PERHITUNGAN DAN PERENCANAAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA PROYEK GEDUNG KPDJP GATOT SUBROTO 27 LANTAI SKRIPSI. Disusun oleh : PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

Transkripsi

1 PERHITUNGAN DAN PERENCANAAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA PROYEK GEDUNG KPDJP GATOT SUBROTO 27 LANTAI SKRIPSI Disusun oleh : Nama : SISWOKO NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCUBUANA JAKARTA 2009

2 SKRIPSI PERHITUNGAN DAN PERENCANAAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA PROYEK GEDUNG KPDJP GATOT SUBROTO 27 LANTAI Diajukan Kepada Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Program Studi Strata-1 Teknik Mesin Disusun Oleh : Nama : Siswoko NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2009

3 PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya yang bertandatangan di bawah ini : Nama : Siswoko NIM : Fakultas Program Studi : Fakultas Teknologi Industri : Teknik Mesin Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul : PERHITUNGAN DAN PERENCANAAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA PROYEK GEDUNG KPDJP GATOT SUBROTO 27 LANTAI yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana teknik pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana, merupakan hasil pemikiran dan karya dari saya sendiri dan bukan merupakan hasil duplikat atau tiruan dari hasil karya orang lain atau juga bukan merupakan hasil karya tulis yang pernah dipublikasikan di instansi manapun, kecuali bagian atau kutipan-kutipan yang sumber informasinya telah dicantumkan sebagaimana mestinya. Jakarta, 24 Oktober 2009 Siswoko NIM

4 LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING TUGAS AKHIR PERHITUNGAN DAN PERENCANAAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA PROYEK GEDUNG KPDJP GATOT SUBROTO 27 LANTAI Diajukan oleh : Nama : Siswoko NIM : Diajukan sebagai salah satu syarat dalam meraih gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Telah diperiksa dan disetujui oleh : Jakarta, 24 Oktober 2009 Pembimbing Tugas Akhir (Ir. Yuriadi Kusuma, M.Sc)

5 LEMBAR PENGESAHAN KETUA JURUSAN TEKNIK MESIN PERHITUNGAN DAN PERENCANAAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA PROYEK GEDUNG KPDJP GATOT SUBROTO 27 LANTAI Diajukan oleh : Nama : Siswoko NIM : Diajukan sebagai salah satu syarat dalam meraih gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Telah diperiksa dan disetujui oleh : Jakarta, 24 Oktober 2009 Kaprodi Teknik Mesin (DR. Abdul Hamid, M.eng)

6 KATA PENGANTAR Alhamdulillah puji syukur kehadirat Alloh SWT atas segala petunjuk, kemudahan dan ridho-nya yang telah dilimpahkan, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini untuk memenuhi sebagian dari syarat guna memperoleh derajat Sarjana Teknik Mesin pada Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Jakarta. Tugas akhir yang berjudul PERHITUNGAN DAN PERENCANAAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA PROYEK GEDUNG KPDJP GATOT SUBROTO 27 LANTAI ini disusun berdasarkan pengamatan langsung di Proyek Gedung KPDJP Gatot Subroto dan menggabungkannya dengan beberapa buku pustaka. Selain itu juga dengan cara mencari informasi kepada pihak-pihak yang berkepentingan. Penulis menyadari bahwa laporan skripsi ini masih banyak kekurangan dikarenakan keterbatasan pengetahuan, pengalaman dan kemampuan yang dimiliki oleh penulis. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membanggun guna kesempurnaan skripsi ini. Selama penyusunan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan, nasehat dan bantuan yang sangat berguna. Untuk itu kami mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Alloh SWT atas segala kekuasaan, petunjuk, cinta dan kasih sayangnya serta atas segala yang dianugerahkan. 2. Kedua orang tua kami tercinta yang telah memberikan dorongan semangat dan doanya. 3. Istriku Ahdawiah yang telah memberikan dorongan semangat, doa dan bantuannya. 4. Bapak Ir. Yuriadi Kusuma, M.Sc selaku Dosen Pembimbing utama skripsi yang telah meluangkan waktu untuk memberikan dorongan dan bimbingan

7 demi kesempurnaan skripsi ini, serta kemudahan yang telah diberikan untuk menyelesaikan skripsi ini. 5. Bapak DR. Abdul Hamid, M.eng selaku Kaprodi Tenik Mesin Universitas Mercu Buana atas waktu dan bantuannya utnuk menyelesaikan skripsi ini. 6. Teman-teman PKK Teknik Mesin angkatan XI yang telah memberikan dorongan semangat untuk menyelesaikan skripsi ini. 7. Terimakasih kepada semua orang yang telah memberikan masukan dan bantuan yang tidak bisa kami sebutkan satu persatu.

8 ABSTRAK Saat ini semua gedung bertingkat, baik itu untuk perkantoran maupun tempat tinggal memerlukan pengkondisian udara agar orang-orang yang menempatinya merasa nyaman. Apalagi saat ini temperatur udara terasa sangat panas akibat adanya pemanasan global. Untuk itu perlu dilakukan perhitungan dan perancangan system pengkondisian udara yang baik, sehingga penghuni ruangan merasa nyaman menempati gedung tersebut. Dalam perencanaan ini metode penelitian yang digunakan adalah dengan melakukan studi langsung ke lapangan. Metode perhitungan yang dipergunakan untuk menentukan beban gedung adalah Metode CLTD/SCL/CLF. Metode ini dikenalkan oleh ASHRAE pada tahun Dari perhitungan ini diperoleh beban pendinginan gedung total 2,368 Ton, dengan beban rata-rata per ft 2 luas lantai adalah 48.6 Btu/h. Sedang system pemipaan yang dipergunakan adalah Two pipe reverse return, sehingga tekanan air pada tiap-tiap unit AHU menjadi seimbang. Setelah dilakukan perhitungan dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa mesin chiller yang dipergunakan berkapasitas 800 TR sebanyak 4 unit dengan 1 unit standby. Kapasitas menara pendingin (cooling tower) yang dipergunakan adalah 900 TR. Kata kunci : Pengkondisian udara, Metode CLTD/SCL/CLF, Chiller, Two pipe reverse return.

9 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL.. LEMBAR PERSETUJUAN.. ABSTRAK.. KATA PENGANTAR DAFTAR ISI.. DAFTAR TABEL.. DAFTAR GAMBAR... BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penulisan Pokok Masalah Batasan Masalah Metode Penelitian Sistematika Penulisan 2 BAB II DASAR TEORI Sistem Pengkondisian Udara Sistem ekspansi langsung (direct expansion / DX) Sistem ekspansi tak langsung (indirect expansion)... 6

10 Sistem air penuh Sistem udara penuh Sistem air udara Komponen-komponen Sistem Pengkondisian Udara Komponen utama Kompresor Kondensor Evaporator Katub ekspansi Refrigerant Komponen tambahan Sistem refrigerasi Sistem pengkondisian udara sentral Komponen sistem pengkondisian udara sentral Terminal unit Mesin chiller Menara pendingin (Cooling tower) Dasar-dasar Psikometrik Definisi istilah dan plotting pada diagram Cara membaca diagram Proses pengkondisian udara Persamaan dalam psikometrik. 38

11 2.5. Teori Kenyaman Ventilasi Beban Pendinginan Sistem Pemipaan Pemipaan sistem tertutup Menentukan dimensi pipa Penurunan tekanan/kerugian gesek (head loss) Isolasi pipa Tangki ekspansi Pompa Jenis-jenis pompa Istilah-istilah pada pompa Perencanaan Saluran Uadara 79 BAB III PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN Perhitungan Beban Pendingin Ruangan Basement 2 dan Basement 1 (Tipikal) Semi Basement Lantai Dasar Lantai Lantai Lantai 4. 98

12 Lantai 5 sampai lantai 14 tipikal Lantai Lantai 16 sampai 26 tipikal Lantai Lantai 28 Ruang Mesin Lift Perhitungan Kapasitas AHU Perhitungan Kapasitas Chiller Perhitungan Kapasitas Cooling Tower Perhitungan Kapasitas Tangki Ekspansi Perhitungan Sistem Pemipaan Perhitungan Kapasitas Pompa Perhitungan Penurunan tekanan pada pipa supply Perhitungan Penurunan tekanan pada pipa return Pompa CHW Primer Pompa CHW Sekunder Pompa Kondenser (CWP Pump) BAB IV KESIMPULAN

13 DAFTAR TABEL Kecepatan udara dan kesejukan Penambahan kalor berdasarkan aktivitas penghuni ruangan Isolasi thermal untuk beberapa jenis baju Kebutuhan ventilasi mekanis Standar penyempitan Cc untuk air (Weisbach) Harga tahanan K Tebal isolasi minimum untuk pipa air dingin Kapasitas beberapa jenis pompa Kecepatan maksimum udara Persen penurunan area ducting pada metode equal friction Contoh rasio perbandingan dimensi saluran udara. 83

14 DAFTAR GAMBAR Prosedur perencanaan system pengkondisian udara Sistem ekspansi langsung Sistem paket Sistem air penuh Unit fan koil dengan pemasukan udara langsung dari luar Sistem udara penuh saluran tunggal Sistem udara penuh dua saluran Sistem air udara Sistem air udara dengan unit induksi Kompresor Jenis jenis kompresor Kompresor reciprocating Screw compressor Centrifugal compressor Double acting ammonia compressor and steam engine Kondensor Kondensor berpendingin udara Kondensor berpendingin air tipe shell and tube Shell and tube evaporator. 15

15 Katub ekspansi Pressurestat Skematik sistem kompresi uap Diagram P-H sistem kompresi uap Skematik sistem absorbsi Sistem perpindahan panas pada sistem pengkondisian udara Thermostat Flow switch Pressure gauge Komponen AHU Vertikal AHU Concealed FCU Chiller berpendingin udara (Air Cooled Chiller) Chiller berpendingin air (Water Cooled Chiller) Konfigurasi Cross Flow Konfigurasi Counter Flow Jenis cooling tower berdasarkan penempatan fan Komponen-komponen menara pendingin Cross Flow Cooling Tower Diagram Psikometrik dari ASHRAE Diagram psikometrik untuk sistem pengkondisian udara Kecepatan udara dan kesejukan. 42

16 2.5.2 Daerah zona nyaman untuk aktivitas ringan Contoh beban pendingin ruangan Sistem loop Pola tekanan air pada sistem pipa loop Two pipe direct return Pola tekanan air pada sistem two pipe direct return Two pipe reverse return Pola tekanan air pada sistem two pipe reverse return Konfigurasi sistem distribusi konstan Konfigurasi sistem volume variable dg 2 pipa reverse return Konfigurasi sistem variable volume variable speed Konfigurasi dengan pompa tersier Jenis-jenis pompa Vertical In Line Pump Centrifugal End Suction Pump Horizontal Split Case Pump Tinggi angkat pompa dengan hss dibawah pompa Tinggi angkat pompa dengan hss diatas pompa 78

17 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Saat ini semua gedung bertingkat, baik itu untuk perkantoran maupun tempat tinggal memerlukan pengkondisian udara agar orang-orang yang menempatinya merasa nyaman. Apalagi saat ini temperatur udara terasa sangat panas akibat adanya pemanasan global. Agar para penghuni gedung nantinya merasa nyaman waktu menempati gedung tersebut, maka perlu dirancang sistem pengkondisian udara yang sesuai dengan kebutuhan gedung yang akan dibangun. Dalam merancang sistem pengkondisian udara, selain untuk mendapatkan kenyamanan, perlu diperhatikan pula faktor ekonomis dari sistem yang digunakan Tujuan Penulisan Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk merencanakan sistem pengkondisian udara untuk proyek gedung KPDJP Gatot Subroto 27 lantai. Disamping itu juga dapat dipergunakan sebagai bahan acuan bagi mahasiswa yang mengambil mata kuliah Mekanikal Gedung. Sehingga dapat menambah wawasan mahasiswa mengenai sistem pengkondisian udara sentral. Siswoko Teknik Mesin

18 1.3. Pokok Masalah Perhitungan beban total gedung, pemilihan sistem pengkondisian udara yang akan dipergunakan, kapasitas dari tiap-tiap unit komponen utama sistem pengkondisian udara yang dipergunakan Batasan Masalah Dalam penulisan skripsi ini masalah yang dibahas hanya pada perhitungan dan perencanaan kapasitas mesin pendingin, meliputi chiller, AHU, Cooling Tower, Sistem Pemipaan, dan aksesorisnya. Penulis tidak membahas perencanaan dimensi saluran udara (ducting), grille, diffuser dan aksesoris lainnya Metode Penelitian Metode penelitian yang dipakai pada perencanaan sistem pengkondisian udara ini adalah sebagai berikut : 1. Studi lapangan untuk pengambilan data langsung di proyek. 2. Studi literatur dengan memakai buku-buku referensi yang berkaitan dengan perancangan sistem pengkondisian udara dalam gedung Sistematika Penulisan Dalam penulisan skripsi ini digunakan sistem penulisan yang terbagi dalam beberapa bab yang saling berkaitan dan secara garis besar terdiri dari : BAB I PENDAHULUAN Bab ini terdiri atas latar belakang, tujuan penulisan, pokok masalah, batasan masalah, metode penelitian dan sistematika penulisan. Siswoko Teknik Mesin

19 BAB II DASAR TEORI Bab ini akan menguraikan beberapa teori dasar yang akan digunakan dalam perhitungan dan perancangan sistem pengkondisian udara, yang terdiri dari formula-formula serta gambar-gambar yang mendukung teori tersebut. BAB III PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN Prosedur perhitungan dan perencanaan sistem pengkondisian udara pada bangunan gedung mengikuti bagan seperti ditunjukan pada gambar berikut. Gambar Prosedur perencanaan sistem pengondisian udara (Sumber : SNI) Siswoko Teknik Mesin

20 BAB IV KESIMPULAN Bab ini berisi kesimpulan atas perhitungan-perhitungan yang dilakukan. Kesimpulan didasarkan pada perhitungan dan pembahasan pada bab sebelumnya. Siswoko Teknik Mesin

21 BAB II DASAR TEORI 2.1. Sistem Pengkondisian Udara Jenis-jenis sistem pengkondisian udara meliputi : a) Sistem ekspansi langsung (direct expansion / DX) b) Sistem ekspansi tak langsung (indirect expansion), meliputi : - Sistem air penuh - Sistem udara penuh - Sistem air udara Sistem ekspansi langsung (direct expansion / DX) Pada sistem ini udara ruang yang akan dikondisikan langsung didinginkan oleh refrigerant yang dialirkan melalui koil pendingin. Udara disirkulasikan dengan cara dihembuskan oleh blower melintasi koil pendingin tersebut. Sistem ini digunakan untuk beban pendinginan ruangan yang tidak terlalu besar. Ada 4 jenis alat pengkondisian udara yang termasuk dalam sistem ini, yaitu : - Jenis paket ( package airconditioner) - Jenis jendela (AC window) - Jenis lantai (floor standing) - Jenis atap (roof type) Siswoko Teknik Mesin

22 Gambar Sistem ekspansi langsung Gambar Sistem paket Sistem ekspansi tak langsung (indirect expansion) Pada sistem ini udara yang akan dikondisikan didinginkan oleh air sejuk (chilled water) yang dihasilkan oleh mesin chiller. Udara yang akan didinginkan disirkulasikan dengan cara diserempetkan pada koil-koil pendingin yang berisi air sejuk Sistem air penuh Pada sistem air penuh, air sejuk (chilled water) dialirkan melalui unit fan koil di tiap ruangan untuk pengkondisian udara. Sedang udara ventilasi dialirkan melalui celah-celah pintu atau jendela dan dimasukan ruangan melalui saluran khusus. Siswoko Teknik Mesin

23 Gambar Sistem air penuh Gambar Unit fan koil dengan pemasukan udara langsung dari luar Sistem udara penuh Pada sistem ini campuran udara luar dan udara ruangan didinginkan dan dikurangi kadar uapnya di ruang AHU, kemudian udara dialirkan kembali ke ruangan melalui saluran udara. Sistem udara penuh dibagi menjadi 2 jenis, yaitu sistem saluran tunggal dan sistem dua saluran. Sistem saluran tunggal Gambar Sistem udara penuh saluran tunggal Siswoko Teknik Mesin

24 Sistem ini paling banyak digunakan, campuran udara ruang dan udara luar didinginkan dan dilembabkan kemudian dialirkan kembali keruangan melalui saluran udara. Pada dasarnya sistem pengaturan untuk sistem saluran tunggal meliputi pengaturan temperatur udara melalui saluran-saluran udara. Dalam hal ini laju aliran air dingin, air panas atau uap diatur sedemikian rupa sehingga temperatur udara dapat diubah-ubah. Sistem ini dinamakan constan volume variable temperatur. Dalam keadaan dimana beban kalor pada beberapa ruangan yang dilayani berbeda, tidak mungkin mempertahankan udara ruangan pada temperatur tertentu. Masalah ini dapat diatasi dengan melayani ruangan yang memiliki kondisi sama dengan satu alat pengkondisian udara. Sistem saluran tunggal yang lain yaitu sistem pemanasan ulang, dimana udara segar yang mengalir melalui saluan utama dapat dipertahankan konstan pada temperatur rendah. Kemudian udara tersebut dialirkan kedalam ruangan melalui alat pemanas (reheater) yang dipasang pada masing-masing saluran cabang. Pemanas tersebut memanaskan udara dan diatur sedemikian rupa, sehingga dapat diperoleh suhu ruang yang didinginkan. Sistem saluran tunggal yang bekerja dengan volume variabel dinamakan sistem variable air volume (VAV). Pada sistem ini volume udara yang mengalir ke saluran cabang diatur sedemikian rupa oleh unit volume variabel damper. Volume udara diatur menurut beban kalor ruangan, jadi volume aliran udara akan turun jika beban kalor ruangan turun. Pemasukan udara minimum harus diatur supaya distribusi udara dalam ruangan berlangsung sebaik-baiknya, dengan ventilasi minimum. Jumlah udara yang masuk ruangan akan berkurang menurut beban kalor, sehingga bila udara yang masuk ruangan lebih kecil dari jumlah udara masuk minimum, maka temperatur udara masuk akan berubah. Dalam sistem volume variable ini, putaran blower dapat diatur sesuai kebutuhan, sehingga memungkinkan penghematan daya listrik yang diperlukan untuk menggerakan blower pada beban parsial. Siswoko Teknik Mesin

25 Sistem dua saluran Gambar Sistem udara penuh dua saluran Sistem dua saluran dapat menutupi kekurangan sistem saluran tunggal. Sistem ini banyak dipakai dalam gedung-gedung besar. Dalam hal ini udara dingin dan panas dihasilkan secara terpisah oleh mesin penyegar udara. Udara dingin dan panas dialirkan melalui saluran yang berbeda, kemudian dicampur sedemikian rupa sehingga diperoleh tingkat keadaan yang sesuai beban kalor dari ruangan yang dikondisikan. Sistem dua saluran dapat menghasilkan pengaturan udara yang lebih teliti. Tetapi lebih banyak memerlukan energy kalor dan biaya awal yang tinggi. Sistem dua saluran ada 2 macam, yaitu sistem volume konstan dan sistem volume variabel Sistem air udara Dalam sistem air udara, unit fan koil atau unit induksi dipasang dalam ruangan yang akan dikondisikan. Air dingin dialirkan kedalam unit tersebut, udara ruangan juga dialirkan ke unit tersebut sehingga menjadi dingin. Selanjutkan udara ruangan disirkulasikan ke dalam ruangan. Untuk ventilasi, udara luar yang telah didinginkan dan dikeringkan oleh AHU dialirkan keruangan yang akan dikondisikan. Udara luar yang telah didinginkan ini disebut udara primer. Pada umumnya sebagian kalor sensible ruangan diatasi oleh unit ruangan (unit skunder). Sedang kalor laten diatasi oleh udara primer. Siswoko Teknik Mesin

26 Gambar Sistem air udara Gambar Sistem air udara dengan unit induksi 2.2. Komponen-komponen Sistem Pengkondisian Udara Komponen utama Komponen-komponen utama dalam sistem pengkondisian udara meliputi hal-hal sebagai berikut : - Kompresor - Kondensor - Evaporator - Katub ekspansi - Refrigerant Siswoko Teknik Mesin

27 Kompresor Gambar Kompresor Kompresor berfungsi memberikan tekanan pada uap refrigerant yang dihisap dari evaporator, sehingga tekanannya naik agar mudah mencair. Selama proses kompresi temperatur dan tekanan uap refrigerant menjadi naik yang kemudian ditekan ke kondensor. Secara garis besar kompresor ada 2 macam, yaitu Positive displacement dan Dynamic Compressor. Secara jelas dapat dilihat pada diagram berikut. Compressor Positive displacement Dynamic Reciprocating Rotary Centrifugal Axial Single Acting Helical screw Liquid ring Scroll Double Acting Sliding vane Lobe Gambar Jenis-jenis kompresor Siswoko Teknik Mesin

28 Gambar Kompresor Reciprocating Gambar Screw compressor Gambar Centrifugal Compressor Gambar Double acting ammonia compressor and steam engine (courtesy of vilter manufacturing corporation) Siswoko Teknik Mesin

29 Menurut peletakan motornya, kompresor dibagi menjadi 3 macam, yaitu : - Kompresor Hermetik - Kompresor Semi Hermetik - Kompresor Open Type Kondensor Kondensor memindahkan kalor dari refrigerant ke lingkungan agar uap refrigerant yang bertekanan dan bersuhu tinggi mudah dicairkan. Uap refrigerant yang bertekanan dan bersuhu tinggi dari kompresor diambil panasnya oleh air pendingin atau udara pendingin yang ada di kondensor, sehingga uap refrigerant mengembun dan mencair. Uap refrigerant yang telah mencair kemudian dialirkan ke evaporator melalui katub ekspansi. Gambar Kondensor Berdasarkan media pendinginnya kondensor dibagi menjadi 3 macam, yaitu : 1. Kondensor berpendingin air (Water cooled condenser). 2. Kondensor berpendingin udara (Air cooled condenser). 3. Kondensor berpendingin air dan udara (Air and water cooled condenser). Siswoko Teknik Mesin

30 Gambar Kondensor berpendingin udara Gambar Kondensor berpendingin air tipe shell and tube Evaporator Evaporator berfungsi menyerap panas dari lingkungan dan disalurkan ke refrigerant, sehingga refrigerant cair akan menjadi uap. Uap refrigerant yang bertekanan rendah dikumpulkan dalam penampung uap kemudian dihisap oleh kompresor. Berdasarkan bentuk dan permukaan koilnya, evaporator dibagi menjadi 3 macam, yaitu : 1. Evaporator pipa telanjang (Bare tube evaporator) 2. Evaporator pelat (Plate surface evaporator) 3. Evaporator bersirip (Finned evaporator) Berdasarkan cara kerjanya evaporator ekspansi langsung dibagi menjadi 2 macam, yaitu : Siswoko Teknik Mesin

31 1. Flooded evaporator 2. Dry expotion evaporator Dilihat dari konstruksinya evaporator dibagi menjadi : 1. Shell and tube evaporator 2. Shell and coil evaporator Dalam proses pendinginan, pada umumnya temperatur permukaan bidang evaporator lebih rendah dari titik embun udara masuk. Bila udara ruangan menyentuh permukaan koil, uap air dalam udara akan mengembun sehingga permukaan koil menjadi basah umumnya temperatur bola kering udara yang keluar dari evaporator adalah 59 o F sampai 63 o F dengan temperatur bola basah 55 o F 59 o F, kecepatan udara 395 fpm dengan koil 2 sampai 3 baris (row). Gambar Shell and tube evaporator Siswoko Teknik Mesin

32 Katub Ekspansi Gambar Katub ekspansi Katub ekspansi berfungsi menurunkan tekanan dan temperatur cairan refrigerant sampai tekanan dan temperaturnya menjadi rendah, sehingga cairan refrigerant mudah menguap. Ada beberapa jenis katub ekspansi, diantaranya : 1. Automatic expansion valve 2. Thermostatic expansion valve 3. Katub apung sisi tekanan tinggi 4. Katub apung sisi tekanan rendah 5. Manual expansion valve 6. Pipa kapiler 7. Thermoelectric expansion valve 8. Electronic expansion valve Katub ekspansi yang biasa digunakan adalah katub ekspansi thermostatic yang dapat mengatur laju aliran refrigerant yang masuk kedalam evaporator. Untuk mesin-mesin AC kapasitas kecil menggunakan katub ekspansi jenis pipa kapiler karena beban yang didinginkan relative konstan dan harganya relative murah. Siswoko Teknik Mesin

33 Refrigerant Refrigerant merupakan media pendingin yang berfungsi menyerap panas dari lingkungan sekitar. Untuk memilih jenis refrigerant harus diperhatikan sifat-sifat fisik termodinamika refrigerant, agar ferigerant bekerja dengan aman dan ekonomis. Sifat-sifat refrigerant yang baik adalah : Tekanan penguapannya harus cukup tinggi, untuk menghindari kemungkinan terjadinya vakum pada evaporator dan turunnya efisiensi volumetric karena naiknya perbandingan kompresi. Tekanan pengembunan yang rendah sehingga perbandingan kompresinya rendah dan penurunan prestasi kompresor dapat dihindari. Kalor laten penguapan harus tinggi agar panas yang diserap evaporator lebih besar, sehingga refrigerant yang diperlukan lebih sedikit. Koefisien prestasi harus tinggi agar biaya operasi rendah. Konduktivitas thermal yang tinggi. Viskositas yang rendah dalam fasa cair dan gas, sehingga tahanan aliran refrigerant rendah. Konstanta dielektrik yang kecil, tahanan listrik yang besar serta tidak menyebabkan korosi pada material isolasi listrik. Stabil dan tidak bereaksi dengan material yang digunakan. Tidak beracun dan tidak berbau. Tidak mudah terbakar dan meledak. Dapat bercampur dengan minyak pelumas, namun tidak merusak dan mempengaruhinya. Harga murah dan mudah dideteksi bila terjadi kebocoran. Siswoko Teknik Mesin

34 Komponen tambahan Sedang untuk meningkatkan kinerja mesin pendingin diperlukan beberapa komponen tambahan, diantaranya : - Filter Drier - Thermostat - Heat Exchanger - Liquid Receiver - Sight glass - Pressurestat a) Filter Drier Filter Drier berfungsi sebagai penyaring kotoran dan menyerap uap air yang ada dalam sistem. Saringan dalam komponen ini berupa kawat halus, sedang bahan penyerapnya dari zat kimia desikan (silica gel). Selain menyerap uap air, zat ini juga dapat menyerap asam, hasil uraian minyak pelumas dan lain-lain. Sitem pendingin yang tidak dilengkapi filter drier akan mengakibatkan terjadinya hal-hal sebagai berikut : Membekunya uap air dalam sistem, sehingga sistem menjadi tersumbat. Terbentuknya asam akibat reaksi uap air dengan bahan pendingin dan minyak pelumas dalam kompresor. Asam ini dapat menyebabkan korosi pada komponen sistem pendingin. Rusaknya kompresor dan tersumbatnya pipa kapiler karena adanya endapan air dan asam yang merusak minyak pelumas kompresor. b) Thermostat Thermostat berfungsi mempertahankan temperatur dalam ruangan yang dikondisikan agar tetap konstan dengan menjalankan dan menghentikan Siswoko Teknik Mesin

35 kompresor secara otomatis. Thermostat dilengkapi dengan bulb yang berfungsi sebagai sensor perubahan temperatur. Jika temperatur yang diinginkan telah tercapai maka bulb yang berisi fluida tersebut akan mengirimkan sinyal untuk memutuskan arus listrik sehingga kompresor berhenti bekerja. c) Pressurestat Pressurestat merupakan saklar pemutus arus listrik yang bekerja berdasarkan tekanan sistem. Alat ini berfungsi melindungi sistem refrigerasi dari tekanan yang terlalu tingi atau terlalu rendah. Setelah tekanan dalam sistem tdak berbahaya lagi, maka saklar akan menutup dan sistem kembali bekerja. Jenis-jenis pressurestat adalah : 1. Low pressurestat 2. High pressurestat 3. High-Low pressure stat Gambar Pressurestat d) Heat Exchanger Berfungsi sebagai penukar kalor untuk mendinginkan minyak pelumas dari kompresor. Siswoko Teknik Mesin

36 e) Liquid Receiver Berfungsi sebagai penampung refrigerant yang berasal dari kondensor dan memastikan refrigerant yang masuk katub ekspansi benar-benar berfasa cair Sistem refrigerasi Secara umum sistem refrigerasi dibagi menjadi 2 macam, yaitu : 1. Sistem Refrigerasi mekanik, yaitu menggunakan mesin-meisn penggerak dan alat mekanik lainnya. 2. Sistem Refrigerasi non mekanik, tidak menggunakan mesin-mesin penggerak dan alat mekanik alinnya. Yang termasuk dalam sistem refrigerasi mekanik yaitu : a) Sistem kompresi uap (Vapour Compression Refrigeration Sistem). b) Refrigerasi siklus udara. c) Refrigerasi temperatur ultra rendah (cryogenic). d) Refrigerasi siklus sterling. Sedang yang termasuk dalam sistem refrigerasi non mekanik yaitu : a) Refrigerasi absorbsi (Vapour Absorption Refrigeration Sistem). b) Refrigerasi thermoelektrik. c) Refrigerasi steam jet. d) Refrigerasi magnetik. e) Heat pipe. f) Thermoakustik. Dalam hal ini penulis tidak membahas semua sistem refrigerasi, penulis hanya membahas Sistem Kompresi Uap dan Sistem Absorbsi. Kedua sistem ini paling banyak digunakan dalam perancangan sistem pengkondisian udara. Siswoko Teknik Mesin

37 Sistem Kompresi Uap (Vapour Compression Refrigeration Sistem) Sistem kompresi uap adalah sistem refrigerasi yang paling banyak dipergunakan. Sistem ini terdiri dari kompresor, evaporator, katub ekspansi dan kondensor. Gambar berikut menunjukan skematik sederhana dari sistem kompresi uap. Gambar Skematik sistem kompresi uap Gambar Diagram P-H sistem kopresi uap Proses yang terjadi dalam sistem kompresi uap yaitu : - Proses evaporasi Siswoko Teknik Mesin

38 - Proses kompresi - Proses kondensasi - Proses ekspansi 1. Proses Evaporasi (1 2). Dalam tahap ini terjadi proses pertukaran kalor pada evaporator, kalor dari lingkungan sekitar diserap oleh refrigerant cair dalam evaporator. Sehingga refrigerant cair yang bertekanan dan bersuhu rendah dari katub ekspansi berubah fase menjadi uap. 2. Proses kompresi (2 3). Tahap ini terjadi dalam kompresor, uap refrigerant yang bertekanan dan bersuhu rendah dari evaporator ditekan oleh kompresor sehingga suhu dan tekanannya naik agar mudah mencair. 3. Proses kondensasi (3 4). Tahap ini terjadi didalam kondensor. Panas dari uap refrigerant yang bertekanan dan bersuhu tinggi diserap oleh lingkungan sekitar, sehingga refrigerant mengalami kondensasi. Pada tahap ini terjadi perubahan fasa dari uap superheated menjadi fasa cair jenuh. 4. Proses ekspansi (4 1). Proses ini terjadi dalam katub ekspansi. Dalam proses ini refrigerant cair yang berasal dari kondensor diturunkan tekanan dan suhunya sehingga mudah untuk di uapkan di dalam evaporator. Sistem Absorbsi (Vapour Absorption Refrigeration). Refrigerasi sistem absorbsi menggunakan kalor (heat operated cycle) sebagai daya penggerak operasinya, sehingga disebut sistem refrigerasi non mekanik. Kalor diperlukan untuk melepaskan uap (refrigerant) dari zat cair bertekanan tinggi. Sebenarnya sistem absorbsi juga menggunakan sistem Siswoko Teknik Mesin

39 mekanik, yaitu pompa sebagai penggerak larutan absorben, namun sangat kecil bila dibanding dengan sistem kompresi uap. Fluida kerja yang dipakai pada sistem absorbsi sampai saat ini ada 2 macam, yaitu Air/NH3 dan LiBr/Air. Pada fluida Air/NH3, air sebagai absorben dan ammonia sebagai refrigerant. Sedang pada LiBr/Air, LiBr sebagai absorben dan air sebagai refrigerant. sisi panas sisi dingin larutan Generator Kondensor Q C Q G Katub trotel katub ekspansi W pump Q A Absorber Evaporator Q E Pompa Gambar Skematik sistem absorbsi Pada gambar , Q A adalah perpindahan panas dari absorber, Q G adalah panas yang dibutuhkan generator, Q C adalah panas yang dilepas kondensor, Q E adalah panas yang diserap evaporator dari lingkungan sekitar, sedang W pump adalah kerja yang dilakukan pompa. Seperti pada sistem kompresi uap, efek pendinginan pada sistem absorbsi terjadi pada evaporator. Sedang kompresor pada sistem kompresi uap, pada sistem absorbsi diganti dengan 3 komponen, yaitu absorber, generator dan pompa. - Absorber berfungsi untuk menyerap uap refrigerant ke dalam absorben, sehingga keduanya bercampur menjadi satu larutan. Karena reaksi dalam absorber adalah eksotermik (mengeluarkan panas), maka perlu dilakukan pembuangan panas dari absorber. Tanpa proses Siswoko Teknik Mesin

40 pembuangan panas kelarutan (solubility) uap refrigerant ke dalam absorben menjadi rendah. Selanjutnya larutan campuran tersebut dipompa ke generator. - Generator berfungsi untuk memanaskan larutan, sehingga terjadi pemisahan antara absorben dan refrigerant. Selanjutnya refrigerant yang telah menjadi uap memasuki kondensor. Proses yang terjadi selanjutnya sama dengan proses kompresi uap, yaitu kondensasi, ekspansi dan evaporasi. Beberapa keuntungan dari sistem absorbsi adalah : Tidak menggunakan refrigerant yang merusak ozon dan menimbulkan pemanasan global. Sistem ini biasanya menggunakan panas buangan, sehingga sangat cocok dikombinasi dengan pembangkit listrik dan panas thermal. Sehingga dapat dilakukan penghematan energy. Namun dalam aplikasinya, performa (COP) siklus absorbsi lebih rendah bila dibanding sistem kompresi uap. Harga COP (coefficient of performent) sistem absorbsi yang lebih rendah dibanding sistem kompresi dikarenakan definisi COP keduanya berbeda. COP kompresi uap adalah perbandingan antara laju (daya) refrigerasi dengan daya kerja kompresor. Sedang COP absorbsi adalah perbandingan antara laju refrigerasi dengan laju penambahan kalor pada generator. Syarat fluida kerja (campuran antara refrigerant dan absorben) untuk sistem absorsi menurut Holmberg dan Berntsson (1990) yakni : Perbedaan titik didih antara refrigerant dan absorben harus cukup tinggi. Refrigerant harus memiliki panas penguapan yang tinggi dan konsentrasi yang tinggi dalam absorben, sehingga dapat menekan Siswoko Teknik Mesin

41 laju sirkulasi larutan diantara absorber dan generator per satuan kapasitas pendingin. Memiliki sifat transport, seperti viskositas, konduktivitas thermal, dan koefisien difusi yang baik. Sehingga dapat menghasilkan perpindahan panas yang baik. Refrigerant dan absorbennya harus bersifat non korosif, ramah lingkungan dan murah Sistem pengkondisian udara sentral Sistem pengkondisian udara sentral banyak digunakan pada gedunggedung besar. Udara ruangan didinginkan dalam ruang AHU, kemudian disalurkan ke ruangan- ruangan melalui saluran udara (ducting). Pada sistem ini letak ruang AHU, mesin Chiller dan menara pendingin terpisah dengan ruangan-ruangan yang akan dikondisikan. Gambar Sistem perpindahan panas pada sistem pengkondisian udara Komponen sistem pengkondisian udara sentral Komponen utama sistem pengkondisian sentral yaitu mesin chiller, menara pendingin, dan terminal unit. Pompa diperlukan sebagai pendorong fluida kerja yang bersirkulasi pada sistem ini. Komponen-komponen tambahan yang diperlukan agar sistem ini bekerja dengan lebih baik diantaranya adalah thermostat, pressurestat, humiditystat, thermometer, pressure gauge, flow switch, serta peralatan-peralatan kontrol lainnya. Siswoko Teknik Mesin

42 Gambar Thermostat (Sumber : Honeywell Inc.) Gambar Flow switch (Sumber : Honeywell Inc.) Gambar Pressure gauge (Sumber : Winters Instruments) Terminal unit Terminal unit dipasang pada sistem pengkondisian udara yang memiliki banyak ruangan dengan fungsi yang berbeda-berbeda. Pemasangan terminal unit dipilih karena faktor ekonomis. Bila salah satu ruangan yang dikondisikan tidak memerlukan pendinginan, maka hanya terminal unit itu saja yang dimatikan sehingga kerja chiller berkurang dan menghemat daya listrik. Yang termasuk dalam terminal unit yaitu : - AHU (air handling unit). Siswoko Teknik Mesin

43 - FCU (fan coil unit). - Unit ventilasi. - Unit induksi. - VAV boxes (variable air volume). - Double duct mixing boxes. - Terminal unit lain seperti convector dan radiator. AHU (air handling unit) AHU merupakan terminal unit yang digunakan untuk mendinginkan atau memanaskan ruangan. Unit ini menggunakan air sebagai media penukar kalor dan dipakai pada beban pendinginan yang besar. Air dingin diproduksi oleh mesin chiller sedang air panas diproduksi oleh boiler. Unit ini biasanya ada 2 macam, yaitu unit pendingin dan pemanas (cooling and heating) dan unit pendingin saja (cooling only). Pada AHU udara ruangan dihisap melalui saluran udara dan dicampur dengan udara luar pada ruang koil pendingin, kemudian udara didistribusikan keruangan melalui saluran udara. Komponen-komponen pada AHU yaitu : casing, koil pendingin, filter udara dan fan blower. Gambar Komponen AHU, 1. Motor, 2. Centrifugal blower, 3. Bak drain, 4. Frame, 5. Vibration isolator, 6. Casing wall, 7. Koil pendingin dan Filter. (Sumber : McQuay Inc.) Siswoko Teknik Mesin

44 Gambar Vertikal AHU (Sumber : McQuay Inc.) FCU (Fan Coil Unit) Prinsip kerja FCU sama dengan prinsip kerja AHU, namun kapasitas pendinginan dari FCU lebih kecil dari AHU. FCU di tempatkan langsung di dalam ruangan yang dikondisikan. Komponen FCU terdiri dari casing, koil pendingin, filter udara dan fan blower. Gambar Concealed FCU (Sumber : McQuay Inc.) Mesin Chiller Dalam sistem pengkondisian udara, chiller berfungsi untuk memproduksi air sejuk yang akan didistribusikan ke AHU dan FCU. Komponen utama chiller yaitu kompresor, kondensor, katub ekspansi dan evaporator. Siswoko Teknik Mesin

45 Berdasarkan media pendingin refrigerant yang dipakai, chiller dibagi menjadi 2 macam, yaitu : chiller berpendingin udara (Air Cooled Chiller) dan chiller berpendingin air (Water Cooled Chiller). Chiller berpendingin udara menggunakan udara sebagai media pendingin refrigerant. Tipe ini digunakan untuk beban pendingin yang relative rendah (dibawah 500 ton). Keuntungan dari tipe ini diantaranya adalah : - Harga lebih murah dan perawatan lebih mudah. - Biaya desain dan pemasangan lebih murah karena tidak menggunakan menara pendingin (cooling tower). Gambar Chiller berpendingin udara (Air Cooled Chiller) (Sumber : Trane Inc.) Chiller berpendingin air menggunakan air sebagai media pendingin refrigerant. Tipe ini digunakan untuk kapasitas yang lebih besar. Tipe ini memerlukan menara pendingin (cooling tower) untuk mendinginkan air pendingin refrigerant. Keuntungan tipe ini adalah : - Memiliki efisiensi yang tinggi sehingga menghemat daya listrik yang dipakai. - Umur pakai relative lebih lama dibanding tipe berpendingin udara. Siswoko Teknik Mesin

46 Sedangkan kelemahan yang dimiliki tipe ini yaitu harganya lebih mahal dan perawatannya lebih sulit. Temperatur air yang bersirkulasi dalam chiller pada umumnya adalah : - Air keluar dari evaporator pada suhu 41 o F ~ 45 o F. - Air masuk ke evaporator pada suhu 50 o F ~ 54 o F. - Air keluar dari kondensor pada suhu 99 o F ~ 104 o F. - Air masuk ke kondensor pada suhu 90 o F. Besarnya laju aliran air (water flow rate) dalam kondensor dan evaporator dapat ditentukan dengan rumus berikut : GPM EVAP. = TONS x ΔT 24..( ) GPM KOND. = TONS x ΔT 30..( ) Dimana : GPM = laju aliran air (Gallons Per Minute). ΔT = beda temperatur ( o F), umumnya diambil ± 10 o F. TONS = beban pendinginan (Tons Refrigerant / TR). GPM EVAP. = laju aliran air dalam evaporator (GPM). GPM KOND. = laju aliran air dalam kondensor (GPM). (Sumber : HVAC Equation, data and rules of thumb Handbook) Siswoko Teknik Mesin

47 Gambar Chiller berpendingin air (Water Cooled Chiller) (Sumber : McQuay Inc.) Menara pendingin (Cooling Tower) Menara pendingin (cooling tower) berfungsi mendinginkan air dari kondensor chiller. Berdasarkan arah laju udara dan laju airnya, menara pendingin di bedakan menjadi 2 macam, yaitu cross flow (XF) dan counter flow (CF). Sedangkan berdasarkan penempatan fannya cooling tower terdiri dari : - Forced draft (FD) horizontal dan vertikal. - Induced draft (ID). Gambar Konfigurasi Cross Flow Siswoko Teknik Mesin

48 Gambar Konfigurasi Counter Flow Jenis cooling tower berdasarkan penempatan fan Komponen komponen utama cooling tower yaitu : - Fill - Struktur (Framework) Siswoko Teknik Mesin

49 - Casing - Upper Basin - Lower Basin - Louver - Fan dan Motor Komponen-komponen menara pendingin (Sumber : KUKEN Inc.) Siswoko Teknik Mesin

50 Cross Flow Cooling Tower (Sumber : KUKEN Inc.) 2.4. Dasar-dasar Psikometrik Psikometrik adalah pengetahuan termodinamika yang membahas sifat-sifat udara dan pengaruhnya terhadap bahan-bahan dan kenyamanan manusia. Psikometrik membahas sifat-sifat campuran udara dengan uap air. Kandungan uap air dalam udara harus dikurangi atau ditambah untuk mendapatkan kondisi yang nyaman Definisi istilah dan plotting pada diagram Diagram psikometrik menampilkan secara grafikal sifat-sifat termodinamika udara antara lain suhu, kelembaban, enthalpy, kandungan uap air dan volume spesifik. Untuk dapat memahami proses-proses yang terjadi pada diagram psikometrik, perlu adanya pemahaman tentang istilah-istilah dalam diagram psikometrik. - Dry-bulb Temperatur (DB) Siswoko Teknik Mesin

51 DB Temperatur (temperatur bola kering) adalah suhu udara yang diperoleh melalui pengukuran dengan slink psikometer pada thermometer sensor kering. Suhu DB diplotkan sebagai garis vertikal yang berawal dari garis sumbu mendatar yang terletak dibagian bawah diagram. Temperatur bola kering merupakan ukuran panas sensible. Perubahan temperatur bola kering menunjukan adanya perubahan panas sensible. - Wet-bulb Temperatur (WB) WB Temperatur (temperatur bola basah) adalah suhu udara yang diukur dengan slink psikometer pada thermometer sensor basah. Suhu WB diplotkan sebagai garis miring kebawah yang berawal dari garis saturasi yang terletak disamping kanan diagram. Suhu WB ini merupakan ukuran panas total (enthalpy). Perubahan temperatur bola basah menunjukan adanya perubahan panas total. - Dew-point Temperatur (DP) DP Temperatur (temperatur titik embun) adalah suhu dimana udara mulai menunjukan gejala pengembunan ketika didinginkan. Suhu titik embun ditandai sebagai titik sepanjang garis saturasi. Pada saat udara mengalami saturasi (jenuh) maka suhu bola kering sama dengan suhu bola basah, demikian juga suhu titik embunnya. Suhu titik embun merupakan ukuran dari panas laten. Adanya perubahan suhu titk embun menunjukan adanya perubahan panas laten atau adanya perubahan kandungan uap air dalam udara. - Spesific Humidity (w) Kelembaban spseifik adalah jumlah kandungan uap air di udara yang diukur dalam satuan grains per pound udara kering (7000 grains = 1 pound) dan diplotkan pada garis sumbu vertikal yang ada di bagian samping kanan diagram. - Relative Humidity (%RH) Siswoko Teknik Mesin

52 %RH merupakan perbandingan jumlah aktual dan jumlah maksimal (saturasi) dari uap air yang ada pada suatu ruang atau daerah tertentu. 100% RH berarti saturasi dan diplotkan menurut garis saturasi. Untuk ukuran yang lebih kecil diplotkan sesuai arah garis saturasi. - Enthalpi (h) Enthalpi adalah jumlah panas total dari campuran udara dan uap air diatas titik nol. Dinyatakan dalam satuan BTU per pound udara. Harga enthalpy dapat diperoleh sepanjang skala diatas garis saturasi Cara membaca diagram Suatu ruangan memiliki data sebagai berikut : - Suhu bola kering : 77 o F - Suhu bola basah : 63 o F - Tentukan : suhu titik embun, relative humidity, dan kandungan uap airnya! Gambar Diagram Psikometrik dari ASHRAE Siswoko Teknik Mesin

53 Solusi : Plotkan kedua suhu diatas pada diagram psikometrik. Skala suhu bola kering terletak di garis mendatar bawah dan skala suhu bola basah miring diagonal. Proyeksikan kedua nilai diatas hingga saling berpotongan. Titik perpotongannya adalah titik penentu untuk mecari parameter yang di inginkan. - Suhu titik embun diperoleh dengan menarik garis dari titik perpotongan ke kiri sampai memotong garis jenuh, sehingga diperoleh nilai 54.1 o F. - Kelembaban relative diperoleh dengan membaca skala %RH, yaitu kurva lengkung ke atas, diperoleh nilai 45%RH. - Kandungan uap air diperoleh dengan menarik garis dari titik perpotongan kearah kanan, diperoleh nilai gr/lb Proses Pengkondisian Udara Untuk memplotkan sistem pengkondisian udara pada diagram psikometrik dapat dipergunakan langkah-langkah berikut : Gambar Diagram psikometrik untuk sistem pengkondisian udara Siswoko Teknik Mesin

54 a) Udara luar (2) dicampur dengan udara balik dari ruang (1) dan masuk ke dalam koil pendingin (3) (apparatus). Udara mengalir melalui koil pendingin (3-4) dan dipasok ke ruangan (4). Udara yang dipasok keruangan bergerak sepanjang garis (4-1) mengambil beban ruangan, dan siklus berulang. b) Secara normal udara yang dipasok keruangan oleh sistem pengkondisian udara, dikembalikan ke koil pendingin. Jadi pencampuran dengan udara luar adalah untuk ventilasi. Campuran kemudian mengalir melalui koil pendingin diamana kalor dan pengembunan ditambahkan atau dipindahkan, sesuai yang dipersyaratkan untuk memelihara kondisi yang diinginkan Persamaan dalam psikometrik Pw a) W = 0.622x.(2.4.1) P Pw WACTUAL b) RH = x 100%.(2.4.2) W SAT PW c) RH = x 100%..(2.4.3) P SAT d) H S = m x c p x ΔT..(2.4.4) e) H L = L V x m x ΔW...(2.4.5) f) H T = m x Δh.(2.4.6) g) W = ( T )( ) ( ) WB WSAT WB TDB TWB ( T T ) DB WB..(2.4.7) h) W = ( TWB )( WSAT WB ) ( 0.240)( TDB TWB ) ( T T ) DB WB..(2.4.8) Siswoko Teknik Mesin

55 Dimana : W = Spesific Humidity (lb.h 2 O/lb.DA or Gr.H 2 O/lb.DA) W ACTUAL = Actual Spesific Humidity (lb.h 2 O/ lb.da or Gr.H 2 O/lb.DA) W SAT = Saturation Spesific Humidity at the Dry Bulb Temperatur W SAT WB = Saturation Spesific Humidity at the Wet Bulb Temperatur P W P = Partial Pressure of Water Vapor (lb/sq.ft) = Total Absolute Pressure of Air/Water Vapor Mixture (lb/sq.ft) P SAT = Saturation Partial Pressure of Water Vapor at the Dry Bulb Temperatur (lb/sq.ft) RH = Relative Humidity (%) H S H L H T m = Sensible Heat (Btu/Hr) = Latent Heat (Btu/Hr) = Total Heat (Btu/Hr) = Mass Flow Rate (lb.da/hr or lb.h 2 O/Hr) c p = Spesific Heat (Air : 0.24 Btu/lb.DA, Water : 1.0 Btu/lb.H 2 O) T DB = Dry Bulb Temperatur ( o F) T WB = Wet Bulb Temperatur ( o F) ΔT = Temperatur Difference ( o F) ΔW = Spesific Humidity Difference (lb.h 2 O/lb.DA or Gr.H 2 O/lb.DA) Δh = Enthalpy Difference (Btu/lb.DA) Siswoko Teknik Mesin

56 L V = Latent Heat of Vaporization (Btu/lb.H 2 O) i) Temperatur Udara Campuran T MA = T MA = CFM CFM (2.4.9a) RA OA TROOM x + TOA x CFM SA CFM SA CFM CFM (2.4.9b) RA OA TRAx + TOAx CFM SA CFM SA Dimana : T MA = Mixed Air Temperatur ( o F) T ROOM = Room Design Temperatur ( o F) T RA = Return Air Temperatur ( o F) T OA = Outside Air Temperatur ( o F) CFM SA CFM RA CFM OA = Supply Air (CFM) = Return Air (CFM) = Outside Air (CFM) (Sumber : HVAC Equation, data and rules of thumb Handbook) 2.5. Teori Kenyamanan Salah satu faktor penting yang harus diperhatikan dalam merancang sistem pengkondisian udara adalah kenyamanan penghuni ruangan yang dikondisikan. Jangan sampai penghuni ruangan merasa terlalu dingin atau terlalu lembab. Factor-faktor yang mempengaruhi kenyamanan thermal orang yaitu : - Temperatur udara kering - Kelembaban udara relative Siswoko Teknik Mesin

57 - Kecepatan aliran udara - Radiasi permukaan yang panas - Aktivitas orang - Pakaian yang dipakai 1. Temperatur udara kering Temperatur udara kering sangat besar pengaruhnya terhadap besar kecilnya kalor yang dilepas melalui penguapan dan konveksi. Daerah kenyamanan thermal untuk daerah tropis dapat dibagi menjadi : a. Sejuk nyaman, antara temperatur efektif 68.9 o F ~ o F b. Nyaman optimal, antara temperatur efektif o F ~ o F c. Hangat nyaman, antara temperatur efektif o F ~ o F 2. Kelembaban udara relative Kelembaban udara relative dalam ruangan adalah perbandingan antara jumlah uap air yang terkandung dalam udara dibanding dengan jumlah kandungan uap air pada keadaan jenuh pada temperatur udara ruangan tersebut. Untuk daerah tropis, kelembaban udara relative yang dianjurkan adalah antara 40% ~50%. Tetapi untuk ruangan yang jumlah orangnya padat seperti ruang pertemuan, %RH masih diperbolehkan berkisar antara 55% ~ 60%. 3. Kecepatan aliran udara Untuk mempertahankan kondisi nyaman, kecepatan udara yang jatuh diatas kepala tidak boleh lebih dari 49 fpm dan sebaiknya lebih kecil dari 30 fpm. Kecepatan bisa lebih besar dari 49 fpm bila temperatur udara kering rancangan lebih besar. Tabel Kecepatan udara dan kesejukan (Sumber : SNI) Kecepatan udara, fpm Temperatur udara kering, o F Siswoko Teknik Mesin

58 Gambar Kebutuhan peningkatan kecepatan udara untuk mengkompensasi kenaikan temperatur udara kering. 4. Radiasi permukaan yang panas Bila dinding disuatu ruangan terasa panas, maka akan mempengaruhi kenyamanan seseorang yang ada dalam ruangan tersebut. Meskipun temperatur udara sekitarnya telah sesuai dengan tingkat kenyamanannya. usahakan temperatur radiasi sama dengan temperatur bola kering ruangan. Bila temperatur radiasi rata-rata lebih tinggi dari temperatur udara kering ruangan, maka temperatur udara ruangan harus dirancang lebih rendah dari temperatur rancangan biasanya. Temperatur operativ adalah temperatur rata-rata dari temperatur radiasi rata-rata dan temperatur udara kering ruangan. Untuk kecepatan udara yang rendah (V = 20 fpm), besarnya temperatur operativ adalah : t OP = t RAD + t 2 RUANGAN Dimana : t OP t RAD t RUANGAN = temperatur operatif = temperatur radiasi = temperatur ruangan Siswoko Teknik Mesin

59 5. Aktivitas orang Aktivitas yang berbeda dalam suatu bangunan yang dikondisikan memerlukan perancangan yang berbeda pula, karena kalor yang dihasilkan oleh aktivitas yang berbeda juga berbeda besarnya. Tabel Penambahan kalor berdasarkan aktivitas penghuni ruangan (Sumber : SNI) Catatan : a) Nilai dalam tabel didasarkan pada temperatur udara kering 75 o F. Untuk 80 o F temperatur udara kering, total kalor sama, tetapi nilai kalor sensible diturunkan 20%, kalor laten menyesuaikan naik. b) Penambahan kalor diatas didasarkan pada prosentase normal pria, untuk wanita dewasa 85% dari pria dewasa, dan untuk anak-anak 75% dari pria dewasa. c) Penambahan total kalor untuk pekerjaan yang menerus, restoran, termasuk 60 Btu/jam makanan per orang (30 Btu/jam sensibel dan 30 Btu/jam laten). d) Untuk bowling, satu orang bermain bowling dan lainya duduk (400 Btu/jam) atau berdiri atau berjalan perlahan (550 Btu/jam). Siswoko Teknik Mesin

60 6. Pakaian yang dipakai Besarnya kalor yang dilepas oleh tubuh dipengaruhi oleh jenis pakaian yang sedang dipakai pada saat itu, terutama mengenai besar kecilnya isolasi thermal dari bahan pakaian dan ketebalannya. Isolasi thermal dari bahan pakaian dinyatakan dalam clo, dimana : 1 clo = 0.155m 2.K/Watt Tabel Isolasi thermal untuk beberapa jenis baju (Sumber : SNI) Zona kenyamanan ruangan Untuk memperoleh daerah zona nyaman untuk orang-orang yang beraktivitas ringan dapat dilihat pada grafik. Grafik ini mempunyai batasan ketidak puasan sebesar 10%, dengan batasan koordinat sebagai berikut : 1. Musim dingin Temperatur operativ berkisar antara 68 o F ~ 74.3 o F pada RH 60% dan berkisar antara 68.9 o F ~ 76 o F pada 68 o F dew point dan dibatasi oleh temperatur efektif 68 o F dan 74.3 o F. Siswoko Teknik Mesin

61 2. Musim panas Temperatur operativ berkisar antara 72.5 o F ~ 78.8 o F pada RH 60% dan berkisar antara 74.3 o F ~ 80.6 o F pada 68 o F dew point dan dibatasi oleh temperatur efektif 73.4 o F dan 78.8 o F. Zona kenyamanan thermal untuk orang Indonesia dirancang 77 o F ± 2 o F dan RH 55% ± 10%. Gambar Daerah zona nyaman untuk aktivitas ringan 2.6. Ventilasi Dalam merencanakan sistem pengkondisian udara selain pendinginan kita juga harus memperhatikan sistem ventilasi ruangan. Ventilasi merupakan Siswoko Teknik Mesin

62 proses untuk mencatu udara segar kedalam bangunan gedung dalam jumlah sesuai kebutuhan. Secara umum ventilasi dibagi menjadi 2 macam, yaitu : - Ventilasi alami - Ventilasi mekanis Pemasangan sistem ventilasi dalam bangunan gedung bertujuan untuk : Menghilangkan gas-gas kotor yang ditimbulkan oleh keringat, gas CO 2 dari pernafasan dan gas-gas dari proses pembakaran. Menghilangkan uap air yang timbul sewaktu memasak, mandi dan sebagainya. Menghilangkan kalor yang berlebihan. Membantu mendapatkan kenyamanan thermal. Ventilasi alami Ventilasi alami terjadi karena adanya perbedaan tekanan diluar bangunan yang disebabkan oleh angin dan adanya perbedaan temperatur, sehingga terdapat gas-gas panas yang naik dalam saluran ventilasi. Ventilasi alami terdiri dari bukaan permanen, jendela, pintu dan lain-lain. Ventilasi alami bisa diambil langsung dari udara luar ataupun dari ruang yang bersebelahan. Dalam perancangan ventilasi alami perlu diperhatikan hal-hal berikut : - Kebutuhan udara ventilasi sesuai kebutuhan ruangan. - Jenis ventilasi yang akan digunakan, apakah gaya angin atau gaya thermal. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju ventilasi yang disebabkan gaya angin termasuk : - Kecepatan angin rata-rata. - Arah angin yang kuat. - Variasi kecepatan dan arah angin musiman dan harian. - Hambatan setempat, seperti bangunan yang bersebelahan, bukit, pohon dan semak belukar. Siswoko Teknik Mesin

63 Penempatan inlet ventilasi sebaiknya langsung menghadap ke dalam angin yang kuat. Sedang outlet ditempakan pada daerah negative atau bertekanan rendah. Ventilasi mekanis Jika ventilasi alami yang memenuhi syarat tidak memadai dalam suatu bangunan, maka harus dipasng ventilasi mekanis sebagai alat sirkulasi udara bersih kedalam ruangan. Persyaratan teknis dari ventilasi mekanis yaitu : - Sistem ventilasi mekanis harus diberikan jika ventilasi alami yang memenuhi syarat tidak memadai. - Penempatan Fan harus memungkinkan pelepasan udara secara maksimal dan juga memungkinkan masuknya udara segar atau sebaliknya. - Sistem ventilasi mekanis bekerja terus-menerus selama ruangan tersebut dihuni. - Bangunan atau ruang parkir tertutup harus dilengkapi sistem ventilasi mekanis untuk membuang udara kotor dari dalam dan minimal 2/3 volume udara ruang harus terdapat pada ketinggian maksimal 2 feet dari lantai. - Ruang parkir pada ruang bawah tanah (basement) yang terdiri lebih dari satu lantai, gas buang mobil pada setiap lantai tidak boleh menganggu udara bersih pada lantai lainnya. - Besarnya pertukaran udara yang disarankan untuk berbagai fungsi ruangan harus sesuai ketentuan yang berlaku. Tabel Kebutuhan ventilasi mekanis (Sumber : SNI) Catu udara segar minimum Tipe ruang Pertukaran (udara/jam) cfm per orang Kantor 6 10 Restoran/kantin 6 10 Siswoko Teknik Mesin

64 Toko, pasar swalayan 6 10 Pabrik, bengkel 6 10 Kelas, bioskop 8 Lobi, koridor, tangga 4 Kamar mandi, peturasan 10 Dapur 20 Tempat parkir 6 Dalam melakukan perancangan sistem ventilasi mekanis perlu diperhatikan hal-hal berikut : - Kebutuhan udara ventilasi yang diperlukan oleh ruangan. - Kapasitas fan yang digunakan. - Sistem distribusi udara, baik yang berupa saluran udara (ducting) atau fan langsung dipasang pada dinding atau di atap Beban Pendinginan Beban kalor gedung secara umum ada 2 macam, yaitu kalor sensible dan kalor laten. Beban kalor sensible dan laten dalam ruangan berasal dari beban pendinginan luar (external cooling load), dan beban pendinginan dalam (internal cooling load). - Kalor sensibel adalah kalor yang berhubungan dengan perubahan temperatur dari udara. Penambahan kalor sensible (sensible heat gain) adalah kalor sensible yang secara langsung masuk dan ditambahakn ke dalam ruangan yang dikondisikan melalui konduksi, konveksi dan radiasi. - Kalor laten adalah kalor yang berhubungan dengan perubahan fasa dari air. Penambahan kalor laten (laten heat gain) terjadi apabila ada penambahan uap air pada ruangan yang dikondisikan, misalnya karena penghuni ruangan atau peralatan yang menghasilkan uap. Siswoko Teknik Mesin

65 Beban pendinginan ruangan adalah laju aliran kalor yang diambil dari dalam ruangan untuk mempertahankan temperatur dan kelembaban udara relative ruangan pada kondisi yang diinginkan. 1. Beban pendinginan luar (external cooling load) Beban pendinginan ini terjadi karena adanya penambahan kalor dari luar masuk kedalam ruangan melalui selubung bangunan (building envelope), atau kerangka bangunan (building shell) dan dinding partisi. Sumber kalor luar yang termasuk dalam beban ini adalah : a. Penambahan kalor radiasi matahari melalui benda transparan seperti kaca. b. Penambahan kalor konduksi matahari melalui dinding luar dan atap. c. Penambahan kalor konduksi matahari melalui benda transparan seperti kaca. d. Penambahan kalor melalui partisi, langit-langit dan lantai. e. Infiltrasi udara luar yang masuk ke dalam ruangan yang dikondisikan. f. Ventilasi udara luar yang masuk kedalam ruang yang dikondisikan. 2. Beban pendinginan dalam (internal cooling load) Beban ini terjadi karena dilepaskannya kalor sensible maupun kalor laten dari sumber yang ada dalam ruangan yang dikondisikan. Sumber kalor yang masuk dalm beban ini adalah : a. Penambahan kalor dari orang yang ada ruangan yang dikondisikan. b. Penambahan kalor karena adanya pencahayaan buatan dalam ruangan. c. Penambahan kalor dari motor-motor listrik yang ada dalam ruangan. d. Penambahan kalor dari peralatan-peralatan listrik lain yang ada dalam ruangan yang dikondisikan. Siswoko Teknik Mesin

66 Gambar Contoh beban pendingin ruangan Beban koil pendingin adalah beban pendingin ruangan ditambah beban pendingin dari sistem pengkondisian udara yang digunakan. Penambahan beban kalor pada pipa air sejuk, pompa air sejuk dan tangki ekspansi berkisar antara 5 sampai 10% dari beban koil pendingin. Metode perhitungan beban pendingin ada 3 macam, yaitu : 1. Metode Perbedaan Temperatur Ekuivalen Total (TETD/TA) Metode ini dikenalkan oleh ASHRAE pada tahun 1967, dan oleh Carrier pada tahun 1965 dengan metode ETD (tanpa TA). TETD = Total Equivalent Temperatur Difference TA = Time Average Prosedurnya menempuh 2 langkah, yaitu : a. Penambahan kalor b. Beban pendinginan 2. Metode Fungsi Transfer (TFM Method) Metode TFM (Transfer Function Method) diperkenalkan ASHRAE pada tahun Prosedur perhitungan ini sangat dekat dengan konsep keseimbangan kalor. Prosedur ini menempuh 2 langkah perhitungan, yaitu a. Menetapkan penambahan kalor dari semua sumber. Siswoko Teknik Mesin

67 b. Menentukan konversi dari penambahan kalor menjadi beban pendinginan. 3. Metode CLTD/SCL/CLF Metode ini dikembangkan oleh ASHRAE pada tahun Prosedur perhitungannya hanya menempuh satu langkah yaitu menggunakan Metode Perbedaan Temperatur Beban Pendinginan (CLTD = Cooling Load Temperatur Difference), factor beban pendinginan karena matahari (SCL = Solar Cooling Load Factor), dan factor beban pendinginan internal (CLF = Internal Cooling Load Factor). 1. Metode Perbedaan Temperatur Ekuivalen Total (TETD/TA) a) Penambahan kalor dari luar ruangan. 1) te = to + α. lt / ho - εδ.. R/ ho..(2.7.1a) ( ) tea = toa + α/ ho. ldt / 24 - ε. α. R/ ho (2.7.1b) Dimana : t e t o α α/h o l t ε.δ.r/ho t ea t oa l DT = temperatur udara matahari = temperatur udara kering pada jam tertentu = absorbtansi permukaan untuk radiasi matahari = factor warna permukaan = 0.15 untuk warna terang = 0.30 untuk warna gelap = beban kejadian matahari total = 1.15 (SHGF) = factor radiasi gelombang panjang = -7 o F untuk permukaan horizontal = 0 o F untuk vertical = temperatur udara matahari rata-rata 24 jam = temperatur udara kering rata-rata 24 jam = penambahan kalor matahari harian total 2) Atap dan dinding luar. q = U.A.(TETD)...(2.7.2a) Siswoko Teknik Mesin

68 TETD = t - t + λ. ( t - t ) ea i eδ ea...(2.7.2b) Dimana : U = koefisien perpindahan kalor rancangan untuk atap atau untuk dinding luar. A = Luas permukaan atap atau dinding luar, dihitung dari gambar bangunan. TETD = perbedaan temperatur ekuivalen total dari atap atau dinding luar. t i λ = temperatur udara kering dalam ruangan. = factor pengurangan. T eδ = temperatur udara matahari pada waktu tertinggal o jam. 3) Kaca. Konveksi : q = U.A.(t o t i ).(2.7.3a) Matahari : q = A.(SC).(SHGF)...(2.7.3b) Dimana : U = koefisien perpindahan kalor rancangan untuk kaca. SC = koefisien peneduh. SHGF = factor penambahan kalor matahari, sesuai orientasi, asimut,jam dan bulan. t o = temperatur bola kering udara luar pada jam tertentu. 4) Partisi, langit-langit dan lantai. q = U.A.(t b t i )...(2.7.4) Dimana : t b = temperatur di dalam ruangan yang bersebelahan. t i = temperatur di dalam ruangan yang direncanakan. b) Penambahan kalor dari dalam ruangan yang dikondisikan. 1) Orang. q Sensibel q Laten = N.(penambahan kalor sensible)..(2.7.5a) = N.(penambahan kalor laten)...(2.7.5b) Dimana : N = Jumlah orang yang berada dalam ruangan. 2) Pencahayaan. Siswoko Teknik Mesin

69 q el = W.F ul.f sa...(2.7.6) Dimana : W = watt dari listrik untuk pencahayaan. F ul = faktor penggunaan pencahayaan. = faktor toleransi khusus. F sa 3) Daya (tenaga). q p = P.EF..(2.7.7) Dimana : P = daya listrik. EF = faktor effisiensi. 4) Peralatan lain. q sensible = q is.f ua.f ra.(2.7.8a) atau : q sensible = (q is.f ua.f ra )/F fl.(2.7.8b) q laten = q il.f ua...(2.7.8c) Dimana : q is, q il = penambahan kalor sensible dan laten peralatan. F ua, F ra, F fl = faktor pemakaian, factor radiasi, factor cerobong asap. c) Udara ventilasi dan infiltrasi. q sensible = 1,10.Q.(t o ti) (2.7.9a) q laten = 4840.Q.(W o W i )...(2.7.9b) Dimana : Q = aliran udara ventilasi atau infiltrasi, cfm. t o, t i = temperatur udara diluar dan dalam ruangan, o F. W o, W i = kandungan uap air diluar dan dalam ruangan (lb. uap air/lb. udara kering). d) Beban pendinginan. 1) Sensible : q sensibel = q cf + q arf + q c (2.7.10a) q cf = q s,1.(1 rf1 ) + q s,2.(1 rf2) +... rfn (2.7.10b) Siswoko Teknik Mesin

70 q arf = ( qs,1. rf1 ) + ( qs,2. rf2) +... rfn) γ / θ..(2.7.10c) q c y= h α+ 1 θ = (q sc,1 +q sc,2 +q sc,β ).(2.7.10d) Dimana : q sensible = beban pendinginan sensible, watt. q cf = sebagian kecil konveksi penambahan kalor sensible jam tertentu untuk elemen beban n, Watt. q sc,1 = penambahan kalor sensible jam untuk elemen beban 1, n. rf 1 = sebagian kecil radiasi penambahan kalor sensible jam untuk elemen beban 1, n. q arf = sebagian kecil radiasi rata-rata penambahan kalor sensible jam untuk n elemen beban, watt. θ = jumlah jam diatas sebagian kecil radiasi rata-rata penambahan panas sensible. h α = jam tertentu, 1 sampai 24, dimana beban pendinginan di hitung. γ = satu dari jam perhitungan, dari h α+1-θ sampai h α, untuk sebagian kecil radiasi dari penambahan kalor sensible yang akan dirata-ratakan untuk setiap n elemen beban. q c = penambahan kalor sensible konveksi jam tertentu untuk unsur beban β yang tidak mempunyai komponen radiasi, Watt. 2) Laten. q laten Dimana : q laten q l = (q l,1 +q l,2 +q l,β ).(2.7.11) = beban pendinginan laten, Watt. = penambahan kalor laten jam tertentu untuk elemen beban, Watt. Siswoko Teknik Mesin

71 2. Metode Fungsi Transfer (TFM Method). a) Penambahan kalor dari luar ruangan. 1) t = t + α. l / h εδ.. R/ h.(2.7.12a) e o t o o t = t + α / h.( l / 24) εδ.. R/ h...(2.7.12b) ea oa o DT o Dimana : t e = temperatur udara matahari. t o = temperatur udara kering pada jam tertentu. α = absorbtansi permukaan untuk radiasi matahari. α/h o = faktor warna permukaan. = untuk warna terang. = untuk warna gelap. l t = beban kejadian matahari total. = 1.15 (SHGF). ε.δ.r/h o = faktor radiasi gelombang panjang. = -7 o F untuk permukaan horizontal. = 0 o F untuk vertikal. t ea = temperatur udara matahari rata-rata 24 jam. t oa = temperatur udara kering rata-rata 24 jam. l DT = penambahan kalor matahari harian total. 2) Atap dan dinding luar. qeo = A. bn.( te, θ nδ) dn. ( qe, θ nδ) / A trc cn n= 0 n= 1 n= 0.(2.7.13) Dimana : b, c dan d = koefisien fungsi transfer konduksi atap atau dinding luar. U tabel = koefisien perpindahan kalor konstruksi atap atau dinding luar. U aktual = koefisien perpindahan kalor rancangan konstruksi atap atau dinding luar. Penyesuaian b dan c dengan perbandingan U aktual / U tabel. θ = jam di mana perhitungan dibuat. Siswoko Teknik Mesin

72 δ = interval waktu (1 jam). n = jumlah jam dimana b dan d dinilai cukup berarti. e = elemen yang dianalisa, atap atau dinding. A = luas elemen yang dianalisis. 3) Kaca. Konveksi : q = U.A.(t o t i )..(2.7.14a) Matahari : q = A.(SC).(SHGF)...(2.7.14b) Dimana : U = koefisien perpindahan kalor rancangan kaca. SC = koefisien peneduh. SHGF = faktor penambahan kalor matahari, sesuai orientasi, asimut, jam dan bulan. A = luas area kaca. 4) Partisi, langit-langit dan lantai. q = U.A.(t b t i ).(2.7.15) Dimana : t b = temperatur di dalam ruangan yang bersebelahan. t i = temperatur dalam ruangan yang direncanakan. b) Penambahan kalor dari dalam ruangan yang di kondisikan. 1) Orang. q sensibel q laten = N.(penambahan kalor sensible) (2.7.16a) = N.(penambahan kalor laten).(2.7.16b) Dimana : N = jumlah orang dalam ruangan yang dikondisikan. 2) Pencahayaan. q el = W.F ul.f sa...(2.7.17) Dimana : W = Watt dari listrik pencahayaan. F ul = faktor prnggunaan cahaya. F sa = faktor toleransi khusus. 3) Daya (tenaga). q p = P.E f...(2.7.18) Siswoko Teknik Mesin

73 Dimana : P = daya listrik. E f = faktor efisiensi. 4) Peralatan lain. q sensibel atau : q sensible q laten Dimana : q is, q il = q is.f ua.f ra (2.7.19a) = (q is.f ua.f ra )/F fl.(2.7.19b) = q il.f ua..(2.7.19c) = penambahan kalor sensible dan laten peralatan. F ua, F ra, F fl = faktor pemakaian, faktor radiasi, faktor cerobong asap. c) Udara ventilasi dan infiltrasi q sensible = 1,10.Q.(t o t i )..(2.7.20a) q laten q total = 4840.Q.(W o W i ) (2.7.20b) = 4,5.Q.(H o H i )...(2.7.20c) Dimana : Q = aliran udara infiltrasi atau ventilasi, cfm. t o, t i = temperatur udara luar dan dalam ruangan o F. W o, W i = kandungan uap air diluar dan di dalam ruangan, (lb. uap air/lb. udara kering). H o, H i = enthalpy udara di luar dan di dalam ruangan, btu/lb (udara kering). d) Beban pendinginan. 1) Sensibel. Q θ = Q tf + Q sc.(2.7.21a) Q tf = ( v.q +v.q +v.q +... o θ,i 1 θ,i-δ 2 θ,i-2δ ) + ( w.q +w.q θ-δ 2 θ-2δ ) i=1 (2.7.21b).. Q sc = ( qc, j)...(2.7.21c) j= 1 Dimana : Q tf = beban pendinginan sensible dari elemen penambah kalor Siswoko Teknik Mesin

74 yang mempunyai komponen konveksi dan radiasi. v, w = koefisien fungsi transfer ruangan. q θ = setiap i elemen penambah kalor yang mempunyai komponen radiasi. δ = interval waktu (1jam) Q sc = beban pendinginan sensible dari elemen penambah kalor yang hanya mempunyai komponen konveksi. q c = setiap i elemen penambah kalor yang hanya mempunyai komponen konveksi. 2) Laten. (2.7.22) Q l = ( qcn, ) n= 1 Dimana : q c = setiap n elemen penambah kalor laten. 3. Metode CLTD/SCL/CLF. a) Penambahan kalor dari luar ruangan yang dikondisikan. 1) Beban radiasi matahari melalui kaca. q = A.(SC).(SCL)....(2.7.23) Dimana : A = Luas permukaan kaca luar. SC = koefisien peneduh. SCL = faktor beban pendinginan matahari dengan tanpa peneduh dalam, atau dengan peneduh dalam. 2) Konduksi matahari melalui kaca, atap dan dinding. q = U.A.(CLTD) (2.7.24) Dimana : U = koefisien perpindahan kalor rancangan untuk atap atau Dinding, atau untuk kaca. A = luas permukaan atap, dinding luar, atau kaca luar. CLTD = perbedaan temperatur beban pendinginan atap, dinding, atau kaca. 3) Beban pendinginan dari partisi, langit-langit dan lantai. Siswoko Teknik Mesin

75 q = U.A.(t b t rc )..(2.7.25) Dimana : U = koefisien perpindahan kalor rancangan untuk partisi, langit-langit, atau lantai. A = luas permukaan partisi, langit-langit atau lantai, dihitung dari gambar. t b = temperatur ruangan yang bersebelahan. t rc = temperatur ruangan yang direncanakan. b) Beban pendinginan dalam. 1) Orang. q sensibel q laten = N.(penambahan kalor sensible).(clf).(2.7.26a) = N.(penambahan kalor laten).(clf)..(2.7.26b) Dimana : N = jumlah orang dalam ruangan yang dikondisikan. CLF = faktor beban pendinginan sesuai jam penghunian. Catatan : CLF = 1.0 dengan kepadatan tinggi atau 24 jam penghunian atau jika pendinginan dimatikan pada malam hari atau selama libur. 2) Pencahayaan. q = W.F ul.f sa.(clf).(2.7.27) Dimana : W = Watt dari pencahayaan. F ul = faktor penggunaan cahaya. F sa = faktor toleransi khusus. CLF = faktor beban pendinginan sesuai jam penghunian. 3) Daya listrik. q = P.E F.(CLF).(2.7.28) Dimana : P = daya listrik yang digunakan. E F = faktor efisiensi. CLF = faktor beban pendinginan sesuai jam penghunian. Catatan : CLF = 1.0 dengan 24 jam beroperasi dan atau jika pendinginan mati malam Siswoko Teknik Mesin

76 hari atau hari libur. 4) Peralatan lainnya. q sensible atau : = q is.f ua.f ra.(clf) (2.7.29a) q. F. F.( CLF) / F..(2.7.29b) q sensible = [ ] q laten is ua ra fl = q il.f ua (2.7.29c) Dimana : q is, q il = penambahan kalor sensible dan laten dari peralatan. F ua, F ra, F fl = factor penggunaan, factor radiasi, factor kerugian pembakaran. CLF = faktor beban pendinginan, sesuai skedul jam. Catatan : CLF = 1.0 dengan 24 jam operasi dan atau dimatikan pada malam hari atau selama libur. Set beban laten = 0 jika peralatan menggunakan tudung pembuangan. c) Udara ventilasi dan infiltrasi. q sensible = (1,10).Q.(t o t i ) (2.7.30a) q laten q total = 0,68.Q.(W o W i ) (2.7.30b) = (4,5).Q.(H o H i ) (2.7.30c) Dimana : Q = aliran udara ventilasi atau infiltrasi dalam cfm. t o, t i = temperatur udara luar dan temperatur udara ruangan o F. W o, W i = kandungan uap air diluar dan dalam ruangan (gr. uap air/lb. udara kering). H o, H i = enthalpy udara luar dan di dalam ruangan, btu/lb (udara kering) Sistem Pemipaan Sistem pemipaan yang dipakai pada sistem pengkondisian udara ada 2 macam, yaitu sistem pemipaan tertutup dan dan sistem terbuka. Sistem tertutup digunakan untuk mensirkulasikan air sejuk dari chiller ke unit-unit Siswoko Teknik Mesin

77 AHU dan FCU. Sedang sistem terbuka digunakan untuk sirkulasi air pendingin dari chiller ke menara pendingin Pemipaan sistem tertutup Pada sistem tertutup air yang bersirkulasi sama sekali tidak berhubungan dengan udara luar karena air yang bersirkulasi selalu dalam pipa. Pada umumnya sistem tertutup menggunakan tangki ekspansi yang berhubungan dengan udara luar. Pemipaan sistem tertutup dibagi menjadi menjadi beberapa jenis yaitu : a. Loop piping system Gambar Sistem loop Gambar Pola tekanan air pada sistem pipa loop Siswoko Teknik Mesin

78 b. Two pipe direct return Gambar Two pipe direct return Gambar Pola tekanan air pada sistem two pipe direct return c. Two pipe reverse return Pada sistem ini tekanan air yang masuk ke masing-masing unit hampir sama. Jadi tidak perlu dipasang balancing valve, namun pipa yang diperlukan menjadi lebih panjang. Gambar Two pipe reverse return Siswoko Teknik Mesin

79 Gambar Pola tekanan air pada sistem two pipe reverse return Menentukan dimensi pipa Untuk menentukan dimensi pipa yang akan dipakai, hal-hal yang perlu diperhatikan yaitu debit fluida, kecepatan fluida serta kerugian gesek pipa. Kecepatan aliran dan gaya gesek yang terlalu tinggi akan mengakibatkan getaran yang besar serta daya yang dibutuhkan pompa juga semakin besar. Untuk sistem pengkondisian udara, ASHRAE menetapkan kerugian gesek pipa tidak lebih dari 4 feet air / 100 feet panjang ekuivalen pipa. Kecepatan aliran minimum 1.5 feet/s dan kecepatan aliran maksimum 10 feet/s. Diameter pipa dapat ditentukan dengan formula : Q = 449 x A x V Dari persamaan diatas diturunkan hingga di dapat nilai D adalah : D = 0.409xQ V ( ) Dimana : Q = debit air (GPM) A = luasan pipa (ft 2 ) V D = kecepatan (fps) = diameter pipa (inchi) Siswoko Teknik Mesin

80 Penurunan tekanan/kerugian gesek (head loss) Penurunan tekanan Pipa Lurus Penurunan tekanan pada pipa dipengaruhi oleh kekasaran permukaan pipa serta sifat alirannya. Sifat aliran dapat ditentukan dengan bilangan Reynold. Re = μ v.. ( ) Re v = bilangan reynold = kecepatan air µ = viskositas kinematik air syarat aliran bersifat turbulen atau laminar yaitu : Re < 2300, aliran bersifat laminar Re > 4000, aliran bersifat turbulen Re 2300 ~ 4000 adalah daerah transisi, dimana aliran bisa bersifat laminar atau turbulen tergantung kondisi pipa. Untuk aliran turbulen, kerugian gesek pada pipa dapat dihitung dengan formula Darcy Weisbach, yaitu : H f = 2 L v f.. D 2g..( ) f = 0, ,0005 D ( Formula Darcy )...( ) dimana H f = kerugian gesek dalam pipa (feet) f L v D = koefisien gesek pipa = panjang pipa (feet) = kecepatan aliran (ft/s) = diameter pipa (feet) Siswoko Teknik Mesin

81 g = percepatan gravitasi (ft/s 2 ) Penurunan tekanan pada Reducer Penurunan tekanan pada reducer dapat dihitung dengan persamaan : H c = V Cc 1. 2g..( ) Dimana Hc = kerugian tekanan pada reducer Cc = koefisien penyempitan air Nilai Cc ditentukan dari perbandingan luasan pipa. A A 2 1 π / 4( D ) 2 2 = dimana D 1 2 < D 1 ( ) π / 4( D1 ) Table Standar penyempitan Cc untuk air (Weisbach) A 2 /A 1 Cc 0,1 0,624 0,2 0,632 0,3 0,643 0,4 0,659 0,5 0,681 0,6 0,712 0,7 0,755 0,8 0,813 0,9 0, ,00 Kerugian gesekan pada elbow, sambungan/percabangan, dan valve (He) Tahanan gesek atau rugi-rugi pada katub dan alat penyambung pipa dapat dihitung dengan salah satu metode berikut : 1. Koefisien tahanan (resistance coefficients). 2. Koefisien aliran (flow coefficients). 3. Panjang ekuivalen (equivalent lengths). Siswoko Teknik Mesin

82 Dalam perencanaan ini metode yang akan kita gunakan adalah metode koefisien tahanan. Untuk menghitung nilai tahanan digunakan persamaan dibawah. Sedang perhitungan metode yang lain dapat dilihat pada buku ASHRAE Fundamental 2001 bab 35, atau buku-buku yang membahas tentang sistem pemipaan. He dapat dihitung dengan persamaan : H e = K. v 2... ( ) 2g Dimana : K = faktor kerugian tekan untuk elbow, fitting dan valve Gunakan harga K tinggi untuk alat sambung yang menggunakan ulir dan harga K rendah untuk alat yang menggunakan sambungan las dan flange. Table Harga tahanan K (Sumber : Sistem Perpipaan, Raswari) Valve atau Fitting Nilai K Y Globe valve : ½ Conventional Globe valve : ½ Angle valve : ½ Swing Check valve : ½ Butterfly valve : Full bore inlet 0.4 Siswoko Teknik Mesin

83 Reduced bore inlet 0.8 Ball valve Gate valve : Close return bends Standar Tee : Flow through run Flow through side outlet Elbows : 90 o square o short o medium o long o medium Tank Nozzle : Bell mouth inlet Square edged inlet Inward projecting pipe (Borda entrance) Isolasi Pipa Isolasi pada pipa air dingin bertujuan untuk mencegah adanya perpindahan panas dari udara sekitar ke fluida dalam pipa. Selain itu isolasi digunakan untuk mencegah terjadinya kondensasi pada permukaan pipa. Ketebalan minimum isolasi untuk bahan yang memiliki resistansi thermal antara 159 ft 2.h. o F/Btu hingga 176 ft 2.h. o F/Btu per meter tebal isolasi pada temperatur rata-rata 75 o F adalah : Siswoko Teknik Mesin

84 Tabel Tebal isolasi minimum untuk pipa air dingin (sumber : SNI) Sistem Pemipaan Temperatur Fluida o F Tebal Isolasi minimum untuk ukuran pipa Jenis Jelajah Hingga 2 Kurang dari 1 Antara 1 ¼ ~ 2 Diatas 8 Air dingin (chilled water) 40 ~ 55 o F ½ ½ ¾ 1 Refrigerant Dibawah 40 o F ½ 1 ½ Keterangan : a. Bila pipa di lingkungan ambient perlu ditambah isolasi tebal ½. b. Tebal isolasi perlu ditambah bila ada kemungkinan kondensasi permukaan. Untuk material isolasi yang memiliki resistansi thermal kurang dari 159 ft 2.h. o F/Btu per meter, tebal isolasi minimum dihitung dengan persamaan : t (inch) = 159 x tebal pada tabel R 2 o aktual (ft.h. F / Btu per meter)...( ) Untuk material isolasi yang memiliki resistansi thermal lebih besar dari 176 ft 2.h. o F/Btu per meter, tebal isolasi minimum dihitung dengan persamaan : t (inch) = 176 x tebal pada tabel R 2 o aktual (ft.h. F / Btu per meter)..( ) Tangki ekspansi Tangki ekspansi biasa dipergunakan pada sistem pemipaan tertutup. Tangki ini berfungsi sebagai tempat pemuaian air yang mengalami perubahan temperatur dan volume. Ada 3 jenis tangki ekpansi yang biasa dipergunakan, yaitu : - Tangki ekspansi sistem tertutup. - Tangki ekspansi sistem terbuka. Siswoko Teknik Mesin

85 - Tangki ekspansi diafragma. Volume tangki ekspansi dapat dihitung dengan persamaan : a. Tangki ekspansi sistem tertutup. V T v 2 1 3α Δ T v1 = VSx PA P A P1 P 2 ( ) b. Tangki ekspansi sistem terbuka. v 2 VT = 2x VSx 1 3αΔT v 1..( ) c. Tangki ekspansi diafragma. V T v v = V x S αΔT P1 1 P 2 ( ) Dimana : V T = volume tangki ekspansi (Gallons) V S = volume air di sistem pemipaan (Gallons) ΔT = T 2 T 1 ( o F) T 1 T 2 P A P 1 P 2 = temperatur air terendah dalam sistem pemipaan = temperatur air tertinggi dalam sistem pemipaan = tekanan atmosfir (14.7 Psia) = tekanan minimum sistem (Psia) = tekanan operasi / tekanan operasi maksimum (Psia) Siswoko Teknik Mesin

86 V 1 = SpV of H 2 O at T 1 (Ft 3 /Lb.H 2 O) 1989 ASHRAE Fundamental, Chapter 2, tabel 25, Properties of Air and Water. V2 = SpV of H 2 O at T 2 (Ft 3 /Lb.H 2 O) 1989 ASHRAE Fundamental, Chapter 2, tabel 26, Properties of Air and Water. α = Linear coefficient of expansion α STEEL = 6.5 x 10-6 α COPPER = 9.5 x 10-6 Estimasi volume air pada sistem yaitu 12 Gal./Ton atau 35 Gal./BHP Estimasi tekanan minimum pada sistem yaitu : P 1 = (Tinggi sistem) + (5 ~ 10 Psi) 2.9. Pompa Dalam sistem pengkondisian udara sentral, pompa digunakan untuk mensirkulasikan air dari chiller ke AHU/FCU serta air dari chiller ke menara pendingin. Pompa yang digunakan untuk mensirkulasikan air dari chiller ke AHU atau FCU biasa disebut Chilled Water Pump (CHWP), sedang pompa yang mensirkulasikan air dari chiller ke menara pendingin disebut Condenser Water Pump (CWP). Ada beberapa sistem pompa distribusi yang dipergunakan dalam sistem air sejuk (Chilled Water System), diantaranya yaitu : a. Constan volume distribution. Pada sistem ini volume air yang didistribusikan selalu konstan meskipun beban pendingin berkurang. Jadi daya listrik yang dibutuhkan juga tetap konstan. Siswoko Teknik Mesin

87 Gambar Konfigurasi sistem distribusi konstan (Sumber : Grundfos Inc.) b. Variable volume constan speed. Dalam sistem ini air sejuk yang bersirkulasi berubah menurut beban pendingin yang dibutuhkan. Gambar Konfigurasi sistem volume variabel dengan 2 pipa reverse return (Sumber : Grundfos Inc.) Siswoko Teknik Mesin

88 c. Variable volume variable speed. Pada sistem ini kecepatan putaran pompa diatur oleh Variabel Speed Driver (VSD). Volume air yang bersirkulasi dan putaran pompa diatur menurut beban pendingin yang diperlukan. Gambar Konfigurasi sistem variable volume variable speed (Sumber : Grundfos Inc.) d. Primary Secondary Tertiary pump system. Gambar Konfigurasi dengan pompa tersier (Sumber : Grundfos Inc.) Siswoko Teknik Mesin

89 Jenis-jenis Pompa Secara garis besar pompa dibagi menjadi 2 macam, yaitu : - Hidrodinamik (non positif displacement pump). - Hidrostatik (positif displacement pump). Yang termasuk pompa hidrodinamik diantaranya yaitu : - Pompa sentrifugal (impeller). - Pompa axial (propeller). - Pompa turbin. - Pompa jet. Tipe pompa yang sering dipergunakan dalam perancangan sistem pengkondisian udara adalah pompa sentrifugal. Untuk kapasitas laju aliran yang kecil dipergunakan tipe End Suction Centrifugal Pump, sedang untuk yang kapasitas besar dipergunakan tipe Horizontal Split Case Pump. Gambar Jenis-jenis pompa Siswoko Teknik Mesin

90 Tabel Kapasitas beberapa jenis pompa JENIS POMPA GPM HEAD (FT.H 2 O) DAYA (HP) Circulators ¼ - 5 Close coupled, End Suction ¼ Frame mounted, End Suction ¼ Horizontal Split Case Vertikal In Line ¼ - 75 Gambar Vertical In Line Pump Gambar Centrifugal End Suction Pump Siswoko Teknik Mesin

91 Gambar Horizontal Split Case Pump Istilah istilah pada pompa a. Kapasitas Pompa (debit air) Kapasitas pompa (Q) biasanya dinyatakan dalam GPM (Gallons Per Minute). Karena air tidak dapat dimampatkan, maka ada kaitan langsung antara kapasitas pompa dengan kecepatan aliran. Q = 449 (A x V) (2.10.1) Dimana : Q = kapasitas pompa (GPM). A = Area pipa (feet 2 ). V = kecepatan aliran (feet/s). b. Head pompa Total Suction Head Total suction head merupakan hasil pembacaan hgs dari gauge yang berada di suction pompa, ditambah velocity head pada gauge tersebut. Waktu perencanaan, total suction head dihitung dengan rumus : hs = hss hfs..(2.10.2) hss = static suction head Siswoko Teknik Mesin

92 hfs = suction friction head Static Suction Head Static suction head merupakan jarak vertikal yang diukur dari permukaan sumber cairan hingga garis pusat pompa ditambah tekanan absolut pada permukaan pompa. Total Discharge Head Total discharge head merupakan tinggi angkat pompa pada bagian discharge. Total discharge head perencanaan dapat dihitung dengan rumus : hds = hsd hfd...(2.10.3) hsd = static discharge head hfd = discharge friction head Static Discharge Head Static discharge head merupakan jarak vertikal dari permukaan penerima cairan dengan pusat pompa ditambah tekanan absolut pada permukaan cairan. Total Static Head Total static head merupakan selisih dari static discharge head dan static suction head. Total Dynamic Head Total dynamic head merupakan selisih dari total discharge head dan total suction head. Velocity adalah kecepatan laju aliran fluida. Siswoko Teknik Mesin

93 Velocity Head Velocity head merupakan jarak vertikal yang harus dilewati massa fluida untuk mendapatkan kecepatan linier sebesar V. hv = 2 v 2g.(2.10.4) v = kecepatan fluida g = besar gravitasi bumi Viscosity Semakin tinggi viskositas fluida maka semakin tinggi tahanan fluidanya. Tahanan ini biasa disebut tahanan viskositas. Semakin besar tahanan viskositas, semakin besar pula daya yang diperlukan pompa. Sedang head pompa, kapasitas dan efisiensi pompa akan berkurang. Friction Head Friction head merupakan jumlah tekanan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan aliran dalam pipa dan fitting-fitting. Gambar Tinggi angkat pompa dengan hss dibawah pompa Siswoko Teknik Mesin

94 Gambar Tinggi angkat pompa dengan hss diatas pompa Kavitasi Kavitasi merupakan fenomena berubahnya sebagian cairan menjadi uap karena tekanan hisap hanya sedikit lebih tinggi dibanding tekanan uap. Uap yang terbentuk masuk kedalam pompa dan membentuk gelembung-gelembung udara. Gelembung tersebut terbawa ke tempat yang bertekanan lebih tinggi sehingga gelembung pecah. Fenomena ini sedapat mungkin harus dihindari karena kavitasi menyebabkan pelepasan logam sehingga merusak impeller pompa atau pipa. Selain itu kavitasi menimbulkan getaran, kebisingan, melemahnya aliran dan turunnya efisiensi pompa. Untuk menghindari fenomena ini, maka NPSH R ( Net Positive Suction Head Required) harus terpenuhi. NPSH R adalah total head pada garis pusat pompa dikurangi tekanan uap p. Nilai NPSH dapat dihitung dengan rumus : gc pa pv NPSH = z g ρ a (2.10.5) Siswoko Teknik Mesin

95 Dalam instalasi pompa, nilai NPSH A (Net Positive Suction Head Available) harus lebih besar atau sama dengan NPSH R. Nilai NPSH A dapat dihitung dengan persamaan : NPSH A = hss hfs p..(2.10.6) Pada kenyataannya NPSH yang diperlukan lebih besar dari nilai teoritiknya. Nilai NPSH R tergantung pada karakteristik cairan, total head, kecepatan pompa, kapasitas, dan desain impeller pompa. Jika NPSH A ditentukan pada pompa yang telah di instalasi maka dihitung dengan persamaan : NPSH A = atm + hgs + hvs p...(2.10.7) Perencanaan Saluran Udara Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk menentukan dimensi saluran udara. Dalam satu sistem penyegaran udara, kita dapat menggunakan salah satu dari metode itu, atau gabungan dari beberapa metode yang ada. Metode metode itu adalah : Metode Gesekan (Friction) sama. Prinsip dasarnya yaitu menggunakan harga head loss yang sama untuk setiap section saluran udara. Mulai dari ducting utama sampai ducting cabang harga head loss nya sama. Metode ini dapat digunakan untuk menentukan dimensi ducting supply dan return, serta saluran udara untuk exhaust dan udara segar. Metode Static Regain. Metode ini biasanya digunakan untuk menentukan dimensi saluran udara supply. Metode ini lebih komplek dibanding metode equal friction. Prinsip dasarnya yaitu menurunkan kecepatan untuk menaikan Siswoko Teknik Mesin

96 tekanan statik sehingga cukup untuk mengatasi losses akibat gesekan section berikutnya. Metode T (T-Method). Pada metode ini selain menentukan dimensi saluran udara, dapat diketahui juga biaya awal, biaya operasi, pemakaian energy, jam operasi dan lain-lain. Metode ini sebaiknya menggunakan hitungan komputer, prosedur manualnya dapat dilihat pada ASHRAE Handbook Fundamental. Metode Penurunan Kecepatan. Prinsip dasarnya yaitu menurunkan kecepatan pada setiap section ducting. Metode Tekanan Total Metode ini adalah pengembangan dari metode static regain. Desainer menentukan sendiri actual friction dan dynamic losses nya pada tiaptiap section saluran udara. Metode kecepatan sama Prinsipnya yaitu mempertahankan kecepatan udara selalu sama pada setiap section saluran udara. Residential system design Prosedur manual metode ini dapat dilihat di SMACNA Instalation standards for residential Heating and Air Conditioning System. Persamaan umum yang digunakan untuk menentukan saluran udara yaitu : Q = V x A (2.10.1) Dimana : Q = air flow rate cfm V = kecepatan fpm Siswoko Teknik Mesin

97 A = luas section ft 2 Untuk bangunan komersial kecepatan udara supply normalnya antara 1200 fpm sampai 2200 fpm. Sedang kecepatan untuk udara return antara 1500 fpm sampai 1800 fpm. Tabel Kecepatan maksimum udara (Sumber : Carrier handbook) Kecepatan udara maksimum (fpm) Jenis bangunan Saluran utama Saluran cabang Supply Return Supply Return Rumah tinggal Apartemen, Hotel, Rumah sakit Kantor kecil, Ruang direktur, Perpustakaan Teater, Auditorium Kantor besar, Restoran besar, Supermarket Toko, Kafetaria Industri Penurunan dimensi saluran udara dari saluran utama kesaluran cabang berdasarkan metode gesekan sama (equal friction) dapat dilihat pada tabel dibawah. Jika jumlah udara yang mengalir turun menjadi 60% cfm, maka luas saluran udaranya turun menjadi 67.5% area. Jika jumlah udara turun menjadi 40%, maka luasannya turun menjadi 48% area. Tabel Persen penurunan area ducting pada metode equal friction (Sumber : Carrier handbook) CFM Capacity % Duct Area % CFM Capacity % Duct Area % CFM Capacity % Duct Area % CFM Capacity % Duct Area % Siswoko Teknik Mesin

98 Untuk menghitung friction loss pada rectangular duct perlu diketahui ekuivalen diameternya. Kemudian dilihat pada grafik friction loss, berapa besar friction loss nya. Ekuivalen diameter dapat dihitung dengan persamaan : ( ab. ) ( a+ b) D = (2.10.2) Siswoko Teknik Mesin

99 Diamana : D a b = ekuivalen diameter = lebar saluran udara = tinggi saluran udara Dalam menentukan lebar dan tinggi saluran udara perlu diperhatikan aspek perbandingannya. Semakin besar rasio perbandingannya, semakin besar pula material yang diperlukan, sehingga biaya juga semakin besar. Tabel Contoh rasio perbandingan dimensi saluran udara (Sumber : SMACNA) Sedangkan untuk menghitung pressure loss pada fitting seperti elbow, percabangan dan lain-lain, dihitung dengan persamaan : TP = C x V P...(2.10.3) TP C VP = total pressure loss in.wg = fitting loss coefficient = velocity pressure in.wg Nilai C dapat dilihat pada lampiran tabel fitting loss coefficient SMACNA HVAC System Duct Design. Nilai tekanan kecepatan dihitung dengan persamaan : V p V = (2.10.4) V P = velocity pressure (in.wg) Siswoko Teknik Mesin

100 V = kecepatan (fpm) atau dengan persamaan : V P = 0.602V 2.(2.10.5) V P V = velocity pressure (Pa) = kecepatan (m/s) Tekanan udara total pada saluran merupakan penjumlahan dari total static pressure dan velocity pressure. TP = SP + V P..(2.10.6) TP SP V P = Total pressure (in.wg) = Static pressure (in.wg) = Velocity pressure (in.wg) SP = L x (friction rate) x (correction factor).(2.10.7) L = panjang ducting lurus Faktor koreksi untuk friction rate tergantung pada material saluran udara. Nilainya dapat dilihat pada lampiran A-1 dan A-2 SMACNA Duct Design Table & Chart. Siswoko Teknik Mesin

101 BAB III PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 3.1 Perhitungan Beban Pendingin Ruangan Data gedung : - Jenis bangunan : Perkantoran umum - Lokasi : Jakarta Selatan - Garis lintang ( o ) : -6.2 o - Garis bujur ( o ) : o - Elevasi : 26 ft - Bulan : September - Kondisi udara luar : 95 o F DB, 89 o F WB - Kondisi udara ruangan : 75 o F DB, 50% RH - Arah gedung : Barat laut - Bahan dinding : 4 LW Block + Aluminium komposit - Bahan kaca : Single coated 1/4 dengan tirai gulung - Jam operasi : 7:00 18:00 WIB Siswoko Teknik Mesin

102 3.1.1 Basement 2 dan Basement 1 (Tipikal). Pada lantai basement 2 dan basement 1, daerah yang dikondisikan adalah area Hall Lift. Luas lantai ft 2, tinggi ruangan 10,2 ft, luas dinding 3.336,8 ft 2, luas pintu kaca ft 2, okupasi ruangan 80 ft ft 2 /orang. Dengan begitu jumlah orang yang mengantri di hall lift ± 18 orang. Kondisi udara di area parkir diasumsikan 89,6 o F dengan RH 85%. Dari diagram psikometrik diperoleh nilai rasio humidity gr/lb. Kondisi ruangan direncanakan 75 o F dengan 50% RH, dari diagram psikometrik diperoleh nilai rasio humidity 64.6 gr/lb. Kebutuhan udara ventilasi rata-rata per-orang antara 15 cfm 20 cfm. Jadi kebutuhan ventilasi untuk hall lift basement 2 adalah 20 cfm x 18 orang = 360 cfm. Beban pendingin dihitung dengan metode CLTD/SCL/CLF. Konduksi Item Ukuran Luas (ft 2 ) U ΔT/CLTD/CLF Beban (Btu/h) Atap Dinding - - 3, , Lantai - 1, Kaca , Subtotal : 13, Kalor Sensibel Item Jumlah CLF ΔT ( o F) Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 18 orang Lampu : fluorescent 1500 watts : watts 0 Peralatan listrik lain : Motor watts 0 Komputer watts 0 Heater watts 0 Infiltrasi / Ventilasi 360 cfm Subtotal : 18, Kalor Laten Item Jumlah CLF ΔW GR Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 18 orang Peralatan lain Infiltrasi / Ventilasi 360 cfm Subtotal : 32, Safety factor (10%) : Grand Total : SHF : 6, , Siswoko Teknik Mesin

103 Dari perhitungan diatas diperoleh nilai beban pendinginan total ,95 Btu/h (5,9 Ton). Beban pendingin per-m 2 adalah 507 Btu/h. Laju aliran udara supply dapat dihitung dengan persamaan : S A H S = 1.08 x ΔT Dimana : H S ΔT : Panas sensibel ruangan (Btu/h). : Beda temperatur ruangan dengan temperatur udara supply (maksimum 20 o F). S A H S = 1.08 x ΔT S A = x 20 = 1502 CFM Dengan faktor keamanan 10% maka diambil nilai 1700 cfm. Aliran udara balik adalah aliran udara supply dikurangi aliran fresh air. R A = S A F A = 1700 cfm 360 cfm = 1340 cfm Pergantian udara per-jam dihitung dengan persamaan: 3 Volume (ft ) x ACH CFM = 60 ACH = 60 x ACH = 6.6 (pergantian udara untuk perkantoran adalah 4 s/d 10 kali/jam). Siswoko Teknik Mesin

104 3.1.2 Semi Basement Pada lantai semi basement tower, area yang dikondisikan yaitu area hall lift, kantin, dan area pengelola gedung. Berikut ini adalah data dan perhitungan beban pendingin untuk masing masing area. a. Hall Lift Data ruangan dan kondisi udara dalam ruangan sama dengan area hall lift lantai basement 2 & 1. Kondisi luar ruangan (area parkir) disumsikan sama dengan lantai sebelumnya. Sehingga beban pendingin dan kebutuhan udara supply sama dengan lantai basement 2 & 1. b. Kantin Luas lantai 1.248,2 ft 2, tinggi ruangan 12,5 ft, luas dinding ft 2, luas pintu kaca dan jendela ft 2, okupasi ruangan 10 ft 2 50 ft 2 /orang. Bila okupasi diambil 22 ft 2 /orang, maka jumlah orang yang makan dikantin adalah ± 58 orang. Temperatur disekitar kantin diasumsikan 89,6 o F DB, 85% RH. Kebutuhan udara ventilasi adalah 5 cfm/orang, maka total kebutuhan adalah 290 cfm. Konduksi Item Ukuran Luas (ft 2 ) U ΔT/CLTD/CLF Beban (Btu/h) Atap - - Dinding - 1, , Lantai - 1, , Kaca , Subtotal : 22, Kalor Sensibel Item Jumlah CLF ΔT ( o F) Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 58 orang Lampu : fluorescent 864 watts : watts 0 Peralatan listrik lain : watts Infiltrasi / Ventilasi 290 cfm Subtotal : 24, Siswoko Teknik Mesin

105 Item Jumlah CLF ΔW GR Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 58 orang Peralatan lain Infiltrasi / Ventilasi 290 cfm Subtotal : 34, Safety factor (10%) : 8, Grand Total : 90, SHF : 0.58 Beban total Beban sensible : 90, ,300 Btu/h (beban/ft 2 = 72.3 Btu/h) : 52,294 Btu/h Udara supply : 52, x 20 = 2,421 cfm diambil 2,700 cfm c. Ruang pengelola gedung Luas lantai ft 2, tinggi ruangan 12.5 ft, luas dinding ft 2, luas pintu dan jendela 186 ft 2, okupasi ruangan 80 ft ft 2 /orang. Bila okupasi diambil 110 ft 2 /orang, maka jumlah penghuni ± 13 orang. Temperatur disekitar area diasumsikan 89,6 o C DB, 85% RH. Kebutuhan udara ventilasi adalah 20 cfm/orang, maka total kebutuhan adalah 260 cfm. Konduksi Item Ukuran (m) Luas (ft 2 ) U ΔT/CLTD/CLF Beban (Btu/h) Atap - - Dinding - 1, , Lantai - 1, , Kaca , Subtotal : 24, Kalor Sensibel Item Jumlah CLF ΔT ( o F) Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 13 orang Lampu : fluorescent 1512 watts : watts 0 Peralatan listrik lain : komputer dll watts Infiltrasi / Ventilasi 260 cfm Subtotal : 22, Siswoko Teknik Mesin

106 Item Jumlah CLF ΔW GR Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 13 orang Peralatan lain Infiltrasi / Ventilasi 260 cfm Subtotal : 23, Safety factor (10%) : 7, Grand Total : 77, SHF : 0.67 Beban total Beban sensibel : 77, ,300 Btu/h (beban/ft 2 = 53.6 Btu/h) : 51,770 Btu/h Udara supply : 51, x 20 = 2,397 cfm ~ diambil 2,700 cfm Lantai Dasar Dinding lantai dasar berupa kaca single clear ½ tidak terkena panas matahari langsung, dinding sebelah kanan berbatasan dengan ruang podium yang memiliki kondisi ruangan yang sama sehingga tidak diperhitungkan. Luas lantai 12,400 ft 2, tinggi ruangan 14.8 ft. Okupasi diambil 150 ft 2 /orang, maka jumlah orang adalah ± 82 orang. Kebutuhan udara ventilasi adalah 20 cfm/orang, total kebutuhan adalah 1640 cfm. Dengan kondisi udara luar rancangan 95 o F DB / 89,6 o F WB, maka didapat humidity rasio Gr/Lb. Untuk kondisi ruangan 75,2 o F DB / 50%RH, humidity rasionya Gr/Lb. Maka ΔW GR adalah Gr/Lb. Perhitungan beban pendingin telah ditabelkan seperti tabel di bawah ini. Siswoko Teknik Mesin

107 Konduksi Item Ukuran Luas (ft 2 ) U ΔT/CLTD/CLF Beban (Btu/h) Atap ( ) - - Dinding (NW) - 2, , Dinding (NE) , Dinding (SE) - 1, , Dinding (SW) - 1, , Partisi ( ) - 0 Lantai ( ) 12, , Kaca (NW) Kaca (NE) Kaca (SE) Kaca (SW) Subtotal : 230, Kalor Sensibel Item Jumlah CLF ΔT o F Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 82 orang , Lampu : Down light Par watts , : Fluorescent 4068 watts , Peralatan listrik lain : Motor 1 watts Motor 2 watts watts Infiltrasi / Ventilasi 1640 cfm , Subtotal : 115, Kalor Laten Item Jumlah CLF ΔW GR Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 82 orang , Peralatan lain Infiltrasi / Ventilasi 1640 cfm , Subtotal : 177, Beban sensibel : 346, Btu/h Total : 523, SHF : 0.66 Safety factor (10%) : 52, Beban/m 2 : Btu/h Grand Total : 575, Beban total : 575, ,000 Btu/h (beban/ft 2 = 46.5 Btu/h) Udara supply : 346, x 20 = 16,031 cfm ~ diambil 17,700 cfm Udara return : 17,700 1,640 = 16,060 cfm Dengan udara supply 17,700 cfm, maka saluran udara utama menjadi sangat besar. Oleh karena itu sistem AHU-nya dibagi menjadi 2 unit agar saluran udara utamanya tidak terlalu besar. Siswoko Teknik Mesin

108 3.1.4 Lantai 2 Dinding lantai 2 sampai lantai 27 berupa LW block 4 dilapis aluminium komposit pada luarnya. Separuh luas dinding berupa kaca single coated 1/4. Dinding sebelah kanan sebagian berbatasan dengan ruang podium yang memiliki kondisi ruangan yang sama sehingga tidak diperhitungkan. Area hall lift lantai 2 sampai lantai 14 dikondisikan sendiri dengan 1 unit AHU. Luas lantai hall lift 1,625 ft 2, tinggi ruangan 10.2 ft. Luas lantai ruang kerja 10,010 ft 2. Tinggi 8,9 ft. Okupasi diambil 150 ft 2 /orang, maka jumlah orang di area kerja adalah ± 66 orang. Okupasi di area hall lift 11 orang. Kebutuhan udara ventilasi adalah 20 cfm/orang, total kebutuhan udara ventilasi ruang kerja adalah 1320 cfm, sedang untuk area hall lift 220 cfm. Dengan kondisi udara luar rancangan 95 o F DB / 89,6 o F WB, maka didapat humidity rasio Gr/Lb. Untuk kondisi ruangan 75,2 o F DB / 50%RH, humidity rasionya Gr/Lb. Maka ΔW GR adalah Gr/Lb. Perhitungan beban pendingin area hall lift Kalor Sensibel Item Jumlah CLF ΔT ( o F) Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 20 orang Lampu : fluorescent 1500 watts : watts 0 Peralatan listrik lain : - watts 0 - watts watts 0 0 Infiltrasi / Ventilasi 300 cfm Subtotal : 17, Kalor Laten Item Jumlah CLF ΔW GR Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 20 orang Peralatan lain Infiltrasi / Ventilasi 300 cfm Subtotal : 27, Safety factor (10%) : Grand Total : SHF : 4, , Beban total : 50, ,300 btu/h Siswoko Teknik Mesin

109 Udara supply : 17, x 20 = 833 cfm ~ diambil 1,000 cfm Nilai U untuk dinding berdasarkan tabel dari ASHRAE diperoleh nilai 0.33 Btu/h.ft 2. o F. Sedang nilai CLTD dapat dilihat pada tabel berikut. Arah Waktu/CLTD N NE E SE S SW W NW Dari tabel diketahui bahwa beda temperatur terbesar terjadi pada jam 16:00. Karena kondisi temperatur luar dan dalam ruang berbeda dengan tabel, maka nilai CLTD harus dikoreksi dengan persamaan : Corr. CLTD = CLTD + (78 o F t r ) + (t m 85 o F) Dimana : t r : Temperatur ruangan ( o F) t m : Temperatur udara luar rata-rata ( o F) t m = temperatur luar maksimum range harian/2 = 95 o F 10 o F = 85 o F Arah CLTD corr. CLTD N NE E SE S SW W NW Siswoko Teknik Mesin

110 Nilai U kaca single coated 1/4 adalah 1 Btu/h.ft 2. o F, sedang nilai CLTD dapat dilihat pada lampiran tabel. Perhitungan beban pendingin ruang kerja Konduksi Item Ukuran Luas (ft 2 ) U ΔT/CLTD/CLF Beban (Btu/h) Atap ( ) - - Dinding (NW) - 1, , Dinding (NE) , Dinding (SE) - 1, , Dinding (SW) - 1, , Partisi ( ) - 0 Lantai ( ) 10,010 Kaca (NW) - 1, , Kaca (NE) , Kaca (SE) - 1, , Kaca (SW) - 1, , Subtotal : 119, Radiasi Item Ukuran (ft) Luas (ft 2 ) SCL SC CLF Beban (Btu/h) Kaca (NW) - 1, , Kaca (NE) , Kaca (SE) - 1, , Kaca (SW) - 1, , Subtotal : 132, Kalor Sensibel Item Jumlah CLF ΔT o F Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 66 orang , Lampu : Fluorescent 15,100 watts , : watts Peralatan listrik lain : Standar office equipment 5,100 watts , Motor watts Infiltrasi / Ventilasi 1,320 cfm , Subtotal : 123, Kalor Laten Item Jumlah CLF ΔW GR Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 66 orang , Peralatan lain Infiltrasi / Ventilasi 1,320 cfm , Subtotal : 142, Beban sensibel : 376,113.7 Btu/h Total : 518, SHF : 0.74 Safety factor (10%) : 38, Beban/m 2 : Btu/h Grand Total : 557, Siswoko Teknik Mesin

111 Beban total : 557, ,500 Btu/h (46.5 Ton) Udara supply : 376, x 20 = 17,413 cfm ~ diambil 19,500 cfm Beban pendingin area kerja lantai 2 dilayani oleh 3 unit AHU. Berdasarkan luas area yang dilayani oleh tiap-tiap unit, maka beban pendingin tiap-tiap unit AHU adalah sesuai tabel berikut ini. Beban Total (Btu/h) : 557, Btu/h Sensibel (Btu/h) : 376, Btu/h Udara supply : 19, CFM Beban AHU-1 AHU-2 AHU-3 Total 111, , ,000 Sensibel 75, , ,446 CFM 3,900 7,800 7,800 Engineering check lantai 2 Udara segar (OA) : 6.8 % Aliran udara/ft 2 (cfm/ft 2 ) : 1.95 cfm/ft 2 Aliran udara/ton (cfm/ton) : cfm/ton Beban/ft 2 (Btuh/ft 2 ) : 55.7 Btuh/ft 2 Siswoko Teknik Mesin

112 3.1.5 Lantai 3 Perhitungan beban pendingin ruang kerja lantai 3 (Ruang Auditorium) Luas lantai : 20,344 ft 2 Okupasi : 400 orang, Ventilasi : 4000 cfm Konduksi Item Ukuran Luas (ft 2 ) U ΔT/CLTD/CLF Beban (Btu/h) Atap ( ) - - Dinding (NW) - 1, , Dinding (NE) , Dinding (SE) - 1, , Dinding (SW) - 1, , Partisi ( ) - 0 Lantai ( ) 20,344 Kaca (NW) - 1, , Kaca (NE) , Kaca (SE) - 1, , Kaca (SW) - 1, , Subtotal : 119, Radiasi Item Ukuran (ft) Luas (ft 2 ) SCL SC CLF Beban (Btu/h) Kaca (NW) - 1, , Kaca (NE) , Kaca (SE) - 1, , Kaca (SW) - 1, , Subtotal : 194, Kalor Sensibel Item Jumlah CLF ΔT o F Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 400 orang , Lampu : Fluorescent 20,350 watts , : watts Peralatan listrik lain : Standar office equipment 10,200 watts , Motor watts Infiltrasi / Ventilasi 4,000 cfm , Subtotal : 289, Kalor Laten Item Jumlah CLF ΔW GR Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 400 orang , Peralatan lain Infiltrasi / Ventilasi 4,000 cfm , Subtotal : 482, Beban sensibel : 604,039.5 Btu/h Total : SHF : 0.57 Safety factor (10%) : Beban/m 2 : Btu/h Grand Total : 1,086, , ,175, Siswoko Teknik Mesin

113 Beban total : 1,175, ,176,000 Btu/h (98 Ton) Udara supply : 604, x 20 = 27,965 cfm ~ diambil 31,000 cfm Beban pendingin untuk tiap-tiap unit AHU. Beban Total (Btu/h) : 1,176, Btu/h Sensibel (Btu/h) : 604, Btu/h Udara supply : 31, CFM Beban AHU-1 AHU-2 AHU-3 Total 588, , ,000 Sensibel 302, , ,010 CFM 15,500 7,750 7,750 Engineering check lantai 3 Udara segar (OA) : 12.9 % Aliran udara/ft 2 (cfm/ft 2 ) : 1.52 cfm/ft 2 Aliran udara/ton (cfm/ton) : cfm/ton Beban/ft 2 (Btuh/ft 2 ) : 57.8 Btuh/ft 2 Siswoko Teknik Mesin

114 3.1.6 Lantai 4 Perhitungan beban pendingin ruang kerja lantai 4 Luas lantai : 20,344 ft 2 Okupasi : 150 orang, Ventilasi : 3000 cfm Konduksi Item Ukuran Luas (ft 2 ) U ΔT/CLTD/CLF Beban (Btu/h) Atap ( ) - - Dinding (NW) - 1, , Dinding (NE) , Dinding (SE) - 1, , Dinding (SW) - 1, , Partisi ( ) - 0 Lantai ( ) 20,344 Kaca (NW) - 1, , Kaca (NE) , Kaca (SE) - 1, , Kaca (SW) - 1, , Subtotal : 119, Radiasi Item Ukuran (ft) Luas (ft 2 ) SCL SC CLF Beban (Btu/h) Kaca (NW) - 1, , Kaca (NE) , Kaca (SE) - 1, , Kaca (SW) - 1, , Subtotal : 194, Kalor Sensibel Item Jumlah CLF ΔT o F Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 150 orang , Lampu : Fluorescent 30,516 watts , : watts Peralatan listrik lain : Standar office equipment 10,200 watts , Motor watts Infiltrasi / Ventilasi 3,000 cfm , Subtotal : 260, Kalor Laten Item Jumlah CLF ΔW GR Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 150 orang , Peralatan lain Infiltrasi / Ventilasi 3,000 cfm , Subtotal : 324, Beban sensibel : 575,372.1 Btu/h Total : SHF : 0.65 Safety factor (10%) : Beban/m 2 : Btu/h Grand Total : 899, , , Siswoko Teknik Mesin

115 Beban total : 970, ,500 Btu/h (80.9 Ton) Udara supply : 575, x 20 = 26,638 cfm ~ diambil 30,000 cfm Beban pendingin untuk tiap-tiap unit AHU. Beban Total (Btu/h) : 970, Btu/h Sensibel (Btu/h) : 575, Btu/h Udara supply : 30, CFM Beban AHU-1 AHU-2 AHU-3 Total 485, , ,625 Sensibel 287, , ,843 CFM 15,000 7,500 7,500 Engineering check lantai 4 Udara segar (OA) : 10 % Aliran udara/ft 2 (cfm/ft 2 ) : 1.5 cfm/ft 2 Aliran udara/ton (cfm/ton) : cfm/ton Beban/ft 2 (Btuh/ft 2 ) : 47.7 Btuh/ft 2 Siswoko Teknik Mesin

116 3.1.7 Lantai 5 sampai lantai 14 tipikal Perhitungan beban pendingin ruang kerja lantai 5 sampai 14 tipikal Luas lantai : 20,344 ft 2 Okupasi : 150 orang, Ventilasi : 3000 cfm Konduksi Item Ukuran Luas (ft 2 ) U ΔT/CLTD/CLF Beban (Btu/h) Atap ( ) - - Dinding (NW) - 1, , Dinding (NE) - 1, , Dinding (SE) - 1, , Dinding (SW) - 1, , Partisi ( ) - 0 Lantai ( ) 20,344 Kaca (NW) - 1, , Kaca (NE) - 1, , Kaca (SE) - 1, , Kaca (SW) - 1, , Subtotal : 141, Radiasi Item Ukuran (ft) Luas (ft 2 ) SCL SC CLF Beban (Btu/h) Kaca (NW) - 1, , Kaca (NE) - 1, , Kaca (SE) - 1, , Kaca (SW) - 1, , Subtotal : 207, Kalor Sensibel Item Jumlah CLF ΔT o F Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 150 orang , Lampu : Fluorescent 30,520 watts , : watts Peralatan listrik lain : Standar office equipment 10,200 watts , Motor watts Infiltrasi / Ventilasi 3,000 cfm , Subtotal : 260, Kalor Laten Item Jumlah CLF ΔW GR Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 150 orang , Peralatan lain Infiltrasi / Ventilasi 3,000 cfm , Subtotal : 324, Beban sensibel : 610,426.3 Btu/h Total : SHF : 0.67 Safety factor (10%) : Beban/m 2 : Btu/h Grand Total : 934, , ,007, Siswoko Teknik Mesin

117 Beban total : 1,007, ,007,500 Btu/h (84 Ton) Udara supply : 610, x 20 = 28,261 cfm ~ diambil 31,000 cfm Beban pendingin untuk tiap-tiap unit AHU Beban Total (Btu/h) : 1,007, Btu/h Sensibel (Btu/h) : 610, Btu/h Udara supply : 31, CFM Beban AHU-1 AHU-2 AHU-3 Total 503, , ,875 Sensibel 305, , ,607 CFM 15,500 7,750 7,750 Engineering check lantai 5 sampai 14 tipikal Udara segar (OA) : 9.7 % Aliran udara/ft 2 (cfm/ft 2 ) : 1.52 cfm/ft 2 Aliran udara/ton (cfm/ton) : 369 cfm/ton Beban/ft 2 (Btuh/ft 2 ) : 49.5 Btuh/ft 2 Siswoko Teknik Mesin

118 3.1.8 Lantai 15 Pada lantai 15, area hall lift ikut dikondisikan oleh unit AHU area ruang kerja. Luas lantai : 21,915 ft 2 Okupasi : 150 orang, Ventilasi : 3000 cfm Konduksi Item Ukuran Luas (ft 2 ) U ΔT/CLTD/CLF Beban (Btu/h) Atap ( ) Dinding (NW) - - 1, , Dinding (NE) - 1, , Dinding (SE) - 1, , Dinding (SW) - 1, , Partisi ( ) Lantai ( ) - 21,915 0 Kaca (NW) - 1, , Kaca (NE) - 1, , Kaca (SE) - 1, , Kaca (SW) - 1, , Subtotal : 141, Radiasi Item Ukuran (ft) Luas (ft 2 ) SCL SC CLF Beban (Btu/h) Kaca (NW) - 1, , Kaca (NE) - 1, , Kaca (SE) - 1, , Kaca (SW) - 1, , Subtotal : 207, Kalor Sensibel Item Jumlah CLF ΔT o F Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 150 orang , Lampu : Fluorescent 32,880 watts , : watts Peralatan listrik lain : Standar office equipment 11,000 watts , Motor watts Infiltrasi / Ventilasi 3,000 cfm , Subtotal : 273, Kalor Laten Item Jumlah CLF ΔW GR Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 150 orang , Peralatan lain Infiltrasi / Ventilasi 3,000 cfm , Subtotal : 324, Beban sensibel : 623,213.8 Btu/h Total : SHF : 0.67 Safety factor (10%) : Beban/m 2 : Btu/h Grand Total : 947, , ,021, Siswoko Teknik Mesin

119 Beban total : 1,021, ,021,500 Btu/h (85 Ton) Udara supply : 623, x 20 = 28,853 cfm ~ diambil 32,000 cfm Beban pendingin untuk tiap-tiap unit AHU. Beban Total (Btu/h) : 1,021, Btu/h Sensibel (Btu/h) : 623, Btu/h Udara supply : 32, CFM Beban AHU-1 AHU-2 AHU-3 Total 510, , ,375 Sensibel 311, , ,804 CFM 16,000 8,000 8,000 Engineering check lantai 15 Udara segar (OA) : 9.4 % Aliran udara/ft 2 (cfm/ft 2 ) : 1.46 cfm/ft 2 Aliran udara/ton (cfm/ton) : cfm/ton Beban/ft 2 (Btuh/ft 2 ) : Btuh/ft 2 Beban pendingin ruang mesin lift lantai 15 Pada ruang mesin lift, penambahan panas berasal dari motor pengerak lift dan panel kontrolnya. Luas ruangan ft 2. Kapasitas motor adalah 35 HP kali 4 buah. Berdasarkan rules of thumb, heat gain dari motor listrik HP adalah 75 watt/hp. Total heat gain adalah 10,500 watt (35,827,5 Btu/h). Heat gain dari lampu adalah 325w x 1.25 x 3.41 = 1,385 Btu/h. Kebutuhan ventilasi adalah 2 cfm/ft 2, maka total ventilasi 1,033.3 cfm, diambil 1200 cfm. Beban total adalah 36,861 Btu/h (3 Ton). Siswoko Teknik Mesin

120 3.1.9 Lantai 16 sampai lantai 26 tipikal Pada lantai 16 sampai lantai 26, area hall lift ikut dikondisikan oleh unit AHU area ruang kerja. Luas lantai : 22,174 ft 2 Okupasi : 150 orang, Ventilasi : 3000 cfm Konduksi Item Ukuran Luas (ft 2 ) U ΔT/CLTD/CLF Beban (Btu/h) Atap ( ) Dinding (NW) - - 1, , Dinding (NE) - 1, , Dinding (SE) - 1, , Dinding (SW) - 1, , Partisi ( ) Lantai ( ) - 22,174 0 Kaca (NW) - 1, , Kaca (NE) - 1, , Kaca (SE) - 1, , Kaca (SW) - 1, , Subtotal : 141, Radiasi Item Ukuran (ft) Luas (ft 2 ) SCL SC CLF Beban (Btu/h) Kaca (NW) - 1, , Kaca (NE) - 1, , Kaca (SE) - 1, , Kaca (SW) - 1, , Subtotal : 207, Kalor Sensibel Item Jumlah CLF ΔT o F Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 150 orang , Lampu : Fluorescent 33,270 watts , : watts Peralatan listrik lain : Standar office equipment 11,100 watts , Motor watts Infiltrasi / Ventilasi 3,000 cfm , Subtotal : 275, Kalor Laten Item Jumlah CLF ΔW GR Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 150 orang , Peralatan lain Infiltrasi / Ventilasi 3,000 cfm , Subtotal : 324, Beban sensibel : 625,217.2 Btu/h Total : SHF : 0.67 Safety factor (10%) : Beban/m 2 : Btu/h Grand Total : 949, , ,023, Siswoko Teknik Mesin

121 Beban total : 1,023, ,024,000 Btu/h (85.3 Ton) Udara supply : 625, x 20 = 28,945 cfm ~ diambil 32,000 cfm Lantai 16 sampai lantai 27 dilayani oleh 2 unit AHU, masing-masing AHU menanggung ½ beban ruangan. Jadi beban AHU-1 dan AHU-2 masingmasing adalah 512,000 Btu/h (42.7 Ton) dengan udara supply 16,000 cfm. Engineering check lantai 16 sampai 26 tipikal. Udara segar (OA) : 9.4 % Aliran udara/ft 2 (cfm/ft 2 ) : 1.44 cfm/ft 2 Aliran udara/ton (cfm/ton) : 375 cfm/ton Beban/ft 2 (Btuh/ft 2 ) : Btuh/ft 2 Siswoko Teknik Mesin

122 Lantai 27 Pada lantai 27, area hall lift ikut dikondisikan oleh unit AHU area ruang kerja. Lantai 27 adalah ruang auditorium dan ruang serba guna. Luas lantai : 22,174 ft 2 Okupasi : 500 orang, Ventilasi : 5000 cfm Konduksi Item Ukuran Luas (ft 2 ) U ΔT/CLTD/CLF Beban (Btu/h) Atap ( ) - 20, , Dinding (NW) - 1, , Dinding (NE) - 1, , Dinding (SE) - 1, , Dinding (SW) - 1, , Partisi ( ) Lantai ( ) ,174 0 Kaca (NW) - 1, , Kaca (NE) - 1, , Kaca (SE) - 1, , Kaca (SW) - 1, , Subtotal : 190, Radiasi Item Ukuran (ft) Luas (ft 2 ) SCL SC CLF Beban (Btu/h) Kaca (NW) - 1, , Kaca (NE) - 1, , Kaca (SE) - 1, , Kaca (SW) - 1, , Subtotal : 207, Kalor Sensibel Item Jumlah CLF ΔT o F Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 500 orang , Lampu : Fluorescent 33,270 watts , : watts Peralatan listrik lain : Standar office equipment 11,100 watts , Motor watts Infiltrasi / Ventilasi 5,000 cfm , Subtotal : 389, Kalor Laten Item Jumlah CLF ΔW GR Faktor Beban (Btu/h) Okupasi 500 orang , Peralatan lain Infiltrasi / Ventilasi 5,000 cfm , Subtotal : 603, Beban sensibel : 788,042.8 Btu/h Total : 1,391, SHF : 0.57 Safety factor (10%) : 118, Beban/m 2 : Btu/h Grand Total : 1,509, Siswoko Teknik Mesin

123 Beban total : 1,509, ,509,500 Btu/h (125.8 Ton) Udara supply : 788, x 20 = 36,484 cfm ~ diambil 40,000 cfm Beban masing-masing AHU adalah 754,750 Btu/h (62.9 Ton) dengan udara supply 20,000 cfm. Engineering check lantai 27 Udara segar (OA) : 12.5 % Aliran udara/ft 2 (cfm/ft 2 ) : 1.8 cfm/ft 2 Aliran udara/ton (cfm/ton) : 318 cfm/ton Beban/ft 2 (Btuh/ft 2 ) : 68.1 Btuh/ft 2 Siswoko Teknik Mesin

124 Lantai 28 Ruang mesin Lift Ukuran ruangan : 374 ft x ft Luas : 1,176 ft 2 Kapasitas mesin : 41 KVA (45 HP) x 6 buah. Dinding : LW Block 4 Konduksi Item Ukuran Luas (ft 2 ) U ΔT/CLTD/CLF Beban (Btu/h) Atap ( ) - 1, , Dinding (NW) , Dinding (NE) , Dinding (SE) , Dinding (SW) , Partisi ( ) Lantai ( ) - - 1,176 0 Subtotal : 8, Kalor Sensibel Item Jumlah CLF ΔT o F Faktor Beban (Btu/h) Okupasi orang Lampu : Fluorescent 792 watts , : watts Peralatan listrik lain : Mesin lift 20,250 watts , watts - - Infiltrasi / Ventilasi cfm Subtotal : 72, Kalor Laten Item Jumlah CLF ΔW GR Faktor Beban (Btu/h) Okupasi orang Peralatan lain Infiltrasi / Ventilasi cfm Subtotal : - Beban sensibel : 81,138.9 Btu/h Total : SHF : 1.00 Safety factor (10%) : Beban/m 2 : Btu/h Grand Total : 81, , , Beban total : 89, ,500 Btu/h (7.5 Ton) Udara supply : 81, x 20 = 3,756 cfm ~ diambil 4,100 cfm Siswoko Teknik Mesin

125 Total Beban Gedung Lantai Ruangan Luas Total Sensibel Supply Air Fresh air Beban/ft 2 ft2 Btu/h Btu/h CFM CFM Btu/h/ft 2 Lt. B2 Hall Lift 1,507 70,956 32,435 1, Lt. B1 Hall Lift 1,507 70,956 32,435 1, Hall Lift 1,507 70,956 32,435 1, Lt. SB Kantin 1,248 90,300 52,294 2, R.Pengelola 1,442 77,300 51,770 2, Lt. Dasar 12, , ,268 17, Lt. 2 Lt. 3 Lt. 4 Lt. 5 s/d 14 Lt. 15 Lt. 16 s/d 26 Lt. 27 Hall Lift 1,625 50,300 17,994 1, R. Kerja 10, , ,114 19, Hall Lift 1,625 50,300 17,994 1, Auditorium 20,344 1,176, ,040 31, Hall Lift 1,625 50,300 17,994 1, R. Kerja 20, , ,372 30, Hall Lift 1,625 50,300 17,994 1, R. Kerja 20,344 1,007, ,426 31, R. Kerja 21,915 1,021, ,214 32, R. mesin lift ,861 31,332 1, R. Kerja + 22,174 1,024, ,217 32, Hall Lift Auditorium + 22,174 1,509, ,043 40, Hall Lift Lt. 28 R. mesin lift 1,176 89,500 81,139 4, Total 584,570 28,414,729 16,842, ,000 86,490 Total beban gedung = 28,414,729 Btu/h 2,368 Ton Siswoko Teknik Mesin

126 3.2 Perhitungan Kapasitas AHU Berdasarkan perhitungan beban pendingin pada sub bab sebelumnya, dapat ditentukan berapa besar kapasitas AHU yang diperlukan. Masing-masing kapasitas AHU dapat dilihat pada tabel berikut ini. Lantai Lokasi Kode Cooling Cap. (Btu/h) Air flow Fresh air Unit Total Sensibel rate (cfm) (cfm) Lt. B2 Hall Lift AHU-B2.1 70,956 32,435 1, Lt. B1 Hall Lift AHU-B1.1 70,956 32,435 1, Hall Lift AHU-SB.1 70,956 32,435 1, Lt. SB R. Pengelola AHU-SB.2 77,300 51,770 2, Kantin AHU-SB.3 90,300 52,294 2, Lt. Dasar Lobby utama AHU , ,134 8, Lobby utama AHU , ,134 8, R. Kerja AHU ,500 75,223 3, Lt. 2 R. Kerja AHU-2.2 & , ,446 7, Hall Lift AHU ,300 17,994 1, Auditorium AHU , ,020 15, Lt. 3 Auditorium AHU-3.2 & , ,010 7, Hall Lift AHU ,300 17,994 1, R. Kerja AHU , ,686 15, Lt. 4 R. Kerja AHU-4.2 & , ,843 7, Hall Lift AHU ,300 17,994 1, R. Kerja AHU-5.1 s/d , ,213 15, Lt. 5 s/d 14 R. Kerja AHU-5.2 s/d , ,607 7, R. Kerja AHU-5.3 s/d , ,607 7, Hall Lift AHU-5.4 s/d ,300 17,994 1, R. Kerja AHU , ,607 16, Lt. 15 R. Kerja AHU-15.2 & , ,804 8, R. mesin lift AHU ,828 28,662 1,200 Lt. 16 s/d 26 Lt. 27 R. Kerja Auditorium AHU-16.1 s/d 26.1 AHU , , , ,022 16,000 20, R. Kerja Auditorium AHU-16.2 s/d 26.2 AHU , , , ,022 16,000 20, Lt. 28 R. mesin lift AHU ,500 81,139 4,100 Siswoko Teknik Mesin

127 3.3 Perhitungan Kapasitas Chiller Untuk menentukan jenis chiller yang akan digunakan perlu diketahui kapasitas pendinginan total. Untuk kapasitas pendinginan yang besar digunakan chiller perpendingin air. Pada perhitungan diatas, diperoleh beban total gedung adalah 2,368 Ton. Dari katalog diketahui bahwa chiller perpendingin air dengan satu kompresor memiliki kapasitas mulai dari 125 Ton sampai 1250 Ton. Karena ruang chiller berada di lantai 28, maka dipilih kapasitas chiller yang tidak terlalu besar untuk memudahkan pengangkutan. Dipilih chiller dengan kapasitas 800 Ton sebanyak 4 unit dengan 1 unit stand by, maka total kapasitas adalah 2,400 Ton. Temperatur air masuk 53.6 o F, temperatur air keluar 43.7 o F. Laju aliran air pada evaporator chiller adalah : GPM EVAP. = Δx T ΔT = 10 o F = 1920 GPM Laju aliran air pada kondensor chiller adalah : GPM KOND. = 800 x 30 Δ T = 2400 GPM Untuk menghitung daya listrik yang dibutuhkan kompresor digunakan persamaan : Daya kompresor = Total refrigerasi COP Dimana : - Total refrigerasi adalah 800 Ton = HP - COP untuk water cooled chiller adalah ± 6 Daya kompresor = = 629 HP Siswoko Teknik Mesin

128 3.4 Perhitungan Kapasitas Cooling Tower Kondisi perencanaan untuk cooling tower : Laju aliran air kondensor Temperatur air masuk Temperatur air keluar WB Load Head Rejection (H) : 2400 GPM : 98.6 o F : 89.6 o F : 89.6 o F : 500 x GPM x ΔT : 500 x 2400 GPM x 9 o F : 10,800,000 Btu/h : 900 Ton Jumlah cooling tower yang dipakai adalah 4 unit dengan 1 unit cooling tower stand by. 3.5 Perhitungan Kapasitas Tangki Ekspansi Sistem tangki ekspansi yang dipakai adalah sistem terbuka. Kapasitas sistem tangki ekspansi terbuka dapat dihitung dengan persamaan v 2 VT = 2x VSx 1 3αΔT v 1 V S = 12 gallon x 2,368 Ton = 28,416 Gallons α = 6.5 x 10-6 V 1 = ft 3 /lb (T 1 = 43.7 o F) V 2 = ft 3 /lb (T 2 = 95 o F) Siswoko Teknik Mesin

129 VT = x x x , ( )51.3 V T = 2 ( ) = Gallon = 355 Gallon 3.6 Perhitungan Sistem Pemipaan Sistem pemipaan yang akan dipakai adalah two pipe reverse return. Untuk menentukan diameter pipa pada masing-masing unit AHU perlu dihitung terlebih dahulu laju aliran air pada tiap unit AHU. Laju aliran air pada unit AHU dihitung dengan persamaan ; GPM = Ton x ΔT 24 ΔT = 10 o F Kapasitas AHU lantai basement dua adalah 70,956 Btu/h = 5.9 Ton, maka laju aliran airnya adalah : GPM = 5.9 x = 14.2 GPM Laju aliran air untuk unit AHU lainnya dapat dilihat pada tabel dibawah. Siswoko Teknik Mesin

130 Lantai Lokasi Kode Cooling Capacity Water flow Unit Btu/h Ton rate (gpm) Lt. B2 Hall Lift AHU-B2.1 70, Lt. B1 Hall Lift AHU-B1.1 70, Hall Lift AHU-SB.1 70, Lt. SB R. Pengelola AHU-SB.2 77, Kantin AHU-SB.3 90, Lt. Dasar Lobby utama AHU , Lobby utama AHU , R. Kerja AHU , Lt. 2 R. Kerja AHU-2.2 & , Hall Lift AHU , Auditorium AHU , Lt. 3 Auditorium AHU-3.2 & , Hall Lift AHU , R. Kerja AHU , Lt. 4 R. Kerja AHU-4.2 & , Hall Lift AHU , R. Kerja AHU-5.1 s/d , Lt. 5 s/d 14 R. Kerja AHU-5.2 s/d , R. Kerja AHU-5.3 s/d , Hall Lift AHU-5.4 s/d , R. Kerja AHU , Lt. 15 R. Kerja AHU-15.2 & , R. mesin lift AHU , Lt. 16 s/d 26 Lt. 27 R. Kerja Auditorium AHU-16.1 s/d 26.1 AHU , , R. Kerja Auditorium AHU-16.2 s/d 26.2 AHU , , Lt. 28 R. mesin lift AHU , Diameter pipa dihitung dengan persamaan D = 0.409xQ V Kecepatan V diambil 6 fps, hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel. Siswoko Teknik Mesin

131 Lantai Lokasi Kode Water flow Diameter Diambil Unit rate (gpm) (Inchi) (Inchi) Lt. B2 Hall Lift AHU-B Lt. B1 Hall Lift AHU-B Hall Lift AHU-SB Lt. SB R. Pengelola AHU-SB /4 Kantin AHU-SB /4 Lt. Dasar Lobby utama AHU /2 Lobby utama AHU /2 R. Kerja AHU /2 Lt. 2 R. Kerja AHU-2.2 & Hall Lift AHU Auditorium AHU Lt. 3 Auditorium AHU-3.2 & /2 Hall Lift AHU R. Kerja AHU Lt. 4 R. Kerja AHU-4.2 & Hall Lift AHU R. Kerja AHU-5.1 s/d Lt. 5 s/d 14 R. Kerja AHU-5.2 s/d R. Kerja AHU-5.3 s/d Hall Lift AHU-5.4 s/d R. Kerja AHU Lt. 15 R. Kerja AHU-15.2 & R. mesin lift AHU Lt. 16 s/d 26 Lt. 27 R. Kerja Auditorium AHU-16.1 s/d 26.1 AHU R. Kerja Auditorium AHU-16.2 s/d 26.2 AHU Lt. 28 R. mesin lift AHU /4 Diameter pipa CHW (Chilled Water) utama - Total GPM = 3 x 1920 = 5760 GPM - Kecepatan V diambil 10 fps - D = 0.409x = Inchi diambil Ø 16 Siswoko Teknik Mesin

132 Diameter pipa CW (Condenser Water) utama - Total GPM = 3 x 2400 = 7200 GPM - Kecepatan V diambil 10 fps - D = 0.409x = Inchi diambil Ø 18 Diameter pipa pada evaporator unit chiller - D = 0.409x = 8.86 Inchi diambil Ø 10 Diameter pipa pada kondensor unit chiller - D = 0.409x = Inchi diambil Ø 12 Diameter pipa Header CHWP - Kecepatan V diambil 4 fps - D = 0.409x = Inchi diambil Ø 24 Diameter pipa Header CWP - Kecepatan V diambil 4 fps - D = 0.409x = Inchi diambil Ø 28 Siswoko Teknik Mesin

133 Diameter pipa tegak (riser) Dalam gedung ini pipa tegaknya dibagi menjadi 5 zone, yaitu : 1. Pipa Riser 1 - Kecepatan V diambil 8 fps - D = 0.409x = 6.01 Inchi diambil Ø 6 RISER 1 Lantai AHU GPM GPM Total Ø PIPA SUPPLY Ø PIPA RETURN GPM Total Didapat Diambil Didapat Diambil Lantai 15 AHU " /2" Lantai 14 AHU " /2" Lantai 13 AHU " " Lantai 12 AHU " " Lantai 11 AHU " " Lantai 10 AHU " " Lantai 9 AHU " " Lantai 8 AHU " " Lantai 7 AHU " " Lantai 6 AHU " " Lantai 5 AHU " " Lantai 4 AHU " " Lantai 3 AHU /2" " Lantai 2 AHU /2" " Siswoko Teknik Mesin

134 SHAFT AS 7'/X-Y AHU-15.2 AHU-14.2 AHU-13.2 AHU-12.2 AHU-11.2 AHU-10.2 AHU-9.2 AHU-8.2 AHU-7.2 AHU-6.2 AHU-5.2 AHU-4.2 AHU-3.2 AHU-2.2 Siswoko Teknik Mesin

135 2. Pipa Riser 2 - Kecepatan V diambil 8 fps - D = 0.409x = 8.16 Inchi diambil Ø 10 RISER 2 Lantai AHU GPM GPM Total Ø PIPA SUPPLY Ø PIPA RETURN GPM Total Didapat Diambil Didapat Diambil Lantai 28 AHU " " Lantai 27 AHU " " Lantai 26 AHU " " Lantai 25 AHU " " Lantai 24 AHU " " Lantai 23 AHU " " Lantai 22 AHU " " Lantai 21 AHU " " Lantai 20 AHU " " Lantai 19 AHU " " Lantai 18 AHU " " Lantai 17 AHU " " Lantai 16 AHU " " Lantai 15 AHU " " Siswoko Teknik Mesin

136 SHAFT AS 4"/Y-Z AHU-28.1 AHU-27.2 AHU-26.2 AHU-25.2 AHU-24.2 AHU-23.2 AHU-22.2 AHU-21.2 AHU-20.2 AHU-19.2 AHU-18.2 AHU-17.2 AHU-16.2 AHU-15.4 Siswoko Teknik Mesin

137 3. Pipa Riser 3 - Kecepatan V diambil 8 fps - D = 0.409x = 8.01 Inchi diambil Ø 8 RISER 3 Lantai AHU GPM GPM Total Ø PIPA SUPPLY Ø PIPA RETURN GPM Total Didapat Diambil Didapat Diambil Lantai 11 AHU " " AHU " " Lantai 10 AHU " " AHU " " Lantai 9 AHU " " AHU " " Lantai 8 AHU " " AHU " " Lantai 7 AHU " " AHU " " Lantai 6 AHU " " AHU " " Lantai 5 AHU " " AHU " " Lantai 4 AHU " " AHU " " Lantai 3 AHU " " AHU " " Lantai 2 AHU " " AHU " " Lantai 1 AHU " " AHU " " Lantai SB AHU-SB " " AHU-SB " " AHU-SB " " Lantai B1 AHU-B /2" " Lantai B2 AHU-B /2" " Siswoko Teknik Mesin

138 SHAFT AS 4"/X-Y AHU-11.4 AHU-11.1 AHU-10.4 AHU-10.1 AHU-9.4 AHU-9.1 AHU-8.4 AHU-8.1 AHU-7.4 AHU-7.1 AHU-6.4 AHU-6.1 AHU-5.4 AHU-5.1 AHU-4.4 AHU-4.1 AHU-3.4 AHU-3.1 AHU-2.4 AHU-2.1 AHU-1.2 AHU-1.1 AHU-SB.3 AHU-SB.2 AHU-SB.1 AHU-B1.1 AHU-B2.1 Siswoko Teknik Mesin

139 4. Pipa Riser 4 - Kecepatan V diambil 8 fps - D = 0.409x = 9.36 Inchi diambil Ø 10 RISER 4 Lantai AHU GPM GPM Total Ø PIPA SUPPLY Ø PIPA RETURN GPM Total Didapat Diambil Didapat Diambil Lantai 27 AHU " " Lantai 26 AHU " " Lantai 25 AHU " " Lantai 24 AHU " " Lantai 23 AHU " " Lantai 22 AHU " " Lantai 21 AHU " " Lantai 20 AHU " " Lantai 19 AHU " " Lantai 18 AHU " " Lantai 17 AHU " " Lantai 16 AHU " " Lantai 15 AHU " " Lantai 14 AHU " " AHU " " Lantai 13 AHU " " AHU " " Lantai 12 AHU " " AHU " " Siswoko Teknik Mesin

140 SHAFT AS 4"/X-Y AHU-27.1 AHU-26.1 AHU-25.1 AHU-24.1 AHU-23.1 AHU-22.1 AHU-21.1 AHU-20.1 AHU-19.1 AHU-18.1 AHU-17.1 AHU-16.1 AHU-15.1 AHU-14.4 AHU-14.1 AHU-13.4 AHU-13.1 AHU-12.4 AHU-12.1 Siswoko Teknik Mesin

141 5. Pipa Riser 5 - Kecepatan V diambil 8 fps - D = 0.409x = 6.01 Inchi diambil Ø 6 RISER 5 Lantai AHU GPM GPM Total Ø PIPA SUPPLY Ø PIPA RETURN GPM Total Didapat Diambil Didapat Diambil Lantai 15 AHU " " Lantai 14 AHU " " Lantai 13 AHU " " Lantai 12 AHU " " Lantai 11 AHU " " Lantai 10 AHU " " Lantai 9 AHU " " Lantai 8 AHU " " Lantai 7 AHU " " Lantai 6 AHU " " Lantai 5 AHU " " Lantai 4 AHU " " Lantai 3 AHU " " Lantai 2 AHU " " Siswoko Teknik Mesin

142 SHAFT AS 4'''/Z AHU-15.3 AHU-14.3 AHU-13.3 AHU-12.3 AHU-11.3 AHU-10.3 AHU-9.3 AHU-8.3 AHU-7.3 AHU-6.3 AHU-5.3 AHU-4.3 AHU-3.3 AHU-2.3 Siswoko Teknik Mesin

143 3.7 Perhitungan Kapasitas Pompa Untuk menghitung kapasitas pompa yang dibutuhkan, perlu dihitung terlebih dahulu kerugian-kerugian gesek dari pipa lurus dan fitting-fitting. Kerugian gesek pada pipa lurus dihitung dengan persamaan dan Kerugian gesek pada reducer dihitung dengan persamaan sedang kerugian pada fitting-fitting dihitung dengan persamaan H f = 2 L v f.. D 2g..( ) f = 0, ,0005 D ( Formula Darcy )...( ) H c = V Cc 1. 2g..( ) H e = K. v 2...( ) 2g Penurunan tekanan total pada pipa H L = H f + H c + H e Perhitungan Penurunan tekanan pada pipa supply. Distribusi pada pipa supply dilayani oleh pompa CHWP Skunder (SCHWP). Pada gedung ini pompa SCHWP dibagi menjadi 2 unit. SCHWP-A mensupply ke pipa riser 2 dan riser 4. Total flow rate-nya adalah 3,000 gpm. Sedang pompa SCHWP-B mensuplly pipa riser 1, riser 3 dan riser 5. Total Flow rate-nya adalah 2,700 gpm. Siswoko Teknik Mesin

144 A. Perhitungan head pada pipa hisap (suction) 1. Kerugian head gesekan pada pipa lurus Diameter Panjang Kecepatan D (ft) L (ft) V (ft/s) f h f (ft) Total Kerugian head pada elbow, valve dan percabangan Jenis K Jumlah K Total Gate valve Strainer Flexibel joint Tee standar Elbow standar Total 26.9 H e = K. v 2 = 2g (26.9) x(8) 2(32.15) 2 = ft Maka kerugian gesek total pada pipa hisap (suction) adalah : H LS = H f + H e = = ft 31 ft B. Perhitungan head pada pipa tekan (discharge) Instalasi pada masing-masing Pompa - Kerugian head pada elbow, valve dan percabangan Siswoko Teknik Mesin

145 Jenis K Jumlah K Total Gate valve Check valve Flexibel joint Tee standar Elbow standar Total H e = K. v 2 = 2g (12.73) x(8) 2(32.152) 2 = ft Pipa Riser 1 1. Kerugian head gesekan pada pipa lurus Diameter Panjang Kecepatan D (ft) L (ft) V (ft/s) f h f (ft) Total Kerugian head pada reducer Diameter A2/A1 C C h c Jumlah h c Total Total Siswoko Teknik Mesin

146 3. Kerugian head pada elbow, valve dan percabangan Jenis K Jumlah K Total Gate valve Strainer Tee standar Elbow standar Total H e = K. v 2 = 2g (21.42) x(8) 2(32.152) 2 = ft Maka kerugian gesek total pada pipa riser 1 adalah : H LS1 = H f + H c + H e = = 52.4 ft 54 ft Pipa Riser 2 1. Kerugian head gesekan pada pipa lurus Diameter Panjang Kecepatan D (ft) L (ft) V (ft/s) f h f (ft) Total Siswoko Teknik Mesin

147 2. Kerugian head pada reducer Diameter A2/A1 C C h c Jumlah h c Total Total Kerugian head pada elbow, valve dan percabangan Jenis K Jumlah K Total Gate valve Strainer Tee standar Elbow standar Total H e = K. v 2 = 2g (18.36) x(8) 2(32.152) 2 = ft Maka kerugian gesek total pada pipa riser 2 adalah : H LS2 = H f + H c + H e = = ft 38 ft Siswoko Teknik Mesin

148 Pipa Riser 3 1. Kerugian head gesekan pada pipa lurus Diameter Panjang Kecepatan D (ft) L (ft) V (ft/s) f h f (ft) Total Kerugian head pada reducer Diameter A2/A1 C C h c Jumlah h c Total Total Kerugian head pada elbow, valve dan percabangan Jenis K Jumlah K Total Gate valve Strainer Tee standar Elbow standar Total H e = K. v 2 = 2g (18.36) x(8) 2(32.152) 2 = ft Siswoko Teknik Mesin

149 Maka kerugian gesek total pada pipa riser 2 adalah : H LS3 = H f + H c + H e = = 86.4 ft 87 ft Pipa Riser 4 1. Kerugian head gesekan pada pipa lurus Diameter Panjang Kecepatan D (ft) L (ft) V (ft/s) f h f (ft) Total Kerugian head pada reducer Diameter A2/A1 C C h c Jumlah h c Total Total Siswoko Teknik Mesin

150 3. Kerugian head pada elbow, valve dan percabangan Jenis K Jumlah K Total Gate valve Strainer Tee standar Elbow standar Total H e = K. v 2 = 2g (24.48) x(8) 2(32.152) 2 = m Maka kerugian gesek total pada pipa riser 2 adalah : H LS4 = H f + H c + H e = = ft 46 ft Pipa Riser 5 1. Kerugian head gesekan pada pipa lurus Diameter Panjang Kecepatan D (ft) L (ft) V (ft/s) f h f (ft) Total Siswoko Teknik Mesin

151 2. Kerugian head pada reducer Diameter A2/A1 C C h c Jumlah h c Total Total Kerugian head pada elbow, valve dan percabangan Jenis K Jumlah K Total Gate valve Strainer Tee standar Elbow standar Total H e = K. v 2 = 2g (21.42) x(8) 2(32.152) 2 = ft Maka kerugian gesek total pada pipa riser 5 adalah : H LS5 = H f + H c + H e = = ft 53 ft Perhitungan penurunan tekanan pada pipa return. Distribusi pada pipa balik (return) dilayani oleh pompa CHWP Primer (PCHWP). Kapasitas total yang dilayani oleh pompa PCHWP adalah 5,760 gpm. Siswoko Teknik Mesin

152 A. Perhitungan head pada pipa hisap (suction) Pipa Riser 1 1. Kerugian head gesekan pada pipa lurus Diameter Panjang Kecepatan D (ft) L (ft) V (ft/s) f h f (ft) Total Kerugian head pada reducer Diameter A2/A1 C C h c Jumlah h c Total Total Kerugian head pada elbow, valve dan percabangan Jenis K Jumlah K Total Gate valve Strainer Tee standar Elbow standar Total H e = K. v 2 = 2g (21.42) x(8) 2(32.152) 2 = ft Siswoko Teknik Mesin

153 Maka kerugian gesek total pada pipa riser 1 adalah : H LD1 = H f + H c + H e = = ft 59 ft Pipa Riser 2 1. Kerugian head gesekan pada pipa lurus Diameter Panjang Kecepatan D (ft) L (ft) V (ft/s) f h f (ft) Total Kerugian head pada reducer Diameter A2/A1 C C h c Jumlah h c Total Total Siswoko Teknik Mesin

154 3. Kerugian head pada elbow, valve dan percabangan Jenis K Jumlah K Total Gate valve Strainer Tee standar Elbow standar Total H e = K. v 2 = 2g (18.36) x(8) 2(32.152) 2 = ft Maka kerugian gesek total pada pipa riser 2 adalah : H LD2 = H f + H c + H e = = ft 58 ft Pipa Riser 3 1. Kerugian head gesekan pada pipa lurus Diameter Panjang Kecepatan D (ft) L (ft) V (ft/s) f h f (ft) Total Siswoko Teknik Mesin

155 2. Kerugian head pada reducer Diameter A2/A1 C C h c Jumlah h c Total Total Kerugian head pada elbow, valve dan percabangan Jenis K Jumlah K Total Gate valve Strainer Tee standar Elbow standar Total H e = K. v 2 = 2g (18.36) x(8) 2(32.152) 2 = ft Maka kerugian gesek total pada pipa riser 2 adalah : H LD3 = H f + H c + H e = = ft 90 ft Siswoko Teknik Mesin

156 Pipa Riser 4 1. Kerugian head gesekan pada pipa lurus Diameter Panjang Kecepatan D (ft) L (ft) V (ft/s) f h f (ft) Total Kerugian head pada reducer Diameter A2/A1 C C h c Jumlah h c Total Total Kerugian head pada elbow, valve dan percabangan Jenis K Jumlah K Total Gate valve Strainer Tee standar Elbow standar Total Siswoko Teknik Mesin

157 H e = K. v 2 = 2g (24.48) x(8) 2(32.152) 2 = ft Maka kerugian gesek total pada pipa riser 2 adalah : H LD4 = H f + H c + H e = = ft 49 ft Pipa Riser 5 1. Kerugian head gesekan pada pipa lurus Diameter Panjang Kecepatan D (ft) L (ft) V (ft/s) f h f (ft) Total Kerugian head pada reducer Diameter A2/A1 C C h c Jumlah h c Total Total Siswoko Teknik Mesin

158 3. Kerugian head pada elbow, valve dan percabangan Jenis K Jumlah K Total Gate valve Strainer Tee standar Elbow standar Total H e = K. v 2 = 2g (21.42) x(8) 2(32.152) 2 = m Maka kerugian gesek total pada pipa riser 5 adalah : H LD5 = H f + H c + H e = = ft 57 ft B. Perhitungan head pada pipa tekan (discharge) 1. Kerugian head gesekan pada pipa lurus Diameter Panjang Kecepatan D (ft) L (ft) V (ft/s) f h f (ft) Total Siswoko Teknik Mesin

159 2. Kerugian head pada elbow, valve dan percabangan Jenis K Jumlah K Total Gate valve Check valve Strainer Flexibel joint Tee standar Elbow standar Total H e = K. v 2 = 2g (42.78) x(8) 2(32.152) 2 = ft Maka kerugian gesek total pada pipa tekan (discharge) adalah : H LD = H f + H e = = ft 46 ft Pompa CHW Primer Dari perhitungan diatas diperoleh kerugian head terbesar untuk pipa return adalah pada pipa riser 3, yaitu 97 ft. Maka kerugian head total pompa CHW Primer adalah = H LS3 + H LD = 97 ft + 46 ft = 143 ft dengan faktor kesalahan 10% maka diambil head sebesar 157 ft. Dalam hal ini distribusi air pada pipa balik dilayani 3 buah pompa. Maka dipilih pompa dengan kapsitas 2,300 GPM dengan head sebesar 157 ft. Daya pada masing-masing pompa dihitung dengan persamaan : Siswoko Teknik Mesin

160 BHP = GPM x H x SP. GR 3960 x η Dimana : BHP gpm H = Break Horse Power (HP) = 2300 gpm = 157 ft SP.GR = 1.0 (Spesific gravity of water) η = dari grafik diperoleh nilai 83% (asumsi putaran 1450 rpm dan Q = m 3 /s, H = 52 m) n Q n s = 3 / 4 H ,145 n s = = 28,5 rpm 3/4 52 Maka daya pompa adalah : BHP = 2300 x 157 x x 0.83 = HP Daya motor penggerak adalah : MHP = BHP motor eff. = = diambil 125 HP Siswoko Teknik Mesin