Pengkondisian udara diperlukan untuk mengatur suhu, kelembaban, kebersihan dan pendistribusiannya sehingga udara dalam ruangan atau gedung dapat terjaga kualitas nya dan mencapai kondisi nyaman bagi orang yang berada diruangan tersebut
Hal yang harus diperhatikan dalam perancangan sistem tata udara adalah:
1. Temperature pendinginan yang diinginkan
2. Tingkat humidity
3. Beban pendinginan terdiri dari: Volume ruangan, Jumlah orang, Peralatan yang ada
6. Jenis mesin pendinginan yang akan digunakan (AC central: Chiller, Split)
7. Perancangan saluran pendinginan (AHU, ducting)
Beban pendinginan:
Adalah jumlah panas yang dipindahkan oleh sistem pengkondisian udara.
Beban pendinginan suatu ruang berasal dari dua sumber, yaitu melalui sumber eksternal dan sumber internal
1) Sumber panas eksternal antara lain:
-Radiasi surya (panas matahari) yang ditransmisikan melalui kaca
-Radiasi surya (panas matahari) yang ditransmisikan melalui atap, dinding
-Panas konduksi dan konveksi melalui pintu dan jendela akibat perbedaan temperature
-Panas oleh udara akibat pembukaan pintu/jendela, celah-celah jendela
-Panas karena ventilasi
2) Sumber panas internal:
-Panas dari aktivitas orang/penghuni
-Panas dari lampu atau peralatan listrik lainnya
Dalam sistem AC dikenal 2 macam panas, yaitu:
1. Panas sensible yaitu panas yang menyebabkan perubahan temperature tanpa perubahan fase. Umumnya semua yang berasal dari panas internal dan eksternal. contoh panas sensibel:
-Transmisi panas dari bangunan lewat atap, dinding, kaca, jendela, dll
-Panas dari lampu, peralatan
-Panas dari penghuni
2. Panas laten yaitu panas yang menyebabkan perubahan fase tanpa menyebabkan perubahan temperature.
Contoh panas laten:
-Panas dari penghuni ruangan
-Panas ventilasi/filtrasi dari kelembaban udara dalam dan luar
Dalam kenyataannya kalor yang masuk kedalam gedung tidak tetap, karena faktor-faktor yang mempengaruhi kalor tersebut juga berubah-ubah, sebagai contoh:
-Temperature udara luar nilainya merupakan fungsi waktu, maksimum disiang hari rendah dipagi dan sore hari, minimum dimalam hari.
-Jumlah penghuni yang tidak tetap (variable orang)
-Peralatan listrik sebagai sumber panas yang nyala diwaktu tertentu (utilisasi)
Dasar perhitungan beban pendinginan dilakukan dengan dua cara:
1. Perhitungan beban kalor puncak (total peak load)
2. Perhitungan beban kalor sesaat
Rumus dan cara perhitungan beban pendinginan (Cooling load)
- Sumber panas internal:
1. Penghuni ruangan:
a) Beban panas sensible: Qso = n x SHG x CLF
b) Beban panas laten: Qlo = n x LHG
Dimana,
n = jumlah orang
SHG=Sensible heat gain per orang
LHG=Laten heat gain per orang
CLF=Cooling load faktor, assumsikan 1 jika ruangan tidak dimaintain konstant selama 24 jam
Lihat Tabel SHG dan CLF dalam watt
2. Field heat
Beban kalor yang dibawa produk yang akan didinginkan atau disimpan
Q= m Cp delta T
m=berat dari produk (kg)
Cp=panas jenis produk
delta T=perubahan suhu
3. Lampu penerangan
a) Beban sensible – Qsl = input x n x CLF
Input: Total watt lampu
n : jumlah lampu terpasang
CLF diasumsikan 1 jika lampu dinyalakan terus menerus selama 24 jam.
4. Peralatan listrik/appliance
Beban sensible: Qsp = Heat gain x CLF
5. Ventilasi dan filtrasi
a)Beban sensible : Qsv = 1,23 x Q x delta T
b)Beban latent: 3010 x Q x delta W
- Sumber panas eksternal:
1. Sinar matahari:
Q = A x SC x SHGF x CLF
Q = U x A x delta T
dimana,
A = luas area
SC=shading coefficient (lihat tabel)
adalah faktor pengurang panas pada kaca yang dilapisi isolasi (absorb panas) nilai 0,2 (contoh: kaca reben) – 1 (tanpa isolasi panas)
SHGF = solar heat gain factor, area timur khatulistiwa biasa berkisar 500 – 800 w/m2 (lihat tabel)
CLF=Cooling load factor
U = koefesien perpindahan panas
A = Luas permukaan
delta T = perbedaan suhu dalam dan luar ruangan
2. Dinding dan atap:
Q = U x A x CLTD, dimana:
U = koefesien transfer panas keseluruhan eksternal dinding dan atap (nilainya antara 2-4)
A = Luas area
CLTD= Cooling load temperature difference (lihat tabel)
3. Kaca:
Q = U x A x CLTD, dimana:
U = koefesien transfer panas keseluruhan eksternal jendela kaca nilai nya berkisar 3-6
A = Luas area
CLTD= Cooling load temperature difference (lihat tabel)
CLTD merupakan perbedaan temperatur dalam ruangan dan temperature luar,
peak tertinggi disiang hari yaitu jam 2 siang dimana temperatur luar 39 sedangkan temperature dalam 25
CLTD = 39 – 25 = 14
Sumber panas lain (service load)
adalah panas lain yang timbul dalam proses operasi pendinginan seperti kipas, operator,
udara luar ketika pintu dibuka, motor listrik, panas infiltrasi dari penyekat dan rak pendingin.
(Besar service load sekitar 10% dari total konduksi panas)
AHU & Ducting
Ducting berfungsi menyalurkan udara yang telah dikondisikan dari mesin AHU (Air handling unit)
ke seluruh ruangan. Sedangkan AHU mendapatkan supply media pendinginan dari chiller.
Desain dan struktur kontruksi ducting:
-Ditempatkan pada struktur bangunan dengan menempel atau menggantung pada ceiling
-Desain struktur bangunan ceiling atau dinding harus kuat menahan beban ducting
-Ducting dari bahan yang kuat, tidak menimbulkan bunyi
-Tahan aliran udara , dan tidak ada kebocoran
-Contoh material ducting dipasaran:
1. Galvanized steel
2. Polyrethane duct board / preinsulated aluminium ducts)
3. Fiberglass duct board (preinsulated non metalic ductwork)
4. Flexible tubing
Perhitungan supply udara:
A = Cfmsa / V u
A = Luas duct (m2)
Vu = Kecepatan aliran udara (m/s)
Cfmsa = Jumlah udara supply (m3/s)
return ducting, berfungsi untuk mengalirkan udara balik dari ruangan yang telah
dikondisikan kembali ke AHU:
A = Cfmra/Vu;
Cfmra=Jumlah udara balik (m3/s)
Langkah-langkah dalam perancangan dan pemilihan komponen sistem tata udara:
1.Hitung beban pendinginan (Data beban)
2.Perhitungan Psikometric chart
3.Perhitungan pressure drop air flow
4.Perhitungan dimensi ducting
5.Pemilihan sistem AC
Contoh perhitungan pengkondisian udara pada sebuah bangunan terdiri dari 3 lantai.
Perhitungna exhaust fan (sirkulasi udara):
Exhaust fan dipasang untuk mengatur sirkulasi udara diruangan. Ada dua macam keluaran exhaust fan:
1. Udara dikeluarkan ke luar gedung melalui ducting
2. Udara dari exhaust fan dikembalikan ke AHU (return air) untuk disaring dan dikirimkan kembali keruangan
Beberapa vendor juga sudah memiliki exhaust fan dan supply fan diunit AHU yang sama.
Perhitungan air sirkulasi CFM (cubic feet minutes) berdasarkan volume ruangan dan rating air sirkulasi
(frekwensi/jam) yang disyaratkan untuk masing-masing ruangan.
Ada 2 jenis ventilating fan: wall ventilating fan dan ceiling ventilating fan. Ceiling ventilating fan
dipasang diatas platfond dan memiliki pipa ducting untuk meneruskan udara keluar ruangan atau dikembalikan
ke return air diAHU untuk difilter dan disalurkan kembali ke ruangan. Untuk memakai ceiling ventilating fan
perlu mempertimbangkan besarnya hambatan atau statik pressure karena panjang nya salurang pipa ducting dan
juga karena ada belokan sehingga pemilihan CFM harus lebih besar dari perhitungan untuk menkompensasi faktor
hambatan tersebut.
Contoh pemilihan exhaust fan:
Tentukan kapasitas exhaust fan yang akan dipasang untuk sebuah ruangan hall dengan ukuran
(lebar) 10m x (lebar) 10m x (tinggi) 5m.
Konversi m ke feet (1 m = 3,28 feet)
Panjang = 10 m x 3,28 = 30,28 feet
Lebar = 10 m x 3,28 = 30,28 feet
Tinggi = 5m x 3,28 = 16,4 feet
Volume ruangan = 30,28 x 30,28 x 16,4 = 15036,80 cubic feet
standar rating flow rate untuk hall (lihat tabel) = 8 x / jam
Kapasitas exhaust fan = 15036,80 x 8 / 60 = 2004,97 CFM
Pilihan,
1 unit 2500 CFM
2 unit 1000 CFM (terpasang setiap jarak 5 meter)
4 unit 500 CFM (terpasang setiap jarak 2 meter)
Contoh menentukan ukuran AC split pada suatu ruangan:
1 PK = 1 HP = 735,5 watt
Suatu kamar dengan ukuran lebar 3 meter, panjang 3 m, tinggi 3m, ditempati oleh penghuni
2 orang. berapakah kapasitas AC yang diperlukan untuk pendinginan ruangan?
Hitung beban panas ruangan:
Beban panas radiasi bangunan:
Q = 9 x 2 x 10 (beda suhu luar dan dalam) = 180
Beban panas orang:
Q internal = 2 x (60 (sensible) + 40 (laten) ) = 200
Total heat = 380 watt = 0,51 PK
Ukuran ac = 1/2 PK
