Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003

ISSN NO: 1693 -3346

REKAYASA OTOMATISASI AIR HANDLING UNIT (AHU)SISTIM PENDINGIN G.71

Suripto, P2PN - BAT AN

ABSTRAK

Telah dilakukan DISAIN REKAYASA OTOMATISASI AIR HANDLING UNIT (AHU) SISTIMPENDINGIN GEDUNG 71. Pada rancangan / disain ini dilakukan pemrograman waktuoperasi AHU sistim pendingin yang ada di gedung 71 yang bila diaplikasikan akan dapatberoprasional secara terprogram dan diharapkan ada penghematan daya listrik sertaketergantungan pada operator secara penuh dapat dikurangi sehingga akan meningkatkaneffisiensi ataupun optimalisasi dalam pemakaian sistim pendingin yang pada akhirnya akanmengurangi dan menghemat biaya operasional terutama maintenance cost.

I.PENDAHULUAN

Pada suatu bangunan laboratoriumI instalasi yang didisain untuk keperluantertentul penelitian, sering dilengkapiinstalasi sistem pendingin ruangan(Air Conditioning I AC). Hal ini memangdiperlukan untuk kebutuhan ataupunsyarat pengoperasian suatu peralatantertentu yang memerlukan suhu udararuang yang stabil dan relatip lebih ding indibandingkan suhu udara luar ruang,disamping untuk kenyamanan penghuniruang/karyawan yang bekerja di dalamgedung itu.Seperti halnya instalasi AC di PusatPengembangan Perangkat Nuklir,Kawasan Serpong, gedung 71, yangdiinstal sejak tahun 1989 yang lalu .Dari permulaan AC diinstal hingga saatini, sudah barang tentu membutuhkanpengelolaan dan perawatan dalampengoperasiannya. Dengan bertambahnya umur operasional AC dan bertambahnya pemakaian karena bertambahnya juga pengguna/karyawanyang ada, jelas pendinginan AC sudahtidak efektip lagi. Hal ini karena sudahtidak berfungsinya "automation building"yang ada, karena ada kerusakan diperangkat lunak maupun perangkatkerasnya. Sehingga operasional sistempendingin semuanya harus dilakukansecara manual. Hal ini selain secaraoperasional ada ketergantungan penuhpada operator, dimana terdapat faktorkelalaian dan ketidak disiplinan, jugapendinginan sudah tidak efektif lagi

Dari semua pertimbangantersebut diatas perlu kiranya direkayasasuatu sistem untuk mengoperasikanAHU secara otomatis. Hal ini akanmenghilangkan ketergantungan total

pada operator sehingga dapatmeningkatkan efisiensi pengoperasiansistem pendingin, dan penghematandaya listrik, karena AHU dapatdiprogram operasinya sesuaikebutuhan.

11.2. Lingkup dan Rencana Kegiatan

Kegiatan rekayasa otomatisasi AHU inimelingkupi sebagai berikut:. Pengambilan data tentang sistem

kelistrikan dari semuaAHU. Penelusuran rangkaian instalasi

power line AHU. Perancangan rangkaianlinstalasi

otomatis dan jalur instalasinya. Penetapan spesifikasi bahan

Ikomponen yang akan digunakan. Pengadaan bahan/komponen. Pemasangan/konstruksi dan uji

coba

III. HASIL DAN PEMBAHASAN.

111.1. Analisa sistimDari hasil pengamatan sistim

kontrol dan pengendalian suhudilapangan, diketahui bahwa sistimoperasi dari chiller York menggunakanmikroprosesor dan sistim kontrolparametrik. Namun karena sudah rusaksistim parametrik sudah tidak sesuai lagidengan program yang ada padaprogram kontrol mikroprosesor chillersehingga dalam operasinya dilakukanseluruhnya secara manual. Sedangkanuntuk Air handling Unit (AHU) Yangsemula dikendalikan oleh komputer dariruang kontrol namun karena otomationbuilding sudah tidak berfungsi lagi AHUakan direkayasa operasionalnya dibuatsecara otomatis maupun manual secara

Halaman 19

Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003

terpisah/ split dengan masing masingAHU diprogram kapan hidup/On dankapan mati/ Off. Pemograman dilakukandengan merangkaikan timing programpada power line motor blower AHUdalam hal ini programingnya tidak lagiterpusat dikontrol room, namun secaraindividual timing program dimasing-masing (12) AHUnya (gb. lampiran 2).

Untuk menjamin kelancaransuatu sistim pending in berfungsi secarabaik pada saat operasi normal, suatusistim tidak terlepas pada kehandalankomponen yang terkait pada sistemterse but. Yang dimaksud dengankehandalan komponen disini adalahprobabilitas komponen untuk dapatberfungsi secara tepat pada waktu dankondisi tertentu. Kegagalan suatukomponen, unit atau peralatan terjadibila ia gagal untuk menunjukanfungsinya dalam kondisi operasi normal,kegagalan tersebut dapat berupahilangnya output, perubahan nilai padakarakteristik diluar batas yang ditolerir/yang dispesifikasikan. Batas spesifikasiterse but adalah sangat perlu karenadalam peralatan yang komplek, toleransidi dalam berbagai rangkaian haruslahsedemikian kecil sehingga kesalahanyang terakumulasi tidak menjadi sangatbesar.Tingkat kegagalan suatu komponenatau alat adalah jumlah kegagalandibagi dengan waktu yang dipergunakansampai keadaan gagal tersebut. Padaumumnya tingat kegagalan komponendinyatakan sebagai prosentasekegagalan per 1000 jam, tetapi untukrelai, saklar biasanya dinyatakansebagai prosentase kegagalan per 1000kali operasi.Biasanya masa pakai komponen sudahdiperhitungkan oleh produsen, akantetapi waktu ini dapat berkurang apabilacara pengoperasian komponen tidakbenar dan perawatan kurang baik.Suatu komponen dapat bersifat dapatdiperbaiki ( repairable), misal motorblower dan tidak dapat diperbaik(unrepairable) misal bearing, timing belt,van belt dll.Oari hasil analisa ini diperolehgambaran kehandalan komponen sistimpendingin sentral gedung 71, yangnantinya dapat digunakan untukpengembangan/ rekayasa otomatisasisistim pendingin G. 71.

ISSN NO: 1693 - 3346

111.2. Analisa beban pendinginanSistim pending in yang melayanisejumlah ruang dengan orientasiberbeda-beda, beban puncak sistemdapat terjadi pada suatu waktu yangberbeda dengan waktu- waktu puncakmasing- masing ruangan.Beban biasanya dibagi dalam duakelompok sebagai berikut :

a. Beban pendinginan dalam ruangan( internal loads), terdiri dari :

. Lampu penerangan.

. Penghuni/ manusia

. Peralatan yang dapat menimbulkanpanas.

b. Beban pendinginan luar ruangan(ekternalloads), terdiri dari:

. Panas matahari melalui jendela/dinding.. Panas akibat perembesan (infiltrasi)

. Udara luar yang lebih panas masuk(Iewat jendela/pintu yang terbuka)

Analisa beban pendinginan ini, sebagaisuatu upaya agar sistem pendingindapat beroperasi secara optimal.

111.3.Analisa pemakaian/ Konsumsidaya listrikMesin pending in sentral gedung 71

adalah produk York (YCHA- 150) ,merupakan mesin pendingin air cooled(media pendingin udara) dan mediayang didinginkan adalah air (waterchilled). Jenis kompresornyareciprocating,bagian kompresor danmotor penggeraknya berada dalamkesatuan unit (hermatic) katup ekvansimenggunakan jenis TXV (thermostaticexpansion valvle) sehinggapengontrolan refrigerant menjadisempurna. Mesin pendingin jugadilengkapi dengan filter dryer dan katupselenoid sebelum masuk katup expansiuntuk menutup aliran refrigerant padasaat mesin pendingin mati (Off).

Satu unit mesin pendingin terdiridari dua buah sistem rangkaian mesinpendingin yang terpisah. Mediapendingin dihasilkan oleh udara dariblower yang terletak pada bagian atasmesin, setiap unit mesin pendinginterdapat delapan (8) buah motorpenggerak blower yang masing- masingberkapasitas 2,2 KW (ada 3 unit, 2,2 x8 x 3) . sedangkan media yangdidinginkan adalah air yang

Halaman 20

Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003

ISSN NO : 1693 -3346

disirkulasikan oleh sebuah pompa yangberkapasitas 15 KW ( ada 3 buahpompa 3 x 15 KW ) untukmensirkulasikan refrigerant (bahanpendingin) keseluruh sistem dilayanioleh dua buah kompresor chiller yangmasing -masing berkapasitas 166,6 KW( ada tiga unit kompresor chiller: 166,6KW x 2 buah x 3)

Untuk mensirkulasikan udarakeruangan- ruangan dialyani oleh 12unit AHU dengan kapasitas dayasebagai berikut :AHU1 = 14KW

,AHU2 = 15KWAHU 3 = 23 KWAHU 4 = 26 KWAHU 5 = 23 KWAHU6 = 12KWAHU 7 = 23 KWAHU 8 = 17 KWAHU 9 = 22 KWAHU 10 = 18 KWAHU 11 = 8 KWAHU 12 = 14 KWJumlah daya = 215 KW

Dari data tersebut diatas diketahuibahwa :

. Daya motor blower:@ 2,2 KW x 8 x 3 = 52,8 KW

. Daya motor CWP@ 15 KW x 3 = 45,0 KW

. Daya kompresor chiller:@ 166,6 KW x 6 = 999,6 KW

. Daya AHU (12 unit) = 215,0 KWTotal daya = 1312,4 KW

Dari hasil analisa ini diperolehgambaran penggunaan energi listriksistem pendingin sentral yang ada dandiharapkan dapat digunakan untukpengembangan disain otomatisasi AHUsehingga dapat menekan biayaoperasiona!.

111.4. PembahasanDari hasil pengambilan data

sistem kelistrikan masing - masing AHUdiperoleh data kapasitas daya AHUseperti tersebut diatas.Jaringan distribusi tegangan rendahPLN umumnya memiliki tegangan220/380 V.Sebuah motor harus digunakan dalamhubungan bintang atau hubungan segitiga tergantung pada teganganjaringannya. Jaringan yang harus

dihubungkan dengan motor biasanyadinyatakan di pelat mereknya, misal2201 380 V atau 3801 660 V. untuksebuah motor yang diberi tandategangan 2201 380 V , hubungan yangharus digunakan adalah sebagai berikut

. Kalau sistem tegangan jaringannya2201 380 V , motor ini harusdigunakan dalam hubungan bintangkarena kumparan - kumparannyaharus mendapat tegangan 220 V.

. Kalau sistem tegangan jaringannya127/ 220 V motor ini harusdigunakan dalamhubungan segitiga.

Kalau daya motor ini sarna dengan 6,6KVA, pada beban penuh arusnya maka:. Untuk sistem tegangan jaringan

220/ 380 VIn = (6600/380 V3) = 10 A

Arus ini adalah arus yang mengalirdalam kumparan - kumparan motor.Kalu motor ini langsung dihubungkandengan jaringan arus asut akanmenjadi 6 x arus nominalnya . jadi 6 x10 A = 60 A.

Sebuah motor lebih dahulu dihubungkandalam hubungan bintang dan kemudiansetelah kecepatan putarnya sudahcukup tinggi baru dipindahkan dalamhubunga segi tiga, sehingga arusasutnya akan lebih keci!.Dalam hubungan bintang kumparanmotor hanya mendapat 127 V gaia,bukan 220 V, jadi arus asut dalamkumparan motor sekarang akan V 3lebih kecil, yaitu :

6 x (10/ V3) A = 34,6 A.Cara pengasutan motor-motor yangdihubungkan dengan jaringan distribusitegangan rendah PLN harussedemikian rupa sehingga tidakmenimbulkan goncangan- goncangantegangan yang mengganggu dalamjaringan. Goncangan- goncangantersebut akan sangat menggangguinstalasi penerangan yang dihubungkandengan jaringan itu.

Dari data ini selanjutnya dibuatrancangan/ disain otomatisasi AHU,dengan cara mengganti saklar ONI Offdengan Automatis timer ( gambar 2.adan 2.b ).

Halaman 21

Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003

ISSN NO: 1693 -3346

Oari analisal konsumsi daya listrikdiketahui bahwa kapasitas daya terpakaiadalah sebagai berikut :. Oaya motor blower:

@ 2,2 KW x 8 x 3 = 52,8 KW. Oaya motor CWP

@ 15 KW x 3 = 45,0 KW. Oaya kompresor chiller:

@ 166,6 KW x 6 = 999,6 KW. OayaAHU(12unit) = 215,OKW

Total daya = 1312,4 KW

Oari data tersebut diatas jika diandaikandalm sehari mesin pendingin beroperasi8 jam dengan biaya pemakaianRp285,301 KWH (LBWP), berarti:1312,4 x 8 jam = 10499,2 KWH10499,2x285,30/KWH = Rp2.995.421.76jika diandaikan dalam sehari mesinberoperasi 7 jam, maka :(1312,4 - 215,0) KW = 1097,4 KW1097,4 KW x 7 jam = 7681,8 KWH7681,8 KWH x 285,301 KWH =Rp2.191.617,5jika dalam satu bulan mesinberoperasi22 hari kerja , maka:2.995.421,76 x 22 = 65,899.273.722.191.617.5 x 22 = 48.215.585,5 -

17.683.688.2265,899.273.72 x 100 % = 13,917.683.688.22

Penggantian saklar ONI Off (manual)dengan rangkaian otomatis timer inimenggunakan rangkaian akhir yang

~ DAFTAR PUSTAKA

1.2.3.4.

ada, sehingga tidak memerlukanpenggantian bahan instalasi yang terlalubanyak. Namun dengan tidakmengesampingkan faktor keselamatan(K3).

IV. KESIMPULANOari hasil uji coba disainl

rangkaian (proto board) dengan bebanmotor AHU 6 diperoleh hasil yangcukup baik yang bila diaplikasikan akandapat beroperasional secaraterprogram. Hal ini tentunya akanmenghilangkan ketergantungan totalpada operator sehingga dapatmeningkatkan efisiensi pengoperasiansistem pending in dan di harapkan adapenghematan daya listrik karena AHUdapat diprogram operasinya sesuaikebutuhan.

Sehubungan programable timernya adalah "weekly" (mingguan) jadidalam sebulan operator harusmengecek kalender kerja dimana bilamingguan dalam sebulan tidak ada hari"off" kecuali hari sabtu & Minggu, makaprogram jalan terus. Namun kalau adahari "off" maka harus ditambahkanprogram "off" untuk hari tersebut. Hal initidak masalah karena disamping jugauntuk recek dan pemantauansistem.oleh operator.

P.Van Harten, instalasi listrik arus kuat 3.NMEI Nuclear Mechano Electronic Instalation, PT Panca Prakasa Inti KonstruksiPetunjuk pengoperasian equipment Air Conditioning G.71.W.F. Stoecker, S. Hara, Refrigrasi & pengkondisian udara, Erlangga. 1987.

Halaman 22

Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir. Serpong 20 Mei 2003

ISSN NO: 1693 -3346

BAB.VI. LAMPIRANLAMPIRAN 1.

AIR HANDLING UNIT (SISTEM PENDINGIN SENTRAL)GEDUNG 71 PUSPIPTEK SERPONG

Lampiran 3 Hasil Proqraminq Time AHU 6 G. 71

Keterangan :P1 & P3 = AHU ONI hidupP2 & P4 = AHU Off I mati

Halaman 23

No A HU LOKASI AHU KETERANGAN OPERASI

1 AHU 11 Lantai 1, ruangan depan Untuk supply Perpust. Manualkiri Satpam P2TIK

2. AHU 3 Lantai 1, belakang kiri Untuk supply Ruang Manual(dekat Koperasi) Lab.P3IB savap kiri Lt.1

3. AHU4 Lantai 2, kiri Untuk supply ruang Lab. ManualP31BLt.1 kiri

4. AHU 1 OJatap Lt 1, bag. Belakang Untuk supply R.Satpam, ManualWorkshop P2TIK

5. AHU 2 Oi atap Lt 1, bag. Belakang Untuk supply R.P2TIK Manualdan P31Bbelakanq kanan

6. AHU 12 Oi atap Lt.1 bag. belakang Untuk supply ruang RPI I ManualRuang laula PertemuanGd.71

7. AHU 6 Oi atap Lt.2 bag. kanan Untuk supply ruang UPT ManualBBI sid R.Ka.P2PN

8. AHU 5 Oi atap Lt.2 bag.kanan Untuk supply R. PSJMN Manualsid TU Lt.2

9. AHU 7 Oi atap Lt.2 bag.kiri Untuk supply R.BIN sid ManualR.Benakel UPT Lt.2

10. AHU 8 Oi atap Lt.2 bag.kiri Untuk supply R.BPP sid ManualR.Ka. PSJMN Lt.2

11. AHU 9 Oi atap Lt 3 Untuk supply R.P2PLR ManualLt.3 baa. Kiri

12. AHU 10 Oi atap Lt.3 Untuk supply R.P2PLR ManualLt.3 baa. Kanan

Hari AHU P1 P2 P3 P4Senin 6 08 - 00 11 - 30 12 - 30 15 - 30Selasa 6 08 - 00 11 - 30 12 - 30 15 - 30Rabu 6 08 - 00 11 - 30 12 - 30 15 - 30Kamis 6 08 - 00 11 - 30 12 - 30 15 - 30Jum'at 6 08 - 00 11 - 30 12 - 30 15 - 30

Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003

ISSN NO : 1693 -3346

LAMPIRAN 2. Skema tipikal otomatisasi AHU dengan programable timer.

sKBvtA TJPIKA!. OTOMATISASI AIR HANDLING UNIT (AHU)

~

e>

POWERLINE22Dt.33OV

WeeklyProgr3mTImer

VSD ; V.ariabl