kenyamanan termal sistem pengondisian · pengaruh ketinggian dan sudut defleksi supply ac terhadap...
TRANSCRIPT
TESISKENYAMANAN TERMAL SISTEM
PENGONDISIAN UDARAPADA APARTEMEN DENGAN VARIABEL LAYOUT
RUANGAN, POSISI SUPPLY , DAN WINDOW WALL RATIO
YUNITA ARDIANTI SABTALISTIA3211204001
DOSEN PEMBIMBING:Dr Eng. Dipl Ing. Sri Nastiti N.E., MT
Dr. Ir. Bambang Iskandriawan. M.Eng
TESIS
PENDAHULUAN Latar Belakang
Penghematan konsumsi energi untuk AC, pengaruh layout dan posisi AC terhadap kenyamanan termal, dan terjadinya percampuran bahang dalam apartemen tipe studio
Perumusan MasalahPosisi AC dan layout ruangan,yang tidak tepat menyebabkan draft discomfort yang membuat penghuni tidak nyaman; Semakin besar WWR maka temperatur udara di dalam ruangan dapat meningkat.
Pertanyaan PenelitianBagaimana pengaruh perubahan layout ruangan, posisi AC, dan nilai WWR terhadap kenyamanan termal dan kombinasi layout ruangan, posisi AC, dan WWR yang paling tinggi pada sistem CAC dan FAC dalam apartemen tipe studio?
Tujuan PenelitianMengetahui pengaruh perubahan posisi AC, layout ruangan, dan WWR terhadap kenyamanan termal dan memperoleh kombinasi layout ruangan, posisi AC, dan WWRyang mempunyai kenyamanan termal tertinggi pada sistem CAC dan FAC dalam apartemen tipe studio
Pengaruh Layout terhadap Kenyamanan Termal (Lo dkk, 2010)
Pengaruh Posisi AC terhadap Kenyamanan Termal (Bojic dkk, 2002 dan Sekhar dkk, 2002)
Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009)
SINTESA KAJIAN PUSTAKA
Metode PenelitianEksperimen dengan bantuan Simulasi CFD (Computational Fluid Dynamics)var.bebas, var.terikat, hub.sebab-akibat.
Paradigma PenelitianPostpositivism: Kenyataan tunggal, obyektivitas, kebenaran internal, kebenaran eksternal, dan dapat dipercaya
Variabel Penelitian Bebas: layout, posisi AC, dan WWR Terikat: Kenyamanan termal
Pengukuran Lapangan: Denah, tampak, potongan Jenis material dinding, jendela, dan pintu balkon Temperatur permukaan dinding, jendela, dan pintu balkon
infrared thermometer Temperatur udara dan RH Hygro Thermometer-Data
Logger Kecepatan angin Hand-Held Anemometer
Kajian Pustaka: Thermal properties material pada dinding, jendela, dan pintu
(Szokolay, 2009) Internal load pada penghuni dan kompor induksi (Mc
Mullan,2007)
Penyederhanaan Model
Model 3D di CFD Post
METODE PENELITIAN DAN PENGUMPULAN DATA
Penentuan Sampel PenelitianThe Square Apartment, Surabaya, Suite Studio No 29, Lantai 16, menghadap selatan penelitian tidak memperhitungkan radiasi matahari (hanya memperhitungkan perpindahan bahang secara konduksi)
Kondisi Interior: Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas, lemari, sofa, dan meja dapur
Penentuan aktivitas penghuni: berdiri untuk memasak dan duduk untuk belajar (aktivitas pada siang hari bahang terbesar)
Penentuan Waktu Pengukuran Lapangan: Bulan Agustus temperatur udara maksimum th 2007 -2011, siang hari (jam 12.00-14.00) temperatur udara per jam th 2007 dan 2010
Penentuan Layout 3 perubahan (Layout 1, 2, dan 3) kemungkinan posisi tempat tidur, nakas, meja, dan lemari bisa diubah.
Penentuan Posisi AC 2 posisi AC (CAC), 2 posisi AC (FAC) posisi AC eksisting; posisi AC yang mampu mendistbusikan ke area tidur dan belajar; posisi AC yang jauh dari area kerja penghuni
Penentuan WWR 0.2 (SNI S-01-1991-03), 0.25 (eksperimen), dan 0.3 (eksisting)Jumlah model penelitian: 36 model (18 model CAC dan 18 model FAC)Pengaturan temperatur pada inlet AC:CAC: 23°C; FAC:24°C (Temperatur udara yang nyaman untuk ruangan yang menggunakan sistem AC (SNI 03-6572-2001)Pengaturan kecepatan angin pada inletAC:CAC dan FAC: 2,5 m/s (kecepatan angin 2.2 sampai 3 m/s nilai ADPI terbaik (Gao dkk, 2009:2087)
DATA SIMULASI
Parameter Kenyamanan Termal ADPI (Air Diffusion Performance Index)
Semakin tinggi semakin nyaman (HPAC Article, 1998:2); lebih dari 80% nyaman (ASHRAE, 2005) Temperatur Udara
Berkisar 22,8-25,8°C nyaman (SNI 03-6572-2001) Kecepatan angin
Kurang dari atau sama dengan 0,35 m/s nyaman (ASHRAE, 2005) RH (Relaive Humidity)
40-60% nyaman (SNI 03-6572-2001) Thermal stratification
Perbedaan temperatur tidak melebihi 3°C nyaman (ASHRAE 55, 1992) Draft Risk (DR)
< 20% nyaman (ASHRAE 55, 2004)
Tahapan Penelitian:Tahap 1membandingkan nilai ADPI (Air Diffusion Performance Index) kenyamanan termal
tertinggi Tahap 2 membandingkan model-model dengan layout, posisi AC, dan WWR yang berbeda
seberapa besar pengaruh perubahan layout, posisi AC, dan WWR (parameter kenyamanan termal)
DATA SIMULASI DAN TAHAPAN PENELITIAN
WWR 0,2, 0.25, dan 0.3
Layout 1,2,3 CAC : Posisi AC 1 dan 2
FAC: Posisi AC 3, dan 4
PENENTUAN MODEL EKSPERIMEN
0
20
40
60
80
100
1201-
-1--
1
1--1
--2
1--1
--3
2--1
--1
2--1
--2
2--1
--3
3--1
--1
3--1
--2
3--1
--3
1--2
--1
1--2
--2
1--2
--3
2--2
--1
2--2
--2
2--2
--3
3--2
--1
3--2
--2
3--2
--3
1--3
--1
1--3
--2
1--3
--3
1--4
--1
1--4
--2
1--4
--3
2--3
--1
2--3
--2
2--3
--3
2--4
--1
2--4
--2
2--4
--3
3--3
--1
3--3
--2
3--3
--3
3--4
--1
3--4
--2
3--4
--3
AD
PI (%
)
MODEL
TAHAP 1: ADPI (AIR DIFFUSION PERFORMANCE INDEX)
Sistem FAC lebih nyaman daripada sistem CAC sebagian besar model-model pada sistem FAC mempunyai nilai ADPI lebih dari 80%
Mempengaruhi nilai ADPI, kecepatan angin di area belajar, dan kecepatan angin di area tidur.
Tidak terlalu mempengaruhi distribusi temperatur udara, thermal stratification, RH, DR, kecepatan angin di area memasak dan duduk.
TAHAP 2: PERUBAHAN LAYOUT (SISTEM CAC) TERHADAP KENYAMANAN TERMAL
ADPI:Layout 1: 83,3%Layout 2 :89,6%Layout 3: 73,5%
Mempengaruhi ADPI, kecepatan angin di area belajar, kecepatan angin di area tidur, dan DR di area tidur dan belajar.
Tidak terlalu mempengaruhi distribusi temperatur udara, thermal stratification, RH, kecepatan angin di area duduk dan memasak,
TAHAP 2: PERUBAHAN POSISI AC (SISTEM CAC) TERHADAP KENYAMANAN TERMAL
ADPI:•Posisi AC 1:89,6%•Posisi AC 2 : 72,9%
Tidak terlalu mempengaruhi semua parameter karena nilai ADPI, temperatur udara, kecepatan angin, thermal stratification, RH , dan DR pada ketiga kondisi WWR mempunyai nilai yang hampir sama dan masuk dalam kategori nyaman.
TAHAP 2: PERUBAHAN WWR (SISTEM CAC) TERHADAP KENYAMANAN TERMAL
ADPI:•WWR 0.2: 87,5%•WWR 0.25: 87,5%•WWR 0.3: 89,6%
WWR 0,2, 0.25, dan 0.3
Model 1-4-3
Model 1-2-2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 130.1 -0,371 0,815 0,603 0,794 -0,043 0,119 0,816 0,649 1,1270.6 -1,994 0,104 0,545 0,570 0,813 0,899 0,860 0,830 0,231 0,676 1,175 1,403 1,2101.1 -0,963 -2,776 -5,359 0,270 0,077 0,383 1,132 0,933 0,032 0,477 0,794 1,635 1,3231.7 -1,037 -0,014 -6,778 -0,119 -0,130 -0,064 1,079 1,115 0,610 0,106 0,578 1,252 1,497
Ketinggian Effective Draft Temperature (Tx-Tr)-8(Vx-0.15)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 130.1 0,237 -0,243 -0,320 -0,388 0,637 0,261 -0,039 -0,469 0,9850.6 -0,228 0,931 0,796 0,941 0,954 0,244 0,921 0,077 0,412 0,543 -0,632 -0,708 0,7641.1 0,480 -0,085 0,334 0,235 -0,189 0,140 0,898 0,234 0,208 -0,010 -0,355 -0,482 0,6591.7 0,525 -0,065 0,267 0,112 0,266 0,111 0,399 0,531 0,739 0,141 -5,584 0,305 0,318
Ketinggian Effective Draft Temperature (Tx-Tr)-8(Vx-0.15)
ANALISA KENYAMANAN TERMAL TERTINGGI DAN TERENDAH
ADPI:•1-4-3: 97,92%•1-2-2:70,8%Semakin jauh dari supply AC maka rsiko draft dapat
berkurang (Fanger, 1988:21)
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
0,5 1 1,5 2 2,5 3
DR
(%)
Jarak dari Supply AC (m)
1--4--3
1--2--2
Temperatur udara, thermal stratification dan RH (Relative Humidity)masuk dalam kategori nyaman. Thermal stratification dan RH dipengaruhi oleh temperatur udaraDraft discomfort yang terjadi pada semua
model akibat kecepatan angin yang lebih tinggi dari 0,35 m/s bukan karena temperatur udara yang terlalu rendah. Titik-titik pengukuran yang mempunyai kecepatan angin yang lebih dari 0,35 m/s adalah titik-titik yang berhadapan langsung dan dekat dengan supply AC.Sistem FAC mempunyai kenyamanan termal
lebih baik daripada sistem CACsudut defleksi supply AC pada sistem FAC mengarah ke atas (draft discomfort berkurang)RH pada semua model masih
nyamanPenentu kenyamanan termal tertinggi dan terendah ADPI (karena memperhitungkan temperatur udara dan kecepatan angin secara merata di dalam ruangan).
Model 1-4-3 menjadi model dengan kenyamanan termal tertinggi semua parameter kenyamanan termal masuk dalam kategori nyaman dan mempunyai nilai ADPI yang tertinggi. Posisi supply AC pada 1-4-3 yang jauh dari area kerja penghuni (area meja belajar, tempat tidur, dan dapur draft berkurang
Model 1-2-2 menjadi model dengan kenyamanan termal terendah nilai ADPIyang tidak nyaman dan kecepatan angin di area tidur lebih dari 0,35 m/s. Posisi supply AC yang terlalu dekat dengan tempat tidurdraft bertambah
Perubahan WWR tidak terlalu berpengaruh terhadap kenyamanan termal karena radiasi matahari yang melewati kaca jendela tidak diperhitungkan dalam simulasi CFD hanya memperhitungkan perpindahan bahang secara konduksi (temperatur permukaan)
RANGKUMAN ANALISA
Area yang berada di dekat sumber bahang temperatur udara lebih tinggi tetapi RH lebih rendah.
Perubahan layout tidak terlalu berpengaruh terhadap kenyamanan termal jika posisi ACtidak berada di depan area kerja penghuni.
Perubahan posisi AC pada sistem CAC berpengaruh terhadap kenyamanan termal sudut defleksi supply AC mengarah ke bawah (sudut -45°)sehingga mengenai area kerja penghuni yang ada di depannya.
Perubahan posisi AC pada sistem FAC tidak terlalu berpengaruh terhadap kenyamanan termal sudut defleksi supply AC mengarah ke atas (sudut 45°) sehingga tidak mengenai area kerja penghuni yang ada di depannya draft discomfort berkurang sudut 45° lebih nyaman daripada sudut 0° (Gao dkk, 2009).
Perubahan nilai WWR tidak terlalu berpengaruh terhadap kenyamanan termal radiasi matahari tidak diperhitungkan dalam simulasi CFD (hanya memperhitungkan perpindahan bahang secara konduksi)
Kenyamanan termal Tertinggi: Sistem CAC (2-1-3) dan sistem FAC (1-4-3) Nilai ADPI Model 1-4-3 kenyamanan termal tertinggi supply AC menjauhi area kerja penghuni
(draft discomfort berkurang) Resiko draft dapat dikurangi jika semakin jauh dari supply AC (Fanger, 1988:21)
KESIMPULAN
SARAN UNTUK PENELITIAN SELANJUTNYA:Aktivitas tidur pada malam hariUnit studio yang menghadap barat, utara, dan timurTipe 1,2,3 kamar, loft, dan penthouse (jendela bisa memenuhi seluruh dinding
luar kamar tidur) mengetahui pengaruh WWR terhadap kenyamanan termal
KETERBATASAN CFD: radiasi matahari (model dengan massa seluruh unit apartemen) , interval size diperkecil.
SARAN UNTUK DESAIN APARTEMEN:FAC 1-4-3 dengan posisi supply AC 1,1 m dari atas lantai dan sudut defleksi
supply AC 45° (mengarah ke atas). layout 1, 2, dan 3 (area tidur di depan jendela, di depan pintu balkon, dan di dinding kamar mandi)CAC 2-1-3 dengan posisi supply AC 2.6 m dari atas lantai dan sudut defleksi
supply AC -45° (mengarah ke bawah) layout 2 (area tidur di depan pintu balkon)Ruang tidur dan ruang belajar perlu dijauhkan dari supply AC agar resiko draft
discomfort dapat dikurangi.
SARAN