BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sebuah hotel yang berlokasi di antara jalan Gatot Soebroto merupakan daerah bisnis di Jakarta

yang pesat perkembangannya. Dengan lokasi yang tepat di tengah – tengah kota, menjadikan

hotel ini sebagai lokasi yang ideal.

Untuk hotel yang besar dengan kelas bintang lima, memiliki beberapa fasilitas yang

cukup lengkap untuk memanjakan para tamu hotel. Bukan hanya sekedar ruang kamar tidur, tapi

hotel ini terdapant beberapa fasilitas yang diantaranya sport center, coffe shop (kantin), dan

pastinya lahan parkir yang membuat para tamu hotel sangat nyaman untuk meninggalkan

kendaraannya. Selain itu masih banyak yang lainnya untuk memenuhi standar hotel bintang lima.

Upaya perkembangan hotel juga harus di imbangi dengan palayanan dan sarana fasilitas yang

baik untuk menunjang berbagai kegiatan dalam hotel tersebut. Banyak cara yang digunakan

orang untuk meningkatkan kenyamanan hotel. Salah satunya menggunakan mesin pengkondisian

udara (Air Conditioning). Mesin pengkondisian udara adalah suatu mesin yang digunakan untuk

mengatur suhu dan kelembaban suatu ruangan, baik untuk kenyamanan maupun untuk

kebersihan dan kesehatan.

Karena adanya perubahan tata letak, penempatan ruang, jumlah staf, ruang kamar

ataupun peralatan – peralatan lainnya maka kita juga bisa ketahui bahwa beban pendingin juga

akan berubah.

Untuk itu dengan perencanaan instalasi tata udara. Dengan mempertimbangkan sistem

tata udara yang efisien serta dapat memaksimalkan kebutuhan di ruangan hotel tersebut, maka

system tata udara harus dilihat nilai strateginya agar kebutuhan dapat di suplay dengan baik.

1.2 Pokok permasalahan

Pokok permasalahan yang akan dibahas disini adalah bagaimana merencanakan tata

udara yang sesuai kebutuhan untuk hotel bintang lima 4 lantai.

1.3 Batasan Masalah

Mengingat masalah dalam perancangan ini sangat luas maka perlu dilakukan pembatasan

1

masalah agar perancangan ini lebih fokus dan tidak luas. Maka disini akan dibahas pada salah

satu lantai saja dan itu adalah basement. Dimana basement ini adalah sebagai tempat parkir

kendaraan untuk para tamu juga untuk para staff dan karyawan hotel

Adapun masalah yang akan dibahas adalah :

1. Menghitung beban pendingin pada basement hotel

2. Memilih mesin yang digunakan

3. Saluran udara

1.4 Maksud dan Tujuan

Maksud dan tujuan ialah merencanakan instalasi tata udara pada hotel menjadi nyaman dan

hegienis

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Pengkondisian Udara

Pengkondisian udara adalah suatu proses mendinginkan udara sehingga dapat mencapai

temperatur dan kelembapan yang sesuai dengan yang dipersyaratkan terhadap kondisi udara dari

suatu ruangan tertentu.

Sistem pengkondisian udara pada umumnya dibagi menjadi dua golongan utama, yaitu :

1) Pengkondisian udara untuk kenyamanan

Menyegarkan udara dari ruangan untuk memberikan kenyamanan kerja bagi orang yang

melakukan kegiatan tertentu.

2) Pengkondisian udara untuk industri

Menyegarkan udara dari ruangan karena diperlukan oleh proses, bahan, peralatan, atau barang

yang ada di dalamnya.

2.2 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap

Pada prinsipnya, sistem refrigerasi kompresi uap sesuai dengan namanya merupakan suatu

sistem yang mempergunakan kompresor sebagai alat kompresi refrigeran. Pada dasarnya sistem

ini bekerja dengan memanfaatkan sifat refrigeran, dimana pada tekanan rendah, temperatur cair

jenuh (saturasi) yang rendah, fasa refrigeran akan berubah menjadi uap dengan menarik kalor

dari tempat yang didinginkan. Pada saat tekanan tinggi, temperatur uap jenuh (saturasi) yang

tinggi , fasa refrigeran akan berubah menjadi cair dengan cara membuang kalor kelingkungan

sekitar. Tentunya, untuk menciptakan sisi tekanan tinggi diperlukan suatu alat kompresi (biasa

disebut kompresor) dan pada sisi tekanan rendah dipasang katup ekspansi yang akan

mengakibatkan turunnya tekanan refrigeran.

Berdasarkan hal diatas, maka sistem kompresi uap ini terdiri dari beberapa langkah kerja,

yaitu:

1) Proses Kompresi

2) Proses kondensasi (pengembunan)

3) Proses Ekspansi

4) Proses Evaporasi (penguapan)

Biasanya untuk menggambarkan siklus diatas digunakan diagram mollier atau disebut juga

diagram tekanan–enthalpi ( P-h).

3

1. Proses Kompresi

Proses ini terjadi di kompresor dimana uap refrigeran dengan tekanan dan temperature rendah

yang masuk ke dalam kompresor melalui suction line (saluran hisap) dikompresi di dalam

silinder kompresor sehingga temperatur dan tekanan uap refrigeran yang keluar dari kompresor

melalui discharge line (saluran buang) mengalami kenaikan.

2. Proses Kondensasi

Uap superheat yang berasal dari saluran discharge (saluran keluaran kompresor) masuk menuju

kondenser, dikondenser mengalami proses yang dinamakan kondensasi. Dimana kalor dari

kondenser dilepaskan ke lingkungan sehingga lama-kelamaan refrigeran akan berubah fasa dari

uap menjadi cair. Proses kondensasi ini terjadi pada tekanan dan temperatur yang konstan.

3. Proses Expansi

Refrigeran yang telah mengalami kondensasi di kondensor akan dialirkan menuju pipa kapiler,

dimana pada pipa kapiler terjadi proses penurunan tekanan yang diikuti oleh penurunan

temperatur secara isoenthalpy atau tidak terjadi perubahan enthalpy dan refrigeran sebagian

berfasa cair dan sebagian berfasa gas.

4. Proses Evaporasi

Refrigeran yang telah diturunkan tekanan dan temperaturnya akan mengalami komposisi

didalamnya. Pada proses ini terjadi penambahan uap pada refrigeran, sehingga fasa refrigeran

adalah campuran antara cair dan uap. Dengan sedikit saja menarik kalor dari tempat yang

didinginkan, maka fasanya akan berubah menjadi uap seluruhnya sampai menjadi uap jenuh.

Proses inilah yang dinamakan proses evaporasi. Seperti halnya proses kondensasi, maka proses

ini pun berlangsung pada tekanan dan temperatur yang konstan.

Proses – proses tersebut akan berlangsung terus selama sistem tidak terganggu ataupun kerja

kompresi terus berjalan tanpa gangguan. Untuk sistem refrigerasi kompresi uap ini, kemampuan

kerja dinyatakan oleh besaran yang dinamakan Coefficient of performance (COP). Harga COP

yang ideal (carnot) Tergantung dari temperatur dan tekanan kerja dari sistem, untuk kemudian

harga ini dirumuskan dengan persamaan berikut:

COPAktual = Efek Refrigerasi/Kerja Kompresi

COPCarnot = Te/Tk-Te

Efisiensi (h ) = (COPAktual/COPCarnot)X100%

(Sumber : Principle Of Refrigeration, Dossat,1981)

4

Diagram Mollier

Diagram Mollier adalah suatu peta yang dipakai untuk menganalisa keadaan thermodinamis

refrigeran di dalam siklus refrigerasi. Setiap zat refrigeran memiliki diagram mollier sendiri-

sendiri, tetapi dari segi konstruksinya masing-masing diagram tersebut mempunyai persamaan.

Dimana sumber vertikal digunakan untuk menyatakan tekanan (p) dan sumbu horizontal

digunakan untuk menyatakan entalpi (h). sehingga disebut diagram p – h.

Besaran-besaran siklus refrigerasi yang dapat dihitung dengan bantuan diagram mollier, meliputi

a. Kalor yang diserap evaporator.

b. Kalor yang diperlukan kompresi.

c. Kalor yang dilepaskan kondensor.

d. Jumlah sirkulasi refrigeran.

e. Koefisien prestasi.

Gambar 2.1. Besaran Siklus Refrigerasi pada Diagram Mollier.

a. Kalor yang diserap Evaporator.

Adalah sejumlah kalor yang diserap evaporator per satuan kilogram refrigeran

yang mengalir selama proses 4 ke 1. Proses ini dihitung dengan persamaan :

Qe = h1 – h4

Dimana : Qe = efek refrigerasi (Btu/lb)

h1 = entalpi keluar evaporator (Btu/lb)

h4 = entalpi masuk evaporator (Btu/lb)

5

b. Kalor yang diperlukan untuk Kompresi (Kalor Kompresi).

Kalor kerja kompresi terhadap satu kilogram refrigeran yang mengalir sama dengan

kenaikan entalpi yang terjadi selama proses 1 ke 2.

Sehingga :

Qk = h2 – h1

Dimana : Qk = kalor kompresi (Btu/lb)

h2 = entalpi keluar kompresor (Btu/lb)

h1 = entalpi masuk kompresor (Btu/lb)

c. Kalor yang dilepaskan Kondensor (Kalor Kondensasi).

Dari kesetimbangan energi maka kalor yang akan dilepaskan oleh kondensor besarnya

adalah sama dengan penjumlahan antara kalor yang diserap evaporator dan yang diperlukan

untuk kompresi. Sehingga :

Qc = h2 – h3

Dimana : Qc = kalor yang dilepaskan kondensor (Btu /lb)

h2 = entalpi masuk kondensor (Btu /lb)

h3 = entalpi keluar kondensor (Btu /lb)

d. Jumlah Massa Refrigerasi yang bersirkulasi.

Jumlah ini adalah jumlah refrigeran yang dimasukan dan diuapkan di evaporator.

Sedangkan kapasitas refrigerasi sama dengan perkalian antara massa refrigeran yang

mengalir dengan kalor evaporasi.

Qac = m x (h1 – h4)

Sehingga jumlah refrigeran yang bersirkulasi dapat dihitung dengan persamaan :

m = Qac

h1−h4

Dimana : m = laju aliran massa refrigeran (Btu /lb)

Qac = kapasitas refrigerasi (Btu /lb)

h1 = entalpi keluar evaporator (Btu /lb)

h4 = entalpi masuk evaporator (Btu /lb)

e. Koefisien Prestasi (Coefficient of Performance, COP).

Koefisien ini berguna untuk menyatakan efisiensi dari siklus refrigerasi.

6

COP = h1−h4

h2−h1

Dimana : h1 – h4 = kalor evaporasi ( Btu /lb)

h2 – h1 = kalor kompresi (Btu /lb)

Diagram PsikometrikDi dalam teknik pengkondisian udara, diagram psikometrik sangat bermanfaat sekali untuk dapat

mengetahui secara cepat dan tepat tentang sifat thermodinamis udara basah. Sifat udara di

atmosfir dikatakan basah karena merupakan suatu perpaduan antara udara kering (N2, O2, Ar,

CO2) dengan uap air (H2O), dimana kandungan uap air pada udara hangat lebih banyak dari

pada kandungan uap air pada udara dingin.

Adapun batasan maksimum uap air yang dapat dikandung oleh udara basah disebut “udara

jenuh”. Dimana jika udara pada kondisi jenuh ini mengalami proses pendinginan maka uap air

yang dikandung di dalam udara basah tersebut akan berubah menjadi butiran-butiran air (proses

pengembunan). Untuk menyatakan tingkat kebasahan udara atau dapat disebut dengan

kelembaban adalah dengan mengadakan prosentase terhadap titik jenuhnya. Kondisi udara dapat

ditentukan pada satu titik di dalam diagram psikometrik yang dijelaskan pada gambar bila ada

dua atau lebih sifat udara yang diketahui sebelumnya. Seperti yang di jelaskan pada gambar 2.2.

7

Gambar 2.2 Diagram Psychometric

Diagram psychrometric sangat berguna untuk menentukan, mendapatkan sifat-sifat udara yang

diperlukan dalam desain dibidang pengkondisian udara karena sifat-sifat udara tersebut sudah

tergambar dalam bentuk berupa grafis. Adapun sifat thermodinamis udara basah yang terdapat

didalam diagram psikometrik, antara lain :

1. Temperatur Bola Kering (Dry Bulb Temperature, tdb).

Adalah tempertur yang diukur dengan menggunakan termometer yang sensornya dibiarkan

terbuka, tetapi dengan syarat sensor tersebut tidak boleh terkena langsung sinar matahari.

2. Temperatur Bola Basah (Wet Bulb Temperature, twb).

Adalah temperatur yang diukur dengan menggunakan termometer yang sensornya dibalut dengan

kain basah. Dimana hal ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar penguapan air yang dapat

dilakukan oleh udara. Semakin udara bersifat kering maka penguapan air yang terjadi akan

semakin banyak, sehingga akibat daripada itu sensor termometer bola basah akan dingin dan

pada akhirnya skala suhunya akan turun.

3.Rasio Kelembaban (Humidity Ratio, w).

Adalah perbandingan berat uap air yang dikandung didalam udara basah dengan berat udara

kering yang ada didalam udara basah tersebut.

4.Kelembaban Relative (Relative Humidity, RH).

Adalah perbandingan antara tekanan parsial uap air yang ada di udara basah dengan tekanan air

udara pada keadaan jenuh pada temperatur yang sama.

5.Volume Spesifik (Specific Volume, v).

Adalah volume udara campuran dengan satuan meter-kubik per kilogram udara kering.

6.Temperatur Titik Embun (Dew Point Temperature, tdp).

Adalah keadaan temperature air pada saat tekanan uapnya sama dengan tekanan uap dari udara

basah.

7.Entalpi (Enthalpy, h).

Adalah energi kalor yang dimiliki oleh suatu zat pada kondisi temperatur tertentu. Entalpi udara

basah yang mempunyai rasio kelembaban w, temperatur Tdb, diartikan sebagai jumlah kalor

yang diperlukan untuk memanaskan satu satuan massa udara basah per satuan massa uap air

yang terkandung pada kondisi.

8

Jenis-jenis Alat Pengkondisian Udara

Secara garis besar, jenis alat pengkondisian udara dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Singgle Package

a. Air Cooled

b. Water Cooled

2. AC Window

Hanya terdapat yang berpendingin udara saja (Air Cooled)

3. AC Split

Sama seperti AC Window hanya terdapat yang berpendingin udara saja

4. Liquid Chiller

a. Air Cooled

b. Water Cooled

Single Package

Sistem yang paling banyak digunakan untuk mendinginkan ruangan yang tidak terlalu luas.

Bentuknya ringkas dan hanya membutuhkan tempat yang keciluntuk penempatan AC jenis ini.

Satu unit AC ini terdiri dari kompresor,kondensor,alat expansi, dan evaporator. Keempat

komponen AC tersebut terdapat pada satu unit (Package).

a. Air Cooled

Yang dimaksud dengan Air Cooled yaitu bahwa penyerapan panas yang didukung refrigerasi

pada kondensor, dengan menggunakan udara.

b. Water Cooled

Artinya penyerapan panas yang didukung oleh refrigeran, dilakukan oleh air dengan

menggunakan cooling tower.

AC Window

AC window ini adalah mesin pendingin yang paling banyak dipakai dirumah-rumah, atau

diruang yang relative kecil. AC ini juga termasuk jenis AC single package, hanya saja

kapasitasnya kecil.

Liquid Chiller

9

Liquid chiller atau lebih dikenal sebagai chiller saja adalah jenios alat pengkondisian udara

dengan kapasitas yang sangat besar. Biasanya digunakan pada gedung-gedung bertingkat,

perkantoran, hotel dan lain sebagainya. AC ini menggunakan air sebagai media bantu, dinginnya

refrigeran digunakan untuk mendinginkan air sehingga air menjadi dingin yang mempunyai

temperatur sekitar 5-6 derajat celcius. Air dingin tadi dialirkan melalui suatu sistem perpipaan ke

unit-unit pendingin yang ada didalam ruangan. Unit-unit tadi sering disebut AHU (Air Handling

Unit) dan FCU (Fan Coil Unit).

Adapun jenis chiller yang sering digunakan di dunia industri. Mesin utama dari chiller

adalah kompresor dan jenis-jenis kompresor yang umumnya digunakan digunakan adalah :

- Kompresor piston (Reciprocating compressor)

- Kompresor kisar (Rotary compressor)

- Kompresor Ulir (Screw compressor)

- Kompresor Sentrifugal (Centrifugal Compressor)

Air Cooled Chiller

Mesin pendingin dengan pendinginan udara (air cooled chiller), pada prinsipnya hamper sama

dengan split duct AC, tetapi dalam ukuran besar. Unit mesin ini pada umumnya berada diatas

atap beton dari sebuah bangunan. Komponen utama dari 1 unit AC adalah 2 kompresor atau

lebih, dengan katup ekspansi dan evaporator berada dalam unit utama, termasuk kondensornya.

Evaporator mendinginkan air dan air dingin di sirkulasikan kesetiap tingkat melalui alat pengatur

udara (air handling unit) atai disingkat AHU. Dari AHU dengan blower besar menyalurkan

udara dingin, yang diperoleh dari hembusan melalui pipa-pipa aliran air dingin unit utama diatas,

keruangan yang akan dikondisikan. Udara dingin yang masuk kedalam ruangan dari AHU ini

diatur dengan diffuser yang ada disetiap ruangan, atau kadang-kadang dengan pipa langsung

keruangan melalui alat kipas koil (Fan Coil Unit) atau disingkat FCU.

Dalam desain gedung, bila menggunakan air cooled perlu diperhatikan lokasi dan luas atap beton

untuk penempatan unit chillernya. Yang sering kurang diperhatikan dalam setiap desain atap

untuk air cooled chiller adalah akses untuk pemeliharaan unit tersebut. Ada kalanya terjadi

perubahan desain dari water cooled chiller ke air cooled chiller, karena terutama masalah waktu

instalasi ataupun keadaan air setempat. Tetapi perubahan seperti itu pada akhirnya berakibat fatal

terhadap konstruksi air cooled chiller tersebut. Seperti dijelaskan pada gambar 2.3.

10

Gambar 2.3 Process Flow Diagram dari Sistem Air Cooled Chiller

Sumber : www.catatan-teknik.blogspot.com

Water Cooled Chiller

Mesin refrigerasi denga pendinginan air (water cooled chiller), pada prinsipnya hampir sama

dengan mesin refrigerasi pendingin udara (air colled chiller) dalam distribusi udara dingin

melalui AHU atau FCU. Perbedaan utamanya adalah pendinginan refrigerasinya, bukan dengan

udara tapi dengan air, dimana air sebagai media untuk perpindahan panas dengan refrigerant

didalam kondensor, didinginkan melalui menara air atau cooling tower. Mesin refrigerasi dengan

pendingin air pada umunya ditempatkan dalam lantai bawah (basement) suatu bangunan. Sama

halnya dengan mesin refrigerasi dengan pendingin udara,refrigerasi dari kompresor ditekan

melalui katup ekspansi masuk berembun dalam alat evaporator. Evaporator mendinginkan air

dan air dingin disirkulasikan ke setiap ruangan melalui alat pengatur udara (AHU). Dari AHU

dengan blower besar menyalurkan udara dingin yang diperoleh dari hembusan melalui pipa-pipa

aliran air dingin unit utama di atas ruangan ke ruangan yang akan dikondisikan. Udara dingin

yang masuk ke dalam ruangan dari AHU ini diatur dengan diffuser yang ada di setiap ruangan,

atau terkadang dengan pipa langsung ke ruangan melalui alat kipas koil (Fan Coil Unit) atau

disingkat FCU. Pendinginan air melalui menara air (cooling tower), dalam desain gedung perlu

diperhatikan aliran udara yang diperoleh dari kipas udara. Aliran udara dan aliran air di dalam

menara pendingin ini dapat berlawanan arah (counter flow), arah melintang (cross flow), aliran

11

parallel (parallel flow) aliran melaui dek atau aliran pancar. Seprti yang dijelaskan pada gambar

2.4.

Gambar 2.4. Proses Flow Diagram dari Sistem Water cooled chiller

Komponen Utama Sistem Refrigerasi

Seperti yang telah diketahui bahwa pada sistem refrigerasi terdapat 4 komponen utama yang

saling berkaitan satu sama lainnya ditambah refrigeran sebagai benda kerjanya.

1. Kompresor

Kompresor merupakan salah satu komponen yang memegang peranan penting dalam siklus

refrigerasi kompresi uap. Karena kompresor akan memompa bahan pendingin (refrigeran) agar

tetap bersirkulasi dalam sistem. Jika diumpamakan pada bagian tubuh manusia, kompresor

adalah jantung yang memompa darah kita ke seluruh bagian tubuh.

Kompressor yang akan digunakan adalah kompresor jenis hermetic, dimana motor penggerak

kompresornya berada dalam satu tempat dengan torak yang digerakkan, dimana motor penggerak

langsung menggerakan atau memutarkan poros kompresor. Kompresor jenis ini biasanya

digunakan untuk AC tipe split karena kompresor hermetik ini memiliki konstruksi yang relatif

kecil.

2. Kondenser

12

Kondenser adalah alat penukar kalor, dimana uap panas refrigeran yang melewati dinding pipa

kondensor bersentuhan dengan media pendingin. Akibat dari dilepaskannya kalor ke media

pendingin, maka uap refrigeran berubah fasa menjadi cair jenuh.

Kondensor digolongkan menjadi beberapa jenis, diantaranya:

Air Coled Condenser merupakan kondensor yang menggunakan media udara sebagai

pendinginnya.

Water Cooled Condenser merupakan kondensor yang menggunakan media air sebagai

pendinginnya.

Evaporative Condenser merupakan kondensor yang menggunakan media udara dan air

sebagai pendinginnya

Jenis kondensor yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah kondensor berpendingin udara (Air

Cooled Condenser). Metoda untuk mengalirkan udara pada jenis ini, ialah konveksi paksa yaitu

dengan menggunakan fan.

3. Katup expansi

Ada dua fungsi utama dari alat ekspansi, yaitu:

1. Mengatur laju aliran refrigeran yang masuk ke evaporator dari “liquid line”, sehingga sesuai

dengan laju penguapan refrigeran di evaporator

2. Menjaga beda tekanan antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah, sehingga terjaga

tekanan yang diinginkan.

Alat ekspansi yang digunakan adalah pipa kapiler. Pipa kapiler merupakan pipa yang

diameternya kecil, dengan diameternya yang kecil ini maka cairan refrigeran yang berasal dari

kondenser dimana masih dalam keadaan bersuhu dan bertekanan tinggi akan diturunkan suhu

dan tekanannya yang akhirnya akan menghasilkan cairan refrigeran yang bersuhu dan bertekanan

rendah, lebih rendah dari suhu dan tekanan lingkungan.

4. Evaporator

Evaporator adalah suatu komponen dalam sistem refrigerasi yang berguna untuk menguapkan

refrigeran sehingga berubah fasa dari cair menjadi uap. Penguapan terjadi akibat proses

penyerapan kalor oleh refrigeran yang bertemperatur rendah dari lingkungan atau media yang

akan didinginkan sehingga lingkungan atau media tersebut temperaturnya menjadi dingin.

Ada tiga macam bentuk konstruksi evaporator, yaitu :

1. Pipa telanjang (bare tube)

13

2. Permukaan pelat (plate surface)

3. Bersirip (finned)

Sirip-sirip tersebut berfungsi untuk membantu perpindahan panas yang terjadi antara pipa

refrigeran dengan udara sekitarnya, dalam hal ini, sirip-sirip tersebut merupakan perluasan

permukaan perpindahan panas, sehingga meningkatkan efisiensi pendinginan udara. Agar

perpindahan panas terjadi seefektif mungkin, maka sirip harus terhubungkan pipa sedemikian

sehingga terdapat kontak termal (konduktip) yang baik antara pipa dan sirip. Ada yang dengan

cara solder, ada yang dicelup dalam cairan timah, ada yang disisipkan ke dalam pipa, ada yang

pipa tersebut diberi tekanan sehingga pipa mengembang dan membantu sirip lebih kuat/kokoh

pegangannya.

Ukuran dan jarak sirip bergantung pada jenis terapannya dimana koil dirancang. Ukuran pipa

menentukan ukuran sirip. Pipa kecil membutuhkan sirip yang kecil. Juga ukuran pipa naik maka

ukuran sirip juga akan meningkat secara efektif. Jarak antara sirip bervariasi antara 40 sampai

500 sirip permeter, terutama bergantung dari temperatur kerja dari koil.

Pembentukan kristal-kristal es pada koil-koil pendingin udara yang bekerja pada temperatur

rendah adalah tak dapat dihindari, dan karena pembentukan / pengumpulan kristal - kristal es

pada koil-koil yang bersirip cenderung untuk membatasi aliran udara antara sirip-sirip dan

menghambat sirkulasi udara melalui koil, maka evaporator yang dirancang untuk terapan

temperatur rendah harus memiliki jarak antara sirip yang lebar (80 sampai 200 sirip permeter)

untuk mengurangi bahaya hambatan sirkulasi udara. Sebaliknya, koil yang dirancang untuk tata

udara dan sirkulasi lain, dimana koil bekerja pada temperatur cukup tinggi ( 0°C sampai dengan

10 °C ) sehingga tak terdapat kristal-kristal es yang terkumpul pada permukaan koil, maka jarak

antara koil dapat sedekat 1,8mm.

Jika sirkulasi udara pada koil-koil bersirip adalah berdasarkan gravitasi, maka koil sedapat

mungkin harus mempunyai tahanan aliran udara sekecil mungkin, sehingga secara umum jarak

antara sirip harus lebih lebar untuk koil-koil jenis konveksi natural dari pada untuk koil - koil

yang mempunyai kipas .

5. Refrigeran

Refrigeran adalah suatu zat yang bertindak sebagai media pendingin dengan menyerap panas dari

benda atau bahan lain sehingga mudah berubah wujudnya dari cair menjadi gas dan membuang

14

panas ke benda atau bahan lain sehingga berubah wujudnya dari gas menjadi cair. Zat yang dapat

dipakai sebagai refigeran harus memiliki struktur kimia tertentu, sifat-sifat fisis dan sifat-sifat

termodinamik sehingga bisa digunakan dengan aman dan ekonomis.

Syarat-syarat refrigeran:

1. Tidak beracun

2. Tidak berwarna, tidak berbau dalam semua keadaan

3. Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri, juga bila bercampur dengan udara, minyak pelumas

dan sebagainya.

4. Tidak korosif terhadap logam yang banyak dipakai pada sistem refrigerasi dan tata udara.

5. Tidak bercampur dengan minyak pelumas kompresor, tetapi tidak mempengaruhi atau

merusak minyak pelumas tersebut.

6. Mempunyai struktur kimia yang stabil, tidak boleh terurai setiap kali dimampatkan,

diembunkan dan diuapkan.

7. Mempunyai titik didih yang rendah, harus lebih rendah daripada suhu evaporator yang

direncanakan.

8. Mempunyai tekanan kondensasi yang rendah, tekanan kondensasi yang tinggi memerlukan

kompresor yang besar dan kuat, juga pipanya harus kuat dan kemungkinan bocor cukup besar.

9. Mempunyai tekanan penguapan yang sedikit lebih besar dari 1 atmosfir. Apabila terjadi

kebocoran, udara luar tidak dapat masuk ke sistem.

10. Mempunyai kalor laten yang cukup besar, agar jumlah panas yang diambil oleh evaporator

dari ruangan jadi besar.

11. Apabila terjadi kebocoran, mudah diketahui dengan alat-alat yang sederhana.

12. Harganya murah.

13. Harus mempunyai volume cair per massa yang tinggi agar kotrol aliran refrigerannya dapat

tahan lama.

14. Harus mempunyai volume uap per massa yang rendah untuk mengurangi displacement

kompresor yang dibutuhkan.

15. Beda tekanan kondensasi dengan evaporator harus sekecil mungkin untuk menigkatkan

efisiensi pompa.

Refrigeran yang digunakan pada proyek tugas akhir ini menggunakan R134a yang

disesuaikan dengan kompresornya.

15

Perhitungan Beban Pendingin Pada Ruangan

Beban pendingin pada ruangan terdiri dari 3 sumber :

1. Beban Luar

2. Beban Dalam

3. Beban Lain-lain

Beban Luar

Adapun beban luar terdiri dari :

a. Beban Panas Matahari Melalui Kaca (Solar Gain Thru Glass)

Beban ini melalui beberapa arah :

Utara = North

Timur = East

Selatan = South

Barat = West

Atap = Skylight

Besar beban tersebut :

Qg = A × SG × SF (BTU/hr) Pers.1

Dimana : A = Luas kaca yang ada keseluruhan, (ft2)

SG = Sun Gain, (BTU/hr.ft2)

SF = Shade Factor ; tabel 16

Harga Sain Gain Factor (SG) sangat tergantung pada peak load heat gain thru ordinary glass,

ini dipengaruhi oleh :

a. Letak dari bangunan yang direncanakan (derajat lintang utara/selatan)

b. Bulan yang kita rencanakan.

c. Untuk masing-masing arah mata angin yang berbeda.

d. Koreksi Steel Shash (rangka besi)

e. Koreksi Haze (tingkat kegelapan kaca)

f. Koreksi Altitude (elevasi)

g. Koreksi South Altitude (garis lintang selatan)

h. Storage Factor (Faktor Penyimpanan)

i. Koreksi Dew point (titik embun)

16

Sedangkan harga Overall Factor tergantung dari :

j. Jenis kaca : Warna

Ketebalan

Lapisanya

k. Waktu perencanaan

l. Tingkat lindungan dari penyinaran

b. Radiasi Panas Matahari Melalui Dinding dan Atap

Atau disebut juga solar and transmissiongain thru wall roof.

Besar beban tersebut adalah :

Qwr = A × ETD × U (BTU/hr) Pers.2

Dimana : A = luas dinding/atap, (ft2)

ETD = Equivalent Temperatur Difference,(oF)

U = Koefesien perpindahan panas pada dinding atau atap, (BTU/hr.ft2.oF)

Untuk menghitung ETD tergantung pada hal-hal sebagai berikut :

1. Bulan yang kita rencanakan

2. Waktu yang direncanakan

3. Warna dari dinding atau atap yang dipasang

4. Berat (Weight) dari dinding atau atap,(lb/ft2)

Sedangkan koefesien perpindahan panas pada dinding (U), diambil dari tabel 21 – 22.

c. Panas Transmisi Selain Dinding dan Atap

Atau disebut juga Transmisi Gain Except Wall and Roof. Yaitu terdiri dari kaca (glass); partisi

(partition); plafon (Ceiling); dan lantai (floor).

Qe = A × Δt × U (BTU/hr) Pers.3

Qe = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Dimana : A = Luas permukaan,(ft2)

Δt = Perbedaan temperatur,(oF)

U = Koefesien perpindahan panas, (BTU/hr.ft2.oF)

Q1 = Beban melalui kaca, (BTU/hr)

Q2 = Beban melalui partisi,(BTU/hr)

Q3 = Beban melalui plafon,(BTU/hr)

Q4 = Beban melalui lantai,(BTU/hr)

17

Q1 = Ag ×Δtg ×Ug (BTU/hr)

Dimana : Ag = Luas kaca,ft2

Δtg = Perbedaan temperatur antara temperatur luar ruang yang dikondisikan

dengan temperatur ruang yang tidak dikondisikan,(oF)

Ug = Koefesien perpindahan panas, (BTU/hr.ft2. oF)

Q2 = Ap × Δtp × Up (BTU/hr)

Dimana : Ap = Luas partisi,(ft2)

Δtp = Perbedaan temperatur,(oF)

Up = Koefesien perpindahan panas,(BTU/hr.ft2.oF)

Q3 = Ac × Δtc × Uc (BTU/hr)

Dimana ; Ac = Luas plafon,(ft2)

Δtc = Perbedaan temperatur,(oF)

Uc = Koefesien perpindahan panas,(BTU/hr.ft2.oF)

Q4 = Af × Δtf × Uf (BTU/hr)

Dimana ; Af = Luas lantai,(ft2)

Δtf = Perbedaan temperatur,(oF)

Uf = Koefesien perpindahan panas,(BTU/hr.ft2.oF)

Faktor U(koefesien perpindahan panas) diperoleh dari tabel 25 – 30

d. Infiltrasi

Infiltrasi udara melalui celah pintu, jendela, dan lain-lain. Karena temperatur udara yang lebih

tinggi dan kandungan uap airnya juga besar, maka menyebabkan beban panas pada ruang yang

dikondisikan.

Qinf = q × Δtinf × 1,08 (BTU/hr) Pers.4

Dimana : q = Udara yang masuk (Infiltrasi) melalui celah-celah, (CFM) ; Tabel 41

Δtinf = Perbedaan temperatur diluar dan didalam ruang

e. Ventilasi (Outdoor Air)

Yaitu udara luar yang diperlukan untuk menambah udara bersih didalam ruang, akibat

pencemaran asap rokok dan lain-lain, adalah merupakan beban didalam ruang tersebut.

18

Beban tersebut terdiri dari :

1. Beban Sensibel

Qvs = OA × Δt × BF × 1,08 (BTU/hr) Pers.5

Dimana : OA = Jumlah udar luar,(CFM) ; tabel 45

Δt = Perbedaan temperatur dalam dan luar ruang,(oF)

BF = Baypass Factor ; tabel 61 – 62

2. Beban Laten

Qvl = OA × Δm × BF × 0,68 (BTU/hr) Pers.6

Dimana : Δm = perbedaan kandungan uap air di luar dan dalam ruang,(gr/lb)

Beban Dalam

Beban ini terdiri dari :

a. Beban sensibel (Sensibel Heat)

b. Beban Laten (Laten Heat)

a. Beban Sensibel

Beban tersebut antaralain :

1. Beban Orang Sensibel

Qps = N × HGs (BTU/hr) Pers.7

Dimana : Qps = Beban orang sensibel.(BTU/hr)

N = jumlah orang yang ada didalam ruang

HGs = faktor, tergantung dari aktivitas orang, kondisi ruang, dan lain-lain;

2. Beban Daya Peralatan Yang Ada Dalam Ruangan

Qp = (BTU/hr) Pers.8

Dimana : Qp = Beban daya, (BTU/hr)

P = Daya listrik alat,(watt)

ή = efisiensi motor

3. Beban lampu penerangan

Lampu Neon

QL = P × 1,25 × 3,413 (BTU/hr) Pers.9

Dimana : QL = Beban lampu neon,(BTU/hr)

P = Daya listrik lampu pijar,(watt)

19

Lampu Pijar

QL = P × 3,413 (BTU/hr) Pers.10

Dimana : QL = Beban lampu pijar,(BTU/hr)

P = Daya listrik lampu pijar,(watt)

b. Beban Laten

Beban tersebut antara lain :

1) Beban Orang Laten

Qpl = N × HGL (BTU/hr) Pers.11

Dimana : Qpl = beban orang sensibel,(BTU/hr)

N = Jumlah orang yang ada dalam ruang

HGl = faktor, tergantung dari aktivitas orang, kondisi ruang, dan lain-lain.

Beban Lain-lain1. Kerugian-kerugian pada supplay duct

Kerugian pada supplay duct diperkirakan besarnya :

- Kerugian dari supplay duct heat gain 5%

- Kerugian dari supplay duct leakage loss 5%

- Kerugian dari fan 5%

Total kerugian ini merupakan persentase terhadap Room Sensibel Heat (RSH), jadi:

( 5% + 5%) × RSH Pers.12

2. Sensibel Outdoor Air Heat

Besarnya adalah :

Qsh = OA × Δt × (1 – BF) × 1,08 (BTU/hr) Pers.13

Dimana : OA = jumlah udara ventilasi,(CFM) ; tabel 42

Δt = perbedaan temperatur,(oF)

BF = Bypass Factor ; tabel 61 – 62

3. Laten Outdoor Air Heat

Besarnya adalah:

Qlh = OA × Δm × (1 – BF) × 0,69 (BTU/hr) Pers.14

Dimana : OA = jumlah udara ventilasi,(CFM); tabel 42

Δm = perbedaan kandungan uap air, (gr/lb)

BF = Byypass Factor; tabel 61 – 62

20

4. Kerugian pada Return Duct

- Kerugian dari return duct heat gain 2%

- Kerugian dari return duct leakage loss 2%

Total kerugian tersebut adalah persentase terhadap RSH, jadi :

(2% + 2%) × RSH Pers.15

21

BAB III

DATA EKSISTING DAN METODOLOGI PERHITUNGAN

Dalam perancangan sistem tata udara suatu gedung diperlukan data perancangan yang signifikan

dari gedung yang akan dibuat. Berikut data perancangan dari hasil survey

Data Lokasi dan Fungsi Gedung

1. Lokasi Bangunan : JL. Gatot Soebroto, Jakarta.

2. Letak Gedung : Gedung menghadap ke Selatan

3. Letak Geografis : 06o07’32” LS - 106o39’21” BT

4. Fungsi gedung : Hotel

Data Fisik Gedung

Dalam menentukan besarnya beban pendinginan gedung maka perlu diketahui beberapa hal yang

sangat berpengaruh dalam perancangan sistem pendingin suatu gedung, antara lain :

Posisi Bangunan

Bangunan tersebut menghadap ke arah Utara. Bangunan berlokasi di JL. Gatot Soebroto,

Jakarta dan letak geografisnya adalah 06o07’32” LS – 106o39’21” BT

Luas Bangunan

Luas Gedung

- Lantai Basemaent : P x L

: 195.816 x 168.264 = 32948.78 ft2

- Tinggi Lantai : 14.76 ft

Luas Dinding

Luas Dinding Perlantai U : 2890.24 ft2

T : 2483.57 ft2

S : 2852.84 ft2

B : 2483.57 ft2

Jenis Lampu : Lampu Flourescent

Kondisi udara luar gedung

Berdasarkan data yang didapat dari Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG)

wilayah jakarta. Dapat dilihat seperti yang dijelaskan pada table

22

Kondisi temperature (maksimum) berdasarkan data dari prakiraan cuaca dan kelembaban seperti

yang terlihat pada table 3.3 diatas terjadi pada bulan April 2011 dengan temperature 90 oF dan

RH 70% dengan titik embun 78 oF.

Kondisi dalam gedung yang direncanakan

Kondisi dalam gedung yang direncanakan dalam perancangan ini adalah dengan temperatur 75oF

dan Kelembapan Relative (RH) 50%.

Beban pendinginan dalam ruangan

Dalam menentukan besarnya kapasitas beban pendinginan tiap ruangan. Maka perlu diketahui

beban populasi dan beban lain setiap lantainya.

AHU RUANGANJENIS BEBAN RUANGAN

ORANG LAMPUKOMPUTE

R PRINTER TV DISPENSER MOBIL MOTOR

Penjaga Parkir 5 4 1 1 1 1 Parkir 45 60 22

Keterangan :

1. Computer : 300 Watt

2. Lampu : 70 Watt

3. TV : 250 Watt

23

4. Printer : 50 Watt

5. Dispenser : 50 Watt

6. Mesin Mobil : 194 oF

7. Mesin Motor : 167 oF

Bahan Material Bangunan

Konstruksi Dinding

Bahan konstruksi dinding terdiri dari ceramic (terkota) (0.75 in), precast concrete blok (4 in), Air

Space (0.75 in), dan plywood (0.75 in). Hal ini dapat dilihat pada gambar 3.1. dengan nilai

koefesien perpindahan panas total dapat dilihat pada tabel dibawah ini

Gambar Konstruksi dinding luar

Bahan Konstruksi dinding luar

24

Konstruksi Dinding Partisi

Bangunan ini menggunakan dinding patisi terdiri dari plester, batu bata, plester hal ini dapat

dilihat pada gambar dan nilai perpindahan panas total dapat dilihat dalam tabel 3.12

.

Gambar konstruksi dinding partisi

Bahan Material Dinding Partisi dan Koefesien Perpindahan Panas (U)

25

Konstruksi Ceiling (plafon)

Bangunan ini menggunakan plafon yang terdiri cement plester sand, concrete, air gaps, gypsum

Wallbaord (0.04). hal ini dijelaskan pada gambar dan perhitungan koefesien perpindahan panas

pada tabel

Konstruksi Plafon

Bahan Material Ceiling (plafon) dan Koefesien Perpindahan Panas (U)

26

Konstruksi Lantai (Floor) Type 1

Lantai bangunan ini terdiri dari concrete slab (8 in), cement plester sand (0.6 in),ceramic tile (1

in). Hal ini dijelaskan pada gambar dan perhitungan koefesien perpindahan panas pada table

Gambar. Konstruksi Lantai (Floor)

Bahan Material Lantai

27

BAB IV

PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN

Perhitungan Beban Pendingin

Beban pendingin merupakan beban panas yang harus diatasi oleh udara yang keluar dari alat

pendingin, supaya kondisi udara didalam ruangan dapat dipertahankan pada kondisi ( temperatur

dan kelembaban) yang diinginkan.

Prosedur perhitungan beban pendingin menggunakan metode Carrier E-20, nama tersebut

berasal dari form isian yang digunakan untuk menghitung berbagai komponen beban pendingin

pada suatu sistem pengkondisian udara. Sebelum melakukan perhitungan beban pendingin ,

terlebih dahulu perlu mencari nilai Nilai Equivalent Temperature Difference.Karena pada

basement tidak ada beban yang melalui kaca maka Sun Gain tidak di hitung

Perhitungan Equivalent Temperatur Difference

Dalam menghitung solar dan transmision gain pada form carrier hand book terlebih

28

dahulu harus di ketahui Equivalent Temperatur Difference.

Cara menghitung ETD adalah sebagai berikut :

1. Bulan Desain : April

2. Waktu Desain : 3 PM

3. Warna Dinding : Medium Colour

4. Desain DB : 90 oF

5. Koreksi : 0 oF

6. 3 PM DB : Design DB + Correction

: 90 + 0 = 90 oF

7. Room Design DB : 75 oF

8. Δt = No. 7 – No. 8 : 90 – 75 = 15 oF

9. Daily Range : 14 oF

10. Faktor koreksi ETD : dengan Δt = 15 oF dan Daily Range = 14 oF diperoleh faktor

koreksi ETD = (3)

Untuk faktor koreksi terhadap Equivalent Temperature Difference dapat dilihat pada tabel

berikut :

Koreksi Terhadap Equivalent Temperature

Equivalent Temperatur Difference Untuk Dinding

29

Δt (Expos) Untuk Dinding

Δtem = (Δt (Expos)) + Faktor Koreksi ETD

Δtem Untuk Dinding : Utara : 28 + 3 = 31

Timur : 13 + 3 = 16

Selatan: 12 + 3 = 15

Barat : 32 + 3 = 35

Δtes = Δt (shade) + Faktor koreksi ETD

Δtes untuk dinding = 9 + 3 = 12

Untuk warna gedung sedang (Medium) dengan kondisi rancangan bulan April atau 6oLS,

maka ETD di cari dengan rumus berikut :

ETD = 0,78 (Rs / Rm) Δtem + (1 – 0,78. Rs / Rm) Δtes

Untuk Dinding :

ETD = 0.78 ( 0.45 ) 16 + ( 1 – 0.78 × 0.45 ) 12

= 5.62 + 1.19

= 6.81

Untuk dinding dengan rumus yang sama diperoleh :

30

Perhitungan Beban Pendingin Ruangan

Beban pendingin yang diterima oleh mesin pendingin adalah beban kalor yang diserap oleh

refrigeran di evaporator. Beban itu antara lain adalah:

a. Beban Sensibel, yaitu panas yang menyebabkan perubahan temperatur.

b. Beban Laten, yaitu panas yang timbul karena keterkaitannya dengan kandungan uap air

diudara atau panas yang diperlukan untuk merubah kadar air di udara.

Beban pendingin dalam suatu bangunan yang harus diterima oleh peralatan sistem

pengkondisia udara terdiri dari beban luar, beban dalam, dan beban lain-lain.

Beban Panas Matahari Melalui Dinding

Beban panas matahari melalui dinding adalah:

Qwr = A x ETD x U BTU/hr

Nilai ETD diambil dari worksheet, sedangkan U(Koefesien perpindahan panas total) diambil dari

tabel 3.1.1

Qwr = 2890.24 x 6.81 x 0,46

= 9053.96 BTU/hr

Perhitungan Beban Panas Matahari Melalui Dinding Perlantai

Lantai RumusBasemen

t Area (Ft2) ETD U(Koefesien perpindahan panas total) Qw (BTU/hr)Utara 2890.24 6.81 0.46 9053.9658Timur 2483.57 19.2 0.46 21934.89

Selatan 2825.8421.6

2 0.46 28103.544Barat 2483.57 19.2 0.46 21934.89

Jumlah total hasil perhitungan beban panas memalui dinding perlantai

Lantai Basement = 81027.2903 BTU/hr

Beban Panas Melalui Plafon (Ceiling) besarnya adalah :

Q3 = Ac x Uc x Δtg BTU/hr

31

Luas total plafon

Lantai Dasar = 32948.78 ft2

Δtg = 15 oF

Uc = 0.13 (BTU/hr.ft2 oF)

Jadi Q3 = 32948.78 x 15 x 0.13 = 321250.6 BTU/hr

Beban Pendingin Dalam Ruangan (Internal)

1. Beban Orang Sensibel

Beban orang sensibel besarnya adalah :

Qps = N x HGs BTU/hr

Diasumsikan jumlah orang pada Basement adalah 5 orang

Jadi 5 x 245 = 1225 BTU/hr

Beban Daya Peralatan Listrik

Beban daya adalah beban dari peralatan listrik yang ada pada ruangan besarnya adalah

Qp = P x 3.413 Btu/hr

Diasumsikan daya peralatan listrik untuk masing-masing lantai adalah sebagai berikut

1. Computer : 300 Watt

2. Lampu : 70 Watt

3. TV : 250 Watt

4. Printer : 50 Watt

5. Dispenser : 50 Watt

LantaiRumus

N Input (watt) P (watt) Qp (BTU/hr)Computer 1 300 300 1023.9

Lampu 49 70 3430 11706.59

TV 1 250 250 853.25Printer 1 50 50 170.65Dispenser 1 50 50 170.65

32