BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Deskripsi Objek Studi Desain kapus Kledokan, Universitas Ata Jaya Yogyakarta Universitas Ata Jaya Yogyakarta (UAJY) yaitu lebaga pendidikan tinggi swasta Katolik didirikan pada tanggal 27 septeber 1965 dan terletak di Yogyakarta. Terdiri dari dua lokasi utaa yaitu Gedung 1 berada di Jl. Deangan Baru 28, Caturtunggal, Depok, Yogyakarta dan Gedung 2, 3, serta 4 berada di Jl. Babarsari 44 Yogyakarta.Di tahun 2015 UAJY akan easuki uur satu windu (50 tahun). Untuk enyabut peristiwa ini, berbagai pebenahan-pebenahan telah dilakukan diberbagai aspek, salah satunya yaitu dengan enabahkan beberapa fasilitas-fasilitas pendukung perkuliahan di area kapus. Desain kopleks kapus UAJY di Kledokan erupakan salah satu wujud dari acara ini. Desain kapus Kledokan terletak di Kledokan, Caturtunggal, Slean, D.I.Y. Kopleks gedung ini terdiri dari beberapa fungsi dengan asing-asing assa bangunan diantaranya fakultas teknobiologi dan fakultas huku, kantin dan asraa ahasiswa, lab teknik sipil dan juga 37

2 parkir, yang di desain dengan konsep ruang terbuka yang nantinya digunakan sebagai taan parkir boulevard dan hutan biologi. Gabar 3.1: Rencana situasi kopleks kapus Kledokan Suber: Gabar pra-rencana proyek (2014) GOR dan student center UAJY Ada beberapa assa bangunan yang terletak di kopleks kapus Kledokan, salah satunya yaitu gedung GOR & Student Center yang akan enjadi objek studi. Gedung ini berfungsi sebagai area olahraga. Selain itu juga digunakan untuk fungsi-fungsi pendukung lainnya seperti tepat wisuda dan juga acara-acara seperti resepsi pernikahan, paeran buku dll. Bangunan GOR dan Student Center ini terdiri dari 4 lantai (lihat lapiran 1) yaitu lantai baseent, lantai 1 (digunakan sebagai kantor dan 38

3 ruang ganti), lantai 3 dan lantai 4 sebagai area lapangan dan tribun (GOR). Berikut yaitu denah dan potongan dari lantai yang diteliti: Gabar 3.2: Denah dan potongan GOR dan Student centeruajy Suber: DED proyek (2014) Dari keepat lantai ini, aka yang enjadi fokus studi yaitu lantai 2 dan 3. Hal ini terutaa karena pada kedua lantai ini terdapat aktivitas utaa dari gedung. Terdapat dua bagian utaa yaitu tribun dan lapangan. Ketinggian tribun dari lapangan yaitu 6 (garis erah), dengan keiringan 30. Tinggi tribun atas ke langit-langit terdekat yaitu 2,76 (garis hijau). Ukuran lapangan sebesar 26 x 14 (garis biru), dengan jarak dari sisi luar lapangan ke sisi tribun bawah (garis jingga),sebesar 2,765 (lihat gabar 3.2). 39

4 3.2. Alat Yang Digunakan Ada beberapa alat bantu yang digunakan dala penelitian ini, diantaranya yaitu perangkat keras (koputer) dan perangkat lunak (Google SketcUp 8 dan CFD-ACE+2004.Tabel 3.1 dibawah ini enunjukan spesifikasi dari asing-asing alat bantu penelitian: Alat bantu Koputer Windows 7 profesional Processor: Intel (R) Core (TM)i GHz RAM: 3,40 Syste type: 32 bit Operating syste Tabel 3.1: Alat bantu penelitian Versi Pengebang Keuntungan Kegunaan dala penelitian Copyright Microsoft Corporation Meiliki kecepatan & ketelitian yang tinggi dala engerjakan fungsinya, Dapat enyipan dan engolah data dala julah besar, Dapat elakukan pekerjaan berdasarkan kondisi yang kita inginkan, dll Sebagai perangkat keras (edia) yang eungkinka n proses peodelan dan siulasi dapat berjalan. Google SketcUp 8 Bisa untuk versi 32-bit atau 64-bit (Windows). Dikebangka n last software di Boulder, Colorado. Dirilis pertaa pada tahun 2000 Proses odeling yang lebih cepat (dibandingkan dengan software 3D lainnya) dan dapat diekport ke beraga jenis tipe file, diantaranya 3ds, dwg, dxf, dll. Untuk ebuat odeling 3D 40

5 CFD- ACE+2004 Copyright by ESI-Groups All rights reserved. Published Dapat dioperasikan pada koputer32 dan 64 bit Lanjutan tabel 3.1 Spatial Corp Copyright All rights reserved Suber: Analisis pribadi (2014) Efisiensi yang tinggi, pengetahuan yang endala, pengabilan keputusan. Untuk elakukan siulasi terkait pergerakan aliran udara beserta suhu ruangan 3.3. Langkah-Langkah Penelitian Penelitian diulai dari epelajari desain dan studi literatur tentangdisplaceent AC dan software CFD ACE. Setelah itu enentukan nilai optiu start dan ukuran ruang uji.siulasi yang pertaa dilakukan yaitu siulasi terhadap ukuran diffuser pabrik untuk engetahui ukuran diffuser yang akan digunakan untuk enyejukan ruangan denganpengguna sejulah 20 orang di ruangan dengan ukuran 3 x 3 x 4 dala waktu tertentu (optiu start). Siulasi yang kedua dilakukan terhadap diffuser uji coba. Hal ini untuk engetahui efek dari diffuser uji coba terhadap waktu dan sebaran penyejukan serta kenyaanan pengguna. Siulasi yang ketiga dilakukan terhadap beraga ruang odel uji sederhana, ulai dari 3 x 3 x 4 dan kelipatannya sapai pada 28 x 28 x 4. Hal ini untuk engetahui julah kebutuhan diffuseryang dibutuhkan dala ruang-ruang tersebut untuk encapai suhu yang nyaan. Selanjutnya yaitu siulasikeepatuntuk engetahui pola peletakan 41

6 diffuseryang paling efisien dala ruang-ruang sederhana tersebut di atas dala hubungan dengan waktu dan sebaran penyejukan.secara singkat, langkah-langkah penelitian dijabarkan dala bagan dibawah ini: 42

7 3.4. Paraeter Siulasi Pada proses siulasi di CFD-ACE+, ada beberapa paraeter siulasi yang dipakai untuk setiap variabel dan odel penelitian,diantaranya pengaturan paraeter pada proble type, odel option,boundary conditions, initial conditions,dan solver control.teperatur referensi yang dipakai yaitu 25 0 C (bandingkan Feriadi dan peneuan lainnya pada tabel 2.1) dengan suhu nyaan yang dikehendaki berada pada rentang 25 C<T <26 C. Nilai Theral expansion diperoleh dengan ruus; 1/derajat teperatur referensi sehingga diperoleh nilai 0,04. Suhu Initial Condition atau kondisi suhu ruang sebelu diletakan AC yaitu 30 0 C dengan turbulensi pada kinetic energy 8,2 2 /s dan dissipation rate yaitu 2,2 2 /s. Tabel dibawah ini enjelaskan asing-asing paraeter di atas: Tabel 3.2: Paraeter siulasi CFD No Variabel Siulasi CFD Nilai 1. PT (Proble Type) 2. MO (Model Option) 3. VO (Volue Condition) Flow Heat transfer Turbulence Flow Pressure Pa Turbulence Model K Epsilon, 0.9 Tie dependance Transient Gravitasi -9,8 (kearah subu Z) Teperatur referensi 25 0 C Theral expansion 0,04 Fluid Type Gas Fluid Viscosity Mu = 1,846E-005 kg/-s Specific Heat Cp = 1007 J/kg dgr C Theral Conductivity K = W/ dgr C 43

8 Lanjutan tabel3.2: Paraeter siulasi CFD 4. BC (Boundary Conditions) 5. IC (Initial Conditions) 6. SC (Solver Control) Heat flux lapangan 258 W/ 2 Kecepatan udara inlet 0,38 /detik Teperatur udara inlet 17,2 C Pressure outlet Pa Teperatur ruang sebelu 30 0 C penyejukan Kinetyc energy 8,2 2 /s 2 Dissipation rate 2,2 2 /s 3 Maksial Model uji 250 dan 300 iterasi diffuser Studi kasus 1500 Convergence criteria 0,001 Minial residual 0,0001 Spatial differencing Seuanya upwind Velocity: CGS+pre Sweeps: 50, criterion:0,0001 Solver P correction: AMG Sweeps: 50, criterion:0,1 Enthalpy: AMG Sweeps: 50, criterion:0,1 Turbulence: Sweeps: 50, CGS+pre criterion:0,0001 Relax Seuanya ditarik rata kanan Adv: Dicentang ( ) pada Flow: CFL relaxation Heat transfer: viscous dissipation Turbulence: CFL relaxation Suber: CFD ACE Variabel-variabel penelitian Untuk eudahkan dala elakukan penelitian aka diberikan batasan-batasan penelitian berupa variabel-variabel, baik tetap aupun tidak tetap. Berikut yaitu variabel-variabel penelitian yang digunakan dala penelitian ini: 44

9 Tabel 3.3: Jenis-jenis variabel Jenis variabel Tetap Tidak tetap No Faktor Paraeter Kegunaan 1. Letakdiffuser Lapangan 2. Bentuk diffuser Lingkaran 3. Pola penataan Grid diffuser 4. Supply udara 17,2 C 5. Kecepatan udara 0,38 /s 6. Tinggi plafon ruang uji 4 1. Ukurandiffuser Ø15 t80, Ø20 t80, Ø25 t Ukuran & jarak sayap pengar ah angin diffuser Diffuser tengah jalur sirkulasi Diffuser tengah ruangan Ukuran sayap pengarah angin: 5dan12 c. Julah sayap,8 dan 4 Diaeter pengarah 0,3 dan 0,34. Tinggi 2,5 dan 22 c. Julah 2 dan 11 buah Untuk engetahui ukuran yang paling optial dala waktu penyejukan. Untuk engetahui pengaruh asingasing bentuk pengarah angin terhadap pergerakan udara ruang. 3. Julah diffuser Trial and error Untuk engetahui julah kebutuhan diffuser dala beraga ukuran ruang 6. Panjang dan lebar ruang uji 3 x 3 dan kelipatannya (6 x 6, sapai 28 x 28 ) Suber: Analisis pribadi (2014) Untuk engetahui kebutuhan julah diffuser dala ruangan-ruangan uji dan pola peletakannya dala ruangan. 45

10 Perhitungan suber panas ruang Suber panas dala ruang (lapangan) hanya diabil dari aktivitas anusia (tanpa eperhitungkan suber panas dari peralatan, lapu, serta suber panas dari luar ruangan). Berikut erupakan ruus untuk perhitungan panas dala ruangan: Ket: M = Julah orang keseluruhan A = Luas kulit satu orang dengan berat 70 kg (1,7 2 ) N = Koefisien panas yang dikeluarkan anusia per aktivitas dala 1 2 (W/ 2 ) S = Luas perukaan ruang Disebabkan penyejukan yang diinginkan dala penelitian ini hanya difokuskan pada area lapangan, aka suber panas pada tribun tidak diikutsertakan dala perhitungan. Diketahui luas lapangan yaitu Berdasarkan data antropoetri Indonesia (lihat lapiran 3) jika eakai kursi standar (lebar sisi bahu kursi sebesar 52,51 c) dengan panjang lutut (jarak horizontal dari bagian belakang pantat (pinggul) ke bagian depan lulut kaki kanan) sebesar52,12 c. Kedua ukuran ini dipakai sebagai ukuran 46

11 ruang gerak per orang (0, ). Julah orang yang enepati lapangan didapat dari luas lapangan (766) dibagi ruang gerak per orang (0,2756) dikali sirkulasi 40 %, aka hasilnya yaitu 1667 orang. Koefisien panas yang dikeluarkan oleh pengguna elakukan aktivitas biasa (duduk, berdiri, kantor, ruahtangga, sekolah, lab) yaitu 70 W/ 2 dengan luas kulit satu orang dengan berat 70 kg yaitu 1,7 2. Maka perhitungan untuk panas yang dikeluarkan oleh seua orang dala lapangan yaitu 1667 x 1,7 x 70 : 766 = 258 W/ Perhitungan nilai optiu start Nilai optiu start berguna ketika akan dilakukan pengujian terhadap waktu penyejukan yang ingin dicapai dala ruangan. Nilai ini akan digunakan sebagai patokan bagi peneliti dala enentukan waktu penyejukan yang ingin dicapai dala suatu ruangan. Hal ini akan berguna pada saat penyalaan AC sebelu ruangan digunakan. Proses perhitungannya yaitu sebagai berikut: Diandaikan student center dipakai pada ja Nilai Cooling factoryang digunakan yaitudefault 5 enit/ºc dengan suhu sebelu penyejukan yaitu 30ºC dan suhu yang ingin dicapai yaitu 25ºC. 47

12 Maka,Os = (Ts x Tn) x Cf Os = (30-25) x 5 = 25 Maka nilai optiu start terjadi pada pkl. 6:55 AM (35 enit sebelu ruang digunakan) Penentuanruang uji sederhana Berdasarkan tujuannya, ada dua aca proses siulasi yang akan dilakukan dala penelitian ini.pertaa, siulasi untuk engetahui keapuan satu buahdiffuser untuk enyejukan ruangan dala waktu 35 enit dengan julah pengguna ruang sebanyak 20 orang.untuk itu, aka besaran ruang yang digunakan yaitu 3 x 3 (perhitungan untuk engetahui kapasitas orang dala ruangan terlapir dala lapiran 4).Selain itu ketinggian plafon 4 ditetapkan sebagai variabel tetap karena displaceent AC hanya dapat bekerja secara efektif pada ruang dengan ketinggian plafon lebih dari tiga eter. Proses siulasi yang keduayaituuntuk engetahui kebutuhan banyaknya julah diffuser untuk beraga ukuran ruang ulai dari 3 x 3 x 4 dan kelipatannya sapai pada 28 x 28 x 4. Tabel dibawah ini enunjukan ruang-ruang uji yang akan disiulasi dala proses ini: 48

13 Tabel 3.4: Ruang-ruang uji sederhana No Ruang uji(p x l x t) () 1. 3 x 3 x x 6 x x 9 x x 12 x x 15 x x 18 x x 21 x x 25 x x 27 x x 28 x 4 Suber: Analisis pribadi (2014) NB: Ruang uji 27 x 27 x 4tidak terasuk dala kelipatan 3 x 3 x 4tetapi disertakan dala pengujian karena eiliki luas yang saa dengan luas lapangan student center. Sehingga hasil dari siulasi di ukuran ini dapat diterapkan pada student center. Setelah engetahui julah diffuser yang dibutuhkan untuk enyejukan ruang-ruang di atas, aka pengujian selanjutnya yaitu untuk engetahui pengaruh pengurangan satu buah diffuserkedala ruang uji berikutnilai persentase pengurangannya. Maksud dari pengujian ini yaitu untuk engetahui seberapa efektif pengurangan satu buah diffuserdi dala ruangan dan berapa persentase pengurangannya. 49

14 3.4.5.Pola peletakandiffuser Ada dua jenis pola peletakandiffuseryang akan diuji diantaranya pola grid eusat hanya dala satu garis (pola I) dan pola grid enyebar (pola II).Proses pengujian dilakukan terhadap seua odel uji sederhana di atas (tabel 3.4) dengan julah diffuseryang saa. Pola I Pola II Gabar 3.3: Contoh pola peletakan difuser 3.5.Metode Penarikan Kesipulan Pada penelitian ini, hasil siulasi di CFD akan eunculkan suhu dan kecepatan udara ruang dala bentuk gabar dan angka.untuk eneukan ratarata suhu dan kecepatan udara ruang, aka dipakai titik pengaatan yang disebar secara acak dan erata dala ruangan.seua hasil angka di titik-titik siulasi tersebut keudian ditabulasi untuk eneukan rata-rata suhu dan kecepatan udara dala ruangan. Selain itu,julah kebutuhan diffuser yang dibutuhkan dala volue ruang yang berbedadiperoleh dari siulasi dengan siste trial and erorsapai encapai suhu ruang yang nyaan secara teral.seentara itu, pola peletakan diffuser dala ruangan disipulkan berdasarkan siulasi terhadap dua 50

15 pola peletakan diffuseryang berbeda. Pola yang paling cepat waktu dan sebaran penyejukannya yang akan dipakai sebagai pegangan dala desain. 3.6.Jadwal Penelitian Waktu penelitian dilakukan selaa 5 (epat) bulan yang dibagi dala beberapa kegiatan sebagai berikut: WaktuKegiatan Septeber Oktober Noveber Deseber Januari Proposal Analisis&siulasi Penulisan Kesipulan Keterangan: M1 M2 M3 M4 : Minggu pertaa dala bulan : Minggu kedua dala bulan : Minggu ketiga dala bulan : Minggu keepat dala bulan 51