The Book of Ventilasi Udara

Base of the Air Conditioning System to Know the Unknown

Oleh MOH. ARIS AS’ARI, S.Pd

PROGRAM KEAHLIAN TEKNIK PENDINGINAN DAN TATA UDARA

SMK NEGERI I CIREBON

2011 visit us on : ptu.smkn1-cirebon.sch.id CHAPTER I VENTILATION, INFILTRATION AND EXFILTRATION Ventilasi Udara

 Ventilasi merupakan proses untuk mencatu udara segar ke dalam

bangunan/gedung dalam jumlah yang sesuai kebutuhan.  Tujuan Ventilasi adalah : 1. Menghilangkan gas-gas yang tidak dibutuhkan yang ditimbulkan oleh resfirasi dan hasil pembakaran. 2. Menghilangkan uap air yang berlebihan. 3. Menghilangkan kalor yang berlebihan. 4. Membantu mendapatkan kenyamanan thermal.  Ventilasi Udara dapat di bagi menjadi dua tipe, yaitu : 1. Ventilasi Alami 2. Ventilasi Mekanis A. Ventilasi Alami Ventilasi alami terjadi karena adanya perbedaan tekanan di luar suatu bangunan/gedung yang disebabkan oleh angin dan karena adanya perbedan temperatur, sehingga terdapat gas-gas panas yang naik di dalam saluran ventilasi. Ventilasi udara alami yang harus disediakan harus terdiri dari bukaan permanen seperti pintu, jendela dan saranan lain yang dapat di buka. A.1 Perancangan sistem Ventilasi Udara Alami Yang perlu diperhatikan dalam merancang ventilasi alami adalah : 1. Tentukan kebutuhan ventilasi udara yang diperlukan sesuai fungsi ruangan. 2. Tentukan ventilasi gaya angin dan gaya thermal yang akan digunakan.

A.2 Ventilasi Gaya Angin Faktor yang mempengaruhi laju ventilasi yang disebabkan gaya angin adalah 1. Kecepatan rata-rata angin 2. Arah angin yang kuat 3. Variasi kecepatan dan arah angin musiman dan harian

4. Hambatan setempat, seperti bangunan yang berdekatan, bukit, pohon dsb. A.3 Penempatan outlet Berikut ini beberapa posisi outlet untuk ventilasi alami yang direkomendasikan oleh ASHRAE : 1. Sisi arah tempat yang teduh dari bangunan dan berlawanan langsung dengan inlet. 2. Pada atap bangunan, di dalam area yang bertekanan rendah yang disebabkan oleh aliran angin yang tidak menerus. 3. Pada sisi yang berdekatan ke muka arah angin dimana area tekanan rendah terjadi. 4. Dalam pantauan pada sisi arah tempat teduh. 5. Dalam ventilator atap 6. Pada cerobong. Inlet sebaiknya ditempatkan dalam daerah bertekanan tinggi, sedangkan outlet sebaiknya ditempatkan dalam daerah negatif atau bertekanan rendah. B. Ventilasi Mekanik

Figure 2 Fan Outlet Sentrifugal (FanAir Company) Persyaratan teknis untuk ventilasi mekanis dinataranya : 1. Sistem ventilasi mekanis harus diberikan jika ventilasi alami yang memenuhi syarat tidak memadai. 2. Sistem ventilasi mekanis bekerja terus menerus selama ruang tersebut dihuni. 3. Besarnya pertukaran udara yang disarankan untuk berbagai fungsi ruangan harus sesuai ketentuan.

Contoh : Tipe Bangunan Pabrik, Bengkel Kelas, Bioskop

Catu udara segar minimum Pertukaran udara/jam m3/jam per orang 6 18 8 18

B.1 Perancangan sistem Ventilasi Mekanis  Perancangan sistem Ventilasi Mekanis dilakukan sebagai berikut : 1. Tentukan kebutuhan udara ventilasi yang diperlukan sesuai fungsi ruangan. 2. Tentukan kapasitas fan. 3. Rancang sistem distribusi udara, baik menggunakan ducting atau fan yang dipasang pada dinding/atap.  Jumlah laju aliran udara yang perlu disediakan oleh sistem ventilasi mengikuti ketentuan. Contoh : Fungsi Gedung Satuan Kebutuhan udara luar Merokok Tidak merokok Hotel a. Kamar tidur (m3/min)/ora 0,42 0,21 b. Ruang tamu ng 0,75 3 c. Kamar mandi (m /min)/ora d. Lobi ng 0,45 0,15 (m3/min)/ora ng 3 (m /min)/ora ng Ruang Umum a. Lift (m3/min)/ora 0,45 b. WC Umum ng 2,25 2,25 (m3/min)/ora ng  Untuk mengambil panas dari dalam ruangan, diperlukan laju aliran udara dengan jumlah tertentu untuk menjaga supaya temperatur udara di dalam ruangan tidak bertambah melewati harga yang diinginkan. C. Kriteria kenyamanan C.1 Faktor yang mempengaruhi kenyamanan thermal manusia C.1.1 Faktor Udara Kering (Dry Bulb) Faktor temperatur dry bulb sangat besar pengaruhnya terhadap besar kecilnya kalor yang dilepas melalui penguapan (evaporasi) dan melalui konveksi. Daerah kenyamanan thermal untuk daerah tropis dapat dibagi menjadi : 1. Sejuk nyaman, antara temperatur 20,5°C – 22,8°C 2. Nyaman optimal, antara temperatur 22,8°C – 25,8°C 3. Hangat nyaman, antara temperatur 25,8°C – 27,1 °C

C.1.2 Faktor Kelembapan Udara Relatif (Relative Humidity/RH) Kelembapan udara relatif adalah perbandingan antara jumlah uap air yang dikandung oleh udara tersebut dibandingkan dengan jumlah kandungan uap air pada keadaan jenuh (saturasi) pada temperatur udara ruangan tersebut. Untuk daerah tropis, RH yang dianjurkan antara 40-50%, namun untuk ruangan yang jumlah orangnya padat seperti ruang pertemuan, RH 55 – 60% masih diperbolehkan. C.1.3 Faktor Kecepatan/Pergerakan Udara (Air Velocity) Untuk mempertahankan kenyamanan udara, maka kecepatan udara yang jatuh di atas kepala tidak boleh lebih besar dari 0,25 m/detik dan sebaiknya lebih kecil dari 0,15 m/detik. Namun, kecepatan udara dapat lebih besar dari 0,25 m/detik bergantung dari rancangan temperatur udara kering. Untuk lebih jelas lihat tabel di bawah! Tabel kecepatan udara dan kesejukan Kecepatan udara [m/detik] 0,1 0,2 0,25 0,3 0,35 Temperatur udara kering 25 26,8 26,9 27,1 27,2 [°C] C.1.4 Faktor radiasi permukaan yang panas Apabila di dalam suatu ruangan dinding-dinding sekitarnya panas, akan mempengaruhi kenyamanan seseorang di dalam ruangan tersebut, meskipun temperature udara sekitarnya sesuai dengan tingkat kenyamanan. Karena itu usahakan temperature radiasi rata-rata sama dengan temperature udara kering ruangan. Jika temperature radiasi rata-rata lebih tinggi dari temperature udara kering ruangan, maka temperatur udara ruangan rancangan dibuat lebih rendah dari temperatur rancangan biasanya. C.1.5 Faktor aktivitas orang di ruangan Dalam perhitungan sistem pengkondisian udara, besarnya kalor yang dihasilkan oleh aktivitas manusia di dalam ruangan sangat mempengaruhi tingkat kenyamanan ruangan. Sebagai contoh lihat table di bawah. Tabel Laju pertambahan Kalor dari Penghuni dalam ruang yang dikondisikan Tingkat Aktivitas

Tipe penggunaan

Duduk, kerja amat ringan Pekerjaan mesin mengangkat Berjalan, Berdiri

yang

berat,

Kantor, apartemen Pabrik Apotik, Bank

hotel,

Kalor total Dewasa, Pria

Kalor total yang disesuaikan untuk Wanita Btu/Jam Watt

Btu/Jam

Watt

390

114

330

97

1600

440

1600

469

550

162

500

146

Tabel di atas menunjukkan besarnya kalor total yang dihasilkan untuk suatu aktivitas yang dilakukan oleh seorang pria dewasa. Untuk wanita

dewasa dapat diambil 85% dari kalor yang dihasilkan pria dewasa dan anak-anak 75% dari kalor yang dihasilkan pria dewasa. C.1.5 Faktor pakaian yang dipakai Besarnya kalor yang dilepas oleh tubuh dipengaruhi oleh jenis pakaian yang sedang dipakai pada saat itu, terutama besar kecilnya isolasi thermal dari bahan pakaian dan tebalnya. Isolasi thermal dari bahan pakaian yang dipakai dinyatakan dalam clo, dimana 1 clo = 0,155m2.K/Watt. Contoh: Pria clo Wanita clo Sweater-ringan 0,20 Sweater-ringan 0,17 Jaket - berat 0,49 Jaket - berat 0,37 Sepatu 0,08 Sepatu 0,08 C.2 Zona kenyamanan ruangan Temperatur efektif didefinisikan sebagai indeks lingkungan yang menggabungkan temperatur dan kelembapan udara menjadi satu indeks. Dalam arti bahwa pada temperatur tersebut, respon thermal dari orang pada kondisi tersebut sama, meski temperatur dan kelembapannya berbeda dengan catatan kecepatan udaranya sama. Berdasarkan standar ASHRAE, temperatur efektif didefinisikan sebagai temperatur udara equivalen pada lingkungan isothermal dengan kelembapan udara relative 50%, dimana orang memakai pakaian standard dan melakukan aktivitas tertentu serta menghasilkan temperatur kulit dan kebasahan kulit yang sama. Berdasarkan standar ASHRAE, maka zona kenyamanan dibagi menjadi : 1. Musim dingin, dimana temperatur operatif 20°C-23,5°C dengan kelembapan 60% dan dibatasi oleh temperatur efektif 20°C dan 23,5°C. 2. Musim panas, dimana temperatur operatif 22,5°C-26°C dengan kelembapan 60% dan dibatasi oleh temperatur efektif 23°C dan 26°C. 3. Untuk Indonesia, maka diambil temperatur operatif 25°C±1°C dengan kelembapan relative 55%±10%. D. Infiltrasi dan Exfiltrasi

Figure 3. Infiltrasi dari celah candela Infiltrasi adalah aliran udara luar yang tidak disengaja yang masuk melalui celah ataupun bagian yang terbuka dari gedung ketika tekanan udara di luar lebih tinggi dari tekanan udara di dalam gedung pada ketinggian yang

sama. Sedangkan exfiltrasi adalah aliran udara yang tidak disengaja yang keluar melalui celah ataupun bagian yang terbuka dari gedung ketika tekanan udara di dalam gedung lebih tinggi dari tekanan udara di luar. Infiltrasi dan exfiltrasi bisa dipengaruhi oleh cerobong, angin, sistem udara ataupun sistem ventilasi mekanik.

CHAPTER II AIR CONDITIONING SYSTEMS Preface of Air Conditioning System

Principal of Air Conditioning System

Dalam memilih suatu sistem pengkondisian udara, maka yang perlu diperhatikan adalah : 1. Beban, kapasitas dan luas ruangan 2. Biaya instalasi dan biaya ketika unit telah beroperasi 3. Maintenance/perawatan 4. Reliabilitas dan fleksibilitas sistem jika diinstalasi pada suatu ruangan Menurut Kharagpur, berdasarkan media fluid untuk mendistribusikan thermal maka sistem Tata Udara dapat dibagi menjadi 4, yaitu : 1. All air systems 2. All water systems 3. Air- water systems 4. Unitary refrigerant based systems 1. All air systems Dalam all air system air conditioning, maka media yang digunakan untuk memindahkan energy panas dari ruang yang akan dikondisikan kepada sistem AC adalah udara. Dalam sistem ini, udara diproses oleh AC dan setelah itu udara hasil pemrosesan disalurkan menuju ruang yang akan dikondisikan menggunakan cerobong udara/duct menggunakan blower dan fan. Udara yang digunakan untuk mengkondisikan suatu ruang kemudian dikembalikan kembali menuju AC untuk diproses ulang. Udara balikan dari ruang ini disebut return air. All air systems Air Conditioning sendiri dapat dibagi menjadi 2 jenis, yaitu : A. Single duct systems B. Dual duct systems A. Single duct systems Single duct systems dapat digunakan untuk proses pendinginan ataupun proses pemanasan dalam duct yang sama, namun tidak dapat digunakan secara bersamaan. Single duct systems dapat dibedakan menjadi : 1. Constant volumee, single zone systems

Sistem ini digunakan untuk mengatur temperatur dan kelembapan udara satu ruangan untuk memasukkan udara dingin atau panas namun tidak bersamaan dengan volumee udara yang konstan.

A constant volumee, single zone Air Conditioning system 2. Constant volumee, multiple zone systems

Sistem ini digunakan untuk mengatur temperatur dan kelembapan udara banyak ruangan untuk memasukkan udara dingin atau panas namun tidak bersamaan dengan volumee udara yang konstan dan tiap ruangan dapat diatur temperatur dan kelembapannya.

Single duct, constant volumee system with multiple zones Air Conditioning 3. Variable volumee systems Sistem ini digunakan untuk mengatur volumee udara yang berbeda-beda yang diatur oleh damper selain itu temperatur diatur oleh thermostat pada tiap ruangan. Pembukaan dan penutupan damper diatur oleh thermostat. Udara yang masuk ruangan hanya udara dingin dengan kelembapan yang rendah.

Single duct, multiple zone, variable air volumee Air Conditioning system B. Dual duct, constant volumee systems Dari gambar di bawah, suplay udara dibagi menjadi 2 aliran. Satu untuk dialirkan menuju cooling coil untuk didinginkan dan dikeringkan sampai temperatur 13oC, yang satunya lagi melewati heating coil sampai bertemperatur 35–45oC. Udara panas dan dingin mengalir dalam duct yang terpisah. Sebelum masuk ke ruangan yang akan dikondisikan, udara dingin dan panas akan bercampur dalam proporsi yang dibutuhkan dalam mixing box yang ditentukan oleh thermostat pada ruangan. Total volumee udara yang disuplay ke dalam ruangan relatif konstan, namun temperatur udara yang disuplay bervariasi bergantung beban pada ruangan.

Dual duct, constant volumee systems 2. All water systems Media penghantar panas (proses pendinginan ataupun proses pemanasan) yang digunakan pada sistem ini adalah air. Terdapat dua jenis sistem dalam all water systems, yaitu : 1. Two pipe system

2. Four pipe system A. Two pipe system Sistem ini hanya digunakan untuk proses pemanasan atau hanya untuk proses pendinginan saja, tidak bisa dipakai secara bersamaan. Sistem ini menggunakan Pressure Relief Valve (PRV) untuk menjaga balancing aliran air.

Two pipe Air Conditioning system B. Four pipe system Four pipe system terdiri atas 2 pipa suplay, air dingin dan air panas, serta 2 pipa return water. Air dingin dan panas akan bercampur sesuai proporsi yang dibutuhkan bergantung pada beban ruangan tersebut, dan campuran air akan disuplay menuju ruangan yang akan di kondisikan. Sedangkan return water akan dibagi menjadi dua, masing-masing hot water return menuju heating coil dan cold water return menuju cooling coil. Sistem ini juga menggunakan Pressure Relief Valve (PRV) untuk menjaga balancing aliran air.

Pressure Relief Valve (Redi Controls Inc.)

Four pipe Air Conditioning system Untuk memindahkan panas dari air panas ataupun dingin ke ruangan dapat menggunakan bare tube ataupun convector, fan coil unit dan radiator. B-1. Fan Coil Unit (FCU)

Fan coil unit ditempatkan di dalam ruang yang akan di kondisikan dimana komponen dari FCU adalah heating dan/atau cooling coil fan, air filter, drain tray dan controls.

B-2. Convector

Convector terdiri atas finned tube coil untuk aliran fluid pemanas atau pendingin ruangan. Perpindahan panas antara coil dengan ruangan hanya menggunakan natural convection jadi tidak ada kipas yang digunakan untuk menggerakan udara. Convector lebih banyak digunakan untuk pemanas dan sangat jarang untuk digunakan pada proses pendinginan. B-3. Radiator

Pada radiator, proses perpindahan panas antara coil dengan udara sekeliling lebih banyak lewat radiasi namun beberapa panas ada juga yang menggunakan natural convection. Radiator lebih banyak digunakan untuk proses pemanasan dibandingkan untuk pendinginan. 3. Air- water systems Pada air-water systems baik air maupun air digunakan bersama-sama untuk mengkondisikan suatu ruangan. Udara dan air didinginkan atau dipanaskan pada central plant (Chiller atu boiler). Udara yang berasal dari central plant untuk menyuplai suatu ruangan yang dikondisikan disebut primary air, sedangkan air yang berasal dari central plant untuk menyuplai suatu ruangan yang dikondisikan disebut secondary water. Sistem ini terdiri atas central plant untuk pendinginan dan pemanasan udara dan air (chiller dan boiler), ducting system, water pipelines, pompa dan room terminal. Room terminal bisa berbentuk FCU, induction unit ataupun radiation panel.

Air- water systems Air Conditioning 4. Unitary refrigerant based systems Sistem ini menggambungkan sistem refrigerasi dan sistem air conditioning dalam satu paket. Di dalam sistem ini semua komponen refrigerasi (kompresor, condenser, filter drier dll) berada pada satu tempat dengan komponen air conditioning (humidifier, control, blower dll). Contoh dari sistem ini diantaranya adalah AC Windows, AC Split, Duct Split, Heat pump, Portable AC, dll.

AC Windows dan AC Split

Out door dan Indoor Duct Split

CHAPTER III AIR PROPERTIES AND PSYCHROMETRIC APLICATION Preface Defenisi dari Air Conditioning (Tata Udara dalam bahasa Indonesia) menurut The American Society of Heating, Refrigerating and AirConditioning Engineers (ASHRAE) adalah proses memperlakukan udara sehingga udara tersebut dapat dikontrol secara simultan baik temperatur, kelembapan (humidity), kebersihan dan distribusinya sehingga mendapatkan apa yang kita butuhkan dari ruangan yang telah dikondisikan. Berdasarkan pengertian di atas, maka beberapa indicator yang dibutuhkan dalam mengoperasikan suatu sistem air conditioning diantaranya : . Pengendali temperatur (Temperature control) . Pengendali kelembapan udara (Humidity control) . Penyaring, pembersih dan pencucian udara (Air filtering, cleaning, and purification) . Perpindahan dan sirkulasi udara (Air movement and circulation) 3.1 Komposisi dry air dan moist air Udara di atmosfer terdiri dari berbagai komponen seperti uap air dan udara polutan (seperti asap, debu dan gas-gas lainnya). Dry air didefenisikan sebagai udara yang kadar uap air dan kandungan polutan udaranya telah dibuang. Komposisi dari dry air relative konstan, namun akan sedikit bervariasi dalam jumlah tiap komponennya jika berbeda waktu, lokasi geografis dan ketinggian suatu daerahnya. Harrison (1965) mengemukakan bahwa kandungan dari dry air berkisar :  Nitrogen = 78.084 %  Oxygen = 20.9476 %

methane = 0.00015 % sulfur dioxide = 0 to 0.0001 % hydrogen = 0.00005 % krypton, xenon, dan ozone = 0.0002 % Moist air adalah campuran dari dry air dengan uap air. Jumlah uap air yang terkandung dalam moist air berkisar dari nol (dry air) sampai pada level maksimum bergantung dari temperatur dan tekanan udara tersebut.    

Argon = 0.934 % carbon dioxide = 0.0314 % neon = 0.001818 % helium = 0.000524 %

   

3.2 Psychrometrics chart Psychrometrics Chart disusun oleh Carrier dengan mengacu pada kondisi atmosfir normal. Beberapa parameter yang perlu diketahui pada grafik Psychrometrics: A. Wet bulb temperature E. Specific Volumee (SpV) B. Dry bulb temperature F. Relative humidity (RH) C. Humidity ratio (w) G.Dew point temperature D.Enthalpy (h)

A. Wet-bulb Temperature (WB) WB adalah suhu udara ruang yang diperoleh melalui pengukuran dengan Slink Psikrometer pada theremometer dengan bulb basah. Suhu WB diplotkan sebagai garis miring ke bawah yang berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian samping kanan chart. Suhu WB ini merupakan ukuran panas total (enthalpi). Perubahan suhu WB menunjukkan adanya perubahan panas total.

Plotting Wet Bulb pada Psychrometrics Chart B. Dry-bulb Temperature (DB)

DB adalah suhu udara ruang yang diperoleh melalui pengukuran dengan Slink Psikrometer pada theremometer dengan bulb kering. Suhu DB diplotkan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu mendatar yang terletak di bagian bawah chart. Suhu DB ini merupakan ukuran panas sensibel. Perubahan suhu DB menunjukkan adanya perubahan panas sensibel.

Plotting Dry Bulb pada Psychrometrics Chart C. Humidity Ratio atau Specific Humidity (W) Specific humidity adalah jumlah kandungan uap air di udara yang diukur dalam satuan grains per pound udara. ( 7000 grains = 1 pound) dan diplotkan pada garis sumbu vertikal yang ada di bagian samping kanan chart.

Plotting Specific humidity pada Psychrometrics Chart D. Enthalpi (h) Enthalpi adalah jumlah panas total dari campuran udara dan uap aire di atas titik nol. Dinyatakan dalam satuan Btu/lb udara. Harga enthapi dapat diperoleh sepanjang skala di atas garis saturasi

Plotting Enthalpy pada Psychrometrics Chart E. Specific volumee (SpV) Specific volumee atau volumee spesifik adalah kebalikan dari berat jenis, dinyatakan dalam ft3/lb. Garis skalanya sama dengan garis skala wet bulb.

Plotting Specific Volumee pada Psychrometrics Chart F. Relative Humidity (% RH) % RH merupakan perbandingan jumlah actual dan jumlah maksimal (saturasi) dari uap air yang ada pada suatu ruang atau lokasi tertentu. 100% RH berarti saturasi dan diplotkan menurut garis saturasi. Untuk ukuran yang lebih kecil diplotkan sesuai arah garis saturasi.

Plotting Relative Humidity pada Psychrometrics Chart G. Dew-point temperature (DP) Suhu DP adalah suhu di mana udara mulai menunjukkan aksi pengembunan ketika didinginkan. Suhu DP ditandai sebagai titik sepanjang garis saturasi. Pada saat udara ruang mengalami saturasi (jenuh) maka besarnya suhu DB sama dengan suhu WB demikian pula suhu DP. Suhu DP merupakan ukuran dari panas laten yang diberikan oleh sistem. Adanya perubahan suhu DP menunjukkan adanya perubahan panas laten atau adanya perubahan kandungan uap air di udara.

Plotting Dew Point pada Psychrometrics Chart

Contoh Soal Contoh 4.1 Hasil pengukuran kondisi suatu ruangan dengan slink psychrometer memberikan data sebagai berikut:  Temperatur Dry Bulb 78°F  Temperatur Wet Bulb 65°F Tentukan parameter udara lainnya dengan mengunakan psikrometrik chart. Solusi Mengacu ke pschrometric di ats, pertama-tama tentukan titik potong antara garis DB = 78°F dan garis WB 65°F. Titik tersebut adalah titik P. Dari titik P ikuti garis horisontal ke arah kanan, yaitu skala kelembapan spesifik w = 72 gr/lb. Ikuti garis kemebapan relatif, RH = 50%. Ikuti garis horisontal ke kiri hingga memotong garis saturasi, diperoleh suhu DP = 58°F. Dan ikuti garis entalpi, H= 30,05 Btu/lb. Yang terakhir tentukan volumee spesifik, SpV. Titik P berada diantara garis 13,5 dan 14,0, dapat diperkirakan SpV =13,75 ft3/kg. Jadi parameter yang didapat : RH = 50% W = 72 gr/lb DP = 58°F H = 30,05 Btu/lb SpV = 13,75 ft3/lb

CHAPTER IV APLICATION PSYCHROMETICS TO AIR CONDITIONING SYSTEM Sistem Tata Udara (air conditioning system) dapat terdiri dari beberapa proses pengkondisian udara, yaitu proses pemanasan (heating), proses pendinginan (cooling), proses penambahan uap air (humidifying), dan proses pengurangan uap air (dehumidifying). Pengkondisian udara akan merubah kondisi udara, dari kondisi awal menjadi kondisi akhir. Contohnya kita berdomisili di daerah Cirebon dengan kelembapan 70% dan temperatur DB 28°C. Kita akan merancang suatu ruangan dengan kelembapan 50% dan temperatur DB 21°C, dengan begitu kita akan melakanakan proses cooling dengan menurunkan temperatur dari DB 28°C menjadi DB 21°C dan dehumidifying dengan menurunkan kelembapan dari 70% menjadi 50% dalam sistem air conditioning pada ruangan yang akan kita tentukan. Dalam prakteknya, ada enam proses yang lazim dilaksanakan dalam sistem tata udara, yaitu: 1. Proses dengan Panas Sensibel Konstan 2. Proses dengan Panas Laten Konstan 3. Proses dengan Panas Total (entalpi) Konstan atau proses Adiabatik 4. Proses dengan Kelembaban relatif constan 5. Proses tata udara lengkap, kombinasi 6. Proses Pencampuran udara dalam kondisi berbeda Perlu anda ketahui bahwa: 1. Garis DB merupakan garis panas sensible konstan, dimana panas sensible merupakan perpindahan panas yang disertai perubahan temperatur namun tidak disertai perubahan fasa. 2. Garis DP merupakan garis panas laten konstan dimana panas latent merupakan perpindahan panas yang disertai perubahan fasa namun tidak disertai perubahan temperatur. 3. Garis WB merupakan garis entalpi (panas total) konstan, dimana jika terjadi penambahan panas maka dibutuhkan suatu coil pemanas sedangkan jika terjadi pengurangan panas maka disitu dibutuhkan coil pendingin. 3.1 Pemanasan Udara tanpa Penambahan Uap Air Pemanasan udara ruang tanpa menambah kandungan uap air, berarti proses pengkondisian udara ruang dengan panas laten konstan atau proses atau proses dengan kandungan uap air

konstan. Dalam hal ini hanya panas sensibel yang ditambahkan ke udara ruang. Proses ini dapat berupa penggunaan pemanas ruang dengan air atau uap panas yang disalurkan melalui koil pemanas, baik dengan blower ataupun tanpa blower. Proses ini lazim disebut sebagai proses pemanasan-sensibel yang direpresentasikan dengan garis horisontal pada psikrometrik chart, karena kelembaban spesifik udara ruang tidak berubah. Case 1 Kondisi awal suatu ruangan bertemperatur DB 35oF dengan 80% RH akan dihangatkan dengan temperatur DB 105oF. Tentukan perubahan WB, DP, RH, dan panas total yang ditambahkan ke dalam udara ruang tersebut? Solusi

Gunakan psychrometric chart. Suhu DB 35°F di-plot pada titik A dan suhu DB 105°F dipetakan pada titik B. Entalpi pada titik A 12,15 Btu/lb dan entalpi pada titik B adalah 29,3 Btu/lb. Dari titik B, diperoleh WB 64oF, dan DP 30oF, dan RH 8% (kira-kira). Untuk menghitung panas total yang diperlukan dalam proses pemanasan ini adalah dengan mengurangi besaran enthalpy pada skala paling kiri di chart yaitu 29,3 Btu/lb dengan 12,16 Btu/lb dan diperoleh H = 17,15 Btu/lb. Ilustrasinya seperti gambar di bawah! 3.2. Pemanasan dengan Penambahan Uap Air (Humidifiying) Pada musim dingin di daerah empat musim, disamping suhu udara rendah, kelembaban absolut atau kandungan uap air di udara juga akan turun. Akibat penurunan tersebut, maka dibutuhkan sistem pengkondisian udara, untuk menaikkan suhu dan kelembaban udara pada tingkat yang nyaman, maka digunakan peralatan pemanas (heater) yang lebih baik dilengkapi dengan piranti penambah kelembaban udara (humidifier). Pada peralatan itu memungkinkan menambah uap air secukupnya ke udara ruang untuk mempertahankan kelembaban relatif pada level 20 – 40% RH.

Case 2 Udara ruang 40°F DB dan kelembaban relatif 30%RH, dipanaskan hingga mencapai 105°F DB dan ditambahkan uap air untuk mempertahankan kelembaban relatif tetap berada pada level 30% RH. Tentukan besaran panas yang ditambahkan ke udara per pound dan volumee uap air yang harus ditambahkan per pound udara kering!

Dari hasil ploting di psychrometric chart, maka didapat :  awal udara ruang pada chart, diperoleh titik A, dengan H1=11,0 Btu/lb; w1=11 gr/lb.  Pemetaan kondisi akhir dengan mengikuti garis 30% RH, diperoleh titik B, H2=41,6 Btu/lb; w2=102 gr/lb.  Jadi Panas yang ditambahkan = 41,6 – 11 = 30 Btu/lb  Uap air yang ditambahkan = 102 – 11 = 91 gr/lb.

CHAPTER V FAN AND BLOWER Preface Hampir kebanyakan pabrik menggunakan fan dan blower untuk ventilasi dan untuk proses industri yang memerlukan aliran udara. Sistem fan penting untuk menjaga pekerjaan proses industri, dan terdiri dari sebuah fan, motor listrik, sistem penggerak, saluran atau pemipaan, peralatan pengendali aliran, dan peralatan penyejuk udara (filter, kumparan pendingin, penukar panas, dll.).

Fan System for Industries Departemen Energi Amerika Serikat meperkirakan bahwa 15 persen listrik di industri manufakturing Amerika dipakai oleh motor. Hal yang sama di sektor komersial, listrik yang dibutuhkan untuk mengoperasikan motor fan yang merupakan bagian dari biaya energi terbesar untuk penyejukan ruangan (US DOE, 1989).

Perbedaan fan dan blower terletak pada metode yang digunakan untuk menggerakan udara, tekanan sistem operasi serta rasio spesific (rasio tekanan pengeluaran terhadap tekanan hisap). Perbandingan Kenaikan tekanan Spesifik (mmWg) Fan ≤ 1,11 1136 Blower 1,11 s.d 1,20 1136 s.d 2066 5.1 Fan Fan dibagi menjadi 2 jenis, yaitu : 1. Fan Sentrifugal 2. Fan Axial 1. Fan Sentrifugal Fan sentrifugal menggunakan impeler yang berputar untuk menggerakan aliran udara. Fan sentrifugal meningkatkan kecepatan aliran udara dengan impeler berputar. Kecepatan meningkat sampai mencapai ujung blades dan kemudian diubah ke tekanan. Fan ini mampu menghasilkan tekanan tinggi yang cocok untuk kondisi operasi yang kasar, seperti sistem dengan suhu tinggi, aliran udara kotor atau lembab, dan handling bahan.

Fan Sentrifugal (FanAir Company) Terdapat jenis-jenis fan sentrifugal berdasarkan bentuk bladenya, yaitu : A. Fan Sentrifugal dengan Blade Radial

Blade Radial Centrifugal Fan (Canadian Blower) Keuntungan : 1. Cocok untuk tekanan statis tinggi (sampai 1400 mmWC) dan suhu tinggi

2. Rancangannya sederhana sehingga dapat dipakai untuk unit penggunaan khusus 3. Dapat beroperasi pada aliran udara yang rendah tanpa masalah getaran 4. Sangat tahan lama 5. Efisiensinya mencapai 75% 6. Memiliki jarak ruang kerja yang lebih besar yang berguna untuk handling padatan yang terbang (debu, serpih kayu, dan skrap logam) Kerugian : Hanya cocok untuk laju aliran udara rendah sampai medium

B. Forward-Curved Fan

Forward-Curved Centrifugal Fan (Canadian Blower) Keuntungan: 1. Dapat menggerakan volume udara yang besar terhadap tekanan yang relatif rendah 2. Ukurannya relatif kecil 3. Tingkat kebisingannya rendah (disebabkan rendahnya kecepatan) dan sangat cocok untuk digunakan untuk pemanasan perumahan, ventilasi, dan penyejuk udara (HVAC) Kerugian: 1. Hanya cocok untuk layanan penggunaan yang bersih, bukan untuk layanan kasar dan bertekanan tinggi 2. Keluaran fan sulit untuk diatur secara tepat 3. Penggerak harus dipilih secara hati-hati untuk menghindarkan beban motor berlebih sebab kurva daya meningkat sejalan dengan aliran udara 4. Efisiensi energinya relatif rendah (55-65%) C. Backward Inclined Fan

Backward Inclined Fan Centrifugal Fan (Canadian Blower) Keuntungan: 1. Dapat beroperasi dengan perubahan tekanan statis (asalkan bebannya tidak berlebih ke motor) 2. Cocok untuk sistem yang tidak menentu pada aliran udara tinggi 3. Cocok untuk layanan forced-draft 4. Fan dengan blade datar lebih kuat 5. Fan dengan blades lengkung lebih efisien (melebihi 85%) 6. Fan dengan blades air-foil yang tipis adalah yang paling efisien Kerugian: 1. Tidak cocok untuk aliran udara yang kotor (karena bentuk fan mendukung terjadinya penumpukan debu) 2. Fan dengan blades air-foil kurang stabil karena mengandalkan pada pengangkatan yang dihasilkan oleh tiap blade 3. Fan blades air-foil yang tipis akan menjadi sasaran erosi 2. Fan Aksial

Fan Aksial (NISCO) Fan aksial menggerakan aliran udara sepanjang sumbu fan. Fan ini terkenal di industri karena murah, bentuknya yang kompak dan ringan. Jenis utama fan dengan aliran aksial diantaranya adalah sebagai berikut : A. Fan propeller

Fan Propeller (FanAir Company) Keuntungan: 1. Menghasilkan laju aliran udara yang tinggi pada tekanan rendah 2. Tidak membutuhkan saluran kerja yang luas (sebab tekanan yang dihasilkannya kecil) 3. Murah sebab konstruksinya yang sederhana 4. Mencapai efisiensi maksimum, hampir seperti aliran yang mengalir sendiri, dan sering digunakan pada ventilasi atap 5. Dapat menghasilkan aliran dengan arah berlawanan, yang membantu dalam penggunaan ventilasi Kerugian: 1. Efisiensi energinya relatif rendah 2. Agak berisik B. Fan Tabung Aksial

Fan Tabung Aksial (NISCO) Keuntungan:

1. Tekanan lebih tinggi dan efisiensi operasinya lebih baik daripada fan propeller 2. Cocok untuk tekanan menengah, penggunaan laju aliran udara yang tinggi, misalnya pemasangan saluran HVAC 3. Dapat dengan cepat dipercepat sampai ke nilai kecepatan tertentu (karena putaran massanya rendah) dan menghasilkan aliran pada arah berlawanan, yang berguna dalam berbagai penggunaan ventilasi 4. Menciptakan tekanan yang cukup untuk mengatasi kehilangan di saluran dengan ruang yang relatif efisien, yang berguna untuk pembuangan Kerugian: 1. Relatif mahal 2. Kebisingan aliran udara sedang 3. Efisiensi energinya relatif rendah (65%) C. Fan Vane-axial

Vane-axial Fan (NISCO) Keuntungan: 1. Cocok untuk penggunaan tekanan sedang sampai tinggi (sampai 500 mmWC), seperti induced draft untuk pembuangan boiler 2. Dapat dengan cepat dipercepat sampai ke nilai kecepatan tertentu (disebabkan putaran massanya yang rendah) dan menghasilkan aliran pada arah berlawanan, yang berguna dalam berbagai penggunaan ventilasi 3. Cocok untuk hubungan langsung ke as motor 4. Kebanyakan energinya efisien (mencapai 85% jika dilengkapi dengan fan airfoil dan jarak ruang yang kecil) Kerugian: Relatif mahal dibanding fan impeler 5.2 Blower Blower dapat mencapai tekanan yang lebih tinggi daripada fan, sampai 1,20 kg/cm2. Dapat juga digunakan untuk menghasilkan tekanan negatif

untuk sistem vakum di industri. Blower sentrifugal dan blower positive displacement merupakan dua jenis utama blower. A. Blower sentrifugal

Blower Sentrifugal (FanAir Company) Blower sentrifugal terlihat lebih seperti pompa sentrifugal daripada fan. Impelernya digerakan oleh gir dan berputar 15.000 rpm. Pada blower multi-tahap, udara dipercepat setiap melewati impeler. Pada blower tahap tunggal, udara tidak mengalami banyak belokan, sehingga lebih efesien. Blower sentrifugal beroperasi melawan tekanan 0,35 sampai 0,70 kg/cm2, namun dapat mencapai tekanan yang lebih tinggi. Satu karakteristiknya adalah bahwa aliran udara akan cenderung turun secara drastis begitu tekanan sistem meningkat, yang dapat merupakan kerugian pada sistem pengangkutan bahan yang tergantung pada volume udara yang baik. Oleh karena itu, alat ini sering digunakan untuk penerapan sistem yang cenderung tidak terjadi penyumbatan. B. Blower jenis positive-displacement Blower jenis positive displacement memiliki rotor, yang "menjebak" udara dan mendorongnya melalui rumah blower. Blower ini menyediakan volume udara yang konstan bahkan jika tekanan sistimnya bervariasi. Cocok digunakan untuk sistim yang cenderung terjadi penyumbatan, karena dapat menghasilkan tekanan yang cukup (biasanya sampai mencapai 1,25 kg/cm2 ) untuk menghembus bahan-bahan yang menyumbat sampai terbebas. Blower jenis positive-displacement berputar lebih pelan daripada blower sentrifugal (3.600 rpm) dan seringkali digerakkan dengan belt untuk memfasilitasi perubahan kecepatan.

Positive-displacement Blower

CHAPTER VI AIR HANDLING UNIT AND DUCT WORK Fungsi utama sistem air handling adalah untuk mensuplai udara yang telah dikondisikan ke beberapa bagian gedung. Temperatur udara yang disuplai ke bagian gedung tersebut dikontrol oleh satu thermostat.

Suatu sistem HVAC gedung dapat bertipe distribusi dan terpusat. Suatu sistem HVAC distribusi merupakan packaged sistem HVAC yang hanya melayani kebutuhan udara satu lokasi saja yang sistemnya terpasang pada tembok, jendela atau pada bagian luar yang dekat dengan ruangan yang akan dikondisikan. Sistem ini bisa berupa ACSplit, Windows, Roof top, dll. Sedangkan sistem HVAC Central dipasang pada suatu ruang khusus yang kemudian udara hasil pendinginan ataupun pemanasan ditransfer lewat duct. Kita hanya membahas sistem HVAC Central pada lingkup Air Handling dan ducting. Extensive ductwork cooling towers

Mechanical rooms

Chiller

Boiler Typical Centralized System 6.1 Air Handling Unit Komponen AHU: 1 - Supply duct 2 - Fan compartment 3 - Flexible connection 4 - Heating and/or cooling coil 5 - Filter compartment 6 - Return and fresh air Typical Single Zone Air Handling Unit

Air Handling unit adalah alat yang digunakan untuk mengontrol temperatur, kelembapan, kebersihan, dan distribusi udara untuk suatu ruangan. Berikut ini komponen AHU beserta fungsinya!

A. Air Cleaning Equipment / Air filter

Dry and Cleanable Filter

Fungsi dari Komponen ini adalah untuk menyaring dan membersihkan udara dari debu, serpihan logam dan kotoran lainnya yang berasal dari fresh air dan return air. B. Pre Heating Coil Fungsi dari pre heating coil adalah untuk mencegah cooling coil membeku jika udara luar di bawah temepartur beku. Ukuran dari pre heating coil lebih kecil 15-25% dari Reheat/Tempering coil.

C. Cooling Coil / Dehumidifier

Cooling coil berfungsi untuk mendinginkan udara yang akan didistribusikan ke dalam ruangan. Cooling coil juga disebut dehumidifier karena mengurangi kadar kelembapan uap air pada udara. D. Reheat atau Tempering Coil

Steam Coil, Hot Water Coil, dan Electric Heaters (kiri ke kanan)

E.

F. G. H. I. J.

Reheat atau tempering coil berfungsi untuk memanaskan udara yang akan didistribusikan ke dalam ruangan. Tempering coil dapat dibedakan menjadi 3 : 1. Steam Coils 2. Hot Water Coils 3. Electric Heaters Flexible Connection Fungsi dari flexible connection adalah meredam getaran akibat kerja ffan. Fan Unit Memompa udara untuk didistribusikan ke dalam ruangan. Marine lamp Penerngan ruangan pada saat maintenance ataupun service. Belt Penghubung penggerak dengan fan Motor drive Penggerak fan supaya berputar. Spray humidifier Spray humidifier berfungsi untuk washer air (pencuci udara untuk menambahkan oksigen) selain itu juga untuk menambah uap air dengan jalan menyemprotkan uap air pada udara hasil

pendingin/pemanasan. Spray humidifier bisa berupa hot water ataupun cold water spray bergantung pada kebutuhan. K. Eliminator Eliminator berfungsi sebagai penahan uap air supaya tidak masuk ke dalam sistem duct. L. Supply duct Supply duct adalah penghubung antara AHU dengan sistem duct untuk didistribusikan ke dalam ruangan-ruangan. M. Goose neck Goose neck atau leher angsa adalah saluran pensuplai fresh air yang dilengkapi dengan louver damper untuk mengatur fresh air dan return air dapat bercampur dengan baik.

Louver Damper

N. Relief Damper Reflief damper berfungsi untuk mengatur banyaknya udara yang akan masuk ke dalam ruangan melalui diffuser.

O. Diffuser/Grille/Register Diffuser/Grille/Register sama-sama berfungsi sebagai exhaust tempat keluarnya udara yang telah dikondisikan dari AHU. Register hanya mengirimkan aliran udara ke ruangan. Diffuser dapat menyebarkan udara di dalam ruangan. Sedangkan grille dapat menyebarkan udara, mengatur ketinggian, jarak, serta volume udara yang masuk ke dalam ruangan.

Grille, Register dan Diffuser

Mekanisme kerja AHU untuk Dual Duct System

CHAPTER VII COOLING LOAD CALCULATION 7.1 Rumus sederhana memilih AC Di Indonesia, yang sering dipakai oleh teknisi AC atupun penjual AC dalam menentukan kapasitas AC adalah dengan satuan PK (paar de kraft) atau horse power (hp). Namun sebenarnya satuan AC lebih tepat dihitung dengan BTU (British Thermal Units), semakin tinggi BTU maka semakin besar ruangan yang dapat "didinginkan". Jadi walaupun di Indonesia banyak yang sering memakai satuan PK tetapi kebanyakan satuan yang satu ini kurang mewakili untuk menghitung kebutuhan AC yang akan digunakan. Bila anda membeli AC dengan BTU yang terlalu besar, tidak hanya masalah pemborosan terhadap uang dan listrik tetapi juga dapat mengganggu kesehatan (seperti masalah kelembaban yang tidak baik/ kering). Cara paling sederhana adalah dengan menggunakan formula yang sederhana ini yaitu : P (panjang ruangan) x L (lebar ruangan) x 500 = ...... Btu jika tidak diketahui tingginya Panjang ruangan (m) x Lebar ruangan (m) x Tinggi ruangan/3 (m) x 500= ...... Btu, jika diketahui tinggi ruangan tersebut. Jadi sebenarnya kemampuan mendinginkan ruangan bukan ditentukan oleh "berapa PK" nya itu sendiri. Karena cooling capacity dari AC di pasaran sering ditunjukkan dengan satuan btu/h. Sedangkan satuan PK awalnya adalah untuk menunjukkan berapa energi yang diserap oleh kompressor dalam bekerja. Namun dalam perkembangannya PK sering dijadikan "ukuran" besarnya AC itu sendiri, hal yang tidak sepenuhnya salah tapi tidak benar benar tepat. Contoh! Ruangan kamar berukuran panjang 6 m, lebar 3 dan tinggi 3 m . Maka berapa besar Btu pada ruang kamar tersebut? Jika kita menggunakan rumus di atas maka didapat: 5 x 3 x (3/3) x 500 btu/h = 7500 btu/h. Di pasaran, kita akan menemukan data kapasitas AC rata-rata sebagai berikut: ½ PK » 5000 btu/h ¾ PK » 7000 btu/h 1 PK » 9000 btu/h 2 PK » 16.000 btu/h 3 PK » 24.000 btu/h

Maka dari data di atas maka anda lebih baik membeli AC 1 PK dari pada yang ¾ PK. Karena bila yang digunakan AC ¾ PK, berarti AC harus bekerja lebih berat agar dapat menyesuaikan dengan ukuran ruangan.

Hal lain yang perlu diperhatikan :  Jika ruangan cukup teduh maka anda bisa mengurangi kapasitas BTU sampai dengan 10%  Jika ruangan banyak matahari maka anda bisa menambahkan kapasitas BTU sebanyak 10%  Jika ruangan selalu diisi oleh 2 orang atau lebih, sebaiknya anda menambahkan 600 BTU untuk setiap orang  Jika AC digunakan di dapur, tambahkan 4.000 BTU  Juga jangan dilupakan, apakah daya listrik yang digunakan cukup bagi kapasitas listrik di rumah anda, hitung seluruh kebutuhan listrik yang akan digunakan karena bila terlalu dekat dengan kapasitas total listrik maka kemungkinan listrik di rumah anda sering mengalami mati mendadak (daya yang kurang). 7.2 Menghitung beban pendinginan Dalam menghitung beban pendinginan, menurut Carrier dalam The Totaline® Refrigeration Selection Guide ada 4 faktor yang harus dihitung diantaranya : 1. Transmission Load yaitu panas yang melewati dinding, lantai dan atap. 2. Air Change Load yaitu panas yang terjadi akibat udara yang masuk pada ruangan baik secara infiltasi maupun ventilasi. 3. Product Load yaitu panas yang harus dibuang dan dihasilkan oleh produk yang di ada di dalam ruangan. 4. Internal Load yaitu panas yang dihasilkan oleh sumber seperti lampu, electric motor, orang sedang bekerja di dalam ruangan tersebut, dll. Sebelum kita mengadakan perhitungan, maka terlebih dahulu kita mengadakan survey untuk mencari beberapa informasi yang diantaranya : 1. Design temperatur sekeliling 2. Temperatur ruangan yang akan dikondisikan beserta kelembapan yang diinginkan 3. Dimensi, tipe konstruksi, insulasi, exposure, dll dari ruangan yang akan dikondisikan 4. Tipe dan jumlah produk 5. Keperluan electrical service 6. Beban yang lain seperti manusia, lampu, peralatan listrik, dll.

Contoh Soal untuk Refrigeration Load under 32°F PT. Sapi Glonggong akan membangun ruangan freezer dengan ukuran 20 ft x 30 ft x 10 ft dengan dinding semuanya terbuat dari insulasi fiber glass setebal 6 inch. Digunakan untuk menyimpan daging sapi segar seberat 2000 lb/hari. Temperatur udara luar 70°F, RH 60% dan total beban lampu dan motor listrik sebesar 500 watt. Jika temperatur ruangan didesain bertemperatur -10°F, maka carilah refrigeration load dari sistem!

Dari soal diatas maka kita tulis teerlebih dahulu beberapa informasi desain ruangan : Customer : PT. Sapi Glonggong Alamat : Jln. Rumput sebelah Kandang sapi, Cirebon. Job : 8 Estimator : Mr. Zack de La Rocha Tanggal survey : 11-11-2011 Kondisi tempat 1. Aplikasi : Freezer daging 2. Ukuran ruangan (ft) : 20 ft (w) x 30 ft (l) x 10 ft (h) 3. Material insulasi thermal : Fiber glass 4. Ketebalan tembok seluruhnya (inch): 6 inch 5. Temperature dan kelembapan udara luar : 70°F, RH 60% 6. Temperature storage yang diinginkan : -10°F 7. Penurunan temperatur : 80°F 8. Beban peralatan listrik total : 500 watt 9. Jumlah orang yang ada di ruangan : 0 10. Berat total produk : 2000 lb/hari 11. Informasi jenis produk : Daging sapi segar, temp. awal 50°F Tidak menggunakan dinding luar Calculation Load A. Transmission (Wall) Load a. Exterior wall surface  (w) 20 ft x (l) 30 ft = 600 ft  (l) 30 ft x (h) 10 ft = 300 ft  (w) 20 ft x (h) 10 ft = 200 ft Total = 1100 sq ft = 1100 x 2 = 2200 sq ft b. Dari Table 2 Btu load/sq ft/24 hours di dapat = 134.4 Maka beban total transmisi panas pada dinding = 2200 x 134.4 = 295,680 Btu/24 jam

Untuk menggunakan tabel 1, cari terlebih dahulu jenis insulasi yang dipakai setelah itu cocokkan ketebalan insulasinya untuk mencari U factor. Setelah U factor didapatkan, cocokkan U factor tersebut dengan melihat perbedaan temperatur pada sebelah kanan pada tabel 2. Untuk kasus di atas, jenis insulasi fiber glass ketebalan 6 inch, perbedaan temperatur 80°F ((70-(-10)°F). B. Air Change (Infiltration Load)  Interior room volume = 19 x 29 x 9 = 4559 cu ft ( tebal dinding 6 inch = 0.99 ft, kita bulatkan 1 ft)  Air changes per 24 hours = 5.6 (dari tabel 3)  Besar panas Btu/cu ft = 2.18

= 5.6 x 2.18 x 4559 = 55,656.272 Btu/24 jam

Untuk mencari banyaknya pertukaran udara per hari, maka setelah volume ruangan diketahui, maka kita tinggal cocokkan air changes per 24 hours pada tabel 3 untuk ruangan under 32°F. Sedangkan untuk mencari besar panas yang dibuang oleh udara dingin, maka kita lihat temperatur ruangan yang diinginkan kemudian cocokkan dengan temperatur dan RH udara luar. Untuk kasus di atas, volume ruangan 4559 cu ft, kita masukkan dalam 5000 cu ft untuk menghindari under estimate. Dan ruangan storage di desain temperatur -10°F sedangkan temperatur 70°F dan 60% RH udara luar. C.

Product Load

1. Panas sensibel produk di atas temperatur beku a. Total product weight = 2000 Ibs b. Product temperature reduction to freezing = 18 °F ((50 – 32) °F) c. Specific heat dibawah freezing = 0.70 s.d 0.84 Btu/lb °F (dari tabel 5) ambil yang terbesar 0.84 Btu/lb °F maka panas yang dibuang untuk membekukan produk sebesar : 2000 Ibs x 18 °F x 0.84 Btu/lb °F = 30240 Btu/24 jam

2. Panas laten produk a. Total product weight b. Besar panas laten

= 2000 Ibs = 89 s.d 110 Btu/lb (dari tabel 5) ambil yang terbesar 110 Btu/lb maka panas yang dibuang untuk membekukan produk sebesar : 2000 Ibs x 110 Btu/lb = 220,000 Btu/24 jam

3. Panas sensibel produk di bawah temperatur beku a. Total product weight = 2000 Ibs b. Product temperature reduction to freezing = 10) °F)

42 °F ((32 –(–

c. Specific heat dibawah freezing

= 0.39 s.d 0.43 Btu/lb °F (dari tabel 5) ambil yang terbesar 0.43 Btu/lb °F maka panas yang dibuang untuk membekukan produk sebesar : 2000 Ibs x 42 °F x 0.43 Btu/lb °F = 36,120 Btu/24 jam

D. Beban peralatan lainnya a. Electrical load (Watts) = 500 x 3.42 x 24 jam = 41,040 Btu/24 jam b. Beban manusia = 0 x Heat Equivalent/Person x 24 jam = 0 Btu/24 jam Jika yang diketahui hanya motor listriknya, contoh dalam satuan horse power maka gunakan tabel 7 untuk mengkonversikannya ke dalam watt. Dan karena tidak ada orang pada kasus di atas maka beban manusia nol, jika ada manusia yang bekerja di dalamnya maka gunakan tabel 8. Jika kita tidak mengetahui total beban elektrik, maka gunakan rumus di bawah! a. Lighting Heat Gain  n lampu × ____ watt = ______ watt , n = jumlah lampu  lama beroperasi × total watt lampu × 0.86 = ______ kCal/h × 3,968 = _____ Btu/h b. Machinary Heat Gain  n hp × 0,736 = ______ kilo watt , n = berapa horse power  lama beroperasi × total watt peralatan listrik × 0.86 = ____ kCal/h × 3,968 = ___ Btu/h

Maka beban total ruangan tersebut : A. Transmission (Wall) Load = 295,680 Btu/24 jam B. Air Change (Infiltration Load) = 55,656.272 Btu/24 jam C. Product Load 1. Panas sensibel di atas 32F = 30,240 Btu/24 jam 2. Panas Latent produk = 220,000 Btu/24 jam 3. Panas sensibel di bawah 32F = 36,120 Btu/24 jam D. Beban peralatan lainnya 1. Electrical load (Watts) = 41,040 Btu/24 jam 2. Beban manusia = 0 Btu/24 jam E. Panas Total tanpa safety factor = 678,736 Btu/24 jam F. Safety factor 10% = 67,873.6272 Btu/24 jam G. Panas Total dengan safety factor 10% = 746,610 Btu/24 jam Sistem dengan suction temperature dibawah 30°F dan temperatur ruangan dibawah 35°F, maka electric defrost, hot gas defrost atu water defrost akan beroperasi dan mematikan sistem. Karena itu waktu beroperasi dari sistem berkisar 18 – 20 jam. Untuk mesin pendingin modern, biasanya waktu beroperasi bisa mencapai 20 jam. Jadi: Total Btu Per 24 Hours 746,610 = = Refrigeration Load sistem = Compressor Running Time 20 37330.49 Btu/jam

Contoh Soal untuk Refrigeration Load above 32°F

PD. Seger Jiwo akan membangun Walk in cooler dengan ukuran 20 ft x 30 ft x 10 ft dengan dinding setebal 6 inchi dan insulasi polyurethane setebal 4 inch. Digunakan untuk menyimpan alpukat sebanyak 7000 lb/hari. Temperatur udara luar 70°F, RH 60% dan di ruangan tersebut rencananya akan di pasang lampu 4 buah lampu masing-masing 20 watt yang hanya beroperasi selama 2 jam/hari, komputer 1 unit berdaya total 200 watt dan akan di pasang motor listrik untuk alat pencucian buah sebesar 1/6 hp yang bekerja 24 jam. Tiap harinya, akan ada 4 orang yang ada di sana yang 2 orang bertugas mengangkat keranjang buah menuju tempat cuci buah, 1 orang on-line di internet dan seorang bertugas sebagai mandor. Jika temperatur ruangan didesain bertemperatur 35°F, maka carilah refrigeration load dari sistem! Desain ruangan!

Dari soal diatas maka kita tulis teerlebih dahulu beberapa informasi desain ruangan : Customer : PD. Seger Jiwo Alamat : Jln. Buah Anggur Blok. 1, Cirebon. Job : 9 Estimator : Mr. Tom Morello Tanggal survey : 12-12-2012 Kondisi tempat 1. Aplikasi: Walk-in cooler 2. Ukuran ruangan (ft) : 20 ft (w) x 30 ft (l) x 10 ft (h) 3. Material insulasi thermal : Polyurethane 4 inch 4. Ketebalan tembok seluruhnya (inch): 6 inch 5. Temperature dan kelembapan udara luar : 70°F, RH 60% 6. Temperature storage yang diinginkan : 35°F 7. Penurunan temperatur : 35°F 8. Beban peralatan listrik total : 4 lampu x 20 watt, 1 unit komputer x 200 watt 1/6 hp motor listrik 9. Jumlah orang yang ada di ruangan : 4 orang dengan aktifitas berbeda 10. Berat total produk : 7000 lb/hari 11. Informasi jenis produk : Alpukat, temp. awal 60°F

Calculation Load A. Transmission (Wall) Load a. Exterior wall surface  (w) 20 ft x (l) 30 ft = 600 ft  (l) 30 ft x (h) 10 ft = 300 ft  (w) 20 ft x (h) 10 ft = 200 ft Total = 1100 sq ft = 1100 x 2 = 2200 sq ft b. Dari Table 2 Btu load/sq ft/24 hours di dapat = 33.6 (interpolasi) Maka beban total transmisi panas pada dinding = 2200 x 33.6 = 73,920 Btu/24 jam

Untuk menggunakan tabel 1, cari terlebih dahulu jenis insulasi yang dipakai setelah itu cocokkan ketebalan insulasinya untuk mencari U factor. Setelah U factor didapatkan, cocokkan U factor tersebut dengan melihat perbedaan temperatur pada sebelah kanan pada tabel 2. Jika di tabel tidak ada maka gunakan interpolasi dari temperatur 30°F dan 40°F. Cara termudah adalah dengan menjumlahkan heat gain factor keduanya kemudian dibagi dua, seperti ini : 28.8 + 38.4 = 33.6 atau dengan perbandingan sebagai berikut : 2 28.8 x35 = 33.6 Untuk kasus di atas, jenis insulasi polyurethane ketebalan 4 30 inch, perbedaan temperatur 35°F ((70-35)°F). B. Air Change (Infiltration Load)  Interior room volume = 19 x 29 x 9 = 4559 cu ft ( tebal dinding 6 inch = 0.99 ft, kita bulatkan 1 ft)  Air changes per 24 hours = 7.2 (dari tabel 3)  Besar panas Btu/cu ft = 1.06 (dari tabel 4) = 7.2 x 1.06 x 4559 = 34,794.288 Btu/24 jam

Untuk mencari banyaknya pertukaran udara per hari, maka setelah volume ruangan diketahui, maka kita tinggal cocokkan air changes per 24 hours pada tabel 3 untuk ruangan above 32°F. Sedangkan untuk mencari besar panas yang dibuang oleh udara dingin, maka kita lihat temperatur ruangan yang diinginkan kemudian cocokkan dengan temperatur dan RH udara luar. Untuk kasus di atas, volume ruangan 4559 cu ft, kita masukkan dalam 5000 cu ft untuk menghindari under estimate. Dan ruangan storage di desain temperatur 35°F sedangkan temperatur 70°F dan 60% RH udara luar. C.

Product Load 1. Panas sensibel produk di atas temperatur beku a. Total product weight = 7000 Ibs b. Product temperature reduction to freezing = 25 °F ((60 – 35) °F) c. Specific heat dibawah freezing = 0.72 Btu/lb °F (dari tabel 5) maka panas yang dibuang untuk membekukan produk sebesar : 7000 Ibs x 25 °F x 0.72 Btu/lb °F = 126,000 Btu/24 jam

2. Respiration Heat Load a. Total product weight = 7000 Ibs b. dari Table 6 respiration heat/lb = 0 Btu/lb maka panas yang dibuang untuk membekukan produk sebesar : 7000 Ibs x 0 Btu/lb = 0 Btu/24 jam D.

Beban peralatan lainnya

a. Electrical load (Watts) Lampu = 4 x 20 watt = 80 watt x 2/24 jam = 6.67 watt/24 jam 1 unit komputer = 200 watt Motor Listrik = 1/6 hp x 0.736 = 0.12267 kWatt = 1226.7 watt atau untuk motor listrik dapat melihat tabel 7.:

Maka Panas total akibat Electrical Load adalah : (6.67 + 200 + 1226.7) Watt 3.42 x 24 jam = 117,651 Btu/24 jam

= 1433.37

Watt

x

b. Beban manusia Perhitungan beban manusia, bisa menggunakan Tabel 8a, 8b dan 8c. Tabel 8a Kalor total Tingkat Aktivitas Dewasa, Pria Btu/Jam Watt Duduk, kerja amat ringan 390 114 Pekerjaan mesin yang berat, 1600 440 mengangkat Berjalan, Berdiri 550 162 Compiled from ASHRAE HANDBOOK 2008-HVAC Systems and Equipment

Tabel 8b Aktivitas Duduk diam Duduk/jalan perlahan Kerja ringan Kerja berat Gerak bebas/menari

Heat Gain (kCal/h) >>> Btu/h * 3,968 88 113 189 366 214 Compiled : Memilih AC

Kali ini kita akan menggunakan tabel 8a dari ASHRAE Handbook 2008 akibat aktifitas yang berbeda-beda. Jika tidak diketahui aktifitas manusia di dalamnya, maka gunakan tabel 8c.  Aktifitas 2 orang kerja berat = 2 x 1600 Btu/jam x 24 jam = 76,800 Btu/24 jam  Aktifitas 1 orang duduk, kerja ringan = 1 x 390 Btu/jam x 24 jam = 9,360 Btu/24 jam  Aktifitas 1 orang kerja berjalan, berdiri = 1 x 550 Btu/jam x 24 jam = 13200 Btu/24 jam Maka beban total manusia selama 24 jam adalah 99,360 Btu/24 jam Maka beban total ruangan tersebut : A. Transmission (Wall) Load = 73,920 Btu/24 jam B. Air Change (Infiltration Load) = 34,794.288 Btu/24 jam C. Product Load 1. Panas sensibel di atas 32F = 126,000 Btu/24 jam 2. Respiration Heat Load = 0 Btu/24 jam D. Beban peralatan lainnya 1. Electrical load (Watts) = 117,651 Btu/24 jam 2. Beban manusia = 99,360 Btu/24 jam E. Panas Total tanpa safety factor = 451,725 Btu/24 jam F. Safety factor 10% = 45,172.5288 Btu/24 jam G. Panas Total dengan safety factor 10% = 496,898 Btu/24 jam Sistem dengan suction temperature di atas 30°F biasanya tidak menggunakan defrost cycle jadi secara praktis kompresor akan bekerja selama 20-22 jam. Sedangkan untuk suction dengan temperatur di bawah 30°F dan temperatur ruangan di atas 35°F, maka digunakan off-cycle (air defrost). Pada off cycle, kompresor akan berhenti bekerja dan fan akan terus berputar sampai udara ruangan melumerkan bunga es di koil. Tiap 2 jam kompresor bekerja, maka tiap 1 jam air defrost diperlukan. Karena itu, untuk suction dengan temperatur di bawah 30°F dan temperatur ruangan di atas 35°F waktu beroperasi kompresor 16 jam/hari.

Jadi: Refrigeration

Load

31,056.11355 Btu/jam

system

=

Total Btu Per 24 Hours 496,898 = = Compressor Running Time 16