PERENCANAAN SISTEM PEMIPAAN AIR PANAS DENGAN HOT WATER BOILER PADA BANGUNAN FASHION HOTEL JALAN GUNUNG SAHARI 12/2 JAKARTA

Transkripsi

1 PERENCANAAN SISTEM PEMIPAAN AIR PANAS DENGAN HOT WATER BOILER PADA BANGUNAN FASHION HOTEL JALAN GUNUNG SAHARI 12/2 JAKARTA Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin Disusun Oleh : Nama : Risman NIM : FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008

2 Perencanaan Sistem Pemipaan Air Panas Dengan Hot Water Boiler Pada Bangunan Fashion Hotel Jalan Gunung Sahari 12/2 Jakarata Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin Disusun Oleh : Nama : Risman NIM : Fakultas Teknologi Industri Program Studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana Jakarta 2008 i

3 LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA Menyetujui, Dosen Pembimbing ( Ir. Yuriadi Kusuma, MSc ) Disahkan Oleh, Koordinator Tugas Akhir ( Nanang Ruhyat, ST, MT ) ii

4 SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : RISMAN NIM : Fakultas Jurusan Universitas : Teknik Industri : Teknik Mesin : Mercu Buana Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa hasil Sekripsi / Tugas Akhir ini adalah hasil karya penulisan sendiri, bukan foto copy atau bajakan dari hasil Laporan Kerja Praktek atau Tugas Akhir Orang lain. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya, dan saya bersedia menerima sangsi apapun, baik administrasi maupun akademis apabila hasil Tugas Akhir ini tidak benar adanya atau isinya sama dengan hasil penulisan Tugas Akhir / Laporan Kerja Prakek Orang lain. Jakarta, Mei 2008 ( R i s m a n ) iii

5 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas rahmat, kasih sayang serta hidayah-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul Perencanaan Sistem Pemipaan Air Panas Dengan Hot Water Boiler Pada Bangunan Fashion Hotel Jalan Gunung Sahari 12/2 Jakarata yang merupakan salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik pada program studi Teknik Mesin Universitas Mercubuana. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa terselesainya tugas akhir ini juga atas bimbingan bantuan serta saran dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada yang terhormat : 1. Kedua orang tua yang telah mengasuh, mendidik dan memberikan banyak kasih sayangnya kepada penulis. 2. Bapak Dr. Ir. Suharyadi, MS, selaku rektor Universitas Mercu Buana. 3. Bapak Ir. Yenon Orsa, MT, selaku Direktur Program Kuliah Sabtu Minggu Universitas Mercu Buana. 4. Bapak Ir. Yuriadi Kusuma MSc, selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana dan Dosen pembimbing. 5. Bapak Ir. Rully Nutantra, M Eng, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana. iv

6 6. Para Dosen Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana yang tidak bisa saya sebutkan namanya satu persatu, yang telah melaksankan tugasnya ; menyampaikan ilmu, memberikan bimbingan, dorongan dan motifasi kepada para mahasiswa termasuk penulis. 7. Istri serta anak-anakku tercinta, yang telah memberikan dorongan serta kesabarannya sehingga penulis dapat menyelesaikan belajar pada program studi Teknik Mesin Universitas Mercu Buana. 8. Karyawan / karyawati PT. Adhicipta, yang telah memberikan arahan, masukan serta bantuanya, sehingga penulis dapat belajar lebih mendalam tentang sistem pemipaan air panas. Terimakasih atas kerjasamanya selama ini. 9. Rekan-rekan mahasiswa, yang telah memberikan saran-saran berharga sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Buat Purnomo, Chaerul, Andy terimakasih banyak atas dorongan dan bantuannya selama belajar maupun dalam penyelesaian tugas akhir ini. Semoga Allah SWT selalu membalas serta melipat gandakan budi dan amal baik bapak-bapak serta teman-teman semua. Penulis juga menyadari sepenuhnya bahwa isi dari penulisan ini masih banyak kekurangan, maka saran dan kritik demi kesempurnaan tulisan ini sangat diharapkan. Semoga saja hasil penulisan ini dapat bermanfaat untuk menambah wawasan dan pengetahuan dalam merencanakan sistem air panas. Jakarta, Mei 2008 R i s m a n v

7 ABSTRAK Perencanaan sistem pemipaan air panas bangunan Fashion Hotel adalah dihitung berdasarkan laju aliran pada jumlah dan jenis alat plambing yang digunakan. Alat pemanas yang direncanakan menggunakan hot water boiler dengan bahan bakar gas LPG. Dengan menggunakan teori-teori dasar tentang mekanika fluida dan perpindahan panas, maka penulis melakukan perhitungan kapasitas alat pemanas (hot water boiler), menentukan diameter pipa air panas berdasarkan grafik Hazen-Williams serta menentukan kapasitas dan head pompa sirkulasi air panas. Dari perhitungan perencanaan pada tugas akhir ini, maka didapat suatu hasil yatu : Laju aliran air panas 5454 kg/jam, sehingga kapasitas hot water boiler adalah kcal/jam Diameter pipa yang cukup ekonomis dengan menggunakan pipa polypropylene tanpa isolasi dan mempunyai permukaan yang sangat halus sepert pipa PVC Kapasitas pompa sirkulasi sesuai kerugian panas pada pipa utama adalah 40 liter/menit, dengan head total 11 meter. Kata Kunci : Kapasitas hot water boiler, system pemipaan, pompa sirkulasi vi

8 DAFTAR ISI Halaman Judul... i Lembar Pengesahan... ii Surat Pernyataan... iii Kata Pengantar... iv Abstrak... vi Dafrar Isi... vii Daftar Tabel... ix Daftar Rumus... x Daftar Gambag... xi Daftar Gambar Perencanaan Sistem Air Panas... xiii Notasi-notasi... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Penulisan Pembatasan Masalah Metodology Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Penyediaan Air Panas Cara Pemanasan... 7 vii

9 2.3 Kualitas Air Panas Laju Aliran Air Panas Kontruksi dan Kapasitas Alat Pemanas Air Sistem Pemipaan Air Panas Pompa Sirkulasi Head Total Pompa BAB III PENGUMPULAN DATA 3.1 Data Bangunan Jumlah Alat Plambing Pada Setiap Pipa Utama Panjang Pipa Dan Jumlah Fiting Pada Setiap Pipa Utama BAB IV PERHITUNGAN PERENCANAAN 4.1 Diagram Alur Perencanaan Laju Aliran Air Panas Menentukan Ukuran Pipa Air Panas Kapasitas Alat Pemanas Pompa Sirkulasi BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tekanan relative dan temperatur didih air Tabel 2.2 Standar temperatur air panas menurut jenis pemakaiannya Tabel 2.3 Pemakaian Air Panas Hunian, Komersial dan Industri Tabel 2.4 Pemakaian Air Panas Pada Alat Plambing Tabel 2.5 Faktor pemakaian (%) dan jumlah alat plambing Tabel 2.6 Jenis dan nilai kalor bahan bakar atau sumber kalor lainnya, efisiensi dan pemakaian udara (teoritis) dari alat pemanas Tabel 2.7 Pembakaran batu bara dan minyak bakar Tabel 2.8 Koefisien perpindahan kalor untuk koil pemanas (kcal/m 2 /jam/ o C) Tabel 2.9 Permukaan dalam pipa koil pemanas Tabel 2.10 Unit alat plambing untuk air panas, menurut jeis alat plambing dan jenis penggunaan gedungnya Tabel 2.11 Faktor kecepatan untuk berbagai jenis pipa Tabel 2.12 Kecepatan air didalam sistem pipa yang disarankan Tabel 2.13 Tekanan yang dibutuhkan alat plambing Tabel 2.14 Kerugian Tekanan Tabel 2.15 Panjang ekivalen untuk katup dan perlengkapan lainya ix

11 DAFTAR RUMUS Rumus 2.1 Kapasitas pemanasan Rumus 2.2 Sumber kalor dan pemakaian kalor Rumus 2.3 Kapasitas ketel pemanas dengan bahan bakar padat Rumus 2.4 Panjang koil/pipa pada pemansan tak langsung dengan uap sebagai sumber kalor Rumus 2.5 Panjang koi pamanas Rumus 2.6 Kapasitas koil/pipa pada pemanasan tak langsung dengan Air panas sebagai sumber kalor Rumus 2.7 Rumus Hazen-Williams Rumus 2.8 Laju aliran pompa sirkulasi Rumus 2.9 Luas rata-rata penampang silinder Rumus 2.10 Jumlah panas yang diserap atau dikeluarkan pada silinder berlubang Rumus 2.11 Head total pompa Rumus 2.12 Kerugian gesek dalam pipa Rumus 2.13 Bilangan Reynolds Rumus 2.14 Koefisien kerugian gesek pada aliaran laminer Rumus 2.15 Koefisien kerugian gesek pada aliran turbulen x

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Contoh sistem pemanasan langsung... 8 Gambar 2.2 Ketel pemanas air satu jalan... 9 Gambar 2.3 Contoh pemanas tidak langsung Gambar 2.4 Contoh kontruksi pemanas air sesaat dengan gas, Gambar 2.5 Contoh kontruksi pemanas air sesaat dengan listrik Gambar 2.6 Contoh pemanas air untuk minum Gambar 2.7a Contoh kontruksi ketel pemanas air dengan bahan bakar gas Gambar 2.7b Contoh kontruksi ketel pemanas air dengan bahan bakar minyak Gambar 2.8 Contoh pemanas air dengan listrik, kapasitas sedang Gambar 2.9 Contoh pemanas air dengan listrik, kapasitas besar Gambar 2.10 Contoh kontruksi tangki pemanas air ukuran besar horizontal Gambar 2.11 Contoh kontruksi tangki pemanas air ukuran besar Vertical Gambar 2.12 Koefisien perpindahan kalor dari koil penukar kalor Gambar 2.13 Contoh kontruksi penukar kalor dengan pipa jamak Gambar 2.14 Contoh pemanas air tenaga surya Gambar 2.15 Contoh ukuran luar pemanas air energi surya tipe yang bersirkulasi Gambar 2.16 Contoh kontruksi pemanas air energi surya tipe yang bersirkulasi xi

13 DAFTAR GAMBAR PERENCANAAN SISTEM AIR PANAS Nomor Judul Gambar Skala Gambar PL-101 DIAGRAM SISTEM AIR PANAS NTS PL-201 DENAH INSTALASI AIR PANAS LANTAI SEMI 1:200 BASEMENT PL-203 DENAH INSTALASI AIR PANAS LANTAI DASAR 1:200 PL-204 DENAH INSTALASI AIR PANAS LANTAI 2A 1:200 PL-205 DENAH INSTALASI AIR PANAS LANTAI 3 1:200 PL-206 DENAH INSTALASI AIR PANAS LANTAI 3A 1:200 PL-207 DENAH INSTALASI AIR PANAS LANTAI 4A 1:200 PL-208 DENAH INSTALASI AIR PANAS LANTAI 5 1:200 PL-209 DENAH INSTALASI AIR PANAS LANTAI 5A 1:200 PL-210 DENAH INSTALASI AIR PANAS LANTAI 6 1:200 PL-211 DENAH INSTALASI AIR PANAS LANTAI 7 1:200 PL-212 DENAH INSTALASI AIR PANAS LANTAI 8 1:200 PL-213 DENAH INSTALASI AIR PANAS LANTAI 9 1:200 PL-301 DETIL STANDAR INSTALASI PIPA AIR PANAS 1:50 UNTUK KAMAR HOTEL PL-302 DETIL RUANG BOILER 1:50 xii

14 NOTASI-NOTASI A Luas bidang rangka bakar m² A Luas permukaan dalam dari koil pemanas m² Ā Luas rata-rata penampang silinder m² A o Luas penampang luar m² A i Luas penampang dalam m² C Koefisien pembakaran per satuan luas bidang bakar N/m².detik C 1 Koefisien faktor kecepatan pada pipa tidak ada d Diameter dalam pipa m E Efisiensi alat pemanas tidak ada FU Nilai beban setiap unit alat plambing tidak ada f Koefisien perpindahan kalor dari koil pemanas kcal/jam.m².k S Faktor keamanan tidak ada g Percepatan gravitasi 9,8 m/detik² H Nilai kalor dari sumber kalor kcal/kg H Head total pompa m h a Head statik m h p Perbedaan tekanan yang bekerja m pada kedua permukaan air h f Berbagai kerugian head dalam pipa, m belokan, katup, sambungan dll K Koefisien perpindahan kalor kcal/jam.m².k k Konduktivitas bahan kcal/jam.m.k) L Panjang pipa m xiii

15 L Panjang koil pemanas m l Panjang per m² permukaan koil m/m² Q Debit aliran air m 3 /detik q Pemakaian kalor atau daya pemanasan per jam kcal/detik q k Laju perpindahan kalor konduksi kcal/detik q Kapasitas pemanasan kcal/detik Re Bilangan Reynolds tidak ada r o Jari-jari luar m r i Jari-jari dalam m S Gradien hidrolik tidak ada t h Temperatur air panas K t c Temperatur air dingin K t s Temperatur uap K t i Temperatur dalam pipa K t o Temperatur luar / temperatur ruangan K W Laju aliran air panas N/detik v Viskositas kinematik zat cair m 2 /detik υ Kecepatan rata-rata dalam pipa m/detik λ Koefisien kerugian gesek tidak ada γ Massa jenis kg/m 3 xiv

16 Bab I Pendahuluan BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perkembangan teknologi yang semakin maju, sehingga perlu dipertimbangkan dalam merencanakan sesuatu baik dari segi biaya maupun dampak dari sistem yang dipilih. Termasuk dalam merencanakan sistem air panas untuk berbagai keperluan. Dengan banyaknya alat pemanas yang telah tersedia, perencana harus bisa memilih sistem yang tepat sesuai keperluan dan lokasi proyek. Dengan krisis Bahab Bakar Minyak ( BBM ), perlu mencari solusi yang tepat untuk memilih Boiler dengan bahan bakar yang lebih efisien dan ramah lingkungan. Demikian juga dalam merencanakan sistem pemipaan perlu memilh bahan pipa yang mempunyai kerugian panas kecil, mudah dipasang, tidak mudah korosif serta tahan lama. Tentunya dengan diameter pipa yang sesuai dan hemat pula Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari penulisan ini adalah sebagai berikut : a. Tujuan umum : Menambah wawasan bagi kalangan mahasiswa maupun pembaca yang lain, tentang perencanaan utilitas bangunan khususnya pemipaan air panas. 1

17 Bab I Pendahuluan Mengaplikasikan sebagian disiplin ilmu yang telah didapat untuk kemaslahatan dalam rangka peran serta mengisi pembangunan, terutama dibidang perencanaan utilitas bangunan. b. Tujuan khusus : Mepermudah dalam mendalami perencanaan system air panas diantaranya dalam menentukan : - Kapasitas alat pemanas - Merancang system pemipaan - Menentukan pompa sirkulasi, baik kapasitas maupun total headnya. Menjadikan hasil penulisan ini sebagai salah satu pedoman dalam perencanaan system air panas yang sistemtis dan cepat Pembatasan Masalah Perencanaan sistem air panas merupakan sistem yang komplek dari segi penggunaan dan alat pemanasnya. Pada penulisan sistem air panas ini penulis membatasi hanya pada : Menentukan kapasitas hot water boiler ( bukan kontruksi ) Menentukan diameter pipa dengan Grafik Hazen-Williams. Kapasitas dan head pompa sirkulasi air panas pada bangunan FASHION HOTEL di jalan Gunung Sahari 12/2 Jakarta. 2

18 Bab I Pendahuluan 1.3. Metodology Metode yang digunakan dalam penulisan ini adalah: Metode Pustaka, dengan pencarian data dari beberapa buku panduan. Metode persuasif, yaitu pendekatan dengan designer atau engineer dan pengelola hotel ( hotel operator ), cara ini cukup efektif untuk mendapatkan informasi penting, karena kita bisa mendapatkan ilmu dan penjelasan yang mendetail tentang perencanaan sistem air panas. Konsultasi dan diskusi dengan dosen pembimbing serta temanteman mahasiswa Sistematika Penulisan BAB I : PENDAHULUAN Dalam bab ini diuraikan mengenai Latar belakang Penulisan, Tujuan Penulisan, Pembatasan Masalah, Metodelogi Penulisan dan Sistematika Penulisan. BAB II : DASAR-DASAR PERENCANAAN Pada bab ini diuraikan teori-teori dari beberapa disiplin ilmu dan dasar referensi yang digunakan dalam perhitunga-perhitungan kapasitas alat pemanas, ukuran diameter pipa air panas dan kapasitas pompa sirkulasi. 3

19 Bab I Pendahuluan BAB III : PENGUMPULAN DATA Pada bab ini diuraikan data-data mengenai jumlah dan jenis alat plambing yang menggunakan air panas, panjang dan jumlah fitingfiting pada pipa utama. Data-data di atas akan digunakan dalam perhitungan-perhitungan kapasitas alat pemanas, ukuran diameter pipa air panas dan kapasitas pompa sirkulasi. BAB IV : PERHITUNGAN PERENCANAAN Pada bab ini adalah perhitungan berdasarkan uraian pada BAB II dan data-data bangunan Fashion Hotel yang dikumpulkan pada BAB III. BAB V : KESIMPULAN Berisi kesimpulan dari hasil perhitungan dan saran-saran dalam merencanakan system air panas agar lebih efisien sesuai dengan lokasi, jenis dan fungsi bangunannya. DAFTAR PUSTAKA Pada bab ini terdapat daftar buku yang digunakan sebagai referensi dalam penulisan ini. LAMPIRAN Lampiran yang terdapat dalam laporan ini digunakan sebagai pelengkap dari isi tiap bab. Lampiran ini berisi gambar-gambar dan table. 4

20 Bab II BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Sistem Penyediaan Air Panas Sistem penyediaan air panas adalah instalasi yang menyediakan air panas dengan menggunakan sumber air bersih, dipanaskan dengan berbagai cara, baik langsung dari alat pemanas maupun melalui sistem pemipaan. Seperti halnya untuk instalasi air bersih, peralatan air panas juga harus memenuhi syarat sanitasi. Dalam garis besarnya ada dua macam instalasi, yaitu instalasi lokal dan sentral. Instalasi mana yang akan dipilih pada tahap perancangan bergantung pada beberapa faktor, antara lain : ukuran dan jenis penggunaan gedung cara pemakaian air panas harga peralatannya Instalasi Lokal Pada jenis pemanasan ini, air panas dapat diperoleh lebih cepat. Hal ini dikarenakan pemasangan alat pemanas berdekatan dengan alat plambing (plumbing fixture), sehingga kehilangan kalor pada pipa sangat kecil. Pemasangan instalasi dan perawatanya sederhana dan harganya cukup rendah. Cara ini banyak digunakan pada rumah tinggal dan gedung-gedung kecil. 5

21 Bab II Instalasi jenis lokal dapat dibagi menjadi 3 kelompok yaitu : a. Pemanasan sesaat Pada jenis ini air dipanaskan dalam pipa-pipa yang dipasang didalamnya dengan sumber kalor dari listrik atau gas. Air yang telah dipanaskan melalui pipa-pipa didalamnya kemudian disalurkan langsung kedalam alat plambing. b. Pemanasan simpan Air bersih dipanaskan dalam suatu tangki yang dapat menyimpan air panas. Dalam jumlah yang tidak terlalu banyak. Volume tangki biasanya tidak lebih dari 100 ltr. Sumber kalor yang digunakan dari listrik, gas atau uap panas. c. Pencampuran uap panas dengan air Cara ini dapat dilakukan apabila didalam gedung telah tersedia sumber uap panas. Uap panas tersebut dicampurkan langsung dengan air dalam suatu tangki atau melalui katup ke dalam pipa air Instalasi Sentral Pada jenis ini, air panas dibangkitkan disuatu tempat dalam gedung, kemudian dialirkan melalui pipa keseluruh alat plambing yang membutuhkan air panas. Bahan bakar yang digunakan biasanya dari bahan bakar minyak atau gas. Dengan tenaga listrik jarang digunakan karena harga listrik cukup mahal. Dari alat pemanas air panas disimpan dalam tangki yang besar, kemudian dialihkan ke alat-alat plambing melalui pipa distribusi. Distribusi air 6

22 Bab II panas dapat dilakukan melalui dua cara, yaitu sistem langsung dan sistem sirkulasi. Sistem langsung atau sistem terbuka, pipa hanya mengalirkan air panas dari tangki penyimpanan ke alat plambing, sehingga apabila air lama tidak digunakan, air didalam pipa menjadi dingin, apalagi jika instalasi pipanya panjang. Sistem sirkulasi atau sistem tertutup, jaringan pipa tertutup jika kerankeran tidak ada yang dibuka, air panas didalam pipa utama akan disirkulasikan oleh pompa menuju alat pemanas kembali. Dengan demikian air panas didalam pipa akan selalu terjaga panasnya meskipun alat plambing yang dilayani cukup jauh Cara Pemanasan Cara pemanasan air dapat dilakukan dengan cara pemanasan langsung dan pemanasan tidak langsung Cara Pemanasan Langsung a. Ketel pemanas air ( storage hot water boiler ) Seperti terlihat pada Gambar. 2.1 (a), air dipanaskan oleh dinding ruang bakar ketel dan kemudian didistribusikan. Proses pema- nasan air terjadi secara konveksi. Cara ini mempunyai efisiensi yang tinggi, tetapi mempunyai beberapa kelemahan, diantaranya : Pada waktu air panas digunakan, maka air dingin akan masuk ke dalam ketel. Dinding ketel akan mengalami perubahan temperatur 7

23 Bab II yang cukup besar sepanjang waktu pemakaian air panas, sehingga akan menimbulkan perubahan tegangan pada dinding ketel yang pada akhirnya akan memperpendek umur ketel. Kalau air dingin yang masuk ke dalam ketel mempunyai kualitas yang kurang baik, dapat menimbulkan kerak pada dinding, sehingga lama kelamaan akan mengurangi efisiensi pemanasan. Tekanan air masuk ketel berpengaruh langsung pada kekuatan dinding ketel, sehingga tekanan kerja dinding ketel harus lebih besar dari tekanan air dingin masuk. Gambar. 2.1 Contoh sistem pemanasan langsung. b. Kombinasi ketel pemanas air dan tangki penyimpan Dalam cara ini, seperti terlihat pada Gambar 2.1 (b), air panas keluar dari ketel dimasukan lebih dahulu ke tangki penyimpan sebelum didistribusikan. Sehingga menmpunyai efisiensi yang kurang baik. c. Pemanas satu jalan ( once through ) 8

24 Bab II Cara pemanasn ini termasuk sistem pemanasan sesaat, seperti terlihat pada Gambar. 2.2 Gambar. 2.2 Ketel pemanas air satu jalan Cara Pemanasan Tidak Langsung Dalam cara ini uap panas atau air sangat panas (tekanan tinggi) dialirkan ke dalam suatu jaringan pipa di dalam tangki penyimpan air panas, sehinggga terjadi pertukaran panas di dalam tangki tersebut. Pemanasan tidak langsung menghasilkan efisiensi yang lebih rendah apabila dibandingkan dengan cara pemanasan langsung. Pemanasan tidak langsung yang terjadi pada tangki penyimpan bekerja berdasarkan pertukaran kalor ( Heat Exchanger ). Untuk mencegah air air dingin yang masuk ke dalam tangki terlalu panas, maka pipa air dingin disambungkan pada pipa balik air panas pada sistem pipa sirkulasi. 9

25 Bab II Gambar. 2.3 Contoh system pemanas tidak langsung Kualitas Air Panas Sifat-sifat Air Air mempunyai sifat anomaly, yaitu mempunyai volume tetap pada temperatur 4 C (241 K), dan akan bertambah pada temperatur yang lebih rendah maupun lebih tinggi. Apabila dipanaskan terus dari 4 sampai 100 C (373 K), volumenya akan bertambah sekitar 4,3%. Sehingga dalam perencanaan, faktor ini juga harus dipertimbangkan. Pada bejana tertutup harus dipasang pipa atau katup ekspansi untuk melepaskan tekanan yang timbul akibat pertambahan volume. Sedangkan air apabila dipanaskan terus, pada suatu temperatur tertentu akan mulai mendidih, dan titik didihnya berubah tergantung pada tekanan dalam air tersebut. Hubungan tekanan dan titik didih air dapat dilihat pada Tabel

26 Bab II Tabel 2.1 Tekanan relatif dan temperatur didih air. 1 Tekanan Temperatur Tekanan Temperatur N/m 2 K ( o C ) N/m 2 K ( o C ) (100) 2,94 x (143) 0,49 x (111) 3,43 x (147) 9,8 x (120) 3,90 x (151) 1,47 x (127) 4,41 x (156) 1,98 x (133) 4,9 x (158) 2,45 x (138) 5,39 x (161) Temperatur Air Panas Air panas di dalam alat plambing biasanya digunakan untuk mencuci muka dan tangan, mandi, mencuci pakaian dan alat-alat dapur dan sebagainya. Air panas yang digunakan untuk berbagai keperluan mempunyai temperatur berbedabeda, seperti tercantum pada tabel Tabel 2.1 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal

27 Bab II Tabel 2.2 Standar temperatur air panas menurut jenis pemakaiannya. 2 Jenis Pemakaian Temperatur ( o C) 1 Minum Mandi : dewasa anak-anak Pancuran mandi Cuci muka dan cuci tangan Cuci tangan untuk keperluan pengobatan 43 6 Bercukur Dapur: * macam-macam keperluan * untuk mesin cuci proses pencucian proses pembilasan 8 Cuci pakaian * macam-macam pakaian * bahan sutra dan wol * bahan linen dan katun Kolam renang Cuci mobil (di bengkel) Pengaruh Kualitas dan Temperatur Air Panas Selain oksigen, air biasanya juga mengandung garam-garaman dan zatzat yang dapat menimbulkan karat atau kerak pada logam ketel, tangki penyimpan dan pipa. Kualitas bisa dikatakan baik jika kandungan zat-zat perusaknya sedikit. Disamping zat perusak, temperatur juga berpangaruh terhadap proses pengkaratan, makin tinggi temperaturnya, makin cepat prosesnya. Secara umum dapat dikatakan bahwa dengan peningkatan temperatur setiap 10 C, kecepatan pengkaratan berlipat dua kali. Oleh karena itu pemanasan air secara berlebihan tidak dianjurkan. Berdasarkan percobaan-percobaan telah ditemukan bahwa pipa baja mempunyai proses pengkaratan maksimum pada temperatur 70 C. Oleh 2 Tabel 2.2 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal

28 Bab II karena itu harus dihindarkan pemanasan air lebih tinggi dari temperatur yang diperlukan Laju Aliran Air Panas. Banyaknya air panas yang digunakan bergantung pada jenis pemakaian gedung, jumlah orang, banyaknya alat plambing dan lain-lain. Ada dua cara yang dapat digunakan untuk menghitung kebutuhan air panas, yaitu : d. Berdasarkan jumlah orang atau penghuni e. Berdasarkan jumlah dan jenis alat plambing Perhitungan Berdasarkan Jumlah Orang ( Penghuni ) Untuk setiap jenis pemakaian gedung, jumlah kebutuhan air panas dapat dihitung berdasarkan jumlah orang dan kebutuhan air panas setiap orang setiap harinya. Jumlah pemakaian air panas setiap orang setiap hari dapat dilihat pada Tabel Perhitungan Berdasarkan Jenis dan Jumlah Alat Plambing Metode ini digunakan apabila kondisi pemakaian alat plambing dapat diketahui penggunaan gedung dan jumlah dari setiap alat plambing. Laju aliran air panas maksimum pada jenis alat plambing yang diperlukan dapat dihitung berdasarkan Tabel 2.4 dan faktor keserempakan pemakaian pada Tabel

29 Bab II Tabel 2.3. Pemakaian Air Panas Hunian, Komersial dan Industri 3 Asrama pria Asrama wanita Motel : jumlah unit Kurang dari Lebih dari100 Jenis bangunan Maksimum dalam sejam Maksimum dalam sehari Rata-rata dalam sehari 3.8 gal (14.4 L)/siswa 5.0 gal (19 L)/siswa 6.0 gal (22.7 L)/unit 5.0 gal (19.7 L)/unit 4.0 gal (15.2 L)/unit 22.0 gal (83.4 L)/siswa 26.5 gal (100.4 L)/siswa 35.0 gal (132.6 L)/unit 25.0 gal (94.8 L)/unit 15.0 gal (56.8 L)/unit 13.1 gal (49.7 L)/siswa 12.3 gal (46.6 L)/siswa 20.0 gal (75.8 L)/unit 14.0 gal (53.1 L)/unit 10.0 gal (37.9 L)/unit Kamar perawat 4.5 gal (17.1 L)/tempat tidur 30.0 gal (113.7 L)/tempat tidur 18.4 gal (69.7 L)/tempat tidur Gedung Kantor 0.4 gal (1.52 L)/Orang 2.0 gal (7.6 L)/Orang 1.0 gal (3.79 L)/Orang Restauran -Type A- restaurant 3x makan -Type B-dengan palayanan antar, dengan pembatas ruangan,tempat makan siang, toko makanan ringan dan minuman Apartmen : jumlah unit Kurang dari Lebih dari gal (5.7 L)/Orang/jam 0.7 gal (2.6 L)/Orang/jam 12.0 gal (45.5 L)/unit 10.0 gal (37.9 L)/unit 8.5 gal (32.2 L)/unit 7.0 gal (26.5 L)/unit 5.0 gal (19 L)/unit 11.0 gal (41.7 L)/Orang/jam 6.0 gal (22.7 L)/Orang/jam 80.0 gal (303.2 L)/unit 73.0 gal (276.7 L)/unit 66.0 gal (250 L)/unit 60.0 gal (227.4 L)/unit 50.0 gal (195 L)/unit 2.4 gal (9.1 L)/Orang/jam/hari 0.7 gal (2.6 L)/Orang/jam/hari 42.0 gal (159.2 L)/unit 40.0 gal (151.6 L)/unit 38.0 gal (144 L)/unit 37.0 gal (140.2 L)/unit 35.0 gal (132.7 L)/unit Elemntary schools 0.6 gal (2.3 L)/siswa 1.5 gal (5.7 L)/siswa 0.6 gal (2.3 L)/siswa Junior and senior schools 1.0 gal (3.8 L)/siswa 3.6 gal (13.6 L)/siswa 1.8 gal (6. L)/siswa 3 Tabel 2.3. : Stein / Reynolds / Mc Guinness, Mechanical And Electrical Eguipment for Building 7 th Editioan, hal

30 Bab II Tabel 2.4. Pemakaian Air Panas Pada Alat Plambing 4 Alat Plambing Jumlah air panas sekali pakai Jumlah pemakaian per jam Pemakaian air panas per jam Keterangan (liter) (/jam) (liter/jam) Bak cuci tangan (pribadi) Bak cuci tangan (untuk umum) Bak mandi rendam (bath tub) Pancuran mandi (Shower) Bak cuci dapur ( kitchen sink) Bak cuci kecil, dapur ( Pantry sink) Bak cuci pakaian (laundry sink) Bak cuci pel (slop sink) 7,5 1 7, , Untuk rumah pribadi dan rumah susun saja Kalau mesin cuci, tergantung kebutuhan mesin cuci Catatan :. Faktor pemakaian alat plambing untuk Rumah sakit, hotel 25% Rumah pribadi, rumah susun dan kantor 30% Abrik, sekolah : 40% Tabel 2.5 Faktor pemakaian (%) dan jumlah alat plambing Kloset, degelontor ngan katup 1 50 satu Alat biasa plambing dua Tabel 2.4 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal. 113 Tabel 2.5 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal

31 Bab II 2.5. Kontruksi dan Kapasitas Alat Pemanas Air Alat Pemanas Sesaat ( instantaneous water heater ) Alat pemanas jenis ini tidak menyimpan air panas dan biasanya menggunakan gas atau listrik sebagai sumber kalornya. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk jenis pemanas gas sesaat, yaitu : Tekanan air dingin yang masuk 0,7 4 kg/cm 2, atau dinyatakan oleh pabrik pembuatnya. Katup gas akan terbuka jika aliran air cukup, apabila aliran air terlalu kecil atau alat plambing dilayani mempunyai tekanan aliran cukup besar, katub gas kadang-kadang tidak mau membuka. Penyediaan udara harus cukup, penyediaan udara mempengaruhi syarat mutlak untuk jenis pemanas ini. Biasanya disediakan lubang pada dinding untuk memasukan udara luar, dan pipa pembuangan dari hasul pembakaran. Sedangkan untuk alat pemanas listrik sesaat biasanya dipasang apabila daya listrik relative murah atau apabila tidak memungkinkan jika dipasang alat pemanas air gas. Pada pemanas air jenis ini, daya listrik hanya akan mengalir ke dalam elemen pemanas apabila keran air panas dibuka. Alat pemanas ini dilengkapi dengan yang akan mengurangi arus listrik untuk mengatur temperatur air apabila laju aliran airnya kecil, serta alat pengaman pemutus arus pada waktu temperaturnya telah berada pada batas panas maksimum yang direncanakan. 16

32 17 Bab II Gambar Contoh kontruksi pemanas air sesaat dengan gas, kapasitas besar

33 Bab II Gambar Contoh kontruksi pemanas air sesaat, dengan listrik 18

34 Bab II Ketel Pemanas Satu Jalan ( Once Through ) Air masuk ke dalam rangkaian pipa dalam ruangan api ketel dan keluar sebagai air panas. Hanya sebagian kecil air yang tersimpan dalam rangkaian pipa. Sumber kalor yang digunkan adalah gas atau minyak bakar. a. Kapasitas pemanasan (kcal/jam) q = W T h T ) (2.1) 6 ( c di mana : q : Kapasitas pemanasan (kcal/detik) W : Laju aliran air panas (kg/detik) T h : Temperatu air panas (338 K) T c : Temperatur air dingin ( K) b. Sumber kalor dan pemakain kalor. Sumber-sumber kalor yang umum digunakan dapat dilihat pada Tabel 2.6, sedangkan pemakaian kalor atau dayanya dapat dihitung dengan Rumus : W ( Th Tc ) q = (2.2) 7 ( H )( E) di mana : q : Pemakaian kalor atau daya pemanas per detik H : Nilai kalor dari sumber kalor (Tabel 2.6) E : Efisiensi alat pemanas (Tabel 2.6) 6 7 Rumus 2.1 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal. 104 Rumus 2.2 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal

35 Bab II c. Kapasitas ketel pemanas dengan bahan bakar padat yang sering dinyatakan dengan luas bidang rangka bakar yaitu : di mana : W ( Th Tc ) A = (2.3) 8 ( C)( H )( E) A : Luas bidang rangka bakar (m 2 ) C : Koefisien pembakaran bidang rangka bakar (N/m 2 /detik), lihat Tabel 2.7. W, H, T h, T c dan E sama seperti Rumus 2.1 dan 2.2. Tabel 2.6 Jenis dan nilai kalor bahan bakar atau sumber kalor lainnya, efisiensi dan pemakaian udara (teoretis) dari alat pemanas. 9 Bahan bakar atau sumber kalor Satuan pemakaian Nilai kalor H Efisiensi E (%) Pemakaian udara teoritis Batu bara kg/jam kcal/kg ,5 9,0 Nm 3 /kg Kokas kg/jam kcal/kg 8,9 9,0 Nm 3 /kg Minyak bakar kg/jam kcal/kg ,0 11,5 Nm 3 /kg Minyak solar kg/jam kcal/kg ,0 11,5 Nm 3 /kg Minyak tanah kg/jam kcal/kg ,0 Nm 3 /kg Gas kota m3/jam kcal/m 3 1) ,6 Nm 3 /kg 1) Gas alam m3/jam kcal/m 3 1) (tergantung komposisinya) LPG kg/jam kcal/kg ,3 Nm 3 /kg Listrik kw/jam 860 kcal/kw 98 Uap panas (dalam pipa) kg/jam Kalor laten uap, kcal/kg 2) 97 Uap panas (disemprotkan) kg/jam Kalor total uap, kcal/kg, sampai temperatur air panas. 100 Catatan : 2 Tergantung kualitas gas yang disediakan untuk sesuatu kota. 3 Kalau uap panas direncanakan akan mencair dalam pipa. 4 Untuk gas kota yang nilai kalornya 5000 kcal/kg 8 9 Rumus 2.3 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal. 164 Tabel 2.6 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal

36 Bab II Tabel 2.7 Pembakaran batu bara dan minyak bakar 10 Bahan bakar Ukuran ketel Kecil Sedang Besar Minyak bakar Nilai C (kg/m²/jam) 1,2 1,4 1,7 2,2 Batu bara Luas rangka bakar (m²) Nilai C (kg/m²/jam) < 0,5 23 < 1,0 27 2,0 atau lebih Tangki Pemanas Untuk Minum Jenis pemanas ini biasanya dipasang dalam kantor untuk menyediakan air panas untuk membuat minuman, pada temperatur o C. Sumber kalor yang digunakan listrik, gas, atau uap panas ( steam ). Bahan tangki biasanya dari plat tembaga atau baja tahan karat. Gambar. 2.6 Contoh pemanas air untuk minum. 10 Tabel 2.7 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal

37 Bab II Tangki Pemanas Air Pemanas jenis ini berfungsi juga sebagai penyimpan air panas, dan sumber kalor yang digunakan gas, minyak bakar, atau listrik. Gambar 2.7a Contoh konstruksi ketel tangki pemanas air, dengan bahan bakar gas Gambar 2.7b Contoh konstruksi ketel tangki pemanas air, dengan bahan bakar minyak 22

38 Bab II Gambar. 2.8 Contoh tangki pemanas air dengan listrik kapasitas sedang. Gambar. 2.9 Contoh tangki pemanas air dengan listrik kapasitas besar. 23

39 24 Bab II Gambar Contoh kontruksi tangki pemanas air ukuran besar, horizontal

40 25 Bab II

41 Bab II Tangki Penyimpan Air Panas. Dilihat dari konstruksinya tangki penyimpan dapat dibedakan menjadi dua, yaitu tangki penyimpan mendatar dan tegak. Ditinjau dari segi pemanasannya, tangki mendatar lebih baik dari tangki tegak. Oleh karena itu tangki tegak biasanya digunakan apabila tempatnya tidak memungkinkan untuk dipasang tangki mendatar. Dinding tangki biasanya terbuat dari pelat baja, baja tahan karat, atau pelat baja dilapis baja tahan karat. Walaupun demikian bahan-bahan tersebut akan tetap berkarat, tergantung pada kuwalitas dan temperature airnya ( makin tunggi temperatur air, makin cepat tingkat pengkaratannya). Sedangkan koil pemanas dalam tangki biasanya terbuat dari tembaga. Koil pemanas ini harus dapat dicabut dari tangki untuk pemeriksaan, pembersihan, dan perawatan. Oleh arena itu harus tersedia ruang yang cukup untuk mencabut koil dari tangki Penukar Kalor Alat penukar kalor yang sering digunakan adalah penukar kalor jenis pipa jamak ( multitubular ) untuk mamanaskan air dengan uap panas (steam). Kapasitas koil/pipa pada pemanasan tak langsung dengan uap panas sebagai sumber kalor dapat dihitung dengan rumus dibawah ini. a. Kapasitas koil / pipa pada pemanasan tak langsung dengan uap panas sebagai sumber kalor. 26

42 Bab II W ( Th Tc ) A = (2.4) 11 Th Tc f ( Ts ) 2 Dan L = ( A)( l)( S) (2.5) 12 di mana : A : Luas permukaan dalam dari koil pemanas (m 2 ) L : Panjang koil pemanas f : Koefisien perpindahan kalor dari koil pemanas (kcal/detik.m2.k), lihat Tabel 2.8 untuk uap T s : Temperatur uap (K) l : Panjang per m 2 permukaan koil (m/m 2 ), lihat Tabel 2.9 S : Faktor kamanan ( 1,2 1,3 ) b. Kapasitas koil/pipa pada pemanasan tak langsung dengan air panas sebagai sumber kalor W ( Th Tc ) A = (2.6) 13 Th Tc k( Ts ) 2 di mana : k : Koefisien perpindahan kalor (kcal/(m 2.Jam. o C), lihat Gambar A, W, T h, T c dan T s sama seperti Rumus 2.1 sampa Rumus 2.4 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal. 164 Rumus 2.5 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal. 164 Rumus 2.6 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal

43 Bab II Gambar 2.12 Koefisien perpindahan kalor dari koil penukar kalor. 14 Catatan : Kalau pipa koil diisi air diluarnya uanp panas, maka : t m = t ( t h tc s 2 ) Kalau diluarnya pipa adalah air panas bertemperatur tinggi, maka koefisien perpindahan kalor menjadi kurang dari setengahnya nilai yang diperoleh dari grafik diatas Tabel 2.8 Koefisien perpindahan kalor untuk koil pemanas (kcal/m 2 /jam/ o C). 15 Bahan koil pemanas Uap Air panas 80 o C Pipa tembaga dan pipa kuningan 1170 (1100) 490 (750) Pipa baja 780 (750) 330 (480) Catatan : Angak-angka dalam tanda kurung menyatakan contoh pada alat pamanas yang dibuat sesuatu pabrik Gambar 2.12 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal. 167 Tabel 2.8 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal

44 Bab II Tabel 2.9 Permukaan dalam pipa koil pemanas. 16 Pipa tembaga dan campuran tembaga (JIS H Copper and copper alloy seamless pipes and tubes) Diameter luar (mm) Tebal pipa (mm) Diameter dalam (mm) Luas tiap panjang 1 m (m²/m) Panjang tiap luas 1 m² (m²/m) 19 1,5 16 0, ,5 22 0,069 14,5 32 2,0 28 0,088 11,4 Pipa baja (JIS Pipa baja karbon untuk ketel dan penukar kalor) Diameter luar (A) (mm) Tebal pipa (mm) Diameter dalam (mm) Luas tiap panjang 1 m (m²/m) Panjang tiap luas 1 m² (m²/m) 19 2,0 15 0,047 21,3 25,4 2,0 2,14 0,067 14,9 31,8 2,9 26 0,082 12,2 16 Tabel 2.9 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal

45 30 Bab II Gambar Contoh kontruksi penukar kalor, dengan pipa jamak.

46 Bab II Pemanas Air Tenaga Surya Pada alat pemanas ini, air dalam pipa-pipa pengumpul dipanaskan oleh radiasi surya. Pelat yang menutup pengumpul tenaga surya harus sangat bening dan tahan cuaca, biasanya terbuat dari plastik temper atau jenis plastik tertentu. Alat pemanas surya biasanya dikombinasikan dengan pemanas listrik atau gas. Pemanas listrik atau gas bekerja secara otomatis pada saat cuaca mendung atau hujan, sehingga air panas tetap tersedia. Gambar Contoh pemanas air energy surya. 31

47 Bab II Gambar Contoh ukuran luar pemanas air energy surya tipe yang bersirkulasi. Gambar Contoh konstruksi pemanas air energy surya tipe yang bersirkulasi. 32

48 Bab II 2.6. Sistem Pemipaan Air Panas Sistem Penyedian Air Panas Sistem penyediaan air panas dapat dibagi menjadi beberapa klasifikasi berdasarkan sistem pemipaan dan cara penyediaannya : c. Menurut sistem penyediaannya ada dua macam, yaitu : Sistem aliran ke atas ( up feed ) : air panas dialirkan ke alat-alat plambing melalui pipa cabang dari pipa utama yang dipasangkan pada lantai terbawah gedung. Sistem aliran ke bawah ( down feed ) : air panas dialirkan ke alat-alat plambing melalui pipa cabang, dari pipa utama yang ditempatkan pada lantai paling atas gedung. d. Menurut cara penyediaannya ada dua macam, yaitu : Sistem pipa tunggal Sistem sirkulasi atau sistem dua pipa e. Menurut cara sirkulasinya ada dua macam, yaitu : Sirkulasi secara alami Sirkulasi paksaan, dengan menggunakan pompa. Perbandingan antara sistem pipa tunggal dan sistem sirkulasi : Pada sistem pipa tunggal, dimana pipa hanya menghantarkan air panas dari tangki penyimpan atau dari pemanas tanpa pipa balik. Sehingga apabila tidak ada pemakaian, air akan diam di dalam pipa dan mengalami kerugian panas melalui dinding pipa, kemudian air panas akan mengalami penurunan temperatur. 33

49 Bab II Dengan demikian sistem pipa tunggal cocok untuk gedung dengan pipa hantar yang cukup pendek, misalnya : untuk rumah tinggal dan juga pada gedunggedung yang pemakaian air panasnya cukup tinggi, sehingga air panas tidak diam di dalam pipa. Pada sistem sirkulasi ada dua pipa, yaitu pipa hantar dan pipa balik. Dalam keadaan dimana tidak terdapat pemakaian, air akan tetap mengalir (disirkulasikan) dari pipa hantar ke tangki penyimpan atau pemanas air. Laju aliran air yang disirkulasikan adalah sedemikian agar penurunan temperatur air dalam pipa hantar akibat kehilangan panas melalui dinding-dinding pipa masih dalam batas yang direncanakan. Sehingga setiap saat keran dibuka air tetap pada keadaan temperatur minimum yang direncanakan. Untuk menjaga agar air panas mempunyai keseragaman temperatur atau perbedaan yang tidak terlalu besar disetiap pipa cabang, perlu dipasang katupkatup pembalans dan merancang pipa balik yang dibalik (reverse return), seperti terlihat pada Gambar 2.7 dan

50 35 Gambar Contoh sistem pipa pengisi ke atas (tangki air panas di lanatai bawah) Sumber : Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal. 118 (Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura ) Bab II

51 36 Gambar Contoh sistem pipa pengisi ke atas (tangki air panas di lanatai atap) Sumber : Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal. 119 (Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura ) Bab II

52 37 Gambar Contoh sistem pipa pengisi ke bawah Sumber : Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal. 121 (Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura ) Bab II

53 Bab II Gambar Contoh sistem reverse return. Gambar Contoh sistem reverse return dengan pompa sirkulasi. Sumber : Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal. 123 (Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura ) 38

54 Bab II Pemasangan Katup Dari pipa utama ( tegak maupun mendatar) menuju pipa cabang, hendaklah dipasang katup-katup pemisah untuk mempermudah perawatan / perbaikan serta untuk pembalans. Untuk mempermudah perbaikan, maka jemis sambungan pada katup menggunakan jenis flens, bukan jenis sambungan ulir. Apabila katup yang dipasang berfungsi sebagai pemisah pipa cabang dan juga merangkap untuk mengatur laju aliran / pembalans maka jenis katup yang dipasang hendaknya katup bola ( Globe Valve ). Katup-katup pemisah ini hendaknya dipasang pada tempat yang mudah dalam mengoperasikannya. Kalau pipa dipasang dalam suatu cerobong (Shaft), maka ukuran cerobong harus cukup luas, untuk mempermudah dalam pengoperasian, perawatan atau penggantian katup apabila diperlukan Penentuan Ukuran Pipa Ukuran pipa air panas dapat dilakukan dengan menentukan laju aliran air dalam setiap bagian pipa yang biasanya digunakan dengan dua cara yaitu:.1 Dengan mengalikan laju aliran pada beban puncak sebesar 1,5 s/d 2 kalinya..2 Dengan menghitung jumlah unit beban alat plambing (fixture unit / FU ) seperti yang terdapat pada Tabel 3.5, kemudian dihubungkan dengan Gambar 3.1, sehingga didapat laju aliran air panas. Pada umumnya cara yang kedua sering digunakan dalam perencanaan menentukan laju aliran air panas. 39

55 Bab II Cara yang sederhana dalam mencari diameter dalam pipa adalah dengan menggunakan Rumus Hazzen-Williams yang sudah dituangkan ke diagramdiagram pada Gambar 2.23, 2.24 atau 2.25, sesuai dengan jenis pipa yang akan digunakan. Kecepatan rata-rata didalam pipa yang dijinkan sesuai pada Tabel Adapun rumus Hazzen-Williams yang digunakan adalah : Q = 0,2785C 1 d S 0.54 ( 2.7) 17 dimana : Q : Debit aliran air (m3/detik) C 1 : Koefisien faktor kecepatan pada pipa (Tabel 3.5 ) h f S : Gradien hidrolik ( S = ) L d : Diameter dalam pipa ( m ) L : Panjang pipa ( m ) 17 Rumus 2.7 Ranald V. Giles / Ir. Herman Widodo Soemitro, Mekanika Fluida & Hidraulika Edisi Kedua, hal

56 Bab II Tabel 2.10 Unit alat plambing untuk air panas, menurut jenis alat plambing dan jenis penggunaan gedungnya 18 Temperatur air panas 60 O C. Rumah susun Klub Olah raga Rumah sakit Hotel dan asrama Pabrik Kantor Sekolah Penginapan pemuda Bak cuci tangan (pribadi) Bak cuci tangan (untuk umum) Bak mandi rendam (bath tub) 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0, ,5 1,5-1,5 1, Mesin cuci piring 1,5 5 (untuk setiap 250 tempat duduk ruang makan) Bak cuci dapur ( kitchen sink) 0,75 1,5-3 1,5 3-0,75 3 Bak cuci kecil, dapur ( Pantry sink) - 2,5-2,5 2,5-2) 2,5 2,5 Bak cuci pel 1,5 2,5-2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Pancuran mandi 1) 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 3-1,5 1,5 Untuk terapi Pengobatan : Bak cuci rendam Bak cuci bulat - 2,5 2,5 2, ,5 2,5 Bak cuci setengah bulat - 1,5 1,5 2, ,5 1,5 Catatan :. Kalau pemakaian utama air panas adalah untuk pancuran mandi, misalnya dalam klub atau pabrik ( waktu pergantian giliran pekerja ), maka faktor pemakaian dianggap 1.. Dalam gedung kantor yang dilengkapi dengan dapur kecil ( pantry ), dapat digunakan angka untuk klub. Gambar 2.22 Pengaliran serentak, berdasarkan unit alat plambing air panas Tabel 2.10 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal. 124 Gambar 3.1 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal

57 Bab II Berdasarkan Rumus 2.9 diatas dibuatlah diagram-diagram aliran untuk beberapa jenis pipa, seperti baja karbon, PVC, Baja dengan lapisan PVC, dan tembaga, dapat dilihat pada Gambar 2.23, 2.24 dan Tabel 2.11 Faktor kecepatan untuk berbagai jenis pipa 20. C Jenis Pipa 140 Pipa baru: kuningan, tembaga, timah, besi tuang, baja (dilas atau ditarik ), baja atau besi dilapis semen. Pipa asbes-semen ( selalu licin dan sangat lurus ) 130 Pipa baja baru ( lurus tanpa perlengkapan, dilas atau ditarik), pipa besi tuang baru ( biasanya angka ini yang dipakai ), pipa tua : kuningan, tembaga, timah hitam. Pipa PVC- keras. 110 Pipa dengan lapisan semen yang sudah tua, pipa keramik yang masih baik. 100 Pipa besi tuang atau pipa baja yang sudah tua. Tabel 2.12 Kecepatan air di dalam sistem pipa yang disarankan. 21 Jenis pelayanan Kecepatan air ( m/detik) Pipa keluar pompa 2,4 3,6 Pipa isap pompa 1,2 2,1 Pipa kumpul ( header ) 1,2 4,5 Pipa naik 0,9 3,0 Pelayanan umum 1,5 3,0 Pipa buang 1,2 2,1 Air kota 0,9 2, Tabel 2.11 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing hal. 71, Tabel 2.12 : Wiranto Arismunandar & Heizo Saito, Penyegaran Udara, hal

58 Bab II Gambar 2.23 Kerugian gesek dalam pipa baja karbon Gambar 2.23 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal

59 Bab II Gambar 2.24 Kerugian gesek dalam pipa PVC kaku Gambar 2.24 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing,,hal

60 Bab II Gambar 2.25 Kerugian gesek dalam pipa tembaga Gambar 2.25 : Soufyan M. Nurbambang & Takeo Morimura, Perancangan dan Pemeliharaan Sistem Plambing, hal

61 Bab II 2.7. Pompa Sirkulasi Pompa sirkulasi digunakan pada sistem sirkulasi atau dua pipa dengan cara sirkulasi paksaan. Dalam sistem sirkulasi dipasang sebuah pompa pada sisi pipa balik, sehingga laju aliran air panas dalam pipa balik relatif konstan walaupun laju aliran dalam pipa hantar berubah-rubah sesuai pamakaian. Karena laju aliran air sirkulasi hanya untuk mengatasi kerugian panas dalam pipa utama, maka tekanan pompa ditentukan untuk mengatasi kerugian gesek pada pipa utama yaitu berkisar 3 5 m kolom air. Kerugian pada pipa cabang tidak dihitung karena air sirkulasi tidak masuk ke dalam pipa cabang. Pada pipa balik perlu dipasang termostat untuk mengatur jalannya pompa dengan pengaturan temperatur yang direncanakan. Pada instalasi dengan laju aliran yang besar biasanya digunakan pompa jenis sentrifugal. Sebaliknya pada instalasi yang laju alirannya kecil, digunakan pompa satu garis ( one line ) pada pipa balik. Laju aliran pompa sirkulasi dapat ditentukan dengan rumus: W = C q γ P ( Ti To ) ( 2.8 ) 25 Diamana : W : Laju aliran pompa sirkulasi ( m 3 /detik ) q : Jumlah kalor yang dilepaskan ( kcal/detik ) C p : Kalor spesifik air ~ 1 kcal/kg o C γ : Massa jenis air (10 3 kg/m 3 ) 25 Rumus 2.8 : Wiranto Arismunandar & Heizo Saito, Penyegaran Udara, hal

62 Bab II T i - T o : Beda temperatur pada pipa hantar dengan pipa balik ( K ) 283 K untuk sirkulasi alam 278 K untuk sirkulasi paksaan Sedangkan untuk mencari kerugian panas atau kalor yang dilepaskan melalui dinding pipa dapat dicari berdasarkan teori perpindahan panas konduksi untuk silinder berlubang. 2 ( ro ri ) L Ao Ai A = π = ( 2.9 ) 26 ln( r / r ) ln( A / A ) o i o i Diamana : Ā : Luas rata-rata penampang silinder ( m 2 ) r o : Jari-jari luar ( m ) r i : Jari-jari dalam ( m ) A o : Luas penampang luar ( m 2 ) A i : Luas penampang dalam ( m 2 ) L : Panjang pipa ( m ) 26 Rumus 2.9 : Frank Kreith / Arko Prijono M. Sc, Prinsip-prinsip Perpindahan Panas Edisi III, hal 30 47

63 Bab II Gambar 2.26 Distribusi suhu dalam silinder berlubang 27 Luas Ā yang didefinisikan oleh Rumus 3.8 disebut luas rata-rata logaritmik. Maka laju konduksi panas melalui silinder berpenampang lingkaran yang berlubang dapat dinyatakan pada persamaan 3.9. Gambar 2.27 Sketsa yang melukiskan nomenklatur untuk konduksi melalui silinder berlubang Gambar 2.26 : Frank Kreith / Arko Prijono M. Sc, Prinsip-prinsip Perpindahan Panas Edisi III, hal 30 Gambar 2.27 : Frank Kreith / Arko Prijono M. Sc, Prinsip-prinsip Perpindahan Panas Edisi III, hal 28 48

64 Bab II q k k A( Ti To ) = ( 2.10 ) 29 ( r r ) o i Diamana : q k : Jumlah panas yang serap atau dikeluarkan ( kcal/jam ) Ā : Sama seperti Rumus 3.8 k : Konduktivitas bahan (kcal/jam.m.k) T i : Temperatur dalam ( K ) T o : Temperatur luar ( K ) r o : Jari-jari luar ( m ) r i : Jari-jari dalam ( m ) Spesifikasi bahan pipa yang akan digunakan adalah pipa Polypropylene Random (PP-R) PN 20. Pipa ini mempunyai konduktivitas (k) 0,22 W/.m.K (0,189 kcal/jam.m.k). Tabel dimensi dan ketebalan pipa ada lembar lampiran Head Total Pompa Head total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah air seperti yang direncanakan, dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa. Head total pompa dapat dinyatakan dengan persamaan berikut : 29 Rumus 2.10 : Frank Kreith / Arko Prijono M. Sc, Prinsip-prinsip Perpindahan Panas Edisi III, hal 30 49

65 Bab II H 2 υ d = ha + hp + h f + (2.11) 30 2g Dimana H ha : Head Total Pompa (m) : Head statik (m) h p : Perbedaan tekanan yang bekerja pada kedua permukaan air h f 2 υd 2g : Berbagai kerugian head di pipa, belokan, katup, sambungan dll. (m) : Head kecepatan keluar (m) g : Percepatan gravitasi (= 9,8 m/s 2 ) Head total pompa sirkulasi pada system pemipaan air panas dihitung untuk mengatasi kerugia-kerugian gesek pada pipa, belokan, katup dan lainlain.kerugian gesek dalam pipa dapat dicari dengan menggunakan Rumus h L υ = λ f D 2 (4.12) 31 g Untuk aliran laminar dan turbulen, mempunyai rumus yang berbeda, sehingga perlu dicari terlebih dahulu jenis aliran di dalam pipa dengan Rumus : Dimana υd Re = (2.13) 32 ν h f : Head kerugian gesek dalam pipa (m) Rumus 2.11 : Sularso / HaruoTahara, Pompa & Kompresor, hal26 Rumus 2.12 : Sularso / HaruoTahara, Pompa & Kompresor, hal28 Rumus 2.13 : Sularso / HaruoTahara, Pompa & Kompresor, hal28 50