Analisis Beban Pendinginan Maksimal Ruang P401 Universitas TelkomIhsan Adhi, Hicary, Randhy Novianto, Sontha Herdiawan Program Studi Teknik Fisika Fakultas Teknik Elektro Universitas Telkom Email : hicary_smudama@yahoo.com

AbstrakPenelitian ini dimaksudkan untuk melakukan perhitungan beban pendinginan pada ruang P401 Universitas Telkom yang pada akhirnya digunakan untuk mendapatkan besarnya nilai optimasi dari penggunaan energi dalam system tata udara. Perhitungan beban pendinginan menggunakan metode CLTD (Cooling Load temperature Difference). Perhitungan beban pendinginan berdasarkan data primer pengamatan langsung dan data sekunder dari referensi dan diperoleh beban pendinginan maksimum pada kondisi puncak adalah 496,400.1836 BTU/hr sehingga diperlukan kapasitas pendinginanan terpasang dengan besar yang sama atau mendekati nilai tersebuat agar diperoleh kenyaman termal.Kata kunci : Beban pendinginan, kapasitas pendinginan, optimasi

PENDAHULUANMeningkatnya temperature udara bumi akibat efek pemanasan global mengakibatkan penggunaan mesin-mesin pendingin ruangan di perumahan, gedung-gedung, dan bahkan pusat-pusat keramaian. Seiring dengan peningkatan tersebut, peningkatan kebutuhan energi di negara kita.Optimasi penggunaan energi secara tepat merupakan suatu upaya penghematan energi secara nyata. Oleh karena itu, sudah sewajarnya untuk generasi penerus bangsa khususnya engineer ikut berperan dalam upaya penghematan energi jangka panjang di negara kita ini.Dibutuhkan beberapa perhitungan penting terkait dengan perhitungan dari sistem tata udara dari suatu bangunan. Sistem pengkondisian udara khususnya beban pendinginan dapat menggunakan metode CLTD dengan melakukan pendekatan nilai-nilainya dengan menggunakan table data sekunder dan data-data primer dari pengukuran secara langsung.Kegiatan penelitian ini sendiri bertujuan untuk meminimumkan pemakaian energi yang optimum. Tujuan dari penelitian ini adalah:1. Menghitung beban pendinginan dari ruang P401 Universitas Telkom.2. Menganalisis beban pendinginan maksimun dan kapasitas pendinginan yang diperlukan.

Pengkondisian UdaraStocker, (1994) menjelaskan Mengkondisikan udara adalah perlakuan terhadap udara untuk mengatur suhu, kelembaban, kebersihan dan pendistribusiannya secara simultan guna mencapai kondisi nyaman yang dibutuhkan oleh penghuni yang ada di dalamnya.Pengkondisian udara adalah salah satu aplikasi dari refrigerasi. Refrigerasi adalah proes penurunan temperature dan menjaga agar temperature ruang/material tetap berada di bawah temperature lingkungannya. [Dossat, Roy, J, 1981]

Pengertian Hemat EnergiHemat energi dalam arsitektur adalah meminimalkan penggunaan energi tanpa membatasi atau merubah fungsi bangunan, kenyamanan, maupun produktivitas penghuninya.Secara lebih luas hemat energi harus dimulai dari masing-masing cara pengoperasian bangunan.

Peluang Penghematan EnergiSinga, N. (1984) menjelaskan peluang penghematan energi pada suatu sistem pengkondisian udara dapat dilakukan melalui ; penghematan energi pada mesin pendingin, dan penghematan energi pada sistem distribusi udara.Peluang penghematan energi pada sistem distribusi udara dapat dilakukan dengan meninjau kembali pola aliran udara yang ada di dalam ruangan yang dikondisikan dengan mengetahui pola aliran udara yang ada di dalam ruangan yang dikondisikan, kita dapat mengefektifkan peletakan posisi evaporator menjadi lebih efisien dan merata.Penghematan Energi dengan Mencegah Pendinginan Berlebihan (Overcooling)Pendinginan berlebihan bukan saja membuang-buang energi, tetapi juga tidak memberikan kenyaman termal bagi manusia. Pada saat beban pendinginan berkurang seharusnya beban pendinginan total dari mesin pendingin juga dikurangi. Hal ini dapat dilakukan secara otomatis dengan thermostat dan humidistat yang akan mengatur laju aliran udara dikoil pendinginan.

Beban Pendinginan Beban pendinginan adalah jumlah total energi panas yang harus dihilangkan dalam satuan waktu dari ruangan yang didinginkan. Beban ini diperlukan untuk mengatasi beban panas eksternal dan internal. Beban panas eksternal diakibatkan leh panas yang masuk melalui proses konduksi (dinding, langit-langit, kaca, lantai), radiasi (kaca), dan konveksi (ventilasi dan infiltrasi). Beban pamas internal diakibatkan karena penghuni, lampu dan peralatan.

Beban Panas EksternalBeban panas external untuk seluruh gedung konduksi, radiasi dan konveksi dapat dihitung melalau persamaan-persamaan sebagai berikut:Konduksi melalui atap, dinding dan kaca:Q = U x A x CLTDcdimana:Q = Beban Pendingin (BTU/hr)A = luas atap, dinding, kaca (ft).U = nilai konduktansi bahan (Btu/ ft.F.h).CLTDcorr = CLTD tabel + (78-indoor) +(outdoor-85) (F).

Radiasi melalui Jendela/Kaca:Q = SHGF x A x SC x CLFDimana:Q = Beban Pendinginan (BTU/hr)A = luas kaca (ft).SC = shading coefficient.SHGF= solar heat gain factor (BTU/hr.ft2)

Ventilasi:Q= 1,10 x n x CFM x TQ = 4840 x n x CFM x W

Beban Panas InternalBeban Panas Internal untuk seluruh gedung akibat penghuni, lampu dan peralatan, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

Penghuni:Q = n x qs x CLFQ = n x qlDimana:qs = beban panas orang sensibel (Btu/h).ql = beban panas orang latent (Btu/h).CLF = cooling load factorn= untuk orang.

Lampu:Q = 3,412 x W x B x CLFdimana:Dimana:W = daya (watt)B = Ballast FactorCLF = cooling load factor untuk lampu

METODE PENELITIANMetodologi penelitian yangdigunakan dalam menyelesaikan masalah ini adalah menghitung beban pendinginan dengan mengunakan metode Cooling Load Temperature Difference (CLTD) berdasarkan ASHRAE 1993 Handbook Fundamental. Data yang dipakai pada penelitian ini merupakan data sekunder yang meliputi: Luas lantai, luas permukaan bangunan, volume bangunan, luas permukaan kaca, masing-masing dibedakan antara yang dikondisikan dan tidak. Luas permukaan selubung/fasade, terdiri dari luas dinding dan kaca. Luas tiap-tiap material bangunan arah hadapnya. Jenis bahan, tebal dan warna material selubung bangunan dan atap. Nilai U untuk material yang digunakan baik dinding, kaca dan atap. Nilai koefisien peneduh (SC). Dengan metode ini akan diperlihatkan profil beban pendinginan, juga akan diperlihatkan komposisi beban pendinginan eksternal dan internal yang dialami oleh bangunan, selanjutnya akan dilakukan analisa dari hasil perhitungan.Hasil analisis berupa informasi data bebanpendinginan dan profil beban pendinginandari kedua kondisi. Prosedur yang ditempuh dalampenelitian ini antara lain:1. Pengambilan data awal ruang P401, berupa ukuran ruang, material dinding, atap dan lantai, jumlah system penerangan yang digunakan, alat perkantoran, dan lain-lain sebagai data awal perhitungan beban pendinginan.2. Perhitungan beban pendinginan dari data awal.3. Analisis hasil perhitungan dari kedua kondisi.4. Pengambilan kesimpulan.

HASIL DAN PEMBAHASANHasil dan pembahasan diolah dari data primer berupa hasil pengukuran secara langsung dan data sekunder berupa data-data yang bersumber dari tabel referensi yang ada. Berikut ini data primer dan sekunder yang digunakan dalam analisis beban pendinginan maksimal ruang P401 Universitas Telkom

KONDUKSIITEMArahU (Btu/jam.ft2.F)A = LUAS (m2)

Atap00

Atap0.3120,820

DindingBarat00

DindingTimur0 126.57344

DindingSelatan00

Dindingutara0334.587

KacaBarat00

KacaTimur01132

JUMLAH (U x A) EKSTERNAL =

ITEMUA

Partisi00

Partisi00

Langit-langit00

Kaca (Timur)00

Kaca (Barat)00

Lantai00

Lantai00

Tabel 1. Data Primer Konduksi

CLTD menurut bahan dindind dan atap Concrete Block :

CLTD (harga dari tabel)

7:009:0011:0013:0015:0017:00

000000

-11130516566

000000

-11130516566

000000

-11130516566

Tabel 2. Data Nilai CLTD

Temperature udara di dalam ruangan :Temperature Internal/room (F)

7:009:0011:0013:0015:0017:00

868688888686

Tabel 3. Data TemperaturePeopleN (Jumlah orang)qs (Btu/jam) per orangqlQsQl

482451557526.47440

Tabel 4. Beban Panas Internal Manusia

Data-data tersebut kemudian diolah dengan menggunakan persamaan-persamaan yang ada di atas sehingga diperoleh data dengan menggunakan bantuan software ms.excel diperoleh:

ROOM NAMEP401

PLAN SIZEMaximum

WALLD.UACLTDcBTU/hr

0.43126.57344532884.608698

0.43334.587537625.23773

ROOF/CEILING0.3120820.14454348529.2055

FLOOR0

PARTITION0

DOOR0

WINDOWSSHGFASCCLF

21711320.940.5115452.68

0

0

0

INFILTRATIONQlQs

08118.051638118.05163

PEOPLEQlQs

50407526.412566.4

EQP AND APPLIANCES

LIGHTING3.4WBFCLF

3.42881.2511224

Q cooling load496400.1836

Dari data perhitungan di atas dapat diperoleh nilai beban pendinginan yang diperlukan oleh suatu mesin pendingin adalah sebesar 496400.1836 BTU/hr.

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari hasil analisis, dan kajian pada beban pendingin ruang P401 Universitas Telkom, maka dapat disimpulkan:1 Beban pendinginan maksimum padabeban puncak adalah 496400.1836 BTU/hr.2.Diperlukan energi besar energi yang mendekati nilai tersebut oleh mesin pendingin agar diperoleh kenyamanan termal manusia.

DAFTAR PUSTAKA

[1] ASHRAE, Hand Book Fundamentals,USA,1993[2] Dossat, Roy. J, Principle ofrefrigeration, 2nd Edition, John Willey and Son, New york, 1981.[3].Sinaga. N. Beberapa Peluang Penghematan Energi pada Gedung Belantai Banyak, Jurnal Teknik FT. Undip, Edisi Agustus 1994, hal42-45