BAB IV ANALISA DATA PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN

Transkripsi

1 BAB IV ANALISA DATA PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN Dalam perhitungan beban pendingin gedung yang akan dikondisikan oleh mesin pendingin didapat data-data dari gedung tersebut, sebagai berikut : IV.1 Nama Gedung 1. Nama : Gedung Nusantara II Sekretariat Jenderal DPR RI 2. Fungsi : Ruang Rapat Paripurna lantai 3 3. Lokasi : Jakarta Barat 4. Posisi : Menghadap ke Barat 5. Letak Geografis : 6 LS dan 107 BT IV.2 Data Gedung 1. Luas lantai : 1632 m 2. Volume ruangan : 8160 m 3. Nama bulan Perancangan : Juni 2010 IV.3 Kondisi Perancangan Waktu pukul Di dalam ruangan Di luar ruangan Perbandingan Perubahan kelembaban Temperatur Temperatur Kelembaban temperatur rata-rata bola kering bola basah relatif harian sepanjang hari 26 C % 0,0116 kg/kg 32 C 8 C - - 0,020 kg/kg 50

2 IV.4 Temperatur Udara Luar dan Jumlah Radiasi Matahari Sepanjang Hari Waktu\Pukul Temperatur luar ( C) Radiasi matahari (Kcal/M h) 31.5 C 744 Temperatur udara luar sesaat 28 :, Δt Δt to = to rancangan + cos15( τ ) 2 2 γ = cos 15 (0-2) = 31,5 C (untuk pukul wib) dimana : to = temperatur udara luar sesaat, ( o C) to rancangan = temperatur udara luar untuk perancangan, ( o C) Δt = perubahan temperatur harian, ( o C) 15 = perubahan waktu sudut ( ) 24 jam τ = waktu penyinaran matahari γ = saat terjadinya temperatur maksimum ( + 2 ) Untuk τ (waktu penyinaran matahari ), pukul siang adalah 0, pagi hari (A.M) adalah negatif (-) dan siang hari (P.M) adalah positif, dengan besarnya 28 Yuriadi, Kusuma, Sistem Mekanikal Gedung, Jakarta, [s.n.], hal

3 dinyatakan sampai satu angka desimal, misalnya pukul setengah sepuluh pagi dinyatakan dengan IV.5 Beban Kalor Sensibel Daerah Parimeter (Tepi) IV.5.1 Tambahan Kalor Oleh Transmisi Radiasi Matahari Melalui Jendela Luas jendela (m²) x Jumlah Radiasi Matahasi (Kcal/m²Jam) x Faktor Transmisi Jendela x Faktor bayangan = Kcal/h 29 = 23,14 m² x 744 Kcal/m²jam x 0,95 x 0,8 = ,282 Kcal/h IV.5.2 Beban Transmisi Kalor Melalui Jendela Dapat dirumuskan : Luas Jendela (m²) x Koefisien Transmisi Kalor Melalui Jendela, K (Kcal/m²Jam C) x t Ruangan ( C) = Kcal/h 30 = 23,14 m² x 5,5 Kcal/m²Jam C x 5,5 C = 699,985 Kcal/h IV.5.3 Infiltrasi Beban Kalor Sensibel Dapat dirumuskan : {(Volume Ruangan (m³) x Jumlah Penggantian Ventilasi Alamiah, Nn + Jumlah Udara Luar x, V Sf x t Ruangan ( = Kcal/h31 29 Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal

4 = {(8160 m³ x 2 kal/h) + 298,5)} x, x 5,5, = ,26 Kcal/h IV.6 Beban Transmisi Kalor Melalui Dinding dan Atap IV.6.1 Beban Kalor Transmisi Melalui Dinding Untuk dinding menggunakan bahan : Marmer dalam dan luar R = 0,741 m jam C/kcal Beton (biasa) R = 0,714 m jam C/kcal x 0,2 = 0,143 m² jam C/kcal Adukan semen R = 1,07 m jam C/kcal x 0,02 = 0,021 m jam C/kcal Lapisan bagian luar R = 0,05l m jam C/kcal Lapisan bagian dalam R = 0,125 m jam C/kcal Sehingga tahanan perpindahan kalor total 32 : R = R + R + R + R `+ R R = 2,339 m jam C/kcal Maka : K = = R, = 0,4275 Kcal/m²Jam Sehingga beban transmisi kalor melalui dinding : (Luas dinding, m³) x (Koefisien Mission Transmisi Kalor dari dinding K, Kcal/m²Jam ) x (ETD Matahari + ETD Udara, Kcal/h 33 = 160 m³ x 0,4275 Kcal/m²Jam x (26,04 + 5,109) = 2130,59 Kcal/ IV.6.2 Beban Kalor Transmisi Melalui Atap 32 America Society of Heating Refrigerant and Air Conditioning Engineers, ASHRAE Handbook Fundamental, Atlanta, 2001, hal Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal

5 Mencari Nilai ETD matahari 34 : ETD matahari = Dimana = Beban Perpindahan kalor, Kcal/m²Jam K = Koefisien Perpindahan kalor, Kcal/m²Jam Mencari beban Perpindahan kalor = K ( 1 e t ) Dimana : K = Koefisien Perpindahan kalor, Kcal/m²Jam K = R C = Kapasitas Kalor atap, Kcal/m²Jam t = waktu (Kcal/m²Jam ) Rt = Rso +Rsi + R1 +R2+ R3 +R4 Terdiri dari dari 3 lapisan dan satu kerangka atap : Water Frooping R = 0,06 m jam C/kcal Beton ( biasa) R = 0,714 m jam C/kcal Langit-langit Udara R = 0,170 m jam C/kcal Tembaga R = 0,0030 m jam C/kcal Lapisan bagian luar R = 0,05l m jam C/kcal Lapisan bagian dalam R = 0,125 m jam C/kcal R = R + R + R + R `+ R + R Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal

6 R = 1,123 m jam C/kcal Harga K = = = K ( 1 e t ) = 26,04 x 0,89 ( 1 e = 23,21 kcal/m jam Maka : ETD matahari =,, Mencari nilai ETD udara 36 :, = 0,89 kcal/m jam,, x 6 ) = 26,08 ETD udara = t rancangan - - tr rancangan + k Dimana : to rancangan = temperatur luar untuk rancangan Perbedaaan temperatur harian cos 15 ( Tr rancangan = temperatur udara ruang untuk perancangan K = Faktor amplitudo = lama waktu matahari bersinar dinyatakan dalam jam ( saat Terjadinya kulminasi adalah 0;AM dinyatakan negatif dihitung Dalam berapa jam sebelum kulminasi dan PM dinyatakan dalam Tanda Positif = selisih waktu antara terjadinya kulminasi dan saat dimana terjadi 35 America Society of Heating Refrigerant and Air Conditioning Engineers, ASHRAE Handbook Fundamental, Atlanta, 2001, hal Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal

7 Terjadi temperatur maksimum (-2) = waktu keterlambatan 15 = kecepatan sudut Maka ETD udara = ,98 cos 15 (0-2-0,5) = 5,109 Maka beban transmisi kalor melalui atap : (luas atap,m²) x( koefisien mission transmisi kalor dari atap K,m²kcal/m²h ETDmatahari ETDudara, ) 37 = 1632 m² x 0,666 x (26,08 + 5,109 ) =28.351,774 kcal/h IV.6.3 Sub Total : Beban Kalor Transmisi Melalui Dinding Ditambah Beban Kalor Transmisi Melalui Atap = 2130,592 Kcal/h ,774 kcal/h = ,366 kcal/h IV.7 Beban Kalor Tersimpan dari Ruangan dengan Penyegaran Udara (Pendinginan) Terputus-putus Untuk keadaan dimana penyegaran udara dimulai 2 atau 3 jam waktu terjadi beban maksimum = sub total IV sub total IV IV sub total IV.3.3 x (faktor beban kalor tersimpan, 10 %) = , , , ,366 x 10% = ,89 kcal/h Total jumlah kalor sensibel daerah parimeter (tepi) : 37 Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal

8 = sub total IV sub total IV sub total IV sub total IV sub total IV.4 = , , , , ,89 = ,786 kcal/h IV.8 Beban Kalor Laten Daerah Parimeter (Tepi) IV.8.1. Beban kalor laten oleh infiltrasi beban kalor laten oleh infiltrasi dapat dirumuskan 38 : Vol ruang (m 3 ) x jml ventilasi alamiah,nn x 597,3 kcal / kg vol spesifik x Δw (kg/kg ) 3 (m /kg' ) = 8160 m³ x 2 x 597,3 kcal / kg x (0, ) (m /kg') = ,84 kcal/h IV.9 Beban Kalor Sensibel Daerah Interior IV.9.1 Beban Kalor dari Partisi, Langit-Langit dan Lantai IV.9.1.a Beban kalor dari partisi Dapat dirumuskan 39 : Luas kompartemen (m 2 ) x koefisien transmisi kalor dari kompartemen, K (kcal/ m 2 jam. o C) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( o C) Mencari tahanan perpindahan kalor dinding partisi : 38 Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002 hal Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal

9 Adukan semen Batu bata Adukan semen Lapisan bagian luar Lapisan bagian dalam R = 1,07 x 0,02 = 0,021 m jam C/kcal R = 0,4 m jam C/kcal R = 1,07 x 0,02 = 0,021 m jam C/kcal R = 0,05l m jam C/kcal R = 0,125 m jam C/kcal Sehingga tahanan perpindahan kalor total 40 : R = R + R + R + R `+ R R = 0,618 m jam C/kcal Maka : K = R =, = 1,618 Kcal/m²Jam Sehingga beban transmisi kalor melalui dinding 41 : Luas kompartemen (m 2 ) x koefisien transmisi kalor dari kompartemen, K (kcal/ m 2 jam. o C) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( o C) = kcal/h = 23,14 m³ x 1,618 Kcal/m²Jam x (32-26) = 224,64 Kcal/h 40 America Society of Heating Refrigerant and Air Conditioning Engineers, ASHRAE Handbook Fundamental, Atlanta, 2001, hal Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta,

10 IV.9.1.b Beban kalor dari langit-langit Dapat dirumuskan 42 : Luas langit-langit (m 2 ) x koefisien transmisi kalor dari langit-langit, K (kcal/ m 2 jam. o C) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( o C) (Penyegaran udara, 31) Mencari tahanan perpindahan kalor dinding partisi : Adukan beton Lapisan bagian luar Lapisan bagian dalam R = 0,714 x 0,015 = 0,01 m jam C/kcal R = 0,05l m jam C/kcal R = 0,125 m jam C/kcal Sehingga tahanan perpindahan kalor total 43 : Maka : R = R + R + R R = 0,186 m jam C/kcal K = R =, = 5,376 Kcal/m²Jam Sehingga beban transmisi kalor melalui dinding 44 : Luas langit-langit (m 2 ) x koefisien transmisi kalor dari langit-langit, K (kcal/ m 2 jam. o C) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( o C) = kcal/h = 326,4 m³ x 5,376 Kcal/m²Jam x (32-26) = ,36 Kcal/h 42 Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal America Society of Heating Refrigerant and Air Conditioning Engineers, ASHRAE Handbook Fundamental, Atlanta, 2001, hal Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta,

11 IV.9.1.c Beban kalor dari lantai Dapat dirumuskan 45 : Luas lantai (m 2 ) x koefisien transmisi kalor dari lantai, K (kcal/ m 2 jam. o C) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( o C) Mencari tahanan perpindahan kalor dinding partisi : Adukan semen plester R = 5,46 x 0,01 = 0,0546 m jam C/kcal Lapisan bagian luar R = 0,05l m jam C/kcal Lapisan bagian dalam R = 0,125 m jam C/kcal Sehingga tahanan perpindahan kalor total 46 : Maka : R = R + R + R R = 0,23 m jam C/kcal K = = R, = 4,336 Kcal/m²Jam Sehingga beban transmisi kalor melalui dinding 47 : Luas kompartemen (m 2 ) x koefisien transmisi kalor dari kompartemen, K (kcal/ m 2 jam. o C) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( o C) = kcal/h = 326,4 m³ x 4,336 Kcal/m²Jam x (32-26) = 8.491,62 Kcal/h 45 Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal America Society of Heating Refrigerant and Air Conditioning Engineers, ASHRAE Handbook Fundamental, Atlanta, 2001, hal Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta,

12 Sub total : = 224,64 Kcal/h ,358 Kcal/h ,623 Kcal/h = ,62 kcal/h IV.9.2 Beban Kalor Sensibel Karena Adanya Sumber Kalor Interior IV.9.2.a Beban kalor sensibel dari penghuni Dapat dirumuskan 48 : Jml orang x kalor sensibel manusia (kcal/ jam.orang ) x faktor kelompok = kcal/h = 356 x 0,82 kcal/jam org x 0,947 = 276,45 kcal/h IV.9.2.b Beban kalor sensibel dari peralatan Dapat dirumuskan 49 : Peralatan,Kw x kalor sensibel peralatan, kcal / Kw x faktor penggunaan peralatan = (0,15 Kw x 8 unit ) x 0,86 kcal/kw x 0,75 = 0,774 kcal/h Jenis Peralatan Jumlah (unit) Qr (Kw) Qs (kcal/h) Komputer 8 0,150 0,774 Proyektor 2 0,560 0,7224 Kamera CCTV 6 0,070 0,2709 Microphone 561 0,015 5, Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal

13 TV Lcd ,120 0,15 Escalator ,32 Lift 1 1 6,4 4,128 Lift ,5 11,9325 AC split 2 pk 3 0,98 1,8963 AC split 5 pk 1 2,1 1,3545 Jumlah kalor sensibel dari peralatan : 36, kcal/h IV.9.2.c Beban kalor sensibel dari lampu Penerangan Dapat dirumuskan 50 : (Lampu, Kw/h x Unit ) x ( kalor sensibel peralatan,0,85 kcal/h) DAYA JENIS LAMPU JUMLAH TERPAKAI CLTD Q (KW) (KW) TL 56 0,018 0,85 0,8568 TL 56 0,036 0,85 1,7136 Halogen 186 0,050 0,85 7,905 PLC ,01 0,85 0,5015 PLC ,01 0,85 0,51 Mercuri 167 0,125 0,85 17,74375 Jumlah kalor sensibel dari lampu penerangan = 29,23065 kcal/h 50 Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal

14 Sub total : IV.9.2.a + IV.9.2.b + IV.9.2.c = 276,448 kcal/h + 36, kcal/h + 29,23065 kcal/h = 342,646 kcal/h IV.9.2.d Total beban kalor sensibel sumber kalor intrerior = IV.9 + ( IV.9.2.a + IV.9.2.b + IV.9.2.c) = , ,645 kcal/h = ,266 kcal/h IV.10 Beban Kalor Laten Daerah Interior IV.10.1 Beban kalor laten dari penghuni (Sumber Penguapan Interior) Dapat dirumuskan 51 : Jml orang x kalor laten manusia (kcal/ jam.orang ) x faktor kelompok = 356 x 51 x 0,947 = Kcal/h IV.11 Beban Kalor Sensibel Mesin IV.11.1 Beban Kalor Sensibel Oleh Udara Luar Masuk Dapat dirumuskan 52 : (Jml udara (m ³ /jam) : Volume spesifik udara luar (m ³ /kg) x 0,24 x (selisih temperatur didalam dan diluar interior ( o C)) = ( 30m ³ x 356 orang ) x, K/K, ³/K x 6 o C = 8259,86kcal/h 51 Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal

15 IV.11.2 Sub Total Beban Kalor Sensibel Ruangan = sub total IV.7 + IV.9 = kcal/h + 342,646 kcal/h = ,646 kcal/h IV.11.3 Kenaikan Beban Oleh Kebocoran Saluran Udara = IV IV.11.2 x ( faktor koreksi) kcal/h ,646 kcal/h x 10 % = ,83 kcal/h IV.11.4 Total kalor sensibel = IV IV IV.11.3 = 8.259,86 kcal/h ,646 kcal/h ,825 kcal/h = ,3 kcal/h IV.12 Beban Kalor Laten Mesin IV.12.1 Beban Kalor Laten udara Oleh Udara luar Masuk Dapat dirumuskan 53 : Jumlah Udara Luar Masuk, m³/h) : volume spesifik udara luar, m³/kg) x ( 24 kcal/kg) x ( Selisih faktor pencampuran uap di dalam dan di luar ruangan, kg/kg) = ( 30 m³ x 356 orang) : 0,898 x 24 x = 2540,37 kcal/h IV.12.2 Sub Total Beban Kalor Laten Ruangan = IV.8 + IV.10 = kcal/h + 276,448 Kcal/h 53 Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal

16 = ,446 kcal/h IV.12.3 Kenaikan Beban Oleh Kebocoran Saluran Udara = IV.12 + IV.12.2 = 2540,37 kcal/h ,446 kcal/h x 10 % = ,9 kcal/h IV.12.4 Total Kalor laten = 2540,37 kcal/h ,446 kcal/h ,9 kcal/h = ,73 kcal/h 65

17 Dari keseluruhan perhitungan beban kalor dapat ditabelkan sbb : Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Beban Perhitungan Beban Kalor Sensibel Daerah Parimeter IV.5.1 Tambahan kalor oleh transmisi radiasi ,282 kcal/jam matahari melalui jendela IV.5.2 Beban transmisi kalor melalui jendela 699,985 kcal/jam IV.5.3 Infiltrasi beban kalor sensibel ,26 kcal/jam IV.6.1 Beban transmisi kalor melalui dinding 2130,59 kcal/jam IV.6.2 Beban transmisi kalor melalui atap ,774 kcal/jam IV.7 Beban kalor tersimpan dari ruangan dengan ,89 kcal/jam penyegaran udara (pendinginan) terputusputus SUB TOTAL ,78 kcal/jam Beban Kalor Laten Daerah Parimeter IV.8.1 Beban kalor laten oleh infiltrasi ,84 kcal/jam Beban Kalor Sensibel Daerah Interior IV.9.1a Beban kalor dari partisi IV.9.1b Beban kalor dari langit-langit IV.9.1c Beban kalor dari lantai SUB TOTAL 224,64 kcal/jam ,36 kcal/jam 8.491,62 kcal/jam ,62 kcal/jam Beban kalor sensibel karena adanya sumber kalor interior IV.9.2a Beban kalor sensibel dari penghuni IV.9.2b Beban kalor sensibel dari peralatan IV.9.2c Beban kalor sensibel dari lampu penerangan SUB TOTAL 276,45 kcal/jam 36,967 kcal/jam 29,231 kcal/jam 342,65 kcal/jam Beban Kalor Laten Daerah Interior IV.10.1 Beban kalor laten dari penghuni (sumber penguapan interior) kcal/jam 66

18 Beban Kalor Sensibel Mesin IV.11.1 Tambahan kalor (heat gain) sensibel oleh udara luar masuk IV.11.3 Kenaikan beban oleh kebocoran saluran udara SUB TOTAL 8.259,86 kcal/jam ,83 kcal/jam ,69 kcal/jam Beban Kalor Laten Mesin IV.12.1 Beban Kalor Laten Mesin oleh Udara Luar Masuk IV.12.3 Kenaikan Beban Oleh Kebocoran Saluran Udara SUB TOTAL TOTAL PERHITUNGAN BEBAN 2540,37 kcal/jam ,9 kcal/jam ,27 kcal/jam ,85 kcal/jam IV.13 Total Beban Pendinginan Pada Ruang Rapat Paripurna Lantai 3 Gedung Nusantara II yang didapat adalah Kalor beban : ,85 kcal/jam Safety factor : ,85 kcal/jam x 5 % = ,925 kcal/jam Perhitungan beban = ,925 kcal/jam x = ,983 Btu/jam Kompresor yang dibutuhkan sebesar = B, /, B/ B/ = 60,175 PK Daya listrik yang dihasilkan = 60,17 x 746 = ,88 Watt atau 44,89 kw 67

19 Beban pendinginan pada ruang rapat paripurna lantai 3 adalah ,88 Watt atau 44,89 KW atau 0,04 MW atau 0,04 MW. IV.14 Perbandingan Total Kapasitas Pendingin Terhadap Kapasitas Beban Yang Terpasang Beban pendinginan pada ruang rapat paripurna lantai 3 adalah ,88 Watt atau 44,89 KW atau 0,04 MW sedangkan Kapasitas beban mesin terpasang pada gedung Nusantara II ruang rapat Paripurna lantai 3 yang terdiri dari tiga unit AHU (air handling unit) dengan beban Watt. Sehingga dari perhitungan beban diatas dapat diketahui selisih kapasitas beban yang terpasang dengan beban pendingin seabagai berikut : = Kapasitas beban terpasang Kapasitas beban pendinginan = W ,88 W = ,12 Watt atau 0,06 MW Kesimpulan dari hasil positif dari perhitungan beban pendingin diatas dengan kapasitas mesin AHU (air handling unit) yang terpasang sangat mencukupi kebutuhan yang ada. 68