perencanaan mesin pendingin untuk kebutuhan pengkondisian udara pada bangunan gedung tugas akhir

Madi Margoyungan : Perencanaan Unit Mesin Pendingin Untuk Kebutuhan Pengkondisian Udara Pada Bangunan Kantor ADPEL Di Medan, 2008. USU Repository 2009

TUGAS SARJANA

TEKNIK PENDINGIN

PERENCANAAN UNIT MESIN PENDINGIN

UNTUK KEBUTUHAN PENGKONDISIAN UDARA

PADA BANGUNAN KANTOR ADPEL

DI MEDAN

Oleh :

Madi Margoyungan

(030401010)

J U R U S A N T E K N I K M E S I N

F A K U L T A S T E K N I K

U N I V E R S I T A S S U M A T E R A U T A R A

M E D A N

2008


KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas

rahmat dan berkat-Nyalah penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas sarjana ini

dengan baik.

Tugas Sarjana ini merupakan salah satu syarat kelulusan mahasiswa sebagai

Sarjana S-1 Jurusan Teknik Mesin FT-USU.Teknik Mesin Universitas Sumatera

Utara. Adapun judul dari tugas sarjana ini adalah PERENCANAAN UNIT MESIN

PENDINGIN UNTUK PENGKONDISIAN UDARA DI SEBUAH BANGUNAN

KANTOR ADPEL DI BELAWAN. Penulis menyadari bahwa skripsi ini mungkin

masih jauh dari sempurna, maka penulis sangat mengharapkan adanya saran dan kritik

yang membangun dari para pembaca.

Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih

kepada:

1. Bapak Ir. H. M. Yahya Nasution selaku dosen pembimbing yang telah banyak membantu dalam penulisan dan penyelesaian skripsi ini.

2. Bapak Dr.Ir.Farel H. Napitupulu,DEA dan Bapak Bapak Ir. Zamanhuri, MT

selaku dosen pembanding I dan II yang telah bersedia meluangkan waktu dan

membimbing selama proses perbaikan hasil seminar.

3. Bapak Dr-Ing Ir.Ikhwansyah Isranuri , selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara

4. Bapak Tulus Burhanuddin ST, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

5. Seluruh anggota keluarga terutama kedua orang tua saya yang telah banyak memberikan dorongan semangat dan mendampingi dalam penyelesaikan skripsi

ini.

6. Bapak Joner dari PT. Seltech Utama yang telah memberikan bantuan atas Tugas Sarjana ini.

7. Seluruh staf dan karyawan PT. Seltech Utama yang telah banyak membantu dalam

proses penyelesaian skripsi ini.

8. Teman-teman mahasiswa antara lain Frans, Johnson, Yapto, Soekimin dan teman-


teman lain yang tidak dapat disebutkan di sini satu-persatu yang telah banyak

memberikan bantuan, support dan inspirasi khususnya angkatan 2003 baik selama

masa kuliah maupun dalam penyelesaian skripsi ini.

Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas budi baik mereka atas bantuan yang

telah diberikan dan akan selalu diberkahi oleh-Nya.

Medan, Maret 2008

Penulis

Madi Margoyungan

030401010


DAFTAR ISI

Kata Pengantar ...................................................................................................... i

..............................................................................................................................

Daftar Isi ............................................................................................................... iii

Nomenklatur (Daftar Simbol) ................................................................................ vii

Daftar Tabel .......................................................................................................... xii

Daftar Lampiran .................................................................................................... xiii

BAB 1. PENDAHULUAN ................................................................................. 1

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

1.2. Tujuan Perencanaan ............................................................................ 1

1.3. Batasan Masalah ................................................................................. 1

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 4

2.1. Definisi Mesin Pendingin dan Komponennya ...................................... 4

2.2. Klasifikasi Sistem Pengkondisian Udara ............................................. 7

2.2.1.All-Air System ............................................................................. 7

2.2.2.All-Water System ......................................................................... 10

2.2.3.Air-Water System ........................................................................ 12

2.3. Kondisi Kenyamanan ASHRAE ........................................................... 13

2.4. Pertimbangan dan Perencanaan Awal .................................................. 14

2.4.1. Perencanaan Sistem .................................................................... 18

2.4.2. Modifikasi Bangunan ................................................................. 19

2.4.3. Penempatan Mesin Pendingin ..................................................... 19

BAB 3. BEBAN PENDINGIN DAN SIKLUS PENGKONDISIAN UDARA .. 21

3.1. Definisi Beban Pendingin dan Kondisi Perencanaan ............................ 21

3.2. Perhitungan Cooling Load ................................................................... 21

3.2.1. Perhitungan Cooling Load Dinding ............................................ 21

3.2.2. Perhitungan Cooling Load Atap.................................................. 26

3.2.3. Perhitungan Cooling Load Kaca ................................................. 29

3.2.4. Perhitungan Cooling Load Lantai ............................................... 32

3.2.5. Perhitungan Cooling Load Penerangan dan Alat Elektronik ........ 33


3.2.6. Perhitungan Cooling Load Manusia ............................................ 35

3.2.7. Perhitungan Cooling Load Infiltrasi ............................................ 37

3.2.8. Perhitungan Cooling Load Ventilasi ........................................... 40

3.2.9. Total Cooling Load .................................................................... 42

3.3. Siklus Pengkondisian Udara ................................................................ 43

3.2.1. Analisa Grafik Psikometri (Psychometric Chart) ........................ 43

BAB 4. ANALISA TERMODINAMIKA.......................................................... 47

4.1. Analisa Termodinamika Sistem Pendingin .......................................... 47

4.2. Pemilihan Refrijeran ........................................................................... 48

4.3. Analisa Termodinamika Siklus Kompresi Uap .................................... 49

BAB 5. KOMPONEN UTAMA SIKLUS KOMPRESI UAP ........................... 53

5.1. Kompresor .......................................................................................... 53

5.2. Evaporator .......................................................................................... 55

5.2.1. Perpindahan Panas Konveksi Aliran Eksternal ........................... 56

5.2.2. Perpindahan Panas Konveksi Aliran Internal ............................. 57

5.2.3. Faktor Pengotoran ..................................................................... 58

5.2.4. Tahanan Kontak ........................................................................ 59

5.2.5. Perpindahan Panas Pada Sirip .................................................... 59

5.2.6. Perpindahan Panas Global ......................................................... 61

5.3. Kondensor........................................................................................... 65

5.3.1. Perpindahan Panas Konveksi Aliran Eksternal ........................... 67

5.3.1.1. Perpindahan Panas Konveksi Aliran Eksternal Yang

Terjadi Ketika Refrigeran Mengalami Proses

Desuperheating ............................................................. 69

5.3.1.2. Perpindahan Panas Konveksi Aliran Eksternal Yang


Kondensasi ................................................................... 70

5.3.2. Perpindahan Panas Konveksi Aliran Internal ............................. 72

5.3.2.1. Perpindahan Panas Konveksi Aliran Internal Yang


Desuperheating ............................................................ 72

5.3.2.2. Perpindahan Panas Konveksi Aliran Internal Yang



Kondensasi ................................................................... 73

5.3.3. Perpindahan Panas Global ......................................................... 74

5.3.3.1. Perpindahan Panas Global Tube Yang Mengalami

Proses Desuperheating ................................................ 74

5.3.3.2. Perpindahan Panas Global Tube Yang

Mengalami Kondensasi ................................................ 75

5.3.3. Perencanaan Geometri dari Kondensor ...................................... 77

5.4. Katup Ekspansi ................................................................................... 80

5.5 Penukar Kalor Pipa Hisap dan Pipa Cair .............................................. 81

BAB 6. COOLING TOWER ............................................................................... 86

6.1. Pengertian Menara Pendingin .............................................................. 86

6.2. Fungsi Menara Pendingin .................................................................... 87

6.3. Prinsip Kerja Menara Pendingin .......................................................... 87

6.4. Konstruksi Menara Pendingin ............................................................. 87

6.5. Analisa Perhitungan Pada Cooling Tower............................................ 94

6.5.1. Kalor Yang Dibuang Kondensor ................................................. 94

6.5.2. Massa Aliran Air ........................................................................ 95

6.5.3. Volume Aliran Air...................................................................... 95

6.5.4. Kondisi Udara dan Air pada Cooling Tower ............................... 96

6.5.4.1. Kondisi Udara ................................................................. 96

6.5.4.2. Temperatur Air pada Menara Pendingin .......................... 98

6.5.5. Massa Air per Satuan Massa Udara Kering ................................. 98

6.5.6. Kebutuhan Udara Pada Menara Pendingin .................................. 100

6.5.7. Total Kebutuhan udara Luar ....................................................... 101

6.5.8. Air Tambahan Pada Menara Pendingin ....................................... 102

6.5.8.1. Kerugian Akibat Penguapan ............................................ 102

6.5.8.2. Kerugian Akibat Hanyutan(Drift) ................................... 102

6.5.8.3. Banyaknya Pemakaian Air Tambahan ............................. 103

6.5.9. Perhitungan Dimensi Menara Pendingin ..................................... 103

6.5.9.1. Diameter dan Tinggi Menara Pendingin .......................... 103

6.5.9.2. Luas dan Tinggi Lubang Udara ....................................... 104

6.5.9.3. Diameter Kepala Sprinkler .............................................. 105


6.5.9.4. Diameter Pipa Sprinkler .................................................. 106

6.5.9.5. Diameter Lubang Sprinkler ............................................. 106

6.5.9.6. Kipas .............................................................................. 107

6.6. Analisa Psikometrik Pada Cooling Tower............................................ 107

BAB 7. SISTEM PEMIPAAN AIR DAN UDARA .......................................... 109

7.1. Sistem Pemipaan Air ........................................................................... 109

7.1.1. Kerugian Head Pada Pemipaan Air ............................................ 109

7.1.2. Perencanaan Diameter Pipa Air ................................................. 111

7.1.3. Layout Sistem Pemipaan Air untuk Kondensor dan Cooling

Tower ........................................................................................ 113

7.1.3.1. Sistem Pemipaan Air pada Kondensor ........................... 113

7.1.3.2. Sistem Pemipaan Air pada Cooling Tower .................... 122

7.1.4. Pemilihan Pompa untuk Cooling Tower ..................................... 124

7.1.4.1. Head Pompa ................................................................. 124

7.1.4.2. Daya Pompa.................................................................. 127

7.2. Sistem Distribusi Udara...................................................................... 128

7.2.1. Package Unit ........................................................................... 128

7.2.2. Pemilihan Package Unit .......................................................... 129

7.2.3. Perencanaan Saluran Udara ..................................................... 130

BAB 8. KESIMPULAN ..................................................................................... 135

LAMPIRAN

DAFTAR PUSTAKA


DAFTAR SIMBOL (NOMENKLATUR)

Ac,b Luas permukaan dinding dari tube yang ditutupi oleh sirip ft2(m2)

Af Luas penampang atas dan bawah permukaan sirip ft2(m2)

Ai Luas permukaan dalam tube alat penukar kalor ft2(m2)

Ao Luas permukaan luar tube alat penukar kalor ft2(m2)

At Luas pemaparan panas dinding luar tube kondensor bersirip m2

BF Faktor balast untuk lampu incandescent ---

BF Faktor bypass untuk udara melalui coil Fan Coil Unit ---

Cfm)inf Laju aliran udara infiltrasi yang memasuki gedung ft3/min

CLF Faktor beban pendingin untuk kaca ---

Cl Clearance untuk silinder kompressor in.(mm)

COP Koefisien performansi dari suatu siklus kompressi uap ---

cp,l Kalor jenis refrigeran pada fasa cair jenuh kJ/kg K

cp,s Kalor jenis refrigeran pada pipa hisap kJ/kg K

cp,v Kalor jenis refrigeran pada fasa uap jenuh kJ/kg K

cp,w Kalor jenis air kJ/kg K

D Diameter luar dari tube tembaga pada evaporator dan kondensor in.(mm)

Db Diameter baffle in.(mm)

Ds Diameter shell evaporator in.(mm)

d Diameter dalam dari tube tembaga pada evaporator dan kondensor in.(mm)

Fc Faktor koreksi perpindahan panas evaporator dan kondensor ---

f Koefisien gesekan air karena kekasaran dinding pipa ---

G Faktor koreksi untuk jumlah dinding luar gedung ---

GSHF Faktor beban pendingin sensibel untuk mesin pendingin ---

GTH Beban pendingin untuk mesin pendingin (Grand Total Heat) Btu/h


H Tinggi gedung ft

Hp Head pompa m(ft)

h1 Entalpi refrigeran masuk ke evaporator siklus kompressi uap kJ/kg

h2 Entalpi refrigeran keluar evaporator siklus kompressi uap kJ/kg

h3 Entalpi refrigeran masuk ke kondensor siklus kompressi uap kJ/kg

h4 Entalpi refrigeran keluar ke kondensor siklus kompressi uap kJ/kg

h3 Entalpi udara memasuki coil pendingin pada Fan Coil Unit Btu/lb

h4 Entalpi udara keluar dari coil pendingin pada Fan Coil Unit Btu/lb

hf Kerugian head mayor m

hi,dspht Koefisien konveksi panas aliran internal proses desuperheating W/mK

hi,eva Koefisien konveksi panas aliran internal karena proses evaporasi W/mK

hi,kond Koefisien konveksi panas aliran internal karena proses kondensasi W/mK

hi Koefisien konveksi panas aliran internal kondensor dan evaporator W/mK

ho Koefisien konveksi panas aliran eksternal evaporator dan

kondensor W/mK

K Faktor koreksi untuk warna dinding ---

k Konduktivitas panas dari material W/m2K

kf Konduktivitas panas refrigeran pada fasa cair jenuh W/m2K

ks Konduktivitas panas refrigeran pada pipa hisap W/m2K

kv Konduktivitas panas refrigeran pada fasa uap jenuh W/m2K

L Panjang tube untuk evaporator dan kondensor ft (m)

L Panjang gedung ft (m)

Lt Panjang total tube kondensor dan evaporator ft (m)

LMTD Rata-rata beda suhu logaritmik oC

l Panjang pipa air ft (m)

lb Jarak antar baffle in

m r Laju aliran massa refrigeran kg/s

m r Laju aliran massa refrigeran pada tiap tube kondensor kg/s

N Banyaknya sirip di sepanjang tube kondensor ---

Nt Jumlah total tube pada evaporator ---

NuD Bilangan Nusselt ---

n Koefisien isentropis dari refrigeran pada proses adiabatik ---


P Daya pompa kW(hp)

Psiklus Daya yang dibutuhkan kompressor per satuan laju aliran massa kW

Pr Bilangan Prandtl dengan fluida dievaluasi pada suhu film ---

Prw Bilangan Prandtl fluida dievaluasi pada suhu permukaan tube ---

Q Kapasitas air m3/s

Qlantai Beban pendingin dari lantai Btu/h

Qkaca Beban pendingin dari kaca Btu/h

Qlaten Beban pendinginan laten Btu/h

Qpenerangan Beban pendingin dari penerangan Btu/h

Qsensible Beban pendinginan sensibel Btu/h

Qrej Kalor yang dibuang oleh kondensor ke lingkungan kJ/kg

Qatap Beban pendingin dari atap Btu/hr

Qdinding Beban pendingin dari dinding Btu/hr

Q coolingload Beban pendingin total Btu/hr

R Tahanan panas dari material ft2oF/Btu

RE Efek pendinginan yang dihasilkan karena penguapan refrigeran kJ/kg

Re Bilangan Reynold ---

Rf Tahanan termal maksimum dari konfigurasi sirip m2K/W

Rf,i Faktor pengotoran dari refrigeran di dalam tube m2K/W

Rt,c Tahanan akibat adanya kontak persinggungan m2K/W

RH Kelembaban relatif %

RSHF Faktor beban pendingin sensibel untuk ruangan ---

ro Jari-jari luar tube evaporator dan kondensor in.(mm)

ri Jari-jari dalam tube evaporator dan kondensor in.(mm)

SC Koefisien faktor koreksi yang bergantung pada jenis kaca ---

SHF Faktor beban pendingin sensibel ---

SHGF Faktor koreksi akibat radiasi sinar matahari pada kaca ---

Sn Jarak vertikal tube di dalam evaporator dan kondensor in.(mm)

Sp Jarak horizontal tube di dalam evaporator dan kondensor in.(mm)

s Ukuran panjang sirip in.(mm)

TETD Total perbedaan temperatur ekivalen dinding oF(oC)

TETD Total perbedaan temperatur ekivalen atap oF(oC)


TD Beda suhu ruangan yang dikondisikan dengan suhu tanah oF(oC)

Tf Suhu film oF(oC)

Tground Suhu rata-rata permukaan tanah oF(oC)

Tr,i Suhu refrigeran memasuki evaporator dan kondensor oF(oC)

Tr,o Suhu refrigeran keluar evaporator dan kondensor oF(oC)

Tcoil Suhu rata-rata permukaan tube evaporator dan kondensor oF(oC)

Tsat Suhu saturasi refrigeran pada tekanan evaporasi dan kondensasi oF(oC)

Tw,i Suhu air memasuki evaporator oF(oC)

Tw,o Suhu air keluar evaporator oF(oC)

tadp Suhu pengembunan pada coil di Fan Coil Unit oF(oC)

T,o Suhu udara (DB) di luar ruangan oF(oC)

T,r Suhu udara (DB) di dalam ruangan yang dikondisikan oF(oC)

U Koefisien pindahan panas global untuk material Btu/ft2 oF

Uo Koefisien pindahan panas global untuk evaporator dan kondensor W/m2K

W Daya total lampu untuk penerangan dalam gedung W

w Lebar sirip pada kondensor in.(mm)

wi Kelembaban udara di dalam ruangan yang dikondisikan gr/lb

wo Kelembaban udara di luar ruangan gr/lb

Dn Diameter nominal pipa air (steel pipe) in.

Dn Diameter nominal pipa refrigeran (copper tube) in.

Nilai kekasaran pipa m(ft)

o Nilai keefektifan total sirip ---

f Nilai keefektifan sirip yang bergantung kepada konfigurasi sirip ---

Viskositas dinamik untuk udara atau air Pas

l Viskositas dinamik R-134a pada fasa cair jenuh Pas

s Viskositas dinamik R-134a pada pipa hisap Pas

Viskositas kinematik untuk air dan udara m2/s(ft2/s)

v Viskositas kinematik dari R-134a pada fasa uap jenuh m2/s(ft2/s)

l Viskositas kinematik dari R-134a pada fasa cair jenuh m2/s(ft2/s)

Massa jenis air atau udara kg/m3

l Massa jenis R-134a pada fasa cair jenuh kg/m3

s Massa jenis R-134a pada pipa hisap kg/m3


u Massa jenis udara pada tekanan 1 bar kg/m3

v Massa jenis R-134a pada fasa uap jenuh kg/m3

l Volume jenis refrigeran pada fasa cair jenuh m3/kg

v Volume jenis refrigeran pada fasa uap jenuh m3/kg

f Koefisien tahanan termal maksimum pada sirip kondensor ---

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Tabel Total Equivalent Temperatur Different untuk dinding sebelum dikoreksi

Tabel 3.2 Tabel nilai tahanan panas untuk berbagai material

Tabel 3.3 Tabel Total Equivalent Temperatur Different untuk dinding setelah dikoreksi

Tabel 3.4 Tabel luas dinding luar lantai 1,2, dan 3 dari gedung.

Tabel 3.5 Tabel Cooling Load dinding pada Lantai 1,2, dan 3.

Tabel 3.6 Tabel Total Equivalent Temperature Differentials untuk atap konstruksi

berat dengan bahan beton 6 inci dan isolasi 2 inci, sebelum dikoreksi

Tabel 3.7 Tabel Total Equivalent Temperature Differentials untuk atap konstruksi

berat dengan bahan beton 6 inci dan isolasi 2 inci, setelah dikoreksi

Tabel 3.8 Perhitungan Cooling Load Atap

Tabel 3.9. Nilai SHGF untuk 4oLU

Tabel 3.10 Tabel SC untuk kaca

Tabel 3.11 Nilai CLF untuk kaca

Tabel 3.12 Tabel perhitungan Luas kaca berdasarkan arah pada Lantai 1,2, dan 3

Tabel 3.13. Tabel Cooling Load kaca untuk Lantai 1,2, dan 3

Tabel 3.14 Tabel Estimasi beban listrik bangunan


Tabel 3.15 Tabel Cooling Load penerangan dan alat elektronik untuk Lantai

1,2,dan 3

Tabel 3.16 Tabel panas yang dihasilkan manusia

Tabel 3.17 Tabel Cooling Load manusia untuk Lantai 1,2,dan 3

Tabel 3.18 Tabel Cooling Load infiltrasi untuk Lantai 1,2,dan 3

Tabel 3.19 Tabel kebutuhan udara untuk ventilasi

Tabel 3.20 Tabel Cooling Load ventilasi untuk Lantai 1,2,dan 3

Tabel 3.21 Tabel Cooling Load Total Lantai 1 s/d. Lantai 3

Tabel 4.1 Tabel Perbandingan titik beku, titik didih, dan tekanan evaporator dan

kondensor berbagai refrigeran

Tabel 4.2 Tabel Nilai P, h, dan T untuk R134 A

Tabel 5.1 Bagian-bagian Alat Penukar Kalor Shell and Tube berdasarkan standar

TEMA

Tabel 5.2 Tebal pelat Baffle

Tabel 5.3 Tabel clearance antara shell dengan baffle (TEMA Standard)

Tabel 5.4 Tabel ukuran diameter baffle (TEMA Standard)

Tabel 5.5 Standar jumlah ukuran tie-rods alat penukar kalor

Tabel 5.6 Tabel tebal shell

Tabel 7.1 Tabel kekasaran Pipa Berbagai Material

Tabel 7.2 Tabel sifat fisik air

Tabel 7.3 Harga C untuk berbagai jenis pipa

Tabel 7.4 Tabel perhitungan head pompa

Tabel 7.5 Tabel kecepatan maksimum udara dalam duct system kecepatan rendah

Tabel 7.6 Tabel perhitungan Ukuran ducting pada lantai 1




DAFTAR LAMPIRAN

L.1. Tabel Temperatur Kota Medan pada bulan Januari s.d Maret 2007

L.2. Tabel RH kota Medan pada bulan Januari s.d Maret 2007

L.3. Tabel Saturasi R-134 A

L.4. Tabel Equivalent Temperature Difference untuk atap beserta koreksinya

L.5. Tabel Total Equivalent Temperature Difference untuk dinding

L.6. Tabel Total Equivalent Temperature Differentials untuk atap

L.7. Tabel Cooling Load Factor untuk kaca tanpa Interior Shading

L.8. Tabel C dan m untuk korelasi Zhukaukas

L.9. Faktor koreksi untuk korelasi Zhukaukas

L.10. Tabel sifat air pada saturasi

L.11. Tabel data tube copper

L.12. Tabel sifat udara pada tekanan 1 atm

L.13. Tabel faktor pengotoran

L.14. Tabel tahanan kontak

L.15. Grafik nilai f

L.16. Tabel data pipa baja

L.17. Tabel panjang ekivalen aksesoris pipa

L.18. Katalog Liang Chi Industry Co., LTD

L.19. Jalur ducting Lantai 1




L.22. Jalur pemipaan air di lantai 1,2,3

L.23. Katalog Package Unit Model 50BJ054

L.24. Katalog Kelly and Lewis Pump

L.25. Denah bangunan kantor ADPEL

L.26. Tabel sifat termodinamika air jenuh

L.27. Gambar teknik Cooling Tower

L.28. Tabel sifat fisik berbagai material

L.29. Tabel uap air pada tekanan atmosfer 14,696 psia ( 29,92 in Hg)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dewasa ini, penggunaan mesin pengkondisian udara semakin marak sejak

pertama kali ditemukan oleh Carrier pada tahun 1902. Teknologi mesin

pengkondisian udara telah berkembang pesat sejak saat itu, dan mengalami perbaikan

dari waktu ke waktu. Berbagai sistem pengkondisian udara telah dikembangkan mulai

dari direct ekspansion sampai water chiller dan telah menjadi bagian yang tidak

terpisahkan dalam kehidupan manusia saat ini. Mesin pendingin menjadi kebutuhan

utama untuk tempat-tempat umum seperti gedung perkantoran, hotel, rumah sakit,

mal, supermarket, restoran, bar, dsb yang ditempati banyak orang dimana

kenyamanan udara menjadi sangat penting. Pada beberapa tahun terakhir ini, kurang

lebih setengah dari seluruh biaya pembangunan sarana yang diperlukan suatu

bangunan, misalnya untuk sistem mekanikal dan elektrik dan sebagainya, kira-kira 30

sampai 50 persen dihabiskan untuk sistem penyegaran udara saja. Dan seorang ahli

kesehatan Frugge pada tahunn 1905 mengatakan jika seseorang berada di dalam suatu

ruangan tertutup untuk jangka waktu yang lama, maka pada suatu ketika ia akan

merasa kurang nyaman. Manusia dapat diibaratkan seperti sebuah motor bakar.

Manusia harus mengeluarkan panas yang dihasilkannya sebagai akibat dari kerja yang

dilakukannya. Jika panas tersebut tidak dapat keluar dari badan manusia, misalnya


karena temperatur dan kondisi udara di sekelilingnya tidak memungkinkan hal

tersebut untuk terjadi dengan baik, maka ia akan merasakan suatu keadaan yang tidak

menyenangkan. Dan hasil penelitian tentang lingkungan kerja menunjukkan bahwa di

dalam ruang kerja yang berudara segar, karyawan dapat bekerja lebih baik dan jumlah

kesalahan dapat dikurangi, sehingga efisiensi kerja dapat ditingkatkan.

Sesuai dengan judul tugas sarjana ini, perencanaan mesin pendingin yang akan

dibahas adalah pada bidang perkantoran, yaitu pada proyek pembangunan kantor

berlantai 3 di Medan, tepatnya di daerah Belawan. Kantor ini merupakan Kantor

Administrator Pelayaran (ADPEL) yang bergerak di bidang Pelayaran dan Kelautan.

1.2. Tujuan Perencanaan

Tujuan perencanaan sistem penyegaran udara yang dirancang pada bangunan

Kantor Administrator Pelayaran ini adalah untuk memperoleh temperatur,

kelembaban serta distribusi udara sesuai dengan persyaratan yang diperlukan serta

untuk memberikan kenyamanan kepada pengunjung (tamu-tamu) dan karyawan-

karyawan kantor agar mereka dapat bekerja secara maksimal.

1.3. Pembatasan Masalah

Adapun pembatasan masalah pada tugas sarjana ini adalah hanya pada

perhitungan termodinamika dan perpindahan panas yang diasumsikan dalam keadaan

steady state. Untuk perhitungan termodinamika, dibatasi hanya pada analisa siklus

kompresi uap ideal dimana semua penurunan tekanan yang terjadi pada siklus

diabaikan karena keterbatasan data survei dan referensi pendukung. Perhitungan

perpindahan panas didasarkan pada metode empiris berdasarkan korelasi Zhukaukas

dan Pethukov. Perhitungan perpindahan panas dengan metode beda hingga maupun

metode elemen hingga tidak dibahas karena faktor keterbatasan.

Perencanaan mesin pendingin dibatasi pada komponen utama yaitu

evaporator, kompresor, kondensor, katup ekspansi dan cooling tower. Adapun

komponen pendukung seperti alat kontrol tidak dibahas karena keterbatasan. Khusus

untuk kondensor, perhitungan dibatasi pada dimensi utama yaitu ukuran sirip, tube

dan susunannya. Untuk evaporator, perhitungan dibatasi pada dimensi utama yaitu

ukuran sirip, tube dan susunannya. Untuk kompresor, perhitungan dibatasi sampai

daya kompresor dan volume displacement. Sedangkan untuk cooling tower,


perhitungan meliputi dimensi utama yaitu diameter dan tinggi menara, luas dan tinggi

lubang udara, diameter kepala, pipa dan lubang sprinkle. .Perhitungan dimensi lain

dari kompresor dan analisa kinematika serta dinamika pada kompresor tidak diuraikan

lagi.

Untuk sistem pemipaan air dingin dibatasi pada perencanaan jalur pemipaan,

perencanaan diameter pipa berdasarkan kerugian head dan kapasitasnya, perencanaan

pompa berdasarkan kerugian head. Perencanaan package unit didasarkan pada

pemilihan package unit berdasarkan katalog Carrier.

Satuan yang digunakan dalam tugas sarjana ini terdiri dari satuan British,

metrik, dan SI. Penggunaan satuan yang bervariasi dalam tugas sarjana ini disebabkan

bervariasinya satuan yang digunakan pada literatur, grafik, dan tabel empiris yang

menjadi dasar perhitungan penulis.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Mesin pendingin adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan panas

dari dalam ruangan ke luar ruangan. Adapun sistem mesin pendingin yang paling

banyak digunakan adalah sistem kompresi uap. Secara garis besar komponen sistem

pendingin siklus kompresi uap terdiri dari:

Kompresor, berfungsi untuk mengkompresi refrijeran dari fasa uap tekanan

rendah evaporator hingga ke tekanan tinggi kondensor.

Kondensor, berfungsi untuk mengkondensasi uap refrijeran panas lanjut yang

keluar dari kompresor.

Katup ekspansi, berfungsi untuk mencekik (throttling) refrijeran bertekanan tinggi

yang keluar dari konsensor dimana setelah melewati katup ekspansi ini tekanan

refrijeran turun sehingga fasa refrijeran setelah keluar dari katup ekspansi ini

adalah berupa fasa cair + uap.

Evaporator, berfungsi untuk menguapkan refrijeran dari fasa cair + uap menjadi

fasa uap


Secara garis besar, diagram alir dan diagram P-h untuk siklus kompresi uap

dapat dilihat pada gambar 2.1 di bawah.

(a)

(b)

Gambar 2.1. (a) Diagram alir siklus kompresi uap

(b) Diagram P-h

Proses-proses yang membentuk siklus kompresi uap antara lain :

1-2. Penambahan kalor reversibel pada tekanan tetap di evaporator, yang

menyebabkan penguapan menuju uap jenuh.

2-3. Kompressi adiabatik dan reversibel di kompresor, dari uap jenuh menuju

tekanan kondensor.


3-4. Pelepasan kalor reversibel pada tekanan konstan di kondensor, menyebabkan

penurunan panas-lanjut (desuperheating) dan pengembunan refrijeran.

4-1. Ekspansi tidak reversibel pada entalpi konstan di katup ekspansi, dari cairan

jenuh menuju tekanan evaporator.

Besaran-besaran yang penting untuk diketahui dari suatu siklus kompresi uap antara

lain:

- Kerja kompresi yaitu perubahan entalpi pada proses 2-3 yaitu dari h2 h3

- Dampak Refrijerasi (Refrigerating Effect) atau RE yaitu kalor yang dipindahkan

pada proses 1-2 atau h2 h1 yang dapat dirumuskan:

RE = h2 h1......(2.1)

(literatur : Jordan, Richard C., Refrigeration and Air Conditioning ,hal 69)

- Koefisien prestasi (COP) dari siklus kompressi uap ideal adalah dampak

refrijerasi dibagi dengan kerja kompressi :

23

12

hhhh

COP

= ......(2.2)


- Laju alir massa refrijeran ( rm

) dapat dihitung dengan membagi kapasitas

refrijerasi dengan dampak refrijerasi :

12 hhQ

REQmr

==

( kg/s).....(2.3)

(literatur : Stocker, Wilbert F., and William C. Jerold., Air Conditioning and Refrigeration ,hal 189)

- Daya Per Kilowatt Refrijerasi ( P ) yaitu daya untuk setiap kilowatt refrijerasi

merupakan kebalikan dari koefisien prestasi dan dapat dihitung sebagai berikut :

( )Q

hhmP 23 =

(kW/kW).....(2.4)

(literatur : Stocker, Wilbert F., and William C. Jerold., Air Conditioning and Refrigeration ,hal 189)

Sistem refrijerasi berdasarkan siklus kompresi uap kadang-kadang dilengkapi

dengan penukar kalor jalur cair-ke-hisap (liquid-to-suction), yang menurunkan suhu


(subcools) cairan dari kondensor dengan uap isap (suction vapor) yang datang dari

evaporator yang dapat dilihat pada gambar 2.2 di bawah.. Membawahdinginkan

(subcooling) cairan dari kondensor dilakukan untuk menjamin bahwa seluruh

refrijeran yang memasuki alat ekspansi dalam keadaan 100 persen cair. Pemanasan

lanjut uap dari evaporator disarankan sebagai pencegah cairan agar tidak memasuki

kompressor.

Gambar 2.2. Diagram alir siklus kompresi uap

yang dilengkapi penukar kalor.

Dalam aplikasinya, sistem pengkondisian udara (AC) yang pada prinsipnya

berdasarkan pada sistem kompresi uap, dilengkapi dengan berbagai peralatan

pendukung tambahan dan menggunakan fluida kerja tambahan selain refrijeran untuk

meningkatkan efisiensi dan performansinya. Berbagai sistem pengkondisian udara

beserta keuntungan dan kerugiannya akan dibahas lebih lanjut pada subbab berikut :

2.2 Klasifikasi Sistem Pengkondisian Udara

Secara umum, sistem pengkondisian udara dapat diklasifikasikan menjadi 3

bagian yaitu:

1. All Air Systems

2. All Water Systems


3. Air-Water Systems

2.2.1. All Air Systems Sistem ini merupakan sistem pengkondisian udara yang paling banyak

dipergunakan. Di dalam sistem ini yang menjadi media pendingin adalah udara yang

bertukar panas langsung dengan coil yang didalamnya mengalir refrijeran. Campuran

udara luar dan udara ruangan difilter dengan saringan udara, lalu didinginkan dengan

koil pendingin dan dilembabkan (udara dapat juga dipanaskan dengan koil pemanas)

melalui mesin pendingin, kemudian dialirkan kembali ke dalam ruangan dengan kipas

atau blower melalui saluran udara (duct) menuju beberapa bagian ruangan.

All Air Systems dapat dilihat pada gambar 2.3.

Gambar 2.3. All Air Systems

Keuntungan dari sistem ini adalah:

a. Sederhana, mudah perancangan, pemasangan, pemakaian dan perawatannya.

b. Biaya awalnya relatif murah.


Sedangkan kerugian dari sistem ini adalah:

a. Kesulitan pengaturan temperatur dan kelembaban dari ruangan yang dikondisikan,

karena beban kalor dari setiap ruangan tersebut mungkin berbeda satu sama lain.

b. Saluran utama berukuran besar sehingga makan tempat.

Adapun jenis dari All Air Systems adalah:

(a) Window System

Pada window system kondensor, kompresor dan evaporator terletak pada satu

unit mesin. Dimana letak dari evaporator akan dihadapkan pada ruangan yang

dikondisikan, sedangkan letak kondensor dan kompresor akan dihadapkan

keluar ruangan yang tidak dikondisikan., seperti Gambar 2.4 berikut

Gambar 2.4. Window System

(b) Split System

Unit ini hampir sama seperti halnya window system, hanya saja pada split system

ini unit kondensor beserta kompresor dan unit evaporator dan katup ekspansi

diletakkan secara terpisah, dimana evaporator dan katup ekspansi diletakkan

dalam ruangan dan kondensor serta kompresor diletakkan di luar ruangan yang

dikondisika, seperti gambar 2.5. berikut


Gambar 2.5. Split System

(c) Package System

Pada package system unit kondensor, kompresor, evaporator, dan katup ekspansi

semuanya dipaketkan dalam satu unit mesin pendingin. Kondensor dapat

diletakkan didalam ruangan beserta dengan evaporator. Siklus kerjanya sama

seperti tipe windo w system dan split system. Hanya saja kondensor yang dipakai

umumnya berupa water-cooled condensor (kondensor pendinginan air) dimana

panas dari refrijeran di dalam kondensor akan diserap oleh air pendingin. Air

pendingin ini yang telah mengalami kenaikan suhu akan didinginkan di dalam

cooling tower. Gambar Package unit dapat dilihat pada Gambar 2.6 berikut


Gambar 2.6. Package System

2.2.2. All Water Systems Pada All Water Systems, udara dikondisikan oleh air dingin sebagai media

pendingin yang dialirkan melalui Fan Coil Unit. Mesin pendingin yang digunakan

sistem ini dikenal dengan water chiller. Air yang telah menjadi panas setelah

menyerap panas udara ruangan yang dikondisikan, dialirkan ke evaporator untuk

didinginkan oleh refrijeran menjadi air dingin yang untuk selanjutnya dialirkan

kembali ke Fan Coil Unit di tiap ruangan yang dikondisikan.

All Water Systems untuk penggunaan komersial dapat dipertimbangkan karena

lebih murah dan membutuhkan tempat yang lebih sedikit dibandingkan All Air

Systems, tapi tidak sama halnya bila untuk pengguna perumahan.

Air memiliki kalor jenis yang lebih tinggi dan massa jenis yang lebih besar

dibandingkan dengan udara. Yang berarti kebutuhan akan air lebih sedikit untuk

disirkulasikan untuk perpindahan panas yang sama besarnya. Hasil akhirnya adalah

luas daerah pengerjaan dibagian pemipaan akan lebih kecil jika dibandingkan dengan

pemasangan ducting.

All Water Systems sangat berguna sekali ketika tempat yang tersedia benar-

benar terbatas. Contoh yang terpenting adalah instalasi sistem pendingin udara di

gedung-gedung besar yang telah dibangun lama yang pada dasarnya tidak didesain

untuk dikondisikan.

Kejelekan dari pengerjaan ducting dan peralatan pengendali udara sentral, dan

dalam rangka menghemat tempat yang berharga pada bangunan, maka hasil akhir

menunjukkan bahwa All Water Systems pada dasarnya sering lebih murah

dibandingkan All Air Systems untuk pekerjaan skala besar, terutama di gedung-

gedung yang menjulang tinggi.

Disamping itu ada pula kerugian-kerugian dari All Water Systems adalah:


a. Banyaknya fan coil unit yang berarti membutuhkan banyak biaya perawatan dan

biaya-biaya lainnya.

b. Pengontrolan dari jumlah udara ventilasi tidak dapat diperhitungkan dengan tepat

apabila pada fan coil unit tersebut menggunakan kipas kecil.

c. Pengontrolan dari kelembaban sangat terbatas.

All Water Systems sangat populer dengan sistem sentral dengan biaya rendah

untuk multi ruangan terutama pada gedung-gedung yang menjulang tinggi.

All Water Systems dapat dilihat pada gambar 2.7.

Gambar 2.7. All Water Systems


2.2.3. Air-Water Systems Sistem ini adalah kombinasi dari All Air System dan All Water System dimana

sistem ini menggunakan media udara primer yang didinginkan dan media air

pendingin yang didistribusikan dari sistem sentral ke unit terminal di tiap ruangan

individu.

Air-Water Systems menggunakan yang terbaik dari All Air Systems dan All

Water Systems. Kebanyakan energi diserap oleh air. Dan biasanya jumlah udara yang

terdistribusi hanya cukup untuk ventilasi. Oleh karena itu, besarnya ruangan ceiling

yang dibutuhkan juga kecil. Sebagai tambahan, udara biasanya dimasukkan dengan

kecepatan tinggi.

Fan coil unit dapat digunakan sebagai terminal unit dalam ruangan, diatur

untuk menerima distribusi udara dari sentral, atau udara dapat disuplai secara

langsung ke dalam ruangan. Biasanya terminal unit yang digunakan dalam All Water

Systems adalah Unit Induksi. Udara sentral yang sampai ke tiap unit disebut udara

primer. Udara dengan kecepatan tinggi melalui unit tersebut, maka menginduksi udara

di dalam ruangan (udara sekunder) melalui coil air. Oleh sebab itu tidak dibutuhkan

kipas atau fan atau motor untuk tipe unit seperti ini, yang tentunya mengurangi biaya

perawatan yang besar.

Unit induksi sistem Air-Water Systems sangat populer di gedung-gedung

bertingkat yang menjulang tinggi.Biaya awalnya juga relatif lebih tinggi.

Jumlah udara primer dalam sistem induksi mungkin sekitar 25 persen atau

kurang dari total penggunaan udara pada sistem All Air Systems yang konvensional.

Karena sebab itu sering tidak cukup udara luar mendinginkan, bahkan sekalipun pada

musim dingin. Maka pada saat demikian air dingin perlu dialirkan ke dalam unit coil

di dalam ruangan.

Air-Water Systems dapat dilihat pada gambar 2.8.


Gambar 2.8. Air-Water Systems

2.3. Kondisi Kenyamanan ASHRAE

Tujuan sistem pengkondisian udara adalah menghasilkan lingkungan yang

nyaman dan sehat bagi manusia yang berada di dalamnya. Adapun faktor-faktor yang

mempengaruhi kenyamanan tersebut adalah:

a. Temperatur Udara

Temperatur udara yang terlalu tinggi akan mengurangi konveksi panas tubuh ke

udara sekitar, sehingga suhu tubuh tidak dapat terbuang ke udara dan tubuh akan

terasa tidak nyaman. Temperatur udara yang terlalu rendah juga akan

mengakibatkan kehilangan panas tubuh yang sangat besar, yang juga

menyebabkan tidak nyaman.

b. Kelembaban Udara

Kelembaban yang tinggi akan menyebabkan evaporasi pendingin menjadi

terhalang dari perspirasi.

c. Kecepatan Udara

Kecepatan udara yang terlalu tinggi juga akan menyebabkan konveksi yang

bertambah dan evaporasi, dimana udara ruangan akan memperbesar kehilangan

panas yang terjadi. Sehingga pada akhirnya akan menyebabkan tubuh kehilangan

panas tubuh yang berlebihan.

ASHRAE (American Society of Heating and Air-Conditioning Engineers)


melakukan beberapa tes terhadap manusia untuk menentukan kondisi udara yang

nyaman berdasarkan kombinasi dari ketiga kondisi diatas, dan hasilnya digambarkan

dalam bentuk ASHRAE Comfort Chart. Kondisi suhu dan kelembaban relatif dalam

suatu perencanaan harus berdasarkan ASHRAE Comfort Chart seperti gambar 2.9 di

bawah.

Gambar 2.9. ASHRAE Comfort Chart

2.4. Pertimbangan dan Perencanaan Awal Dalam merencanakan sistem pendingin, hendaknya juga harus memperhatikan

banyak aspek antara lain masalah biaya dan dari segi arsitektur bangunan, agar seni

bangunan tidak menjadi rusak. Oleh karena itu, perencanaan sistem refrijerasi dan

pengkondisian udara pada bangunan kantor ini didasarkan pada gambar denah

bangunan kantor yang diberikan yaitu gambar 2.10, 2.11, dan 2.12 berikut, dan

disertakan pada Lampiran secara lengkap.


Gambar 2.10. Denah Lantai 1

Bid

. K

PLP

Toile

t K

abid

BA

K T

AN

AM

AN

BA

K T

AN

AM

AN

R.

Ars

ip

Ka

bid

. K

PLP

Kasi

K

ea

manan

R.S

en

jata

Kasi

P

en

yela

mata

nK

asi

K

esy

ahb

an

da

raan

Toile

t P

ria

Toile

t W

an

ita

Janito

r

LO

BB

Y

ME

E

Pan

try

Um

um

R.I

stirahat

Ka

.Adpel

RS

GR

.Pers

iap

an

Pantr

y

Rua

ng

Tid

ur

Penja

ga

Keam

ana

n/Info

rmasi

Sm

oki

ng

Are

a

Rua

ng

Serb

agu

na

/AU

LA

DEN

AH

LA

NTA

I 1


Gambar 2.11. Denah Lantai 2

Bag

. P

embu

kuan

Bag

. K

euan

gan

Rua

ng

Kon

trol

R. F

otoc

opy

KO

RID

OR

Kan

tin

Rua

ng

Per

awat

an

dan

Oba

t-Oba

tan

Toile

t K

abid

Rua

ng

Istir

ahat

Sm

okin

g A

rea

Kab

id.

Adm

initr

asi

Bid

. Adm

inis

trasi

Rua

ng A

rsip

R. P

eral

atan

Toile

t Um

um

Toile

t P

ria

Toile

t W

anita

Jani

tor

VO

ID

VO

ID

DEN

AH

LA

NTA

I 2

VO

ID


Gambar 2.12.

Denah Lantai 3

2.4.1. Perencanaan Sistem

Sistem refrijerasi yang

akan dipilih adalah

sistem kompresi uap dengan kompresor

bolak-balik (reciprocating

compressor) dan kondensor tipe shell

and tube. Adapun jenis

evaporator yang

direncanakan tergantung

pada sistem

pengkondisian udara

yang dipilih apakah akan menggunakan sistem AC sentral atau terpisah.

Dalam perencanaan sistem pengkondisian udara, ada 2 alternatif yang dapat

dipertimbangkan yaitu All-Water Systems atau All-Air Systems. Adapun Air-Water

Toi

let

Kab

id

Kas

i P

engu

kura

nK

asi

Kep

elau

tan

Kas

i K

esel

amat

an

Kap

al

Bid

. K

elai

klau

tan

Kap

al

Rua

ng

Ars

ip II

Kab

id.

Kel

aikl

auta

n K

apal T

oile

t K

abid

.

VO

IDS

mok

ing

Are

aR

. AIS

Rua

ng A

rsip

Kas

i Was

. F

asili

tas

Kas

i Pe

num

pang

A

ngla

& T

KB

M

Kas

i Lal

in &

Ang

la

R.Wudhu

R.S

hola

t

Jan

itor Toi

let W

ani

ta

Toi

let

Pria

Kab

.Lal

a &

K

epel

abuh

an

Bid

.La

la &

K

epel

abuh

an

DEN

AH

LA

NTA

I 3


System tidak menjadi pertimbangan karena terdapat kesulitan dalam pemasangan dan

pengontrolan sistem tersebut.

Pada All-Water Systems terdapat dua metode dalam pengkondisian udara

dengan yaitu dengan menggunakan AHU atau Fan Coil Unit. Bila menggunakan

AHU, maka air dingin hanya dialirkan ke ruangan AHU untuk mengkondisikan udara

ruangan yang dialirkan ke AHU melalui ducting (saluran udara). Sedangkan bila

menggunakan Fan Coil Unit, air dingin dialirkan ke setiap Fan Coil Unit yang

ditempatkan di setiap kamar yang dikondisikan dan langsung digunakan untuk

mengkondisikan udara di setiap kamar tersebut. Sehingga dalam hal ini, tidak

diperlukan ducting. Dalam perencanaan unit pendingin untuk gedung perkantoran,

pemasangan fan coil unit akan membutuhkan biaya dan waktu perawatan sedangkan

gedung perkantoran digunakan setiap jam kerja sehingga akan mengganggu aktivitas

kerja yang menyebabkan keefektifan dan produktivitas kerja menurun. Selain fan coil

unit, berdasarkan gambar denah bangunan kantor ini, tidak disediakan ruangan khusus

untuk AHU.

Jadi, menggunakan All-Water System tidak menjadi pertimbangan yang bagus

dalam perencanaan ini. Sistem ini dinilai tidak cocok dari segi biaya, pemasangan,

performansi, maupun pengontrolan dan pengawasannya. Pada sistem ini, mesin

pendingin tidak dapat diletakkan terpisah dari ruangan yang dikondisikan dimana air

dingin sebagai media pendingin dalam sistem ini dihasilkan dari evaporator dan

dialirkan melalui jalur perpipaan untuk mengkondisikan udara di setiap ruangan

kantor. Di samping itu, tidak terhitung berapa biaya listrik yang dihabiskan dalam

mengkondisikan ruangan-ruangan yang relatif besar dalam gedung ADPEL ini tetapi

pemakaiannya relatif tidak sering dan ruang pemasangan yang relatif lebih besar jika

dibandingkan dengan All-Air System. Karena kesulitan-kesulitan itu, sistem pendingin

All-Water System tidak cocok digunakan dalam perencanaan ini.

Pada All-Air System, terdapat dua pilihan yang dapat menjadi pertimbangan

yaitu apakah akan menggunakan split system atau package unit. Split system tidak

cocok untuk bangunan kantor yang terdiri dari banyak tingkat dan ruangan. Hal ini

disebabkan akan terdapat bagian dari split system yaitu condensing unit (kompresor

dan kondensor) yang dipasang pada sisi bangunan sebelah luar. Hal ini tentu saja akan

merusak seni arsitektur dari bangunan.

Dengan demikian package unit adalah pemiilihan yang tepat dalam bangunan


kantor ADPEL ini. Package unit untuk aplikasi kantor ditempatkan pada setiap lantai

untuk memenuhi kebutuhan udara dingin pada tiap lantai. Hal yang menjadi

pertimbangan dalam pemilihan package unit karena adanya ruangan tertentu yang

digunakan jika terdapat acara (event) tertentu saja seperti yang telah disinggung.

Adapun evaporator yang akan digunakan adalah jenis fin-coil air cool evaporator.

2.4.2. Modifikasi Bangunan

Sebelum merencanakan dan menempatkan mesin pendingin di bangunan

kantor ini, ada beberapa bagian dari bangunan yang perlu dimodifikasi. Adapun

modifikasi yang perlu dilakukan adalah:

Pada gedung ADPEL, direncanakan suatu shaft yang melalui tiap-tiap lantai sehingga membentuk satu garis dari lantai 1 hingga ke lantai 3. Shaft tersebut

direncanakan akan diletakkan di depan tangga utama Lobby Lantai 1. Demikian

juga dengan Lantai 2 dan 3 gedung perkantoran ini.

2.5. Penempatan Mesin Pendingin

Penempatan perlengkapan mesin pendingin berdasarkan gambar denah

bangunan adalah sebagai berikut:

Package Unit untuk Lantai 1 dan Lantai 2 diletakkan pada Lantai 1-Mezanine, sedangkan mesin pendingin untuk lantai 3 diletakkan pada Lantai 3, di samping

ruang arsip.

Pompa air untuk memompakan air dingin dari kondensor ke cooling tower. Pompa ini diletakkan bersama-sama dengan mesin pendingin pada masing-

masing lantai.

Pipa air dari kondensor dilewatkan dari shaft menuju ke cooling tower melewati bagian atas langit-langit.

Menara pendingin diletakkan di atap lantai 3.

BAB 3

ESTIMASI BEBAN PENDINGIN DAN

SIKLUS PENGKONDISIAN UDARA


3.1. Definisi Beban Pendingin dan Kondisi Perencanaan

Beban pendingin adalah total seluruh kalor yang harus dikeluarkan dari sebuah

ruangan agar temperatur dan kelembaban udara dalam ruangan dapat dipertahankan

pada tingkat kenyamanan tertentu.

Komponen-komponen yang mengkonstribusikan kalor yang diserap oleh

ruangan dapat dituliskan sebagai berikut:

a. Transmisi kalor melalui struktur bangunan

b. Radiasi panas matahari

c. Infiltrasi atau kebocoran udara yang masuk ke dalam ruangan

d. Kalor yang masuk dikarenakan oleh kebutuhan ventilasi

e. Emisi kalor dari manusia yang berada didalam ruangan

f. Kalor dari lampu dan barang elektronik

g. Kalor yang bersumber dari dalam ruangan, seperti halnya komputer, pemanas

air dan sebagainya.

h. Kalor yang berasal dari material atau barang yang dibawa masuk ke dalam

ruangan yang dikondisikan, yang berasal dari temperatur yang lebih tinggi.

Kondisi perencanaan meliputi:

Kondisi suhu dalam ruang direncanakan (T,r) adalah 75,2oF (24oC) dengan

kelembaban relatif (RH) berdasarkan perhitungan grafik Psychometric Chart.

Suhu udara luar direncanakan dari suhu udara maksimum berdasarkan tabel data

statistik suhu dan kelembaban udara kota Medan pada Lampiran [L.1] yaitu T,o =

35,6 C DB dengan RH = 77%. Hal ini didasarkan atas Data Badan Meteorologi

dan Geofisika (BMG)

3.2. Perhitungan Cooling Load

3.2.1. Perhitungan Cooling Load dari dinding

Besarnya panas yang diserap oleh dinding bangunan karena radiasi matahari

dihitung dengan:

Qdinding = U A TETD(3.1) (literatur : Jordan, Richard C., Refrigeration and Air Conditioning ,hal 225)

Dimana: U = koefisien perpindahan panas menyeluruh dari dinding


A = luas permukaan dinding luar yaitu dinding yang menerima sinar

matahari secara langsung.

TETD = Total equivalent temperature diference adalah total perbedaan

temperatur ekivalen yang ditampilkan pada tabel 3.1 berikut

yang terdapat pada Lampiran [L.4]

Tabel 3.1 TETD untuk dinding 4 in Brick, warna terang ARAH Waktu

8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00

N -4 -3 -2 1 4 5 6 8 10 11 12 E 0 7 14 15 16 15 14 13 12 13 14 S -4 -3 -2 5 12 14 16 17 18 17 16 W -2 -1 0 3 6 7 8 13 18 23 28 SE -2 4 10 14 18 17 16 15 14 14 14 SW -2 -2 -2 1 4 3 2 15 22 24 26 NE -4 4 12 11 10 8 6 8 10 12 14 NW -4 -3 -2 1 4 5 6 9 12 17 22

Sumber : Jordan, Richard C.,Refrigeration and Air Conditioning ,hal 224 Adapun material dinding pada bangunan kantor ini dengan tahanan panasnya masing-

masing berdasarkan Tabel 3.1.1 adalah sbb :

- 4 in common brick dengan tahanan termal (R1) adalah 0,8 oF hr ft2 / Btu.

- 1 in cement plaster dengan tahanan termal (R2 =R3) adalah 0,2oF hr ft2 / Btu.

- Tahanan konveksi di luar ruangan untuk udara bergerak dengan kecepatan

7,5mph (Ro) adalah 0,25 oF hr ft2 / Btu.

- Tahanan konveksi di luar ruangan untuk udara bergerak menurut Jordan [L. 4]

dengan kecepatan angin berkisar antara 7,5 - 15 mph. Sedangkan dari hasil

pengukuran diperoleh kecepatan angin di Medan berkisar antara 10 - 12

km/jam dan dipilih kecepatan maksimumnya yaitu 12 km/jam atau sekitar 7,5

mph. Sehingga tahanan konveksi di luar ruangan (Ro) = 0,25 oF.hr.ft2/Btu

- Maka U = io RRRRR ++++ 321

1 =68,025,02,02,08,0

1++++

=0,47

Btu/ft2hroF

Tabel 3.2. Nilai tahanan panas untuk berbagai material


Gambar (3.1). Konstruksi dinding

Menurut Jordan , nilai TETD pada tabel 3.1 harus dikoreksi terlebih dahulu

dengan faktor pertimbangan koreksi sebagai berikut:

Berdasarkan perbedaan temperatur udara luar dengan temperatur udara ruangan

yang dikondisikan.

a. Jika perbedaan temperatur lebih besar dari 15 derajat, tambahkan

kelebihannya ke nilai TETD pada tabel 3.1.

b. Jika perbedaan temperatur lebih kecil dari 15 derajat, kurangkan

kekurangannya ke nilai TETD pada tabel 3.1.

Berdasarkan daily range temperatur udara luar.

a. Jika daily range lebih kecil dari 20 derajat, tambahkan 1 derajat setiap

penurunan 2 derajat daily range ke nilai TETD pada tabel 3.1.

b. Jika daily range lebih besar dari 20 derajat, kurangkan 1 derajat setiap naiknya

2 derajat daily range ke nilai TETD pada tabel 3.1.

Sehingga faktor koreksi dapat dihitung sbb:

- Daily range yang diperoleh dari hasil pengolahan data temperatur dan kelembaban

kota Medan secara statistik pada Lampiran [L.2] yaitu 8,12oF < 20oF, maka

koreksi yang perlu ditambahkan adalah :

= (20oF 8,12oF) / 2 = 5,94oF 6 oF

- Perbedaan temperatur udara luar maksimum dengan temperatur udara ruangan

yang dikondisikan adalah:

To - Tr = 96,08oF 76oF = 20,08oF > 15oF

maka koreksi yang perlu ditambahkan adalah :

= 20,08oF 15oF = 5,08oF

Maka total koreksi yang perlu ditambahkan adalah = 5,94 + 5,08 = 11,02oF

Adapun nilai TETD yang telah dikoreksi dapat dilihat pada tabel 3.3 berikut

ini.


Tabel 3.3 Nilai TETD setelah dikoreksi ARAH Waktu

8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 N 8.04 9.04 9.02 12.02 15.02 16.02 17.02 19.02 21.02 22.02 23.02 E 12.04 19.04 25.02 26.02 27.02 26.02 25.02 24.02 23.02 24.02 25.02 S 8.04 9.04 9.02 16.02 23.02 25.02 27.02 28.02 29.02 28.02 27.02

W 10.04 11.04 11.02 14.02 17.02 18.02 19.02 24.02 29.02 34.02 39.02 SE 10.04 16.04 21.02 25.02 29.02 28.02 27.02 26.02 25.02 25.02 25.02 SW 10.04 10.04 9.02 12.02 15.02 14.02 13.02 26.02 33.02 35.02 37.02 NE 8.04 16.04 23.02 22.02 21.02 19.02 17.02 19.02 21.02 23.02 25.02 NW 8.04 9.04 9.02 12.02 15.02 16.02 17.02 20.02 23.02 28.02 33.02

Berdasarkan gambar 3.3, luas dinding arah utara lantai 1 dapat dihitung sbb:

Qdinding = U A TETD

= 0,47 x 2619,4194 x (8,04)

=9898,262

Dengan cara yang sama, arah dan luas dinding luar dari lantai 1 sampai 3

dapat dihitung dan ditampilkan pada tabel 3.4 berikut.

Tabel 3.4 Arah dan luas dinding luar dari lantai 1 sampai 3 Arah dan luas dinding

Dinding M2 ft2 Lantai 1

Luas sebelah TIMUR = 165.85 1785.2094 Luas sebelah BARAT = 159 1711.476 Luas sebelah UTARA = 243.35 2619.4194 Luas sebelah SELATAN = 283.2 3048.3648

TOTAL Adinding Lt.1 851.4 9164.4696

Lantai 2 Luas sebelah TIMUR = 0 0 Luas sebelah BARAT = 36 387.504 Luas sebelah UTARA = 93.6 1007.5104 Luas sebelah SELATAN = 58.55 630.2322


Lantai 3 Luas sebelah TIMUR = 0 0 Luas sebelah BARAT = 36 387.504 Luas sebelah UTARA = 57.6 620.0064 Luas sebelah SELATAN = 60.75 653.913



Dengan cara yang sama, cooling load dari dinding untuk tiap arah di lantai 1

sampai lantai 3 mulai dari pukul 08.00-18.00 dapat dihitung dan ditampilkan pada

tabel 3.5 berikut. Adapun besar cooling load dari dinding untuk tiap lantai yang

diperhitungkan adalah cooling load maksimum yaitu yang ditandai dengan tulisan

cetak tebal.

Tabel 3.5 Cooling load dari dinding untuk semua lantai mulai pukul 08.00-18.00 Lantai Arah Waktu

dinding 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00

1 N 9898 11129 11104 14798 18491 19722 20953 23416 25878 27109 28340

S 11519 12951 12923 22952 32981 35846 38712 40145 41577 40145 38712

E 10102 15975 20992 21832 22671 21832 20992 20153 19314 20153 20992

W 8076 8880 8864 11277 13690 14495 15299 19321 23343 27365 31387

Total Lt.1 39595 48937 53885 70860 87834 91896 95958 103036 110114 114773 119433

2 N 3807 4280 4271 5691 7112 7585 8059 9006 9953 10427 10900

S 2381 2677 2671 4745 6818 7411 8003 8299 8595 8299 8003

E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

W 1828 2010 2007 2553 3099 3281 3464 4374 5285 6195 7106

Total Lt.2 8017 8969 8950 12990 17030 18279 19527 21681 23834 24922 26010

3 N 2342 2634 2628 3502 4376 4668 4959 5542 6125 6416 6708

S 2471 2778 2772 4923 7074 7689 8304 8611 8918 8611 8304

E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

W 1828 2010 2007 2553 3099 3281 3464 4374 5285 6195 7106

Total Lt.3 6642 7423 7407 10979 14551 15639 16728 18528 20329 21224 22118

TOTAL 54255 65329 70243 94830 119417 125815 132213 143246 154279 160921 167563 Sehingga dapat disimpulkan bahwa untuk Cooling Load Dinding yang terbesar

(Maksimum) adalah pada waktu Pukul 18:00 dengan Total Cooling Load Dinding

sebesar 167563 Btu/Hour.

3.2.2. Perhitungan Cooling Load dari Atap

Besarnya panas yang diserap oleh atap bangunan karena radiasi matahari

dihitung dengan:

Qatap = U A TETD. (3.2) (literatur : Jordan, Richard C., Refrigeration and Air Conditioning ,hal 222)

Dimana: U = koefisien perpindahan panas menyeluruh dari atap

A = luas proyeksi horizontal dari atap

TETD = Total equivalent temperature difference adalah total

perbedaan temperatur ekivalen atap.

3/8


Gambar (3.2). Konstruksi Atap

Adapun jenis material atap untuk bangunan kantor ini berdasarkan gambar 3.2

yaitu untuk ruangan yang dikondisikan beserta tahanan panasnya masing-masing

berdasarkan Lampiran [L.4] adalah sbb:

- Concrete 6 inci dengan R1 = 0,91oF.hr.ft2/Btu

- Air space 40 inci dengan C = 1,1oF.hr.ft2/Btu

- Gypsum inci dengan R2 = 0,32oF.hr.ft2/Btu

- Tahanan konveksi di luar ruangan untuk udara bergerak berdasarkan Lampiran

[L.4] dengan kecepatan angin berkisar antara 7,5 - 15 mph. Sedangkan dari

hasil pengukuran diperoleh kecepatan angin di Medan berkisar antara 10 - 12

km/jam dan dipilih kecepatan maksimumnya yaitu 12 km/jam atau sekitar 7,5

mph. Sehingga tahanan konveksi di luar ruangan (Ro) = 0,25 oF.hr.ft2/Btu

- Tahanan konveksi di dalam ruangan untuk udara diam (Ri) adalah 0,92

oF.hr.ft2/Btu

Maka U = io RRRCR ++++ 21

1 =92,032,091,01,125,0

1++++

= 0,285

Btu/ft2hroF

Perbedaan temperatur ekivalen total untuk atap dapat dilihat pada tabel 3.5

berikut berdasarkan tabel 10.6 Jordan pada Lampiran [L.5]

Tabel 3.6. Total Equivalent Temperature Differentials untuk atap konstruksi berat dengan bahan beton 6 inci ,terbuka ke matahari

Deskripsi Konstruksi

atap

Waktu

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 6

concrete 6 6 6 13 20 27 34 38 42 43 44 Sumber : Jordan, Richard C., Refrigeration and Air Conditioning ,hal 222

Adapun faktor koreksinya adalah sama dengan faktor koreksi seperti pada

tabel 3.7 sehingga memberikan hasil yang sama yaitu 11,02oF. Dengan penambahan


faktor koreksi tersebut, perbedaan temperatur ekivalen totalnya dapat ditampilkan

sbb:

Tabel 3.7 Total Equivalent Temperature Differentials setelah dikoreksi

Deskripsi Konstruksi atap

Waktu

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

6 concrete 17.02 17.02 17.02 24.02 31.02 38.02 45.02 49.02 53.02 54.02 55.02

Berdasarkan gambar 2.12, luas proyeksi horizontal atap dapat dihitung dan

diperoleh sbb:

Aatap = 1221,42 m2= 13147,36488 ft2

Maka Cooling Load Atap pada pukul 08:00 dapat dihitung dengan cara sbb:

Qatap = U A TETD

= 0,285 x 13147,36488 x (17,02)

= 63773 Btu/Hour

Dengan cara yang sama, Cooling Load untuk atap dari Pukul 08:00 sampai Pukul

18:00 dapat ditabelkan pada Tabel 3.8 berikut :

Tabel 3.8. Perhitungan Cooling Load Atap

Lantai 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00

3 63773 63773 63773 90002 116231 142460 168689 183677 198665 202412 206159

TOTAL Aatap 63773 63773 63773 90002 116231 142460 168689 183677 198665 202412 206159

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa cooling load Atap paling besar

(Maksimum) adalah pada pukul 18:00 sebesar 206159 Btu/Hour

2.4.2. Perhitungan Cooling Load dari Kaca

Energi radiasi matahari yang dipantulkan dan juga yang diserap oleh kaca

jendela ataupun kaca pintu akan masuk ke dalam ruangan dan menjadi beban mesin

pendingin. Besarnya panas yang diserap oleh kaca dapat dihitung dengan rumus :

Qkaca = SHGF A SC CLF..(3.3)

(literatur : Pita, Edward G., Air Conditioning Systems, hal 102)


Dimana: SHGF = Solar Heat Gain Factor yaitu panas matahari maksimum

yang diserap pada waktu , orientasi , dan garis lintang

tertentu dalam satuan Btu/hr-ft2

A = luas permukaan kaca, ft2

SC = shade coefficient yaitu suatu koefisien untuk faktor koreksi

yang bergantung pada jenis kaca

CLF = cooling load factor yaitu faktor koreksi beban pendingin

dari kaca yang bergantung pada waktu.

SHGF untuk daerah Medan pada posisi 4oLU.. Dari Interpolasi nilai SHGF

untuk 0oLU dan 8oLU, diperoleh nilai SHGF untuk berbagai arah yang ditampilkan

pada tabel 3.9 berikut

Tabel 3.9. SHGF maksimum untuk kaca pada garis lintang 4o LU Arah 0o LU 8o LU 4LU

N 75 47 61 E 212 216 214 S 38 41 39.5 W 212 216 214 SE 112 128 120 SW 112 128 120 NE 187 179 183

Sumber : Pita, Edward G., Air Conditioning Systems, hal 102 Adapun shading coefficient (SC) untuk kaca jenis reflective glass, no interior

shading dari tabel 3.10 berikut bernilai 0,4.

Tabel

3.10. SC untuk

kaca


Sumber : Pita, Edward G., Air Conditioning Systems, hal 104

Untuk harga cooling load factor (CLF), dapat diambil dari tabel 3.11 untuk

tipe konstruksi kaca medium berdasarkan Lampiran [L.7]

Tabel 3.11. CLF untuk kaca tanpa Interior Shade (termasuk Reflective Glass) untuk

tipe konstruksi kaca medium Arah 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00

N 0.46 0.52 0.59 0.65 0.7 0.73 0.75 0.76 0.74 0.75 0.79 E 0.44 0.5 0.51 0.45 0.39 0.35 0.32 0.29 0.26 0.23 0.21 S 0.14 0.21 0.31 0.42 0.52 0.57 0.58 0.53 0.47 0.41 0.36 W 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.19 0.29 0.4 0.5 0.56 0.55 SE 0.38 0.48 0.54 0.55 0.51 0.45 0.4 0.36 0.33 0.29 0.25 SW 0.12 0.13 0.15 0.17 0.23 0.33 0.44 0.53 0.58 0.59 0.53 NE 0.44 0.45 0.4 0.36 0.33 0.31 0.3 0.28 0.26 0.23 0.21

(Sumber : Pita, Edward G., Air Conditioning Systems, hal 105) Luas dan Arah Bangunan Kantor ini dapat dihitung dan ditabelkan pada Tabel

3.12 sbb:

Tabel 3.12. Perhitungan Luas Kaca pada berbagai arah

Kaca m2 ft2 Lantai 1

Luas Sebelah TIMUR = 36.15 389.1186 Luas Sebelah BARAT = 43 462.852 Luas Sebelah UTARA = 47.65 512.9046 Luas Sebelah SELATAN = 43.8 471.4632

TOTAL Akaca Lt.1 170.6 1836.3384

Lantai 2 Luas Sebelah TIMUR = 117.6 1265.8464


Luas Sebelah BARAT = 105.6 1136.6784 Luas Sebelah UTARA = 168 1808.352 Luas Sebelah SELATAN = 203.05 2185.6302

TOTAL Akaca Lt.2 594.25 6396.507

Lantai 3 Luas Sebelah TIMUR = 141.6 1524.1824 Luas Sebelah BARAT = 129.6 1395.0144 Luas Sebelah UTARA = 204 2195.856 Luas Sebelah SELATAN = 201.65 2170.5606

TOTAL Akaca Lt.3 676.85 7285.6134

Dengan menggunakan rumus (3.3), cooling load dari kaca untuk tiap lantai

dari lantai 1 sampai lantai 3 mulai dari pukul 08.00-18.00 dapat dihitung dan

ditampilkan pada tabel berikut. Sama halnya seperti cooling load dari dinding dan

atap, besar cooling load dari kaca untuk tiap kamar yang diperhitungkan adalah

cooling load maksimum yang ditandai dengan tulisan cetak tebal

Tabel 3.13.Cooling load dari kaca untuk lantai 1 mulai pukul 08.00-18.00

Lantai Arah Waktu

Kaca 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00

1 N 5756 6507 7383 8134 8760 9135 9386 9511 9261 9386 9886

S 1042 1564 2309 3128 3873 4245 4320 3948 3501 3054 2681

E 14655 16654 16987 14988 12990 11657 10658 9659 8660 7660 6994

W 3962 4358 4754 5150 5546 7527 11489 15848 19810 22187 21791

Total Lt.1 25417 29084 31434 31402 31171 32567 35855 38966 41232 42288 41354 2 N 20296 22944 26033 28680 30886 32210 33092 33534 32651 33092 34857

S 4834 7251 10705 14503 17957 19683 20029 18302 16230 14158 12431

E 47676 54178 55261 48760 42259 37924 34674 31423 28172 24921 22754

W 9729 10702 11675 12648 13621 18486 28216 38919 48649 54487 53514

Total Lt.2 82538 95077 103676 104593 104724 108305 116012 122179 125704 126661 123559 3 N 24646 27861 31611 34826 37505 39112 40184 40719 39648 40184 42327

S 4801 7201 10631 14403 17833 19548 19891 18176 16118 14060 12346

E 57406 65235 66539 58711 50883 45664 41750 37836 33922 30008 27398

W 11941 13135 14329 15523 16717 22688 34629 47765 59706 66871 65677

Total Lt.3 98795 113433 123112 123465 122939 127013 136455 144497 149395 151124 147749 TOTAL 206751 237595 258223 259461 258835 267887 288323 305644 316332 320074 312663

Dengan demikian,dapat disimpulkan bahwa Cooling Load kaca terbesar

(maksimum)adalah pada pukul 17:00 sebesar 320074 Btu/Hour.

3.2.4. Perhitungan Cooling Load dari Lantai

Besarnya panas yang diserap oleh lantai bangunan dari tanah dapat dihitung


dengan rumus:

Qlantai = U A TD..(3.4) (literatur : Pita, Edward G., Air Conditioning Systems, hal 101)

Dimana: U = koefisien perpindahan panas menyeluruh dari lantai

A = luas lantai, ft2

TD = Temperature difference: Ttanah Tdesain ruangan Ttanah = 28oC = 82,4oF

TD = (82,4 75)oF

TD = 7,4 oF

Adapun material lantai bangunan kantor beserta tahanan panasnya masing-masing

berdasarkan Tabel 3.2. adalah sbb:

- Ceramic Tile 1 inci memiliki R1 = 0,08 hr.ft2.oF/Btu

- Concrete 5 inci memiliki R2 = 0,81 hr.ft2.oF/Btu

- Cement Plaster 2 inci memiliki R3 = 0,4 hr.ft2.oF/Btu

Gambar 3.3. Konstruksi lantai

Maka U = 321

1RRR ++

=4,081,008,0

1++

= 0,77


Berdasarkan gambar 2.10, luas lantai 1 dapat dihitung dengan hasil sebagai

berikut:

Alantai = 1540 m2 = 16576.56 ft2

Adapun cooling load dari lantai lantai 1 dapat dihitung sebagai berikut:

Qlantai = U Alantai TD

= 0,77 16576,56 7,4

= 94453,23 Btu/hr

3.2.5. Perhitungan Cooling Load dari Lampu / Penerangan dan Alat Elektronik

Besarnya beban pendingin yang dihasilkan oleh penerangan / lampu dapat

dihitung dengan rumus :

Qpenerangan = 3,4 W BF..(3.5) (literatur : Pita, Edward G., Air Conditioning Systems, hal 108)

Dimana : W = total daya lampu keseluruhan

BF = Balast Factor

Untuk lampu fluorescent BF = 1,25

Untuk lampu incandescent BF = 1,0

Adapun daya lampu yang dibutuhkan untuk penerangan pada bangunan

Kantor dipilih sebesar 30 Watt/m2 untuk daya lampu daerah komputer berdasarkan

Tabel 3.14, dengan jenis

lampu incandescent

dengan BF = 1,0.

Sedangkan alat elektronik

yang diperkirakan

ada sesuai standar hotel

hanyalah TV dengan

200Watt dan computer

dengan 125 Watt.

Tabel 3.14. Estimasi Beban

listrik suatu Bangunan


(Sumber : Tangoro, Dwi, Utilitas Bangunan, hal 76)

Dengan cara tabulasi sebagai berikut, cooling load dari lampu dan alat

elektronik untuk tiap ruangan mulai dari lantai 1 sampai lantai 3 dapat dilihat pada

tabel 3.15.

Tabel 3.15. Cooling load dari Penerangan/Lampu dan TV untuk tiap ruangan dari lantai 1 sampai 3

Lantai Ruang Daya/Luas Alat Elektronik Luas Q lampu Q elektronik Q lampu &

(Watt/m2) TV Komputer Ruang(m2) (Btu/h) (Btu/h) Elektronik (Btu/h)

1 Lobby 30 1 2 595.6 75939 2231.25 78170.25

Ruang Serbaguna/Aula 30 1 2 331.8 42304.5 2231.25 44535.75

Ruang Istirahat Ka.Adpel 30 1 1 50.4 6426 1381.25 7807.25

Kabid.KPLP 30 1 2 36 4590 2231.25 6821.25

Kasi Kesyahbandaraan 30 - 1 13 1657.5 850 2507.5

Kasi Penyelamatan 30 - 1 13 1657.5 850 2507.5

Kasi Keamanan 30 0 1 11.4 1453.5 127.5 1581

Ruang Senjata 30 - - 11.4 1453.5 - 1453.5

Ruang KPLP 30 1 5 330.4 42126 4781.25 46907.25

TOTAL LANTAI 1 1393 177607.5 14683.75 192291.25

2 Bid.Lala & Kepelabuhan 30 1 5 311.8 39754.5 4781.25 44535.75

Ruang Kab.Lala & Kepelabuhan 30 1 1 36 4590 1381.25 5971.25


Ruang Kontrol 30 - 3 11.4 1453.5 2550 4003.5

Ruang Peralatan 30 - - 11.4 1453.5 - 1453.5

Bag. Pembukuan 30 - 2 13 1657.5 1700 3357.5

Bag. Keuangan 30 - 2 13 1657.5 1700 3357.5

Ruang Istirahat 30 2 1 64.8 8262 1912.5 10174.5

Ruang Obat-obatan 30 - - 21.6 2754 - 2754

Kantin 30 2 - 9 1147.5 1062.5 2210

Koridor 30 - - 118.08 15055.2 - 15055.2

TOTAL LANTAI 2 610.08 77785.2 15087.5 92872.7

3 Bid.Lala & Kepelabuhan 30 1 5 337.86 43077.15 4781.25 47858.4

Kabid.Lala & Kepelabuhan 30 1 1 36 4590 1381.25 5971.25

Kasi Was.Fasilitas 30 - 2 25.2 3213 1700 4913

Kasi Lalin dan Angla 30 - 2 10.08 1285.2 1700 2985.2

Kasi penumpang Angla & TKBM 30 - 2 35.28 4498.2 1700 6198.2

Ruang Wudhu 30 - - 19.8 2524.5 - 2524.5

Koridor 30 - - 75.6 9639 - 9639

Kabid.Kelaiklautan Kapal 30 1 2 46.8 5967 2231.25 5967

Ruang AIS 30 - - 15.12 1927.8 - 1927.8

Bid.Kelaiklautan Kapal 30 1 5 321.9 41042.25 4781.25 45823.5

Kasi Keselamatan Kapal 30 - 2 15.3 1950.75 1700 3650.75

Kasi Kepelautan 30 - 2 15 1912.5 1700 3612.5

Kasi Pengukuran 30 - 2 15 1912.5 1700 3612.5

TOTAL LANTAI 3 968.94 123539.85 23375 144683.6

TOTAL COOLING LOAD PENERANGAN & ALAT ELEKTRONIK 378932.55 53146.25 429847.55

Dengan demikian, Beban Pendingin dari Penerangan dan Alat Elektronik adalah

sebesar 429847 Btu/Hour.

3.2.6. Perhitungan Cooling Load dari Manusia

Total kalor yang dilepas oleh tubuh manusia sangat tergantung kepada

kegiatan yang dilakukan oleh manusia tersebut. Untuk menghitung besarnya kalor

yang dilepas oleh tubuh manusia dapat digunakan rumus sebagai berikut:

Qsensibel = qsensibel n...(3.6)

Qlaten = qlaten n..(3.7) (literatur : Pita, Edward G., Air Conditioning Systems, hal 111)

Dimana: Qsensibel dan Qlaten = total panas sensibel dan laten dari tubuh manusia

qsensibel dan qlaten = panas sensibel dan laten untuk tiap orang

n = banyaknya jumlah orang didalam ruang

Tabel 3.16. Panas yang dihasilkan dari manusia


(Sumber : Carrier Air Conditioning Co., System Design Manual 1, Load Estimating, hal 100)

- Dari tabel 3.16, untuk aktivitas pekerja kantor dan aktivitas berdiri, berjalan

lambat pada aplikasi hotel, besarnya panas sensibel dan panas laten untuk

temperatur ruangan 76oF masing-masing didapat 235 Btu/hr dan 215 Btu/hr

per orang.

Selanjutnya cooling load dari manusia untuk tiap ruangan mulai dari lantai 1

sampai lantai 3 berdasarkan denah bangunan dapat dilihat pada tabel 3.17.

Tabel 3.17. Cooling load dari manusia mulai lantai 1 sampai lantai 3

Lantai Ruang n Qs (Btu/h) Ql (Btu/h) Q manusia (Btu/h) 1 Lobby 13 2450 2050 5000

Ruang Serbaguna/Aula 0 0 0 0 Ruang Istirahat Ka.Adpel 0 0 0 0 Kabid.KPLP 2 490 410 900 Kasi Kesyahbandaraan 2 490 410 900 Kasi Penyelamatan 2 490 410 900 Kasi Keamanan 2 490 410 900 Ruang Senjata 2 490 410 900 Bid. KPLP 11 2450 2050 4950


TOTAL Qmanusia Lantai 1 7350 6150 14450 2 Bid.Administrasi 50 12250 10250 22500

Ruang Kab.Administrasi 7 1715 1435 3150 Ruang Kontrol 2 490 410 900 Ruang Peralatan 2 490 410 900 Bag. Pembukuan 2 490 410 900 Bag. Keuangan 2 490 410 900 Ruang Istirahat 2 490 410 900 Ruang Perpustakaan Mini 2 490 410 900 Kantin 4 980 820 1800 Koridor 2 490 410 900

TOTAL Qmanusia Lantai 2 18375 15375 33750 3 Bid.Lala & Kepelabuhan 50 12250 10250 22500

Kabid.Lala & Kepelabuhan 7 1715 1435 3150 Kasi Was.Fasilitas 5 1225 1025 2250 Kasi Lalin dan Angla 2 490 410 900 Kasi penumpang Angla & TKBM 7 1715 1435 3150 Ruang Wudhu 0 0 0 0 Koridor 2 490 410 900 Kabid.Kelaiklautan Kapal 2 490 410 900 Ruang AIS 3 735 615 1350 Bid.Kelaiklautan Kapal 48 11760 9840 21600 Kasi Keselamatan Kapal 2 490 410 900 Kasi Kepelautan 2 490 410 900 Kasi Pengukuran 2 490 410 900

TOTAL Qmanusia Lantai 3 32340 27060 59400 TOTAL COOLING LOAD MANUSIA 58065 48585 107600

3.2.7. Perhitungan Cooling Load dari Infiltrasi

Biasanya kebutuhan udara luar sangat cukup untuk menghasilkan tekanan

yang sedikit berbeda dari ruangan dan menyeimbangkan infiltrasi. Tidak perlu untuk

memikirkan infiltrasi hanya jika volume udara luar dapat ditangani oleh peralatan

yang mampu untuk menyeimbangkan besarnya total infiltrasi yang diperhitungkan.

Tapi jika peralatan tidak mampu untuk menangani infiltrasi yang terlalu besar, maka

infiltrasi perlu diperhitungkan sebagai total beban pendingin.

Besarnya infiltrasi dalam ruangan yang terjadi dapat dihitung dengan

menggunakan rumus:

Cfm)inf = 6060ganVolumeRuanGWLH

=

..(3.8)



Dimana : H = tinggi gedung (ft) L = panjang gedung (ft)

W= lebar gedung (ft) G = faktor dinding

G = 1 , jika ruangan memiliki satu dinding luar

G = 1,5 , jika ruangan memiliki dua dinding luar

G = 2 , jika ruangan memiliki tiga buah atau lebih dinding luar

Yang dimaksud dengan dinding luar adalah dinding yang berhubungan dengan

bagian ruangan gedung yang tak dikondisikan yaitu dinding yang memiliki jendela

ataupun pintu yang memungkinkan terjadinya infiltrasi. Jika celah-celah pintu dan

jendela diisolasi dengan strip, maka infiltrasi yang terjadi adalah setengah dari

besarnya infiltrasi yang diperoleh dari persamaan 3.8.

Infiltrasi pada bangunan kantor ini berdasarkan gambar 2.10-2.12, dan ditinjau

pada lantai 1,2 dan 3 yaitu pada lobby dan Ruang Serbaguna serta Ruang yang yang

memiliki pintu yang berhubungan langsung dengan udara luar dan alirannnya ke

tingkat selanjutnya. Tidak adanya infiltrasi melalui jendela karena tidak terdapat

jendela pada Gedung ini. Besarnya infiltrasi tersebut diatur dengan putaran exhaust

fan dan disesuaikan dengan kebutuhan udara ventilasi untuk ruangan-ruangan

tersebut. Sehingga besar infiltrasi ini identik dengan kebutuhan udara ventilasi dan

oleh sebab itu menjadi bagian dari perhitungan cooling load dari ventilasi

Adapun perhitungan infiltrasi pada lantai yaitu perhitungan infiltrasi untuk

lobby yang memiliki pintu depan dan ruang serbaguna yang memiliki pintu samping

serta ruang lain yang memiliki ruang kontak dengan udara luar.

Dengan tinggi lobby 4 m (13,123 ft) dan luas lantai lobby 6411.0384 ft2 berdasarkan

tabel 3.19, diman

perencanaan mesin pendingin untuk kebutuhan pengkondisian udara pada bangunan gedung tugas akhir

Documents