MENGHITUNG BEBAN PENDINGINANGRAMEDIA MERDEKATUGAS AKHIR MATA
KULIAH
dibuat dan diajukan untuk memenuhi tugas perkuliahan Teknik Tata
Udara semester genap dengan dosen pengampu Ega Taqwali B, S.Pd,
M.Eng.
oleh: Reddy Juliardi1303639
DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK MESINFAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI
DAN KEJURUANUNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIABANDUNG2015
DATA PERANCANGAN
A. Orientasi RuanganRuangan yang akan dikondisikan berada di
tengah kota Bandung, tepatnya berada di Jalan Merdeka no 43, secara
spesifik ruangan yang akan dikondisikan berada di lantai 3 atau
lantai yang paling atas.
B. Penggunaan Ruangan Ruangan yang akan dikondisikan
dioperasikan selama 12 jam tanpa henti, dari pukul 10.00-22.00 WIB,
sumber panas dari ruangan berasal dari buku, manusia, meja buku,
lemari, lampu dan sebuah komputer
C. Posisi Ruangan
D. Ukuran RuanganUkuran dari ruangan yang dikondisikan
adalah:Panjang: 30 m = 98.245 ftLebar: 15 m= 43,307 ftTinggi: 4 m=
13,123 ftLuas: 450 m2= 4.843,7 ft2Volume: 1800 m3= 63.566,4 ft3
E. Konstruksi BangunanLapisan dari konstruksi bahan bangunan
akan mempengaruhi besarnya beban pendinginan dalam ruangan, lapisan
konstruksi bangunan terdiri dari:1. DindingHarga Konduktivitas
didapat dari tabel 10-4 Dossat (hal. 443).StrukturBahanTebalK (Btu/
hr.ft2.oF)
cminch
1 2 3 4 5 61. Lapisan udara dalam2. Rock wool3. Plester 4. Batu
bata5. Plester6. Lapisan udara luar-
25205
--
0,781,977,81,97
-1,65
0,27858
4,00
Harga koefisien perpindahan panas untuk dinding :U = = = 0,0314
Btu/ hr.ft2.oF
2. Pintu Harga koefisien perpindahan panas untuk pintu (material
pintu menggunakan kayu setebal 1 inch, diketahui pintu berukuran
2,5 m x 1,5 m)U = = = 0,474 Btu/ hr.ft2.oF
3. KacaKaca yang digunakan terlihat bening. Ketebalan kaca
sekitar 0.5 inch menurut Holman (1991:482) Lampiran 13, koefisien
perpindahan untuk kaca single adalah 1,10 BTU/ hr. ft2. F. Jumlah
kaca sebanyak 16 buah.
4. Lantai StrukturBahanTebalK (Btu/ hr.ft2.oF)
cminch
52341
1. Lapisan udara dalam2. Keramik3. Semen4. Tembok cor5.
Tanah-
10,720--
0,40,37,87-1,65
0.08812,0-
Harga koefisien perpindahan panas untuk lantai :U = = = 0.158
Btu/ hr.ft2.oF
3. Atap StrukturBahanTebalK (Btu/ hr.ft2.oF)
cmInch
52314
1. Lapisan udara luar2. Kayu sirap3. Tembok cor4. Gypsum5.
Lapisan udara dalam-
5203--
1,967,871,18-
4,00
0,8012,00,321,65
Harga koefisien perpindahan panas untuk atap :U = = = 0,13 Btu/
hr.ft2.oF
F. Kapasitas Penghuni RuanganKapasitas maksimum dari Gedung
Gramedia Merdeka lantai 3 ini adalah 100 orang.
G. Lampu PeneranganLantai 3 terdiri menjadi : Lampu besar jenis
neon berjumlah 50 buah, berdaya 35 watt Lampu kecil lampu pijar
berjumlah 32 buah, berdaya 15 watt Lampu kecil jenis lampu pijar
untuk lemari buku berjumlah 47 buah, berdaya 15 wattLama penyalaan
lampu, untuk lampu ruangan mulai dijalankan mulai jam 10 pagi
sampai dengan jam 10 malam.Total lampu total = 50 + 32 + 47 = 129
buah watt lampu Lampu besar = 50 x 35 watt = 1750 watt Lampu kecil
= 32 x 15 watt = 480 watt Lampu kecil (lemari) = 47 x 15 watt = 705
watt 2935 watt
H. Kondisi Udara yang DirancangBerdasarkan comfort chart tabel 4
Carrier (1965 : 1-20), kondisi udara yang dirancang untuk ruang
pertokoan khususnya buku dan alat tulis adalah:Temperatur Udara: 76
oF db% RH : 50 % Dalam perancangan ini diasumsikan bahwa bulan
terpanas di Indonesia adalah bulan September (bmkg.go.id).
I. Kondisi Udara LuarDari data BMKG, kondisi rata-rata udara
kota Bandung adalah :Temperatur: 84 oF% RH : 75 %Daily Range: 10
oFKarena dalam satu hari temperatur udara luar tidak sama di setiap
jamnya, maka diperlukan faktor koreksi yang mengacu pada tabel 2,
Carrier (1-18). Dengan demikian maka temperatur udara luar setiap
jam adalah:
TemperaturWaktu matahari
10.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.0021.00
Db (oF)737475767779818281 797775
to-ti-3-2-101 356531-1
Keterangan :to = temperatur udara luar ruanganti = temperatur
udara dalam ruangan yang dirancangDari tabel didapatkan bahwa
temperature terpanas kota Bandung terjadi pada pukul 15.00 WIB.
PERHITUNGAN BEBAN PENDINGINAN
Beban pendinginan dapat diperoleh dari dalam dan luar ruangan.
Perhitungan beban pendinginan dalam perancangan ini dipertimbangkan
dari : Bulan terpanas terjadi pada bulan September. Pemakaian AC
mulai dari jam 10.00 s.d jam 22.00 (12 jam)
A. Beban Pendinginan dari Luar RuanganBeban pendinginan dari
luar ruangan yaitu sinar matahari yang meradiasikan kalor ke
dinding, atap dan lantai. Besar laju perpindahan kalor melalui
dinding dapat dihitung menggunakan rumus :Q = U x A x te Carrier
(1965 : 1-59)Keterangan :Q = Laju perpindahan kalor melalui dinding
(BTU/hr).U = Koefisien perpindahan panas dari seluruh bahan dinding
(BTU/hr.ft2.oF).A = Luas permukaan dinding (ft2).te = Perbedaan
temperatur equivalen (oF).
1. Koreksi temperatur equivalenUntuk kota Bandung besar koreksi
temperatur equivalen sebagai berikut:Daily Range : 10 oFSelisih
temperatur Dboa-Wbrm pada jam 15.00 WIB adalah :db - wb = 84 - 77
oF = 6 oFDengan menggunakan tabel 20A Carrier (1965 : 1-63) untuk
selisih temperatur 6 dari hasil interpolasi diperoleh koreksi
temperatur sebesar -3 oF.
2. Perbedaan temperatur equivalen teBerdasarkan perbedaan
temperatur equivalen untuk dinding dan atap dengan asumsi dinding
berwarna medium, dihitung dengan menggunakan persamaan :te = (0,78
x ) + (1 - 0,78 x ) tesCarrier (1965 : 1-64)
Ket:te= temperatur equivalen untuk dinding dan atap (oF)tes=
perbedaan temperatur equivalen untuk dinding dan atap yang dikenai
bayangan (oF)tem= perbedaan temperatur equivalen untuk dinding dan
atap yang dikenai sinar matahari langsung (oF)Rs= maksimun solar
heat gain yang melalui dinding dan atap pada bulan September dengan
posisi 100 LS (BTU/hr.ft2)Rm= maksimun solar heat gain yang melalui
dinding dan atap pada bulan September dengan posisi 100 LU
(BTU/hr.ft2)
Harga tem dan tes ditentukan dengan cara : Untuk dinding menurut
tabel 19 Carrier (1965:1-62) + koreksi temperatur equivalen tabel
20A Carrier (1965:1-63) Untuk atap menurut tabel 20 Carrier
(1965:1-63) + koreksi temperatur equivalen tabel 20A Carrier
(1965:1-63)
Penentuan hasil diambil berdasarkan pertimbangan untuk lokasi
bangunan pada posisi 100 LS dan berat persatuan luas dinding
rata-rata 102 lb.ft2. Dengan demikian harga tem dan tes adalah
sebagai berikut:
Tabel harga tem untuk dindingHadapanWaktu matahari
10.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.0021.0022.00
Timur1117212221171513111111109
Selatan -1015912131515121187
Barat3334579141722252423
Tabel harga tes untuk dindingHadapanWaktu matahari
10.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.0019.0020.0021.0022.00
Utara-3-3-3-2-101222543
Untuk menentukan harga Rs digunakan tabel 15 Carrier (1965 :
1-45) dengan asumsi bulan terpanas terjadi bulan September pada
posisi 10o LS, maka didapat harga seperti pada tabel berikut :
Tabel harga maximum solar heat gain (Rs)Hadap- anWaktu matahari
10.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.00
Timur103441111111083-2
Utara 212425242116103-2
Barat11111144103148161127-2
Untuk menentukan harga Rm digunakan tabel 15 Carrier (1965 :
1-45) dengan asumsi bulan terpanas terjadi bulan September pada
posisi 10o LU, maka didapat harga seperti pada tabel berikut :Tabel
harga maximum solar heat gain (Rm)Hadap-anWaktu matahari
10.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.00
Timur103441111111083-2
Utara11111111111083-2
Barat11111144103148161127-2
Tabel perbedaan harga temperatur equivalen dindingte = (0,78 x )
+ (1 - 0,78 x ) tesHadapanWaktu matahari
10.0011.0012.0013.0014.0015.0016.0017.0018.00
Timur3.24.525.45.625.44.524.083.643.2
Utara1.071.72.274.105.275.474.554.084.08
Barat1.441.441.441.661.882.322.763.864.52
Tabel beban pendinginan melalui dinding timurJamAUteQ
10.001291,7 ft20,0314 Btu/ hr.ft2.oF3,2129,79
11.004,52183,32
12.005,4219,02
13.005,62227,94
14.005,4219,02
15.004,52183,32
16.004,08165,58
17.003,64147,63
18.003,2129,79
Tabel beban pendinginan melalui dinding utaraJamAUteQ
10.00645,83 ft20,0314 Btu/ hr.ft2.oF1,0721.7
11.001,734.47
12.002,2746,03
13.004,1083,14
14.005,27106,87
15.005,47111
16.004,5592,27
17.004,0882,73
18.004,0882,73
Tabel beban pendinginan melalui dinding baratJamAUteQ
10.001291.7 ft20,0314 Btu/ hr.ft2.oF1,4458,4
11.001,4458,4
12.001,4458,4
13.001,6667,32
14.001,8876,25
15.002,3294,1
16.002,76112
17.003,86156,56
18.004,52183,32
Qlantai = A x U x (to-ti)= 2652,228 x 0,158 x (72-78)=
-2.514,3121 Btu/hrQatap = A x U x (to-ti)= 2652,228 x 0,13 x
(84-78)= 2068,74 Btu/hrQpintu utara = A x U x (to-ti)= 40,362 x
0,474 x (80-78)= 38,263 Btu/hrQpintu selatan = A x U x (to-ti)=
40,362 x 0,474 x (84-78)= 114,790 Btu/hr
Jadi Qluar = Qdinding + Qatap + Qlantai + Qpintu= (183,32 + 111
+ 94,1) + 2608,74 + 2514,31 + (38,263 + 114,790)= 388,42 + 2608,74
+ 2514,31 + 153,053= 5664,523 Btu/hr
B. Beban Pendinginan dari Dalam Ruangan
1. Beban pendinginan dari manusiaBeban pendinginan terdiri atas
beban sensible dan beban latent. Untuk ruang auditorium berdasarkan
hasil interpolasi dari tabel 48 Carrier (1965 : 1-100) dengan
temperatur ruangan 76 oF db, besar kalor dari orang adalah:
Qsensibel = jumlah orang x 216,7 (BTU/hr)Qlaten = jumlah orang x
133,3 (BTU/hr)
Dengan demikian diperoleh beban pendinginan dari manusia sebesar
:Qsensibel = 100 x 216,7 = 21670 (BTU/hr)Qlaten = 100 x 133,3 =
13330 (BTU/hr)
2. Beban pendinginan dari lampuLampu meupakan salah satu beban
sensibel yang harus diperhitungkan, karena memberikan energi
radiasi ke sekeliling ruangan. Perhitungan beban pendinginan dari
lampu berdasarkan tabel carrier (1965 : 1-101) lampiran 10, besar
perolehan panas dari lampu adalah:watt lampu Lampu besar = 50 x 35
watt = 1750 watt Lampu kecil = 32 x 15 watt = 480 watt Lampu kecil
(lemari) = 47 x 15 watt = 705 watt 2935 watt Fu = 1 ( lampu
dinyalakan semua) Fb = 1.3 asumsi Tabel 4.2 klasifikasi lampu
dengan a = 0.55 untuk recessed light no vent dengan supply rate
lebih dari 0.5 cfm/ft2 dan dari table 4.3 untuk nilai b = C untuk
medium ventilation rate untuk lantai tidak ditutupi karpet. Dari
table 4.4 C utuk lampu menyala selama 12 jam dengan a = 0.55 dan b
= C didapat CLF = 0.85
q = 3.41 x 2935 x 1 x 1.3 x 0.85 = 11059,226 btu/hr
3. Beban pendinginan dari meja dan lemari buku Beban panas
tambahan ini berasal dari benda atau alat yang ada di dalam ruangan
diantaranya meja dan lemari buku dengan jumlah meja yang terdapat
pada ruangan tersebut sebanyak 4 meja dan banyak lemari sebanyak
14. Diasumsikan massa dari meja 20 kg (44 lb) dan massa dari lemari
40 kg (88 lb). Beban panas dari meja dan lemari dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan:Q = W x C x (t2 - t1)(Dossat, 1961:
153)Dimana:Q = Jumlah panas (Btu/h)W = Berat meja dan lemari (lb)C
= Panas jenis meja dan lemari (Btu/lb oF)t2 = Temperatur meja dan
lemari (oF)t1 = Temperatur ruangan yang dirancang (oF)
Q = [Wm x Cm x (t2 - t1)] + [Wk x Ck x (t2 - t1)]Q= [4 x (44 x
0,08 x (80,6-78)] + [14 x (6,61 x 0,12 x (80,6-78)]= [36,6 + 28,87]
= 65,47 Btu/hr
4. Beban pendinginan dari peralatan kelistrikan.Peralatan
kelistrikan yang terdapat pada ruangan terdiri dari komputer
sebagai media pencari buku dengan daya 350 wattQ = total daya x 3,4
(BTU/hr) = 350 x 3,4 = 1190 BTU/hr
5. Beban pendinginan masuknya udara luar InfiltrasiDalam hal ini
infiltrasi diabaikan karena jendela yang terdapat pada ruangan
tidak pernah dibuka dan tertutup oleh insulasi, dan nilai
infiltrasi tidak akan diperoleh terkecuali bila pintu dibuka.
Ventilasi UdaraBerdasarkan tabel 45 Carrier (1965 : 1-97), jumlah
udara ventilasi tiap orang untuk ruangan adalah 15 cfm. Dengan
asumsi orang di dalam ruangan tidak merokok. Jadi jumlah udara
ventilasi yang dibutuhkan secara keseluruhan adalah :Jumlah Udara
Ventilasi= jumlah orang dalam ruangan (maks) x 15 cfm = 100 x 15=
1500 cfm
Dalam perolehan panas dari udara luar ini harus disertakan suatu
faktor yang menunjukan kemungkinan udara lolos dari cooling coil
(bypass factor). Menurut table 62 carrier (1965 : 1- 127) harga
Bypass Factor (BF) untuk ruang auditorium adalah 0,1 s/d 0,2 dalam
perancangan ini diambil harga (BF) = 0,2
Persamaan untuk panas sensibel adalah:Qoash =1,08 x Cfmvent x
(to ti)Carrier (1965 : 1- 150)
Persamaan untuk panas laten adalah :Qoalh =0,68 x Cfmvent x (wo
wi)Carrier (1965 : 1- 150)Dimana :Qoash = besar beban panas
sensibel (BTU/hr)Qoalh= besar beban panas laten (BTU/hr)Cfmvent=
jumlah udara ventilasi (cfm)to= temperatur udara luar oFti=
temperatur udara ruangan oFwo = spesifik humidity udara luar
(grains/lb dry air)wi= spesifik humidity udara ruangan (grains/lb
dry air)
untuk mengetahui besarnya harga di atas dapat dilihat pada bab
sebelumnya. Untuk harga spesifik humidity dapat dicari dengan
menggunakan psikrometric chart. Maka besarnya laju perpindahan
panas adalah:
JamCfm ventto tiwo wiQshrQlhr
10.001500-367,91-486069268,2
11.00-265,67-324066983,4
12.00-163,37-162064637,4
13.00060,99062209,8
14.00158,55162059721
15.00353,43486054498,6
16.00548,01810048970,2
17.00645,17972046073,4
18.00548,01810048970,2
Jadi, beban pendinginan keseluruhan yaitu :Q total = Qluar +
Qmanusia + Qlampu + Qmeja&lemari + Qeletronik + Qventilasi =
5664,523 + (21670 + 13330) +11059,226 + 65,47 + 1190 + (4860 +
54498,6)= 112.338 Btu/ hr= 44,24 hp= 9,38 TR= 13,5 PK12
