KONSERVASI ENERGI PADA SISTEM TATA UDARA DAN SELUBUNG BANGUNAN GEDUNG. Oleh : Ir. Parlindungan Marpaung

Transkripsi

1 KONSERVASI ENERGI PADA SISTEM TATA UDARA DAN SELUBUNG BANGUNAN GEDUNG Oleh : Ir. Parlindungan Marpaung

2 1. SISTEM SISTEM AC 2. PRINSIP KONSERVASI PADA AC 3 KASUS

3 Indonesia iklim tropis Indonesia berada pada garis katulistiwa dengan iklim tropis (panas dan lembab) Kondisi udara yang panas dan lembab tidak nyaman untuk bekerja, sehingga perlu dikondisikan agar nyaman. Indonesia

4 Kondisi Udara Daerah Tropis

5 Iklim Tropis - Psychromatic Chart

6 Kenyamanan Termal Kenyamanan termal di dalam ruangan ber AC ditetapkan dalam Standar Nasional Indonesia (SNI) sebagai berikut : Suhu tabung kering : ( ) C Kelembaban udara : (60 + 5) %

7 Transformasi Energi Dari Hulu Hingga ke Pemanfaat Akhir

8 ENERGI DI BANGUNAN GEDUNG AC adalah Konsumen Energi Terbesar 8

9 FAKTOR YG MEMPENGARUHI KONSUMSI ENERGI SISTEM TATAUDARA 9 Butir 1 3; dan 6 gambar di atas berkaitan langsung dengan sistem tata udara, sedangkan butir 4; 5 dan 7-11 berhubungan dengan selubung bangunan dan pencahayaan

10 TOPIK BAHASAN /23/2014

11 SISTEM TATA UDARA Sistem tata udara atau AC adalah utilitas bangunan gedung untuk mengkondisikan udara dalam ruangan gedung agar nyaman untuk beraktifitas. AC bukan mendinginkan tetapi membuat ruangan nyaman. Jenis AC terdiri atas : Split Sentral AC Sentral 11 AC Split

12 KOMPONEN SISTEM AC (REFRIGERASI) t a Kondenser Kompresor Kondensor Luar ruangan 12 M Evaporator (di ruangan). XV M Kp M Evaporator t i

13 CARAKERJA SISTEM AC SPLIT Evaporator menyerap panas dari dalam ruangan dengan suhu tertentu (rendah) dan melalui kompressor dipindahkan ke kondensor di luar ruangan (udara luar) yang suhunya lebih tinggi. Sistem kendali AC mengatur suhu dan RH udara dalam ruangan sesuai standar kenyamanan termal.

14 Sumber Panas pada Bangunan Gedung (Beban AC) : Radiasi Matahari Konduksi malalui dinding, atap Penghuni. Peralatan listrik, produk dll Infiltrasi udara

15 CARA KERJA AC SPLIT

16 MESIN AC SPLIT AC Split Energi panas diserap Katup ekspansi Energi listrik digunakan Refrigran Energi panas dilepas 16

17

18 KOMPONEN AC : EVAPORATOR 18

19 KOMPONEN AC : KONDENSOR AC 19

20 SIKLUS KERJA AC - SISTEM REFRIGERASI 20

21 DIAGRAM P-H UNTUK SISTEM REFRIGERASI 21

22 Mengendalikan Kenyamanan Termal. Bila beban AC (panas sensibel ruangan) bervariasi yang ditandai dengan berubahnya suhu di dalam dan di luar ruangan, maka sistem responsip dilakukan dengan mengatur CFM - laju alir udara pendingin. Kalau beban AC (panas laten) yang berubah yang tampak dengan berubahnya kelembaban - RH dari ruangan, maka sistem AC harus responsip terhadap perubahan tersebut dengan mengatur temperatur coil. Sebuah termostat dapat memberi sinyal pada modulating damper atau pengendali putaran fan, sedangkan humidistat melakukan hal serupa untuk pompa dan atau katup pengatur (valve) agar menyesuaikan laju aliran media pendingin.

23 SISTEM AC SENTRAL - WATER CHILLER Keterangan gambar : 1.Mesin Chiller. 2.Pompa air dingin. 3.AHU-Fan coil. 4.Saluran-duct. 5.Pompa air pendingin 6.Ruangan ber AC 7.Cooling tower. 23

24 SISTEM AC SENTRAL Pada gambar berikut ditunjukkan siklus kerja dalam skema diagram sistem AC sentral pada bangunan gedung. 24 Sirkuit udara dalam ruangan Sirkuit air dingin Sirkuit refrigran Sirkuit pendingin kondensor Sirkuit air pendingin.

25 KAPASITAS DAN KINERJA AC Kapasitas AC : Efek pendinginan yang dihasilkan AC : Qev (BTU/Jam). Kinerja AC : perbandingan antara efek pendinginan dengan daya kompressor yang digunakan (COP) t a 25 Q kd Kondenser XV Kp W kp COP = Output Input = Q ev W kp Evaporator Q ev t i

26 KONSERVASI ENERGI PADA AC 26

27 PRINSIP KONSERVASI ENERGI - AC (PENCEGAHAN) Jenis & Kapasitas, sesuai kebutuhan Efisiensi & Instalasi AC, gunakan yang terbaik. Pengoperasian sistem AC Mendinginkan ruangan bukan tujuan, tetapi kenyamanan. Setting Suhu indoor sesuai standar Perawatan Rutin Modifikasi AC 27

28 PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (PENCEGAHAN) MENENTUKAN KAPASITAS SISTEM AC (BANGUNAN GEDUNG - ACUAN PRAKTEK ) 28

29 PERKIRAAN KAPASITAS AC Luas Ruangan Kapasitas AC Daya Daya Daya/m2 (m2) (BTU/Jam) (PK) (Watt) Watt/m2) ,60 447, ,75 558, ,80 596, ,90 670, ,00 745, ,20 894, , , , , , ,

30 PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (PENCEGAHAN) MEMILIH JENIS SISTEM AC: INDIKATOR EFISIENSI SISTEM AC Energy efficiency ratio (EER). EER : Efek pendinginan (Btu/Jam) / Energi Input (W). Coefficient of performance (COP) COP: Efek pendinginan (kw) / Energi Input (kw).

31 KINERJA AC SPLIT DI PASARAN. COP EER > KRITERIA EVALUASI Sangat Buruk Buruk Baik Baik Sekali Superior 31 CATATAN Existing (Indonesia) Market Indonesia Jepang

32 PERKEMBANGAN KINERJA AC SENTRAL 32

33 KINERJA AC SENTRAL (CHILLER) 33

34 KINERJA AC MENURUT SNI : 34

35 35Menurut SNI Kondisi nyaman dalam ruang kerja : PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (PENCEGAHAN) MENGOPERASIKAN AC - INDOOR Suhu : C Kelembaban relatif (RH) : %. KODISI NYAMAN TERMAL

36 PENGOPERASIAN AC Suhu ruangan 16 C. Suhu ruangan 33 C. 36 Fan on AC ; COP = 2 Efisien...??

37 PARAMETER OPERASI KRITIS AC INDOOR SUHU RH OUTDOR SUHU UDARA PENDINGIN

38 PENGARUH SUHU DAN KELEMBABAN TERHADAP KENYAMANAN TERMAL DAN KONSUMSI ENERGI AC. Setiap setting suhu naik 1 o C, konsumsi listrik akan naik 6%. Setiap kelembaban relatif udara ruangan naik sebesar 5%, maka untuk mendapatkan kondisi kenyamanan yg sama suhu udara ruangan harus diturunkan sebesar 1 o C o C. Kenyamanan termal yang sama dapat diperoleh misalnya dengan suhu 21 o C dan RH 75%, atau dengan suhu 25 o C dan RH 55% akan tetapi pemakaian energi listrik berbeda. Untuk kondisi suhu 21 o C dan RH 75%, konsumsi listrik AC lebih besar sekitar : 24% (4 x 6%) dibandingkan dengan kondisi ruangan dengan suhu 25 o C dan RH 55%.

39 Setiap 1 C suhu chilled water diturunkan, maka konsumsi energi AC naik 6 %. 39

40 Suhu ruangan disetting rendah tidak sesuai standar kenyamanan termal???? 40 Setting suhu : Cool atau Rendah

41 Karena Setting Suhu Rendah, maka : PENGHUNI DINGIN Jendela dibuka,. 41 Saluran udara sejuk/diffuser di ruang kerja ditutup

42 PENGOPERASIAN AC YANG BENAR..!! Komponen bangunan dan sistem AC yang dioperasikan harus memenuhi hal sebagai berikut. 1. Pintu dan jendela ruangan yang dikondisikan harus dijaga selalu dalam keadaan tertutup, sebaiknya menggunakan penutup otomatis; 2. Dinding kaca diusahakan tidak meneruskan sinar matahari langsung ke dalam ruangan, caranya dengan memberi peneduh, tirai atau kaca film; 3. Ruangan yang dikondisikan harus dijaga agar tidak terjadi infiltrasi atau kebocoran udara luar, caranya antara lain dengan butir 1 di atas, dan dengan mamasukkan udara segar secukupnya. 4. Hindarkan peralatan-peralatan yang menghasilkan panas; 5. Pemanfaatan ruangan sesuai dengan perencanaan. 6. Sistem AC, peralatan utama (Chiller, AHU, Fan Coil dan Pompa) HARUS efisien. 7. Instalasi AC harus sesuai. 42

43 KARAKTERISTIK OPERASI AC Kinerja (BTU.H/W), Kapasitas pendinginan (BTU/jam) dan Konsumsi daya (W) sistem AC 43 Sangat dipengaruhi oleh parameter operasi seperti kondisi suhu udara indoor maupun suhu udara outdoornya

44 AC SENTRAL : SETIAP SUHU AIR PENDINGIN TURUN 1 C, DAYA KOMPRESSOR TURUN 2.5 %. 44 Dari contoh di muka dengan asumsi suhu air pendingin turun sama dengan turunnya Tw = 9.4 C, maka penghematan energi dengan meanfaatkan adara exchaust ruangan akan menghemat energi = 2.5 x 9.4 = 23.5 %

45 PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (PENCEGAHAN) EFEKTIFITAS COOLING TOWER DI KONTROL? Monitor CT range dan approach secara terus menerus. Mengatur laju alir air pendingin berdasarkan suhu dan approach. Meningkatkan laju alir/water loads saat musim panas dimana approach tinggi. Meningkatkan laju alir udara pendingin saat approach rendah. Mengatur putaran fan cooling tower berdasarkan exit water temperatures. 45

46 PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (PENCEGAHAN) PERAWATAN COOLING TOWER Kondenser Hilangkan kerak (scale) dan jamur, gunakan water treatment Bersihkan sirp-sirip koil. Semakin rendah suhu air, semakin tinggi COP yang dihasilkan. Periksa jumlah aliran udara pendingin kondensor. Periksa range dan approach cooling tower. 46

47 PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (INOVASI EFISIENSI) UDARA EXCHAUST DARI RUANGAN DIMANFAATKAN MENDINGINKAN COOLING TOWER? 47

48 PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (INOVASI EFISIENSI) RETROFIT AC- REFRIGRAN HC Refrigerant AC yang banyak digunakan saat ini adalah Freon. Bahan ini tidak ramah lingkungan, merusak lapisan ozon dan meningkatkan pemanasan global. Sebagai pengganti freon dapat digunakan antara lain refrigerant Hidrokarbon (HC) tidak merusak lapisan ozon dan tidak menimbulkan pemanasan global, dan menghemat daya listrik pada unit kompresor sampai dengan 20%, Dapat secara langsung dipergunakan pada unit mesin AC serta aman dipakai, Sudah ada SOP penggunaan HC, SNI (standar Nasional Indonesia) bahkan SOP berdasarkan Standar Internasional (British, Australian, German DLL). 48

49 IKLAN RETROFIT - REFRIGRAN HC

50 CONTOH : RETROFIT AC SPLIT- KANTOR PUSDIKLAT KEBTKE Retrofit dilakukan pada dua unit AC berikut : AC split 1,Merek Nasional, 2 PK. AC split 2, Merek Nasional, 4 PK Penghematan energy pada AC adalah : %.

51 PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (PENCEGAHAN) INSTALASI AC PENEMPATAN OUTDOOR & INDOOR AC SPLIT..!!

52 BTU.H/Watt KARAKTERISTIK OPERASI SISTEM AC SPLIT Semakin tinggi suhu udara luar (outdoor AC) semakin rendah Kinerja AC Kinerja AC RSX 8H vs Suhu Udara Outdoor (Suhu Udara Indoor 16 C WB) y = -0,3273x + 20,351 R² = 0, Series1 Linear (Series1) 52 Suhu Udara Outdoor (C DB)

53 KARAKTERISTIK OPERASI SISTEM AC SPLIT Semakin rendah suhu indoor AC semakin berkurang kinerja AC. 53

54 PENEMPATAN OUTDOOR AC SPLIT Menghalangi sirkulasi udara & pendinginan Outdoor AC 54

55 PENEMPATAN OUTDOOR UNITAC (DI TANGGA DARURAT) FAKTA DI LAPANGAN 55

56 Outdoor AC Saling Memanasi 56?

57 CONTOH KASUS AC 57 4/23/2014

58 FAKTA DI LAPANGAN SETTING & SUHU AKTUAL DI SUATU HOTEL (GORONTALO) 58 Setting & Suhu ruangan pertemuan hotel pagi jam 9

59 CONTOH LAIN : FAKTA DI LAPANGAN SETTING SUHU RUANG PERTEMUAN HOTEL (PALU) 59

60 CONTOH Lain : FAKTA DI LAPANGAN SETTING SUHU HOTEL (ACEH) 60

61 CONTOH Lain :FAKTA DI LAPANGAN SETTING SUHU RUANG HOTEL (SERANG) 61

62 FAKTA DI LAPANGAN Instalasi AC - Bangunan Gedung Instalasi Outdoor AC Salah Outdoor unit AC diblokir Kinerja AC turun 62

63 FAKTA DI LAPANGAN Instalasi AC, Out door AC di dalam ruang tertutup 63

64 Out door dan Indoor AC dipasang di ruang kerja 64

65 Instalasi AC AC SPLIT ON EXCHAUST FAN ON X 65

66 Contoh : Penempatan dan instalasi outdoor AC Posisi AC di atas Pintu yang terbuka 66

67 Outdoor unit AC diblokir tembok 67

68 FAKTA DI LAPANGAN HOTEL BALIKPAPAN 68

69 FAKTA DI LAPANGAN - BALI PENEMPATAN OUTDOOR AC - SALAH Instalasi AC : Out door AC diblokir tembok : Aliran udara pendingin terhalang

70 DATA HASIL PENGUKURAN : Arus aktual : 8.2 amp; name plate : 7.5 amper. Suhu udara ambient : 28.4 C Suhu udara pendingin out door AC : 35 C

71 Aliran udara pendingin Out door AC dihalangi Jemuran 71

72 SAMPAH MENGHALANGI ALIRAN UDARA PENDINGIN OUTDOOR AC FAKTA DI LAPANGAN 72

73 PEMELIHARAAN

74 SIRIP KOIL AC KOTOR 74

75 FILTER KOTOR 75

76 PERAWATAN COOLING TOWER Kondenser Hilangkan kerak (scale) dan jamur, gunakan water treatment Bersihkan sirp-sirip koil. Semakin rendah suhu air, semakin tinggi COP yang dihasilkan. Periksa jumlah aliran udara pendingin kondensor. Periksa range dan approach cooling tower. 76

77 OUTDOOR AC KOTOR 77

78 PENGUKURAN AC SANYO (OUTDOOR KOTOR) Arus name plate = 4.6 amp Arus aktual = 5.2 amp Outdoor kotor Suhu udara pendingin relatif tinggi

79 PENGUKURAN AC SANYO (OUTDOOR BERSIH) Suhu : 31 C. Arus name plate = 4.6 amp Arus aktual = 4.3 amp (??) ;

80 PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (PENCEGAHAN) KONSERVASI ENERGI PADA SELUBUNG BANGUNAN 80 4/23/2014

81 SELUBUNG BANGUNAN Konsep selubung bangunan efektif diterapkan untuk gedung yang dikondisikan (ber AC) Sebagian besar energi termal berpindah lewat elemen bangunan tersebut

82 RADIASI DAN KONDUKSI MATAHARI Panas akibat radiasi dan konduksi matahari sangat besar. Gambar di bawah menunjukkan radiasi total melalui kaca mencapai 30 kwh/m2.

83 83

84 84

85 RUMAH TURI 85

86 HANGING GARDEN HOTEL UBUT BALI

87 Sebelum dan sesudah dibangun Hotel

88

89

90 ATAP ALANG-ALANG

91 KAMAR DENGAN BANYAK BUKAAN

92 KOLAM RENANG MENYATU DENGAN VILLA

93 Transportasi

94 SIMULASI SEBELUM MODIFIKASI

95 SIMULASI SESUDAH MODIFIKASI

96

97

98

99

100

101

102 Rumah Atap Alang-alang Rumah Adat Sumbawa

103 ROOF TOP GARDEN Roof top garden dimaksudkan agar suhu atap bangunan turun sehingga, mengurangi beban AC 103

104 The Interface: gedung apartemen dengan sistim atap hijau dan passive solar The Interface dari OMA adalah sebuah gedung apartemen yang rencananya akan di bangun di Singapura.

105 POND COOLING SYSTEM

106 PENGARUH VEGETASI TERHADAP SUHU

107 PENGARUH VEGETASI TERHADAP SUHU

108 SIMULASI PERUBAHAN SUHU PADA PERMUKAAN BETON

109 SIMULASI SUHU PERMUKAAN RUMPUT

110 PENURUNAN SUHU KARENA VEGETASI

111 TERIMAKASIH