BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Mekanikal dan Elektrikal Dalam suatu bangunan atau gedung terdapat 1 unsur yang tidak kalah pentingnya selain arsitektur dan struktur, yaitu sistem mekanikal dan elektrikal. Apa itu sistem mekanikal dan elektrikal?. Terdapat dua kata, yaitu mekanikal dan elektrikal. Mekanikal adalah suatu sistem yang membutuhkan prinsip mekanik dalam penerapan kerjanya. Sementara elektrikal adalah suatu sistem yang membutuhkan tenaga listrik dalam penerapan kerjanya. Jadi mekanikal dan elektrikal adalah suatu sistem yang membutuhkan prinsip mekanik dan prinsip elektrikal dalam penerapan kerjanya. Secara garis besar terdapat enam sistem yang ada pada sistem mekanikal dan elektrikal, yaitu : Sistem elektrikal. Sistem elektronik. Sistem pendingin udara. Sistem tata cahaya. Sistem pemadaman kebakaran. Sistem transportasi. Namun hanya 3 sistem yang akan menjadi pembahasan, yaitu : sistem pendingin udara, sistem tata cahaya dan sistem elektrikal. 5

2 Sistem pendingin udara Sistem pendingin udara adalah suatu sistem yang didesain atau dibuat pada bangunan atau gedung agar pengguna ruangan mendapatkan suhu yang nyaman pada saat bekerja. Dalam perancangan sistem pendingin udara perlu diketahui komponen-komponen utama seperti jenis pendingin udara dan pendekatan perhitungan cooling load ac untuk bangunan dan standar kenyamanan. Sistem pendingin udara yang umum dipakai terdapat 3 jenis, yaitu : AC window, AC split dan AC central. AC window AC window, umumnya dipasang pada salah satu dinding ruang dengan batas ketinggian yang terjangkau dan tidak mengganggu pemakai. AC window biasa dipakai di perumahan. Tipenya hanya terdapat dua yaitu jenis window dan casement. AC jenis window dipasang pada jendela dimana AC dan kondensernya menjadi satu bagian. Gambar 2.1 AC Window

3 7 AC split AC split bentuknya hamper sama dengan AC window, hanya saja condenser AC split terpisah dan letaknya diletakkan di luar ruangan. AC split dibagi menjadi 3 yaitu : wall mounted, ceiling suspended dan ceiling cassette. Pada AC split indoor dan kondensernya terpisah. Condenser dipasang di luar ruangan agar tidak menyebabkan bising di dalam ruangan. Gambar 2.2 AC Split Wall Mounted Gambar 2.3 AC Split Ceiling Suspended Gambar 2.4 AC Split Ceiling Cassette

4 8 AC central AC central merupakan dasar dari kebanyakan jenis penyegar udara. AC central biasa digunakan pada unit-unit perkantoran, hotel, supermarket, rumah sakit, dimana pengendalian dilakukan di satu tempat. AC central merupakan dasar dari kebanyakan jenis AC, dimana motor listrik, kipas udara, koil udara, pelembab udara dan penyaring udara diletakkan di dalam satu kotak. Udara dingin dan udara sirkulasi dialirkan melalui saluran sirkulasi udara / ducting. Gambar 2.5 AC Central Selain jenis-jenis AC, pendekatan perhitungan cooling load juga perlu diketahui untuk menentukan jumlah cooling load pada suatu bangunan. Pendekatan cooling load pada bangunan diperlihatkan pada tabel 2.1.

5 9 Tabel 2.1 Pendekatan Perhitungan Cooling Load AC NO AREA TOTAL BTU/H/M 2 1 Lobby Ruang kerja Ruang meeting Gudang Ruang server Koridor Pantry Musholla Khasanah Dalam menentukan jumlah dan jenis AC yang dipakai, tentunya kita harus mengetahui cara menghitung kebutuhan AC. Rumus perhitungan kebutuhan AC : Rumus menghitung kebutuhan AC : Kapasitas AC = Luas ruangan(m 2 ) x cooling load(btu/h/m 2 ) (2-1) 9000 btu Berdasarkan rumus perhitungan yang telah disampaikan sebelumnya, diharapkan pengguna ruangan mendapatkan kenyamanan dalam sistem pendingin udara. Didalam tabel 2.2 dijelaskan suhu standar yang dapat menjadi acuan tingkat kenyamanan pengguna ruangan.

6 10 Tabel 2.2 Suhu Dan Kelembaban Standar NO FUNGSI RUANG SUHU KELEMBABAN 1 Ruang kerja 25,5 0 C + 1,5 0 C 60 % + 5% 2 Lobby, koridor 28,5 0 C + 1,5 0 C 60 % + 10% Sistem Tata Cahaya Sistem tata cahaya adalah suatu sistem yang didesain atau dibuat pada bangunan atau gedung agar pengguna ruangan mendapatkan pencahayaan yang nyaman pada saat bekerja. Dalam perancangan sistem tata cahaya perlu diketahui komponen-komponen utama seperti jenis-jenis lampu yang umum dipakai untuk ruang kerja, jumlah lumen dari masing-masing lampu dan type pencahayaan lampu yang umum digunakan untuk ruang kerja. Penerangan atau pencahayaan buatan dengan lampu yang umum dipakai pada bangunan atau gedung ada tiga jenis yaitu : Lampu pijar Jenis lampu yang dikembangkan Thomas Alfa Edison memakai filamen tungsten yaitu semacam kawat pijar didalam bola kaca yang diisi gas nitrogen, argon, kripton, hidrogen dan sebagainya. Lampu pijar membutuhkan lebih banyak energi dibandingkan lampu TL untuk mendapatkan tingkat terang yang sama. Lampu pijar atau bohlam hanya bertahan 1000 jam atau untuk rata-rata pemakaian 10 jam sehari

7 11 semalam. Banyak orang menyukai menggunakan lampu pijar karena warna yang ditimbulkannya. Warna kuning lampu pijar terasa hangat. Namun yang membeli lampu pijar karena harganya yang relatif murah juga tidak sedikit. Sebaiknya kita memperhatikan bahwa lampu pijar memang murah, namun tidak bertahan lama. Warna cahaya lampu pijar adalah kuning. Gambar lampu pijar diperlihatkan pada gambar 2.6. Gambar 2.6 Lampu Pijar Lampu TL (fluorescent) Jenis lampu TL juga dikenal dengan lampu neon. Jaman sekarang lampu neon bentuknya bermacam-macam, ada yang berbentuk memanjang biasa, bentuk spiral atau tornado, dan ada juga yang berbentuk memanjang vertikal dengan fitting (bentuk pemasangan ke kap lampu) yang mirip seperti lampu pijar biasa. Lampu TL lebih hemat energi dibandingkan lampu pijar, karena lebih terang. Untuk lampu TL yang baik, dapat bertahan jam, harganya juga sekitar 10x lampu

8 12 pijar biasa. Lampu TL juga banyak memiliki varian dan bentuk seperti diatas dengan fitting ulir yang biasa dipakai untuk lampu bohlam biasa. Lampu TL yang banyak digunakan sejak dulu dengan fitting khusus untuk lampu TL yang panjang. Dengan jumlah watt (energi listrik) yang lebih kecil, lampu TL atau neon lebih murah digunakan daripada membeli lampu pijar biasa, dan saat ini jenis lampu TL juga bervariasi baik bentuk, fitting pemasangan, serta warna cahayanya ada yang putih, kuning, dan warna lainnya. Dengan keseimbangan antara harga dan lama pemakaian, lampu TL banyak digunakan untuk penerangan toko, mall, serta tempat-tempat lain yang membutuhkan cahaya terang dan lebih hemat energi. Warna cahaya lampu TL adalah kuning (2700 K 3000 K), netral (3500 K 4500 K), putih (5500 K 6500 K). Gambar lampu TL diperlihatkan pada gambar 2.7. Gambar 2.7 Lampu TL

9 13 Lampu LED LED singkatan dari Light Emiting Diode. LED adalah sejenis diode semikonduktor yang istimewa. LED terdiri dari bahan sebuah chip semikonduktor yang berstruktur p-n junction. Lampu LED memancarkan cahaya ketika dialiri listrik. Sifatnya berbeda dengan filamen yang harus dipijarkan (dibakar) atau lampu TL yang merupakan pijaran partikel. Lampu LED memancarkan cahaya lewat aliran listrik yang relatif tidak menghasilkan banyak panas sehingga lampu LED terasa dingin dipakai karena tidak menambah panas ruangan seperti lampu pijar. Lampu LED juga memiliki warna sinar yang beragam, yaitu putih, kuning, merah, biru dan warna-warna lainnya. Lampu LED merupakan lampu paling hemat energi diantara jenis lampu lainnya, meskipun harganya relatif mahal. Lampu LED disarankan bagi siapa saja yang memperhatikan bahwa energi (watt) yang dipakai sangat kecil. Gambar lampu LED diperlihatkan pada gambar 2.8 dan gambar 2.9. Gambar 2.8 Lampu LED putih

10 14 Gambar 2.9 lampu LED warna Dalam merencanakan sebuah ruangan, harus lebih tahu dahulu fungsi ruangan yang akan di bangun, karena berbagai macam fungsi ruangan tentunya mempunyai standar penerangan yang berbeda-beda. Seperti yang diperlihatkan pada tabel 2.3 adalah standar penerangan pada berbagai fungsi ruangan. Tabel 2.3 Standar Minimum Pencahayaan Fungsi Ruangan Tingkat Pencahayaan (lux) Ruang direktur 350 Ruang kerja 350 Ruang rapat 300 Ruang gambar 750 Gudang arsip 150 Ruang kelas 250 Perpustakaan 300

11 15 Laboratorium 500 Kantin 200 Kamar mandi 250 Kamar tidur Dapur 250 Berdasarkan tabel 2.3, standar minimum yang dibutuhkan untuk ruang kerja adalah 350 lux. Lampu yang paling umum digunakan adalah lampu T5 14w/865 yang mempunyai 1300 lumen. Dan didalam menentukan jumlah titik lampu, perlu diketahui rumus perhitungan jumlah titik lampu seperti berikut : Rumus menghitung kebutuhan lampu : N = E x L x W (2-2) Ø x LLF x Cu x n Dimana N = Jumlah titik lampu E = Standar lux fungsi ruangan L = Panjang ruangan W = Lebar ruangan Ø = Total lumen lampu LLF = factor rugi-rugi cahaya (0,7 0,8) Cu = Faktor pemanfaatan cahaya (50 60%) n = banyaknya jumlah lampu dalam satu titik lampu

12 Sistem Elekrikal Sistem elektrikal adalah suatu sistem yang didesain atau dibuat untuk mendistribusikan listrik ke beban bangunan atau gedung. Dalam perancanaan sistem elektrikal pada ruang kerja perlu diketahui komponenkomponen utama dalam perhitungan seperti beban apa saja yang akan digunakan dalam ruang kerja, berapa total beban, jumlah dan jenis-jenis circuit breaker dan jenis atau kapasitas kabel yang akan digunakan. Dalam perancangan sistem elektrikal, harus diketahui beban yang digunakan akan menggunakan stop kontak yang sepert apa. Pada umumnya stop kontak dibagi menjadi 2 macam, yaitu ; Stop kontak in bow Stop kontak in bow adalah stop kontak yang cara pemasangannya ditanam di dalam dinding atau lantai. Gambar 2.10 Stop Kontak In bow Stop kontak out bow top kontak out bow adalah stop kontak yang cara pemasangannya di temple di luar dinding atau lantai.

13 17 Gambar 2.11 Stop Kontak Out Bow Setelah mengetahui jenis stop kontak yang akan digunakan, harus diketahui jenis-jenis circuit breaker atau pemutus daya. Secara umum, circuit breaker di bagi menjadi 6 jenis, yaitu : MCB (Miniatur Circuit Breaker) MCB adalah suatu rangkaian pengaman yang dilengkapi dengan komponen thermis (bimetal) untuk pengaman beban lebih dan juga dilengkapi relay elektromagnetik untuk pengaman hubung singkat. MCB banyak digunakan untuk pengaman sirkuit satu fasa dan tiga fasa. Keuntungan menggunakan MCB, yaitu : 1. Dapat memutuskan rangkaian tiga fasa walaupun terjadi hubung singkat pada salah satu fasanya. 2. Dapat digunakan kembali setelah rangkaian diperbaiki akibat hubung singkat atau beban lebih. 3. Mempunyai respon yang baik apabila terjadi hubung singkat atau beban lebih.

14 18 Pada MCB terdapat dua jenis pengaman yaitu secara thermis dan elektromagnetis, pengaman termis berfungsi untuk mengamankan arus beban lebih sedangkan pengaman elektromagnetis berfungsi untuk mengamankan jika terjadi hubung singkat. Pengaman thermis pada MCB memiliki prinsip yang sama dengan thermal overload yaitu menggunakan dua buah logam yang digabungkan (bimetal), pengamanan secara thermis memiliki kelambatan yang akan bergantung pada besarnya arus yang harus diamankan, sedangkan pengaman elektromagnetik menggunakan sebuah kumparan yang dapat menarik sebuah angker dari besi lunak. MCB dibuat hanya memiliki satu kutub untuk pengaman satu fasa, sedangkan untuk pengaman tiga fasa biasanya memiliki tiga kutub dengan tuas yang disatukan, sehingga apabila terjadi gangguan pada salah satu kutub maka kutub yang lainnya juga akan ikut terputus. Berdasarkan penggunaan dan daerah kerjanya, MCB dapat digolongkan menjadi 5 jenis ciri yaitu : 1. Tipe Z (rating dan breaking capacity kecil), digunakan untuk pengaman rangkaian semikonduktor dan trafo-trafo yang sensitif terhadap tegangan. 2. Tipe K (rating dan breaking capacity kecil), digunakan untuk mengamankan alat-alat rumah tangga. 3. Tipe G (rating besar) untuk pengaman motor. 4. Tipe L (rating besar) untuk pengaman kabel atau jaringan.

15 19 5. Tipe H untuk pengaman instalasi penerangan bangunan Gambar 2.12 Miniatur Circuit Breaker MCCB (Mold Case Circuit Breaker) MCCB merupakan salah satu alat pengaman yang dalam proses operasinya mempunyai dua fungsi yaitu sebagai pengaman dan sebagai alat untuk penghubung. Jika dilihat dari segi pengaman, maka MCCB dapat berfungsi sebagai pengaman gangguan arus hubung singkat dan arus beban lebih. Pada jenis tertentu, MCCB mempunyai kemampuan pemutusan yang dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan. Gambar 2.13 Mold Case Circuit Breaker

16 20 ACB (Air Circuit Breaker) ACB (Air Circuit Breaker) merupakan jenis circuit breaker dengan sarana pemadam busur api berupa udara. ACB dapat digunakan pada tegangan rendah dan tegangan menengah. Udara pada tekanan ruang atmosfer digunakan sebagai peredam busur api yang timbul akibat proses switching maupun gangguan. Gambar 2.14 Air Circuit Breaker OCB (Oil Circuit Breaker) Oil Circuit Breaker adalah jenis CB yang menggunakan minyak sebagai sarana pemadam busur api yang timbul saat terjadi gangguan. Bila terjadi busur api dalam minyak, maka minyak yang dekat busur api akan berubah menjadi uap minyak dan busur api akan dikelilingi oleh gelembung-gelembung uap minyak dan gas. Gas yang terbentuk mempunyai sifat thermal conductivity yang baik dengan tegangan ionisasi tinggi sehingga baik sekali digunakan sebagi bahan media pemadam loncatan bunga api.

17 21 Gambar 2.15 Oil Circuit Breaker VCB (Vacuum Circuit Breaker) Vacuum circuit breaker memiliki ruang hampa udara untuk memadamkan busur api, pada saat circuit breaker terbuka (open), sehingga dapat mengisolir hubungan setelah bunga api terjadi, akibat gangguan atau sengaja dilepas. Salah satu tipe dari circuit breaker adalah recloser. Recloser hampa udara dibuat untuk memutuskan dan menyambung kembali arus bolak-balik pada rangkaian secara otomatis. Pada saat melakukan recloser dalam keadaan terputus yang kesekian kalinya, maka recloser akan terkunci (lock out), sehingga recloser harus dikembalikan pada posisi semula secara manual. Gambar 2.16 Vacuum Circuit Breaker

18 22 SF6CB (Sulfur Circuit Breaker) SF6 CB adalah pemutus rangkaian yang menggunakan gas SF6 sebagai sarana pemadam busur api. Gas SF6 merupakan gas berat yang mempunyai sifat dielektrik dan sifat memadamkan busur api yang baik sekali. Prinsip pemadaman busur apinya adalah Gas SF6 ditiupkan sepanjang busur api, gas SF6 akan mengambil panas dari busur api dan akhirnya padam. Rating tegangan CB adalah antara 3.6 KV 760 KV. Gambar 2.17 SF6 Circuit Breaker Kemudian harus diketahui jenis-jenis kabel yang akan digunakan. Secara umum pemakaian instalasi kabel dibagi menjadi 3 jenis, yaitu : Kabel NYA Kabel Listrik NYA biasanya digunakan untuk instalasi rumah dan sistem tenaga. Dalam instalasi rumah digunakan ukuran 1,5 re dan 2,5 re. Berinti tunggal, berlapis bahan isolasi PVC, dan seringnya untuk instalasi kabel udara. Kode warna isolasi ada warna merah, kuning, biru, hitam dan hijau kuning. Kabel NYA umum

19 23 dipergunakan di perumahan karena harganya yang relatif murah. Lapisan isolasinya hanya 1 lapis sehingga mudah cacat, tidak tahan air dan mudah digigit tikus. Agar aman memakai kabel NYA, kabel harus dipasang dalam pipa/conduit jenis PVC atau saluran tertutup. Sehingga tidak mudah menjadi sasaran gigitan tikus, dan apabila ada isolasi yang terkelupas tidak tersentuh langsung oleh orang. Gambar 2.18 Kabel NYA Kabel NYM Kabel listrik NYM sering digunakan dalam instalasi rumah, atau gedung dan juga sistem tenaga. Kabel NYM terdiri dari konduktor berinti lebih dari 1. Memiliki isolasi layer luar ( Outersheath ) dan Innersheath warna Putih dan Abu-Abu. Dikarenakan memiliki isolasi double jacket kabel listrik NYM lebih mahal dari kabel listrik NYA, serta tingkat keamanannya lebih baik pula dari kabel listrik NYA. Kabel NYM dapat dipergunakan dilingkungan yang kering dan basah, namun tidak boleh ditanam.

20 24 Gambar 2.19 Kabel NYM Kabel NYY Kabel listrik NYY merupakan kabel listrik yang isolasi layer dalam ( innersheath ) dan layer luar ( Outersheath ) warna hitam. Kabel jenis NYY dapat berinti 1x, 2x, 3x, 4x dan bahkan bisa 5x. Aplikasi jenis kabel NYY dapat ditanam dan lebih kuat dari pada kabel NYM, dan harganya juga lebih mahal dari kabel NYM. Gambar 2.20 Kabel NYY Didalam menentukan sistem elektrikal, yang pertama perlu diketahui adalah jumlah kapasitas breaker. Dalam menentukan kapasitas breaker perlu dihitung jumlah arus yang digunakan dengan rumus seperti berikut : Arus total = Jumlah beban (2-3) Phasa yang digunakan Kemudian agar didapatkan sistem elektrikal yang aman, dalam mencari kapasitas breaker, diperlukan peritungan :

21 25 Kapasitas breaker = 1,2 x arus total (2-4) Dimana pengali 1,2 jika beban terdiri dari peralatan elekronik. atau Kapasitas breaker = 1,6 x arus total (2-5) Dimana pengali 1,6 jika beban terdiri dari motor listrik. Setelah menentukan kapasitas breaker, perlu dilakukan perhitungan untuk menentukan kabel yang digunakan. Perhitungan untuk kabel yang digunakan adalah sebagai berikut : Kapasitas kabel = 1,2 x kapasitas breaker (2-6) Berdasarkan PUIL 2000 batas arus yang melintasi kabel dikategorikan menurut jenis kabel, banyaknya inti kabel, dan posisi instalasi kabel, seperti yang diperlihatkan pada tabel 2.4, tabel 2.5 dan tabel 2.6. Tabel 2.4 Kapasitas Arus Pada Kabel NYIF

22 26 Tabel 2.5 Kapasitas Arus Pada Kabel NAYY Tabel 2.6 Kapasitas Arus Pada Kabel NYY