jurusan teknik mesin fakultas sains dan …repository.usd.ac.id/29778/2/045214091_full[1].pdf ·...

i

PERANCANGAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA

UNTUK MALL

TUGAS AKHIR

No : 874 / TA / FST – USD / TM / Januari / 2008

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S1

Program Studi Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh :

Jemy Wijaya

Nim : 045214091

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2008

ii

AIR CONDITIONING SYSTEM DESIGNING FOR MALL

FINAL ASSIGNMENT

No : 874 / TA / FST – USD / TM / Januari / 2008

Presented as meaning

For gaining engineering holder

in Mechanical Engineering study programme

By :

Name : Jemy Wijaya

Nim : 045214091

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2008

v

PERNYATAAN

Dengan ini penulis menyatakan bahwa Tugas Akhir ini belum pernah ada

dan belum pernah diajukan di suatu Perguruan Tinggi manapun. Penulis dapat

mempertanggung jawabkan bahwa Tugas Akhir ini merupakan hasil karya penulis

yang otentik dan belum pernah dituli s atau diterbitkan oleh orang lain, kecual i

yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 26 Juli 2007

Penulis

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Jemy Wijaya

Nim : 045214091

Demi pengembangan ilmu pengetahuan , saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

Perancangan Sistem Pengkondisian Udara untuk Mall

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan

data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau

media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya

maupun memberikan royalti kedapa saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis.

Semikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 13 Agustus 2008-08-13

Yang menyatakan

(Jemy Wijaya)

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah melimpahkan

rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu mata kuliah yang wajib ditempuh

setiap Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta. Tugas Akhir ini merupakan sarana penuangan pengetahuan

yang telah diterima penulis dari perkuliahan awal semester hingga akhir semester.

Dalam Tugas Akhir ini membahas mengenai perancangan, pemilihan alat,

perhitungan beban pendinginan dari Mall ITC-BSD Tangerang, dengan harapan

mendapatkan cara untuk penghematan energi listrik di Mall tersebut.

Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih atas

segala bantuan, saran, dan fasilitas yang telah diberikan sehingga penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis mohon maaf apabila ada nama yang

terlupakan sehingga tidak disebutkan dalam ucapan terima kasih ini. Dalam

kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Ir. Gregorius Heliarko SJ., S.S., B.S.T., M.A., M.Sc., selaku dekan

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

2. Bapak Ir. PK. Purwadi, M.T. selaku dosen pembimbing dalam menyelesaikan

Tugas Akhir

3. Bapak Surya Dirja Wijaya, S.H. selaku Manager CR di ITC-BSD Tangerang

tahun 2008 yang memberikan ijin untuk kerja praktek dan pengambilan data

Tugas Akhir.

viii

4. Sel uruh dos en Teknik Mes in yang tel ah mem ber ika n sem angat dan

dorongan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini

5. Rek an-rek an sek ret ariat, khu susnya Ign . Tri Wid aryant o yang tel ah

membantu dalam segala urusan administrasi Tugas Akhir

6. Orang tua yan g sela lu memberikan doron gan dan semangat da lam

mengerjakan Tugas Akhir

7. Seluruh rekan mahasiswa teknik mesin angkatan 2004, yang telah memberikan

dorongan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir

Usaha yang penulis lakukan sudah semaksimal mungkin, namun penulis

menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu

penulis mohon maaf atas segala kekurangan dan kesalahan yang terdapat dalam

penulisan ini. Saran dan kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis

harapkan demi perbaikan dikemudian hari.

Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini memberikan manfaat

bagi pembaca.

Penulis

ix

INTISARI

Sistem pengkondisian udara merupakan suatu sistem perlakuan terhadap

udara untuk mengatur suhu, kelembaban, kebersihan, dan pendistribusiannya

secara serentak guna mencapai kondisi nyaman yang dibutuhkan. Suatu sistem

pengkondisian udara biasanya digunakan untuk kebutuhan kenyamanan dan untuk

kebutuhan suatu industri. Pemilihan suatu sistem pengkondisian udara hams tepat

berdasarkan kegunaannya, sehingga keseluruhan sistem yang digunakan dan unit

instansi pengkondisian yang digunakan bisa memberikan hasil yang maksimal.

Sistem pengkondisian udara pada dasarnya terdapat empat perlakuan

penting terhadap refrigeran, yaitu pemampatan, pengembunan, penurunan

tekanan, dan penguapan. Di evaporator terjadi penyerapan kalor dari ruangan yang

akan di kondisikan, sedangkan di kondenser, kalor itu dibuang ke lingkungan.

Besarnya beban pendinginan yang diterima evaporator berasal dari dua jenis

beban kalor, yaitu beban kalor sensibel, dan beban kalor laten. Besarnya beban

kalor ini dapat dihitung berdasarkan perbedaan temperatur, perbedaan kelembaban

udara, juga faktor-faktor lain yang mempengaruhi.

Pada perancangan suatu sistem pengkondisian udara harus terlebih dahulu

dihitung total beban pendingnan, setelah itu dapat dipilih dan di pasang kapasitas

mesin pendiginan yang sesuai dengan ruangan yang akan dikondisikan.

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL………………………………………………………........ i

HALAMAN JUDUL BAHASA INGGRIS .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... ii

HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .. iii

HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI DAN DEKAN .... .... .... .... .... .... .... .... iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. v

HALAMAN PERSEMBAHAN .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ vi

KATA PENGA NTAR .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .vii

ABSTR ACT.... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ..... ix

INTISARI .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ ix

DAFTAR ISI .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... x

DAFTAR TABEL .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... . xiii

DAFTAR GAMBAR.... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .. xiv

BAB I PENDA HULUAN .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... 1

1.1 Latar Belakang Perancangan.............................................................1

1.2 Tujuan Perancangan..........................................................................2

1.3 Manfaat Perancangan ........................................................................3

1.4 Pembatasan Masalah .........................................................................3

1.5 Dasar Teori Sistem Pengkodisian Udara...........................................4

BAB II KONDISI UMUM PERANCANGAN ......................................................7

2.1 Kondisi Umum Bangunan.................................................................7

2.2 Alokasi Tempat Setiap Lantai...........................................................8

2.3 Bahan Dinding dan Isolasi ................................................................9

2.4 Faktor Pertimbangan Pemilihan Sistem Penyegaran Udara............11

2.5 Sistem Operasi Tata Udara..............................................................13

xi

2.6 Data-data Teknis Perencanaan Sistem Penyegaran Udara ..............13

2.7 Sistem Chilled Water (Air Cooled Chiller).....................................15

2.8 Refrigerant.......................................................................................18

BAB III PEMILIHAN KOMPONEN UTAMA.....................................................21

3.1 Perhitungan Beban Pendingin .........................................................21

3.2 Perhitungan Beban Pendinginan Pada Lantai Ground....................... 24

3.2.1. Perpindahan Panas Melalui Bangunan ................................25

3.2.2 Perpindahan Panas Radiasi Melalui Kaca...........................30

3.2.3 Beban Pendinginan Karena Lampu Penerangan .................31

3.2.4 Beban Pendinginan Akibat Penghuni Ruangan ..................32

3.2.5 Beban Pendinginan Akibat Peralatan Elektronik ................32

3.2.6 Beban Pendinginan Akibat Perembesan/ Infiltrasi..............34

3.2.7 Beban Pendinginan Akibat Kebutuhan

Pergantian Udara/ Ventilasi ................................................35

3.2.8 Beban Pendinginan Karena Sumber Lain ...........................35

3.2.9 Diagram Psikometri.............................................................36

3.3 Perhitungan Beban Pendingin Total................................................41

3.4 Mesin Chiller yang Digunakan .......................................................49

BAB IV PEMILIHAN KOMPONEN PENDUKUNG ..........................................51

4.1 Sistem Perpipaan.............................................................................51

4.2 Menentukan Ukuran Pipa Air Dingin .............................................51

4.3 Menentukan Pompa Air Pendingin dari Evaporator–Koil ..............53

4.4 Menentukan Ukuran Saluran Udara (Ducting) ...............................56

BAB V PENGOPERASIAN DAN PEMELIHARAAN MESIN

PENYEGARAN UDARA

xii

5.1 Menjalankan Unit System Air Cooled Chiller ................................59

5.2 Urutan Pengoperasian System Chiller ............................................59

5.3 Urutan Pengoperasian Pompa Chiller .............................................60

5.4 Urutan Pengoperasian AHU............................................................61

5.5 Pemeliharaan Tata Udara ................................................................61

5.6 Pemeliharaan Unit Chiller...............................................................62

BAB VI KESIMPULAN

6.1 Data Teknis .....................................................................................63

6.2 Kesimpulan......................................................................................64

6.3 Saran................................................................................................64

6.5 Penutup............................................................................................65

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Luas bangunan ITC-BSD Mall yang akan dikondisikan ........................8

Tabel 3.1. Harga konduktivitas panas bahan ..........................................................26

Tabel 3.2. Koefisien perpindahan panas dinding bangunan...................................28

Tabel 3.3. Koefisien perpindahan panas melalui kaca ...........................................28

Tabel 3.4. Koefisien perpindahan panas pada bagian lantai ..................................28

Tabel 3.5. Koefisien perpindahan panas pada bagian atap kubah..........................29

Tabel 3.6 Nilai Perpindahan Panas Karena penghuni Ruangan............................32

Tabel 3.7 Perhitungan Beban Pendingin Lantai Ground.......................................41

Tabel 3.8 Perhitungan Beban Pendingin Upper Ground.......................................43

Tabel 3.9 Perhitungan Beban Pendingin Lantai 1.................................................45

Tabel 3.10 Perhitungan Beban Pendingin Lantai 2 .................................................47

Tabel 3.11 Data Mesin Pendingin yang Digunakan................................................49

Tabel 4.1 Data Perpipaan Air Dingin untuk Chiller yang Dipararelkan ...............53

Tabel 4.2 Data Perpipaan Air Dingin untuk Chiller Tunggal ...............................53

Tabel 4.3 Dimensi Saluran Udara .........................................................................58

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. 1 ITC-BSD Mall ..................................................................................1

Gambar 2.2. Penampang Konstruksi Dinding .....................................................10

Gambar 2.3. Penampang Konstruksi Atap...........................................................11

Gambar 2.4 Skema Water Chiller .......................................................................15

Gambar 3.1 Mesin Chiller (Carrier, air cool system, type 30 GBN 200) ...........49

Gambar 4.1 Schematic two pipe reverse return system ......................................51

Gambar 4.2 Skematik sirkulasi pipa air dingin chiller tunggal dan ganda .........52

Gambar 4.3 Rangkaian Ducting AHU G-2 .........................................................57

1

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Perancangan

Penulis melakukan perancangan ulang suatu sistem pengkondisian udara

pada Mall ITC-BSD, Serpong, Tang

erang, yang merupakan kelanjutan dari Kerja Praktek yang dilaksanakan

bulan Desember 2007 sampai Januari 2008. Perancangan ulang merupakan suatu

perhitungan kembali agar penulis dapat menemukan cara untuk menghemat energi

listrik dari sistem pengkondisian udara yang digunakan.

Gambar 1. 1 ITC-BSD Mall

Kemampuan merancang suatu sistem atau suatu mesin untuk kebutuhan

masyarakat luas juga merupakan hal yang mendasar untuk menjadi seorang

insinyur teknik. Dalam hal ini, perancangan sistem pengkondisian udara untuk

Mall dibuat agar udara panas di dalam Mall dapat dihilangkan sehingga

memberikan kenyamanan pada pengunjung. Karena manusia akan merasa nyaman

bila berada pada suhu 24 - 26°C dengan kelembaban udara berkisar 55 – 65 %.

2

Di lingkungan tempat kerja, sistem pengkondisian udara bukan hanya

sebagai pemberi kenyamanan tetapi dimanfaatkan sebagai salah satu cara dalam

upaya meningkatkan produktivitas kerja. Untuk Mall pada umumnya

menggunakan sistem pengkondisian udara sebagai salah satu cara meningkatkan

keinginan pengunjung untuk dapat tinggal lebih lama dan nyaman untuk

melakukan aktivitasnya atau keperluan lain seperti berbelanja, bermain, ataupun

nonton film. Tentu saja untuk tempat seperti ini perancangannya harus

disesuaikan pada beberapa faktor, seperti kapan pengunjung lebih banyak

berdatangan.

Dalam proses perancangan sistem pengkondisian udara untuk Mall, orang

lebih banyak berdatangan pada akhir pekan atau hari libur nasional, lebih banyak

lagi jika terdapat acara seperti pameran. Pada acara tesebut sistem pengkondisian

udara ditambahkan dengan mesin cadangan yang sudah tersedia, tinggal

mengaktifkannya saja.

1.2 Tujuan Perancangan

Tujuan dari perancangan sistem pengkondisian udara untuk Mall yaitu :

a. Memberikan kenyamanan bagi pengunjung yang datang.

b. Membuat temperatur dan kelembaban udara yang sesuai agar dapat menjaga

kualitas barang-barang yang dijual dalam pemeliharaan dan penyimpanannya.

c. Membuat udara di dalam ruangan segar dan bersih.

d. Membuat temperatur dan kelembaban udara di dalam ruangan konstan dan

merata.

3

1.3 Manfaat Perancangan

Kegunaan dari pengkondisian udara dapat dibagi menjadi dua. Pertama,

untuk kenyamanan manusia, dan kedua, untuk kebutuhan industri. Pada suatu mall

kegunaan sistem pengkondisian udara selain untuk kenyamanan pengunjung juga

diperuntukkan bagi kebutuhan industri makanan yang memasarkan hasil

produksinya di Mall sebagai tempat perbelanjaan masyarakan perkotaan.

Perancangan sistem pengkondisian udara ini sangat bermanfaat untuk

memberikan kenyamanan kepada orang – orang dalam suatu ruangan. Karena

dalam beberapa hal keadaan suhu dan kelembaban relatif diudara luar tidak dapat

konstan untuk waktu yang lama, siang dan malam keadaannya sudah berubah.

Perubahan suhu menjadi lebih besar lagi dinegara yang mempunyai empat musim,

kelembaban relatif akan berubah sesuai dengan keadaan musim dan suhu sekitar.

Dengan sistem pengkondisian udara ini, maka keadaan suhu dan

kelembaban relatif diudara luar yang berubah – ubah tidak akan mengganggu

kenyamanan orang – orang dalam suatu ruangan, sebaliknya mereka dengan

nyaman dapat terus melakukan aktivitasnya dengan optimal.

1.4 Pembatasan Masalah

ITC – BSD adalah salah satu Mall di Jakarta yang terdiri dari empat lantai,

yaitu lantai Ground, lantai Upper Ground, lantai I, dan lantai II. Perancangan

sistem pengkondisian udara untuk Mall terdapat disemua lantai. Dalam

perancangan sistem pengkondisian udara untuk Mall ITC – BSD ada beberapa

pembatasan masalah perancangan, yaitu penulis tidak merancang mesin Chiller

melainkan menggunakan mesin Chiller yang telah dirancang secara khusus oleh

4

pabrik untuk sistem AC Central, yaitu Chiller dengan merk Carrier, air cool

system, type 30 GBN 200, dengan kapasitas 190 TR.

Gambar 1.2 Mesin Chiller (Carrier, air cool system, type 30 GBN 200)

Maka penulis akan menentukan jumlah beban pendinginan tiap lantai,

perancangan ducting, perancangan pipa air pendingin, pemilihan AHU dan

menentukan jumlah mesin Chiller yang akan digunakan.

1.5 Dasar Teori Sistem Pengkodisian Udara

Pengkondisian udara merupakan proses perpindahan panas untuk mencapai

temperatur dan kelembaban sesuai dengan yang diinginkan, dengan kata lain

dapat dicapai kenyamanan dalam ruangan.

5

Gambar 1.3. Skema Siklus Pendingin

Pada dasarnya siklus sistem pendingin ini menggunakan dasar hukum

thermodinamika. Adapun siklus tersebut terdiri dari :

1. Kompresor

Kompresor dapat dibagi dalam 2 jenis utama yaitu kompresor positif,

dimana gas diisap masuk kedalam silinder dan dikompresikan; dan jenis

kompresor non positif, dimana gas yang diisap masuk dipercepat

alirannya oleh sebuah impeller yang kemudian mengubah energi kinetic

untuk menaikan tekanan. Fungsi kompresor ini adalah untuk

mengkompresikan atau menekan substainsi refrigerant gas sehingga

bertekanan tinggi. Refrigerant ini secara isothermis masuk ke dalam

kondensor.

2. Kondensor

Fungsi kondensor adalah salah satu alat pemindah panas. Refrigerant gas

yang masuk kedalam kondensor ini dikondensasikan menjadi refrigerant

cair tekanan tinggi. System pengkondisian atau pengembunan gas ini

dapat menggunakan media:

a. Air dikenal dengan istilah water cooled

b. Udara dikenal dengan istilah air cooled

Pada gedung ini menggunakan system air cooled.

Kondensor

Kompresor

Katub Ekspansi

Evaporator

6

3. Katup ekspasi

Katup ekspansi dipergunakan untuk mengekspansikan secara adiabatic

cairan refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur tinggi sampai

mencapai tingkat keadaan tekanan dan temperatur rendah; jadi

melaksanakan proses trofel atau proses ekspansi enthalpy konstan. Selain

itu katub ekspansi mengatur pemasukan refrigerant sesuai dengan beban

pendinginan yang harus dilayani oleh evaporator. Refrigerant cair ini

diekspansikan melalui katub ekspansi menuju evaporator. Karena

diekspansikan maka pada refrigerant ada 2 jenis katub ekspansi, yaitu

berbentuk katub dan berbentuk pipa kapiler.

4. Evaporator

Adalah penukar kalor yang memegang peranan paling penting dalam

siklus refrigerasi yaitu mendinginkan media sekitarnya. Ada beberapa

macam evaporator, sesuai dengan tujuan penggunaannya, bentuknya pun

berbeda-beda. Hal tersebut disebabkan karena media yang hendak

didinginkan dapat berupa gas, cairan atau zat padat. Maka evaporator

dapat dibagi kedalam beberapa golongan, sesuai dengan keadaan

refrigerant yang ada di dalamnya yaitu jenis ekspansi kering, jenis

setengah basah dan system pompa cairan. Fungsi evaporator ini juga

merupakan alat pemindah panas yang mana refrigerant cair tersebut

diuapkan. Sehingga refrigerant cair tersebut berubah menjadi refrigerant

gas dengan temperatur dan tekanan rendah. Kemudian refrigerant gas ini

masuk ke dalam kompresor secara isotermik pula.

7

64 3

5

2 1

BAB II

KONDISI UMUM PERANCANGAN

2.1 Kondisi Umum Bangunan

Sistem pengkondisian udara akan dirancang untuk sebuah bangunan yang

merupakan sebuah pusat perbelanjaan masyarakat perkotaan yaitu pada sebuah

mall yang diperkirakan akan dikunjungi oleh 20.000 orang setiap harinya.

Lokasi bangunan terletak di daerah Tangerang, Banten, dengan batas

Astronomi 105º1'11² - 106º7'12² BT dan 5º7'50² - 7º1'1² LS. Bangunan memiliki

empat lantai, yaitu Ground Floor, Upper Ground, First Floor dan yang paling atas

Second Floor.

Gambar 2.1 Sketsa bangunan ITC-BSD Mall

Keterangan :

1) Zone mall satu 3) Zone mall tiga 5) Area parkir

2) Zone mall dua 4) Zone mall empat 6) Kantor pengelola

8

Ukuran bangunan :

Panjang bangunan : 192 m

Lebar bangunan : 120 m

Tinggi tiap lantai : 4 m

Tinggi total gedung : 16 m

Luas total bangunan : 23040 m2

Tabel 2.1 Luas bangunan ITC-BSD Mall yang akan dikondisikan

Lantai Bagian Panjang(m)

Lebar(m)

Tinggi(m)

Luas(ft2)

Barat 72 4 3100

Timur 72 4 3100

Utara 108 4 4650

Selatan 108 4 4650

Atap 72 108 83700

Lantai 72 108 83700

Ground

Upper Grd.

Lantai 1

Lantai 2 Kaca (Lt.G)

(Lt.UG)

(Lt.1)

(Lt.2)

69

161

120

191,5

-

4

1,5

2

1,5

-

2971

2600

2583

3092

-

2.2 Alokasi Tempat Setiap Lantai

Sebagai pusat tempat perbelanjaan pada umumnya, sebuah mall berisi segala

macam produk kebutuhan masyarakat sehari-hari, mulai dari kebutuhan primer

seperti pakaian dan makanan sampai kebutuhan sekunder seperti alat-alat

elektronika.

9

Pada lantai Ground terdapat ruang pameran, toko-toko yang menjual produk

kebutuhan sekunder dan tempat-tempat yang memberikan pelayanan jasa, seperti

penjualan tiket transportasi, salon kecantikan, sampai tempat khusus pijat refleksi.

Pada lantai Upper Ground juga berisi toko-toko yang menjual produk

kebutuhan sekunder pada umumnya, juga terdapat toko obat-obatan dan apotik.

Demikian juga pada lantai 1, hanya saja pada lantai ini terdapat Carefour dengan

sistem pendingin yang terpisah dengan yang lainnya.

Lantai yang paling atas, yaitu lantai 2 dikhususkan untuk penjualan makanan

(food court) dan juga terdapat Ramayana yang menjual produk kebutuhan

sekunder seperti pakaian.

2.3 Bahan Dinding dan Isolasi

Untuk menghitung besarnya perpindahan kalor pada suatu dinding

bangunan, maka sangat perlu diperhatikan bahan-bahan yang digunakan pada

dinding tersebut. Hal ini disebabkan karena setiap bahan yang digunakan memiliki

konduktifitas thermal yang berbeda.

Pada dinding bangunan biasanya dipilih bahan yang mempunyai sifat

menghambat laju perpindahan kalor yang baik (karena radiasi sinar matahari)

Bahan dinding yang digunakan untuk dinding mall tersebut adalah batu bata

(terbuat dari tanah), yang tebalnya 5 cm.

Spesifikasi dari batu bata :

(Sumber : J.P. Holman,Perpindahan Kalor, hal 586)

Mempunyai sifat tidak mudah terbakar.

Temperatur bahan = 20°C.

10

Konduktifitas thermal bahan = 0,69 W/m°C.

Da pa t di gu na ka n se ba ga i is ol as i te rh ad ap te mp er at ur lu ar at au

se ba ga i penghalang uap keluar pada suatu ruangan yang dikondisikan (pada

temperatur rendah).

Bahan isolasi (plester) yang digunakan adalah plester semen (cement)

dengan ketebalan 0,5 cm. Plester semen tersebut digunakan pada dua bagian sisi

dinding, bangunan, yaitu sisi luar dinding dan sisi dalam dinding bangunan. Untuk

bahan konstruksi atap digunakan beton bertulang, sedangkan plester digunakan

plester semen dengan ketebalan yang sama dengan plester pada dinding.

Berikut adalah karakteristik dari plester semen :

(Sumber : J.P. Holman, Perpindahan Kalor, hal 564)

Digunakan untuk meratakan permukaan suatu konstruksi

Pengerjaannya lebih mudah.

Tidak mudah terbakar karena komposisi bahan yang padat.

Mempunyai temperatur bahan 23°C

Mempunyai konduktifitas thermal yang rendah, yaitu 0,29.

Ber fun gsi seb aga i iso las i ter lua r ter had ap pen gar uh rad ias i sin ar

mat aha ri, temperatur, kelembaban dan kecepatan angin.

Gambar 2.2. Penampang Konstruksi Dinding

1234567

11

Keterangan :

1) Lapisan udara luar

2) Plester

3) Semen

4) Batu bata

5) Semen

6) Plester

7) Lapisan udara dalam

Gambar 2.3. Penampang Konstruksi Atap

1

2

3

4

Keterangan :

1) Lapisan udara luar 3) Beton

2) Semen 4) Lapisan udara dalam

2.4 Faktor Pertimbangan Dalam Pemilihan Sistem Penyegaran Udara

Sistem penyegaran udara untuk kenyamanan manusia dirancang agar temperatur,

kelembaban, kebersihan dan pendistribusian udara dapat dipertahankan pada

keadaan yang diinginkan. Oleh sebab itu, perancangan harus mempertimbangkan

faktor-faktor dalam pemilihan sistem penyegaran udara. Adapun faktor-faktor

pemilihan sistem penyegaran udara meliputi :

12

a. Faktor kenyamanan

Kenyamanan pada sistem penyegaran udara yang dirancang ditentukan oleh

beberapa parameter, antara aliran udara, kebersihan udara, bau, kualitas

ventilasi, dan tingkat kebisingan. Tingkat keadaan pada sistem penyegaran

udara dirancang dapat diatur dengan sistem pengaturan yang ada pada mesin

penyegar udara.

b. Faktor ekonomi

Dalam pros es pemasangan, oper asi dan perawatan, sert a sist em

pengaturan yang digunakan harus diperhitungkan Pula segi-segi ekonominya.

Oleh sebab itu, dalam perancangan sis tem pen yega ran udara harus

mempert imbangkan Maya awal, operas ional, dan biaya perawatan yait u

sis tem tersebu t dapa t beroperas i maksimal dengan Minya total yang

serendah-rendahnya.

c. Faktor operasi dan perawatan

Pemilihan sistem penyegaran udara yang paling disukai adalah sistem yang

mudah dipahami konstruksi, susunan dan cara menjalankannya. Beberapa

faktor pertimbangan operasi dan perawatan meliputi

1. Konstruksi sederhana

2. Tahan lama

3. Mudah direparasi jika terjadi kerusakan

4. Mudah perawatannya

5. Dapat fleksibel melayani perubahan kondisi operasi

6. Efisiensi tinggi

13

2.5 Sistem Operasi Tata Udara

Sistem operasi tata udara yang akan dirancang prinsipnya ialah:

1. Menggunakan sistem pendinginan sentral air cooled chiller yang melayani

lantai dasar (ground), upper ground, lantai 1 dan lantai 2. AHU atau air

handling unit diletakkan di ruang khusus (lantai) dan dipasang di atas ceiling

digantung dengan konstriksi yang sedemikian rupa sehingga aman dan

memenuhi kriteria konstruksi. Pada setiap AHU dipasang instalasi ducting

pipa AC, drain dan electrical AC agar berfungsi dengan baik dan normal dari

proses tata udara ini dan menghasilkan temperature yang diinginkan. Jenis

AHU ini sudah dirancang sedemikian rupa sehingga tidak terjadi kondensasi

pada unit dan saluran udara.

2. Menggunakan sistem package. Yang terdiri dari satu paket unit indoor dan

unit outdoor dengan tipe split duct dan split wall. AC split duct melayani

restaurant pada lantai 2 termasuk ruang pengelola. AC split wall melayani

ruang panel, ruang security, ruang control, lantai ground dan ruang escalator.

Unit-unit ini adalah terpisah dari system tata udara yang manggunakan chiller,

jenis tipe ini untuk melayani area khusus atau tenant yang beroperasi diluar

pertokoan atau area yang membutuhkan operasional 24 jam tanpa berhenti

dengan kapasitas kecil.

2.6 Data-data Teknis Perencanaan Sistem Penyegaran Udara

1. Air Handling Unit ( AHU )

AHU D, L1, L2 (General)

Manufacturer : Carrier

Unit model : 39 G size 2230

14

Design air flow : 32300 cfm

Chilled water coil

Configuration : 6/12/DB

Face area Sqft : 58,93

Actual air flow : 32300 cfm

Ent. Air DB/WB : 75.00/64.60 oF

Leaving air DB/WB : 68.02/57.64 oF

Ent. / Lvg. Air enthalpy : 29.5/24,8 Btu/lb

Total Cooling Capacity : 884.00 MBH

Sensible Clg. Cap : 699.63 MBH

Fluid flow rate : 138,8 gpm

Fluid pressure drop :1.2 ft.wg

2. Air Colled Reciprocating Chiller

General

Manufacturer : Carrier

Unit model : 30 GBN size 200

Chilled water flow rate : 503,8 gpm

Chilled pressure drop : 14,2 ft wg

Electrical characteristic : 380 volt / 3 phase / 50 Hz

3. Chilled Water Pump

CHWP : 1 ~ 8

Design capacity : 504,0 gpm

Motor size : 22 kw

4. Fan (Manufacturer) : Kruger / Singapure

15

AHU

Kondensor

Kompresor

Katub Ekspansi

Evaporator

2.7 Sistem Chilled Water (Air Cooled Chiller)

Pompa

Gambar 2.4 Skema Water Chiller

Sirkulasi ini merupakan sirkulasi tertutup air dingin. Pendinginan air

tersebut dilakukan oleh unit sentral yang disebut dengan chiller. Prinsip chiller itu

sendiri merupakan prinsip sistem pendingin seperti yang telah dijelaskan pada bab

2.4. Air yang disirkulasi oleh pompa didinginkan di dalam evaporator (tube

evaporator) dan kemudian dialirkan menuju AHU, air tersebut mengambil kalor

dari AHU, kemudian mengalir menuju pompa kembali disebut chilled water.

Komponen-komponen utama unit pendingin tersebut sebagai berikut:

1. Air Cooled Chiller

Unit sentral ini disebut air cooled, karena system pendingin kondensor

menggunakan udara. Adapun kompresor yang dipakai merupakan tipe

reciprocating serviceble hermetic. Unit yang dipakai untuk gedung mall ini

16

merupakan tipe air cooled foltronic chiller. Unit chiller pada gedung mall ini

dipasang di lantai atap.

Beberapa hal yang istimewa yang terdapat pada air cooled foltronic chiller

adalah sebagai berikut :

a. Penghematan energi yang lebih besar pada mesin air cooled chiller

foltronic disebabkan oleh dipakainya system pengontrolan refrigerantnya

dengan metode valve dibantu dengan pengontrolan digital canggih yang

merasuk ke dalam system refrigerantnya. Dengan metode pengontrolan ini,

tekanan kondenser maupun tekanan evaporator selalu berada pada tingkat

atau keadaan optimum. Bila tekanan kondenser dan evaporator selalu

berada pada tingkat optimum, maka kerja kompresor tidak berat, sehingga

listrik yang dipakai dapat lebih efisien.

b. Mesin ini dilengkapi dengan integral self diagnostic test, yang sangat

membantu teknisi maupun engineer dalam menganalisa dengan sangat

cepat akan kelainan atau kerusakan yang mungkin terjadi pada mesin

hanya dengan menekan tombol-tombol pada panel control. Hal ini akan

menghemat waktu pada saat trouble shooting, reparasi (yaitu para teknisi),

mereka hanya bertugas memperbaiki saja, bukan mencari kerusakan yang

seringkali membutuhkan waktu yang lama dan menjemukan (karena harus

memeriksa titik-tiap titik dalam sirkuit refrigerant dalam jumlah yang

banyak). Disamping itu karena kerusakan-kerusakan diketahui dengan

tepat, bukan mengambil anggapan-anggapan yang belum benar (trial and

error) yang berarti menghemat biaya operasi dan perawatan. Keuntungan

17

lain ialah para teknisi dapat menset seluruh komponen peralatan dengan

tepat yang mengakibatkan pemakaian energi selalu dapat terkontrol.

2. Pompa Chilled Water

Pompa sirkulasi ini digunakan untuk mensirkulasikan air dingin dari chiller

(evaporator) menuju AHU atau yang disebut Chilled Water Supply (CHWS)

dan keluar AHU menuju chiller (evaporator) atau yang disebut dengan Chilled

Water Return (CHWR). Proses ini akan terus berlangsung secara bersamaan

dengan operasinya Unit Chiller.

3. AHU dan FCU

AHU dan FCU merupakan peralatan pengambilan panas dari area service yang

terdiri dari Unit Fan jenis sentrifugal dan coil section yang dirancang

sedemikian rupa oleh pabrik pembuat system. Kerja unit AHU atau FCU

sebagai berikut:

Udara yang berada pada area servis akan diambil melalui ducting return atau

ceiling return. Selanjutnya akan mengalir melalui unit AHU, di sini akan

terjadi pemindahan panas udara ke coil section yang mengakibatkan

temperatur udara akan turun mencapai 15 oC di mulut AHU dan 22 oC sampai

di supply air diffuser dengan humidity 55-65%. Coil section tersebut berisi air

dingin yang dipompa dari chiller menuju AHU dan kembali lagi ke Chiller.

Temperatur udara ini akan dikontrol oleh motorized valve yang dipasang

sensor sedemikian rupa sehingga temperatur ruangan akan stabil. Motorize

valve ini akan bekerja berdasarkan sensor yang diterima secara analog dan

akan dibuat menjadi 0-10 mA untuk menggerakan 3 way valve secara

modulating.

18

2.8 Refrigerant

Refrigeran atau bahan pendingin adalah suatu zat yang mudah mengalami

perubahan fase dari gas menjadi cair atau sebaliknya yang dipakai untuk

memindahkan panas dari evaporator dan membuangnya di kondensor.

Dalam pemilihan refrigerant, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yang

berhubungan dengan sifat-sifat refrigerant itu yaitu :

1) Tidak beracun

Sifat ini perlu diperhatikan berhubungan dengan keselamatan kerja dan rasa

nyaman. Pada pesawat pendingin sifat racun tidak berbahaya karena

jumlahnya kecil. Selain sifat racun, bau yang merangsang juga diperhatikan

demi kenyamanan. Amonia dan SO2 beracun dan berbau merangsang, tidak

baik untuk pengkondisian udara ruangan. Sebaliknya Freon dan CO2 yang

tidak berbau dan tidak beracun sangat baik untuk pengkondisian udara

ruangan.

2) Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri bila bercampur dengan udara dan

pelumas.

Refrigerant yang tidak eksplosif adalah SO2, methalyln chloride, CO2, dan

Freon. Selain itu refrigerant bersifat eksplosif pada konsentrasi tertentu

adalah petrozon dan hidrokarbon lain.

3) Ti dak menyebabkan korosi terhadap logam yang dipakai pada sistem

pendinginan

Sifat korosif harus diperhatikan supaya instalasi tidak termakan oleh

refrigerant. Sifat korosif refrigeran yang banyak dipakai adalah :

Amonia : korosif terhadap tembaga

19

Karbondioksida : korosif terhadap besi dan tembaga bila temperatur

oksigen dan udara basah.

Methylen Chloride : korosif terhadap seng, aluminium dan magnesium

bila bercampur sedikit air.

Sulfur Dioxside : korosif terhadap logam bila tercampur air

Freon : tidak bersifat korosif terhadap logam, tetapi korosif

terhadap karet alam.

4) Tekanan evaporator dan kondensor

Tekanan evaporator dan kondensor diusahakan positf, sedikit lebih besar

dari tekanan 1 atmosfer. Tekanan positif mencegah udara masuk dan

memudahkan mencari kebocoran, tetapi tekanan yang terlalu tinggi

memerlukan konstruksi yang lebiln berat dan membutuhkan tenaga yang

lebih besar. Refrigerant yang sesuai harus mempunyai titik didih di bawah

30°F dengan perbedaan tekanan 50 psi atau lebih.

Sentrifugal kompresor baik untuk tekanan kerja yang rendah dan beda

tekanan tidak terlalu tingai, rotary kompresor baik untuk tekanan kerja

menengah dan beda tekanan sebesar 20-30 psi.

5) Daya dan Coefficient of Performance (COP)

Dalam proses Carnot, untuk refrigeran ideal yang bekerja antara suhu

evaporator 5°F dan suhu kondensor 86°F dicapai COP 5,47 dengan daya

0,82 HP/ton. Untuk pemakaian umum semua refrigeran mempunyai COP

dan daya hampir sama kecuali CO2 .

6) Mem pun yai sus una n kimia yang sta bil , tidak terura i bil a set iap kal i

dimampatkan, diembunkan atau diuapkan.

20

Refrigeran tidak boleh berubah struktur kimianya pada suhu normal dan

akibat yang terjadi adalah polimerisasi (reaksi kimia yang menggabungkan

dua molekul kecil atau lebih untuk membentuk molekul yang lebih besar

yang disebut polimer), disintegrasi (suatu keadaan tidak bersatu padu

keadaan terpecah belah). Refrigeran tidak boleh kontak dengan bahan yang

dapat bereaksi dengannya, karenanya bahan pipa dan gasket harus

diperhatikan.

7 ) Harus ramah lingkungan.

8 ) Memiliki efek pemanasan global yang rendah.

9 ) Umur hidup refrigerant di udara rendah.

10) Tidak berbahaya bagi keselamatan manusia.

21

BAB III

PEMILIHAN KOMPONEN UTAMA

3.1 Perhitungan Beban Pendingin

Beban pendinginan (cooling load) merupakan suatu hal yang harus

diperhatikan dalam merancang suatu sistem pendinginan untuk suatu keperluan

tertentu yang dalam ukuran satuannya dinyatakan dalam BTU/jam. Proses-proses

perpindahan panas baik secara konduksi, konveksi dan radiasi menjadi suatu titik

acuan dalam perhitungan beban pendinginan ini. Untuk beban pendinginan dalam

ruangan dibedakan dalam dua macam, yaitu panas sens ibel dan pana s latent.

Panas sensibel adalah jumlah panas akibat perubahan suhu saja, sedangkan panas

latent adalah panas karena perubahan fase . Perbandingan anta ra kedua panas

tersebut lebih dikenal sebagai "sensibel-latent heat ratio".

Dalam perhitungan beban pendinginan juga perlu mengacu pada diagram

psikometri diman a sifa t thermal dan udara basah pada umumnya ditunjukkan

dalam diagram ters ebut . Pada diagram psikometr i ters ebut dipa kai bebe rapa

istilah, yaitu:

1) Temperatur bola kering /dry bulb (°C)

Temperatur tersebut dapat dibaca pada termometer dengan sensor kering dan

terbuka. Namun, penunjukkannya tidaklah tepat karena adanya radiasi panas.

2) Temperatur bola basah / wet bulb (°C)

Dalam hal ini digunakan termometer dengan sensor yang dibalu t

dengan kain basah untuk menghilangk an pengaru h radias i panas.

Namun, perlu diperhatikan bahwa melalui sensor harus terjadi aliran udara

22

sekurang-kurangnya 5 m/s. Temperatur bola basah biasa dinamai temperatur

jenuh adiabatik.

3) Dewpoint temperatur

Te mp er at ur di ma na pe ng em bu na n te rj ad i ke mb al i sa at ud ar a

didinginkan.

4) Relative Humidity

Merupakan perbandingan antara tekanan uap air aktual dari udara menuju

keadaan tekanan saturated uap air udara dalam waktu yang sama.

5) Specific Humidity or Moisture Content

Berat dari uap air dalam butiran atau satuan berat pound moisture per pound

udara kering.

6) Entalpy

Merupakan sifat panas yang memperlihatkan kwantitas panas dalam udara,

biasanya dalam satuan BTU/lb untuk dry air.

7) Entalpy Deviation

Merupakan entalpy dalam keadaan saturated (penjenuhan).

8) Specific Volume

Volume spesifik yang dinyatakan dalam ft3/ lb dari dry air.

9) Sensible Heat Factor (SHF)

Ratio dari panas total sensibel.

10) Alignment Circle

Terletak pada 80 °F db dan 50 % RH dan digunakan sebagai penghubung

dengan SHF untuk menghasilkan garis proses pengkondisian udara.

23

Dalam teknik pendinginan pada umumnya panas yang tidak dikehendaki

dat ang dar i ber bagai sum ber , mas ing -mas ing ber uba h secara kon tinyu dan

periodis serta berhubungan satu dengan yang lain. Karena perhitungan beban

pendinginan hanya pendekatan saja, disamping itu harus pula ditentukan untuk

per iod e yang man a beb an pen din gin an dip erh itu ngk an, bil a beb an pun cak

sebentar saja, maka beban yang direncanakan dapat rendah.

Kondisi ternyaman untuk pengkondisian udara dalam suatu tempat

pe rb el an ja an dipe ro leh bi la suhu ruangan 22 -24 °C (72-75 °F), dengan

kelembaban 50-60 % (standard domestic – Wiranto Arismunandar). Perencanaan

dan pemilihan suatu AC tidak perlu tepat kondisi ternyaman.

Kondisi udara luar dan faktor ekonomi mempengaruhi pemilihan tersebut:

a. Bil a suhu udara luar 91,4 °F (33 °C) ata u lebih mak a unt uk AC

komersial direncanakan 71,6 °F (22 °C) suhu efektif

b. Toko rokok, dan lain-lainnya memakai 75,2 °F (24 °C) suhu efektif rumah,

kantor, toko-toko memakai suhu efektif 71-73 °F.

Bila suhu udara luar turun 5 °F, suhu efektif dapat direncanakan 1 °F lebih

rendah dari suhu efektif tersebut. Sumber beban pendinginan dalam perancangan

mesin pengkondisian udara meliputi:

1) Panas sensibel, yang meliputi:

a. Perpindahan panas melalui bangunan

b. Penyinaran matahari

c. Perembesan dan kebocoran udara ke dalam ruangan

d. Panas lampu penerangan

24

e. Panas benda yang suhunya lebih tinggi yang dibawa masuk

f. Panas penghuni

g. Panas dari motor listrik, proses kimia, gas uap, air panas, alat-alat listrik

2) Panas latent, yang meliputi:

a. Pengemb unan dan keb ocoran uda ra dengan tek anan uap yang

berbeda.

b. Kelembaban dari penghuni

c. Kelembaban bahan-bahan yang disimpan

d. Kelembaban permukaan basah, proses kimia, gas, air panas

3) Ventilasi udara luar

a. Panas sensibel karena perbedaan suhu

b. Panas latent karena perbedaan kelembaban

3.2 Perhitungan Beban Pendinginan Pada Lantai Ground

Dengan melihat lokasi perancangan yaitu di Tangerang yang terletak 7°

lintang selatan, maka dengan melihat diagram psikometri pada lampiran, maka

dapat diketahui data-data sebagai berikut :

a. Di luar ruangan

Temperatur kering udara lingkungan (DB) : 32 °C (89,6 °F)

Temperatur udara basah (WB) : 78 °F

Dari diagram Psikometri (Gbr.3.1 ) diperoleh :

Entalpy : 41,6 BTU/lb

Perbandingan kelembaban udara lingkungan (Who) : 126 gr/lb

25

b. Di dalam ruangan

Temperatur rancangan udara (DB) : 24 °C (75,2 °F)

Kelembaban relatif rancangan (RH) : 50%

Dari diagram Psikometri (Gbr.3.1 ) diperoleh :

Temperatur bola basah : 62,5°F

Perbandingan kelembaban udara ruangan (Whi) : 65 gr/lb

Entalpy : 28,3 BTU/lb

Untuk memperingan kerja evaporator dalam pesawat pengkondisian udara,

di ITC-BSD Mall menggunakan return air atau udara balik yaitu udara ruangan

yang dikembalikan melalui evaporator dengan disaring dalam perangkat mesin

pengkond isia n udara untuk menghil angk an zat yang tidak dibutuhk an dalam

pernafasan manusia dan bahk an yang bera cun atau mengand ung bibi t

penyakit. Udara balik dicampur dengan udara segar yang kemudian disirkulasikan

ke dalam ruangan melalui evaporator.

3.2.1 Perpindaan Panas Melalui Bangunan

Perpindahan panas berlangsung melalui dinding bangunan, jendela, lantai

dan atap. Proses perpindahan panas yang demikian bila perubahan suhu kecil saja

dianggap "steady state". Setiap bahan mempunyai nilai konduktivitas panas yang

berbeda, seperti terlihat pada Tabel 3.1 di bawah harga konduktivitas panas yang

digunakan dalam perancangan adalah :

26

Tabel 3.1. Harga konduktivitas panas bahan(JP. Holman, Perpindahan Panas, Erlangga, hal. 585)

Bahan Konduktivitas panas (k) CmW

Semen 0,29

Plester 0,48

Batu Bata 0,69

Cor/ beton 0,76

Kaca 0,79

Keramik 2,07

Asbes 0,74

Gabus 0,045

Laju perpindahan panas dihitung dengan persamaan:

(Sumber : Perpindahan Kalor, JP Holman, Erlangga, hal 33)

Q = U x A x ΔT

U =12

2

1

1 11fk

xkx

kx

f n

n

o

f0 , f1 = 1,6 + 0,3 V

(Sumber : Teknik Pendingin, G. Harjanto, Universitas Sanata Dharma, hal 24)

dengan :

Q = Laju perpindahan panas (BTU/hr)

U = Koefisien perpindahan panas (BTU/hr.ft2.F)

f0 , f1 = film coeficient (W/m2 °C)

V = Kecepatan udara (mile/hr)

ΔT = Perbedaan temperatur permukaan dingin (°C)

A = Luas bidang permukaan (ft2)

xn = Tebal bahan n (m)

27

kn = Konduktivitas panas bahan n CmW

Lokasi perancangan adalah di kota Tangerang, maka udara yang mengalir

diasumsikan dengan kecepatan 25 km/jam dan di dalam ruangan udara bergerak

sangat pelan sehingga dapat diasumsikan 0 km/jam.

Vout = 25 km/jam

= 25 km/jam x 0,621 mile/jam

= 15,5 mile/jam

Vin = 0 km/jam

= 0 mile/jam

Film Coeficient ( koefisien perpidahan panas konveksi ) :

fo = 1,6 + 0,3 Vo

= 1,6 + (0,3 x 15,5)

= 6,25 BTU/hr.ft2.F

= 6,25 x 5,678 W/m2 °C

= 35,48 W/m2 °C

fi = 1,6 + 0,3 Vo

= 1,6 + (0,3 x 0)

= 1.6 BTU/hr.ft2.F

= 1,6 x 5,678 W/m2 °C

= 9 W/m2 °C

Tahanan perpindahan panas pada udara luar dan dalam:

RSo =of

1 =48,35

1 = 0,028 WCm 2

RSi =if

1=

91

= 0,11 WCm 2

28

3.2.1.1 Perhitungan Laju Perpindahan Panas Pada Dinding Bangunan

Pada dinding bangunan terjadi perpindahan panas secara konduksi karena

terjadi perbedaan temperatur dengan udara luar dimana temperatur udara luar

lebih besar dari udara yang akan dikondisikan di dalam Mall ITC-BSD :

Tabel 3.2. Koefisien perpindahan panas dinding bangunan

Bahan Tebalm

KonduktivitasPanas (k)W/m.°C

Tahananpanas

m2.°C/W

Koef.perpindahanpanas

(U)W/m2.°C

Udara luar 0,028

Plester 0,0015 0,48 0,0208

Semen 0,01 0,29 0,0345

Batako 0,15 0,69 0,217

Semen 0,01 0,29 0,0345

Plester 0,0015 0,48 0,0208

Udara dalam 0,11

R total = 0,46

2,14

0,38 BTU/hr.ft2 .F

Tabel 3.3. Koefisien perpindahan panas melalui kaca

Bahan Tebalm


Tahananpanasm2.°C/w

Koef.perpindahan panas(U)

W/m2.°C

Udara luar 0,028Kaca 0,0015 0,48 0,0063

Udara dalam 0,01 0,29 0,11

R total = 0,14

7,14

1,25 BTU/hr.ft2.F

Tabel 3.4. Koefisien perpindahan panas pada bagian lantai

Bahan Tebalm


Tahananpanas

m2.°C/w


(U)W/m2.°C

Udara luar 0,028Beton 0,1 1,16 0,0862

Plester 0,01 0,48 0,0208

Keramik 0,005 2,07 0,25

2,04

29

Udara dalam 0,11

R total = 0,49

Tabel 3.5. Koefisien perpindahan panas pada bagian atap kubah

Bahan Tebalm


Tahananpanas

m2.°C/w


(U)W/m2.°C

Udara luar 0,028Beton 0,1 1,16 0,0862

Udara dalam 0,11

R total = 0,224

4,46

0,78 BTU/hr.ft2 .F

Beban transmisi kalor pada lantai Ground :

Q = A x U x (T0 – Ti)

Beban transmisi kalor melalui bangunan pada lantai Ground, jenis lapisan dinding

sesuai Tabel 3.1. Perhitungan perpindahan panasnya adalah :

1. Bagian barat

Untuk menentukan luas bidang permukaan dinding, maka luas dinding bagian

barat dikurangi luas kaca, maka :

Q1 = 75,2-89,6*38,0*4*284*72 *10,76391

= 10262,7661 BTU/hr

2. Bagian timur

Pada bagian timur tidak terjadi perpindahan panas konduksi, sebab di

sepanjang bagian timur terluar dari mall dibuat sebagai ruko-ruko yang

menggunakan AC split.

3. Bagian utara

Q3 = 75,2-86*38,0*4*204*108 *10,76391

= 15.394,1 BTU/hr

30

4. Bagian selatan

Pada bagian timur tidak terjadi perpindahan panas konduksi, sebab di

sepanjang bagian timur terluar dari mall dibuat sebagai ruko-ruko yang

menggunakan AC split.

5. Bagian lantai

Diasumsikan tidak ada perpindahan panas dari lantai ke udara perancangan.

6. Bagian atap

Untuk bagian atap tidak terjadi perpindahan panas, karena tidak terdapat

perbedaan temperatur antara To dengan Ti (ΔT = 0). Pada ruangan di atas

lantai Ground adalah ruangan Upper Ground dimana ruangan Upper Ground

juga diberikan sistem AC dengan temperatur rancangan sama dengan lantai

Ground.

Beban transmisi kalor keseluruhan melalui bangunan pada lantai Ground :

Qtb = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6

= 78.682,3 BTU/hr

3.2.2 Perpindahan Panas Radiasi Melalui Kaca

Perpindahan panas radiasi yang melalui kaca terjadi pada bagian bangunan yang

diberi kaca pada dinding-dindingnya. Untuk menghitung laju perpindahan panas

radiasi melalui kaca ini, menggunakan rumus:

Qrad = SHGF x A x SC x CLF

(Sumber : Air Conditioning Principles And Systems An Energy Approach, Edward G. Pita, hal

102)

dengan:

SHGF : Solar Heat Gain Factors (120 BTU/hr.ft2)

A : Luas dinding kaca yang terkena radiasi matahari (ft2)

31

SC : Shade Coefficients (1,00)

CLF : Cooling Load Factors for glass (0,7)

*) Nilai SHGF diambil dari table 6Nilai SC diambil dari tabel hal 1-51Nilai CLF diambil dari tabel 7, Handbook of Air Conditioning System Design

Dari data diatas dapat dihitung besarnya radiasi matahari melalui kaca, yaitu :

Qrad = SHGF x A x SC x CLF

= 120 x 2970 x 1,00 x 0,7

= 249.494 BTU/hr

3.2.3 Beban Pendinginan Karena Lampu Penerangan

Pada lantai ground dipasang lampu fluorance sebanyak 1218 buah pada

luas 7776 m2. Untuk setiap tempat terdiri dari dua buah lampu flourance dengan

daya 36 watt x 2 = 72 watt. Juga terdapat lampu bolam gantung sebanyak 107

buah dengan daya perlampu sebasar 70 watt.

Besarnya perpindahan panas karena lampu:

Q = daya x jumlah lampu x 3,413 x use factor

(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal 1-101)*) nilai usefactor didapat dari table 49, Handbook of Air Conditioning System Design.*) 3,413 adalah harga konversi dari watt ke BTU/hr.

Besarnya transmisi kalor karena lampu :

QTL = daya x jumlah lampu x 3,413 x use factor

= (2 x 36 watt) x (1218) x 3,413 x 1,25

= 370391,72 BTU/jam

Qbl = daya x jumlah lampu x 3,413 x use factor

= 70 x 107 x 3,413 x 1,0

= 25307,73 BTU/jam

32

Jadi besarnya panas karena lampu penerangan :

Qlamp.tot = QTL + Qbl

= 370391,72 BTU/jam + 25307,73 BTU/jam

= 395699.46 BTU/jam

3.2.4 Beban Pendinginan Akibat Penghuni Ruangan

Salah satu jenis beban pendinginan yang berasal dari dalam ruangan itu

sendiri adalah beban pendinginan karena penghuni ruangan. Setiap posisi, jumlah

ataupun aktivitas yang dilakukan sangat berpengaruh terhadap laju perpindahan

panas, baik karena panas sensibel maupun panas latent yang keluar dari tubuh

orang yang ada di dalam ruangan tersebut.

Tabel 3.6 Nilai Perpindahan Panas Karena penghuni Ruangan

Aktivitas Jumlah Sensibel Laten Q Sensibel Q Laten

Pramuniaga Berdiri 180 285 165 51300 29700

Pengunjung Bermain 20 400 450 8000 900

Pengunjung Melihat-lihat 100 285 165 28500 16500

Pengunjung Duduk 200 260 90 52000 18000

Pengunjung Berjalan-jalan 200 285 165 57000 33000

TOTAL 700196800BTU/hr

98100BTU/hr

*) Nilai kalor sensible dan kalor laten diambil dari tabel 48 buku Handbook of Air ConditioningSystem Design

Q Sensibel = Jumlah orang x panas sensibel

Q Laten = Jumlah orang x panas laten

3.2.5 Beban Pendinginan Akibat Peralatan Elektronik

Adanya peralatan elektronik pada lantai ground akan mempengaruhi

besarnya beban pendinginan pada lantai tersebut. Setiap peralatan elektronik yang

33

diaktifkan akan mengeluarkan panas yang akan menambah beban pendinginan

ruangan tersebut. Berikut peralatan elektronik yang diaktifkan/ digunakan pada

lantai ground :

4 komputer yang terus digunakan dengan daya 350 W/ buah

10 buah eskalator yang terus aktif dengan daya 13.750 W/buah

4 buah televisi 17" dengan daya 100 W/buah

Untuk transmisi kalor sensibel pada eskalator, digunakan acuan tabel 53 ”heat

gain from electric motors” pada buku Handbook of Air Conditioning System

Design.

Daya escalator = 13750 watt = 18,7 HP

Karena letak ruang mesin escalator ini dibuat khusus sehingga transmisi kalor dari

mesin ke ruang udara yang akan dikondisikan menjadi sekecil mungkin. Dari table

53 dianggap “motor in – driven motor out”, sehingga transmisi kalor per mesin

escalator didapat 7000 BTU/hr.

Qesk = jumlah escalator x 7000BTU/hr

= 70.000 BTU/hr

Qkomp = daya x jumlah komputer x 3,413

= 350 x 4 x 3,413

= 4778 BTU/hr

QTV = daya x jumlah televisi x 3,413

= 100 x 4 x 3,413

= 1365 BTU/hr

QTotal = Qesk + Qkomp + QTV

= 76.143 BTU/hr

34

3.2.6 Beban Pendinginan Akibat Perembesan/ Infiltrasi

Infiltrasi dari udara yang masuk ke ruangan yang dikondisikan akan

mengakibatkan besarnya beban pendinginan dari ruangan. Besarnya infiltrasi dari

udara yang akan masuk ke dalam suatu ruangan sangat bervariasi, tergantung dari

ketebalan pintu dan jende la, poros itas bangunan, tinggi dari bangunan, ruang -

ruang di tangga, elevator, arah dan kecepatan udara, dan jumlah venti lasi dan

sal ura n udara kelu ar yan g san gat banya k. Nam un, secar a umum infil trasi

disebabkan oleh kecepatan udara dan banyaknya saluran exhaust.

Diasumsikan besarnya infiltrasi karena pembukaan pintu tiap orang adalah 10

CFM (Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, table 41e). Maka,

jika di dalam ruangan terdapat 700 orang besarnya infiltrasi adalah 7000 CFM.

Beban pendinginan karena infiltrasi :

QS = 1,1 x CFM x TC

QL = 0,68 x CFM x (Who – Whi)(Sumber : Air Conditioning Principles And Systems An Energy Approach, Edward G. Pita, hal 49)

Dimana:

QS = Panas sensibel yang diperlukan untuk infiltrasi dan ventilasi,

BTU/hr

QL = Panas laten yang diperlukan untuk infiltrasi dan ventilasi,

BTU/hr

CFM = Infiltrasi udara atau ventilation rate, ft3/min

TC = Perbedaan suhu di dalam dan luar ruangan, F

Who – Whi = Rasio kelembaban di dalam dan luar ruangan, gr w/lb dry air

Maka, beban pendinginan karena infiltrasi :

QS = 1,1 x 7000 x (32-24)

35

= 110880 BTU/hr

QL = 0,68 x 7000 x (142– 64)

= 73780 BTU/hr

3.2.7 Beban Pendinginan Akibat Kebutuhan Pergantian Udara/ Ventilasi

Pergantian udara / ventilasi udara memang disengaja dibiarkan terjadi

untuk memenuhi kebutuhan udara dan juga untuk memberikan rasa nyaman bagi

para penghuni ruangan. Aplikasi pada ITC-BSD Mall, untuk tiap orang penghuni

membutuhkan sebesar 7,5 CFM (Sumber : Handbook of Air Conditioning System

Design, table 41). sesuai dengan aktivitas kerja di dalam Mall itu.

Diasumsikan besarnya ventilasi untuk setiap orang adalah 7,5 CFM. Maka,

jika di dalam ruangan terdapat 700 orang besarnya ventilasi adalah 5250 CFM.

Beban pendinginan karena ventilasi :

QS = 1,1 x CFM x TC

= 1,1 x 5250 x (14,4)

= 83160 BTU/hr

QL = 0,68 x CFM x (Who – Whi)

= 0,68 x 5250 x (15,5)

= 55335 BTU/hr

3.2.8 Beban Pendinginan Karena Sumber Lain

Beban pendinginan dari sumber lain, dalam hal ini berasal dari motor kipas udara,

diambil 2,5 % dari total panas sensible perhitungan di atas :

(Sumber : Air Conditioning Principles And Systems An Energy Approach, Edward G. Pita, hal 124)

QTot.Sensibel = Qtb + Qrad + Qlamp.tot + Qpengh + Qelect + Qinfil + Qvent

= 1.184.580,3 BTU/hr

36

Qskipas = 2,5% x 1.184.580,3

= 29.614,5 BTU/hr

Jadi beban pendinginan total sensible lantai ground adalah :

QTOTsen = QTot.Sensibel + Qskipas

= 1.214.194,8 BTU/hr

Sedangkan beban pendinginan total laten lantai ground adalah :

QTOTlat = Qpengh + Qinfil + Qvent

= 227213

3.2.9 Diagram Psikometri

Psikometri merupakan suatu ilmu yang meliputi sifat-sifat termodinamika

dari kelembaban udara dan efek dari kelembaban atmosfer pada material-material

dan kenyamanan manusia. Dalam pengaplikasiannya, pemahaman dari psikometri

harus meluas sampai kepada pengontrolan sifat-sifat panas dari udara lembab.

Untuk memudahkan dalam pengkoreksian hasil perhitungan beban

pendinginan dalam perancangan mesin pengkondisian udara, harus sesuai dengan

urutan grafik psikometri. Dalam perancangan sistem pengkondisian udara pada

tempat perbelanjaan menggunakan udara balik untuk menghemat kerja dari mesin

pengkondisian udara. Adapun data-data perancangan yang diketahui adalah

kondisi luar dan kondisi ruang perancangan.

Kondisi luar perancangan :

Temperatur kering udara lingkungan (DB) : 32 °C (89,6 °F)

Temperatur basah udara lingkungan (WB) : 78 °F

Perbandingan kelembaban udara lingkungan (Who) : 126 gr/lb

37

Kondisi dalam perancangan :

Temperatur rancangan udara (DB) : 24 °C (75,2 °F)

Kelembaban relatif rancangan (RH) : 50%

Perbandingan kelembaban udara ruangan (Whi) : 56 gr/lb

Berdasarkan perhitungan beban pendinginan, diperoleh data-data sebagai berikut:

CFM = 700 orang x 7,5 CFM/orang

= 5250 CFM

Panas sensibel ruangan (RSH) : 1.214.194,8 BTU/hr

Panas latent ruangan (RLH) : 227.213 BTU/hr

Panas total ruangan (RTH)

RTH = RSH + RLH(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal.117)

= 1.214.194,8 + 227.213

= 1441408 BTU/hr

Panas sensibel udara luar (OASH)

OASH = 1,08 x CFM x (To-Ti)

(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal.150)

= 1,08 x 5250 x (89,6 -75,2)

= 81.648 BTU/hr

Panas latent udara luar (OALH)

OALH = 0,68 x CFM x (Who-Whi)


= 0,68 x 5250 x (126-65)

= 217.770 BTU/hr

38

Panas total udara luar (OATH)

OATH = OASH + OALH


= 81.648 + 217.770

= 299.418 BTU/hr

Panas sensibel total (TSH)

TSH = RSH + OASH + SA fan gain 2,5%


= 1.214.194,8 + 81.648 + 29.614,5

= 1.325.457 BTU/hr

Panas latent total (TLH)

TLH = RLH + OALH


= 227.213 + 217.770

= 444.983 BTU/hr

Panas total gain (GTH)

GTH = TSH + TLH


= 1.325.457 + 444.983

= 1.770.440 BTU/hr

Faktor panas sensibel ruangan (RSHF)

RSHF =RTHRSH


=1441408

81.214.194,

= 0.84

39

Faktor panas sensibel gain (GSHF)

GSHF =GTHTSH


=1.770.4401.325.457

= 0.748

Bypass Faktor (BF)

Perbandingan antara jumlah udara yang tidak menyentuh koil dengan total

udara yang masuk ke dalam AHU.

BF = 0,15

(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, table 62)

Faktor panas sensibel efektif (ESHF)

ESHF =

OALHBFRLHOASHBFRSHOASHBFRSH

xx

(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal 122)

= 217.77015,0227.21381.648x15,081.214.194,

81.648x15,081.214.194,

= 0.842

Temperatur pengembunan (Tadp) : 52°F

(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, table 65, hal 146)

Panas sensibel efektif ruangan (ERSH)

ERSH = RSH + (BF x OASH) + Qsfan


= 1.214.194,8 + (0,15 x 81.648 ) + 29.614,5

= 1.256.057 BTU/hr

Dehumidified air quantity (CFMda)

CFMda =)T-(TxBF)-(1x1,08 adprancangan

ERSH

40


=52)-(75,2x0,15)-(1x1,08

1.256.057

= 58.976,44 CFM

Temperatur bola kering masuk (Tedp)

Tedp =CFMda

)T- CFM)((CFMda)T(CFM rancanganxx 11

=58.976,44

2,75x525058.976,4489,6x5250 ))-(()(

= 76,48 °F

Perbedaan temperatur suplay udara (SATD)

SATD = 1,08 x (1- BF) x (Trancangan - Tadp)

= 1,08 x (1- 0,15) x (75,2 - 52)

= 21,29 °F

Temperatur bola kering 3 (Tdb3)

Tdb3 = Trancangan – SATD

= 75,2 – 21,29

= 53,9°F

Beban sensibel evaporator (QS)

QS = 1,08 x CFMda x (To-Ti)

= 1,08 x 50.303,43 x (89,6 - 75,2)

= 917201,5 BTU/hr

Beban laten evaporator (QL)

QL = 0,68 x CFMda x (Who-Whi)

= 0,68 x 50.303,43 x (142 - 64)

41

= 2.446.343 BTU/hr

Beban total pendinginan evaporator (QT)

QT = QS + QL

= 917201,5 + 2.446.343 = 3.363.544 BTU/hr≈280,29 TR

3.3 Perhitungan Beban Pendingin Total

Tabel 3.7 Perhitungan Beban Pendingin Lantai Ground

Proyek : ITC-BSD Mall Room : Lantai Ground Engr. : Jemy W.

Lokasi : Tangerang Lati : 7°LS

DB (°F) WB (°F) RH % Wgr/lb

Luar 89.6 78 126Dalam 75.2 62.5 50 65

Kondisi

Design

Konduksi Letak U(BTU/hr.ft2.F)

Luas(ft²)

T(OUT)

( °F)T (IN)

( °F) Fc RSHG(BTU/hr)

RLHG(BTU/hr)

Kaca Barat 1.25 1205.55 89.6 75.2 0.9939 21568.34Timur 1.25 387.5 89.6 75.2 0.99 6905.25Utara 1.25 861.11 86 75.2 0.99 11508.73

Selatan 1.25 516.66 89.6 75.2 0.99 9206.88Dinding Barat 0.38 1894.45 89.6 75.2 0.99 10262.76

TimurUtara 0.38 3788.89 86 75.2 0.99 15394.10

SelatanAtap

Lantai 0.35 83700.16 75.2 75.2 0.99 0PartitionCendela

Radiasi Letak SHGF Luas SC CLF FcKaca Barat 120 1205.55 1 0.7 0.99 100253.53

Timur 120 387.5 1 0.7 0.99 32224.5Utara 120 861.11 1 0.7 0.99 71609.90

Selatan 120 516.66 1 0.7 0.99 42965.44Lampu Watt BF BTU/hr CLF

Flourance 87696 1.25 3.413 1 0.99 370391.72Bolam 7490 1 3.413 1 0.99 25307.73

Manusia SGH LGH BTU/hr Jmlhorg Daya eskltor

Sensibel 281.14 700 196798Laten 140.14 700 98098

42

Peralatan 3.413 1800 70000 76143.4

Infiltrasi CFM ΔT ΔWSensibel 1.1 7000 14.4 110880

Laten 0.68 7000 15.5 73780

Ventilasi CFM ΔT ΔWSensibel 1.1 5250 14.4 83160

Laten 0.68 5250 15.5 55335

SA fan gain 2,5 % 29614.50Pump gain

RA duct gainRA fan gain 0%

Total 1214194.8 227213

RSH RLH RTH1214195 227213 1441408

OASH OALH OATH81648 217770 299418

TSH TLH GTH1325457 444983 1770440

RSHF GSHF BF0.842367 0.74866 0.15

ESHF Tadp ERSH0.825153 52 1256057

CFMda Tedp SATD58976.44 76.48 21.29

Tdb3 Qs QL

53.9 917201.5 2446343

Q total TR3363544 280.29

Beban pendinginan total lantai Ground adalah 239.07 TR. Pada lantai ini

dirancang 6 buah tempat AHU untuk mengatasi beban pendinginan tersebut

Equipment Jumlah Merk Type Design Airflow CapasitasAHU 4 carrier 3 G10TH12HLD 6 AF-6 39000 CFM 87,5 TRAHU 2 carrier 3 G1LQH32HLA AE-6 21300 CFM 47,5 TR

43

Tabel 3.8 Perhitungan Beban Pendingin Upper Ground

Proyek : ITC-BSD Mall Room : Upper Ground Engr. : Jemy W.



Luar 89.6 78 126Dalam 75.2 62.5 50 65

Kondisi

Design


Luas(ft²)

T (OUT)

( °F)T (IN)


RLHG(BTU/hr)

Kaca BaratTimurUtara 1.25 2583.34 86 75.2 0.99 34526.3

SelatanDinding Barat 0.38 3100 89.6 75.2 0.99 16793.5

TimurUtara

SelatanAtap

LantaiPartitionCendela

Radiasi Letak SHGF Luas SC CLF FcKaca Barat

TimurUtara 120 2583.34 1 0.7 0.99 214830.5

SelatanLampu Watt BF BTU/hr CLF

Flourance 91872 1.25 3.413 1 0.99 388029.4Bolam 4130 1 3.413 1 0.99 13954.7

Manusia SGH LGH BTU/hr Jmlhorg Daya eskltor(BTU/hr)

Sensibel 281.14 700 196798Laten 140.14 700 98098

Peralatan 3.413 1800 70000 76143.4


Laten 0.68 7000 15.5 73780


Laten 0.68 5250 15.5 55335


RA duct gain

44

RA fan gain 0%Total 1163493.92 227213

RSH RLH RTH1163494 227213 1390707

OASH OALH OATH81648 217770 299418

TSH TLH GTH1273520 444983 1718503

RSHF GSHF BF0.836621 0.741064 0.15

ESHF Tadp ERSH0.818978 51 1204119

CFMda Tedp SATD54201.51 76.5948 22.2156

Tdb3 Qs QL

52.9844 842941.9 2248279

Q total TR3091220 257.6017

Beban pendinginan total lantai Upper Ground adalah 257,6 TR. Pada lantai ini

dirancang 6 buah tempat AHU untuk mengatasi beban pendinginan tersebut


45

Tabel 3.9 Perhitungan Beban Pendingin Lantai 1

Proyek : ITC-BSD Mall Room : Lantai 1 Engr. : Jemy W.



Luar 89.6 78 60 126Dalam 75.2 62.5 50 65

Kondisi

Design


Luas(ft²)

T (OUT)

( °F)T (IN)


RLHG(BTU/hr)

Kaca Barat 1.25 492.4489 89.6 75.2 0.99 8775.4TimurUtara

SelatanDinding Barat 0.38 2607.551 89.6 75.2 0.99 14125.8

TimurUtara

SelatanAtap


Radiasi Letak SHGF Luas SC CLF FcKaca Barat 120 492.4489 1 0.7 0.99 40952

TimurUtara


Flourance 95256 1.25 3.413 1 0.99 402322.Bolam 19180 1 3.413 1 0.99 64806.7

Manusia SGH LGH BTU/hr Jmlhorg Daya Eskltor

(BTU/hr)Sensibel 281.14 700 196798

Laten 140.14 700 98098Peralatan 3.413 1800 70000 76143.4


Laten 0.68 1400 15.5 14756


Laten 0.68 5250 15.5 55335


RA duct gain

46

RA fan gain 0%Total 931990.9 168189

RSH RLH RTH931991 168189 1100180

OASH OALH OATH81648 217770 299418

TSH TLH GTH1036370 385959 1422329

RSHF GSHF BF0.847126 0.728643 0.15

ESHF Tadp ERSH0.824595 51 966969.7

CFMda Tedp SATD43526.61 76.93687 22.2156

Tdb3 Qs QL

52.9844 676925.8 1805484

Q total TR2482409 206.8675

Beban pendinginan total lantai 1 adalah 206,86 TR. Pada lantai ini dirancang 6

buah tempat AHU untuk mengatasi beban pendinginan tersebut


47

Tabel 3.10 Perhitungan Beban Pendingin Lantai 2

Proyek : ITC-BSD Mall Room : Lantai 2 Engr. : Jemy W.



Luar 89.6 78 60 126Dalam 75.2 62.5 50 65

Kondisi

Design


Luas(ft²)

T(OUT)

( °F)T (IN)


RLHG(BTU/hr)

Kaca BaratTimurUtara

SelatanDinding Barat 0.38 3100 89.6 75.2 0.99 16793.56

Timur 0.38 3100 89.6 75.2 0.99 16793.56Utara 0.38 4650 89.6 75.2 0.99 25190.35

Selatan 0.38 4650 89.6 75.2 0.99 25190.35Atap 0.38 83700.16 93.2 75.2 0.99 566784


Radiasi Letak SHGF Luas SC CLF FcKaca Barat

TimurUtara


Flourance 88848 1.25 3.413 1 0.99 375257.30Bolam 22900 1 3.413 1 0.99 77376.123

Manusia SGH LGH BTU/hr Jmlhorg Daya Eskltor

(BTU/hr)Sensibel 281.14 700 196798

Laten 140.14 700 98098Peralatan 529111.6 407300


Laten 0.68 1400 15.5 14756


Laten 0.68 5250 15.5 55335


48

RA duct gainRA fan gain 0%

Total 1402043,1 168189

Keterangan Peralatan :

Beban pendinginan total lantai 2 adalah 337,79 TR. Pada lantai ini dirancang 6

buah tempat AHU untuk mengatasi beban pendinginan tersebut

Equipment Jumlah Merk Type Desgn Airflow CapasitasAHU 4 carrier 4 G1LQUH12HL F6 AF-6 48000 CFM 109,3 TRAHU 2 carrier 3 G1NSH32HLB6HB-6 28650 CFM 63,9 TR

Dengan semua data di atas dapat diketahui beban pendinginan total Mall

ITC-BSD adalah = (280,29 + 257,6 + 206,86 + 337,79) TR

= 1082,54 TR

RSH RLH RTH1402043 168189 1570232

OASH OALH OATH81648 217770 299418

TSH TLH GTH1517887 385959 1903846

RSHF GSHF BF0.892889 0.797274 0.15

ESHF Tadp ERSH0.875643 53 1448486

CFMda Tedp SATD71075.31 76.26366 20.3796

Tdb3 Qs QL

54.8204 1105363 2948204

Q total TR4053567 337.7973

Alat Jmlh Sensbl Laten Qsen Qlatstoves 77 4200 4200 323400 323400

grill 4 14400 3600 57600 14400toaster 10 7700 3300 77000 33000

foodwarmer 73 400 500 29200 36500

Mainan Jmlh Daya BTU/hrbesar 10 598 3.413 20409

sedang 20 250 3.413 17065kecil 10 100 3.413 3413

refrigerator 3 100 3.413 1023.9

Total 529111 407300

49

3.4 Mesin Chiller yang Digunakan

Tabel 3.11 Data Mesin Pendingin yang Digunakan

Equipment Jumlah Merk Type System Capasitas THChiller 3 Carrier 30 GBN 200 Air Cooled 210 TR 2004Chiller 10 Carrier 31 GBN 175 Air Cooled 190 TR 2004

Pada Mall ITC-BSD terdapat 13 buah chiller, dimana 3 chiller diantaranya

dipergunakan untuk khusus Carrefour, 2 buah chiller berkapasitas 190 TR dan

sebuah chiller berkapasitas 210 TR.

Untuk chiller yang berkapasitas 190 TR, dalam penginstalannya dibuat

menjadi pararel, jadi setiap 2 buah chiller dipararel menjadi satu. Hal ini akan

dibuat karena setiap lantai hanya didisain untuk 6 buah AHU dan untuk

mempermudah system perpipaan saluran air dingin dari evaporator.

Dalam pengoperasiannya tidak semua mesin chiller perlu dihidupkan.

Dengan beban pendinginan total yang telah dihitung sebesar 1082,5 TR cukup bila

3 buah chiller saja yang dioperasikan.

Gambar 3.1 Mesin Chiller (Carrier, air cool system, type 30 GBN 200)

50

Flowchart 3.1 Chiller dan AHU Zone 1

Flowchart 3.1 Chiller dan AHU Zone 2

51

BAB IV

PEMILIHAN KOMPONEN PENDUKUNG

4.1 Sistem Perpipaan

Sistem perpipaan yang digunakan untuk supply air dingin ke semua AHU

pada ITC-BSD Mall yaitu Two Pipe Reversed Return System. Dengan memakai

system ini maka setiap AHU akan menerima air dingin dari evaporator secara

lebih merata.

Gambar 4.1 Schematic two pipe reverse return system

4.2 Menentukan Ukuran Pipa Air Dingin

Sistem pipa air yang digunakan dalam sistem refrigerasi ini adalah pipa air

dingin jenis sirkulasi, yaitu air dingin yang telah digunakan tidak akan dibuang

melainkan disirkulasikan kembali. Pada pipa air dingin yang menghubungkan

evaporator dan AHU disebut sistem tertutup karena tidak berhubungan dengan

udara atmosfer.

52

Gambar 4.2 Skematik sirkulasi pipa air dingin pada chiller tunggal dan ganda

Untuk menentukkan ukuran pipa air dingin, dapat digunakan diagram

”Friction loss for water in Schedule 40 steel pipe-closed system” pada buku

Handbook of Air Conditioning System Design, bab 3 halaman 22.

CH 2.1503,8 GPM

AHU 2.1153,4GPM

AHU 1.1114 GPM

AHU M.1114 GPM

AHU G.1114 GPM

A

B

C

D

E

F

G

H

f

g

L

a

b

c

1

e

53

Tabel 4.1 Data Perpipaan Air Dingin untuk Chiller yang

Dipararelkan

Section GPM Velocity(fps)

Friction loss(ft of water/100ft)

Diameter(in)

1 – 3, 2 – 3,L – 4, L - 5 458,8 7 2,5 5,5

3 – A, e - L 917,6 8 2,5 7,5A – B, f – e 654,4 7 2,5 6B – C, g – f 444,4 6,3 2,5 5,5

C – D 234,4 5,5 2,5 4E – e, F – f,G – g, H - g 210 5,3 2,5 3,75

Tabel 4.2 Data Perpipaan Air Dingin untuk Chiller Tunggal

Section GPM Velocity(fps)

Friction loss(ft of water/100ft)

Diameter(in)

1 – A, e – L 503,8 7 2,5 5,5A – B, f – e 350,4 6 2,5 4,5B – C, g – f 236,4 6 2,5 4

C – D, H – g 122,4 4,7 2,5 3E – e, F – f,G – g, H – g 114 4,5 2,5 3

4.3 Menentukan Pompa Air Pendingin dari Evaporator–Koil

Berikut adalah sifat-sifat air pada temperatur evaporator 5°C :

- Kalor jenis air (Cp) : 4,206 kJ/kg°C

- Masa jenis air (ρa) : 999,732 kg/m3

- Kekentalan air (μ) : 0,001439 kg/m.s

Laju aliran masa air dalam evaporator ( am )

am=Txp

evap

C

Q

Dengan :

Qevap = 210,1 TR = 42020 BTU/menit = 738,87 kW

( beban pendinginan chiller tunggal )

Cp = Kalor jenis air saat temperatur evaporator 5 °C

54

= 4,2067 kJ/kg °C

ΔT = Perbedaan suhu air masuk dan keluar di evaporator

Maka :

am= 6,7-9,5x2067,487,738

am= 62,73 kg/s

Kapasitas aliran air dalam kondenser (Qa)

a

am

aQ

Dengan :

ρa = massa jenis air saat temperatur evaporator (5°C)

= 999,63 kg/m3

Maka :

63,99962,73Q a

= 0,063 m3/s

Piping Pressure Drop Calculations

Section Item D (in) GPM V(FPS)

E. L.(ft)

No. ofItem

Length(ft) ft

wft100

. Hf(ft.w)

1-A-E-e-L

A, eSubtotal

PipeGlobe ValveGate Valve90° std ell

2 way valveTee

5,5 503,8 7190

8197439

11412

65190

8767478491

2,5

2,5 12,27

55

Section Item D (in) GPM V(FPS)

E. L.(ft)

No. ofItem

Length(ft) ft

wft100

. Hf(ft.w)

A-B-b-F-f-e

Subtotal

Pipe2 way valve

Tee

4,5 350,4 66525

12

42,66550

157,6 2,5 4B-C-c-G-g-f

Subtotal

Pipe2 way valve

Tee

4 236,4 65822

12

42,65844

144,6 2,5 3,6C-D-H-g

Subtotal

Pipe2 way valve

Tee

3 122,4 4,74317

12

42,64334

119,6 2,5 3

Total Hf 22,87

Pada sistem perpipaan air dingin terdapat butterfly valve, balancing

valve, strainer, dan 3 way valve yang akan diasumsikan equivalent

length-nya. Sehingga total Hf diasumsikan berkisar 35 ft atau 11 m

Daya pompa (NP)

Ta HgQ xxx

N P

Efisiensi pompa diasumsikan 70 %

0,7011x81,9x999,4x0,063N P

PN 9700 Watt ≈10 kW

Sistem pendingin ini terbagi menjadi 2 bagian, yaitu : zone 2 dan zone 4.

Setiap zone memiliki 3 sistem chiller sehingga terdapat 6 buah AHU di

setiap lantai mall. Dalam pengoperasiannya hanya diaktifkan 2 dari 3

sistem ciller yang ada pada setiap zone, namun sistem pipa air dingin

dibuat berhubungan satu sama lain pada masing-masing zone sehingga

semua AHU tetap diberi aliran air dingin dan diaktifkan.

56

Maka daya pompa air yang digunakan harus mampu untuk

mensirkulasikan air pada 2 sistem chiller, sehingga pompa yang dipakai

memiliki daya 2 kali besarnya perhitungan daya pompa di atas, yaitu 20

kW.

4.4 Menentukan Ukuran Saluran Udara (Ducting)

Untuk mendistr ibus ikan udara ke tiap -tiap ruangan digunakan saluran

udara atau duc ting. Pad a per ancangan ini dig unakan duc tin g dengan bahan

galvanized steel dengan ketebalan 0,022 in = 0,558 mm dengan pertimbangan

bahwa plat dengan perlakuan galvanis diharapkan tahan terhadap korosi.

Data yang diketahui pada sistem saluran udara untuk pusat perbelanjaan

berdasarkan data spesifikasi AHU pada kapasitas 47,5 TR adalah:

a. Design Air Flow : 21300 CFM (berdasarkan spesifikasi AHU pada 47,5 TR)

b. Kecepatan udara diambil 2000 FPM (berdasarkan tabel 7 Carrier Handbook

hal. 2-37)

c. Jarak antar difuser : 5 m

d. Pengasumsian diffuser udara keluar sebesar 300 CFM

Luas saluran udara (Asu)

Asu =FPMCFM

=2000

21300

= 10,65 ft2

Dengan melihat Tabel 6 Carrier Handbook hal. 2-35 dan berdasarkan luas

udara, maka diameter saluran udara ekuivalen adalah 43,9 inch.

1. Friction loss (rugi gesekan)

57

Berdasarkan data pada Lampiran 2 (Chart 7) dengan Design Air Flow sebesar

21300 CFM dan diameter saluran udara ekuivalen adalah 43,9 inch, maka

besarnya friction loss adalah 0,13 in wg/100 ft.

2. Untuk penentuan dimensi saluran udara (ducting) dapat disederhanakan pada

tabel berdasarkan pada ducting untuk AHU G-2 :

Gbr. 4.3 Rangkaian Ducting AHU G-2

58

Tabel 4.3 Dimensi Saluran Udara

Section CFM Ft/minw/100ft

Frictionloss

DiameterEqual (in)

Rect duct(in)

1 – 2

3 – 4

5 – 6

6 – 7

7 – 8

8 – 9

14 – 15

16 – 17

17 – 18

18 – 19

19 – 19a

25 – 26

13800

7200

3300

2400

1500

900

300

3300

2400

1500

900

7500

2000

1700

1500

1300

1150

1050

770

1450

1300

1150

1050

1700

0,13

0,13

0,13

0,13

0,13

0,13

0,13

0,13

0,13

0,13

0,13

0,13

36

28

21

18

15

13

8,5

20

19

15

13

28

80 x 16

60 x 12

40 x 11

35 x 9

25 x 8

21 x 7,5

9 x 6,5

35 x 11

30 x 11

25 x 8

19 x 8

50 x 14

Keterangan tambahan :

Section 5 – 6 = 10 – 11

Section 6 – 7 = 11 – 12

Section 7 – 8 = 12 – 13

Section 8 – 9 = 13 – 14

Section 16 – 17 = 20 – 21, 27 – 28, 32 – 33

Section 17 – 18 = 21 – 22, 28 – 29, 33 – 34

Section 18 – 19 = 22 – 23, 29 – 30, 34 – 35

Section 19 – 19a = 23 – 24, 30 – 31, 35 – 36

Section 14 – 15 adalah ukuran untuk semua ujung–ujung ducting.

59

BAB V

PENGOPERASIAN DAN PEMELIHARAAN

MESIN PENYEGARAN UDARA

5.1 Menjalankan Unit System Air Cooled Chiller

1. Menjalankan system unit sentral:

a. Periksa level air.

b. Jalankan unit pompa chiller sirkulasi.

c. Jalankan unit AHU.

d. Jalankan chiller unit.

e. Jalankan sistem ventilasi.

2. Mematikan system AC merupakan kebalikan dari urutan menjalankan

AC:

a. Matikan unit chiller (penting)

b. Matikan pompa chiller sirkulasi

c. Matikan unit AHU

d. Matikan system ventilasi.

Keterangan:

Untuk menjalankan dan mematikan unit-unit peralatan, dengan menekan

tombol ON atau OFF yang terdapat pada masing-masing panel listrik.

Apabila tidak ada tombol tersebut matikan melalui MCB yang terdapat

dalam panel.

5.2 Urutan Pengoperasian System Chiller

Langkah pengoperasian unit chiller sebagai berikut:

60

1. Periksa power supply dan tegangan listrik di panel dan tiap-tiap MCCB.

Tegangan pada setiap jala-jala sebagai berikut:

R-O = 220 V R-S = 380 V

S-O = 220 V S-T = 380 V

T-O = 220 V T-R = 380 V

2. Crankcase heater compressor harus sudah beroperasi 24 jam sebelum

kita menjalankan unit chiller tersebut.

3. ON-kan MCCB yang terdapat di panel control unit chiller tersebut.

4. Periksa apakah fan kondensor bekerja keseluruhan.

5. Periksa kembali tegangan tiap-tiap MCB di unit chiller.

6. Periksa valve-valve harus pada posisi terbuka dan beda tekanan air 1

kgf/cm2.

7. Periksa posisi thermostat atau leaving water temperature set point pada

range 7 s/d 10 oC.

8. Untuk mengoperasikan atau menghentikan unit air cooled chiller, cukup

menekan tombol ON/OFF yang ada pada unit tersebut.

Selama start/awal, jangan meninggalkan unit air cooled chiller tunggu

selama kurang lebih 3 s/d 4 menit, unit akan beroperasi.

5.3 Urutan Pengoperasian Pompa Chiller

Langkah pengoperasian unit pompa chiller sebagai berikut:

1. Periksa level air pada tangki expansi

2. tekan tombol “ON” pada panel tenaga dengan criteria termis overload 37

3. Periksa arah putaran penggerak dalam posisi benar (berputar searah

jarum jam dilihat dari belakang motor)

61

4. Periksa valve-valve discharge dan suction untuk pompa sirkulasi. Valve-

valve tersebut harus dalam keadaan terbuka kecuali untuk globe valve

yang diatur sehingga tekanan discharge pompa 3 kgf/cm2.

Periksa apakah terdapat getaran atau noise. Jika ya, maka matikan pompa

check dan perbaiki.

5.4 Urutan Pengoperasian AHU

Langkah-langkah untuk pengoperasian AHU adalah sebagai berikut:

1. Tekan tombol “ON” pada panel AHU.

2. Periksa putaran motor.

3. Periksa Power supply dan tegangan listrik di panel dan tiap-tiap MCCB.

Tegangan pada setiap jala-jala sebagai berikut:

R-O = 220 V R-S = 380 V

S-O = 220 V S-T = 380 V

T-O = 220 V T-R = 380 V

Periksa arus listirk dengan kriteria maksimal 2,8 A.

5.5 Pemeliharaan Tata Udara

Kondisi unit AC akan berkurang dengan pemakaian yang terus menerus

dengan kenaikan getaran dari kompresor dan suara bising menjadikannya semakin

keras. Keadaan sirkulasi panas akan mengurangi suhu di ruangan yang

dikondisikan demikian juga konsumsi lisrik akan naik atau kebocoran gas akan

bertambah membuat unit AC tidak baik lagi untuk digunakan. Perbaikan akan

mahal dan kerusakan pada unit AC akan semakin besar. Untuk menghindari ini

diadakan perawatan secara tetap untuk menjaga unit AC agar bekerja dengan baik.

62

Secara berkala, unit air cooled chiller pada setiap mengoperasikan baik

sebelum maupun sesudah harus diperiksa dan diperhatikan secara seksama sampai

dengan unit-unit AC tersebut beroperasi normal. Terutama periksa di panel-panel

AC MCCB harus posisi ON, tegangan listrik normal dan putaran fan di outdoor

unit juga harus benar-benar tidak ada gangguan.

5.6 Pemeliharaan Unit Chiller

Hal-hal yang perlu diperhatikan dan dipelihara secara periodik adalah sebagai

berikut:

1. Periksa dan bersihkan coil kondensor yang ada pada unit-unit tersebut

secara periodik.

2. Periksa dan kencangkan baut-baut / mur pada terminal blok dan

kontaktor air cooled chiller.

3. Periksa tekanan freon yang ada pada pipa gas dan liquid penuh dan

normal atau periksa sight glass pada keadaan normal atau bersih.

4. Periksa flow switch apakah bekerja dengan normal.

63

BAB VI

KESIMPULAN

6.1 Data Teknis

Dari perhitungan yang telah dilakukan, ditentukan peralatan yang dapat digunakan

untuk pengkondisian udara, yaitu :

AHU yang digunakan

Floor Jmlh Merk Type DesignAirflow Capasitas

Ground 4 carrier 3 G10TH12HLD 6 AF-6 39000 CFM 87,5 TR2 carrier 3 G1LQH32HLA AE-6 21300 CFM 47,5 TR

Upper Grd 4 carrier 3 G10TH12HLD 6 AF-6 39000 CFM 87,5 TR2 carrier 3 G1LQH32HLA AE-6 21300 CFM 47,5 TR

Lt. 1 4 carrier 3 G10TH12HLD 6 AF-6 39000 CFM 87,5 TR2 carrier 3 G1LQH32HLA AE-6 21300 CFM 47,5 TR

Lt. 2 4 carrier 4 G1LQUH12H F6 AF-6 48000 CFM 109,3 TR2 carrier 3 G1NSH32HLB6HB-6 28650 CFM 63,9 TR

Mesin Chiller yang Digunakan

Equipment Jmlh Merk Type System Capasitas THChiller 2 Carrier 30 GBN 200 Air Cooled 210 TR 2004Chiller 8 Carrier 31 GBN 175 Air Cooled 190 TR 2004

Sistem Perpipaan Air Dingin

Sistem perpipaan yang digunakan untuk supply air dingin ke semua AHU pada

ITC-BSD Mall yaitu Two Pipe Reversed Return System.

Menentukan Pompa Air Pendingin

Jenis pompa : sentrifugal

Head Total Pompa (HT) : 35 ft

Daya Pompa (Np) : 20 kW

64

6.2 Kesimpulan

Dari hasil perancangan ulang system pengkondisian udara pada Mall ITC-BSD,

dapat disimpulkan bahwa :

1) Pemilihan dan pengoperasian Chiller yang ada telah sesuai dengan

perhitungan secara teoritis.

2) Pemilihan dan pengoperasian AHU yang ada telah sesuai dengan

perhitungan secara teoritis.

3) Pemilihan dan pengoperasian unit pompa air dingin yang ada telah

sesuai dengan perhitungan secara teoritis.

4) Instalasi mesin penyegaran udara telah sesuai dengan dasar teori yang

ada sehingga secara teori penghematan energi listrik tidak dapat

dilakukan.

6.3 Saran

Secara perhitungan teori, instalasi memang telah dilakukan untuk

meminimalkan pemakaian energi listrik. Namun pada kenyataan yang terjadi pada

pengamatan di lapangan, pada satu chiller yang beroperasi hanya setengah dari

jumlah kompresor yang bekerja, ini berarti beban pendinginan tidak sebesar

perhitungan secara teori yang ada. Maka dapat dimungkinkan adanya

penghematan energi listrik dalam pengoperasian mesin chiller.

Penulis dapat memberikan saran untuk mencoba me-non-aktifkan 1 – 2

chiller yang dioperasikan pada chiller ganda (pararel) pada setiap zone, terutama

setelah pukul 16.00 WIB, saat temperatur udara luar telah turun. Hal ini

memungkinkan bagi pengelola untuk melakukan penghematan energi listrik

sehingga mengurangi biaya operasional.

65

6.4 Penutup

Demikianlah perhitungan ulang telah dilakukan dalam upaya menemukan

jalan untuk penghematan energi listrik guna mengurangi biaya operasional mall.

Semoga apa yang telah disarankan oleh penulis benar-benar bermanfaat bagi

pengelola mall dan juga bagi yang mendalami konversi energi mengenai teknik

pendinginan udara.

66

DAFTAR PUSTAKA

Carrier handbook of Air Conditioning System Design. New York : Mc Graw Hill

inc.

Harjanto, G. Pesawat Pendingin. Yogyakarta : Universitas Sanata Dharma, 2000.

Holman, J.P. alih bahasa : Jasjfi. E. Perpindahan Kalor, ed VI. Jakarta : Erlangga,

1995.

Pita, G. Air Conditioning Principles and System an energy Approach.New York,

1981.

Saito. Alih bahasa : Wiranto Arismunandar. Penyegaran Udara. Jakarta : Pradnya

Paramita, 1980.

jurusan teknik mesin fakultas sains dan …repository.usd.ac.id/29778/2/045214091_full[1].pdf ·...

Documents