32 BAB III METODOLOGI PELAKSANAAN 3.1 PROSEDUR PERANCANGAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA MULAI Fungsi Penentuan Kondisi Ruang Termal Dalam Gedung Data Gedung Perhitungan Beban Pendingin Data Cuaca & ` Iklim Sistem Pendingin Optimasi Energi Pemakaian Energi < Standar SELESAI Gambar 3.1 Perencanaan Teknis Sistem Pengkondisian Udara
33 3.2 KETENTUAN RANCANGAN INSTALASI TATA UDARA GEDUNG Ketentuan Rancangan Instalasi Tata Udara Gedung adalah berkas gambar rancangan dan uraian teknik, yang digunakan sebagai pedoman untuk melaksanakan pemasangan suatu instalasi tata udara gedung. Rancangan instalasi tata udara gedung harus dibuat dengan jelas dan mudah dibaca serta dipahami oleh para teknisi tata udara gedung. Untuk itu harus diikuti ketentuan dan standar yang berlaku. Rancangan instalasi gedung terdiri dari : 3.2.1 Gambar Situasi Gambar situasi adalah gambar yang menunjukkan dengan jelas letak gedung atau bangunan yang dirancang dan dikembangkan serta instalasi yang nantinya akan dipasang. Gambar 3.2 Perencanaan Teknis Lokasi Bangunan ( Sumber: Arsitek, 2013 )
34 Gambar 3.3 Perencanaan Teknis Orientasi Bangunan ( Sumber: Arsitek, 2013 )
35 Gambar 3.4 Perencanaan Teknis Tinggi Bangunan ( Sumber: Arsitek, 2013 )
36 Gambar 3.5 Perencanaan Teknis Facade Bangunan ( Sumber: Arsitek, 2013 )
37 3.2.2 Gambar Instalasi 1. Rancangan tata letak yang menunjukkan dengan jelas letak perlengkapan instalasi tata udara beserta sarana penunjangnya. 2. Rancangan hubungan perlengkapan instalasi tata udara dengan sumbernya seperti hubungan unit indoor AC, pemipaan dan kontrolnya. 3. Tanda ataupun keterangan yang jelas mengenai setiap perlengkapan instalasi tata udara. 3.2.3 Diagram Garis Tunggal 1. Diagram sistem chiller dan cooling tower 2. Diagram sistem tata udara 3. Diagram sistem kondensat 3.2.4 Gambar Rinci 1. Gambar instalasi tata udara dan perlengkapannya 2. Gambar-gambar detil instalasi tata udara dan perlengkapanya 3.2.5 Perhitungan Teknis 1. Beban pendinginan untuk tiap-tiap ruangan yang dikondisikan 2. Beban ventilasi mekanis yang dikondisikan 3. Pemilihan kapasitas indoor AC yang dipergunakan 4. Perhitungan kapasitas chiller dan cooling tower 5. Perhitungan pompa chiller dan cooling tower 3.2.6 Uraian Teknis Sistem 1. Sistem chiller dan cooling tower 2. Sistem air conditioning (AC )
38 3.3 KRITERIA PERANCANGAN 3.3.1 Data Data Bangunan Nama gedung : Gedung Perkantoran 34 lantai Lokasi : Jakarta Selatan Luas total bangunan : ± 83,693 m 2 Tinggi bangunan : +148,80 m Penentuan kondisi termal dalam : 35 lantai (atap / ME) Penggunaan : Gedung Perkantoran Data bangunan : Bangunan terdiri dari 34 lantai yang difungsikan sebagai kantor. Tabel 3.1 Data Bangunan NO LANTAI FUNGSI FAKTOR FAKTOR ELEVASI LUAS BEBAN HUNIAN (m) (m 2 ) HUNIAN (org) (m²/org) 1 Basement 3 Parkir -13,00 3.657 30 122 SP/ME 841 2 Basement 2 Parkir -10,00 3.530 30 118 SP/ME 968 3 Basement 1 Parkir -7,00 3.236 30 108 SP/ME 1.262 4 Semi Parkir -4,00 3.067 30 102 Basement SP/ME 496 5 Lantai 1 Parkir +0,00 1.442 30 48
39 Lobi 735 9,3 79 SP/ME 487 6 Lantai 2 Parkir +5,40 1.473 30 49 Kantin 832 9,3 89 SP/ME 374 7 Lantai 3 Parkir +9,50 1.473 30 49 Kantor 832 9,3 89 SP/ME 374 8 Lantai 4 Parkir +13,60 1.473 30 49 Kantor 832 9,3 89 SP/ME 374 9 Lantai 5 Parkir +17,70 1.473 30 49 Kantor 832 9,3 89 SP/ME 374 10 Lantai 6 Kantor +21,80 941 9,3 101 SP/ME 313 ME 303 11 Lantai 7 Kantor +25,90 1.392 9,3 150 12 Lantai 8 Kantor +30,00 1.392 9,3 150 13 Lantai 9 Kantor +34,10 1.392 9,3 150
40 14 Lantai 10 Kantor +38,20 1.392 9,3 150 15 Lantai 11 Kantor +42,30 1.392 9,3 150 16 Lantai 12 Kantor +46,40 1.392 9,3 150 17 Lantai 13 Kantor +50,50 1.392 9,3 150 18 Lantai 14 Kantor +54,60 1.392 9,3 150 19 Lantai 15 Kantor +58,70 1.392 9,3 150 20 Lantai 16 Kantor +62,80 1.392 9,3 150 21 Lantai 17 Kantor +66,90 1.392 9,3 150 22 Lantai 18 Kantor +71,00 1.392 9,3 150 23 Lantai 19 Kantor +75,10 1.392 9,3 150 24 Lantai 20 Kantor +79,20 1.392 9,3 150
41 25 Lantai 21 SP/ME + 83,30 393 Refugee 26 Lantai 22 Kantor +87,40 1.392 9,3 150 27 Lantai 23 Kantor +91,50 1.392 9,3 150 28 Lantai 24 Kantor +95,60 1.392 9,3 150 29 Lantai 25 Kantor +99,70 1.392 9,3 150 30 Lantai 26 Kantor +103,80 1.392 9,3 150 31 Lantai 27 Kantor +107,90 1.392 9,3 150 32 Lantai 28 Kantor +112 1.392 9,3 150 33 Lantai 29 Kantor +116.1 1.392 9,3 150 34 Lantai 30 Kantor +120,20 1.392 9,3 150
42 35 Lantai 31 Kantor +124,30 1.392 9,3 150 36 Lantai 32 Kantor +128,40 1.392 9,3 150 37 Lantai 33 Kantor +132,50 1.392 9,3 150 38 Lantai 34 Kantor +136,60 1.392 9,3 150 39 Lantai atap SP/ME + 140,70 288 3.3.2 Kondisi Udara Luar Untuk Perancangan Tabel 3.2 Kondisi Udara Luar (SNI 03-6390-2011) TEMPERATUR DB ( C) TEMPERATUR WB ( C) Kondisi udara luar 33 27 3.3.3 Kondisi Udara Ruangan yang Direncanakan Kondisi udara ruangan yang direncanakan sesuai dengan permintaan owner dan kriteria adalah sebagai berikut : Tabel 3.3 Kondisi Udara Ruangan RUANGAN TEMPERATUR, DB ( C) REL. HUMIDITY, RH (%) Kantor 24 ±2 50-60 Lobi 24 ±2 50-60
43 3.3.4 Batas Kecepatan Udara Dalam Cerobong ( Duct ) Tabel 3.4 Batas Kecepatan Udara Dalam Cerobong (Carrier, McGraw- Hill Company ) RUANGAN KECEPATAN (mpm) Kantor 365,76 457,2 Lobi 457,2 487,68 3.3.5 Batas Kerugian Tekanan Dalam Pipa Tabel 3.5 Batas Kerugian Tekanan Dalam Pipa (Carrier) NO PIPA KERUGIAN TEKANAN 1 Pipa air 4 meter / 100 meter panjang equivalent pipa 3.3.6 Persyaratan Ventilasi, Udara Segar Dan Pertukaran Udara (Air Change) Tabel 3.6 Persyaratan Pertukaran Udara (SNI 03-6572-2001) RUANG UDARA SEGAR PERTUKARAN UDARA/JAM Kantor 0,15 cmm/orang - Lobi 0,15 cmm/orang - 3.3.7 Kepadatan Penghuni Tabel 3.7 Kepadatan Penghuni (Peraturan Menteri PU No. 26/PRT/M/2008) Kantor Lobi RUANG POPULASI 9,3 m 2 /orang 9,3 m 2 /orang
44 3.3.8 Kriteria Batas Maksimum Kebisingan (Noise) Tabel 3.8 Kriteria Batas Maksimum Kebisingan (SNI 03-6575-2001) Kantor Lobi RUANG KRITERIA 40 50 db 40 50 db 3.3.9 Beban Penerangan (Lampu) dan Kontak Listrik Tabel 3.9 Beban Penerangan (Lampu) dan Kontak Listrik (Desain Perencana) RUANG KRITERIA Kantor Lampu 8,14 W/m 2 Kantor Listrik 13,98 W/m 2 3.3.10 Tingkat Aktifitas Penghuni Tabel 3.10 Tingkat Aktifitas Penghuni (SNI 03-6572-2001) RUANG SENSIBLE ( W ) LATEN ( W ) Kantor 73 59 Lobi 73 59 3.3.11 Asumsi Perancangan dan Schedule Bangunan Untuk ruangan pada gedung kantor diasumsikan memiliki schedule perancangan seperti yang ditunjukkan pada tabel 3.11.
45 Tabel 3.11 Schedule perancangan ruangan kantor Komponen Jam Operasi Persentase Pengguna (%) 24.00-07.00 10 07.00-08.00 30 Penghuni 08.00-17.00 100 17.00-18.00 30 18.00-24.00 10 24.00-07.00 10 07.00-08.00 30 Lampu 08.00-17.00 100 17.00-18.00 50 18.00-24.00 20 24.00-07.00 10 07.00-08.00 30 Peralatan Listrik 08.00-17.00 100 17.00-18.00 50 18.00-24.00 20 3.3.12 Spesifikasi Kaca Kaca yang digunakan pada bangunan dalam penelitian ini menggunakan kaca Panasap Blue Green (BNFL), spesifikasi teknis jenis kaca tersebut ditunjukkan pada tabel 3.12. Tabel 3.12 Spesifikasi Kaca (Tinted Glass Panasap) Jenis Kaca SC U (W/m²K) Tebal (mm) Panasap Blue Green (BNFL) 0,58 5,7 8
46 3.4 Pemilihan Peralatan Pengkondisian Udara Peralatan utama yang terdapat pada sistem pengkondisian udara terdiri dari unit pengolah udara, chiller, menara pendingin, dan pompa. Peralatan tersebut akan dibahas satu persatu sesuai dengan kriteria pemilihan yang tepat sesuai dengan sistem pengkondisian udara yang telah dirancang. 3.4.1 Pemilihan Peralatan Pengkondisian Udara Unit pengolah udara yang sering digunakan pada sistem pengkondisian udara pada umumnya terdapat dua macam yaitu Air Handling Unit (AHU) dan Fan Coil Unit (FCU). Dalam aplikasinya AHU digunakan untuk melayani kapasitas pendinginan yang lebih besar jika dibandingkan dengan FCU. Hal-hal yang harus diperhitungkan dan diperhatikan saat memilih unit pengolah udara, yaitu : 1. Beban pendinginan maksimum tiap ruangan (zona) 2. Jumlah rows dan fins, semakin banyak jumlah rows dan fins maka by - pass factor semakin kecil 3. Besar kecepatan udara yang mengalir > 365,76 fpm 3.4.2 Pemilihan Chiller Peralatan utama pada sebuah sistem pengkondisian udara dengan kapasitas pendinginan yang besar dan dilayani menggunakan mesin pendingin sentral yaitu chiller. Mesin pendingin chiller menggunakan prinsip kerja dengan siklus kompresi uap. Evaporator pada chiller digunakan untuk mendinginkan air (chiller water) dan memasok air tersebut ke setiap unit pengolah udara. Dalam memilih chiller hal utama yang diperlukan adalah beban pendinginan maksimum suatu gedung. Berikut adalah faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam memilih chiller, yaitu : 1. Performa chiller, dapat diukur dari nilai COP (Coefficient of Performance) atau nilai EER (Energy Efficiency Ratio). Semakin besar nilai COP atau EER maka chiller tersebut akan semakin hemat energi. 2. Kapasitas debit air sejuk, untuk melayani kebutuhan air sejuk seluruh unit pengolah udara maka debit air sejuk dari chiller harus dapat mengatasinya.
47 3. Refrigerant, chiller yang ramah terhadap lingkungan harus menggunakan jenis refrigerant yang sudah sesuai dengan regulasi dan tetap menjaga kestabilan lingkungan sekitar. 4. Tipe pendinginan, terdapat dua tipe chiller yaitu chiller berpendingin udara (air cooled chiller), dan chiller berpendingin air (water cooled chiller). Keduanya memiliki keuntungan dan kekurangan masing-masing sehingga perlu dipertimbangkan yang cocok untuk sistem yang telah dirancang. 3.4.3 Pemilihan Menara Pendingin Pada penelitian ini jenis chiller yang digunakan adalah jenis chiller tipe water cooled. Untuk chiller tipe water cooled diperlukan peralatan pendukung yaitu menara pendingin yang berfungsi untuk mendinginkan air pendingin refrigerant yang terdapat pada kondensor. Dalam memilih menara pendingin terdapat beberapa faktor yang harus diperhatikan, yaitu : 1. Debit laju aliran air yang mengalir pada kondensor chiller. 2. Perbedaan temperatur air yang masuk ke dalam menara pendingin dan temperatur air yang keluar dari menara pendingin (ΔT range), semakin besar selisih temperatur yang terjadi maka semakin kecil laju aliran air yang dapat didinginkan menara pendingin. 3. Keadaan temperatur bola basah udara lingkungan sekitar menara pendingin, apabila temperatur bola basah udara sekitar semakin besar maka berakibat semakin kecil laju aliran air yang dapat didinginkan menara pendingin. Untuk memudahkan proses pemilihan menara pendingin maka diperlukan beberapa parameter desain seperti temperatur masuk dan keluar menara pendingin sehingga didapatkan menara pendingin yang paling optimum. Pada penelitian ini temperatur yang digunakan adalah untuk masuk ke menara pendingin sebesar 35.5 C sedangkan untuk yang keluar dari menara pendingin sebesar 30 C. Temperatur bola basah lingkungan sekitar untuk kota Jakarta sebesar 27 C sesuai dengan SNI 6390:2011. Proses pemilihan menara pendingin secara cepat dapat menggunakan grafik yang ditunjukkan pada Gambar 3.6.
48 Gambar 3.6 Grafik Pemilihan Menara Pendingin (sumber : Software Thai Cooling Tower) 3.4.4 Pemilihan Pompa Pompa merupakan salah satu peralatan pendukung sistem pengkondisian udara yang memiliki peranan penting. Salah satu fungsi pompa adalah mendistribusikan pasokan air sejuk dari chiller menuju unit pengolah udara, dan juga sebaliknya. Terdapat beberapa faktor yang menentukan pemilihan pompa, yaitu : 1. Head pompa, yang dimaksud dengan head adalah energi per satuan berat jenis. Head pompa harus dapat mengatasi head yang dibutuhkan oleh sistem. 2. Debit pompa, debit yang dibutuhkan oleh sistem harus dapat dipenuhi oleh debit yang dihasilkan oleh pompa. 3. Daya input, semakin kecil daya input maka konsumsi energi yang dibutuhkan akan semakin kecil, dan biaya operasional akan lebih murah.
49 4. NPSH (Net Positive Suction Head Required) yaitu ketinggian muka air yang diperlukan pompa agar pompa dapat beroperasi dengan baik dan tidak mengalami fenomena kavitasi. 5. Efisiensi, harus dipilih pompa dengan nilai efisiensi paling optimal agar didapatkan kondisi pengoperasian yang baik dan maksimal. 3.4.5 Perancangan Sistem Distribusi Udara Sistem distribusi udara merupakan suatu sistem yang berfungsi untuk mendistribusikan udara yang telah dikondisikan oleh unit pengolah udara menuju ruangan yang akan dikondisikan. Fungsi lain dari sistem distribusi udara yaitu menyalurkan kembali udara dari ruangan menuju unit pengolah udara untuk didinginkan kembali. Perancangan sistem distribusi udara dapat dilakukan dengan mengikuti langkah-langkah kerja sebagai berikut : 1. Menyiapkan denah plafon ruangan yang akan dikondisikan. 2. Mengatur tata letak diffuser supply dan diffuser return. 3. Merancang penempatan dari saluran udara (ducting). 4. Menentukan dimensi diffuser supply dan diffuser return. 5. Menghitung rugi-rugi gesek pada saluran udara dan menentukan dimensi saluran udara (ducting) serta peralatan pendukung lainnya. 3.4.6 Perancangan Sistem Pemipaan Air Sejuk Sistem pemipaan air sejuk merupakan sebuah sistem yang berfungsi untuk mensirkulasikan air sejuk dari chiller menuju unit mesin pengolah udara, dan mensirkulasikan air yang digunakan untuk mendinginkan kondensor pada chiller. Terdapat dua kategori pada sistem pemipaan yaitu sistem terbuka, dan sistem tertutup. Sistem pemipaan air terbuka merupakan sistem pemipaan yang mensirkulasikan air menuju reservoar yang terbuka ke udara luar. Sedangkan sistem pemipaan air tertutup adalah sistem yang mensirkulasikan air tanpa adanya kontak dengan udara luar. Contoh pada sistem pemipaan terbuka yaitu pemipaan air pendingin kondensor dari menara pendingin, dimana pertukaran panas antara udara dan air di menara pendingin berlangsung secara kontak langsung, sedangkan contoh sistem pemipaan tertutup
50 adalah pemipaan air sejuk dari chiller menuju mesin pengolah udara atau sebaliknya. Kriteria yang harus diperhatikan dalam merancang sistem pemipaan air adalah panjang pipa, material pipa, diameter pipa, dan kekasaran permukaan dalam pipa. Faktor tersebut digunakan untuk menentukan besarnya head loss dalam pipa. Untuk menentukan besaran nilai head loss dalam pipa sistem pemipaan ditunjukkan grafik pada Gambar 3.7. Sedangkan diameter pipa ditentukan berdasarkan kecepatan laju aliran air rata-rata dalam pipa yang dipilih. Kecepatan laju aliran air yang direkomendasikan untuk beberapa fungsi ditunjukkan pada Tabel 3.13. Tabel 3.13 Rekomendasi Kecepatan Aliran Air di dalam Pipa (ASHRAE 62.1, 2007) Service Velocity Range (mps) Pump discharge 2,4 3,6 Pump suction 1,2 2,1 Drain line 1,2 2,1 Header 1,2 4,5 Riser 0,9 3,0 General service 1,5 3,0 City water 0,9-2,1
51 Gambar 3.7 Diagram head loss steel pipe schedule 40 (Carrier, 1965) Selain pipa bagian dari sistem pemipaan air seperti fitting juga harus diperhatikan dan diperhitungkan. Jenis fitting yang digunakan pada sistem pemipaan harus sesuai dengan material pipa dan jenis fluida yang mengalir didalamnya. Dalam perhitungan head loss, fitting diasumsikan sebagai panjang ekivalen pipa. Untuk mengetahui panjang ekivalen dari fitting yang digunakan tabel fitting yang ditunjukkan pada Gambar 3.8, Gambar 3.9, dan Gambar 3.10.
52 Tabel 3.14 Head loss fitting sebagai panjang ekivalen (Carrier, 1965) Tabel 3.15 Head loss special fitting sebagai panjang ekivalen (Carrier, 1965)
53 Tabel 3.16 Valve losses in equivalent feet of pipe (Carrier, 1965) Perhitungan head loss total pada sistem pemipaan air juga ditentukan dari peralatan-peralatan yang digunakan. Pada sistem pengkondisian udara yang dilalui oleh air sejuk seperti chiller, fan-coil unit dan lain-lain pasti juga memiliki head loss sehingga perlu diperhitungkan. Head loss masing-masing peralatan tersebut didapat dari katalog produk yang ada. Untuk menghitung total head loss yang terjadi dapat menggunakan persamaan (3.1). H total = H perlengkapn + H gesekan (3.1)
54 Keterangan : H total L gesekan H perlengkapn = head loss pipa (m) = panjang pipa (m) = head loss peralatan-peralatan pada sistem (m) 3.4.7 Perencanaan Spesifikasi Pekerjaan VAC Dalam perencanaan instalasi air conditioning penentuan peralatan utama dan spesifikasi berpengaruh dalam kualitas bangunan. Uraian spesifikasi peralatan air conditioning dan accessories ditunjukkan pada tabel 3.14. Tabel 3.17 Perencanaan Spesifikasi Pekerjaan VAC. NO URAIAN SPESIFIKASI A Peralatan Utama 1 Chiller Water Cooled Chiller Centrifugal compressor Refrigerant : R134a 2 Cooling Tower Cross Flow, Low Noise 3 AHU Double Skin, PU Insulation 4 FCU Double Skin, PU Insulation 5 Chilled Water Pump Centrifugal Split Case Max. 1450 rpm 6 Condensor Water Pump Centrifugal Split Case Max. 1450 rpm 7 Make Up Water Pump Booster Pump C/W Pressure Switch Max. 1450 rpm B Pipe & Ducting 1 Condenser Water Pipe Galvanized Iron Pipe, Sch. 40
55 2 Chiller Water Pipe Black Steel Pipe, Sch. 40 3 Refrigerant Pipe ASTM B280 4 Pipe Insulation Rubber, Polyethilene 5 Drain Pipe & Fitting PVC, AW Class 6 Ducting Air Conditioning System PIR 7 Duct Insulation Glasswool 24 & 48 kg/m 3 8 Aluminium Foil Double Sided, Fire Retardant 9 Diffuser & Grille Aluminium Powder Coating 10 Filter Washable C Valve & Accessories 1 Gate Valve JIS 10K 2 Check Valve JIS 10K 3 Butterfly Valve JIS 10K 4 Flexible Joint JIS 10K 5 Automatic Balancing Valve JIS 10K 6 Stainer JIS 10K 7 Thermostat ANSI 125/ JIS 10K 8 Thermometer Dial 9 Flow Switch Lathe 10 Pressure Gauge Dial 11 Expansion Tank Fiber Glass, Cap. 1m 3 12 Pressure Differential Sensor Tube 13 Vibration Mounting Rubber, Spring 14 Motorized Damper Proportional