TOO KKNOWW HTTHEE WUUNNKKNNOOWNN · Pertukaran udara/jam m3/jam per orang ... Dalam perhitungan sistem pengkondisian ... Temperatur efektif didefinisikan sebagai indeks lingkungan

Refrigerating and Air Conditioning Technical Skill Program – Base of Air Conditioning System

TTOO KKNNOOWW TTHHEE UUNNKKNNOOWWNN

Oleh MOH. ARIS AS’ARI, S.Pd

PAKET KEAHLIAN TEKNIK PENDINGIN DAN TATA UDARA SMK NEGERI 1 CIREBON

Visit us on : refacsmkn1crb.wordpress.com


PAPERS CONTENT

CHAPTER I : VENTILATION, INFILTRATION AND EXFILTRATION

CHAPTER II : AIR CONDITIONING SYSTEMS

CHAPTER III : AIR PROPERTIES AND PSYCHROMETRIC APLICATION

CHAPTER IV : APLICATION PSYCHROMETICS TO AIR CONDITIONING SYSTEM

CHAPTER V : FAN AND BLOWER

CHAPTER VI : AIR HANDLING UNIT AND DUCT WORK

CHAPTER VII : COOLING LOAD CALCULATION


CHAPTER I

VENTILATION, INFILTRATION AND EXFILTRATION

Ventilasi Udara

Ventilasi merupakan proses untuk mencatu udara segar ke dalam bangunan/gedung dalam jumlah yang

sesuai kebutuhan.

Tujuan Ventilasi adalah :

1. Menghilangkan gas-gas yang tidak dibutuhkan yang ditimbulkan oleh resfirasi dan hasil pembakaran.

2. Menghilangkan uap air yang berlebihan.

3. Menghilangkan kalor yang berlebihan.

4. Membantu mendapatkan kenyamanan thermal.

Ventilasi Udara dapat di bagi menjadi dua tipe, yaitu :

1. Ventilasi Alami

2. Ventilasi Mekanis

A. Ventilasi Alami

Ventilasi alami terjadi karena adanya perbedaan tekanan di luar suatu bangunan/gedung yang disebabkan oleh

angin dan karena adanya perbedan temperatur, sehingga terdapat gas-gas panas yang naik di dalam saluran

ventilasi.

Ventilasi udara alami yang harus disediakan harus terdiri dari bukaan permanen seperti pintu, jendela dan

saranan lain yang dapat di buka.

A.1 Perancangan sistem Ventilasi Udara Alami

Yang perlu diperhatikan dalam merancang ventilasi alami adalah :

1. Tentukan kebutuhan ventilasi udara yang diperlukan sesuai fungsi ruangan.

2. Tentukan ventilasi gaya angin dan gaya thermal yang akan digunakan.

A.2 Ventilasi Gaya Angin

Faktor yang mempengaruhi laju ventilasi yang disebabkan gaya angin adalah

1. Kecepatan rata-rata angin

2. Arah angin yang kuat

3. Variasi kecepatan dan arah angin musiman dan harian

4. Hambatan setempat, seperti bangunan yang berdekatan, bukit, pohon dsb.

A.3 Penempatan outlet

Berikut ini beberapa posisi outlet untuk ventilasi alami yang direkomendasikan oleh ASHRAE :

1. Sisi arah tempat yang teduh dari bangunan dan berlawanan langsung dengan inlet.


2. Pada atap bangunan, di dalam area yang bertekanan rendah yang disebabkan oleh aliran angin yang tidak

menerus.

3. Pada sisi yang berdekatan ke muka arah angin dimana area tekanan rendah terjadi.

4. Dalam pantauan pada sisi arah tempat teduh.

5. Dalam ventilator atap

6. Pada cerobong.

Inlet sebaiknya ditempatkan dalam daerah bertekanan tinggi, sedangkan outlet sebaiknya ditempatkan dalam

daerah negatif atau bertekanan rendah.

B. Ventilasi Mekanik

Figure 2 Fan Outlet Sentrifugal (FanAir Company)

Persyaratan teknis untuk ventilasi mekanis dinataranya :

1. Sistem ventilasi mekanis harus diberikan jika ventilasi alami yang memenuhi syarat tidak memadai.

2. Sistem ventilasi mekanis bekerja terus menerus selama ruang tersebut dihuni.

3. Besarnya pertukaran udara yang disarankan untuk berbagai fungsi ruangan harus sesuai ketentuan.

Contoh :

Tipe Bangunan Catu udara segar minimum

Pertukaran udara/jam m3/jam per orang

Pabrik, Bengkel Kelas, Bioskop

6 8

18 18

B.1 Perancangan sistem Ventilasi Mekanis

Perancangan sistem Ventilasi Mekanis dilakukan sebagai berikut :

1. Tentukan kebutuhan udara ventilasi yang diperlukan sesuai fungsi ruangan.

2. Tentukan kapasitas fan.

3. Rancang sistem distribusi udara, baik menggunakan ducting atau fan yang dipasang pada dinding/atap.

Jumlah laju aliran udara yang perlu disediakan oleh sistem ventilasi mengikuti ketentuan. Contoh :

Fungsi Gedung Satuan Kebutuhan udara luar

Merokok Tidak merokok

Hotel a. Kamar tidur b. Ruang tamu c. Kamar mandi d. Lobi

(m

3/min)/orang

(m3/min)/orang

(m3/min)/orang

(m3/min)/orang

0,42

- -

0,45

0,21 0,75

- 0,15

Ruang Umum a. Lift b. WC Umum

(m

3/min)/orang

(m3/min)/orang

-

2,25

0,45 2,25

Untuk mengambil panas dari dalam ruangan, diperlukan laju aliran udara dengan jumlah tertentu untuk

menjaga supaya temperatur udara di dalam ruangan tidak bertambah melewati harga yang diinginkan.


C. Kriteria kenyamanan

C.1 Faktor yang mempengaruhi kenyamanan thermal manusia

C.1.1 Faktor Udara Kering (Dry Bulb)

Faktor temperatur dry bulb sangat besar pengaruhnya terhadap besar kecilnya kalor yang dilepas melalui

penguapan (evaporasi) dan melalui konveksi. Daerah kenyamanan thermal untuk daerah tropis dapat dibagi

menjadi :

1. Sejuk nyaman, antara temperatur 20,5°C – 22,8°C

2. Nyaman optimal, antara temperatur 22,8°C – 25,8°C

3. Hangat nyaman, antara temperatur 25,8°C – 27,1 °C

C.1.2 Faktor Kelembapan Udara Relatif (Relative Humidity/RH)

Kelembapan udara relatif adalah perbandingan antara jumlah uap air yang dikandung oleh udara tersebut

dibandingkan dengan jumlah kandungan uap air pada keadaan jenuh (saturasi) pada temperatur udara ruangan

tersebut.

Untuk daerah tropis, RH yang dianjurkan antara 40-50%, namun untuk ruangan yang jumlah orangnya padat

seperti ruang pertemuan, RH 55 – 60% masih diperbolehkan.

C.1.3 Faktor Kecepatan/Pergerakan Udara (Air Velocity)

Untuk mempertahankan kenyamanan udara, maka kecepatan udara yang jatuh di atas kepala tidak boleh lebih

besar dari 0,25 m/detik dan sebaiknya lebih kecil dari 0,15 m/detik. Namun, kecepatan udara dapat lebih besar

dari 0,25 m/detik bergantung dari rancangan temperatur udara kering. Untuk lebih jelas lihat tabel di bawah!

Tabel kecepatan udara dan kesejukan

Kecepatan udara [m/detik] 0,1 0,2 0,25 0,3 0,35

Temperatur udara kering [°C] 25 26,8 26,9 27,1 27,2

C.1.4 Faktor radiasi permukaan yang panas

Apabila di dalam suatu ruangan dinding-dinding sekitarnya panas, akan mempengaruhi kenyamanan seseorang

di dalam ruangan tersebut, meskipun temperature udara sekitarnya sesuai dengan tingkat kenyamanan.

Karena itu usahakan temperature radiasi rata-rata sama dengan temperature udara kering ruangan.

Jika temperature radiasi rata-rata lebih tinggi dari temperature udara kering ruangan, maka temperatur udara

ruangan rancangan dibuat lebih rendah dari temperatur rancangan biasanya.

C.1.5 Faktor aktivitas orang di ruangan

Dalam perhitungan sistem pengkondisian udara, besarnya kalor yang dihasilkan oleh aktivitas manusia di dalam

ruangan sangat mempengaruhi tingkat kenyamanan ruangan. Sebagai contoh lihat table di bawah.

Tabel Laju pertambahan Kalor dari Penghuni dalam ruang yang dikondisikan

Tingkat Aktivitas

Tipe penggunaan

Kalor total Dewasa, Pria

Kalor total yang disesuaikan untuk

Wanita

Btu/Jam Watt Btu/Jam Watt

Duduk, kerja amat ringan Kantor, hotel, apartemen

390 114 330 97

Pekerjaan mesin yang berat, mengangkat

Pabrik 1600 440 1600 469

Berjalan, Berdiri Apotik, Bank 550 162 500 146

Tabel di atas menunjukkan besarnya kalor total yang dihasilkan untuk suatu aktivitas yang dilakukan oleh

seorang pria dewasa. Untuk wanita dewasa dapat diambil 85% dari kalor yang dihasilkan pria dewasa dan anak-

anak 75% dari kalor yang dihasilkan pria dewasa.

C.1.5 Faktor pakaian yang dipakai


Besarnya kalor yang dilepas oleh tubuh dipengaruhi oleh jenis pakaian yang sedang dipakai pada saat itu,

terutama besar kecilnya isolasi thermal dari bahan pakaian dan tebalnya. Isolasi thermal dari bahan pakaian

yang dipakai dinyatakan dalam clo, dimana 1 clo = 0,155m2.K/Watt.

Contoh:

Pria clo Wanita clo

Sweater-ringan 0,20 Sweater-ringan 0,17

Jaket - berat 0,49 Jaket - berat 0,37

Sepatu 0,08 Sepatu 0,08

C.2 Zona kenyamanan ruangan

Temperatur efektif didefinisikan sebagai indeks lingkungan yang menggabungkan temperatur dan kelembapan

udara menjadi satu indeks. Dalam arti bahwa pada temperatur tersebut, respon thermal dari orang pada

kondisi tersebut sama, meski temperatur dan kelembapannya berbeda dengan catatan kecepatan udaranya

sama. Berdasarkan standar ASHRAE, temperatur efektif didefinisikan sebagai temperatur udara equivalen pada

lingkungan isothermal dengan kelembapan udara relative 50%, dimana orang memakai pakaian standard dan

melakukan aktivitas tertentu serta menghasilkan temperatur kulit dan kebasahan kulit yang sama.

Berdasarkan standar ASHRAE, maka zona kenyamanan dibagi menjadi :

1. Musim dingin, dimana temperatur operatif 20°C-23,5°C dengan kelembapan 60% dan dibatasi oleh

temperatur efektif 20°C dan 23,5°C.

2. Musim panas, dimana temperatur operatif 22,5°C-26°C dengan kelembapan 60% dan dibatasi oleh

temperatur efektif 23°C dan 26°C.

3. Untuk Indonesia, maka diambil temperatur operatif 25°C±1°C dengan kelembapan relative 55%±10%.

D. Infiltrasi dan Exfiltrasi

Figure 3. Infiltrasi dari celah candela

Infiltrasi adalah aliran udara luar yang tidak disengaja yang masuk melalui celah ataupun bagian yang terbuka

dari gedung ketika tekanan udara di luar lebih tinggi dari tekanan udara di dalam gedung pada ketinggian yang

sama. Sedangkan exfiltrasi adalah aliran udara yang tidak disengaja yang keluar melalui celah ataupun bagian

yang terbuka dari gedung ketika tekanan udara di dalam gedung lebih tinggi dari tekanan udara di luar. Infiltrasi

dan exfiltrasi bisa dipengaruhi oleh cerobong, angin, sistem udara ataupun sistem ventilasi mekanik.


CHAPTER II

AIR CONDITIONING SYSTEMS

Preface of Air Conditioning System

Principal of Air Conditioning System

Dalam memilih suatu sistem pengkondisian udara, maka yang perlu diperhatikan adalah :

1. Beban, kapasitas dan luas ruangan

2. Biaya instalasi dan biaya ketika unit telah beroperasi

3. Maintenance/perawatan

4. Reliabilitas dan fleksibilitas sistem jika diinstalasi pada suatu ruangan

Menurut Kharagpur, berdasarkan media fluid untuk mendistribusikan thermal maka sistem Tata Udara

dapat dibagi menjadi 4, yaitu :

1. All air systems

2. All water systems

3. Air- water systems

4. Unitary refrigerant based systems

1. All air systems

Dalam all air system air conditioning, maka media yang digunakan untuk memindahkan energy panas dari

ruang yang akan dikondisikan kepada sistem AC adalah udara. Dalam sistem ini, udara diproses oleh AC dan

setelah itu udara hasil pemrosesan disalurkan menuju ruang yang akan dikondisikan menggunakan cerobong

udara/duct menggunakan blower dan fan. Udara yang digunakan untuk mengkondisikan suatu ruang kemudian

dikembalikan kembali menuju AC untuk diproses ulang. Udara balikan dari ruang ini disebut return air.

All air systems Air Conditioning sendiri dapat dibagi menjadi 2 jenis, yaitu :

A. Single duct systems

B. Dual duct systems

A. Single duct systems

Single duct systems dapat digunakan untuk proses pendinginan ataupun proses pemanasan dalam duct yang

sama, namun tidak dapat digunakan secara bersamaan. Single duct systems dapat dibedakan menjadi :


1. Constant volumee, single zone systems

Sistem ini digunakan untuk mengatur temperatur dan kelembapan udara satu ruangan untuk memasukkan

udara dingin atau panas namun tidak bersamaan dengan volumee udara yang konstan.

A constant volumee, single zone Air Conditioning system

2. Constant volumee, multiple zone systems

Sistem ini digunakan untuk mengatur temperatur dan kelembapan udara banyak ruangan untuk memasukkan

udara dingin atau panas namun tidak bersamaan dengan volumee udara yang konstan dan tiap ruangan dapat

diatur temperatur dan kelembapannya.

Single duct, constant volumee system with multiple zones Air Conditioning

3. Variable volumee systems

Sistem ini digunakan untuk mengatur volumee udara yang berbeda-beda yang diatur oleh damper selain itu

temperatur diatur oleh thermostat pada tiap ruangan. Pembukaan dan penutupan damper diatur oleh

thermostat. Udara yang masuk ruangan hanya udara dingin dengan kelembapan yang rendah.


Single duct, multiple zone, variable air volumee Air Conditioning system

B. Dual duct, constant volumee systems

Dari gambar di bawah, suplay udara dibagi menjadi 2 aliran. Satu untuk dialirkan menuju cooling coil untuk

didinginkan dan dikeringkan sampai temperatur 13oC, yang satunya lagi melewati heating coil sampai

bertemperatur 35–45oC. Udara panas dan dingin mengalir dalam duct yang terpisah. Sebelum masuk ke

ruangan yang akan dikondisikan, udara dingin dan panas akan bercampur dalam proporsi yang dibutuhkan

dalam mixing box yang ditentukan oleh thermostat pada ruangan. Total volumee udara yang disuplay ke dalam

ruangan relatif konstan, namun temperatur udara yang disuplay bervariasi bergantung beban pada ruangan.

Dual duct, constant volumee systems

2. All water systems

Media penghantar panas (proses pendinginan ataupun proses pemanasan) yang digunakan pada sistem ini

adalah air. Terdapat dua jenis sistem dalam all water systems, yaitu :

1. Two pipe system

2. Four pipe system

A. Two pipe system

Sistem ini hanya digunakan untuk proses pemanasan atau hanya untuk proses pendinginan saja, tidak bisa

dipakai secara bersamaan. Sistem ini menggunakan Pressure Relief Valve (PRV) untuk menjaga balancing aliran

air.


Two pipe Air Conditioning system

B. Four pipe system

Four pipe system terdiri atas 2 pipa suplay, air dingin dan air panas, serta 2 pipa return water. Air dingin dan

panas akan bercampur sesuai proporsi yang dibutuhkan bergantung pada beban ruangan tersebut, dan

campuran air akan disuplay menuju ruangan yang akan di kondisikan. Sedangkan return water akan dibagi

menjadi dua, masing-masing hot water return menuju heating coil dan cold water return menuju cooling coil.

Sistem ini juga menggunakan Pressure Relief Valve (PRV) untuk menjaga balancing aliran air.

Pressure Relief Valve (Redi Controls Inc.)


Four pipe Air Conditioning system

Untuk memindahkan panas dari air panas ataupun dingin ke ruangan dapat menggunakan bare tube ataupun

convector, fan coil unit dan radiator.

B-1. Fan Coil Unit (FCU)

Fan coil unit ditempatkan di dalam ruang yang akan di kondisikan dimana komponen dari FCU adalah heating

dan/atau cooling coil fan, air filter, drain tray dan controls.


B-2. Convector

Convector terdiri atas finned tube coil untuk aliran fluid pemanas atau pendingin ruangan. Perpindahan panas

antara coil dengan ruangan hanya menggunakan natural convection jadi tidak ada kipas yang digunakan untuk

menggerakan udara. Convector lebih banyak digunakan untuk pemanas dan sangat jarang untuk digunakan

pada proses pendinginan.

B-3. Radiator

Pada radiator, proses perpindahan panas antara coil dengan udara sekeliling lebih banyak lewat radiasi namun

beberapa panas ada juga yang menggunakan natural convection. Radiator lebih banyak digunakan untuk

proses pemanasan dibandingkan untuk pendinginan.

3. Air- water systems

Pada air-water systems baik air maupun air digunakan bersama-sama untuk mengkondisikan suatu ruangan.

Udara dan air didinginkan atau dipanaskan pada central plant (Chiller atu boiler). Udara yang berasal dari

central plant untuk menyuplai suatu ruangan yang dikondisikan disebut primary air, sedangkan air yang berasal

dari central plant untuk menyuplai suatu ruangan yang dikondisikan disebut secondary water. Sistem ini terdiri

atas central plant untuk pendinginan dan pemanasan udara dan air (chiller dan boiler), ducting system, water

pipelines, pompa dan room terminal. Room terminal bisa berbentuk FCU, induction unit ataupun radiation

panel.


Air- water systems Air Conditioning

4. Unitary refrigerant based systems

Sistem ini menggambungkan sistem refrigerasi dan sistem air conditioning dalam satu paket. Di dalam sistem

ini semua komponen refrigerasi (kompresor, condenser, filter drier dll) berada pada satu tempat dengan

komponen air conditioning (humidifier, control, blower dll). Contoh dari sistem ini diantaranya adalah AC

Windows, AC Split, Duct Split, Heat pump, Portable AC, dll.

AC Windows dan AC Split

Out door dan Indoor Duct Split


CHAPTER III

AIR PROPERTIES AND PSYCHROMETRIC APLICATION

Preface

Defenisi dari Air Conditioning (Tata Udara dalam bahasa Indonesia) menurut The American Society of

Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) adalah proses memperlakukan udara

sehingga udara tersebut dapat dikontrol secara simultan baik temperatur, kelembapan (humidity), kebersihan

dan distribusinya sehingga mendapatkan apa yang kita butuhkan dari ruangan yang telah dikondisikan.

Berdasarkan pengertian di atas, maka beberapa indicator yang dibutuhkan dalam mengoperasikan

suatu sistem air conditioning diantaranya :

. Pengendali temperatur (Temperature control)

. Pengendali kelembapan udara (Humidity control)

. Penyaring, pembersih dan pencucian udara (Air filtering, cleaning, and purification)

. Perpindahan dan sirkulasi udara (Air movement and circulation)

3.1 Komposisi dry air dan moist air

Udara di atmosfer terdiri dari berbagai komponen seperti uap air dan udara polutan (seperti asap, debu dan

gas-gas lainnya). Dry air didefenisikan sebagai udara yang kadar uap air dan kandungan polutan udaranya telah

dibuang. Komposisi dari dry air relative konstan, namun akan sedikit bervariasi dalam jumlah tiap

komponennya jika berbeda waktu, lokasi geografis dan ketinggian suatu daerahnya. Harrison (1965)

mengemukakan bahwa kandungan dari dry air berkisar :

Nitrogen = 78.084 %

Oxygen = 20.9476 %

Argon = 0.934 %

carbon dioxide = 0.0314 %

neon = 0.001818 %

helium = 0.000524 %

methane = 0.00015 %

sulfur dioxide = 0 to 0.0001 %

hydrogen = 0.00005 %

krypton, xenon, dan ozone = 0.0002 %

Moist air adalah campuran dari dry air dengan uap air. Jumlah uap air yang terkandung dalam moist air berkisar

dari nol (dry air) sampai pada level maksimum bergantung dari temperatur dan tekanan udara tersebut.

3.2 Psychrometrics chart

Psychrometrics Chart disusun oleh Carrier dengan mengacu pada kondisi atmosfir normal. Beberapa parameter

yang perlu diketahui pada grafik Psychrometrics:

A. Wet bulb temperature

B. Dry bulb temperature

C. Humidity ratio (w)

D. Enthalpy (h)

E. Specific Volumee (SpV)

F. Relative humidity (RH)

G. Dew point temperature

A. Wet-bulb Temperature (WB)

WB adalah suhu udara ruang yang diperoleh melalui

pengukuran dengan Slink Psikrometer pada

theremometer dengan bulb basah. Suhu WB

diplotkan sebagai garis miring ke bawah yang

berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian

samping kanan chart. Suhu WB ini merupakan

ukuran panas total (enthalpi). Perubahan suhu WB

menunjukkan adanya perubahan panas total.


Plotting Wet Bulb pada Psychrometrics Chart

B. Dry-bulb Temperature (DB)

DB adalah suhu udara ruang yang diperoleh melalui

pengukuran dengan Slink Psikrometer pada

theremometer dengan bulb kering. Suhu DB diplotkan

sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu

mendatar yang terletak di bagian bawah chart. Suhu DB

ini merupakan ukuran panas sensibel. Perubahan suhu

DB menunjukkan adanya perubahan panas sensibel.

Plotting Dry Bulb pada Psychrometrics Chart

C. Humidity Ratio atau Specific Humidity (W)

Specific humidity adalah jumlah kandungan uap air di udara yang diukur dalam satuan grains per pound udara.

( 7000 grains = 1 pound) dan diplotkan pada garis sumbu vertikal yang ada di bagian samping kanan chart.

Plotting Specific humidity pada Psychrometrics Chart


D. Enthalpi (h)

Enthalpi adalah jumlah panas total dari campuran udara dan uap aire di atas titik nol. Dinyatakan dalam satuan

Btu/lb udara. Harga enthapi dapat diperoleh sepanjang skala di atas garis saturasi

Plotting Enthalpy pada Psychrometrics Chart

E. Specific volumee (SpV)

Specific volumee atau volumee spesifik adalah kebalikan dari berat jenis, dinyatakan dalam ft3/lb. Garis

skalanya sama dengan garis skala wet bulb.

Plotting Specific Volumee pada Psychrometrics Chart

F. Relative Humidity (% RH)

% RH merupakan perbandingan jumlah actual dan jumlah maksimal (saturasi) dari uap air yang ada pada suatu

ruang atau lokasi tertentu. 100% RH berarti saturasi dan diplotkan menurut garis saturasi. Untuk ukuran yang

lebih kecil diplotkan sesuai arah garis saturasi.


Plotting Relative Humidity pada Psychrometrics Chart

G. Dew-point temperature (DP)

Suhu DP adalah suhu di mana udara mulai menunjukkan aksi pengembunan ketika didinginkan. Suhu DP

ditandai sebagai titik sepanjang garis saturasi. Pada saat udara ruang mengalami saturasi (jenuh) maka

besarnya suhu DB sama dengan suhu WB demikian pula suhu DP. Suhu DP merupakan ukuran dari panas laten

yang diberikan oleh sistem. Adanya perubahan suhu DP menunjukkan adanya perubahan panas laten atau

adanya perubahan kandungan uap air di udara.

Plotting Dew Point pada Psychrometrics Chart



Contoh Soal

Contoh 4.1 Hasil pengukuran kondisi suatu ruangan dengan slink psychrometer memberikan data sebagai

berikut:

Temperatur Dry Bulb 78°F

Temperatur Wet Bulb 65°F

Tentukan parameter udara lainnya dengan mengunakan psikrometrik chart.

Solusi

Mengacu ke pschrometric di ats, pertama-tama tentukan titik potong antara garis DB = 78°F dan garis WB 65°F.

Titik tersebut adalah titik P. Dari titik P ikuti garis horisontal ke arah kanan, yaitu skala kelembapan spesifik w =

72 gr/lb. Ikuti garis kemebapan relatif, RH = 50%. Ikuti garis horisontal ke kiri hingga memotong garis saturasi,

diperoleh suhu DP = 58°F. Dan ikuti garis entalpi, H= 30,05 Btu/lb. Yang terakhir tentukan volumee spesifik,

SpV. Titik P berada diantara garis 13,5 dan 14,0, dapat diperkirakan SpV =13,75 ft3/kg.

Jadi parameter yang didapat : RH = 50% W = 72 gr/lb DP = 58°F H = 30,05 Btu/lb SpV = 13,75 ft3/lb


CHAPTER IV

APLICATION PSYCHROMETICS TO AIR CONDITIONING SYSTEM

Sistem Tata Udara (air conditioning system) dapat terdiri dari beberapa proses pengkondisian udara,

yaitu proses pemanasan (heating), proses pendinginan (cooling), proses penambahan uap air (humidifying),

dan proses pengurangan uap air (dehumidifying). Pengkondisian udara akan merubah kondisi udara, dari

kondisi awal menjadi kondisi akhir.

Contohnya kita berdomisili di daerah Cirebon dengan kelembapan 70% dan temperatur DB 28°C. Kita

akan merancang suatu ruangan dengan kelembapan 50% dan temperatur DB 21°C, dengan begitu kita akan

melakanakan proses cooling dengan menurunkan temperatur dari DB 28°C menjadi DB 21°C dan

dehumidifying dengan menurunkan kelembapan dari 70% menjadi 50% dalam sistem air conditioning pada

ruangan yang akan kita tentukan.

Dalam prakteknya, ada enam proses yang lazim dilaksanakan dalam sistem tata udara, yaitu:

1. Proses dengan Panas Sensibel Konstan

2. Proses dengan Panas Laten Konstan

3. Proses dengan Panas Total (entalpi) Konstan atau proses Adiabatik

4. Proses dengan Kelembaban relatif constan

5. Proses tata udara lengkap, kombinasi

6. Proses Pencampuran udara dalam kondisi berbeda

Perlu anda ketahui bahwa:

1. Garis DB merupakan garis panas sensible konstan, dimana panas sensible merupakan perpindahan panas

yang disertai perubahan temperatur namun tidak disertai perubahan fasa.

2. Garis DP merupakan garis panas laten konstan dimana panas latent merupakan perpindahan panas yang

disertai perubahan fasa namun tidak disertai perubahan temperatur.

3. Garis WB merupakan garis entalpi (panas total) konstan, dimana jika terjadi penambahan panas maka

dibutuhkan suatu coil pemanas sedangkan jika terjadi pengurangan panas maka disitu dibutuhkan coil

pendingin.

3.1 Pemanasan Udara tanpa Penambahan Uap Air

Pemanasan udara ruang tanpa menambah kandungan uap air, berarti proses pengkondisian udara ruang

dengan panas laten konstan atau proses atau proses dengan kandungan uap air

konstan. Dalam hal ini hanya panas sensibel yang ditambahkan ke udara ruang. Proses ini dapat berupa

penggunaan pemanas ruang dengan air atau uap panas yang disalurkan melalui koil pemanas, baik dengan

blower ataupun tanpa blower. Proses ini lazim disebut sebagai proses pemanasan-sensibel yang

direpresentasikan dengan garis horisontal pada psikrometrik chart, karena kelembaban spesifik udara ruang

tidak berubah.

Case 1

Kondisi awal suatu ruangan bertemperatur DB 35oF dengan 80% RH akan dihangatkan dengan temperatur DB

105oF. Tentukan perubahan WB, DP, RH, dan panas total yang ditambahkan ke dalam udara ruang tersebut?

Solusi


Gunakan psychrometric chart. Suhu DB 35°F di-plot pada titik A dan suhu DB 105°F dipetakan pada titik B.

Entalpi pada titik A 12,15 Btu/lb dan entalpi pada titik B adalah 29,3 Btu/lb. Dari titik B, diperoleh WB 64oF, dan

DP 30oF, dan RH 8% (kira-kira). Untuk menghitung panas total yang diperlukan dalam proses pemanasan ini

adalah dengan mengurangi besaran enthalpy pada skala paling kiri di chart yaitu 29,3 Btu/lb dengan 12,16

Btu/lb dan diperoleh H = 17,15 Btu/lb. Ilustrasinya seperti gambar di bawah!

3.2. Pemanasan dengan Penambahan Uap Air (Humidifiying)

Pada musim dingin di daerah empat musim, disamping suhu udara rendah, kelembaban absolut atau

kandungan uap air di udara juga akan turun. Akibat penurunan tersebut, maka dibutuhkan sistem

pengkondisian udara, untuk menaikkan suhu dan kelembaban udara pada tingkat yang nyaman, maka

digunakan peralatan pemanas (heater) yang lebih baik dilengkapi dengan piranti penambah kelembaban udara

(humidifier). Pada peralatan itu memungkinkan menambah uap air secukupnya ke udara ruang untuk

mempertahankan kelembaban relatif pada level 20 – 40% RH.

Case 2

Udara ruang 40°F DB dan kelembaban relatif 30%RH, dipanaskan hingga mencapai 105°F DB dan ditambahkan

uap air untuk mempertahankan kelembaban relatif tetap berada pada level 30% RH. Tentukan besaran panas

yang ditambahkan ke udara per pound dan volumee uap air yang harus ditambahkan per pound udara kering!


Dari hasil ploting di psychrometric chart, maka didapat :

awal udara ruang pada chart, diperoleh titik A, dengan H1=11,0 Btu/lb; w1=11 gr/lb.

Pemetaan kondisi akhir dengan mengikuti garis 30% RH, diperoleh titik B, H2=41,6 Btu/lb; w2=102 gr/lb.

Jadi Panas yang ditambahkan = 41,6 – 11 = 30 Btu/lb

Uap air yang ditambahkan = 102 – 11 = 91 gr/lb.


CHAPTER V

FAN AND BLOWER

Preface

Hampir kebanyakan pabrik menggunakan fan dan blower untuk ventilasi dan untuk proses industri yang

memerlukan aliran udara. Sistem fan penting untuk menjaga pekerjaan proses industri, dan terdiri dari sebuah

fan, motor listrik, sistem penggerak, saluran atau pemipaan, peralatan pengendali aliran, dan peralatan

penyejuk udara (filter, kumparan pendingin, penukar panas, dll.).

Fan System for Industries

Departemen Energi Amerika Serikat meperkirakan bahwa 15 persen listrik di industri manufakturing Amerika

dipakai oleh motor. Hal yang sama di sektor komersial, listrik yang dibutuhkan untuk mengoperasikan motor

fan yang merupakan bagian dari biaya energi terbesar untuk penyejukan ruangan (US DOE, 1989).

Perbedaan fan dan blower terletak pada metode yang digunakan untuk menggerakan udara, tekanan sistem

operasi serta rasio spesific (rasio tekanan pengeluaran terhadap tekanan hisap).

Perbandingan Spesifik Kenaikan tekanan (mmWg)

Fan ≤ 1,11 1136

Blower 1,11 s.d 1,20 1136 s.d 2066

5.1 Fan

Fan dibagi menjadi 2 jenis, yaitu :

1. Fan Sentrifugal

2. Fan Axial

1. Fan Sentrifugal

Fan sentrifugal menggunakan impeler yang berputar untuk menggerakan aliran udara. Fan sentrifugal

meningkatkan kecepatan aliran udara dengan impeler berputar. Kecepatan meningkat sampai mencapai ujung

blades dan kemudian diubah ke tekanan. Fan ini mampu menghasilkan tekanan tinggi yang cocok untuk kondisi

operasi yang kasar, seperti sistem dengan suhu tinggi, aliran udara kotor atau lembab, dan handling bahan.


Fan Sentrifugal (FanAir Company)

Terdapat jenis-jenis fan sentrifugal berdasarkan bentuk bladenya, yaitu :

A. Fan Sentrifugal dengan Blade Radial

Blade Radial Centrifugal Fan (Canadian Blower)

Keuntungan :

1. Cocok untuk tekanan statis tinggi (sampai 1400 mmWC) dan suhu tinggi

2. Rancangannya sederhana sehingga dapat dipakai untuk unit penggunaan khusus

3. Dapat beroperasi pada aliran udara yang rendah tanpa masalah getaran

4. Sangat tahan lama

5. Efisiensinya mencapai 75%

6. Memiliki jarak ruang kerja yang lebih besar yang berguna untuk handling padatan yang terbang (debu,

serpih kayu, dan skrap logam)

Kerugian :

Hanya cocok untuk laju aliran udara rendah sampai medium

B. Forward-Curved Fan

Forward-Curved Centrifugal Fan (Canadian Blower)


Keuntungan:

1. Dapat menggerakan volume udara yang besar terhadap tekanan yang relatif rendah

2. Ukurannya relatif kecil

3. Tingkat kebisingannya rendah (disebabkan rendahnya kecepatan) dan sangat cocok untuk digunakan untuk

pemanasan perumahan, ventilasi, dan penyejuk udara (HVAC)

Kerugian:

1. Hanya cocok untuk layanan penggunaan yang bersih, bukan untuk layanan kasar dan bertekanan tinggi

2. Keluaran fan sulit untuk diatur secara tepat

3. Penggerak harus dipilih secara hati-hati untuk menghindarkan beban motor berlebih sebab kurva daya

meningkat sejalan dengan aliran udara

4. Efisiensi energinya relatif rendah (55-65%)

C. Backward Inclined Fan

Backward Inclined Fan Centrifugal Fan (Canadian Blower)

Keuntungan:

1. Dapat beroperasi dengan perubahan tekanan statis (asalkan bebannya tidak berlebih ke motor)

2. Cocok untuk sistem yang tidak menentu pada aliran udara tinggi

3. Cocok untuk layanan forced-draft

4. Fan dengan blade datar lebih kuat

5. Fan dengan blades lengkung lebih efisien (melebihi 85%)

6. Fan dengan blades air-foil yang tipis adalah yang paling efisien

Kerugian:

1. Tidak cocok untuk aliran udara yang kotor (karena bentuk fan mendukung terjadinya penumpukan debu)

2. Fan dengan blades air-foil kurang stabil karena mengandalkan pada pengangkatan yang dihasilkan oleh tiap

blade

3. Fan blades air-foil yang tipis akan menjadi sasaran erosi

2. Fan Aksial

Fan Aksial (NISCO)


Fan aksial menggerakan aliran udara sepanjang sumbu fan. Fan ini terkenal di industri karena murah,

bentuknya yang kompak dan ringan. Jenis utama fan dengan aliran aksial diantaranya adalah sebagai berikut :

A. Fan propeller

Fan Propeller (FanAir Company)

Keuntungan:

1. Menghasilkan laju aliran udara yang tinggi pada tekanan rendah

2. Tidak membutuhkan saluran kerja yang luas (sebab tekanan yang dihasilkannya kecil)

3. Murah sebab konstruksinya yang sederhana

4. Mencapai efisiensi maksimum, hampir seperti aliran yang mengalir sendiri, dan sering digunakan pada

ventilasi atap

5. Dapat menghasilkan aliran dengan arah berlawanan, yang membantu dalam penggunaan ventilasi

Kerugian:

1. Efisiensi energinya relatif rendah

2. Agak berisik

B. Fan Tabung Aksial

Fan Tabung Aksial (NISCO)

Keuntungan:

1. Tekanan lebih tinggi dan efisiensi operasinya lebih baik daripada fan propeller

2. Cocok untuk tekanan menengah, penggunaan laju aliran udara yang tinggi, misalnya pemasangan saluran

HVAC

3. Dapat dengan cepat dipercepat sampai ke nilai kecepatan tertentu (karena putaran massanya rendah) dan

menghasilkan aliran pada arah berlawanan, yang berguna dalam berbagai penggunaan ventilasi

4. Menciptakan tekanan yang cukup untuk mengatasi kehilangan di saluran dengan ruang yang relatif efisien,

yang berguna untuk pembuangan

Kerugian:

1. Relatif mahal

2. Kebisingan aliran udara sedang

3. Efisiensi energinya relatif rendah (65%)


C. Fan Vane-axial

Vane-axial Fan (NISCO)

Keuntungan:

1. Cocok untuk penggunaan tekanan sedang sampai tinggi (sampai 500 mmWC), seperti induced draft untuk

pembuangan boiler

2. Dapat dengan cepat dipercepat sampai ke nilai kecepatan tertentu (disebabkan putaran massanya yang

rendah) dan menghasilkan aliran pada arah berlawanan, yang berguna dalam berbagai penggunaan

ventilasi

3. Cocok untuk hubungan langsung ke as motor

4. Kebanyakan energinya efisien (mencapai 85% jika dilengkapi dengan fan airfoil dan jarak ruang yang kecil)

Kerugian:

Relatif mahal dibanding fan impeler

5.2 Blower

Blower dapat mencapai tekanan yang lebih tinggi daripada fan, sampai 1,20 kg/cm2. Dapat juga digunakan

untuk menghasilkan tekanan negatif untuk sistem vakum di industri. Blower sentrifugal dan blower positive

displacement merupakan dua jenis utama blower.

A. Blower sentrifugal

Blower Sentrifugal (FanAir Company)

Blower sentrifugal terlihat lebih seperti pompa sentrifugal daripada fan. Impelernya digerakan oleh gir dan

berputar 15.000 rpm. Pada blower multi-tahap, udara dipercepat setiap melewati impeler. Pada blower tahap

tunggal, udara tidak mengalami banyak belokan, sehingga lebih efesien.

Blower sentrifugal beroperasi melawan tekanan 0,35 sampai 0,70 kg/cm2, namun dapat mencapai tekanan

yang lebih tinggi. Satu karakteristiknya adalah bahwa aliran udara akan cenderung turun secara drastis begitu


tekanan sistem meningkat, yang dapat merupakan kerugian pada sistem pengangkutan bahan yang tergantung

pada volume udara yang baik. Oleh karena itu, alat ini sering digunakan untuk penerapan sistem yang

cenderung tidak terjadi penyumbatan.

B. Blower jenis positive-displacement

Blower jenis positive displacement memiliki rotor, yang "menjebak" udara dan mendorongnya melalui

rumah blower. Blower ini menyediakan volume udara yang konstan bahkan jika tekanan sistimnya bervariasi.

Cocok digunakan untuk sistim yang cenderung terjadi penyumbatan, karena dapat menghasilkan tekanan

yang cukup (biasanya sampai mencapai 1,25 kg/cm2 ) untuk menghembus bahan-bahan yang menyumbat

sampai terbebas. Blower jenis positive-displacement berputar lebih pelan daripada blower sentrifugal (3.600

rpm) dan seringkali digerakkan dengan belt untuk memfasilitasi perubahan kecepatan.

Positive-displacement Blower


CHAPTER VI

AIR HANDLING UNIT AND DUCT WORK

Fungsi utama sistem air handling adalah untuk mensuplai udara yang telah dikondisikan ke beberapa

bagian gedung. Temperatur udara yang disuplai ke bagian gedung tersebut dikontrol oleh satu thermostat.

Suatu sistem HVAC gedung dapat bertipe distribusi dan terpusat. Suatu sistem HVAC distribusi merupakan

packaged sistem HVAC yang hanya melayani kebutuhan udara satu lokasi saja yang sistemnya terpasang pada

tembok, jendela atau pada bagian luar yang dekat dengan ruangan yang akan dikondisikan. Sistem ini bisa

berupa ACSplit, Windows, Roof top, dll. Sedangkan sistem HVAC Central dipasang pada suatu ruang khusus

yang kemudian udara hasil pendinginan ataupun pemanasan ditransfer lewat duct. Kita hanya membahas

sistem HVAC Central pada lingkup Air Handling dan ducting.

Typical Centralized System

6.1 Air Handling Unit

Typical Single Zone

Air Handling unit adalah alat yang digunakan untuk mengontrol temperatur, kelembapan, kebersihan, dan

distribusi udara untuk suatu ruangan.

Chiller

Boiler

cooling towers

Extensive ductwork

Mechanical rooms

Komponen AHU:

1 - Supply duct

2 - Fan compartment

3 - Flexible connection

4 - Heating and/or cooling coil

5 - Filter compartment

6 - Return and fresh air duct


Air Handling Unit Display


A. Air Cleaning Equipment / Air filter

Dry and Cleanable Filter

Fungsi dari Komponen ini adalah untuk menyaring dan membersihkan udara dari debu, serpihan

logam dan kotoran lainnya yang berasal dari fresh air dan return air.

B. Pre Heating Coil

Fungsi dari pre heating coil adalah untuk mencegah cooling coil membeku jika udara luar di bawah

temepartur beku. Ukuran dari pre heating coil lebih kecil 15-25% dari Reheat/Tempering coil.


C. Cooling Coil / Dehumidifier

Cooling coil berfungsi untuk mendinginkan udara yang akan didistribusikan ke dalam ruangan. Cooling

coil juga disebut dehumidifier karena mengurangi kadar kelembapan uap air pada udara.

D. Reheat atau Tempering Coil

Steam Coil, Hot Water Coil, dan Electric Heaters (kiri ke kanan)

Reheat atau tempering coil berfungsi untuk memanaskan udara yang akan didistribusikan ke dalam

ruangan. Tempering coil dapat dibedakan menjadi 3 :

1. Steam Coils

2. Hot Water Coils

3. Electric Heaters

E. Flexible Connection

Fungsi dari flexible connection adalah meredam getaran akibat kerja fan.

F. Fan Unit

Fungsi dari fan adalah untuk memompa udara untuk didistribusikan ke dalam ruangan.


G. Marine lamp

Penerangan ruangan pada saat maintenance ataupun service.

H. Belt

Penghubung motor penggerak dengan fan.

I. Motor drive

Penggerak fan supaya berputar.

J. Spray humidifier

Spray humidifier berfungsi untuk washer air (pencuci udara untuk menambahkan oksigen) selain itu

juga untuk menambah uap air dengan jalan menyemprotkan uap air pada udara hasil

pendingin/pemanasan. Spray humidifier bisa berupa hot water ataupun cold water spray bergantung

pada kebutuhan.

K. Eliminator

Eliminator berfungsi sebagai penahan uap air supaya tidak masuk ke dalam sistem duct.


L. Supply duct

Supply duct adalah penghubung antara AHU dengan sistem duct untuk didistribusikan ke dalam

ruangan-ruangan.

M. Goose neck

Goose neck atau leher angsa adalah saluran pensuplai fresh air yang dilengkapi dengan louver damper

untuk mengatur fresh air dan return air dapat bercampur dengan baik.

Goose Neck

Louver Damper


N. Relief Damper

Reflief damper berfungsi untuk mengatur banyaknya udara yang akan masuk ke dalam ruangan

melalui diffuser.

O. Diffuser/Grille/Register

Diffuser/Grille/Register sama-sama berfungsi sebagai return dan supplay untuk ducting dari atau menuju AHU. Namun biasanya untuk supplay digunakan register, diffuser dan untuk return menggunakan grille. Perbedaanya adalah :

Register Memiliki bagian yang dapat mengatur arah aliran udara, ataupun untuk membuka/menutup aliran udara dari supplay duct.

Grille Tidak dapat diatur untuk menutup/membuka ataupun mengarahkan udara, jadi lebih cocok untuk bagian return air.

Diffuser Memiliki sirip yang dapat digunakan untuk mengatur arah aliran udara untuk disebarkan ke ruangan


Mekanisme kerja AHU untuk Dual Duct System


CHAPTER VII

COOLING LOAD CALCULATION

7.1 Rumus sederhana memilih AC

Di Indonesia, yang sering dipakai oleh teknisi AC atupun penjual AC dalam menentukan kapasitas AC

adalah dengan satuan PK (paar de kraft) atau horse power (hp). Namun sebenarnya satuan AC lebih tepat

dihitung dengan BTU (British Thermal Units), semakin tinggi BTU maka semakin besar ruangan yang dapat

"didinginkan". Jadi walaupun di Indonesia banyak yang sering memakai satuan PK tetapi kebanyakan satuan

yang satu ini kurang mewakili untuk menghitung kebutuhan AC yang akan digunakan.

Bila anda membeli AC dengan BTU yang terlalu besar, tidak hanya masalah pemborosan terhadap

uang dan listrik tetapi juga dapat mengganggu kesehatan (seperti masalah kelembaban yang tidak baik/

kering).

Cara paling sederhana adalah dengan menggunakan formula yang sederhana ini yaitu :

P (panjang ruangan) x L (lebar ruangan) x 500 = ...... Btu jika tidak diketahui tingginya

Panjang ruangan (m) x Lebar ruangan (m) x Tinggi ruangan/3 (m) x 500= ...... Btu, jika

diketahui tinggi ruangan tersebut.

Jadi sebenarnya kemampuan mendinginkan ruangan bukan ditentukan oleh "berapa PK" nya itu sendiri. Karena

cooling capacity dari AC di pasaran sering ditunjukkan dengan satuan btu/h. Sedangkan satuan PK awalnya

adalah untuk menunjukkan berapa energi yang diserap oleh kompressor dalam bekerja. Namun dalam

perkembangannya PK sering dijadikan "ukuran" besarnya AC itu sendiri, hal yang tidak sepenuhnya salah tapi

tidak benar benar tepat.

Contoh!

Ruangan kamar berukuran panjang 6 m, lebar 3 dan tinggi 3 m. Maka berapa besar Btu pada ruang

kamar tersebut?

Jika kita menggunakan rumus di atas maka didapat:

5 x 3 x (3/3) x 500 btu/h = 7500 btu/h.

Di pasaran, kita akan menemukan data kapasitas AC rata-rata sebagai berikut:

½ PK » 5000 btu/h

¾ PK » 7000 btu/h

1 PK » 9000 btu/h

2 PK » 16.000 btu/h

3 PK » 24.000 btu/h

Maka dari data di atas maka anda lebih baik membeli AC 1 PK dari pada yang ¾ PK. Karena bila yang digunakan

AC ¾ PK, berarti AC harus bekerja lebih berat agar dapat menyesuaikan dengan ukuran ruangan.

Hal lain yang perlu diperhatikan : Jika ruangan cukup teduh maka anda bisa mengurangi kapasitas BTU sampai dengan 10% Jika ruangan banyak matahari maka anda bisa menambahkan kapasitas BTU sebanyak 10% Jika ruangan selalu diisi oleh 2 orang atau lebih, sebaiknya anda menambahkan 600 BTU untuk setiap

orang Jika AC digunakan di dapur, tambahkan 4.000 BTU Juga jangan dilupakan, apakah daya listrik yang digunakan cukup bagi kapasitas listrik di rumah anda,

hitung seluruh kebutuhan listrik yang akan digunakan karena bila terlalu dekat dengan kapasitas total listrik maka kemungkinan listrik di rumah anda sering mengalami mati mendadak (daya yang kurang).

7.2 Menghitung beban pendinginan

Dalam menghitung beban pendinginan, menurut Carrier dalam The Totaline® Refrigeration Selection

Guide ada 4 faktor yang harus dihitung diantaranya :

1. Transmission Load


yaitu panas yang melewati dinding, lantai dan atap.

2. Air Change Load

yaitu panas yang terjadi akibat udara yang masuk pada ruangan baik secara infiltasi maupun

ventilasi.

3. Product Load

yaitu panas yang harus dibuang dan dihasilkan oleh produk yang di ada di dalam ruangan.

4. Internal Load

yaitu panas yang dihasilkan oleh sumber seperti lampu, electric motor, orang sedang bekerja di

dalam ruangan tersebut, dll.

Sebelum kita mengadakan perhitungan, maka terlebih dahulu kita mengadakan survey untuk mencari

beberapa informasi yang diantaranya :

1. Design temperatur sekeliling

2. Temperatur ruangan yang akan dikondisikan beserta kelembapan yang diinginkan

3. Dimensi, tipe konstruksi, insulasi, exposure, dll dari ruangan yang akan dikondisikan

4. Tipe dan jumlah produk

5. Keperluan electrical service

6. Beban yang lain seperti manusia, lampu, peralatan listrik, dll.

Contoh Soal untuk Refrigeration Load under 32°F

PT. Sapi Glonggong akan membangun ruangan freezer dengan ukuran 20 ft x 30 ft x 10 ft dengan dinding

semuanya terbuat dari insulasi fiber glass setebal 6 inch. Digunakan untuk menyimpan daging sapi segar

seberat 2000 lb/hari. Temperatur udara luar 70°F, RH 60% dan total beban lampu dan motor listrik sebesar

500 watt. Jika temperatur ruangan didesain bertemperatur -10°F, maka carilah refrigeration load dari sistem!

Dari soal diatas maka kita tulis teerlebih dahulu beberapa informasi desain ruangan :

Customer : PT. Sapi Glonggong

Alamat : Jln. Rumput sebelah Kandang sapi, Cirebon.

Job : 8

Estimator : Mr. Zack de La Rocha

Tanggal survey : 11-11-2011

Kondisi tempat

1. Aplikasi : Freezer daging

2. Ukuran ruangan (ft) : 20 ft (w) x 30 ft (l) x 10 ft (h)

3. Material insulasi thermal : Fiber glass

4. Ketebalan tembok seluruhnya (inch) : 6 inch

5. Temperature dan kelembapan udara luar : 70°F, RH 60%

6. Temperature storage yang diinginkan : -10°F

7. Penurunan temperatur : 80°F

8. Beban peralatan listrik total : 500 watt

9. Jumlah orang yang ada di ruangan : 0

10. Berat total produk : 2000 lb/hari

11. Informasi jenis produk : Daging sapi segar, temp. awal 50°F

Tidak menggunakan dinding luar

Calculation Load

A. Transmission (Wall) Load

a. Exterior wall surface

(w) 20 ft x (l) 30 ft = 600 ft

(l) 30 ft x (h) 10 ft = 300 ft

(w) 20 ft x (h) 10 ft = 200 ft

Total = 1100 sq ft

= 1100 x 2 = 2200 sq ft


b. Dari Table 2 Btu load/sq ft/24 hours di dapat = 134.4

Maka beban total transmisi panas pada dinding = 2200 x 134.4 = 295,680 Btu/24 jam

Untuk menggunakan tabel 1, cari terlebih dahulu jenis insulasi yang dipakai setelah itu cocokkan ketebalan

insulasinya untuk mencari U factor. Setelah U factor didapatkan, cocokkan U factor tersebut dengan melihat

perbedaan temperatur pada sebelah kanan pada tabel 2. Untuk kasus di atas, jenis insulasi fiber glass

ketebalan 6 inch, perbedaan temperatur 80°F ((70-(-10)°F).

B. Air Change (Infiltration Load)

Interior room volume = 19 x 29 x 9 = 4559 cu ft

( tebal dinding 6 inch = 0.99 ft, kita bulatkan 1 ft)

Air changes per 24 hours = 5.6 (dari tabel 3)

Besar panas Btu/cu ft = 2.18

= 5.6 x 2.18 x 4559 = 55,656.272 Btu/24 jam


Untuk mencari banyaknya pertukaran udara per hari, maka setelah volume ruangan diketahui, maka kita

tinggal cocokkan air changes per 24 hours pada tabel 3 untuk ruangan under 32°F. Sedangkan untuk

mencari besar panas yang dibuang oleh udara dingin, maka kita lihat temperatur ruangan yang diinginkan

kemudian cocokkan dengan temperatur dan RH udara luar. Untuk kasus di atas, volume ruangan 4559 cu ft,

kita masukkan dalam 5000 cu ft untuk menghindari under estimate. Dan ruangan storage di desain

temperatur -10°F sedangkan temperatur 70°F dan 60% RH udara luar.

C. Product Load

1. Panas sensibel produk di atas temperatur beku

a. Total product weight = 2000 Ibs

b. Product temperature reduction to freezing = 18 °F ((50 – 32) °F)

c. Specific heat dibawah freezing = 0.70 s.d 0.84 Btu/lb °F (dari tabel 5)

ambil yang terbesar 0.84 Btu/lb °F

maka panas yang dibuang untuk membekukan produk sebesar :

2000 Ibs x 18 °F x 0.84 Btu/lb °F = 30240 Btu/24 jam


2. Panas laten produk


b. Besar panas laten = 89 s.d 110 Btu/lb (dari tabel 5)

ambil yang terbesar 110 Btu/lb


2000 Ibs x 110 Btu/lb = 220,000 Btu/24 jam

3. Panas sensibel produk di bawah temperatur beku


b. Product temperature reduction to freezing = 42 °F ((32 –(–10) °F)

c. Specific heat dibawah freezing = 0.39 s.d 0.43 Btu/lb °F (dari tabel 5)

ambil yang terbesar 0.43 Btu/lb °F


2000 Ibs x 42 °F x 0.43 Btu/lb °F = 36,120 Btu/24 jam

D. Beban peralatan lainnya

a. Electrical load (Watts) = 500 x 3.42 x 24 jam = 41,040 Btu/24 jam

b. Beban manusia = 0 x Heat Equivalent/Person x 24 jam = 0 Btu/24 jam


Jika yang diketahui hanya motor listriknya, contoh dalam satuan horse power maka gunakan tabel 7 untuk

mengkonversikannya ke dalam watt. Dan karena tidak ada orang pada kasus di atas maka beban manusia

nol, jika ada manusia yang bekerja di dalamnya maka gunakan tabel 8.

Jika kita tidak mengetahui total beban elektrik, maka gunakan rumus di bawah! a. Lighting Heat Gain

n lampu ____ watt = ______ watt , n = jumlah lampu

lama beroperasi total watt lampu 0.86 = ______ kCal/h 3,968 = _____ Btu/h b. Machinary Heat Gain

n hp 0,736 = ______ kilo watt , n = berapa horse power

lama beroperasi total watt peralatan listrik 0.86 = ____ kCal/h 3,968 = ___ Btu/h

Maka beban total ruangan tersebut :

A. Transmission (Wall) Load = 295,680 Btu/24 jam

B. Air Change (Infiltration Load) = 55,656.272 Btu/24 jam

C. Product Load

1. Panas sensibel di atas 32F = 30,240 Btu/24 jam

2. Panas Latent produk = 220,000 Btu/24 jam

3. Panas sensibel di bawah 32F = 36,120 Btu/24 jam


1. Electrical load (Watts) = 41,040 Btu/24 jam

2. Beban manusia = 0 Btu/24 jam

E. Panas Total tanpa safety factor = 678,736 Btu/24 jam

F. Safety factor 10% = 67,873.6272 Btu/24 jam

G. Panas Total dengan safety factor 10% = 746,610 Btu/24 jam

Sistem dengan suction temperature dibawah 30°F dan temperatur ruangan dibawah 35°F, maka electric

defrost, hot gas defrost atu water defrost akan beroperasi dan mematikan sistem. Karena itu waktu beroperasi

dari sistem berkisar 18 – 20 jam. Untuk mesin pendingin modern, biasanya waktu beroperasi bisa mencapai 20

jam. Jadi:

Refrigeration Load sistem = Total Btu Per 24 Hours 746,610

= =Compressor Running Time 20

37330.49 Btu/jam


Contoh Soal untuk Refrigeration Load above 32°F

PD. Seger Jiwo akan membangun Walk in cooler dengan ukuran 20 ft x 30 ft x 10 ft dengan dinding setebal 6

inchi dan insulasi polyurethane setebal 4 inch. Digunakan untuk menyimpan alpukat sebanyak 7000 lb/hari.

Temperatur udara luar 70°F, RH 60% dan di ruangan tersebut rencananya akan di pasang lampu 4 buah lampu

masing-masing 20 watt yang hanya beroperasi selama 2 jam/hari, komputer 1 unit berdaya total 200 watt dan

akan di pasang motor listrik untuk alat pencucian buah sebesar 1/6 hp yang bekerja 24 jam. Tiap harinya, akan

ada 4 orang yang ada di sana yang 2 orang bertugas mengangkat keranjang buah menuju tempat cuci buah, 1

orang on-line di internet dan seorang bertugas sebagai mandor. Jika temperatur ruangan didesain

bertemperatur 35°F, maka carilah refrigeration load dari sistem!

Desain ruangan!

Dari soal diatas maka kita tulis teerlebih dahulu beberapa informasi desain ruangan :

Customer : PD. Seger Jiwo

Alamat : Jln. Buah Anggur Blok. 1, Cirebon.

Job : 9

Estimator : Mr. Tom Morello

Tanggal survey : 12-12-2012

Kondisi tempat

1. Aplikasi : Walk-in cooler

2. Ukuran ruangan (ft) : 20 ft (w) x 30 ft (l) x 10 ft (h)

3. Material insulasi thermal : Polyurethane 4 inch

4. Ketebalan tembok seluruhnya (inch) : 6 inch

5. Temperature dan kelembapan udara luar : 70°F, RH 60%

6. Temperature storage yang diinginkan : 35°F

7. Penurunan temperatur : 35°F

8. Beban peralatan listrik total : 4 lampu x 20 watt,

1 unit komputer x 200 watt

1/6 hp motor listrik

9. Jumlah orang yang ada di ruangan : 4 orang dengan aktifitas berbeda

10. Berat total produk : 7000 lb/hari

11. Informasi jenis produk : Alpukat, temp. awal 60°F

Calculation Load

A. Transmission (Wall) Load

a. Exterior wall surface

(w) 20 ft x (l) 30 ft = 600 ft

(l) 30 ft x (h) 10 ft = 300 ft

(w) 20 ft x (h) 10 ft = 200 ft

Total = 1100 sq ft

= 1100 x 2 = 2200 sq ft

b. Dari Table 2 Btu load/sq ft/24 hours di dapat = 33.6 (interpolasi)

Maka beban total transmisi panas pada dinding = 2200 x 33.6 = 73,920 Btu/24 jam


Untuk menggunakan tabel 1, cari terlebih dahulu jenis insulasi yang dipakai setelah itu cocokkan ketebalan

insulasinya untuk mencari U factor. Setelah U factor didapatkan, cocokkan U factor tersebut dengan melihat

perbedaan temperatur pada sebelah kanan pada tabel 2. Jika di tabel tidak ada maka gunakan interpolasi

dari temperatur 30°F dan 40°F. Cara termudah adalah dengan menjumlahkan heat gain factor keduanya

kemudian dibagi dua, seperti ini :

28.8 38.433.6

2

atau dengan perbandingan sebagai berikut :

28.835 33.6

30x Untuk kasus di atas, jenis insulasi polyurethane ketebalan 4 inch, perbedaan temperatur

35°F ((70-35)°F).

B. Air Change (Infiltration Load)

Interior room volume = 19 x 29 x 9 = 4559 cu ft

( tebal dinding 6 inch = 0.99 ft, kita bulatkan 1 ft)

Air changes per 24 hours = 7.2 (dari tabel 3)

Besar panas Btu/cu ft = 1.06 (dari tabel 4)


= 7.2 x 1.06 x 4559 = 34,794.288 Btu/24 jam

Untuk mencari banyaknya pertukaran udara per hari, maka setelah volume ruangan diketahui, maka kita

tinggal cocokkan air changes per 24 hours pada tabel 3 untuk ruangan above 32°F. Sedangkan untuk

mencari besar panas yang dibuang oleh udara dingin, maka kita lihat temperatur ruangan yang diinginkan

kemudian cocokkan dengan temperatur dan RH udara luar. Untuk kasus di atas, volume ruangan 4559 cu ft,

kita masukkan dalam 5000 cu ft untuk menghindari under estimate. Dan ruangan storage di desain

temperatur 35°F sedangkan temperatur 70°F dan 60% RH udara luar.

C. Product Load

1. Panas sensibel produk di atas temperatur beku


b. Product temperature reduction to freezing = 25 °F ((60 – 35) °F)

c. Specific heat dibawah freezing = 0.72 Btu/lb °F (dari tabel 5)


7000 Ibs x 25 °F x 0.72 Btu/lb °F = 126,000 Btu/24 jam


2. Respiration Heat Load


b. dari Table 6 respiration heat/lb = 0 Btu/lb


7000 Ibs x 0 Btu/lb = 0 Btu/24 jam


a. Electrical load (Watts)

Lampu = 4 x 20 watt = 80 watt x 2/24 jam = 6.67 watt/24 jam

1 unit komputer = 200 watt

Motor Listrik = 1/6 hp x 0.736 = 0.12267 kWatt = 1226.7 watt

atau untuk motor listrik dapat melihat tabel 7.:

Maka Panas total akibat Electrical Load adalah :

(6.67 + 200 + 1226.7) Watt = 1433.37 Watt x 3.42 x 24 jam = 117,651 Btu/24 jam

b. Beban manusia

Perhitungan beban manusia, bisa menggunakan Tabel 8a, 8b dan 8c.

Tabel 8a

Tingkat Aktivitas

Kalor total Dewasa, Pria

Btu/Jam Watt

Duduk, kerja amat ringan 390 114

Pekerjaan mesin yang berat, mengangkat 1600 440

Berjalan, Berdiri 550 162

Compiled from ASHRAE HANDBOOK 2008-HVAC Systems and Equipment


Tabel 8b

Aktivitas Heat Gain (kCal/h) >>> Btu/h * 3,968

Duduk diam 88

Duduk/jalan perlahan 113

Kerja ringan 189

Kerja berat 366

Gerak bebas/menari 214

Compiled : Memilih AC

Kali ini kita akan menggunakan tabel 8a dari ASHRAE Handbook 2008 akibat aktifitas yang berbeda-beda. Jika

tidak diketahui aktifitas manusia di dalamnya, maka gunakan tabel 8c.

Aktifitas 2 orang kerja berat

= 2 x 1600 Btu/jam x 24 jam = 76,800 Btu/24 jam

Aktifitas 1 orang duduk, kerja ringan

= 1 x 390 Btu/jam x 24 jam = 9,360 Btu/24 jam

Aktifitas 1 orang kerja berjalan, berdiri

= 1 x 550 Btu/jam x 24 jam = 13200 Btu/24 jam

Maka beban total manusia selama 24 jam adalah 99,360 Btu/24 jam

Maka beban total ruangan tersebut :

A. Transmission (Wall) Load = 73,920 Btu/24 jam

B. Air Change (Infiltration Load) = 34,794.288 Btu/24 jam

C. Product Load

1. Panas sensibel di atas 32F = 126,000 Btu/24 jam

2. Respiration Heat Load = 0 Btu/24 jam


1. Electrical load (Watts) = 117,651 Btu/24 jam

2. Beban manusia = 99,360 Btu/24 jam

E. Panas Total tanpa safety factor = 451,725 Btu/24 jam

F. Safety factor 10% = 45,172.5288 Btu/24 jam

G. Panas Total dengan safety factor 10% = 496,898 Btu/24 jam

Sistem dengan suction temperature di atas 30°F biasanya tidak menggunakan defrost cycle jadi secara

praktis kompresor akan bekerja selama 20-22 jam. Sedangkan untuk suction dengan temperatur di bawah 30°F

dan temperatur ruangan di atas 35°F, maka digunakan off-cycle (air defrost). Pada off cycle, kompresor akan

berhenti bekerja dan fan akan terus berputar sampai udara ruangan melumerkan bunga es di koil. Tiap 2 jam

kompresor bekerja, maka tiap 1 jam air defrost diperlukan. Karena itu, untuk suction dengan temperatur di

bawah 30°F dan temperatur ruangan di atas 35°F waktu beroperasi kompresor 16 jam/hari.

Jadi:

Refrigeration Load system = Total Btu Per 24 Hours 496,898

= =Compressor Running Time 16

31,056.11355 Btu/jam

Documents

TOO KKNOWW HTTHEE WUUNNKKNNOOWNN · Pertukaran udara/jam m3/jam per orang ... Dalam perhitungan sistem pengkondisian ... Temperatur efektif didefinisikan sebagai indeks lingkungan