BAB IV DASAR TEORI 4.1 Sistem Pengkondisian Udara

Transkripsi

1 24 BAB IV DASAR TEORI 4.1 Sistem Pengkondisian Udara Sistem pengkondisian udara adalah usaha untuk mengatur temperatur dan kelembaban udara agar menghasilkan kenyamanan termal (thermal comfort) bagimanusia. Kenyamanan termal menurut standar ISO, adalah hubungan yang kompleks antara temperatur, kelembaban, dan kecepatan udara, ditambah dengan jenis pakaian dan aktivitas serta tingkat metabolisme manusia. Sistem tata udara pada umumnya dibagi menjadi tiga, diantaranya: 1. Sistem tata udara untuk kenyamanan Mengkondisikan udara dari ruangan untuk memberikan kenyamanan bagi orang yang melakukan kegiatan. 2. Sistem tata udara untuk industri Mengkondisikan udara dari ruangan karena diperlukan oleh proses bahan, peralatan dan barang yang ada di dalamnya. 3. Sistem tata udara untuk penggunaan khusus Mengkondisikan udara dari ruangan karena diperlukan untuk kondisi khusus,seperti ruang bedah, ruang optik, ruang perawatan, dan lain - lain. Sasaran dari pengkondisian udara adalah agar temperatur, kelembaban, kebersihan dan distribusi udara dalam ruangan dapat dipertahankan pada tingkat keadaan yang diinginkan. Untuk mencapai hal tersebut, dapat dirancang dan digunakan beberapa macam sistem pendinginan, pemanasan, dan ventilasi yang sesuai. Beberapa faktor pertimbangan pemilihan sistem pengkondisian udara meliputi : 1. Faktor Kenyamanan Kenyamanan dalam ruangan pada umumnya ditentukan oleh beberapa parameter sebagai berikut: a. Temperatur dan kelembaban relatif. Secara umum manusia akan merasa nyamanpada lingkungan dengan temperatur 25 0C dan kelembaban relatif 50% 60%. b. Kebersihan dan laju aliran udara. Manusia umumnya akan merasa nyaman jika kecepatan udara kurang dari 50 fpm.

2 Faktor Ekonomi Dalam proses pemilihan sistem pengkondisian udara yang akan dipergunakan, haruslah pula diperhitungkan segi-segi ekonominya. Tujuan sistem tata udara agar sistem pengkondisian udara didalam gedung digunakan untuk mengatur kondisi ruangan untuk memenuhi standar temperatur dan RH yang telah ditentukan. Selain itu juga untuk mensirkulasikan udara di dalam ruangan dan menjaga kebersihan udara yang disirkulasikan ke dalam ruangan. Untuk mengkondisikan udara di dalam suatu ruangan agar tercapai apa yang telah dipersyaratkan, maka diperlukan perencanaan instalasi tata udara. Pada gambar dibawah ini diperlihatkan komponen utama dari sistem tata udara termasuk sistem penyegaran udara sentral, sebagai sistem dasar seperti yang ditunjukkan gambar 4.1. Komponen- komponen tersebut adalah : o Sistem refrigerasi o Sistem pemipaan: pipa air, pipa refrigerasi, dan pompa o Penyegar udara, saringan udara, pendingin udara, pemanas udara dan pelembab udara o Sistem saluran udara : kipas udara, saluran udara, difuser dan register. Gambar 4.1 Komponen dan prinsip sistem tata udara

3 Sistem Tata Udara Berdasarkan Kapasitas dan Konstruksinya Sistem Tata Udara berdasarkan kapasitas dan konstruksinya dibedakan atas : Sistem Tata Udara Unitary, terdiri dari AC Window, AC Split, package Unit. Sistem Tata Udara Sentral (Air Handling Unit, AHU), misalnya Sistem Chiller, DX System Window-unit Biasanya digunakan untuk mendinginkan satu ruangan tunggal. Sistem terangkai menjadi satu paket utuh. Dipasang menerobos dinding, dengan kondenser menghadap keluar dan evaporator menghadap ke dalam. Kipas kondenser biasanya aksial dan kipas evaporator biasanya sentrifugal-radial Keunggulan: Instalasi mudah Tidak memerlukan ruang khusus untuk menyimpan unit Murah Kelemahan: Umur pakai relatif pendek ~ 10 th Pemakaian energi relatif boros Laporan Kerja Praktik Perhitungan Beban Pendinginan dan Penentuan Ukuran Ducting Untuk Floating Production Unit (FPU) 15 Perlu penanganan untuk kondensat Pengontrolan temperatur ON-OFF sehingga kemungkinan temperatur ruangan berubah-ubah. Kebisingan relatif tinggi Penyaringan udara terbatas Kontrol distribusi udara terbatas Bentuk kurang disukai

4 27 Gambar 4.2 AC Window Unit Split-unit Kondenser dan kompresor dipasang dalam satu wadah/casing dan dikenal sebagai outdoor unit atau condensing unit. Condensing unit dipasang di luar ruangan, Evaporator/indoor unit atau fan coil unit dipasang di dalam ruangan. Indoor unit dengan model peletakan di dinding, di lantai, di langit-langit. Indoor unit terdiri atas unit tunggal atau multi Gambar 4.3 AC Split Tata Udara Sentral Tata udara sentral diaplikasikan pada gedung komersial dengan banyak ruangan dan atau bertingkat banyak, industri dll. Udara diproses pada unit pengolah udara (FCU atau AHU), disuplai ke ruangan dengan sistem saluran udara dan masuk keruangan melalui Outlet atau difusser. Mesin pendingin yang digunakan seperti Jenis split atau packaged (Roof Top) dari Tata Udara Komersial atau menggunakan unit Chiller berpendinginan air atau udara.

5 28 Gambar Sistem 4.4 AC Sentral Secara umum komponen sistem tata udara terdiri dari : a. Cooling Coil (evaporator), sumber penyerap kalor atau pelepas kalor. Cooling coil berfungsi sebagai media penukar kalor antar udara udara yang akan disirkulasikan dengan refrigeran. Untuk memperbesar jumlah pertukaran kalor maka coil pendingin menngunakan sirip / fin. Biasanya fin terbuat dari aluminium atau tembaga sedangkan coil terbuat dari tembaga. b. Sistem pendistribusian (ducting atau pipa), Ducting, sebagai pendistribusian atau persirkulasian udara dari AHU ke ruangan. c. Peralatan untuk memindahkan fluida air atau udara (kipas, pompa) Fan berfungsi untuk mengalirkan udara sirkulasi dari ruangan ke AHU lalu ke ruangan. d. Peralatan untuk memindahkan kalor antara fluida dan ruang atau terminal unit (diffuser). e. Filter Filter berfungsi untuk menyaring udara yang disirkulasikan agar bersih dari debu, dan kontaminan lainnya.

6 29 f. Casing Casing atau rumah AHU merupakan tempat elemen elemen yang ada di atas. Terbuat dari metal galvanis, yang diisolasi untuk menghindari menyerapan kalor dari sekitar AHU Klasifikasi Sistem Pengkondisian Udara Berdasarkan Sistem Distribusinya Sistem Air Penuh (All Water System) Pada sistem ini digunakan air sebagai media pendingin sekunder. vaporator yang terpasang pada unit pendingin akan mendinginkan air. Air yang telah didinginkan tersebut kemudian disirkulasikan ke Fan Coil Unit (FCU) yang terpasang di setiap ruangan melalui pipa. Kemudian udara ruangan dialirkan melalui FCU sehingga antara keduanya terjadi pertukaran kalor. Akibatnya kalor sensibel yang terdapat dalam ruangan dapat dibuang ke lingkungan. keuntungan dari sistem ini adalah : Dibanding All Air System kapasitas pendinginannya lebih besar. Ruangan yang diperlukan untuk penempatan saluran udara lebih kecil. Sedangkan kerugiannya adalah : Harus adanya saluran khusus untuk memasukkan udara ventilasi kedalam ruangan. Sulit dalam mengontrol kelembaban akibatnya ruangan terlalu lembab (RH tinggi) atau ruangan terlalu kering (RH rendah). Gambar 4.5 Sistem air penuh (All Water System) Sistem udara penuh (All Air System) Pada sistem ini digunakan udara sebagai media untuk mengambil beban kalor sensibel dan beban kalor laten dari ruangan yang akan dikondisikan, yang kemudian membuangnya ke lingkungan melalui unit pengolah udara. Penempatan

7 30 unit pengkondisian udara dilakukan secara terpisah dari ruangan yang akan dikondisikan. Sebuah unit mesin pendingin atau chiller akan mensuplai air ke unit pengolah udara yang disebut Air Handling Unit (AHU). Udara balik dan udara luar yang telah didinginkan oleh AHU kemudian didistribusikan ke masing-masing ruangan yang akan dikondisikan melalui saluran udara. Beberapa keuntungan menggunakan sistem ini adalah : Biaya awal yang murah Sederhana dalam pemasangan, perancangan, dan pemakaian maupun dalam perawatannya. Tidak terdapat kebocoran air Terjaminnya udara ventilasi atau fresh air karena adanya suplai udara segar dari ruangan yang disirkulasikan. Sedangkan kerugiannya adalah : Sulit mengontrol tamperatur dan kelembaban ruangan yang dikondisikan secara tepat apabila beban dari masing-masing ruangan mengalami perubahan secara ekstrim. Ukuran saluran udara yang relatif besar sehingga membutuhkan tempat yang luas pula. Gambar 4.6 Sistem udara penuh (All Air System) Sistem air-udara (Air - Water System) Pada sistem ini memanfaatkan udara yang telah didinginkan oleh unit pengolah udara atau AHU sebagai media pendingin primer, dan air yang didinginkan oleh unit pendingin atau chiller sebagai media pendingin sekunder. Udara primer didistribusikan ke ruangan melalui saluran udara dan air pendingin dialirkan ke Fan

8 31 Coil Unit yang terdapat pada masing-masing ruangan. Fan Coil Unit akan mengatasi sebagian dari kalor sensible ruangan sedangkan kalor laten diatasi oleh udara primer. Keuntungan dari sistem ini adalah : Daya listrik yang diperlukan lebih kecil dari All Air System. Penempatan saluran udara membutuhkan ruangan yang lebih kecil dibandingkan dengan All Air System. Sedangkan kerugiannya adalah : Mempunyai biaya awal atau initial cost yang besar. Instalasi sistem lebih sulit dibanding All Air System dan All Water System. Gambar 4.7 Sistem air-udara (Air - Water System) 4.4 Komponen Sistem Tata Udara Secara umum komponen sistem tata udara terdiri dari : 1. Cooling Coil (evaporator), sumber penyerap kalor atau pelepas kalor. Cooling coil berfungsi sebagai media penukar kalor antar udara udara yang akan disirkulasikan dengan refrigeran. Untuk memperbesar jumlah pertukaran kalor maka coil pendingin menggunakan sirip / fin. Biasanya fin terbuat dari aluminium atau tembaga sedangkan coil terbuat dari tembaga. 2. Sistem pendistribusian (ducting atau pipa), Ducting, sebagai pendistribusian atau persirkulasian udara dari AHU ke ruangan. 3. Peralatan untuk memindahkan fluida air atau udara (kipas, pompa) Fan berfungsi untuk mengalirkan udara sirkulasi dari ruangan ke AHU lalu ke ruangan. 4. Peralatan untuk memindahkan kalor antara fluida dan ruang atau terminal unit (diffuser).

9 32 5. Filter Filter berfungsi untuk menyaring udara yang disirkulasikan agar bersih dari debu, dan kontaminan lainnya, 6. Casing Casing atau rumah AHU merupakan tempat elemen elemen yang ada di atas. Terbuat dari metal galvanis, yang diisolasi untuk menghindari menyerapan kalor dari sekitar AHU. Sistem Tata Udara berdasarkan kapasitas dan konstruksinya dibedakan atas : a. Sistem Tata Udara Unitary, terdiri dari AC Window, AC Split, package Unit b. Sistem Tata Udara Sentral (Air Handling Unit, AHU), misalnya Sistem Chiller, DX Sistem. 4.5 Penentuan Ukuran Saluran Udara (Duct Sizing) Salah satu hal yang sangat menentukan keberhasilan pada suatu perancangan sistem tata udara adalah penentuan ukuran saluran udara. Dengan ukuran yang tepat sesuai dengan hasil perhitungan, maka desain sistem tata udara yang diinginkan dapat dipenuhi, misalnya temperatur ruangan yang dikondisikan, laju aliran volume udara, kecepatan aliran udara, dan kebisingan. Dengan perhitungan ini pula sekaligus kebutuhan material dan biaya pembuatan dapat diperkirakan. Tiga metode yang umum digunakan dalam penentuan ukuran saluran udara adalah: 1. Metode pengurangan-kecepatan (velocity-reduction method) 2. Metode perolehan-kembali-tekanan-statik (static-regain method) 3. Metode laju-gesekan-sama (equal-friction-rate method) Secara umum metode pengurangan-kecepatan digunakan untuk menghitung ukuran saluran udara pada sistem saluran yang kecil dengan kecepatan aliran udara yang rendah. Sistem besar dengan kecepatan aliran udara yang tinggi umumnya menggunakan metode perolehan-kembali-tekanan-statik (static-regain). Sedang metode laju-gesekan-sama umumnya digunakan pada sistem dengan ukuran antara kecil dan besar. Ada kalanya dua metode sekaligus digunakan dalam perancangan suatu sistem saluran udara. Sebagai contoh, untuk sistem yang besar, saluran utama dihitung dengan menggunakan metode static-regain dan bagian

10 33 percabangannya dihitung dengan metode laju-gesekan-sama. Untuk mempermudah perhitungan ukuran saluran udara, telah tersedia tabel variasi kecepatan aliran udara yang direkomnedasikan untuk berbagai aplikasi, seperti rumah tinggal, bangunan komersial, dan industri. Selain itu, kecepatan yang direkomendasikan juga dapat ditemui pada karta laju gesek, baik untuk desain kecepatan rendah maupun kecepatan tinggi Metode Pengurangan-Kecepatan (Velocity-Reduction Method) Pada metode pengurangan-kecepatan harga kecepatan pada tiap-tiap bagian dari saluran udara dapat dipilih sesuai dengan harga yang direkomendasikan yang dapat dibaca pada tabel. Pada metode ini (sesuai dengan namanya) kecepatan tertinggi terdapat pada bagian hulu, yakni pada keluaran kipas. Makin ke hilir kecepatannya makin rendah. Kecepatan terendah terdapat pada ujung-ujung saluran (pada outlet/difuser) Metode Laju-Gesekan-Sama (Equal-Friction-Rate Method) Pada metode ini laju gesekan pada saluran udara (per 100 ft) dibuat tetap sepanjang sistem saluran. Harga laju gesekan dipilih berdasarkan kecepatan yang direkomendasikan pada sistem tersebut Metode Static-regain Pada metode static-regain tekanan statik di sepanjang saluran udara dijaga konstan. Karena itu, jika laju aliran udara pada outlet (difuser) konstan maka ukuran outletnya pun akan konstan sehingga memudahkan pemilihan difuser. Metode ini sangat cocok digunakan pada bangunan-bangunan yang memiliki bentuk dan ukuran ruangan yang hampir sama (misalnya hotel-hotel dan rumahsakit). 4.6 Floating Production Unit (FPU) FPU atau unit produksi terapung merupakan suatu unit yang aplikasinya digunakan untuk pengeboran minyak lepas pantai dan industri gas untuk pengolahan hidrokarbon dan untuk penyimpanan minyak. Didesain untuk produksi kecil, berupa semi-submersible atau drilling ship yg telah di konversi dengan sistem mooring catenary atau dynamic positioning. Mempunyai riser yg fleksibel / rigid dan quick disconnect.

11 34 Gambar 4.8 Floating Production Unit

12 35 Gambar 4.9 Bagian-bagian Floating Production Unit Semi-Submersible Rig, jenis rig yang sering disebut semis ini merupakan model rig yang mengapung (Flooded atau Ballasted) yang menggunakan Hull atau semacam kaki. Rig ini dapat didirikan dengan menggunakan tali mooring dan jangkar agar posisinya tetap diatas permukaan laut. Dengan menggunakan Thruster (semacam baling-baling) yang berada disekelilingnya, dan Ballast Control System, sistem ini dijalalankan dengan menggunakan komputer sehingga rig ini mampu mengatur posisinya secara dinamis dan pada level diatas air sesuai keinginan. Rig ini sering dipakai jika Jack Up Rig tidak mampu menjangkau permukaan dasar laut. Karena jenis rig ini sangat stabil, maka rig ini sering dipakai pada lokasi yang berombak besar dan memiliki cuaca buruk, dan pada kedalaman 90 hingga 750 meter. Sistem pengkondisian udara di darat maupun di lepas pantai pada dasarnya

13 36 adalah sama. Namun, yang membedakan adalah jenis material dari komponen yang digunakan. Untuk di lepas pantai tentunya menggunakan jenis material yang tahan korosi dari air laut, dan kendala-kendala lainnya.