beban pendingin2

SISTEM TATA UDARA PERTEMUAN 14

DASAR PERHITUNGAN BEBAN PENDINGINAN 1. Jenis Beban Dalam perhitungan beban pendinginan terhadap suatu gedung atau ruangan terdapat dua jenis beban pendinginan, yaitu : 1.1 Beban Kalor Sensibel 1.1.1

Perhitungan Beban Kalor Sensibel di dalam Daerah Tepi Gedung ♦

Jumlah Radiasi Matahari Melalui Jendela

Apabila sebuah jendela atau jendela-jendela dibayangi oleh gedung sebelah atau tepi atapnya sendiri, maka tidak semua panas matahari masuk ke dalam ruangan;jadi, jumlah radiasi matahari yang masuk ke dalam menjadi kecil. Sebaliknya, apabila jendela ruangan berhadapan dengan benda lain yang memantulkan cahaya (misalnya kaca jendela dari gedung sebelah atau lantai serambi rumah, dsb), maka dipandang perlu menambahkan sebanyak 10 sampai 30 % dari radiasi matahari langsung dalam perhitungan beban kalor, pada siang hari yang panas. ♦

Pemasukan Tambahan Kalor ( Heat Gain ) Melalui Jendela

Ada dua macam dinding, yaitu dinding termal tipis (memindahkan panas dengan cepat) dan dinding termal tebal (memindahkan panas dengan lambat). Kaca jendela adalah salah satu contoh dinding termal tipis. Banyaknya perpindahan kalor melalui dinding termal tipis adalah: (selisih temperatur ruangan dalam dan ruangan luar) x ( koefisien perpindahan kalor) ♦

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB

Beban Kalor Sensibel Karena Adanya Ventilasi

Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

1

Jumlah penggatian udara dalam ventilasi dapat diperoleh dengan membagi jumlah udara yang masuk karena adnyan gaya gesekan alamiah (misalnya angin) oleh volume ruangan. ♦

Beban Tansmisi Radiasi Matahari Melalui Dinding (atau

Atap), Luas Dinding (atau Atap) Dalam hal ini luas dinding adalah luas dinding (dikurangi luas jendela); sedangkan luas atap adalah luas bagian atap yang dikenai udara luar. Koefisien perpindahan kalor dari dinding (atau atap) dapat dinyatakan sebagai laju perpindahankalor setiap jam (kcal/jam) per 1 m2 luas dinding, apabila perbedaan temperatur dalam dam temperatur luar dinding (atau atap) dapat di pertahankan 1°C untuk jangka waktu yang lama, sesuai dengan kapasitas kalor dari dinding (atau atap). ♦

Beban Kalor Tersimpan di dalam Ruangan dengan

Penyegaran Udara Tidak Kontinu Dalam perhitungan beban kalor dari suatu ruangan yang akan didinginkan, tetapi yang sebelumnya mengalamai pemanasan oleh matahari , beban kalor sensibel dari ruangan bagian tepi gedung haruslah ditambah dengan 10-20%.

1.1.2

Perhitungan Beban Kalor Sensibel di dalam Daerah Tengah Gedung ♦

Beban Perpindahan Kalor Melalui Partisi, Langit-langit,

dan Lantai Perbedaan temperatur pada partisi (perbedaan temperatur di dalam sebuah ruangan dengan ruangan di sebelahnya).

Apabila dua ruangan yang

berdampingan memperoleh penyegaran udara (didinginkan), maka perbedaan temperatur antara kedua permukaan partisi yang memisahkan kedua ruangan tersebut dapat dianggap sama dengan nol.


Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

2

♦

Beban Kalor Sensibel karena Adanya Sumber Kalor di

dalam Ruangan Jika jumlah orang yang ada di dalam ruangan diketahui dengan pasti, pergunakanlah jumlah tersebut. Hal ini dikarenakan perbedaan usia, berat badan misalnya bagi wanita haruslah di pakai faktor kelompok pria dewasa kali 0,82; sedangkan bagi anak-anak, haruslah dipakai faktor kelompok pria dewasa kali 0,75. Faktor kelompok pria dewasa saja dapat diperoleh dengan membaginya dengan faktor kelompok tersebut.

1.1.2.1

Perhitungan Beban Kalor Sensibel dari Mesin Penyegar Udara ♦

Beban Kalor Sensibel karena Adanya Pemasukan Udara Luar

Jumlah pemasukan udara luar yang diperlukan tergantung pada jenis kegiatan yang ada. Selisih temperatur udara luar dan temperatur udara ruangan adalah selisih antara temperatur udara luar sesaat dan temperatur udara ruangan yang di rencanakan. Periksalah dan catat daya penggerak kipas udara dari mesin penyegar udara yang dipilih. Efisiensi kipas udara dari penyegar udara biasanya 0,80. ♦

Jumlah Beban Kalor Sensibel dalam Ruangan

Untuk memperoleh beban kalor mesin penyegar udara, maka haruslah ditambahkan beban kalor ruangan. ♦

Kenaikan Beban Kalor karena Adanya Kebocoran pada Saluran

Udara Faktor kebocoran saluran udara dipergunakan hanya apabila saluran udara, dari mesin penyegar udara ke ruangan yang akan disegarkan, melalui udara atmosfir. Faktor kebocoran tersebut tergantung dari cara dan kualitas pekerjaan pemasangannya. Faktor kebocoran dari saluran lingkaran boleh dikatakan sama dengan nol, sedangkan untuk saluran segi empat kira-kira di antara 0,1 dan 0,2.


Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

3

1.1.3 1.1.3.1

Beban Kalor Laten Perhitungan Beban Kalor Laten di dalam Daerah Tepi Gedung ♦

Beban Kalor Laten karena Adanya Infiltrasi

Beban kalor laten oleh infiltrasi dihitung dengan :

(Volume ruangan,

m3) x (Jumlah ventilasi alamiah Nn) x 597,3 kcal/kg x (selisih perbandingan kelembaban di dalam dan di luar ruangan (kg/kg’) 1.1.3.2 Perhitungan Beban Kalor Laten di dalam Daerah Tengah Gedung ♦

Beban Kalor Laten karena Adanya Sumber Penguapan di dalam

Ruangan Kalor laten dari orang yang ada di dalam ruangan tergantung dari kondisi kerja (duduk di kursi, bekerja di belakang meja, berdiri atau berjalan lambat, dansa, bekerja) dan jenis bangunan ( gedung, kantor atau hotel, toko serba ada atau eceran, ruang dansa, pabrik) 1.1.3.3

Perhitungan Beban Kalor Laten dari Mesin Penyegar Udara ♦ Beban Kalor Laten karena Adanya Pemasukan Udara Luar Selisih perbandingan kelembaban udara luar dan udara ruangan adalah selisih antara perbandingan kelembaban udara luar tersebut di luar ruangan dan perbandingan kelembanan udara ruangan di dalam ruangan. ♦ Jumlah Beban Kalor Laten Ruangan Untuk memperoleh beban kalor laten dari mesin penyegar udara, maka haruslah ditambahkan beban kalor laten ruangan. ♦ Kenaikan Beban Kalor Adanya Kebocoran pada Saluran Udara


Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

4

Faktor kebocoran saluran udara dipergunakan hanya apabila saluran udara, dari mesin penyegar udara ke ruangan yang akan disegarkan, melalui udara atmosfir. Faktor kebocoran tersebut tergantung dari cara dan kualitas pekerjaan pemasangannya. Faktor kebocoran dari saluran lingkaran boleh dikatakan sama dengan nol, sedangkan untuk saluran segi empat kira-kira di antara 0,1 dan 0,2.

2.5

Klasifikasi Perhitungan Beban Sumber beban pendinginan dari suatu gedung/ruangan berasal dari luar maupun

dari dalam gedung/ruangan itu sendiri yang dapat berupa beban sensibel atau laten. Adapun sumber-sumber beban itu sebagai berikut : 2.5.1

Beban dari Luar : A.

Tranmisi panas melalui atap.

B.

Transmisi panas melalui dinding.

C.

Tranmisi panas melalui kaca :

D. 2.5.2

2.5.3

•

Secara konduksi.

•

Secara radiasi.

Tranmisi panas melalui partisi, langit-langit dan lantai.

Beban dari Dalam : A.

Panas dari penghuni ruangan.

B.

Panas dari lampu.

C.

Panas dari peralatan.

D.

Panas dari elektromotor.

Ventilasi dan Infiltrasi : A.

Penambahan panas sensibel.

B.

Penambahan panas laten.


Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

5

2.6

Rumus Perhitungan Beban

2.6.1

Beban dari Luar

2.6.1.1 Atap Q = U . A . Te ( W )

(ASHRAE,116)

Dimana: Q

= Laju aliran kalor (W)

U

= Koefisien perpindahan panas bahan total Btu ft 2 .hr.° F

A

= Luas atap dilihat dari gambar arsitektur ft 2

Te

= Perbedaan temperatur ekuivalen ( ° F )

(

)

( )

2.6.1.2 Dinding Q = U . A . Te ( W )

(ASHRAE,116)

Dimana: Q

= Laju aliran kalor (W)

U


A

= Luas atap dilihat dari gambar arsitektur ft 2

Te

= Perbedaan temperatur ekuivalen ( ° F )

(

)

( )

2.6.1.3 Kaca Transmisi panas melalui kaca dapat dibagi dua, yaitu : 1.

Secara konduksi

Q = U . A . CLTD corr

(W)

CLTD corr = CLTD + ( 25.5 − Tr ) + ( To − 29.4 )

(STOCKER, 77)

Dimana :


Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

6

(

U


A

= Luas kaca dilihat dari gambar arsitektur ft 2

CLTD

= Cooling Load Temperature Difference.

CLTDcorr

= Cooling Load Temperature Difference Correction.

Tr

= Temperatur bola kering ruangan.

To

= Temperatur rata-rata udara luar.

2.

Secara radiasi

)

( )

Q = A . SC . SHGF . CLF

(W)

(STOCKER, 71)

Dimana :

( )

A

= Luas kaca dilihat dari gambar arsitektur ft 2

SC

= Shading Cofficient.

SHGF

= Solar Heat Gain Factor Btu ft 2 .hr.° F

CLF

= Cooling Load factor.

(

)

2.6.1.4 Partisi, Langit-Langit dan Lantai Q = U . A . TD

(W)

(ASHRAE,117)

Dimana :

(

U


A

= Luas partisi, langit-langit, dan lantai ft 2

TD

= Design Temperature Difference ( ° F )

2.6.2

Beban dari Dalam

)

( )

2.6.2.1 Panas dari Penghuni Ruangan


Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

7

Panas dari penghuni ruang terdiri dari panas sensibel dan panas laten. Jumlah panas yang dihasilkan tergantung dari jenis kelamin, usia, dan tingkat kegiatan yang dilakukan. Panas dari tubuh manusia dipancarkan dengan cara : 1. Radiasi dari permukaan tubuh ke permukaan sekitarnya. 2. Konveksi dari permukaan tubuh dan dari penafasan udara sekitanya. 3. Penguapan keringat dari permukaan tubuh. Jumlah panas yang dikeluarkan dengan cara radiasi dan konveksi besarnya tergantung pada perbedaan temperatur antara tubuh manusia dengan udara ruang. Sedangkan laju penguapan besarnya tergantung pada tekanan uap udara sekitarnya.

1. Beban sensibel Qs = No . SHG . CLF

(W)

(STOCKER, 69)

Dimana : No

= Jumlah penghuni ruangan.

SHG

= Sensibel Head Gain of Occupants.

CLF

= Cooling Load factor.

2. Beban Laten QL = No . LHG

(W)

(STOCKER, 69)

Dimana: No


LHG

= Laten Head Gain of Occupants.

2.6.2.2 Panas dari Lampu QLampu = SHG . CLF

(W)

Dimana : CLF

= Cooling Load Factor.

SHG

= Sensibel Head Gain of Occupants.


Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

8

2.6.2.3 Panas dari Peralatan Qalat = SHG . CLF

(W)

(STOCKER, 68)

Dimana : CLF

= Cooling Load Factor.

SHG

= Sensibel Head Gain of Occupants

2.6.3

Ventilasi dan Infiltrasi Ventilasi sangat dibutuhkan untuk menggantikan udara ruangan yang telah

digunakan dengan udara segar. Udara segar tersebut berasal dari luar yang masuk ke dalam ruangan melewati filter sehingga kebersihan terjaga. Infiltrasi adalah udara luar yang masuk ke dalam ruangan terkondisi secara tidak sengaja. Infiltrasi dapat masuk melalui celah-celah pintu dan jendela yang tertutup maupun pintu dan jendela yang sering dibuka. Hal ini disebabkan adanya perbedaan temperatur dan tekanan udara luar dengan udara ruangan. Beban pendinginan ventilasi dan infiltrasi merupakan beban sensibel dan laten. 1. Beban sensibel Qs = 1,232 . I/s . ∆t

(STOCKER, 64)

Dimana : I/s

= Jumlah udara ventilasi atau infiltrasi.

∆t

= Perbandingan temperatur dalam dan luar ruangan.

2. Beban laten. QL = 3012 . I/s . ∆W

(STOCKER, 65)

Dimana : I/s

= Jumlah udara ventilasi atau infiltrasi

∆W

= Perbandingan enthalpi udara dalam dan udara ruangan.

3. Total penambahan panas.


Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

9

Total penambahan panaas dari udara ventilasi dan infiltrasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Q = 4,334 . I/s. ∆h Dimana : I/s

= Jumlah udara ventilasi atau infiltrasi

∆h

= Perbandingan enthalpi udara dalam dan luar ruangan.

4. Jumlah udara Ventilasi dan Infiltrasi 4.1 Ventilasi Jumlah udara yang dibutuhkan di tentukan dengan rumus : U v = V . No Dimana : V

= Udara ventilasi yang dibutuhkan per orang.

No


4.2 Infiltrasi Jumlah udara infiltrasi yang masuk melalui celah-celah ditentukan dengan rumus : Ui= I . CL Dimana : I

= Udara infltrasi yang masuk, per meter celah

CL

= Panjang celah dari pintu atau jendela.


Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

10

2.4

Koefisien Perpindahan Panas Keseluruhan Untuk perhitungan beban pendinginan perlu diketahui harga koefisien perpindahan

energi-energi kalor dari setiap jenis bahan yang dipergunanakan. Dasar perhitungan R dan U pada table 8-6 dan 8-7 (ASHRAE,1977 :118-119) adalah dengan menggunakan analogi rangkaian listrik. Dalam hal tahanan thermal tiap-tiap bahan bentuknya dianalogikan sebagai tahanan listrik yang disusun secara seri untuk mendapatkan tahanan total, perlu ditambahkan harga lapisan udara pada posisi luar dan dibawah struktur bangunan. Pada gambar dibawah ini, diperlihatkan contoh perhitungan untuk menentukan harga koefisien perpindahan panas keseluruhan untuk dinding luar.

R1

R2

R3 RL

RD

Diluar

Didalam

Aliran kalor

Gambar 2.6 Komponen dari tahanan perpindahan kalor

Maka bentuk persamaan dari harga koefisien transmisi kalor tersebut adalah :

U=

1 R

R = RD + R1 + R2 + R3 + RL Dimana : U

(

= Koefisien perpindahan kalor Btu h.Ft 2 .° F


)

Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

11

 °F  Btu

= Tahanan perpindahan kalor dari struktur bangunan 

R RD

= Tahanan perpindahan kalor dari lapisan permukaan struktur bangunan

 °F   Btu RL

h   Ft 2  dalam

h   Ft 2 

= Tahanan perpindahan kalor dari lapisan permukaan struktur bangunan

luar

 °F  h.Ft 2    Btu  R1, R2, R3

= Tahanan perpindahan kalor dari setiap lapisan struktur bangunan

 °F  h.Ft 2    Btu  Harga RD dan RL dapat di peroleh dari table 8-8 (ASHRAE, 1977 : 119), sedangkan harga R1, R2, R3, didapat dari table 8-9 (ASHRAE, 1977 : 120) DAFTAR PERHITUNGAN BEBAN AIR CONDITIONER Langganan: ...................................

dihitung oleh: ................................

Tanggal: ................. Bagian

Ukuran

Faktor perkalian

1. JENDELA Mengapa matahata: (Pilih satu, beban yang terbesar)

Tanpa

Beban

Siang Hari Ditutup Tenda

Penutup

atau tirai

dari luar

dingin BTU/h Ukuran x Faktor


Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

12

sqft

75

30

20

a). Timur laut

sqft

100

40

25

b). Timur

sqft

75

30

20

c). Tenggara

sqft

75

35

20

d). Selatan

sqft

120

50

35

e). Barat daya

sqft

150

65

45

f). Barat

sqft

120

50

35

g). Barat laut

sqft

75

35

20

h). Utara 2. JENDELA-JENDELA Tidak menghadap matahari: Jumlah semua jendela

sgft

a. Gelas tunggal

sgft

b. Gelas ganda atau gelas block 3. DINDING-DINDING

14

a. Bagian luar Menghadap matahari

7 konstruksi

Panjang

........ft

Ringan

Berat

60

30

c.Bagian dalam Hanya pada dinding yang me 30

rupakan batas dari ruangan lain yang tidak didinginkan 4. ATAP atau LAGIT-LAGIT

..........ft

(Pilihan sebuah saja) a. Atap tanpa isolasi

sqft

19

b. Atap berisolasi

sqft

8

c.Langit-lagit diatasnya bertingkat

aqft

3

sqft

5

d. Langit-langit berisolasi di atas adalah ruangan


Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

13

e. Langit-langit tampa isolasi diatasnya adalah ruang 5. LANTAI

sqft

12

aqft

3

(Hilangkan jika di atas tanah atau diatas ruang bawah tanah) 6. ORANG & VENTILASI Jumlah orang 7. LAMPU-LAMPU & ALAT-ALAT LISTRIK YANG DIPAKAI 8. PINTU & ARCHES

600 watt Panjang

Terus-menerus terbuka keruang yang tidak didinginkan. Lebar 9. JUMLAH 1 s/d 8 10. JUMLAH BEBAN DINGIN

ft

3

(Bagian 9) x 1.1 (Faktor)=

Keterangan untuk mengisi daftar perhitungan beban dari RAC Daftar perhitungan beban ini adalah untuk comfort air conditioning, yang tidak memerlukan keadaan tetentu dari suhu dan kelembaban dalam ruang. Faktor dalam daftar ini didasarkan pada suhu udara luar 950F (350C) DB, dan 750F (240C) WB, pada siang hari. Dipakai untuk ruang duduk, kantor, kamar tidur, dan sebagainya. Nomor urut dibawah ini disesuaikan dengan tabel diatas: 1. Kalikan luas jendela dengan sqft. daritiap-tiap arah dengan faktor-faktor dari arah jendela. Untuk jendela yang memakai penutup dari dalam (tirai atau gordeng) atau ventilasi blinds, dipakai factor pada “ditutup atau tirai”. untuk jendela yang memakai


Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

14

tutup dari luar atau keduanya didalam dan diluar, dipakai factor pada “tenda dari luar”. (perhatiakan: untuk jendela dengan gelas block, factor-faktor pada bagian harus dikalikan 0.5 dan untuk gelas ganda atau storm window dikalikan dengan 0.8) 2. Kalikan jumlah semua luas jendela dalam sqft. dengan faktor yang sesuai. 3. a. Kalikan jumlah panjang dalam feet dari semua dinding yamg menghadap keluar dengan factor yang sesuai. Pintu dianggap sebai dari dinding yang tebal 8’(20cm) atau kurang dianggap konstruksi ringan. Dinding yang berisolasi tau dinding tebal lebih dari 8” diamggap lonstruksi berat. b.

Kalikan semua dinding dalam feet dari dinding-dinding bagian dalam yanga

berbatasan dengan ruang yang tidak dindingkan dengan paktor yang diberikan. Dinding yang dibatasi dengan lain ruangan yang juga didinginkan tidak perlu dijumlahkan untuk dihitung. 4. Kalikan jumlah luas atap (roof) atau langit-langit (ceiling)dalam sqft, dengan factorfaktor yang diberikan paling sesuai (hanya dipilih sebuah yang paling sesuai). 5. Kalikan jumlah luas lantai dalam sqft. Dengan faktor yang diberikan, hilangakan bagian-bagian ini jika lantai berada langsung diatas tanah atau diruang bawah tanah (basemen). 6. Kalikan jumlah orang yang ada dalam ruangan yang diatur udaranya dengan faktor yang diberikan. Ambil paling sedikit 2 orang. 7. Hitunglah jumlah watt dari lampu-lampu dan alat-alat listrik yang dipakai waktu RAC sedang bekerja, kalikan jumlah watt dengan paktor yang diberikan. 8. Kalikan lebar dalam feet dari pintu atau dinding yang terbuka, atau terus menerus terbuka dan berhubungnan dengan lain ruangan yang tidak didinginkan dengan faktor yang diberikan. Jika lebar atau dinding yang terbuka dari 5 feet (1.5m), beben yang sesungguhnya akan melebihi dari perhitungan. Dalam hal ini kedua rungan tersebut harus dianggap sebagai suatu ruangan

yang lebih besar dan bebanya

harus dihitung kembal. PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB

Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

15

9. Jumlahkan beban-beban dari semua bagian diatas: 1 s/d 8. 10. Kalikan jumlah beban yang didapat dari bagian 9 dengan faltor kreksi dan hasilnya adalah jumlah perkiraan beban dingin dalam BTU per jam. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik kita harus memilih RAC yang kapasitasnya yang mendekati beban yang diperlukan. Pada umumnya RAC dari kapasitas yang lebih besar akan bekerja dengan berhenti-henti dan kurang memuaskan, dari pada RAC yang sedikit kurang kapasitasnya yang akan bekerja hampir terus menerus.

PERKIRAAN BEBAN AIR CONDITIONING PADA BEBERAPA PEMAKAIAN Pemakain untuk


m2/ton

Ir. Djuhana, M.Si.

feet/ton

SISTEM TATA UDARA

16

Kamar tidur

46-56

500-600

Flat (rumah susun), dengan 1 atau 2

33-42

355-450

kamar

30-35

325-375

Ruang kantor kecil

28-33

300-355

Ruang kantor besar, bagian dalam

23-28

250-300

Hotel, kamar tamu

23-28

250-300

Rumah sakit, kamar pasien

23-28

250-300

Pabrik, barang-barang presisi

23-28

250-300

Pusat kesehatan

21-25

225-270

Ruang kantor besar, bagian luar

21-25

225-270

Sekolah, ruang kelas

19-23

200-250

Toko serba ada

18-23

190-250

Bank, ruang utama

14-23

150-250

Gereja

9-23

100-250

Rumah makan

16-21

170-225

Kamar makan

18-20

190-215

Salon kecantikan

14-19

150-200

Ruang perjamuan

9-16

100-170

Aula (Auditorium)

5-14

50-150


Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA

17

beban pendingin2

Recommend Documents