INSULASIRTU

DESKRIPSI • RT 350 /ms 351 INSULASI REFRIGERASI DAN TATA

UDARA: S-1, 2 sks, Semester 5• Mata kuliah ini merupakan dasar penunjang dalam mata

kuliah lainnya dari perkuliahan Program S-1 di Program Studi Refrigerasi dan Tata Udara Jurusan Pendidikan Teknik Mesin. Prasyarat mahasiswa pernah mengikuti mata kuliah Perpindah Panas. Setelah mengikuti pembelajaran mata kuliah ini, mahasiswa mampu menganalisis fungsi insulasi thermal, sifat-sifat insulasi thermal, sifat ekonomis insulasi thermal, syarat-syarat instalasi insulasi thermal, aplikasi insulasi thermal, serta pemeriksaan dan perawatan. Pelaksanaan perkuliahan berdasarkan pendekatan konseptual dalam bentuk ceramah, tanya jawab, tugas, dan diskusi dilengkapi dengan penggunaan LCD, Poster gambar dan diagram. Kemampuan atau kompetensi mahasiswa didasarkan pada evaluasi hasil UTS, UAS, tugas-tugas dan diskusi. Buku sumber utama: 1) William C. and Malloy, John F. 1981. Thermal insulation handbook. New York. McGraw-Hill Book Company. 2) Jordan, R.C. dan Priester, G.B.1973. Refrigeration and Air Conditioning Second Edition. 3) Althouse, Andrew D., Turnquist, Carl H., and Bracciano, Alfred F. 1975. Modern Refrigeration and air conditioning. South Holland Illinois. The Goodheart-Willcox Company, Inc. 4) Marsh, Warren, R., and Olivo, Thomas, C. 1969. Principle of refrigeration. Bombay. D.B. Taraporevala Sons & Co. Private Ltd.

SILABUSIDENTITAS MATA KULIAHNama mata kuliah: Insulasi Refrigerasi dan Tata UdaraNomor kode: RT 350/MS 351Jumlah sks: 2 sksSemester: 5Kelompok mata kuliah: MKK Refrigerasi dan Tata Udara (wajib)Program Studi/Program: Teknik Refrigerasi dan Tata UdaraStatus mata kuliah: Mata Kuliah Penunjang Mata Kuliah Teknik Refrigerasi dan Tata Udara lainnyaPrasyarat: Mhs telah mengikuti MK Perpindahan Panas Dosen: 1. Syamsuri Hasan, Drs, M.Pd. 2. Wahid Munawar, Dr.

TUJUAN Setelah mengikuti pembelajaran mata kuliah ini, mahasiswa mampu menganalisis fungsi insulasi thermal, sifat-sifat insulasi thermal, sifat ekonomis insulasi thermal, syarat-syarat instalasi insulasi thermal, aplikasi insulasi thermal, serta pemeriksaan dan perawatan

DESKRIPSIPerkuliahan dan pengkajian meliputi tentang fungsi insulasi thermal, sifat-sifat insulasi thermal, sifat ekonomis insulasi thermal, syarat-syarat instalasi insulasi thermal, aplikasi insulasi thermal, serta pemeriksaan dan perawatan

PENDEKATAN PEMBELAJARAN- Metode: ceramah dan tanya jawab-Tugas: makalah dan penyajian - Media: LCD, Poster (gambar dan diagram)

EVALUASIKemampuan atau kompetensi mahasiswa didasarkan pada evaluasi:– Kehadiran– Tugas Kelompok dan Mandiri (Makalah dan diskusi)– Quis– UTS– UAS

RINCIAN MATERI PERKULIAHAN TIAP PERTEMUANPertemuan 1: Rencana perkuliahan, lingkup konseptual dan

aplikatifPertemuan 2: Fungsi insulasi thermalPertemuan 3: Tipe-tipe insulasi thermalPertemuan 4: Sifat-sifat insulasi thermal secara umumPertemuan 5: Sifat insulasi thermal thd konduksi, konveksi, dan radiasiPertemuan 6: Sifat insulasi thermal thd uap lembab dan temperatur titik pengembunanPertemuan 7: Insulasi untuk temperature sangat rendahPertemuan 8: U T SPertemuan 9: Kebocoran panas melewati insulasiPertemuan 10: Sifat ekonomis insulasi thermalPertemuan 11: Syarat-syarat instalasi insulasi thermal thermalPertemuan 12: Aplikasi insulasi pada refrigerator dan industriPertemuan 13: Aplikasi insulasi pada bangunan/gedungPertemuan 14: Aplikasi insulasi pada pipa-pipa gasPertemuan 15: Pemeriksaan dan perawatanPertemuan 16: U A S

DAFTAR BUKU a. Rujukan Utama (RU) ;•1. William C. and Malloy, John F. 1981. Thermal insulation handbook. New York. McGraw-Hill Book Company. •2. Jordan, R.C. dan Priester, G.B.1973. Refrigeration and Air Conditioning Second Edition.•3. Althouse, Andrew D., Turnquist, Carl H., and Bracciano, Alfred F. 1975. Modern Refrigeration and air conditioning. South Holland Illinois. The Goodheart-Willcox Company, Inc.•4. Marsh, Warren, R., and Olivo, Thomas, C. 1969. Principle of refrigeration. Bombay. D.B. Taraporevala Sons & Co. Private Ltd.

b. Rujukan Pengayaan (RP) ;•1. Dossat, R.J. 1978. Principle of Refrigeration Second Edition. •2. Althouse, A.D., Cs. 1975. Modern Refrigeration and Air Conditioning. •4. Ballaney, P.L. 1976. Refrigeration and Air Conditioning.•5. Lang, Paul, V. 1979. Basics of Air Conditioning Third Edition. New York. Van Nostrand Reinhold Company.•6. Stoecker, W.F.1976. Refrigeration and Air Conditioning.

PENGANTAR

Tujuan utama dari refrigarasi adalah menghasilkan temperatur yang diinginkan pada area tertentu dengan mentransfer panas/kalor ke lokasi yang tidak memerlukannya.Panas/kalor yang ditransfer merupakan panas/kalor berasal dari ruangan atau produk yang memerlukan temperatur tertentu.

Perpindahan panasKonduksi

Konveksi

Radiasi

Konduksi

Energi panas selalu mengalir dari hangat ke dingin atau intensiatas tinggi ke intensitas rendah. Pengaliran energi panas ini akan berlangsung sampai temperatur menjadi sama dan kegiatan molekul dalam benda sama. Metode transfer panas ini dikenal dengan “konduksi”

Metal/logam umumnya merupakan penghantar (konduktor) panas yang baik, perbedaan antar metal/logam dibedakan pada kemampuan mengantar panas atau konduktivitasnya.

Berbeda dengan logam kebanyakan cairan, gas, dan benda padat nonlogam sebagian merupakan insulasi.

Q = (k . A . Δt)/d

Keterangan:

Q = Jumlah panas yang ditransfer secara konduksi

k = Konduktivitas

A = Luas area

Δt = Perbedaan temperatur

d = Ketebalan bahan

KonveksiKonveksi

menunjukkan pemindahan panas melalui media fluida yang menyebabkan meningkatnya panas/kalor.

Q = m . c . Δt

Q = Jumlah panas yang ditransfer secara conveksi

m = Massa fluida

c = Panas jenis (spesifik)

Δt = Perbedaan temperatur

RadiasiEnergi panas yang tidak dapat ditransfer secara konduksi dan konveksi, hanya dapat ditransfer melalui gelombang energi, hal ini disebut dengan radiasi.

PERBEDAANINSULASI >< ISOLASI

INSULASI; adalah suatu sifat bahan yang dapat menghambat energi atau suara, bukan menghilangkan sama sekali dan masih dapat mempengaruhi sifat yang lain.

ISOLASI; adalah suatu sifat bahan yang dapat meniadakan/menyekat energi agar tidak mempengaruhi sifat yang lain.

INSULASI

A. Awal Pemakaian InsulasiIlustrasi InsulasiKetika seseorang merasa kedinginan, ia memakai beberapa lapis pakaian atau memakai jaket kulit binatang dan terasa kehangatan. Makin banyak pakaian dipakai atau makin tebal jaket yang dipakai, kehangatannya makin bertambah. Artinya makin terhambat panas tubuh yang mengalir ke luar, sehingga berbalik arah untuk menghangatkan tubuh.Berdasarkan perbuatan itu diketahui adanya hubungan antara jumlah panas yang mengalir dengan ketebalan insulasi.

Ketika seseorang memakai pakaian atau jaket dalam keadaan kering, ternyata efektif untuk menjaga panas tubuh (tetap hangat).

Ketika orang tersebut tertimpa air hujan dan baju atau jaketnya basah, maka kurang efektif untuk menjada panas tubuh (tidak hangat).

Baju/jaket sama fungsinya dengan insulasi:

a.Mengawetkan energi panas.

b.Mengontrol Temperatur.

B. Definisi Insulasi

Insulasi, adalah nama yang diberikan pada suatu bahan/material yang dapat membantu pengham-batan/mencegah perpindahan panas oleh salah satu atau gabungan dari ketiga metode yang berbeda, konduksi, konveksi, dan radiasi.

Insulasi Termal/Panas, adalah suatu material yang dapat memperlambat lajunya aliran panas/termal atau kalor.

FUNGSI INSULASI TERMAL

• Insulasi Termal merupakan suatu material yang dapat memperlambat lajunya alairan panas/kalor.

• Insulasi Termal dipakai sebagai suatu rintangan antara dua bodi atau benda pada temperatur berbeda untuk mengurangi kehilangan atau kerugian panas dari bodi yang lebih panas atau mengurangi panas yang masuk ke bodi yang lebih dingin.

Fungsi Insulasi Termal:

1) Mengawet energi

2) Mengontrol temperatur

3) Mengontrol perpindahan panas

4) Memperlambat pengembunan dan pembekuan

5) Mencegah dari kebakaran

6) Mengontrol api

Insulasi sekarang ini mempunyai banyak fungsi, oleh karena itu dalam memilih insulasi perlu diperhatikan:1. Fungsi insulasi yang akan dipergunakan2. Keperluan masing-masing instalasi3. Sifat-sifat material insulasi dipakai4. Pemilihan yang tepat atau sesuai dengan kebutuhan

MEKANISME INSULASI TERMAL

•Hal penting mengetahui mekanisme insulasi dalam menentukan pilih dan penggunaan.

•Material insulasi mengurangi perpindahan panas dengan mengganti lorong aliran panas yang pendek dari tahanan/resistansi lebih rendah ke lorong yang lebih longgar beresistensi lebih tinggi.

•Lorong-lorong itu terdiri dari kantong-kantong gas/udara yang dibentuk oleh serpihan, serabut, gumpalan padat, atau sel dalam material insulasi itu sendiri.

•Masing-masing kantong gas/udara sedapat mungkin menghambat aliran panas yang dipindahkan secara konveksi dari satu sisi ke sisi lainnya.

TIPE-TIPE INSULASI

1. Mass Insulation (Atmospheric Air)2. Mass Insulation in Space where Air is

Evacuated 3. Mass Insulation in Space with Low

Conductivity Gas4. Reflective Insulation (Atmospheric Air)5. Reflective Insulation in Space where Air is

Evacuated6. Reflective Insulation with Low Conductivity

Gas7. Vacuum Insulation

Mass Insulation

• Dihasilkan tanpa memerlukan desain khusus.

• Diproduksi dalam jumlah yang besar atau banyak.

• Diproduksi dari beragam material yang berbeda.

• Dapat dibuat dari material inorganik ataupun organik.

• Memiliki kantong-kantong gas/udara kecil.

Variasi Bentuk Mass Insulation

• Rigid block (balok padat), board (papan), sheet (lembaran), atau formed shapes (bentuk potongan)

• Semi-rigid block, sheet, atau bentuk potongan• Blankets (lapisan, selimut)• Felts (lakan/bulu kempa = sejenis kain)• Cement (semen)• Loose fill (berongga)• Sprayable solids (solid disemprot)• Sprayable foams (busa semprot) • Liquid foams (busa cair)• Intumescent coatings (mantel/lapisan

intumescent/kulit)

Reflective Insulation

• Insulasi yang perolehan resisten pepindahan panas utamanya dengan material lembaran rendah daya emiten (pancaran) dan absorpten (serapan).

• Lembaran-lembaran rintangan ini harus diletakkan dan ditempatkan untuk meminimalkan perpindahan panas secara konveksi melalui udara atau gas.

• Lembaran-lembaran ini juga harus disangga sebagai cara mendukungan sedikitnya perpindahan panas konduksi secara langsung.

• Perakitan konstruksi insulasi sistem reflektif dari bahan (massa) yang homogen.

• Perpindahan panas serupa dengan mass insulation dalam kombinasi metode (konduksi, konveksi, dan radiasi).

Vacuum Insulation

Vacuum insulation merupakan variasi dari mass insulation dan refrlective insulation.

Vacuum insulation dibuat atau dibangun dari salah satu insulasi mass insulation atau reflective insulation diletak dalam ruang yang cukup rapat dan kuat supaya udara dalam ruang dapat dikeluarkan (dievakuasi).

Panas ditransfer secara normal melalui udara dikurangi sampai level yang sangat rendah.

Konduktivitas udara kira-kira 2.4 kcal/hr-m-°C pada temperatur 20°C (0,16 BTU/hr-ft-°F pada temperatur 70°F), pengurangan konduktivitas panas oleh udara ini hampir mencapai 0, suatu faktor umum di dalam pengontrol aliran panas.

Prinsip insulasi vakum ini dikenal dengan sebutan Dewar Flask, diambil dari nama Sir James Dewar yang mengembangkan pada pertengan abad ke 20.

Tipe material insulasi

Flakes (Serpihan) Fibrous (Serat) Granular (Butiran) Cellular (Sel) Reflective (Pantulan)

Flakes (Serpihan)

Insulasi yang tersusun dari partikel-partikel kecil flake

(serpihan) yang membagi ruang udara secara halus (kecil

sekali). Flake-flake ini mungkin atau tidak diikat bersama-sama.

Dikembangkan dalam bentuk mika yang populer sebagai

insulasi flake.

Fibrous (Serat)

Insulasi ini dibuat dari fiber-fiber (serat-serat) diameter kecil yang membagi ruang udara secara seksama (teliti). Bahan fiber

mungkin dari inorganik atau organik. Fiber organik biasanya dipakai kayu atau

rotan, rambut, bahan sintetik, dll. Sedangkan fiber inorganik terdiri dari;

gelas, rockwool (batu apung), slagwool, asbes, dll.

Granular (Butiran)Insulasi granular terdiri dari

gumpalan-gumpalan kecil yang mengisi ruang-ruang kosong (void)

atau berongga (hollow). Tipe ini tidak dipertimbangkan sebagai suatu material sel yang sebenarnya,

karena gas bisa melintasi antara ruang berongga. Vagetable cork

(gabus nabati), silicate of calcium, magnesia, dll termasuk dalam tipe ini.

Insulasi pada evaporator

Insulasi dalam refrigerator/kulkas

Cellular (Sel)

Insulasi cellular dibuat dari sel-sel kecil yang

satu sama lain diperkuat atau

ditutup. termasuk dalam tipe ini; Karet, plastik, dll.

Reflective (Pantulan)Insulasi refleksi terdiri dari lembaran-

lembaran tipis atau kertas paralel tahan refleksi termal tinggi dan dijarak untuk

merefleksi panas kembali ke sumbernya. Memberi jarak juga

dirancang menyiapkan batas ruang udara atau gas. Pembatasan ruang

udara mengurangi perpindahan panas yang diakibatkan konveksi dan

konduksi. Dalam banyak hal, lembaran refleksi tipis dibuat dari aluminium atau

stainless steel.

SIFAT-SIFAT MATRIAL INSULASI

• Sifat-sifat Fisik• Sifat-sifat Kimia• Sifat-sifat Mekanik• Sifat-sifat Termal

Sifat-sifat Fisik

• Sifat konvesional yang termasuk dalam sifat fisik ini, seperti kerapatan (density), porositas, koefisien ekspansi termal, tegangan-permukaan (surface-tension), higroskopisitas (kelengasan), dan kepadatan (compactness). Kebanyakan dari sifat-sifat konvensional ini, penting hanya menyebabkan pengaruh pada sifat-sifat termal. Reflektansi bagaimanapun penting sekali karena reflektansi tinggi berarti emisititas (sifat pancaran) rendah.

Sifat-sifat Kimia

• Sifat-sifat kimia adalah sifat-sifat insulasi yang memungkinkan untuk menahan strukturnya dalam lingkungan yang berlawanan dan juga mencegahnya dari zat korosif. Oleh karena itu, harga p-h diinginkan kira-kira 7. Tahanan terhadap gas-gas asam (acid) dan korosif, adalah penting/perlu untuk insulasi industri kimia.

Sifat-sifat Mekanik

• Sifat mekanik ini tergantung pada tipe material yang dipakai untuk insulasi. Material insulasi pipa mungkin diperlukan cukup kekuatan tekan, geser, dan lelah yang memungkinkan menahan berbagai beban. Insulasi menjadi sasaran tegangan termal, oleh karena itu insulasi harus cukup kuat menahan tegang termal. Secara umum sifat-sifat mekanik insulasi yang penting diperlukan tahanan abrasi (gugus) tinggi, keras, dan kekuatan tekan yang baik.

Sifat-sifat Termal

• Sifat-sifat yang sangat penting dari insulasi, adalah sifat termal. Konduktivitas termal material insulasi berperan menentukan kebocoran panas melalui permukaan yang mempunyai perbedaan temperatur, di mana untuk kebanyakkan penggunaan salah satu sisi kenyataannya bertemperatur sangat rendah. Kapasitas kalor pada dasarnya suatu ukuran dari kalor yang diserap untuk suatu peningkatan temperatur tertentu dan akan cocok dengan pemakaian. Insulasi dapur harus rendah kapasitas kalornya untuk cepat merespon perubahan temperatur yang diperlukan. Dapur annealing (pelunakan dan penguatan), diperlukan material insulasi berkapasitas tekanan tinggi.

PENGARUH BERMACAM PENGUKURAN PADA SIFAT TERMAL

• Mengurangi konduktivitas dengan menambah porositas (sifat menyerap) dan mengurangi densitas (kerapatan/ kepadatan). Hal ini dikarenakan adanya sejumlah besar kantong udara (rongga) sebagai konduktor panas yang jelek. Pengaruh densitas bisa juga dijelaskan dalam cara yang sama untuk material insulasi padat (solid) atau serat (fibrous). (gambar 14.5 dan 14.6)

• Umumnya apabila temperatur berkurang, maka nilai konduktivitas bertambah, hal ini disebabkan oleh adanya getaran awal partikel-partikel perambatan panas dari elektron bebas. (gambar 14.7)

• Pengaruh tekanan yang meningkat akan menyebabkan peningkatan konduktivitas material insulasi.

• Uap lembab (moisture) meningkat akan menyebabkan peningkatan nilai konduktivitas yang lebih besar.

• Uap lembab cenderung untuk mengisi kantong udara (rongga) mengakibatkan penggantian dari udara dengan konduktivitas rendah menjadi air dengan konduktivitas tinggi.

• Konduktivitas air sekitar 20 sampai 30 kali lipat dari udara.

KONDISI DALAM INSULASI• Insulasi bukanlah suatu penghambat

aliran panas yang positif, tetapi membantu memperlambat aliran panas.

• Temperatur pada sisi hangat dari suatu lembar insulasi tidaklah dengan segera menjadi temperatur rendah pada sisi dingin.

• Kecepatan aliran panas dikurangi secara berangsur-angsur.

• Temperatur dalam insulasi menurun secara berangsur-angsur dari temperatur permukaan luar yang hangat/panas ke temperatur permukaan dalam yang dingin.

UAP LEMBAB (MOISTURE) DALAM INSULASI

• Air adalah penghantar panas yang baik. Air penghantar panas dua belas kali lipat dari kayu gabus (corkboard).

• Jika air masuk ke dalam insulasi, kadar penyekat dari bahan berkurang sangat besar.

• Insulasi betul-betul kering ketika pertama kali dipasang dan tertutup rapat secara sempurna, tetap harus kering.

• Dinding-dinding berlubang (the cell walls) kecil dari semua insulasi menyerap sejumlah kecil uap lembab (moisture).

• Kemungkinan terkecuali yang termasuk beberapa sel busa (the cellular foam) penyekat yang dibuat dari glass, rubber, plastic, dan lain-lain.

• Begitupun, dinding berlubang kecil dari kayu gabus (cork) (insulasi terbaik) menyerap sejumlah kecil air yang menurunkan kadar penyekatnya (insulating value)

• Uap air mungkin mengembun antara serat-serat dari material insulasi fiber dan uap lembab (moisture) akan diserap oleh dinding lubang kecil (the cell walls). Insulasi tipe ini, tidak bergantung pada keadaan cuaca. Insulasi ini dibuat dari bulu/kulit binatang, serat sayur-sayuran atau serat mineral, dan sangat rentan atau mudah menyerap uap lembab.

• Sehingga pemasangan (menginstalasi) insulasi harus betul-betul rapat dan sempurna tanpa bergantung pada keadaan cuaca

• Air yang masuk ke dalam material insulasi sebagai cairan merupakan suatu kejadian yang luar biasa dan kebetulan. Hal ini sewaktu-waktu bisa terjadi, misal ketika membersihkan atau mencuci bagian ruang dalam refrigerator atau melalui tumpahan air. Mungkin juga terjadi karena hujan membasahi dinding luar dari suatu ruangan yang diinsulasi.

• Masalah utama uap lembab, tetapi uap air yang terkandung dalam udara merupakan sumber utama dari air yang masuk ke dalam insulasi. Udara merupakan campuran antara udara (oksigen) dan air.

• Udara dan uap air secara bebas ada pada temperatur yang sama, tetapi masing-masing dibatasi oleh tekanan. Tekanan udara sangat besar dibandingkan dengan tekanan uap air.

• Kombinasi tekanan udara dan uap air menghasilkan tekanan atmosfer.

PERAPAT/PEMBATAS UAP LEMBAB

(MOISTURE VAPOR SEALS)• Kenyataannya, uap lembab segera didorong oleh

tekanan vapor dari sisi luar ruang dingin melalui insulasi.

• Kejadian itu dapat diatasi dengan menempatkan suatu perintang yang rapat di luar insulasi. Perintang ini disebut “perapat vapor (vapor seal)”. Perapat vapor ini dibuat dari material yang tidak mungkin ditembus oleh uap lembab (moisture). Material perapat bisa dibuat dari metal foil, lapisan aspal, kertas direndam cairan aspal, atau beberapa material sejenis tahan terhadap uap lembab. Metal foil dipandang sebagai salah satu material untuk perapat yang sangat baik.

• Perapat vapor harus dirapatkan secara ketat pada pinggir, dimana perapat itu ditempatkan dan secara terus menerus menutup (menahan) uap lembab.

• Perapat vapor harus dalam keadaan hangat atau tekanan vapor tinggi pada sisi insulasi, sisi ini tempat yang dilalui masuknya uap air.

• Sisi hangat refrigerator, ruang gudang dingin, atau tata udara rumah diluar insulasi pada musim dingin.

• Sebaliknya pada musin dingin, sisi hangat berada di sisi dalam dari insulasi.

• Perapat vapor dalam kasus ini ada pada bagian dalam dinding.

TEMPERATUR TITIK EMBUN (DEW POINT TEMPERATUR)

• Temperatur didalam insulasi turun secara bertahap dari sisi hangat ke sisi dingin.

• Jika di sana tidak/tanpa ada perapat vapor pada sisi hangat (jika ada kerusakan atau bocor) udara atau vapor masuk insulasi dan mengalir ke arah sisi dingin sehingga mencapai temperatur titik embunnya. Akibatnya vapor di udara diembunkan menjadi air. Air kemudian diserap oleh insulasi.

• Lokasi temperatur titik embun dalam insulasi berubah dengan adanya perbedaan temperatur.

• Dimana insulasi yang sangat tipis atau basah atau alasan lain, maka tidak cukup untuk penyekat dinding, kemungkinan titik embun (dew point) berada diluar insulasi.

• Sisi hangat mungkin juga dingin berada di bawah titik embun. Di bawah kondisi ini, sisi luar yang hangat akan berkeringat (sweat).

• Ketika terjadi keringat, insulasi tidak cukup tebal untuk perbedaan temperatur atau insulasi menjadi memburuk (mulai rusak), biasanya menyebabkan insulasi menjadi basah.

• Berkeringat (sweaty) terlihat dari munculnya butiran air (spots) pada dinding luar ruang pendingin, hal ini menunjukkan:

1. insulasi tidak pantas dimasukkan ke dalam dinding semula (orginally), membiar tempat terbuka karena tidak cukup atau tanpa insulasi.

2. Perapat vapor tidak ketat, memungkinkan terbentuknya air.

3. Rangka konstruksi, logam penguat, atau konduktor lainnya diperpanjang dari sisi dalam yang dingin lurus ke sisi dinding luar yang hangat.

• Ruang pendingin disekat cukup baik:

* Beban panas yang harus dibuang tetap dijaga minimum.

* Selalu menjaga titik embun berada dalam insulasi dan perapat uap lembab mencegah terjadinya keringat (sweating) pada dinding luar.

• Temperatur titik embun menentukan ketebalan dan kadar penyekat dan dinding untuk mencegah terjadinya keringat.

• Perbedaan tekanan vapor antara kondisi di luar dan di dalam ruang dapat menekan sejumlah vapor yang sangat luar biasa besarnya melalui insulasi.

• Umpamanya, jika perapat vapor dari freezer ukuran 9 atau 10 ft, robek berat, maka secara praktis tidak ada pengaruh perapat, seperempat vapor dalam insulasi mungkin dikondensasi setiap bulannya.

• Kebanyakkan air ini merusak kadar insulasi ruang pendingin, menyebabkan terjadinya bintik air pada cuaca lembab dan mengakibatkan mesin bekerja terus-menerus dan tetap tidak dapat menjaga temperatur dalam ruang sampai batas yang diperlukan.

INSULASI UNTUK TEMPERATUR ULTRA-

RENDAH• Temperatur ultra-rendah dirancang

untuk pemakaian temperatur - 150°F (- 101°C) atau lebih rendah lagi.

• Diperlukan insulasi yang baik sekali untuk mempertahankan temperatur ultra-rendah.

• Ketebalan insulasi mulai ukuran 12 inches (30,5 cm) tahan vapor untuk mencegah masuknya uap lembab (moisture)

BEBERAPA SISTEM PENGGUNAAN INSULASI

i. Penggunaan insualsi pada permukaan panas

ii. Penggunaan insulasi pada permukaan temperatur rendah

iii. Penggunaan insulasi pada bangunan hangat

iv. Penggunaan insulasi pada bangunan sejuk

v. Penggunaan insulasi pada bangunan hangat dan sejuk

Penggunaan Insualsi Pada Permukaan Panas

• Gas panas cendrung berekspansi dan mencoba menyelusup ke daerah bertekanan rendah.

• Kebanyakan insulasi mengandung uap lembab (moisture). Oleh karena itu ketika insulasi dipasang ke permukaan panas, tekanan uap air akan naik dan berusaha menyelusup ke udara atmofir yang bertekanan rendah.

• Tekanan vapor (uap air) bisa tinggi sekali. Contoh tekanan vapor pada udara 100 % RH temperatur 100°C, sekitar 11800 kg/m². Tentu saja hal ini terjadi pada temperatur yang sama, sehingga vapor bertekanan menemukan jalan keluar dan kadar uap lembab (moisture) dari udara sekeliling berkurang.

• Tekanan akan turun sampai mencapai keseimbangan dengan kondisi udara disekitarnya.

• Permukaan yang dipanaskan cenderung akan mengering insulasi pada bagian yang berhubungan dengan permukaan panas tadi.

• Tetapi uap lembab (moisture) sekarang selalu tergantung temperatur dan tekanan dari udara sekitar.

• Kondisi udara atmosfir berubah secara konstan, karena waktu, hari, dan musim sehingga uap lembab sekitar permukaan panas juga berubah.

• Uap lembab yang mencoba menyelusup akan terjebak oleh suatu sulubung (jacket) perintang cuaca yang sangat rapat, hal ini dapat menyebabkan uap lembab berkondensasi (mencair) pada bagian dalam permukaan yang mengakibatkan terjadinya korosi di logam penjamin (kawat jaringan dari baja karbon).

(Perintang Uap)

Penggunaan insulasi pada permukaan temperatur

rendah• Insulasi dalam kasus ini berdekatan dengan

permukaan yang dingin.• Tekanan vapor lebih rendah dari tekanan vapor

pada kondisi udara luar.• Vapor (uap air) mencoba untuk mengalir ke

dalam • Sewaktu-waktu rintangan akan berada antara

bagian (region) tekanan tinggi dan rendah.• Vapor tetap mencoba untuk masuk ke bagian

tekanan rendah melalui rintangan atau retakan di dalam material.

• Temperatur titik embun (dew point) akan mengembunkan (kondesnsasi) vapor sehingga menjadi cair pada celah yang bisa dicapainya.

• Retak yang terjadi dalam insulasi kemungkinan akan diisi oleh air hasil pengembunan tadi.

• Selanjutnya, bilamana temperatur permukaan bertemperatur 0°C, kemungkinan air tadi menjadi beku, oleh karena itu sifat insulasi akan dihalangi/hilang.

• Konduktivitas air 25 kali dari udara dan es 50 – 100 kali dari udara.

• Uap lembab (moisture) mempunyai pengaruh sangat serius yang lain pada insulasi.

• Air ketika membeku mengembang dan memecahkan insulasi.

• Lokasi untuk formasi es dapat berubah dalam insulasi dan menuju kekerusakan total.

Penggunaan insulasi pada bangunan hangat

• Kebanyakan insulasi dipasang pada saat pertama kali bangunan dibangun, Karena alasan ini, insulasi yang dipakai sebagian dari sistem konstruksi bangunan.

• Umumnya dinding dikonstruksi dengan material bangunan, dimana antara dinding luar dan dalam ditempatkan bahan insulasi. Penghambat vapor bagian penting dalam sistem konstruksi.

• Insulasi dalam kasus bangunan hangat, vapor insulasi akan mengalir dari dalam menuju keluar. Kalau misalnya ruang bertemperatur 27°C dan 50% RH, tekanan vapor di insulasi sekitar 13,25 mm Hg dan temperatur di luar ruangan 5°C dengan 80% RH, tekanannya kira-kira 5,25 mm Hg. Berarti ada perbedaan tekanan sekitar 8 mm Hg, hal ini menyebabkan vapor melaju ke arah luar.

• Temperatur titik embun (dew point) vapor adalah 15,6°C. Oleh karena itu, kadar uap lembab (moisture) harus dibatasi jangan sampai masuk ke dinding atau air akan mengental di dinding yang bertemperatur 15,6°C atau kurang.

• Tentu saja, bila temperatur dinding di atas 15,6°C, dimana vapor akan dihambat untuk masuk ke dinding dan tidak akan terjadi pengental air atau pengembunan vapor di dalam dinding/permukaan.

Penggunaan insulasi pada bangunan sejuk

• Dalam kasus ini, Vapor dirintangi jangan ke luar dari insulasi untuk mencegah uap lembab (moisture) menyelinap dan mengembun di dalam insulasi.

• Oleh karena itu, biasanya vapor yang dihambat harus selalu berada di sisi yang hangat dari insulasi, ketika insulasi memisahkan (saparates) dua ruangan udara yang berbeda temperatur.

Penggunaan insulasi pada bangunan

hangat dan sejuk• Masing-masing lokasi penghambat vapor

diharapkan bertemperatur diatas temperatur titik embun (dew point).

• Tiga metode dasar yang terbuti sangat berguna untuk bangunan hangat dan sejuk:

(1) Tanpa-penyerap (non-absorbant), tetapi tidak menahan vapor. Insulasi adalah diperkuat pada masing-masing sisi dengan penghambat vapor terbaik seperti metallic foils.

(2) Ruang [the cavity] disekat dengan lembaran reflektif dari aluminium foil.

(3) Insulasi sangat mungkin penahan vapor yang tidak memerlukan penghambat vapor

KONDUKSI PADA INSULASI (INSULATION AGAINT

CONDUCTION)

• Beberapa material insulasi jauh lebih baik/bagus dari yang lainnya.

• Harga/nilai penyekat suatu material dinilai dari faktor konduktivitas (K)nya.

• Faktor “K” menunjukkan bagian dari BTU (British Thermal Unit) dalam waktu satu jam akan melewati material seluas satu square foot (1 ft²) dengan ketebalan satu inch (1 in), jika perbedaan temperatur satu Franheit (1°F).

• Insulasi yang dipakai umumnya dengan konduktivitas antara 0,20 sampai 0,30. Hal ini dikatakan bahwa untuk suatu material seperti gabus (cork) atau rockwool, kira-kira ¼ dari BTU/hr akan dipindahkan melalui insulasi seluas 1 ft2 dengan ketebalan 1 in, jika satu sisi lebih hangat 1°F dari yang lain. Faktor konduktivitas lebih rendah berarti insulasi lebih baik.

• Ketebalan dari suatu material insulasi, jaraknya diukur dari bagian panas (hot) ke bagian dingin (cold) yang mempengaruhi jumlah aliran panas (heat). Dekat/rapatnya bagian panas (hot) dan dingin (cold) bersamaan (satu sama lain), menyebabkan jumlah aliran panas (heat) lebih besar. Jika bagian-bagian ini berjarak 1 in, maka jumlah aliran akan dua kali lipat ketika berjarak 2 in, tiga kali lipat ketika berjarak 3 in, dst.

• Menempatkan secara bersama konduktivitas suatu material dan ketebalannya, jumlah panas yang dipindahkan oleh insulasi seluas 1 ft²/hr mungkin dicari dengan mengalikan perbedaan temperatur (TD) °F dengan faktor konduktivitas (K) dan dibagi dengan ketebalan insulasi (d) in. Hal ini diperlihatkan dalam rumus jumlah aliran panas berikut:

• Rate of Heat Flow = (K) x (TD)/(d) BTU/ft²/hr

JUMLAH PANAS YANG MENCAPAI REFRIGERATOR

( AMOUNT OF HEAT REACHING A

REFRIGERATOR )• Jumlah total panas lewat melalui dinding suatu refrigerator dalam satu jam mungkin dicari dengan mengalikan jumlah aliran panas per square foot (1 ft²) per jam (hr) dengan total luas dinding luar refrigerator dalam square foot (1 ft²). Hasilnya adalah total kebocoran panas (heat leakage) dari refrigerator dalam BTU/hr. Nilai ini ketika dikali dengan 24 jam, memberikan total BTU/hari. Jumlah total panas yang lewat melalui dinding refrigerator per hari disebut total kebocoran panas per hari (total heat leakage per day).

• Rumus menganggap bahwa hanya nilai penyekatan (insulating) dinding yang harus mempunyai insulasi dalam dinding dan bahwa semua insulasi satu jenis/bentuk. Hal ini tidak selalu benar seperti diperlihatkan dalam ilustasi.Suatu waktu dinding suatu bangunan dengan satu lapisan kayu pada ke dua sisi dalam dan luar. Papan lapisan kayu mempunyai nilai penyekatan (insulating) yang menambah insulasinya sendiri. Beberapa dinding didesain memakai dua atau lebih bentuk/jenis insulasi untuk penghematan (ekonomis).

• Nilai faktor K dari beberapa material dipakai pada konstruksi dinding suatu insulasi yang berbeda. Oleh karena itu, dalam susunan (order) memberi konduktivitas dinding bangunan, masing-masing bagian musti dihitung secara terpisah. Istilah sifat konduksi (conductance) (C) dipakai sebagai pengganti konduktivitas untuk menunjukkan BTU yang lewat melalui suatu material dari ketebalan spesifik lebih baik dari pada untuk suatu ketebalan satu inch. Conductance (C) ditentukan dengan membagi konduktivitas (K) dengan ketebalan sebenarnya.

TOTAL

KEBOCORAN PANAS

Ketika menghitung total konduktansi untuk dinding secara matematika langkah simpel, pertama ditentukan koefisien transmisi (coefficient of transmission). Total koefisien transmisi diidentifikasi sebagai “U” dengan satuan BTU/ ft² untuk dinding yang perbedaan temperatur satu derajat.Koefisien ini dicari dengan membagi konduktansi masing-masing material kedalam (1) atau hasilmya dijumlahkan. Jumlah ini dibagi lagi kedalam (1). Hasilnya adalah koefisien transmisi panas (U).

Berikut merupakan rumus/persamaan sederhana: Total Heat Leakage = (U) x (A) x (TD) x (t)

t = waktu dalam jam (time in hours)

CONTOH: Suatu dinding terdiri dari corkboard = 2 in, foamglass = 3 in, plaster bagian dalam = 1/2 in, dan bahan pelapis bagian luar soft pine = 1 in. Temperatur luar = 100°F dan di dalam = 40°F. Luas permukaan dinding luar = 500 ft2. Tentukan Nilai total kebocoran panas setiap harinya.

Penyelesaian:• Langkah 1. Tempatkan dalam tabel faktor konduktivitas (K) untuk masing-masing

materialCorkboard = 0,27Foamglass = 0,30Plaster = 12,00Soft Pine = 0.88

• Langkah 2. Tentukan Konduktan masing-masing material2” corkboard = 0,27 : 2 = 0,1353” foamglass = 0,30 : 3 = 0,10½” plaster = 12,00 : ½ = 24,001” soft pine = 0.88 : 1 = 0,88

• Langkah 3. Hitung tahanan (resistansi) untuk masing-masing material dengan membagi 1 dengan nilai konduktan

Corkboard; 1 : 0,135 = 7,4Foamglass; 1 : 0,10 = 10Plaster; 1 : 24 = 0,0417Soft Pine; 1 : 0,88 = 1.136

• Langkah 4: Tentukan total koefisien transmisi (U) untuk semua dinding dengan menjumlah nilai resistansinya dan membagi 1 dengan jumlah tersebut

Jumlah semua resistansi material = 18,58U = 1 : 18,58 = 0,054 BTU/ ft²

• Langkah 5: Hitung total kebocoran panas (heat leakage)H = U x A x TD x t = 0,054 x 500 x 60 x 24 = 38.756 BTU

KONVEKSI PADA INSULASI (INSULATION AGAINST

CONVECTION)