AR-3121: SISTEM BANGUNAN & UTILITAS Pertemuan 6: SISTEM PENGHAWAAN PADA BANGUNAN 12 Oktober 2009 Dr. Sugeng Triyadi
PENDAHULUAN Penghawaan pada bangunan berfungsi untuk mencapai kenyamanan thermal. Dipengaruhi: Radiasi matahari Temperatur udara Humidity Angin Precipatation Lain-lain (topografi, vegetasi, udara, kepadatan bangunan)
Kenyamanan Thermal Bangunan Menurut Nielsen (2002), 4 faktor membuat kenyamanan thermal: Temperature (16-30 C) Humidity (kurang dari 20%) Radiation Air movement (0,1 2 m/s)
Instalasi pengkondisian udara di dalam bangunan untuk membantu pengaturan temperatur, angin, kelembaban, radiasi matahari, dan sebagainya didalam ruangan guna mencapai tingkat kenyamanan termal bagi pemakai ruangan. Pengkondisian udara juga dapat disebut sebagai instalasi tata udara air coditioning (AC)
PERANCANGAN AC Hal-hal yang perlu diketahui dalam perancangan AC adalah: 1. Mesin atau alat yang membutuhkan ruang. 2. Jaringan ducting dan pipa (vertikal maupun horisontal). 3. Outlet dan inlet: diffuser, air return, dll. 4. Sistem pendingin: udara, air.
PERANCANGAN AC Ruang yang diperlukan untuk pengkondisian udara: Ruang untuk mesin (chiller, AHU, cooling tower) Ruang untuk sirkulasi udara dingin Ruang untuk sirkulasi udara panas Ruang untuk sirkulasi udara segar/ luar
SISTEM AC PADA BANGUNAN 1. Sistem AC Window ( Window Unit) 2. Sistem AC Split (Split System) 3. Sistem AC Paket (Package Unit System) 4. Sistem AC Sentral (Central System)
Sistem AC Window (Window Unit ) Adalah sistem AC yang terpadu, semua bagian, elemen ataupun komponen ada dalam satu kesatuan yang tidak dipisah-pisah. Berbentuk satu unit yang dapat dipasang dimana saja, satu sisi menghadap keluar dan satu sisi menghadap kedalam ruangan. Unit AC ini dalam operasionalnya tinggal diberikan daya listrik langsung bekerja.
Keuntungan pemakaian sistem AC Window Dapat dioperasikan sendiri tanpa terganggu lainnya, serta bila banyak jumlahnya masing-masing dapat dioperasikan sendiri-sendiri. Pemeliharaan (maintenance) dan reparasi bila ada kerusakan tidak saling mengganggu. Dapat dipindahkan kemana saja Penambahan dan pengurangan ruang tidak ada masalah dengan AC Window Unit (bila ruangan di perbesar maka jumlah AC ditambah, demikian sebaliknya).
Kerugian pemakaian sistem AC Window Letak AC harus berada pada dinding luar bangunan (hal ini bila tidak tepat meletakkannya dapat mengganggu tampak bangunan). Pada AC ini selalu ada pengembunan, maka saluran drainase, harus dipikirkan penyalurannya. Suara yang ditimbulkan bila AC bekerja cukup berisik. Ada getaran pada dinding tempat AC diletakkan.
Letak AC Window dan sirkulasi udara dingin
Sistem AC Split (Split System ) Secara prinsip sama dengan sistem AC Window, perbedaannya yaitu kalau AC Window merupakan satu kesatuan sedangkan AC Split seluruh bagian/ komponen dibagi menjadi 2 bagian. Satu bagian AC Split merupakan gabungan fungsi evaporator dan katup ekspansi merupakan bagian AC yang akan diletakkan pada interior bangunan, yang dalam bahasa lapangan disebut Fancoil Unit atau Indoor Unit. Sedangkan untuk bagian lainnya yaitu gabungan fungsi kompresor, kondensor, dan refrigerator, merupakan bagian yang disebut Condensing Unit atau Outdoor Unit.
Sistem AC Split (Split System ) Fancoil Unit (FCU) dan Condensing Unit (CU) merupakan 2 unit bagian AC Split yang terpisah. Untuk menghubungkan dari masing-masing menggunakan pipa yang diberi isolasi panas dan bersifat flexibel (biasanya dipergunakan pipa karet), pipa ini disebut flexible pipe insulated. Selain menghubungkan flexible pipe, bisa juga memakai duct (pipa kotak yang terbuat dari seng, baja yang dilapis glass wool dan aluminium foil). Jarak atau panjang pipa penghubung antara FCU dan CU makin pendek makin baik, karena akan mengurangi heat lost, maksimum yang dapat dipakai sebagai patokan adalah 12 m. Lebih dari 12 m akan ada panas/ dingin yang hilang.
Jenis Fancoil Unit (FCU) Untuk indoor unit (FCU) yang dipakai di bangunan-bangunan ada 3 jenis, yaitu: Wall Type: Tipe FCU yang dipasang pada dinding bangunan. Cassette Type: Tipe FCU yang dipasang pada langit-langit menghadap ke bawah. Column Type: Tipe FCU yang dipasang pada kolom-kolom bangunan.
Perletakan FCU
Condensing Unit (CU) Condensing Unit (CU), hanya ada satu macam, yaitu diletakkan di luar bangunan. Perletakan CU dapat diletakkan di halaman, teras, balkon, atap bangunan, dan lain-lain. CU dalam bekerja harus mudah mendapatkan udara segar, sehingga tidak boleh diletakkan di tempat yang tertutup.
Perletakan CU dan FCU pada bangunan
JENIS AC SPLIT AC Split terbagi atas 2 macam, yaitu: Single Split, yaitu sistem AC Split yang condensing unit-nya hanya men-supply Fancoil Unit satu saja. Multi Split, yaitu sistem AC Split yang Condensing Unit (CU) satu buah untuk men-supply FCU lebih dari satu unit (maksimum 4 FCU).
Setelah mengetahui komponen-komponen atau CU dan FCU, persyaratan perletakannya, maka: perancang/ arsitek dapat menyediakan ruang baik untuk alat maupun ruang untuk pipa lewat, yang tentunya tidak mengurangi nilai visual interior atau eksterior bangunannya.
Kelebihan Sistem AC Split Satu rangkaian CU dan FCU dapat dioperasikan sendiri-sendiri tanpa mengganggu lainnya. Mudah untuk ditambah dan dikurangi jumlah unitnya. Dapat dipindahkan. Apabila ada unit yang rusak/ mati, unit lainnya masih dapat dioperasikan, sehingga kenyamanan dalam ruang masih dipenuhi walaupun berkurang kualitasnya. Suara dari FCU tidak berisik.
Kekurangan Sistem AC Split Perletakan unit outdoor memerlukan pemikiran khusus. Jalur pipa flexible harus efisien dan rapih. Masih ada getaran pada dinding walau relatif kecil.
Sistem AC Paket (Package Unit System) Secara prinsip sama dengan Split System, mempunyai outdoor unit (yaitu condensing unit/ CU) dan indoor unit (yaitu fancoil unit/ FCU). Perbedaannya adalah pada flexible pipe insulated yang diganti dengan pipa besi diisolasi, serta kalau pada split system, FCU berfungsi sebagai penyemprot udara dikondisikan (udara dingin).
Sistem AC Paket (Package Unit System) Didalam sistem ini FCU tidak sebagai penyemprot udara dingin tetapi sebagai penyalur udara dingin ke sistem pipa AC (ducting) diteruskan ke diffuser (penyemprot udara dingin). Sistem AC ini dipakai untuk ruangruang besar seperti aula, ruang sidang, auditorium, bioskop, dan lainlain.
Diagram sistem AC Paket pada denah bangunan
Diagram sistem AC Paket pada potongan bangunan
Kelebihan AC Paket Dalam satu ruangan besar bisa ada CU dan FCU tidak satu saja, sehingga bila ada unit yang rusak/ sengaja dimatikan, kenyamanan masih didapat. Dapat dipindahkan. Dapat ditambah dan dikurangi jumlah unitnya. Adanya diffuser yang diletakkan pada langit-langit yang sekalian meratakan pembagian udara dingin dalam ruangan.
Kekurangan AC Paket Dibutuhkan tempat peletakan outdoor unit. Dibutuhkan tempat peletakan indoor unit (FCU). Adanya ducting AC yang membutuhkan space pada bagian atas langit-langit.
Sistem AC Sentral (Central System) AC dengan sistem sentral atau AC Sentral ini agak berbeda dengan ketiga sistem AC terdahulu. Satu sistem AC dipakai untuk seluruh gedung. Bila ada kerusakan pada mesin atau peralatan AC maka praktis seluruh bagian bangunan tidak ada AC (dimatikan). AC Sentral ini banyak dipakai pada bangunan tinggi (bangunan berlantai banyak).
Sistem AC Sentral (Central System) Mesin AC hanya ada satu untuk seluruh bangunan. Untuk bangunan tinggi yang lantainya lebih dari 20 lantai maka mesin AC nya dapat lebih dari satu. Sebagai contoh, untuk bangunan 50 lantai maka bila memakai satu mesin AC maka dibutuhkan kapasitas yang sangat besar dan investasinya besar, selain kerugian kalau terjadi masalah pada mesin AC maka seluruh bangunan AC-nya mati. Untuk mencegah hal tersebut dipergunakan 2 buah mesin AC, setiap 1 mesin melayani 25 lantai.
Sistem AC Sentral (Central System) Satu mesin AC untuk melayani jumlah lantai tertentu tersebut dinamakan satu zone. Dari beberapa kasus, atau contoh yang telah dipakai pada bangunan tinggi, satu zone melayani 20-25 lantai.
Prinsip AC Sentral Pada prinsipnya semua AC mempunyai prinsip yang sama, kalau terjadi perbedaan, hanya pada pemisahan-pemisahan komponen AC dan besarannya. Untuk sistem AC Sentral komponen kompresor, evaporator, katup ekspansi, refrigerator dan kondensor dijadikan satu yang namanya mesin chiller ditambah pendingin (cooling tower/ coling pond) dan air handling unit (AHU) disetiap lantai.
Diagram sistem AC Sentral
Untuk bangunan tinggi yang dimensi massa bangunannya panjang, maka dapat dipergunakan mesin AC (chiller) dua buah, yaitu disisi/ diujung bangunan, hal ini untuk menghemat energi.
Diagram komponen AC Sentral
Sistem pendingin pada AC Sentral AC Sentral dengan pendingin udara/ gas (Air Cooled) secara garis besar sama dengan pendingin air, tetapi tidak memerlukan cooling tower atau cooling pond. Gas yang habis dipakai pada AHU langsung dialirkan ke mesin chiller.
Ruang-ruang yang dibutuhkan Ruang yang harus ada untuk kebutuhan menaruh peralatan AC Sentral dengan pendingin air adalah seperti dibawah ini, tetapi untuk pendingin gas, tidak dibutuhkan ruang cooling tower dan water reservoir. 1. Ruang chiller (minimal 50,0 m²), hanya satu, pada lantai tertentu. 2. Ruang AHU (minimal 12,0 m²), pada setiap lantai. 3. Ruang pompa AC, dekat atau jadi satu dengan ruang chiller. 4. Ruang cooling tower, biasanya diatap bangunan, atau dihalaman. 5. Ruang water reservoir. 6. Ruang genset AC. 7. Ruang shaft AC (lebar minimal 50 cm). 8. Ruang ducting (tinggi minimal 35 cm) diatas langit-langit.
PUSTAKA Stein, Benjamin and Reynolds, John S. (2000), Mechanical and Electrical Equipment for Buildings: 9th Edition, Canada: John Wiley & Sons, Inc. Parlour, R.P. (2000), Building Services, A Guide to Integrated Design, Engineering for Architect, 3rd Edition, Integral Publishing, Australia: Pymble NSW 2073 Rush, Richard D. (1986), Building System Integration Hand Book, New York: John Wiley and Sons, Inc. Nielsen, Holger Koch (2002), A Design Guide for the Built Environment in Hot Climates, London: the Cromwell Press