TUGAS AKHIR. Perancangan Ulang Sistem Pengondisian Udara Untuk Ruangan Pelapisan Krispi Di PT. XYZ

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR Perancangan Ulang Sistem Pengondisian Udara Untuk Ruangan Pelapisan Krispi Di PT. XYZ Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Dalam Mencapai Gelar Sarjana Strata Satu (S1) Disusun Oleh : Nama : Tosim Dipawijaya NIM : Program Studi : Teknik Mesin PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007

2 LEMBAR PENGESAHAN Perancangan Ulang Sistem Pengondisian Udara Untuk Ruangan Pelapisan Krispi Di PT. XYZ Disusun Oleh : Nama : Tosim Dipawijaya NIM : Jurusan : Teknik Mesin Pembimbing Mengetahui Koordinator TA / KaProdi ( Ir. Yuriadi Kusuma, M.Sc.) (Ir. Ruli Nutranta, M.Eng.)

3 Abstrak ABSTRAKS Perancangan Ulang Sistem Pengondisian Udara Untuk Ruangan Pelapisan Krispi Di PT. XYZ Perusahaan yang bergerak dibidang pemrosesan makanan tempat penulis bekerja, memerlukan ruangan yang bersuhu 20 o C 25 o C, dengan kelembaban relatif 45% - 55%. Untuk tujuan tersebut, penulis merancang ulang salah satu ruangan yaitu ruangan proses pelapisan krispi. Pada perancangan ini, penulis mengkhususkan pada perhitungan beban pendinginan yang terjadi pada ruangan pelapisan krispi tersebut. Beban pendingin berasal dari luar ruangan yang meliputi konduksi melalui dinding, pintu, atap dan lantai. Panas radiasi matahari, efek rumah kaca serta infiltrasi dan ventilasi udara luar. Sedangkan beban dari dalam ruangan meliputi panas dari penghuni, panas dari lampu penerangan dan panas dari peralatan pendukung produksi lainnya. Perhitungan beban pendingin dihitung pada waktu beban puncak pada bulan terpanas, bulan terpanas untuk kota Jakarta adalah bulan September. Sementara untuk jam puncak terjadi antara pukul sampai WIB. Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui dan memperoleh nilai beban pendingin (cooling load) yang maksimal. Hasil perhitungan didapat beban pendinginan untuk hasil rancangan penulis adalah 3019,05 Watt. Sementara perhitungan beban pendinginan rancangan awal didapat 6299,42 Watt. Ada penurunan beban pendinginan sebesar 3280,37 Watt atau lima puluh dua persen. iv

4 Daftar isi DAFTAR ISI Halaman Judul Halaman Pernyataan.. Halaman Pengesahan. Abstraksi Kata Pengantar... Daftar Isi Daftar Tabel... Daftar Gambar Daftar Notasi.. i ii iii iv v vii x xi xii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Landasan Teori Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Beban Pendinginan Jenis Kalor Beban Pendinginan Ruangan Perhitungan Beban Pendinginan Penambahan kalor dari luar ruangan yang dikondisikan Beban pendinginan dalam. 10 vii

5 Daftar isi Ventilasi dan Infiltrasi Perancangan Sistem Pengkondisian udara Menentukan Beban Pendingin Koreksi yang perlu dilakukan. 17 BAB III DATA RUANGAN PERANCANGAN 3.1 Data Dan Letak Ruangan Data Ruangan Data Letak Ruangan Data Beban Ruangan Fungsi Ruangan Kegiatan utama yang berlangsung dalam ruang (aktifitas) Waktu kegiatan Kondisi Thermal Kondisi thermal didalam ruangan perancangan Kondisi thermal diluar ruangan perancangan.. 22 BAB IV ESTIMASI BEBAN PENDINGIN 4.1 Perhitungan Beban Pendingin Penambahan beban luar Konduksi matahari melalui atap Beban kalor matahari melalui dinding Beban kalor pendinginan dari kaca Partisi Beban pendinginan dalam ruangan Orang Pencahayaan Peralatan Udara ventilasi dan udara infiltrasi Ventilasi. 32 viii

6 Daftar isi Infiltrasi Beban pendingin total ruangan pelapisan krispi 34 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran.. 36 Daftar Pustaka. 38 Lampiran ix

7 Daftar Tabel DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1 Perbandingan luas kaca dan dinding antara data awal dan data rancangan 19 Tabel 3.2 Perbandingan beban dalam antara data awak dan data rancangan 21 Tabel 4.1 Hasil perhitungan beban kalor atap 25 Tabel.4.2 Hasil perhitungan beban dinding sebelah timur 27 Tabel 4.3 Hasil perhitungan beban kaca konduksi 28 Tabel 4.4 Hasil perhitungan beban kaca secara radiasi 29 Tabel 4.5 Beban pendingin pada kaca total 29 Tabel 4.6 Beban pendingin luar total ruangan pelapisan krispi 34 Tabel 4.7 Beban pendingin dalam total ruangan pelapisan krispi 34 x

8 Daftar Gambar DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Perencanaan teknis sistem tata udara 15 Gambar 3.1 Ruangan pelapisan krispi yang dikondisikan 20 xi

9 Bab I Pendahuluan BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Perusahaan yang bergerak dibidang pembuatan makanan (food bavarages), pada proses produksinya memerlukan ruangan dengan persyaratan yang khusus. Hal ini berhubungan dengan nilai temperatur dan kelembaban yang diperlukan untuk menjaga daya tahan makanan yang dihasilkan. Untuk menghasilkan output yang sesuai dengan karakteristik material penyusun kue, departemen kualitas telah melakukan serangkaian penelitian. Standar nilai temperatur dan kelembaban hasil penelitiannya yang diterapkan selama ini, belum mampu menghasilkan output yang sesuai dengan kapasitas mesin cutting (mesin pemotong kue, terletak sebelum potongan kue dilapisi caramel dan krispi), sebagai dasar setting kecepatan mesin pada proses selanjutnya. Oleh karena itu penulis bermaksud merancang sistem pengondisian udara, khusunya diruangan tempat proses pelapisan kue dengan krispi. Jumlah ruang untuk melakukan produksi seluruhnya ada delapan ruangan, dimana ruang pelapisan krispi merupakan salah satu ruangan yang khusus dibanding tujuh ruangan yang lainnya. Antar satu ruangan dan ruangan yang lainnya merupakan satu rangkaian produksi mulai dari area pembuatan opak sampai area packaging.

10 Bab I Pendahuluan 1.2 Landasan Teori Pengondisian udara adalah suatu proses mengondisikan udara sehingga didapat nilai temperatur dan kelembaban yang dipersyaratkan terhadap kondisi udara dari suatu ruangan tertentu. Agar mampu memenuhi temperatur dan kelembaban udara yang disyaratkan, perlu ruangan yang dirancang sedemikian rupa. Ia harus diperhitungkan berapa luas ruangan, adakah pendukung produksi yang meghasilkan panas, jumlah lampu penerangan, dinding pembatas, atap dan langitlangit, luas kaca jendela, dan lain sebagainya. 1.3 Rumusan Masalah Ruangan tempat proses produksi yang memiliki tingkat perhatian lebih dalam hal temperatur dan kelembaban adalah ruangan tempat pelapisan kue dengan krispi (sejenis beras yang terbuat dari tepung jagung dengan ukuran dua kali dari biji beras). Nilai temperatur yang disyaratkan 20 o C 25 o C, sementara kelembaban relative berkisar 45% - 55%. 1.4 Batasan Masalah Yang akan menjadi konsentrasi penulis adalah merancang sistem pengondisian udara ruangan pelapisan krispi, khususnya perhitungan mengenai cooling load.

11 Bab I Pendahuluan 1.5 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian atau perancangan ini adalah untuk mengetahui nilai total beban pendinginan dari ruangan pelapisan krispi yang telah dirancang. Dengan mengetahui beban pendinginan ruangan secara keseluruhan akan mempermudah tahap rancangan selanjutnya. 1.6 Manfaat Penelitian 1. Standar massa kue terkendali. 2. Meminimalkan material kue yang terbuang, misal coklat, karamel, krispi. 3. Mampu menghasilkan kue yang mempunyai masa kelayakan konsumsi sesuai standar kualitas, yaitu satu tahun. 1.7 Metodologi Penelitian Sesuai dengan permasalahan yang dibahas, ada beberapa hal yang perlu diketahui, diantaranya ; lokasi ruangan yang akan dikondisikan, dimensi ruangan, material yang digunakan, warna permukaan dinding ruangan, jumlah operator ruangan, peralatan produksi yang digunakan, lampu penerangan, pintu, jendela, ventilasi dan waktu pemakaian ruangan. 1.8 Sistematika Penulisan Penulis dalam penulisan makalah ini menggunakan sistematika : BAB I Pendahulauan

12 Bab I Pendahuluan Bab ini merupakan pendahuluan. Yang berisi : latar belakang masalah, rumusan maslah, batasan masalah, tujuan penelitian, metode penelitian serta sistematika penulisan. BAB II Landasan Teori Pada bab ini penulis menguraikan tentang landasan teori yang menunjang penulisan dan penelitian skripsi ini. BAB III Data Gedung Membahas data-data gedung atau ruangan sebagai bahan perhitungan serta sebagai data acuan untuk perancangan ruangan yang baru. BAB IV Proses Perhitungan dan Perencanaan Membahas perkiraan beban pendingin ruang rancangan, mulai dari beban dalam, beban luar, ventilasi dan infiltrasi. BAB V Kesimpulan dan saran Pada bab terakhir ini terdiri dari dua bagaian, yaitu : - Kesimpulan. Berisi jawaban dari masalah yang diajukan penulis, yang diperoleh dari perancangan ulang ruangan pelapisan kue dengan krispi. - Saran Ditujukan kepada pihak-pihak terkait, dalam hal ini pihak perusahaan tempat penulis bekerja, sehubungan dengan hasil penelitian / perancangan ulang ruangan pelapisan krispi.

13 Bab II Landasan Teori 5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Beban Pendinginan Jenis Kalor Dalam sistem pendingin dikenal dua macam panas atau kalor yaitu kalor sensible dan kalor laten. 1. Kalor Sensibel Kalor sensibel adalah kalor yang berhubungan dengan perubahan temperatur dari udara. Setiap sumber panas yang dapat menaikan suhu ruangan yang ditandai dengan naiknya temperatur bola kering (Tdb) akan menambah panas sensible. Penambahan beban sensible dapat terjadi karena adanya : Transmisi panas melalui bahan bangunan, melewati atap, dinding, kaca, partisi, langit-langit dan lantai Radiasi sinar matahari Panas dari penerangan atau lampu-lampu Pancaran panas dari penghuni ruangan Panas dari peralatan tambahan dari ruangan dan elektromotor 2. Kalor Laten. Kalor laten adalah kalor yang menyebabkan perubahan fase tanpa menyebabkan perubahan temperature. Penambahan kalor laten (latent heat gain) terjadi apabila ada penambahan uap air pada ruangan yang dikondisikan.

14 Bab II Landasan Teori 6 Penambahan panas laten diantaranya dengan adanya : Panas dari penghuni ruangan Panas dari peralatan ruangan Beban Pendinginan Ruangan Beban pendinginan ruangan adalah laju aliran kalor yang harus diambil dari dalam ruangan untuk mempertahankan temperatur dan kelembaban udara relative ruangan pada kondisi yang diinginkan. Beban pendinginan ruangan dibagi dalam 2 bagian : 1. Beban Pendinginan Luar (external cooling load). Beban pendinginan ini terjadi akibat penambahan panas di dalam ruangan yang dikondisikan karena sumber kalor dari luar yang masuk melalui selubung bangunan (building envelope), atau kerangka bangunan (building shell) dan dinding partisi. Sumber kalor luar yang termasuk beban pendinginan ini adalah : penambahan kalor radiasi matahari melalui benda transparan seperti kaca. penambahan kalor konduksi matahari melalui dinding luar dan atap. penambahan kalor konduksi matahari melalui benda transparan seperti kaca. penambahan kalor melalui partisi, langit, langit dan lantai. infiltrasi udara luar yang masuk ke dalam ruangan yang dikondisikan. ventilasi udara luar yang masuk ke dalam ruangan yang dikondisikan. 2. Beban Pendinginan Dalam (internal cooling load).

15 Bab II Landasan Teori 7 Beban pendinginan ini terjadi karena dilepaskannya kalor sensibel maupun kalor laten dari sumber yang ada di dalam ruangan yang dikondisikan. Sumber kalor yang termasuk beban pendinginan ini adalah : penambahan kalor karena orang. penambahan kalor karena adanya pencahayaan buatan. penambahan kalor karena adanya motor-motor listrik. 2.2 Perhitungan Beban Pendinginan. Perhitungan pembebanan energi suatu gedung berdasarkan sumber-sumber kalor dari luar gedung maupun kalor yang bersumber dari dalam gedung itu sendiri. Pembebanan tersebut biasanya dihitung pada pembebanan maksimum yang terjadi pada waktu tertentu dalam satu tahun. Namun demikian, pembebanan energi tadi perlu dihitung setiap bulan rata-ratanya dan dihitung sepanjang tahun. Didalam kenyataannya kalor yang masuk kedalam gedung tidak tetap, karena faktor-faktor yang mempengaruhi kalor tersebut juga berubah-ubah. Sebagai contoh temperatur udara luar (lingkungan) nilainya merupakan fungsi waktu, yaitu maksimum disiang hari rendah dipagi dan sore hari, sedang minimumnya dimalam hari. Demikian pula kelengasan udara luar maupun radiasi surya yang mengenai dinding bangunan nilainya berubah terhadap waktu. Energi dalam suatu gedung diperlukan antara lain untuk penerangan ruangan, peralatan kerja, kenyamanan penghuni dan lain-lain. Kebutuhan energi tersebut dapat dipenuhi dengan memanfaatkan energi surya dan energi listrik.

16 Bab II Landasan Teori Penambahan kalor dari luar ruangan yang dikondisikan. 1. Beban radiasi matahari melalui atap. Persamaan yang digunakan: Q = U. A. CLTD peny (2.1) dengan : U RT A : koefisien perpindahan panas = 1/RT : resistansi termal : luas atap (berdasarkan gambar bangunan) CLTD : Cooling Load Temperatur Differential ( Diferensial temperatur beban pendingin), dapat diperoleh dengan persamaan : CLTD peny = [(CLTD + LM).K + (25,5 TR) + (To 29,4). F LM K : Lattitude Month Corection (koreksi terhadap garis lintang dan bulan) : koreksi terhadap warna, = 1 untuk warna gelap = 0,5 untuk warna terang. TR To : Temperatur dalam ruangan : Temperatur rata-rata diluar ruangan,temperatur design outside ½ X daily range. F : Faktor untuk aktif fan/saluran = 1 (tanpa aktif fan atau saluran) = 0,75 ( untuk positif ventilasi) = 0,75 (untuk langit-langit diisolasi dan digunakan fan diantara langitlangit dan atap)

17 Bab II Landasan Teori 9 2. Konduksi melalui dinding. Persamaan yang digunakan : Q = U. A. CLTD peny (2.2) CLTD peny =((CLTD + M). K + (25,5 TR) + (to 29,4) 3. Kaca Secara radiasi Untuk ruangan yang banyak menggunakan kaca, radiasi sinar matahari merupakan beban panas sensible yang cukup besar. Besar kecilnya panas akibat radiasi dipengaruhi oleh : Letak gedung terhadap mata angin Keadaan disekitar gedung Sudut datang sinar matahari dan lamanya penyinaran Persamaan yang digunakan : Q = A. Sc. SHGF. CLF (2.3) dimana : A Sc : luas kaca : Shading Coefisien (Koefisien bayangan) SHGF : Solar Heat Gain Factor (faktor tambahan radiasi panas maksimum ) CLF : Cooling Load Factor ( Faktor beban pendingin) Secara konduksi Persamaan yang digunakan :

18 Bab II Landasan Teori 10 Q = U. A. CLTD peny (2.4) CLTD peny =(CLTD + LM) + (25,5 TR) + (To 29,4)) 4. Beban pendinginan dari partisi, langit-langit dan lantai. Persamaan yang digunakan : Q = U. A. TD (2.5) dimana : A : luas dari partisi, ceiling, floor TD : design temperatur differensial ( T2 T1) T1 T2 : temperatur udara rata-rata diluar ruangan : temperatur udara rata-rata didalam ruangan yang dikondisikan Beban pendinginan dalam. 1. Orang. Panas yang dihasilkan tubuh manusia disebabkan karena proses oksidasi didalam tubuh ini dikeluarkan secara radiasi dari permukaan tubuh kepermukaan sekitar, konveksi dari pernapasan ke udara sekitarnya. Penambahan panas sensible Persamaan yang digunakan : Qs = No. SHG. CLF (2. 6) dimana : No : jumlah orang dalam ruangan SHG : Sensible Heat Gain

19 Bab II Landasan Teori 11 Penambahan panas laten Persamaan yang digunakan : Gl = No. LHG (2.7) dimana : LHG : Laten Heat Gain ( penambahan panas laten dari penghuni). 2. Pencahayaan. Persamaan yang digunakan : Q = input. CLF Q = Qi. Fu. Fs. CLF (2.8) dimana : Input : Total watt lampu x factor penggunaan x faktor kelonggaran spesial Qi Fu Fs : jumlah total watt lampu : faktor penggunaan : faktor kelonggaran spesial : untuk lampu pijar, Fs = 1,0 : untuk lampu neon / TL, Fs = 1,25 CLF : 1,0 dengan 24 jam pemakaian. 3. Panas dari elektromotor. Persamaaan yang digunakan : Q = (A, B, C) CLF. LF (2.9) dimana :

20 Bab II Landasan Teori 12 A, B, C : penambahan panas elektromotor A B C LF : untuk motor dan penggerak berada dalam ruangan : motor diluar dan penggerak dalam ruangan : motor didalam dan penggerak diluar : Load Factor 4. Peralatan lainnya. Penambahan panas sensible Persamaan yang digunakan Qs = SHG. CLF (2.10) dimana : SHG : Solar Heat Gain Penambahan panas laten. Persamaan yang digunakan : Qi = 0,32 x Qr (2.11) dimana : Qr : Daya peralatan (watt) Ventilasi dan Infiltrasi. Ventilasi adalah aliran udara luar yang sengaja dimasukan kedalam ruangan dengan tujuan memenuhi kebutuhan udara segar untuk penghuni ruangan dan untuk menghilangkan bau-bau yang terdapat dalam ruangan.

21 Bab II Landasan Teori 13 Infiltrasi adalah aliran udara yang tidak dikehendaki masuk kedalam ruangan yang dikondisikan. Infiltrasi dapat terjadi karena : Melalui celah-celah pintu jendela Melalui pintu dan jendela yang sering dibuka Penambahan panas sensible Penambahan panas sensible Persamaan yang digunakan : Qs = 1,232 (L/S) t (2.12) dimana : L/S : Jumlah udara ventilsi dan infiltrasi t : Perbedaan temperatur Penambahan panas laten Persamaan yang digunakan : Ql = 3012 (L/S) w (2.13) dimana : w : Perbedaan kelembaban luar/dalam Total penambahan panas Persamaan yang digunakan : Q = 4,334 (L/S) h (2.14) dimana :

22 Bab II Landasan Teori 14 h : Perbedaan entalpi udara luar dan dalam Jumlah udara ventilasi Persamaan yang digunakan : L/S = Q/person No (2.15) dimana : Q/person : ventilasi yang dibutuhkan perorangan untuk kegiatan pada lokasi yang berbeda. No : jumlah orang/penghuni Jumlah udara infiltrasi Persamaan yang digunakan: L/S = P. Q/p (2.16) dimana : P : keliling dari pintu Q/p : infiltrasi karena perbedaan tekanan 2.3 Perancangan Sistem Pengkondisian udara. Perencanaan bentuk arsitektur gedung sangat mempengaruhi efektifitas pemanfaatan energi surya dan penghematan penggunaan energi listrik. Jumlah energi yang harus dipindahkan kedalam atau keluar gedung ditentukan oleh perbedaan temperatur luar gedung. Untuk memperoleh dan mempertahankan keadaan yang diinginkan tersebut diperlukan perpindahan energi dari temperatur rendah ke temperatur yang lebih tinggi.

23 Bab II Landasan Teori 15 Agar proses tersebut tidak menyimpang dari hukum thermodinamika II maka diperlukan suatu siklus pendingin untuk sistem pengkondisian udara didalam ruangan. Prosedur perancangan sistem pengkondisian udara pada bangunan gedung dilakukan mengikuti bagan seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini : M U L A I Perancangan Beban Pendingin Fungsi Ruang Data Gedung Data Iklim Dan Cuaca Penentuan Kondisi Thermal Gedung Perhitungan Beban Pendingin Analisa Psikometrik Perancangan Sistem Sistem Pengkondisian Udara Pemakaian Energi < Standar Perancangan Selesai Sistem Ventilasi dan Pengkondisian Udara Optimasi Pemakaian Energi Gambar 2.1 Perencanaan teknis sistem tata udara 1. Fungsi ruang dalam gedung terdiri dari : kegiatan utama yang berlangsung dalam ruang (aktifitas). waktu kegiatan puncak. 2. Kondisi termal dalam gedung terdiri dari :

24 Bab II Landasan Teori 16 temperatur udara. kelembaban udara relatif. kuantitas udara yang diperlukan. tuntutan ketelitian untuk pengendalian besaran termal dalam ruangan. 3. Data gedung terdiri dari : data fisik bangunan gedung. karakteristik termal selubung bangunan. data pemakaian gedung, seperti misalnya profil beban pendinginan. 4. Data cuaca dan iklim terdiri dari : data cuaca tahunan. data temperatur udara luar di lokasi. data kelembaban udara relatif di lokasi Menentukan Beban Pendingin Jumlah energi yang harus dipindahkan melalui sistem pengondisian udara disebut dengan beban pendingin. Beban pendingin sebagian besar berasal dari sumber panas yang bervariasi terhadap waktu. Jika sumber-sumber panas ini dapat dinyatakan sebagai fungsi waktu atau dikalikan dengan faktor fungsi waktu maka variasi beban pendingin tiap jam data dihitung sehingga dapat diketahui saat dan besarnya beban maksimum tiap hari. Tujuan utama sistem pengkondisian udara adalah mempertahankan keadaan

25 Bab II Landasan Teori 17 udara didalam ruangan dan meliputi pengaturan temperatur, kelembaban relatif, kecepatan sirkulasi udara maupun kualitas udara. Sistem pengondisian udara yang dipasang harus mempunyai kapasitas pendinginan yang tepat dan dapat dikendalikan sepanjang tahun. Pemilihan peralatan yang ekonomis dan perancangan sistem yang tepat dapat dilakukan juga beban pendinginan sesaat yang sebenarnya dapat dihitung secara teliti. Beban pendinginan adalah jumlah panas yang dipindahkan oleh sistem pengondisian udara setiap hari. Beban pendinginan terdiri atas panas yang berasal dari ruang dan tambahan panas. Tambahan panas adalah jumlah panas setiap saat yang masuk kedalam ruang melalui kaca secara radiasi maupun melalui dinding akibat perbedaan temperatur. Aspek-aspek fisik yang perlu diperhatikan dalam perhitungan beban pendingin antara lain : orientasi gedung dengan mempertimbangkan pencahayaan, pengaruh tirai jendela, penggunaan ruang, jumlah dan ukuran ruang, beban dan ukuran semua bagian pembatas dinding, jumlah dan aktivitas penghuni, jumlah dan jenis lampu, jumlah dan spesifikasi peralatan kerja, udara infiltrasi dan ventilasi Koreksi yang perlu dilakukan 1. Koreksi terhadap CLTD Warna gelap pada permukaan datar ( temperatur ruangan 24 o C) Temperatur udara luar max 35 o dengan temperatur udara luar rata-rata 28 o

26 Bab II Landasan Teori 18 C dan selisih temperatur udara harian = 8 o C Resistansi permukaan sisi luar R = 0,059 m 2 /w Tanpa suspended ceiling dan dengan suspended ceiling tapi tanpa alfic fan atau return air duct suspended ceiling space Resistansi permukaan sisi dalam R1 = 0,121 m2 o C/W 2. LM (Latitude and Month) Karena tabel yang ada dibuat disuatu tempat yang terletak dilintang Utara sehingga bila digunakan untuk daerah Lintang Selatan harus dikoreksi. Demikian pula dengan bulan, harus disesuaikan dimana perbedaannya sekitar 6 bulan. Jadi bulan Januari sampai Desember pada Lintang Utara harus diubah menjadi Juli sampai pada Lintang Selatan. 3. Koreksi terhadap warna Koreksi tabel yang ada sehingga hasil pengukuran pada udara gelap dan terhadap temperatur udara ruangan yang dikondisikan dan terhadap temperatur udara luar. 5. Mata Angin Tabel dibuat pada daerah Lintang Utara untuk dipakai pada Lintang Selatan.Arah mata angin perlu disesuaikan : Lintang Utara : N NE E SE S SW W NW Lintang Selatan : S- SE E NE N NW W SW

27 Bab III Data Ruangan Perancangan BAB III DATA RUANGAN PERANCANGAN 3.1 Data Dan Letak Ruangan Data Ruangan 1. Orientasi gedung Ruangan yang dikondisikan terletak didalam sebuah gedung, berlokasi di Kabupaten Tangerang berada 6 o 11 LS dan 106 o 50 BT. Ketinggian 8 meter dari permukaan laut. Ruangan yang dikondisikan adalah ruangan produksi PT. Mayora Indah, Tangerang, yang sebagian berlantai 2, dimana ruangan yang akan dikondisikan berada dilantai satu. Sementara ukuran ruangan adalah (p x l x t) = 19,5 m x 3,52 m x 2,35 m, sehingga luas lantai / atap diketahui 67,15 m2, luas dinding tanpa kaca 44,76 m2. 2. Luas dinding dan kaca yang berhubungan dengan udara luar Tabel 3.1 Perbandingan luas kaca dan dinding antara data awal dan rancangan Letak Keterangan Data awal (m 2 ) Data rancangan (m 2 ) Barat Kaca 1,425 0,96 Dinding 43,335 43,8 Timur Dinding 44,76 44,76 Utara Kaca 0,75 0,48 Dinding 7,522 7,79 Selatan Kaca 0,75 0,48 Dinding 7,522 7,79

28 Bab III Data Ruangan Perancangan Data Letak Ruangan Ruangan pelapisan krispi merupakan bagian dari sebuah sistem ruangan yang terintegrasi antara satu ruangan dengan ruangan yang lainnya. Dihubungkan oleh sebuah proses yang saling melengkapi satu proses dengan proses berikutnya. Ruangan pelapisan krispi adalah ruangan ke empat dari delapan ruangan proses. Gambar. 3.1 Ruangan pelapisan krispi yang dikondisikan Data Beban Ruangan 1. Beban Luar Atap : genteng metal dan atap tidak beton Dinding : bata biasa (101,6) mm + plester semen (50,8 mm), timbal balik. Kaca : lembaran kaca tunggal ( dengan ketebalan 5 12 mm) dipermukaan diberi frame dan bahan metal (aluminium). Untuk suhu kue yang telah dilapisi krispi (T out ), diasumsikan sama dengan suhu kue yang dilapisi karamel (T in ) yang masuk keruangan pelapisan

29 Bab III Data Ruangan Perancangan krispi, dikurangi suhu bantalan conveyor (T BC ). Suhu dihitung dalam satuan derajat selsius. 2. Data Beban Dalam Tabel 3.2 Perbandingan beban dalam antara data awal dan data rancangan Keterangan Data awal Data rancangan Lampu 12 x 36 Watt 16 x 36 Watt Orang 6 orang 1 orang Peralatan / motor 1 x 750 Watt 2 x 750 Watt 3 x 250 Watt 3 x 250 Watt Total 1500 Watt 2250 Watt 3.2 Fungsi Ruangan Kegiatan utama yang berlangsung dalam ruang (aktifitas) Kegiatan berlangsung diruangan adalah aktifitas sistem conveyor, motor, belt. Sementara aktifitas operator adalah setting fungsi dari sistem diatas, penambahan raw material (krispi), mengisi checklist, cleaning, penyesuaian kinerja sistem diruangan pelapisan krispi dengan sistem yang lain (sistem cutting, sistem pelapisan caramel, pelapisan coklat) Waktu kegiatan Kegiatan berlangsung sejak pukul WIB sampai pukul WIB, terbagi menjadi tiga shift dalam sistem kerjanya. Waktu kerja shift satu pukul WIB, shift dua pukul WIB, dan shift tiga pukul WIB.

30 Bab III Data Ruangan Perancangan 3.3 Kondisi Thermal Kondisi thermal didalam ruangan perancangan Kondisi temperatur dan kelembaban untuk industri, dirancang untuk memperoleh distribusi udara sesuai yang disyaratkan oleh proses produksi. Data thermal ruangan perancangan Bulan perancangan : September Temperatur bola kering dalam ruangan : 20 o C - 22 C Kelembaban relatif dalam ruangan : 45 % - 50 % Perbandingan kelembaban dalam ruangan : 0,009 Enthalpy : 45 kj / kg Kondisi thermal diluar ruangan perancangan Kondisi thermal luar ruangan perancangan juga merupakan ruangan yang dikondisikan temperaturnya, dengan demikian, ruangan tersebut mempunyai nilai temperatur yang tidak jauh berbeda. Temperatur bola kering luar ruangan : 25 C 29 o C Kelembaban relative luar ruangan : 55 % - 68 % Perbandingan kelembaban luar ruangan : 0,011 Enthalpy : 52 kj / kg. Sementara untuk sisi ruangan sebelah timur langsung berhubungan dengan koridor / udara luar yang mempunyai temperatur antara 29 o C - 32 o C. Untuk mengambil jam puncak (Pearl hoor) diambil dari beban luar terbesar pada jam 12.00, 13.00, 14.00, 15.00, dan WIB.

31 Bab IV Estimasi Beban Pendingin 23 BAB IV ESTIMASI BEBAN PENDINGIN 4.1 Perhitungan Beban Pendingin Untuk perhitungan beban pendingin ruangan rancangan penulis, menggunakan metode CLTD/SCL/CLF, dengan pertimbangan lebih sederhana dibanding dua metode yang lainnya. 4.2 Penambahan beban luar Perhitungan beban pendingin dipakai pada jam puncak ( pearl hoor) diambil dari beban luar yang terbesar pada bulan terpanas (September untuk Jakarta, lampiran 1), pada jam 12.00, 13.00, 14.00, 15.00, dan WIB Konduksi matahari melalui atap Konduksi matahari melalui atap dihitung pada pukul WIB. Diket : Bahan atap adalah genteng metal seperti dalam gambar diatas, dimana Permukaan sisi luar (lapisan udara luar) R = 0,059

32 Bab IV Estimasi Beban Pendingin 24 Geladak atap flat logam R = 1,314 Isolasi, 101,6 mm R = 2,346 Penutup langi-langit 19 mm plaster, 19 mm gypsum atau lapisan finishing yang serupa R = 0,026 Tempat langit-langit udara (celah udara) R = 0,176 Permukaan sisi dalam R = 0,121 (+) R tot = 4,042 m 2. o C/W U (Koefisien perpindahan panas untuk atap) = 1/R tot = 0,247 W/ m 2. o C/W A (Luas atap = luas lantai) = (19,05 x 3,52) m 2 = 67,15 m 2 CLTD pukul dari jenis atap diatas = 35 o C (lampiran 3) LM (Latitude Mont Corection) 0 posisi 6 o LS, bulan September. (lamp. 3) dengan : 0 o LS September (HOR) = 0 8 o LS September (HOR) = 0 K ( Corection for color exterior surface ) = 1,0 (lampiran 5) Tr ( Indoor design dry bulb temperature ) = 22 o C To, temperatur rata-rata diluar ruangan = 32 (1/2. 8) o C = 28 o C Design outside dry bulb temperature - 1/2 F ( Faktor untuk attic dan duct diatas langit-langit ) = 0,75 Jadi CLTD peny = [(CLTD + LM). K + (25,5 - T R ) + (T 0-29,4)].F = [(35 + 0).1,0 + (25,5 22) +(28 29,4))].0,75 = 27,82 o C

33 Bab IV Estimasi Beban Pendingin 25 Sehingga konduksi matahari melalui atap (Q) Q = U. A. CLTD peny = 0, ,15. 27,82 = 461,51 Watt Untuk hasil perhitungan beban kalor atap, selengkapnya seperti terlihat pada tabel dibawah ini : Tabel 4.1 Hasil perhitungan beban kalor atap Pukul CLTD ( o C) CLTD peny ( o C) Q (Watt) 12: : : : : : Beban kalor matahari melalui dinding Diket : bahan dinding sisi timur yang digunakan adalah 101,6 mm common brick (bata biasa) + 50,8 mm cement plster.(lampiran 2)

34 Bab IV Estimasi Beban Pendingin 26 Permukaan sisi luar R = 0,059 50,8 mm semen plaster + 101,6 mm bata biasa R = 1,587 Permukaan sisi dalam R = 0,121 + R tot = 1,767 m 2. o C/W Sisi Timur U(Koefisien perpaduan panas untuk dinding) = 1/R tot = 0,5659 m 2. o C/W Berdasarkan pada lampiran 5, jenis dinding termasuk kedalam grup B. Cooling Load Temperature Difference = 10 o C LM (Latitude Mont Corection) = -0,5 K ( Corection for color exterior surface ) = 1,0 (lampiran 5) Tr ( Indoor design dry bulb temperature ) = 22 o C To ( Average outside temperature ) = 25 o C Jadi CLTD peny = [(CLTD + LM). K + (25,5 - T R ) + (T 0-29,4)] = [(10 +(-0,5)).1,0 + (25,5 22) +(25 29,4))] = 8,6 o C Sehingga kalor matahari melalui dinding sisi timur (Q E ) Q E = U. A. CLTD peny = 0, ,8. 8,6 = 213,16 Watt Untuk hasil perhitungan beban kalor dinding sebelah timur, selengkapnya seperti terlihat pada tabel dibawah ini :

35 Bab IV Estimasi Beban Pendingin 27 Tabel. 4.2 Hasil perhitungan beban dinding sebelah timur Pukul CLTD ( o C) CLTD peny ( o C) Q E (Watt) 12: : : : : : Untuk konduksi matahari yang melalui dinding sisi barat, sisi selatan dan sisi utara, diabaikan. Hal itu karena masing-masing tembok tidak terkena sinar matahari, baik secara langsung ataupun tidak, dianggap sebagai partisi. (Henry Nasution, Teknik Pendingin, hal 69) Beban kalor pendinginan dari kaca Diket : Kaca yang digunakan Single flat glass heat absorting pattern with indoor shading by vetition blinds, ketebalan 5 12 mm. Kaca diberi frame dari metal (aluminium) maka U dikalikan faktor yang besarnya 1,0 1,10. A (Luas kaca) = A U(sisi utara) + A B(sisi barat) + A T(sisi timur) + A S (sisi selatan) = 0,48 + 0, ,48 = 1,92 m 2 Tr ( Indoor design dry bulb temperature ) = 22 o C To ( Average outside temperature ) = 25 o C

36 Bab IV Estimasi Beban Pendingin 28 CLTD (Cooling Load Temperature Difference) = 5 0 C (lampiran 2) Jadi : CLTD peny = [(CLTD + LM). K + (25,5 - T R ) + (T 0-29,4)] = [(5 +(-0,5)). 1 + (25,5 24) + (25 29,4)] = 1,6 0 C Kalor pendinginan dari kaca secara konduksi (Q) Q = U. A. CLTD peny dimana U = 2,8 x 1,1 (lampiran 6) = 3,08.1,92. 1,6 = 9,46 Watt. Untuk hasil perhitungan beban kalor kaca secara konduksi, selengkapnya seperti terlihat pada tabel dibawah ini : Tabel 4.3 Hasil perhitungan beban kaca konduksi Pukul CLTD ( o C) CLTD peny ( o C) Q (Watt) 12: : : : : : Beban pendinginan dari kaca secara radiasi Diket : Sc (Shading Coeficient) ( lampiran 8) = 1 SHG ( Max Solar Heat Gain) ( lampiran 9 ) 6 o LS = 729 W/m 2

37 Bab IV Estimasi Beban Pendingin 29 CLF (Cooling Load Factor )(lampiran 10) = 0,27 A W (Luas kaca sisi barat) = 0,96 m 2 Penambahan panas dari kaca secara radiasi sisi barat ( Q W ) Q W = A. Sc. SHGF. CLF = 0, ,17 = 118,97 Watt Untuk hasil perhitungan beban kalor kaca secara radiasi sisi barat, selengkapnya seperti terlihat pada tabel dibawah ini : Tabel 4.4 Hasil perhitungan beban kaca secara radiasi Pukul CLF ( o C) CLTD peny ( o C) Q B (Watt) 12: : : : : : Jumlah beban untuk kaca (Q tot ) Q tot = Q konduksi + Q radiasi Tabel 4.5 Beban pendingin pada kaca total Pukul Konduksi (Watt) Radiasi (Watt)) Total (Watt) 12: : : :

38 Bab IV Estimasi Beban Pendingin 30 16: : Partisi Partisi merupakan merupakan pembatas antar ruangan yang dikondisikan dengan ruangan yang tidak dikondisikan: Diket :Luas partisi dinding selatan : 7,8 m 2 Luas partisi dinding barat : 43,8 m 2 Luas partisi dinding utara : 7,8 m 2 + Jumlah Luas Seluruh Partisi : 59,4 m 2 U : Koefisien perpindahan panas = 0,5659 m 2. o C/W A : Luas dinding partisi = 59,4 m 2 T p : Temperarture differential (T 1 T 2 ) = 0,2 o C T 2 : Temperatur rata-rata ruangan yang dikondisikan = 25 2,8 = 22,2 o C T 1 : Temperatur udara dalam ruangan yang dikondisikan = 22 o C T 2 < 2,8 o C temperatur udara luar ( h. 26, ASHRAE Fundamental Handbook) Penambahan panas dari partisi ( Q partisi ) Q partisi = U. A. T p = 0, ,4. 0,2 = 6,72 Watt

39 Bab IV Estimasi Beban Pendingin Beban pendinginan dalam ruangan Orang Diket : Operator berada didalam ruangan selama 12 jam. No. of people = 1 orang untuk satu kamar SHG : Sensible Heat Gain =100 watt ( lampiran 11) CLF : Cooling Load Factor= 1(untuk 24 jam) Penambahan panas sensible karena tubuh penghuni ruangan (Q s ) Q s = No. of people. SHG. CLF = = 100 Watt Pencahayaan Diket : Jenis lampu yang digunakan lampu TL. Daya 12 x 36 watt = 432 watt. Fu (factor penggunaan) = 1 (lampiran 14) Fs (factor kelongaran spesial) = 1,2 (jenis lampu TL). CLF (factor beban pendingin) = 0.29 (a = 0.45, b = C) (lampiran 11) Sehingga kalor yang dihasilkan oleh lampu (Q tot ) Q tot = W.Fu.Fs.(CLF). = 432 Watt x 1 x 1.2 x 0.29 = Watt Peralatan Diket : Peralatan yang digunakan diruangan adalah motor sebagai penggerak conveyor, motor dan penggeraknya berada didalam ruangan.

40 Bab IV Estimasi Beban Pendingin 32 Jumlah motor, 1 x 750 Watt dan 3 x 250 Watt = 1500 Watt. HEAT GAIN = 1500 Watt CLF (factor beban pendingin) = 0.93 (lampiran 6) Sehingga kalor yang dihasilkan secara sensibel (Q sensibel ), laten (Q laten ) Q sensible = (A,B,C). (CLF). 0,32 = 1500 Watt x ,32 = 446,4 Watt Q laten = 0,32. HEAT GAIN = 0, Watt = 480 Watt 4.4 Udara ventilasi dan udara infiltrasi Ventilasi Diket : Udara ventilasi dibutuhkan 25 CFM per orang untuk industri ( lamp. 6) 1 CFM = 0,47195 L/S 1 orang = 1 x 25 x 0,47195 L/S = 13,21 L/S t = Tudara luar T ruangan = = 3 o C W = Perbedaan ratio kelembaban udara luar dalam (KgH 2 O/Kg dry air) Beban panas sensible dari ventilasi (Q s ) Q s = 1,232. L/S. t = 1, ,21. 3 = 48,84 Watt

41 Bab IV Estimasi Beban Pendingin 33 Beban panas laten dari ventilasi (Q L ) Q L = L/S. W = ,21. 0,0025 = 99,47 Watt Infiltrasi Diket : Besarnya infiltrasi dari celah pintu ( berukuran 0,85 x 2,05 m2 ) dengan frekuensi pembukaan yang sangat jarang adalah 1 CFM/ft luas pintu ( tabel 41 C, ASHRAE Fundamental Handbook) Konveksi : - 1 CFM = 0,47195 L/S - 1 ft = 0,3048 m Jadi infiltrasi : 0, ,85. 2,05 = 2,7 L/S 0,3048 t = Tudara luar T ruangan = = 3 o C Beban panas sensible dari infiltrasi (Q s ) Q s = 1,232. L/S. t = 1, ,21. 3 = 48,82 Watt Beban panas laten dari infiltrasi (Q L ) Q L = L/S. W = ,7. 0,0025 = 20,31 Watt

42 Bab IV Estimasi Beban Pendingin Beban pendingin total ruangan pelapisan krispi Tabel 4.6 beban pendingin luar total ruangan pelapisan krispi : External cooling Sensible cooling load (Watt) load 12 : : : : : : 00 Atap Dinding Kaca Partisi Total Beban pendingin terbesar terjadi pada pukul WIB sebesar 1481,14 Watt atau BTU/hr. Tabel 4.7 Beban pendingin dalam total ruangan pelapisan krispi Internal Cooling Load Media Sensible Laten Lampu Orang 100 Peralatan 446,4 480 Total Sehingga internal cooling load : Ql = 596,73 Watt x 3,412 Qs = 580 Watt x 3,412 = 2026,04 BTU/hr = 1978,96 BTU/hr

43 Bab IV Estimasi Beban Pendingin 35 Grand Total Heat : External Sensible Cooling Heat = 1481,1 Watt Internal Sensible Cooling Heat = 596,73 Watt Ventilation Sensible Load = 48,84 Watt Infiltration Sensible Load = 48,84 Watt ,51 Watt Safety factor 5% = 108,77 Watt + Effectif Room Sensible Heat (ERSH) 2284,28 Watt Internal Latent Cooling Heat = 580 Watt Ventilation Latent Cooling Load = 99,47 Watt Infiltration Latent Load = 20,31 Watt + 699,78 Watt Safety Factor 5% = 34,98 Watt + Efektif Room Laten Heat (ERLH) 734,76 Watt Grand Total = ERSH + ERLH = 2284, ,76 = 3019,05 Watt = 10294,95 BTU/hr Dari perhitungan Grand Total ruangan pelapisan krispi adalah : 3019,05 Watt atau 10294,95 BTU/hr. Dengan demikian mesin penyegar udara yang dibutuhkan adalah mesin dengan kapasitas pendingin 1,16 TR.

44 Bab V Kesimpulan dan Saran 36 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari perancangan sistem penyegaran udara ruangan pelapisan krispi, dapat disimpulkan bahwa : 1. Kapasitas beban pendingin rancangan ruangan pelapisan krispi diperoleh 3019,05 Watt untuk luas ruangan yang dikondisikan 67,5 m 2. Sementara beban pendingianan rancangan awal didapat 6299,42 Watt. Dengan demikian ada pengurangan beban pendinginan sebesar 3280,37 Watt atau 52 % dari beban rancangan awal. 2. Mesin penyegar udara yang dibutuhkan adalah mesin penyegar dengan kapasitas pendingin 1,16 TR (Ton Refrigerasi). 5.2 Saran Berdasarkan kesimpulan dan hasil perhitungan diatas serta pengamatan didalam ruangan pelapisan krispi, dapat dipertimbangkan beberapa hal, diantaranya : 1. Untuk mesin pendingin (AHU) yang kapasitasnya 15 HP yang terpasang saat ini, masih mampu untuk menahan beban pendingin dari ruangan yang dirancang. 2. Hindarkan frekuensi yang sering dalam membuka pintu/jendela. Pintu yang terbuka dapat menyebabkan pemakaian energi AC jadi berlipat.

45 Bab V Kesimpulan dan Saran Untuk luas kaca diusahakan untuk digunakan kepada arah fungsional dibanding estetikanya. 4. Yakingkan sinar matahari dan panas langsung tidak masuk ke ruangan yang dikondisikan, terutama pada siang hari. 5. Hindari untuk penyetelan termostat ke suhu yang lebih rendah dari yang dikehendaki atau penyetelan yang cepat kepada suhu yang rendah, ini akan memaksa AC untuk mendinginkan secara cepat, ini memboroskan energi. Setiap derajat yang lebih rendah dari suhu yang sudah disetel mengakibatkan pemakaian energi ekstra 3-4%. Jadi, jika sudah memperoleh suhu kenyamanan dan kemudian menyetel termostat pada tingkat suhu tersebut, hindarkan untuk merubah penyetelan termostat.

46 Daftar Pustaka Daftar Pustaka 1. ASHRAE Engineering, Inc. Cooling and Heating Load Calculation Manual.Second Printing. 345 East 47 th Street, New York, NY ASHRAE Fundamental Handbook, SI Edition : Atalanta Carrier Air Conditioning Company. Technical Depelovment Program Air Conditioning System Design. Carrier Corporation Karyanto E., Paringga, Emon Teknik Mesin Pendingin (Refrigerator, Freezer, Display Cooler) : CV. Restu Agung. Jakarta 5. Wilbert F. Stoecker, Jerold W. Jones. Refrigerasi dan Pengkondisian Udara. Edisi Kedua, Cetakan ke-4 : Erlangga Wiranto Arismunandar, Heizo Saito. Penyegaran Udara. Edisi ke-4 : Pradnya Paramita