Post on 12-Feb-2020
i
PERANCANGAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA
UNTUK MALL
TUGAS AKHIR
No : 874 / TA / FST – USD / TM / Januari / 2008
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S1
Program Studi Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin
Diajukan oleh :
Jemy Wijaya
Nim : 045214091
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2008
ii
AIR CONDITIONING SYSTEM DESIGNING FOR MALL
FINAL ASSIGNMENT
No : 874 / TA / FST – USD / TM / Januari / 2008
Presented as meaning
For gaining engineering holder
in Mechanical Engineering study programme
By :
Name : Jemy Wijaya
Nim : 045214091
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2008
iii
iv
v
PERNYATAAN
Dengan ini penulis menyatakan bahwa Tugas Akhir ini belum pernah ada
dan belum pernah diajukan di suatu Perguruan Tinggi manapun. Penulis dapat
mempertanggung jawabkan bahwa Tugas Akhir ini merupakan hasil karya penulis
yang otentik dan belum pernah dituli s atau diterbitkan oleh orang lain, kecual i
yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 26 Juli 2007
Penulis
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : Jemy Wijaya
Nim : 045214091
Demi pengembangan ilmu pengetahuan , saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
Perancangan Sistem Pengkondisian Udara untuk Mall
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan
kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,
mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan
data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau
media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya
maupun memberikan royalti kedapa saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis.
Semikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal : 13 Agustus 2008-08-13
Yang menyatakan
(Jemy Wijaya)
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah melimpahkan
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir.
Tugas Akhir ini merupakan salah satu mata kuliah yang wajib ditempuh
setiap Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta. Tugas Akhir ini merupakan sarana penuangan pengetahuan
yang telah diterima penulis dari perkuliahan awal semester hingga akhir semester.
Dalam Tugas Akhir ini membahas mengenai perancangan, pemilihan alat,
perhitungan beban pendinginan dari Mall ITC-BSD Tangerang, dengan harapan
mendapatkan cara untuk penghematan energi listrik di Mall tersebut.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih atas
segala bantuan, saran, dan fasilitas yang telah diberikan sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis mohon maaf apabila ada nama yang
terlupakan sehingga tidak disebutkan dalam ucapan terima kasih ini. Dalam
kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Ir. Gregorius Heliarko SJ., S.S., B.S.T., M.A., M.Sc., selaku dekan
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
2. Bapak Ir. PK. Purwadi, M.T. selaku dosen pembimbing dalam menyelesaikan
Tugas Akhir
3. Bapak Surya Dirja Wijaya, S.H. selaku Manager CR di ITC-BSD Tangerang
tahun 2008 yang memberikan ijin untuk kerja praktek dan pengambilan data
Tugas Akhir.
viii
4. Sel uruh dos en Teknik Mes in yang tel ah mem ber ika n sem angat dan
dorongan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini
5. Rek an-rek an sek ret ariat, khu susnya Ign . Tri Wid aryant o yang tel ah
membantu dalam segala urusan administrasi Tugas Akhir
6. Orang tua yan g sela lu memberikan doron gan dan semangat da lam
mengerjakan Tugas Akhir
7. Seluruh rekan mahasiswa teknik mesin angkatan 2004, yang telah memberikan
dorongan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir
Usaha yang penulis lakukan sudah semaksimal mungkin, namun penulis
menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu
penulis mohon maaf atas segala kekurangan dan kesalahan yang terdapat dalam
penulisan ini. Saran dan kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis
harapkan demi perbaikan dikemudian hari.
Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini memberikan manfaat
bagi pembaca.
Penulis
ix
INTISARI
Sistem pengkondisian udara merupakan suatu sistem perlakuan terhadap
udara untuk mengatur suhu, kelembaban, kebersihan, dan pendistribusiannya
secara serentak guna mencapai kondisi nyaman yang dibutuhkan. Suatu sistem
pengkondisian udara biasanya digunakan untuk kebutuhan kenyamanan dan untuk
kebutuhan suatu industri. Pemilihan suatu sistem pengkondisian udara hams tepat
berdasarkan kegunaannya, sehingga keseluruhan sistem yang digunakan dan unit
instansi pengkondisian yang digunakan bisa memberikan hasil yang maksimal.
Sistem pengkondisian udara pada dasarnya terdapat empat perlakuan
penting terhadap refrigeran, yaitu pemampatan, pengembunan, penurunan
tekanan, dan penguapan. Di evaporator terjadi penyerapan kalor dari ruangan yang
akan di kondisikan, sedangkan di kondenser, kalor itu dibuang ke lingkungan.
Besarnya beban pendinginan yang diterima evaporator berasal dari dua jenis
beban kalor, yaitu beban kalor sensibel, dan beban kalor laten. Besarnya beban
kalor ini dapat dihitung berdasarkan perbedaan temperatur, perbedaan kelembaban
udara, juga faktor-faktor lain yang mempengaruhi.
Pada perancangan suatu sistem pengkondisian udara harus terlebih dahulu
dihitung total beban pendingnan, setelah itu dapat dipilih dan di pasang kapasitas
mesin pendiginan yang sesuai dengan ruangan yang akan dikondisikan.
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL………………………………………………………........ i
HALAMAN JUDUL BAHASA INGGRIS .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... ii
HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .. iii
HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI DAN DEKAN .... .... .... .... .... .... .... .... iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. v
HALAMAN PERSEMBAHAN .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ vi
KATA PENGA NTAR .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .vii
ABSTR ACT.... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ..... ix
INTISARI .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ ix
DAFTAR ISI .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... x
DAFTAR TABEL .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... . xiii
DAFTAR GAMBAR.... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .. xiv
BAB I PENDA HULUAN .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... 1
1.1 Latar Belakang Perancangan.............................................................1
1.2 Tujuan Perancangan..........................................................................2
1.3 Manfaat Perancangan ........................................................................3
1.4 Pembatasan Masalah .........................................................................3
1.5 Dasar Teori Sistem Pengkodisian Udara...........................................4
BAB II KONDISI UMUM PERANCANGAN ......................................................7
2.1 Kondisi Umum Bangunan.................................................................7
2.2 Alokasi Tempat Setiap Lantai...........................................................8
2.3 Bahan Dinding dan Isolasi ................................................................9
2.4 Faktor Pertimbangan Pemilihan Sistem Penyegaran Udara............11
2.5 Sistem Operasi Tata Udara..............................................................13
xi
2.6 Data-data Teknis Perencanaan Sistem Penyegaran Udara ..............13
2.7 Sistem Chilled Water (Air Cooled Chiller).....................................15
2.8 Refrigerant.......................................................................................18
BAB III PEMILIHAN KOMPONEN UTAMA.....................................................21
3.1 Perhitungan Beban Pendingin .........................................................21
3.2 Perhitungan Beban Pendinginan Pada Lantai Ground....................... 24
3.2.1. Perpindahan Panas Melalui Bangunan ................................25
3.2.2 Perpindahan Panas Radiasi Melalui Kaca...........................30
3.2.3 Beban Pendinginan Karena Lampu Penerangan .................31
3.2.4 Beban Pendinginan Akibat Penghuni Ruangan ..................32
3.2.5 Beban Pendinginan Akibat Peralatan Elektronik ................32
3.2.6 Beban Pendinginan Akibat Perembesan/ Infiltrasi..............34
3.2.7 Beban Pendinginan Akibat Kebutuhan
Pergantian Udara/ Ventilasi ................................................35
3.2.8 Beban Pendinginan Karena Sumber Lain ...........................35
3.2.9 Diagram Psikometri.............................................................36
3.3 Perhitungan Beban Pendingin Total................................................41
3.4 Mesin Chiller yang Digunakan .......................................................49
BAB IV PEMILIHAN KOMPONEN PENDUKUNG ..........................................51
4.1 Sistem Perpipaan.............................................................................51
4.2 Menentukan Ukuran Pipa Air Dingin .............................................51
4.3 Menentukan Pompa Air Pendingin dari Evaporator–Koil ..............53
4.4 Menentukan Ukuran Saluran Udara (Ducting) ...............................56
BAB V PENGOPERASIAN DAN PEMELIHARAAN MESIN
PENYEGARAN UDARA
xii
5.1 Menjalankan Unit System Air Cooled Chiller ................................59
5.2 Urutan Pengoperasian System Chiller ............................................59
5.3 Urutan Pengoperasian Pompa Chiller .............................................60
5.4 Urutan Pengoperasian AHU............................................................61
5.5 Pemeliharaan Tata Udara ................................................................61
5.6 Pemeliharaan Unit Chiller...............................................................62
BAB VI KESIMPULAN
6.1 Data Teknis .....................................................................................63
6.2 Kesimpulan......................................................................................64
6.3 Saran................................................................................................64
6.5 Penutup............................................................................................65
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Luas bangunan ITC-BSD Mall yang akan dikondisikan ........................8
Tabel 3.1. Harga konduktivitas panas bahan ..........................................................26
Tabel 3.2. Koefisien perpindahan panas dinding bangunan...................................28
Tabel 3.3. Koefisien perpindahan panas melalui kaca ...........................................28
Tabel 3.4. Koefisien perpindahan panas pada bagian lantai ..................................28
Tabel 3.5. Koefisien perpindahan panas pada bagian atap kubah..........................29
Tabel 3.6 Nilai Perpindahan Panas Karena penghuni Ruangan............................32
Tabel 3.7 Perhitungan Beban Pendingin Lantai Ground.......................................41
Tabel 3.8 Perhitungan Beban Pendingin Upper Ground.......................................43
Tabel 3.9 Perhitungan Beban Pendingin Lantai 1.................................................45
Tabel 3.10 Perhitungan Beban Pendingin Lantai 2 .................................................47
Tabel 3.11 Data Mesin Pendingin yang Digunakan................................................49
Tabel 4.1 Data Perpipaan Air Dingin untuk Chiller yang Dipararelkan ...............53
Tabel 4.2 Data Perpipaan Air Dingin untuk Chiller Tunggal ...............................53
Tabel 4.3 Dimensi Saluran Udara .........................................................................58
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. 1 ITC-BSD Mall ..................................................................................1
Gambar 2.2. Penampang Konstruksi Dinding .....................................................10
Gambar 2.3. Penampang Konstruksi Atap...........................................................11
Gambar 2.4 Skema Water Chiller .......................................................................15
Gambar 3.1 Mesin Chiller (Carrier, air cool system, type 30 GBN 200) ...........49
Gambar 4.1 Schematic two pipe reverse return system ......................................51
Gambar 4.2 Skematik sirkulasi pipa air dingin chiller tunggal dan ganda .........52
Gambar 4.3 Rangkaian Ducting AHU G-2 .........................................................57
1
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Perancangan
Penulis melakukan perancangan ulang suatu sistem pengkondisian udara
pada Mall ITC-BSD, Serpong, Tang
erang, yang merupakan kelanjutan dari Kerja Praktek yang dilaksanakan
bulan Desember 2007 sampai Januari 2008. Perancangan ulang merupakan suatu
perhitungan kembali agar penulis dapat menemukan cara untuk menghemat energi
listrik dari sistem pengkondisian udara yang digunakan.
Gambar 1. 1 ITC-BSD Mall
Kemampuan merancang suatu sistem atau suatu mesin untuk kebutuhan
masyarakat luas juga merupakan hal yang mendasar untuk menjadi seorang
insinyur teknik. Dalam hal ini, perancangan sistem pengkondisian udara untuk
Mall dibuat agar udara panas di dalam Mall dapat dihilangkan sehingga
memberikan kenyamanan pada pengunjung. Karena manusia akan merasa nyaman
bila berada pada suhu 24 - 26°C dengan kelembaban udara berkisar 55 – 65 %.
2
Di lingkungan tempat kerja, sistem pengkondisian udara bukan hanya
sebagai pemberi kenyamanan tetapi dimanfaatkan sebagai salah satu cara dalam
upaya meningkatkan produktivitas kerja. Untuk Mall pada umumnya
menggunakan sistem pengkondisian udara sebagai salah satu cara meningkatkan
keinginan pengunjung untuk dapat tinggal lebih lama dan nyaman untuk
melakukan aktivitasnya atau keperluan lain seperti berbelanja, bermain, ataupun
nonton film. Tentu saja untuk tempat seperti ini perancangannya harus
disesuaikan pada beberapa faktor, seperti kapan pengunjung lebih banyak
berdatangan.
Dalam proses perancangan sistem pengkondisian udara untuk Mall, orang
lebih banyak berdatangan pada akhir pekan atau hari libur nasional, lebih banyak
lagi jika terdapat acara seperti pameran. Pada acara tesebut sistem pengkondisian
udara ditambahkan dengan mesin cadangan yang sudah tersedia, tinggal
mengaktifkannya saja.
1.2 Tujuan Perancangan
Tujuan dari perancangan sistem pengkondisian udara untuk Mall yaitu :
a. Memberikan kenyamanan bagi pengunjung yang datang.
b. Membuat temperatur dan kelembaban udara yang sesuai agar dapat menjaga
kualitas barang-barang yang dijual dalam pemeliharaan dan penyimpanannya.
c. Membuat udara di dalam ruangan segar dan bersih.
d. Membuat temperatur dan kelembaban udara di dalam ruangan konstan dan
merata.
3
1.3 Manfaat Perancangan
Kegunaan dari pengkondisian udara dapat dibagi menjadi dua. Pertama,
untuk kenyamanan manusia, dan kedua, untuk kebutuhan industri. Pada suatu mall
kegunaan sistem pengkondisian udara selain untuk kenyamanan pengunjung juga
diperuntukkan bagi kebutuhan industri makanan yang memasarkan hasil
produksinya di Mall sebagai tempat perbelanjaan masyarakan perkotaan.
Perancangan sistem pengkondisian udara ini sangat bermanfaat untuk
memberikan kenyamanan kepada orang – orang dalam suatu ruangan. Karena
dalam beberapa hal keadaan suhu dan kelembaban relatif diudara luar tidak dapat
konstan untuk waktu yang lama, siang dan malam keadaannya sudah berubah.
Perubahan suhu menjadi lebih besar lagi dinegara yang mempunyai empat musim,
kelembaban relatif akan berubah sesuai dengan keadaan musim dan suhu sekitar.
Dengan sistem pengkondisian udara ini, maka keadaan suhu dan
kelembaban relatif diudara luar yang berubah – ubah tidak akan mengganggu
kenyamanan orang – orang dalam suatu ruangan, sebaliknya mereka dengan
nyaman dapat terus melakukan aktivitasnya dengan optimal.
1.4 Pembatasan Masalah
ITC – BSD adalah salah satu Mall di Jakarta yang terdiri dari empat lantai,
yaitu lantai Ground, lantai Upper Ground, lantai I, dan lantai II. Perancangan
sistem pengkondisian udara untuk Mall terdapat disemua lantai. Dalam
perancangan sistem pengkondisian udara untuk Mall ITC – BSD ada beberapa
pembatasan masalah perancangan, yaitu penulis tidak merancang mesin Chiller
melainkan menggunakan mesin Chiller yang telah dirancang secara khusus oleh
4
pabrik untuk sistem AC Central, yaitu Chiller dengan merk Carrier, air cool
system, type 30 GBN 200, dengan kapasitas 190 TR.
Gambar 1.2 Mesin Chiller (Carrier, air cool system, type 30 GBN 200)
Maka penulis akan menentukan jumlah beban pendinginan tiap lantai,
perancangan ducting, perancangan pipa air pendingin, pemilihan AHU dan
menentukan jumlah mesin Chiller yang akan digunakan.
1.5 Dasar Teori Sistem Pengkodisian Udara
Pengkondisian udara merupakan proses perpindahan panas untuk mencapai
temperatur dan kelembaban sesuai dengan yang diinginkan, dengan kata lain
dapat dicapai kenyamanan dalam ruangan.
5
Gambar 1.3. Skema Siklus Pendingin
Pada dasarnya siklus sistem pendingin ini menggunakan dasar hukum
thermodinamika. Adapun siklus tersebut terdiri dari :
1. Kompresor
Kompresor dapat dibagi dalam 2 jenis utama yaitu kompresor positif,
dimana gas diisap masuk kedalam silinder dan dikompresikan; dan jenis
kompresor non positif, dimana gas yang diisap masuk dipercepat
alirannya oleh sebuah impeller yang kemudian mengubah energi kinetic
untuk menaikan tekanan. Fungsi kompresor ini adalah untuk
mengkompresikan atau menekan substainsi refrigerant gas sehingga
bertekanan tinggi. Refrigerant ini secara isothermis masuk ke dalam
kondensor.
2. Kondensor
Fungsi kondensor adalah salah satu alat pemindah panas. Refrigerant gas
yang masuk kedalam kondensor ini dikondensasikan menjadi refrigerant
cair tekanan tinggi. System pengkondisian atau pengembunan gas ini
dapat menggunakan media:
a. Air dikenal dengan istilah water cooled
b. Udara dikenal dengan istilah air cooled
Pada gedung ini menggunakan system air cooled.
Kondensor
Kompresor
Katub Ekspansi
Evaporator
6
3. Katup ekspasi
Katup ekspansi dipergunakan untuk mengekspansikan secara adiabatic
cairan refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur tinggi sampai
mencapai tingkat keadaan tekanan dan temperatur rendah; jadi
melaksanakan proses trofel atau proses ekspansi enthalpy konstan. Selain
itu katub ekspansi mengatur pemasukan refrigerant sesuai dengan beban
pendinginan yang harus dilayani oleh evaporator. Refrigerant cair ini
diekspansikan melalui katub ekspansi menuju evaporator. Karena
diekspansikan maka pada refrigerant ada 2 jenis katub ekspansi, yaitu
berbentuk katub dan berbentuk pipa kapiler.
4. Evaporator
Adalah penukar kalor yang memegang peranan paling penting dalam
siklus refrigerasi yaitu mendinginkan media sekitarnya. Ada beberapa
macam evaporator, sesuai dengan tujuan penggunaannya, bentuknya pun
berbeda-beda. Hal tersebut disebabkan karena media yang hendak
didinginkan dapat berupa gas, cairan atau zat padat. Maka evaporator
dapat dibagi kedalam beberapa golongan, sesuai dengan keadaan
refrigerant yang ada di dalamnya yaitu jenis ekspansi kering, jenis
setengah basah dan system pompa cairan. Fungsi evaporator ini juga
merupakan alat pemindah panas yang mana refrigerant cair tersebut
diuapkan. Sehingga refrigerant cair tersebut berubah menjadi refrigerant
gas dengan temperatur dan tekanan rendah. Kemudian refrigerant gas ini
masuk ke dalam kompresor secara isotermik pula.
7
64 3
5
2 1
BAB II
KONDISI UMUM PERANCANGAN
2.1 Kondisi Umum Bangunan
Sistem pengkondisian udara akan dirancang untuk sebuah bangunan yang
merupakan sebuah pusat perbelanjaan masyarakat perkotaan yaitu pada sebuah
mall yang diperkirakan akan dikunjungi oleh 20.000 orang setiap harinya.
Lokasi bangunan terletak di daerah Tangerang, Banten, dengan batas
Astronomi 105º1'11² - 106º7'12² BT dan 5º7'50² - 7º1'1² LS. Bangunan memiliki
empat lantai, yaitu Ground Floor, Upper Ground, First Floor dan yang paling atas
Second Floor.
Gambar 2.1 Sketsa bangunan ITC-BSD Mall
Keterangan :
1) Zone mall satu 3) Zone mall tiga 5) Area parkir
2) Zone mall dua 4) Zone mall empat 6) Kantor pengelola
8
Ukuran bangunan :
Panjang bangunan : 192 m
Lebar bangunan : 120 m
Tinggi tiap lantai : 4 m
Tinggi total gedung : 16 m
Luas total bangunan : 23040 m2
Tabel 2.1 Luas bangunan ITC-BSD Mall yang akan dikondisikan
Lantai Bagian Panjang(m)
Lebar(m)
Tinggi(m)
Luas(ft2)
Barat 72 4 3100
Timur 72 4 3100
Utara 108 4 4650
Selatan 108 4 4650
Atap 72 108 83700
Lantai 72 108 83700
Ground
Upper Grd.
Lantai 1
Lantai 2 Kaca (Lt.G)
(Lt.UG)
(Lt.1)
(Lt.2)
69
161
120
191,5
-
4
1,5
2
1,5
-
2971
2600
2583
3092
-
2.2 Alokasi Tempat Setiap Lantai
Sebagai pusat tempat perbelanjaan pada umumnya, sebuah mall berisi segala
macam produk kebutuhan masyarakat sehari-hari, mulai dari kebutuhan primer
seperti pakaian dan makanan sampai kebutuhan sekunder seperti alat-alat
elektronika.
9
Pada lantai Ground terdapat ruang pameran, toko-toko yang menjual produk
kebutuhan sekunder dan tempat-tempat yang memberikan pelayanan jasa, seperti
penjualan tiket transportasi, salon kecantikan, sampai tempat khusus pijat refleksi.
Pada lantai Upper Ground juga berisi toko-toko yang menjual produk
kebutuhan sekunder pada umumnya, juga terdapat toko obat-obatan dan apotik.
Demikian juga pada lantai 1, hanya saja pada lantai ini terdapat Carefour dengan
sistem pendingin yang terpisah dengan yang lainnya.
Lantai yang paling atas, yaitu lantai 2 dikhususkan untuk penjualan makanan
(food court) dan juga terdapat Ramayana yang menjual produk kebutuhan
sekunder seperti pakaian.
2.3 Bahan Dinding dan Isolasi
Untuk menghitung besarnya perpindahan kalor pada suatu dinding
bangunan, maka sangat perlu diperhatikan bahan-bahan yang digunakan pada
dinding tersebut. Hal ini disebabkan karena setiap bahan yang digunakan memiliki
konduktifitas thermal yang berbeda.
Pada dinding bangunan biasanya dipilih bahan yang mempunyai sifat
menghambat laju perpindahan kalor yang baik (karena radiasi sinar matahari)
Bahan dinding yang digunakan untuk dinding mall tersebut adalah batu bata
(terbuat dari tanah), yang tebalnya 5 cm.
Spesifikasi dari batu bata :
(Sumber : J.P. Holman,Perpindahan Kalor, hal 586)
Mempunyai sifat tidak mudah terbakar.
Temperatur bahan = 20°C.
10
Konduktifitas thermal bahan = 0,69 W/m°C.
Da pa t di gu na ka n se ba ga i is ol as i te rh ad ap te mp er at ur lu ar at au
se ba ga i penghalang uap keluar pada suatu ruangan yang dikondisikan (pada
temperatur rendah).
Bahan isolasi (plester) yang digunakan adalah plester semen (cement)
dengan ketebalan 0,5 cm. Plester semen tersebut digunakan pada dua bagian sisi
dinding, bangunan, yaitu sisi luar dinding dan sisi dalam dinding bangunan. Untuk
bahan konstruksi atap digunakan beton bertulang, sedangkan plester digunakan
plester semen dengan ketebalan yang sama dengan plester pada dinding.
Berikut adalah karakteristik dari plester semen :
(Sumber : J.P. Holman, Perpindahan Kalor, hal 564)
Digunakan untuk meratakan permukaan suatu konstruksi
Pengerjaannya lebih mudah.
Tidak mudah terbakar karena komposisi bahan yang padat.
Mempunyai temperatur bahan 23°C
Mempunyai konduktifitas thermal yang rendah, yaitu 0,29.
Ber fun gsi seb aga i iso las i ter lua r ter had ap pen gar uh rad ias i sin ar
mat aha ri, temperatur, kelembaban dan kecepatan angin.
Gambar 2.2. Penampang Konstruksi Dinding
1234567
11
Keterangan :
1) Lapisan udara luar
2) Plester
3) Semen
4) Batu bata
5) Semen
6) Plester
7) Lapisan udara dalam
Gambar 2.3. Penampang Konstruksi Atap
1
2
3
4
Keterangan :
1) Lapisan udara luar 3) Beton
2) Semen 4) Lapisan udara dalam
2.4 Faktor Pertimbangan Dalam Pemilihan Sistem Penyegaran Udara
Sistem penyegaran udara untuk kenyamanan manusia dirancang agar temperatur,
kelembaban, kebersihan dan pendistribusian udara dapat dipertahankan pada
keadaan yang diinginkan. Oleh sebab itu, perancangan harus mempertimbangkan
faktor-faktor dalam pemilihan sistem penyegaran udara. Adapun faktor-faktor
pemilihan sistem penyegaran udara meliputi :
12
a. Faktor kenyamanan
Kenyamanan pada sistem penyegaran udara yang dirancang ditentukan oleh
beberapa parameter, antara aliran udara, kebersihan udara, bau, kualitas
ventilasi, dan tingkat kebisingan. Tingkat keadaan pada sistem penyegaran
udara dirancang dapat diatur dengan sistem pengaturan yang ada pada mesin
penyegar udara.
b. Faktor ekonomi
Dalam pros es pemasangan, oper asi dan perawatan, sert a sist em
pengaturan yang digunakan harus diperhitungkan Pula segi-segi ekonominya.
Oleh sebab itu, dalam perancangan sis tem pen yega ran udara harus
mempert imbangkan Maya awal, operas ional, dan biaya perawatan yait u
sis tem tersebu t dapa t beroperas i maksimal dengan Minya total yang
serendah-rendahnya.
c. Faktor operasi dan perawatan
Pemilihan sistem penyegaran udara yang paling disukai adalah sistem yang
mudah dipahami konstruksi, susunan dan cara menjalankannya. Beberapa
faktor pertimbangan operasi dan perawatan meliputi
1. Konstruksi sederhana
2. Tahan lama
3. Mudah direparasi jika terjadi kerusakan
4. Mudah perawatannya
5. Dapat fleksibel melayani perubahan kondisi operasi
6. Efisiensi tinggi
13
2.5 Sistem Operasi Tata Udara
Sistem operasi tata udara yang akan dirancang prinsipnya ialah:
1. Menggunakan sistem pendinginan sentral air cooled chiller yang melayani
lantai dasar (ground), upper ground, lantai 1 dan lantai 2. AHU atau air
handling unit diletakkan di ruang khusus (lantai) dan dipasang di atas ceiling
digantung dengan konstriksi yang sedemikian rupa sehingga aman dan
memenuhi kriteria konstruksi. Pada setiap AHU dipasang instalasi ducting
pipa AC, drain dan electrical AC agar berfungsi dengan baik dan normal dari
proses tata udara ini dan menghasilkan temperature yang diinginkan. Jenis
AHU ini sudah dirancang sedemikian rupa sehingga tidak terjadi kondensasi
pada unit dan saluran udara.
2. Menggunakan sistem package. Yang terdiri dari satu paket unit indoor dan
unit outdoor dengan tipe split duct dan split wall. AC split duct melayani
restaurant pada lantai 2 termasuk ruang pengelola. AC split wall melayani
ruang panel, ruang security, ruang control, lantai ground dan ruang escalator.
Unit-unit ini adalah terpisah dari system tata udara yang manggunakan chiller,
jenis tipe ini untuk melayani area khusus atau tenant yang beroperasi diluar
pertokoan atau area yang membutuhkan operasional 24 jam tanpa berhenti
dengan kapasitas kecil.
2.6 Data-data Teknis Perencanaan Sistem Penyegaran Udara
1. Air Handling Unit ( AHU )
AHU D, L1, L2 (General)
Manufacturer : Carrier
Unit model : 39 G size 2230
14
Design air flow : 32300 cfm
Chilled water coil
Configuration : 6/12/DB
Face area Sqft : 58,93
Actual air flow : 32300 cfm
Ent. Air DB/WB : 75.00/64.60 oF
Leaving air DB/WB : 68.02/57.64 oF
Ent. / Lvg. Air enthalpy : 29.5/24,8 Btu/lb
Total Cooling Capacity : 884.00 MBH
Sensible Clg. Cap : 699.63 MBH
Fluid flow rate : 138,8 gpm
Fluid pressure drop :1.2 ft.wg
2. Air Colled Reciprocating Chiller
General
Manufacturer : Carrier
Unit model : 30 GBN size 200
Chilled water flow rate : 503,8 gpm
Chilled pressure drop : 14,2 ft wg
Electrical characteristic : 380 volt / 3 phase / 50 Hz
3. Chilled Water Pump
CHWP : 1 ~ 8
Design capacity : 504,0 gpm
Motor size : 22 kw
4. Fan (Manufacturer) : Kruger / Singapure
15
AHU
Kondensor
Kompresor
Katub Ekspansi
Evaporator
2.7 Sistem Chilled Water (Air Cooled Chiller)
Pompa
Gambar 2.4 Skema Water Chiller
Sirkulasi ini merupakan sirkulasi tertutup air dingin. Pendinginan air
tersebut dilakukan oleh unit sentral yang disebut dengan chiller. Prinsip chiller itu
sendiri merupakan prinsip sistem pendingin seperti yang telah dijelaskan pada bab
2.4. Air yang disirkulasi oleh pompa didinginkan di dalam evaporator (tube
evaporator) dan kemudian dialirkan menuju AHU, air tersebut mengambil kalor
dari AHU, kemudian mengalir menuju pompa kembali disebut chilled water.
Komponen-komponen utama unit pendingin tersebut sebagai berikut:
1. Air Cooled Chiller
Unit sentral ini disebut air cooled, karena system pendingin kondensor
menggunakan udara. Adapun kompresor yang dipakai merupakan tipe
reciprocating serviceble hermetic. Unit yang dipakai untuk gedung mall ini
16
merupakan tipe air cooled foltronic chiller. Unit chiller pada gedung mall ini
dipasang di lantai atap.
Beberapa hal yang istimewa yang terdapat pada air cooled foltronic chiller
adalah sebagai berikut :
a. Penghematan energi yang lebih besar pada mesin air cooled chiller
foltronic disebabkan oleh dipakainya system pengontrolan refrigerantnya
dengan metode valve dibantu dengan pengontrolan digital canggih yang
merasuk ke dalam system refrigerantnya. Dengan metode pengontrolan ini,
tekanan kondenser maupun tekanan evaporator selalu berada pada tingkat
atau keadaan optimum. Bila tekanan kondenser dan evaporator selalu
berada pada tingkat optimum, maka kerja kompresor tidak berat, sehingga
listrik yang dipakai dapat lebih efisien.
b. Mesin ini dilengkapi dengan integral self diagnostic test, yang sangat
membantu teknisi maupun engineer dalam menganalisa dengan sangat
cepat akan kelainan atau kerusakan yang mungkin terjadi pada mesin
hanya dengan menekan tombol-tombol pada panel control. Hal ini akan
menghemat waktu pada saat trouble shooting, reparasi (yaitu para teknisi),
mereka hanya bertugas memperbaiki saja, bukan mencari kerusakan yang
seringkali membutuhkan waktu yang lama dan menjemukan (karena harus
memeriksa titik-tiap titik dalam sirkuit refrigerant dalam jumlah yang
banyak). Disamping itu karena kerusakan-kerusakan diketahui dengan
tepat, bukan mengambil anggapan-anggapan yang belum benar (trial and
error) yang berarti menghemat biaya operasi dan perawatan. Keuntungan
17
lain ialah para teknisi dapat menset seluruh komponen peralatan dengan
tepat yang mengakibatkan pemakaian energi selalu dapat terkontrol.
2. Pompa Chilled Water
Pompa sirkulasi ini digunakan untuk mensirkulasikan air dingin dari chiller
(evaporator) menuju AHU atau yang disebut Chilled Water Supply (CHWS)
dan keluar AHU menuju chiller (evaporator) atau yang disebut dengan Chilled
Water Return (CHWR). Proses ini akan terus berlangsung secara bersamaan
dengan operasinya Unit Chiller.
3. AHU dan FCU
AHU dan FCU merupakan peralatan pengambilan panas dari area service yang
terdiri dari Unit Fan jenis sentrifugal dan coil section yang dirancang
sedemikian rupa oleh pabrik pembuat system. Kerja unit AHU atau FCU
sebagai berikut:
Udara yang berada pada area servis akan diambil melalui ducting return atau
ceiling return. Selanjutnya akan mengalir melalui unit AHU, di sini akan
terjadi pemindahan panas udara ke coil section yang mengakibatkan
temperatur udara akan turun mencapai 15 oC di mulut AHU dan 22 oC sampai
di supply air diffuser dengan humidity 55-65%. Coil section tersebut berisi air
dingin yang dipompa dari chiller menuju AHU dan kembali lagi ke Chiller.
Temperatur udara ini akan dikontrol oleh motorized valve yang dipasang
sensor sedemikian rupa sehingga temperatur ruangan akan stabil. Motorize
valve ini akan bekerja berdasarkan sensor yang diterima secara analog dan
akan dibuat menjadi 0-10 mA untuk menggerakan 3 way valve secara
modulating.
18
2.8 Refrigerant
Refrigeran atau bahan pendingin adalah suatu zat yang mudah mengalami
perubahan fase dari gas menjadi cair atau sebaliknya yang dipakai untuk
memindahkan panas dari evaporator dan membuangnya di kondensor.
Dalam pemilihan refrigerant, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yang
berhubungan dengan sifat-sifat refrigerant itu yaitu :
1) Tidak beracun
Sifat ini perlu diperhatikan berhubungan dengan keselamatan kerja dan rasa
nyaman. Pada pesawat pendingin sifat racun tidak berbahaya karena
jumlahnya kecil. Selain sifat racun, bau yang merangsang juga diperhatikan
demi kenyamanan. Amonia dan SO2 beracun dan berbau merangsang, tidak
baik untuk pengkondisian udara ruangan. Sebaliknya Freon dan CO2 yang
tidak berbau dan tidak beracun sangat baik untuk pengkondisian udara
ruangan.
2) Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri bila bercampur dengan udara dan
pelumas.
Refrigerant yang tidak eksplosif adalah SO2, methalyln chloride, CO2, dan
Freon. Selain itu refrigerant bersifat eksplosif pada konsentrasi tertentu
adalah petrozon dan hidrokarbon lain.
3) Ti dak menyebabkan korosi terhadap logam yang dipakai pada sistem
pendinginan
Sifat korosif harus diperhatikan supaya instalasi tidak termakan oleh
refrigerant. Sifat korosif refrigeran yang banyak dipakai adalah :
Amonia : korosif terhadap tembaga
19
Karbondioksida : korosif terhadap besi dan tembaga bila temperatur
oksigen dan udara basah.
Methylen Chloride : korosif terhadap seng, aluminium dan magnesium
bila bercampur sedikit air.
Sulfur Dioxside : korosif terhadap logam bila tercampur air
Freon : tidak bersifat korosif terhadap logam, tetapi korosif
terhadap karet alam.
4) Tekanan evaporator dan kondensor
Tekanan evaporator dan kondensor diusahakan positf, sedikit lebih besar
dari tekanan 1 atmosfer. Tekanan positif mencegah udara masuk dan
memudahkan mencari kebocoran, tetapi tekanan yang terlalu tinggi
memerlukan konstruksi yang lebiln berat dan membutuhkan tenaga yang
lebih besar. Refrigerant yang sesuai harus mempunyai titik didih di bawah
30°F dengan perbedaan tekanan 50 psi atau lebih.
Sentrifugal kompresor baik untuk tekanan kerja yang rendah dan beda
tekanan tidak terlalu tingai, rotary kompresor baik untuk tekanan kerja
menengah dan beda tekanan sebesar 20-30 psi.
5) Daya dan Coefficient of Performance (COP)
Dalam proses Carnot, untuk refrigeran ideal yang bekerja antara suhu
evaporator 5°F dan suhu kondensor 86°F dicapai COP 5,47 dengan daya
0,82 HP/ton. Untuk pemakaian umum semua refrigeran mempunyai COP
dan daya hampir sama kecuali CO2 .
6) Mem pun yai sus una n kimia yang sta bil , tidak terura i bil a set iap kal i
dimampatkan, diembunkan atau diuapkan.
20
Refrigeran tidak boleh berubah struktur kimianya pada suhu normal dan
akibat yang terjadi adalah polimerisasi (reaksi kimia yang menggabungkan
dua molekul kecil atau lebih untuk membentuk molekul yang lebih besar
yang disebut polimer), disintegrasi (suatu keadaan tidak bersatu padu
keadaan terpecah belah). Refrigeran tidak boleh kontak dengan bahan yang
dapat bereaksi dengannya, karenanya bahan pipa dan gasket harus
diperhatikan.
7 ) Harus ramah lingkungan.
8 ) Memiliki efek pemanasan global yang rendah.
9 ) Umur hidup refrigerant di udara rendah.
10) Tidak berbahaya bagi keselamatan manusia.
21
BAB III
PEMILIHAN KOMPONEN UTAMA
3.1 Perhitungan Beban Pendingin
Beban pendinginan (cooling load) merupakan suatu hal yang harus
diperhatikan dalam merancang suatu sistem pendinginan untuk suatu keperluan
tertentu yang dalam ukuran satuannya dinyatakan dalam BTU/jam. Proses-proses
perpindahan panas baik secara konduksi, konveksi dan radiasi menjadi suatu titik
acuan dalam perhitungan beban pendinginan ini. Untuk beban pendinginan dalam
ruangan dibedakan dalam dua macam, yaitu panas sens ibel dan pana s latent.
Panas sensibel adalah jumlah panas akibat perubahan suhu saja, sedangkan panas
latent adalah panas karena perubahan fase . Perbandingan anta ra kedua panas
tersebut lebih dikenal sebagai "sensibel-latent heat ratio".
Dalam perhitungan beban pendinginan juga perlu mengacu pada diagram
psikometri diman a sifa t thermal dan udara basah pada umumnya ditunjukkan
dalam diagram ters ebut . Pada diagram psikometr i ters ebut dipa kai bebe rapa
istilah, yaitu:
1) Temperatur bola kering /dry bulb (°C)
Temperatur tersebut dapat dibaca pada termometer dengan sensor kering dan
terbuka. Namun, penunjukkannya tidaklah tepat karena adanya radiasi panas.
2) Temperatur bola basah / wet bulb (°C)
Dalam hal ini digunakan termometer dengan sensor yang dibalu t
dengan kain basah untuk menghilangk an pengaru h radias i panas.
Namun, perlu diperhatikan bahwa melalui sensor harus terjadi aliran udara
22
sekurang-kurangnya 5 m/s. Temperatur bola basah biasa dinamai temperatur
jenuh adiabatik.
3) Dewpoint temperatur
Te mp er at ur di ma na pe ng em bu na n te rj ad i ke mb al i sa at ud ar a
didinginkan.
4) Relative Humidity
Merupakan perbandingan antara tekanan uap air aktual dari udara menuju
keadaan tekanan saturated uap air udara dalam waktu yang sama.
5) Specific Humidity or Moisture Content
Berat dari uap air dalam butiran atau satuan berat pound moisture per pound
udara kering.
6) Entalpy
Merupakan sifat panas yang memperlihatkan kwantitas panas dalam udara,
biasanya dalam satuan BTU/lb untuk dry air.
7) Entalpy Deviation
Merupakan entalpy dalam keadaan saturated (penjenuhan).
8) Specific Volume
Volume spesifik yang dinyatakan dalam ft3/ lb dari dry air.
9) Sensible Heat Factor (SHF)
Ratio dari panas total sensibel.
10) Alignment Circle
Terletak pada 80 °F db dan 50 % RH dan digunakan sebagai penghubung
dengan SHF untuk menghasilkan garis proses pengkondisian udara.
23
Dalam teknik pendinginan pada umumnya panas yang tidak dikehendaki
dat ang dar i ber bagai sum ber , mas ing -mas ing ber uba h secara kon tinyu dan
periodis serta berhubungan satu dengan yang lain. Karena perhitungan beban
pendinginan hanya pendekatan saja, disamping itu harus pula ditentukan untuk
per iod e yang man a beb an pen din gin an dip erh itu ngk an, bil a beb an pun cak
sebentar saja, maka beban yang direncanakan dapat rendah.
Kondisi ternyaman untuk pengkondisian udara dalam suatu tempat
pe rb el an ja an dipe ro leh bi la suhu ruangan 22 -24 °C (72-75 °F), dengan
kelembaban 50-60 % (standard domestic – Wiranto Arismunandar). Perencanaan
dan pemilihan suatu AC tidak perlu tepat kondisi ternyaman.
Kondisi udara luar dan faktor ekonomi mempengaruhi pemilihan tersebut:
a. Bil a suhu udara luar 91,4 °F (33 °C) ata u lebih mak a unt uk AC
komersial direncanakan 71,6 °F (22 °C) suhu efektif
b. Toko rokok, dan lain-lainnya memakai 75,2 °F (24 °C) suhu efektif rumah,
kantor, toko-toko memakai suhu efektif 71-73 °F.
Bila suhu udara luar turun 5 °F, suhu efektif dapat direncanakan 1 °F lebih
rendah dari suhu efektif tersebut. Sumber beban pendinginan dalam perancangan
mesin pengkondisian udara meliputi:
1) Panas sensibel, yang meliputi:
a. Perpindahan panas melalui bangunan
b. Penyinaran matahari
c. Perembesan dan kebocoran udara ke dalam ruangan
d. Panas lampu penerangan
24
e. Panas benda yang suhunya lebih tinggi yang dibawa masuk
f. Panas penghuni
g. Panas dari motor listrik, proses kimia, gas uap, air panas, alat-alat listrik
2) Panas latent, yang meliputi:
a. Pengemb unan dan keb ocoran uda ra dengan tek anan uap yang
berbeda.
b. Kelembaban dari penghuni
c. Kelembaban bahan-bahan yang disimpan
d. Kelembaban permukaan basah, proses kimia, gas, air panas
3) Ventilasi udara luar
a. Panas sensibel karena perbedaan suhu
b. Panas latent karena perbedaan kelembaban
3.2 Perhitungan Beban Pendinginan Pada Lantai Ground
Dengan melihat lokasi perancangan yaitu di Tangerang yang terletak 7°
lintang selatan, maka dengan melihat diagram psikometri pada lampiran, maka
dapat diketahui data-data sebagai berikut :
a. Di luar ruangan
Temperatur kering udara lingkungan (DB) : 32 °C (89,6 °F)
Temperatur udara basah (WB) : 78 °F
Dari diagram Psikometri (Gbr.3.1 ) diperoleh :
Entalpy : 41,6 BTU/lb
Perbandingan kelembaban udara lingkungan (Who) : 126 gr/lb
25
b. Di dalam ruangan
Temperatur rancangan udara (DB) : 24 °C (75,2 °F)
Kelembaban relatif rancangan (RH) : 50%
Dari diagram Psikometri (Gbr.3.1 ) diperoleh :
Temperatur bola basah : 62,5°F
Perbandingan kelembaban udara ruangan (Whi) : 65 gr/lb
Entalpy : 28,3 BTU/lb
Untuk memperingan kerja evaporator dalam pesawat pengkondisian udara,
di ITC-BSD Mall menggunakan return air atau udara balik yaitu udara ruangan
yang dikembalikan melalui evaporator dengan disaring dalam perangkat mesin
pengkond isia n udara untuk menghil angk an zat yang tidak dibutuhk an dalam
pernafasan manusia dan bahk an yang bera cun atau mengand ung bibi t
penyakit. Udara balik dicampur dengan udara segar yang kemudian disirkulasikan
ke dalam ruangan melalui evaporator.
3.2.1 Perpindaan Panas Melalui Bangunan
Perpindahan panas berlangsung melalui dinding bangunan, jendela, lantai
dan atap. Proses perpindahan panas yang demikian bila perubahan suhu kecil saja
dianggap "steady state". Setiap bahan mempunyai nilai konduktivitas panas yang
berbeda, seperti terlihat pada Tabel 3.1 di bawah harga konduktivitas panas yang
digunakan dalam perancangan adalah :
26
Tabel 3.1. Harga konduktivitas panas bahan(JP. Holman, Perpindahan Panas, Erlangga, hal. 585)
Bahan Konduktivitas panas (k) CmW
Semen 0,29
Plester 0,48
Batu Bata 0,69
Cor/ beton 0,76
Kaca 0,79
Keramik 2,07
Asbes 0,74
Gabus 0,045
Laju perpindahan panas dihitung dengan persamaan:
(Sumber : Perpindahan Kalor, JP Holman, Erlangga, hal 33)
Q = U x A x ΔT
U =12
2
1
1 11fk
xkx
kx
f n
n
o
f0 , f1 = 1,6 + 0,3 V
(Sumber : Teknik Pendingin, G. Harjanto, Universitas Sanata Dharma, hal 24)
dengan :
Q = Laju perpindahan panas (BTU/hr)
U = Koefisien perpindahan panas (BTU/hr.ft2.F)
f0 , f1 = film coeficient (W/m2 °C)
V = Kecepatan udara (mile/hr)
ΔT = Perbedaan temperatur permukaan dingin (°C)
A = Luas bidang permukaan (ft2)
xn = Tebal bahan n (m)
27
kn = Konduktivitas panas bahan n CmW
Lokasi perancangan adalah di kota Tangerang, maka udara yang mengalir
diasumsikan dengan kecepatan 25 km/jam dan di dalam ruangan udara bergerak
sangat pelan sehingga dapat diasumsikan 0 km/jam.
Vout = 25 km/jam
= 25 km/jam x 0,621 mile/jam
= 15,5 mile/jam
Vin = 0 km/jam
= 0 mile/jam
Film Coeficient ( koefisien perpidahan panas konveksi ) :
fo = 1,6 + 0,3 Vo
= 1,6 + (0,3 x 15,5)
= 6,25 BTU/hr.ft2.F
= 6,25 x 5,678 W/m2 °C
= 35,48 W/m2 °C
fi = 1,6 + 0,3 Vo
= 1,6 + (0,3 x 0)
= 1.6 BTU/hr.ft2.F
= 1,6 x 5,678 W/m2 °C
= 9 W/m2 °C
Tahanan perpindahan panas pada udara luar dan dalam:
RSo =of
1 =48,35
1 = 0,028 WCm 2
RSi =if
1=
91
= 0,11 WCm 2
28
3.2.1.1 Perhitungan Laju Perpindahan Panas Pada Dinding Bangunan
Pada dinding bangunan terjadi perpindahan panas secara konduksi karena
terjadi perbedaan temperatur dengan udara luar dimana temperatur udara luar
lebih besar dari udara yang akan dikondisikan di dalam Mall ITC-BSD :
Tabel 3.2. Koefisien perpindahan panas dinding bangunan
Bahan Tebalm
KonduktivitasPanas (k)W/m.°C
Tahananpanas
m2.°C/W
Koef.perpindahanpanas
(U)W/m2.°C
Udara luar 0,028
Plester 0,0015 0,48 0,0208
Semen 0,01 0,29 0,0345
Batako 0,15 0,69 0,217
Semen 0,01 0,29 0,0345
Plester 0,0015 0,48 0,0208
Udara dalam 0,11
R total = 0,46
2,14
0,38 BTU/hr.ft2 .F
Tabel 3.3. Koefisien perpindahan panas melalui kaca
Bahan Tebalm
KonduktivitasPanas (k)W/m.°C
Tahananpanasm2.°C/w
Koef.perpindahan panas(U)
W/m2.°C
Udara luar 0,028Kaca 0,0015 0,48 0,0063
Udara dalam 0,01 0,29 0,11
R total = 0,14
7,14
1,25 BTU/hr.ft2.F
Tabel 3.4. Koefisien perpindahan panas pada bagian lantai
Bahan Tebalm
KonduktivitasPanas (k)W/m.°C
Tahananpanas
m2.°C/w
Koef.perpindahanpanas
(U)W/m2.°C
Udara luar 0,028Beton 0,1 1,16 0,0862
Plester 0,01 0,48 0,0208
Keramik 0,005 2,07 0,25
2,04
29
Udara dalam 0,11
R total = 0,49
Tabel 3.5. Koefisien perpindahan panas pada bagian atap kubah
Bahan Tebalm
KonduktivitasPanas (k)W/m.°C
Tahananpanas
m2.°C/w
Koef.perpindahanpanas
(U)W/m2.°C
Udara luar 0,028Beton 0,1 1,16 0,0862
Udara dalam 0,11
R total = 0,224
4,46
0,78 BTU/hr.ft2 .F
Beban transmisi kalor pada lantai Ground :
Q = A x U x (T0 – Ti)
Beban transmisi kalor melalui bangunan pada lantai Ground, jenis lapisan dinding
sesuai Tabel 3.1. Perhitungan perpindahan panasnya adalah :
1. Bagian barat
Untuk menentukan luas bidang permukaan dinding, maka luas dinding bagian
barat dikurangi luas kaca, maka :
Q1 = 75,2-89,6*38,0*4*284*72 *10,76391
= 10262,7661 BTU/hr
2. Bagian timur
Pada bagian timur tidak terjadi perpindahan panas konduksi, sebab di
sepanjang bagian timur terluar dari mall dibuat sebagai ruko-ruko yang
menggunakan AC split.
3. Bagian utara
Q3 = 75,2-86*38,0*4*204*108 *10,76391
= 15.394,1 BTU/hr
30
4. Bagian selatan
Pada bagian timur tidak terjadi perpindahan panas konduksi, sebab di
sepanjang bagian timur terluar dari mall dibuat sebagai ruko-ruko yang
menggunakan AC split.
5. Bagian lantai
Diasumsikan tidak ada perpindahan panas dari lantai ke udara perancangan.
6. Bagian atap
Untuk bagian atap tidak terjadi perpindahan panas, karena tidak terdapat
perbedaan temperatur antara To dengan Ti (ΔT = 0). Pada ruangan di atas
lantai Ground adalah ruangan Upper Ground dimana ruangan Upper Ground
juga diberikan sistem AC dengan temperatur rancangan sama dengan lantai
Ground.
Beban transmisi kalor keseluruhan melalui bangunan pada lantai Ground :
Qtb = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6
= 78.682,3 BTU/hr
3.2.2 Perpindahan Panas Radiasi Melalui Kaca
Perpindahan panas radiasi yang melalui kaca terjadi pada bagian bangunan yang
diberi kaca pada dinding-dindingnya. Untuk menghitung laju perpindahan panas
radiasi melalui kaca ini, menggunakan rumus:
Qrad = SHGF x A x SC x CLF
(Sumber : Air Conditioning Principles And Systems An Energy Approach, Edward G. Pita, hal
102)
dengan:
SHGF : Solar Heat Gain Factors (120 BTU/hr.ft2)
A : Luas dinding kaca yang terkena radiasi matahari (ft2)
31
SC : Shade Coefficients (1,00)
CLF : Cooling Load Factors for glass (0,7)
*) Nilai SHGF diambil dari table 6Nilai SC diambil dari tabel hal 1-51Nilai CLF diambil dari tabel 7, Handbook of Air Conditioning System Design
Dari data diatas dapat dihitung besarnya radiasi matahari melalui kaca, yaitu :
Qrad = SHGF x A x SC x CLF
= 120 x 2970 x 1,00 x 0,7
= 249.494 BTU/hr
3.2.3 Beban Pendinginan Karena Lampu Penerangan
Pada lantai ground dipasang lampu fluorance sebanyak 1218 buah pada
luas 7776 m2. Untuk setiap tempat terdiri dari dua buah lampu flourance dengan
daya 36 watt x 2 = 72 watt. Juga terdapat lampu bolam gantung sebanyak 107
buah dengan daya perlampu sebasar 70 watt.
Besarnya perpindahan panas karena lampu:
Q = daya x jumlah lampu x 3,413 x use factor
(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal 1-101)*) nilai usefactor didapat dari table 49, Handbook of Air Conditioning System Design.*) 3,413 adalah harga konversi dari watt ke BTU/hr.
Besarnya transmisi kalor karena lampu :
QTL = daya x jumlah lampu x 3,413 x use factor
= (2 x 36 watt) x (1218) x 3,413 x 1,25
= 370391,72 BTU/jam
Qbl = daya x jumlah lampu x 3,413 x use factor
= 70 x 107 x 3,413 x 1,0
= 25307,73 BTU/jam
32
Jadi besarnya panas karena lampu penerangan :
Qlamp.tot = QTL + Qbl
= 370391,72 BTU/jam + 25307,73 BTU/jam
= 395699.46 BTU/jam
3.2.4 Beban Pendinginan Akibat Penghuni Ruangan
Salah satu jenis beban pendinginan yang berasal dari dalam ruangan itu
sendiri adalah beban pendinginan karena penghuni ruangan. Setiap posisi, jumlah
ataupun aktivitas yang dilakukan sangat berpengaruh terhadap laju perpindahan
panas, baik karena panas sensibel maupun panas latent yang keluar dari tubuh
orang yang ada di dalam ruangan tersebut.
Tabel 3.6 Nilai Perpindahan Panas Karena penghuni Ruangan
Aktivitas Jumlah Sensibel Laten Q Sensibel Q Laten
Pramuniaga Berdiri 180 285 165 51300 29700
Pengunjung Bermain 20 400 450 8000 900
Pengunjung Melihat-lihat 100 285 165 28500 16500
Pengunjung Duduk 200 260 90 52000 18000
Pengunjung Berjalan-jalan 200 285 165 57000 33000
TOTAL 700196800BTU/hr
98100BTU/hr
*) Nilai kalor sensible dan kalor laten diambil dari tabel 48 buku Handbook of Air ConditioningSystem Design
Q Sensibel = Jumlah orang x panas sensibel
Q Laten = Jumlah orang x panas laten
3.2.5 Beban Pendinginan Akibat Peralatan Elektronik
Adanya peralatan elektronik pada lantai ground akan mempengaruhi
besarnya beban pendinginan pada lantai tersebut. Setiap peralatan elektronik yang
33
diaktifkan akan mengeluarkan panas yang akan menambah beban pendinginan
ruangan tersebut. Berikut peralatan elektronik yang diaktifkan/ digunakan pada
lantai ground :
4 komputer yang terus digunakan dengan daya 350 W/ buah
10 buah eskalator yang terus aktif dengan daya 13.750 W/buah
4 buah televisi 17" dengan daya 100 W/buah
Untuk transmisi kalor sensibel pada eskalator, digunakan acuan tabel 53 ”heat
gain from electric motors” pada buku Handbook of Air Conditioning System
Design.
Daya escalator = 13750 watt = 18,7 HP
Karena letak ruang mesin escalator ini dibuat khusus sehingga transmisi kalor dari
mesin ke ruang udara yang akan dikondisikan menjadi sekecil mungkin. Dari table
53 dianggap “motor in – driven motor out”, sehingga transmisi kalor per mesin
escalator didapat 7000 BTU/hr.
Qesk = jumlah escalator x 7000BTU/hr
= 70.000 BTU/hr
Qkomp = daya x jumlah komputer x 3,413
= 350 x 4 x 3,413
= 4778 BTU/hr
QTV = daya x jumlah televisi x 3,413
= 100 x 4 x 3,413
= 1365 BTU/hr
QTotal = Qesk + Qkomp + QTV
= 76.143 BTU/hr
34
3.2.6 Beban Pendinginan Akibat Perembesan/ Infiltrasi
Infiltrasi dari udara yang masuk ke ruangan yang dikondisikan akan
mengakibatkan besarnya beban pendinginan dari ruangan. Besarnya infiltrasi dari
udara yang akan masuk ke dalam suatu ruangan sangat bervariasi, tergantung dari
ketebalan pintu dan jende la, poros itas bangunan, tinggi dari bangunan, ruang -
ruang di tangga, elevator, arah dan kecepatan udara, dan jumlah venti lasi dan
sal ura n udara kelu ar yan g san gat banya k. Nam un, secar a umum infil trasi
disebabkan oleh kecepatan udara dan banyaknya saluran exhaust.
Diasumsikan besarnya infiltrasi karena pembukaan pintu tiap orang adalah 10
CFM (Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, table 41e). Maka,
jika di dalam ruangan terdapat 700 orang besarnya infiltrasi adalah 7000 CFM.
Beban pendinginan karena infiltrasi :
QS = 1,1 x CFM x TC
QL = 0,68 x CFM x (Who – Whi)(Sumber : Air Conditioning Principles And Systems An Energy Approach, Edward G. Pita, hal 49)
Dimana:
QS = Panas sensibel yang diperlukan untuk infiltrasi dan ventilasi,
BTU/hr
QL = Panas laten yang diperlukan untuk infiltrasi dan ventilasi,
BTU/hr
CFM = Infiltrasi udara atau ventilation rate, ft3/min
TC = Perbedaan suhu di dalam dan luar ruangan, F
Who – Whi = Rasio kelembaban di dalam dan luar ruangan, gr w/lb dry air
Maka, beban pendinginan karena infiltrasi :
QS = 1,1 x 7000 x (32-24)
35
= 110880 BTU/hr
QL = 0,68 x 7000 x (142– 64)
= 73780 BTU/hr
3.2.7 Beban Pendinginan Akibat Kebutuhan Pergantian Udara/ Ventilasi
Pergantian udara / ventilasi udara memang disengaja dibiarkan terjadi
untuk memenuhi kebutuhan udara dan juga untuk memberikan rasa nyaman bagi
para penghuni ruangan. Aplikasi pada ITC-BSD Mall, untuk tiap orang penghuni
membutuhkan sebesar 7,5 CFM (Sumber : Handbook of Air Conditioning System
Design, table 41). sesuai dengan aktivitas kerja di dalam Mall itu.
Diasumsikan besarnya ventilasi untuk setiap orang adalah 7,5 CFM. Maka,
jika di dalam ruangan terdapat 700 orang besarnya ventilasi adalah 5250 CFM.
Beban pendinginan karena ventilasi :
QS = 1,1 x CFM x TC
= 1,1 x 5250 x (14,4)
= 83160 BTU/hr
QL = 0,68 x CFM x (Who – Whi)
= 0,68 x 5250 x (15,5)
= 55335 BTU/hr
3.2.8 Beban Pendinginan Karena Sumber Lain
Beban pendinginan dari sumber lain, dalam hal ini berasal dari motor kipas udara,
diambil 2,5 % dari total panas sensible perhitungan di atas :
(Sumber : Air Conditioning Principles And Systems An Energy Approach, Edward G. Pita, hal 124)
QTot.Sensibel = Qtb + Qrad + Qlamp.tot + Qpengh + Qelect + Qinfil + Qvent
= 1.184.580,3 BTU/hr
36
Qskipas = 2,5% x 1.184.580,3
= 29.614,5 BTU/hr
Jadi beban pendinginan total sensible lantai ground adalah :
QTOTsen = QTot.Sensibel + Qskipas
= 1.214.194,8 BTU/hr
Sedangkan beban pendinginan total laten lantai ground adalah :
QTOTlat = Qpengh + Qinfil + Qvent
= 227213
3.2.9 Diagram Psikometri
Psikometri merupakan suatu ilmu yang meliputi sifat-sifat termodinamika
dari kelembaban udara dan efek dari kelembaban atmosfer pada material-material
dan kenyamanan manusia. Dalam pengaplikasiannya, pemahaman dari psikometri
harus meluas sampai kepada pengontrolan sifat-sifat panas dari udara lembab.
Untuk memudahkan dalam pengkoreksian hasil perhitungan beban
pendinginan dalam perancangan mesin pengkondisian udara, harus sesuai dengan
urutan grafik psikometri. Dalam perancangan sistem pengkondisian udara pada
tempat perbelanjaan menggunakan udara balik untuk menghemat kerja dari mesin
pengkondisian udara. Adapun data-data perancangan yang diketahui adalah
kondisi luar dan kondisi ruang perancangan.
Kondisi luar perancangan :
Temperatur kering udara lingkungan (DB) : 32 °C (89,6 °F)
Temperatur basah udara lingkungan (WB) : 78 °F
Perbandingan kelembaban udara lingkungan (Who) : 126 gr/lb
37
Kondisi dalam perancangan :
Temperatur rancangan udara (DB) : 24 °C (75,2 °F)
Kelembaban relatif rancangan (RH) : 50%
Perbandingan kelembaban udara ruangan (Whi) : 56 gr/lb
Berdasarkan perhitungan beban pendinginan, diperoleh data-data sebagai berikut:
CFM = 700 orang x 7,5 CFM/orang
= 5250 CFM
Panas sensibel ruangan (RSH) : 1.214.194,8 BTU/hr
Panas latent ruangan (RLH) : 227.213 BTU/hr
Panas total ruangan (RTH)
RTH = RSH + RLH(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal.117)
= 1.214.194,8 + 227.213
= 1441408 BTU/hr
Panas sensibel udara luar (OASH)
OASH = 1,08 x CFM x (To-Ti)
(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal.150)
= 1,08 x 5250 x (89,6 -75,2)
= 81.648 BTU/hr
Panas latent udara luar (OALH)
OALH = 0,68 x CFM x (Who-Whi)
(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal.150)
= 0,68 x 5250 x (126-65)
= 217.770 BTU/hr
38
Panas total udara luar (OATH)
OATH = OASH + OALH
(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal.150)
= 81.648 + 217.770
= 299.418 BTU/hr
Panas sensibel total (TSH)
TSH = RSH + OASH + SA fan gain 2,5%
(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal.150)
= 1.214.194,8 + 81.648 + 29.614,5
= 1.325.457 BTU/hr
Panas latent total (TLH)
TLH = RLH + OALH
(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal.150)
= 227.213 + 217.770
= 444.983 BTU/hr
Panas total gain (GTH)
GTH = TSH + TLH
(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal.118)
= 1.325.457 + 444.983
= 1.770.440 BTU/hr
Faktor panas sensibel ruangan (RSHF)
RSHF =RTHRSH
(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal.117)
=1441408
81.214.194,
= 0.84
39
Faktor panas sensibel gain (GSHF)
GSHF =GTHTSH
(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal.118)
=1.770.4401.325.457
= 0.748
Bypass Faktor (BF)
Perbandingan antara jumlah udara yang tidak menyentuh koil dengan total
udara yang masuk ke dalam AHU.
BF = 0,15
(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, table 62)
Faktor panas sensibel efektif (ESHF)
ESHF =
OALHBFRLHOASHBFRSHOASHBFRSH
xx
(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal 122)
= 217.77015,0227.21381.648x15,081.214.194,
81.648x15,081.214.194,
= 0.842
Temperatur pengembunan (Tadp) : 52°F
(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, table 65, hal 146)
Panas sensibel efektif ruangan (ERSH)
ERSH = RSH + (BF x OASH) + Qsfan
(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal.150)
= 1.214.194,8 + (0,15 x 81.648 ) + 29.614,5
= 1.256.057 BTU/hr
Dehumidified air quantity (CFMda)
CFMda =)T-(TxBF)-(1x1,08 adprancangan
ERSH
40
(Sumber : Handbook of Air Conditioning System Design, hal.123)
=52)-(75,2x0,15)-(1x1,08
1.256.057
= 58.976,44 CFM
Temperatur bola kering masuk (Tedp)
Tedp =CFMda
)T- CFM)((CFMda)T(CFM rancanganxx 11
=58.976,44
2,75x525058.976,4489,6x5250 ))-(()(
= 76,48 °F
Perbedaan temperatur suplay udara (SATD)
SATD = 1,08 x (1- BF) x (Trancangan - Tadp)
= 1,08 x (1- 0,15) x (75,2 - 52)
= 21,29 °F
Temperatur bola kering 3 (Tdb3)
Tdb3 = Trancangan – SATD
= 75,2 – 21,29
= 53,9°F
Beban sensibel evaporator (QS)
QS = 1,08 x CFMda x (To-Ti)
= 1,08 x 50.303,43 x (89,6 - 75,2)
= 917201,5 BTU/hr
Beban laten evaporator (QL)
QL = 0,68 x CFMda x (Who-Whi)
= 0,68 x 50.303,43 x (142 - 64)
41
= 2.446.343 BTU/hr
Beban total pendinginan evaporator (QT)
QT = QS + QL
= 917201,5 + 2.446.343 = 3.363.544 BTU/hr≈280,29 TR
3.3 Perhitungan Beban Pendingin Total
Tabel 3.7 Perhitungan Beban Pendingin Lantai Ground
Proyek : ITC-BSD Mall Room : Lantai Ground Engr. : Jemy W.
Lokasi : Tangerang Lati : 7°LS
DB (°F) WB (°F) RH % Wgr/lb
Luar 89.6 78 126Dalam 75.2 62.5 50 65
Kondisi
Design
Konduksi Letak U(BTU/hr.ft2.F)
Luas(ft²)
T(OUT)
( °F)T (IN)
( °F) Fc RSHG(BTU/hr)
RLHG(BTU/hr)
Kaca Barat 1.25 1205.55 89.6 75.2 0.9939 21568.34Timur 1.25 387.5 89.6 75.2 0.99 6905.25Utara 1.25 861.11 86 75.2 0.99 11508.73
Selatan 1.25 516.66 89.6 75.2 0.99 9206.88Dinding Barat 0.38 1894.45 89.6 75.2 0.99 10262.76
TimurUtara 0.38 3788.89 86 75.2 0.99 15394.10
SelatanAtap
Lantai 0.35 83700.16 75.2 75.2 0.99 0PartitionCendela
Radiasi Letak SHGF Luas SC CLF FcKaca Barat 120 1205.55 1 0.7 0.99 100253.53
Timur 120 387.5 1 0.7 0.99 32224.5Utara 120 861.11 1 0.7 0.99 71609.90
Selatan 120 516.66 1 0.7 0.99 42965.44Lampu Watt BF BTU/hr CLF
Flourance 87696 1.25 3.413 1 0.99 370391.72Bolam 7490 1 3.413 1 0.99 25307.73
Manusia SGH LGH BTU/hr Jmlhorg Daya eskltor
Sensibel 281.14 700 196798Laten 140.14 700 98098
42
Peralatan 3.413 1800 70000 76143.4
Infiltrasi CFM ΔT ΔWSensibel 1.1 7000 14.4 110880
Laten 0.68 7000 15.5 73780
Ventilasi CFM ΔT ΔWSensibel 1.1 5250 14.4 83160
Laten 0.68 5250 15.5 55335
SA fan gain 2,5 % 29614.50Pump gain
RA duct gainRA fan gain 0%
Total 1214194.8 227213
RSH RLH RTH1214195 227213 1441408
OASH OALH OATH81648 217770 299418
TSH TLH GTH1325457 444983 1770440
RSHF GSHF BF0.842367 0.74866 0.15
ESHF Tadp ERSH0.825153 52 1256057
CFMda Tedp SATD58976.44 76.48 21.29
Tdb3 Qs QL
53.9 917201.5 2446343
Q total TR3363544 280.29
Beban pendinginan total lantai Ground adalah 239.07 TR. Pada lantai ini
dirancang 6 buah tempat AHU untuk mengatasi beban pendinginan tersebut
Equipment Jumlah Merk Type Design Airflow CapasitasAHU 4 carrier 3 G10TH12HLD 6 AF-6 39000 CFM 87,5 TRAHU 2 carrier 3 G1LQH32HLA AE-6 21300 CFM 47,5 TR
43
Tabel 3.8 Perhitungan Beban Pendingin Upper Ground
Proyek : ITC-BSD Mall Room : Upper Ground Engr. : Jemy W.
Lokasi : Tangerang Lati : 7°LS
DB (°F) WB (°F) RH % Wgr/lb
Luar 89.6 78 126Dalam 75.2 62.5 50 65
Kondisi
Design
Konduksi Letak U(BTU/hr.ft2.F)
Luas(ft²)
T (OUT)
( °F)T (IN)
( °F) Fc RSHG(BTU/hr)
RLHG(BTU/hr)
Kaca BaratTimurUtara 1.25 2583.34 86 75.2 0.99 34526.3
SelatanDinding Barat 0.38 3100 89.6 75.2 0.99 16793.5
TimurUtara
SelatanAtap
LantaiPartitionCendela
Radiasi Letak SHGF Luas SC CLF FcKaca Barat
TimurUtara 120 2583.34 1 0.7 0.99 214830.5
SelatanLampu Watt BF BTU/hr CLF
Flourance 91872 1.25 3.413 1 0.99 388029.4Bolam 4130 1 3.413 1 0.99 13954.7
Manusia SGH LGH BTU/hr Jmlhorg Daya eskltor(BTU/hr)
Sensibel 281.14 700 196798Laten 140.14 700 98098
Peralatan 3.413 1800 70000 76143.4
Infiltrasi CFM ΔT ΔWSensibel 1.1 7000 14.4 110880
Laten 0.68 7000 15.5 73780
Ventilasi CFM ΔT ΔWSensibel 1.1 5250 14.4 83160
Laten 0.68 5250 15.5 55335
SA fan gain 2,5 % 28377.9Pump gain
RA duct gain
44
RA fan gain 0%Total 1163493.92 227213
RSH RLH RTH1163494 227213 1390707
OASH OALH OATH81648 217770 299418
TSH TLH GTH1273520 444983 1718503
RSHF GSHF BF0.836621 0.741064 0.15
ESHF Tadp ERSH0.818978 51 1204119
CFMda Tedp SATD54201.51 76.5948 22.2156
Tdb3 Qs QL
52.9844 842941.9 2248279
Q total TR3091220 257.6017
Beban pendinginan total lantai Upper Ground adalah 257,6 TR. Pada lantai ini
dirancang 6 buah tempat AHU untuk mengatasi beban pendinginan tersebut
Equipment Jumlah Merk Type Design Airflow CapasitasAHU 4 carrier 3 G10TH12HLD 6 AF-6 39000 CFM 87,5 TRAHU 2 carrier 3 G1LQH32HLA AE-6 21300 CFM 47,5 TR
45
Tabel 3.9 Perhitungan Beban Pendingin Lantai 1
Proyek : ITC-BSD Mall Room : Lantai 1 Engr. : Jemy W.
Lokasi : Tangerang Lati : 7°LS
DB (°F) WB (°F) RH % Wgr/lb
Luar 89.6 78 60 126Dalam 75.2 62.5 50 65
Kondisi
Design
Konduksi Letak U(BTU/hr.ft2.F)
Luas(ft²)
T (OUT)
( °F)T (IN)
( °F) Fc RSHG(BTU/hr)
RLHG(BTU/hr)
Kaca Barat 1.25 492.4489 89.6 75.2 0.99 8775.4TimurUtara
SelatanDinding Barat 0.38 2607.551 89.6 75.2 0.99 14125.8
TimurUtara
SelatanAtap
LantaiPartitionCendela
Radiasi Letak SHGF Luas SC CLF FcKaca Barat 120 492.4489 1 0.7 0.99 40952
TimurUtara
SelatanLampu Watt BF BTU/hr CLF
Flourance 95256 1.25 3.413 1 0.99 402322.Bolam 19180 1 3.413 1 0.99 64806.7
Manusia SGH LGH BTU/hr Jmlhorg Daya Eskltor
(BTU/hr)Sensibel 281.14 700 196798
Laten 140.14 700 98098Peralatan 3.413 1800 70000 76143.4
Infiltrasi CFM ΔT ΔWSensibel 1.1 1400 14.4 22176
Laten 0.68 1400 15.5 14756
Ventilasi CFM ΔT ΔWSensibel 1.1 5250 14.4 83160
Laten 0.68 5250 15.5 55335
SA fan gain 2,5 % 22731.48Pump gain
RA duct gain
46
RA fan gain 0%Total 931990.9 168189
RSH RLH RTH931991 168189 1100180
OASH OALH OATH81648 217770 299418
TSH TLH GTH1036370 385959 1422329
RSHF GSHF BF0.847126 0.728643 0.15
ESHF Tadp ERSH0.824595 51 966969.7
CFMda Tedp SATD43526.61 76.93687 22.2156
Tdb3 Qs QL
52.9844 676925.8 1805484
Q total TR2482409 206.8675
Beban pendinginan total lantai 1 adalah 206,86 TR. Pada lantai ini dirancang 6
buah tempat AHU untuk mengatasi beban pendinginan tersebut
Equipment Jumlah Merk Type Design Airflow CapasitasAHU 4 carrier 3 G10TH12HLD 6 AF-6 39000 CFM 87,5 TRAHU 2 carrier 3 G1LQH32HLA AE-6 21300 CFM 47,5 TR
47
Tabel 3.10 Perhitungan Beban Pendingin Lantai 2
Proyek : ITC-BSD Mall Room : Lantai 2 Engr. : Jemy W.
Lokasi : Tangerang Lati : 7°LS
DB (°F) WB (°F) RH % Wgr/lb
Luar 89.6 78 60 126Dalam 75.2 62.5 50 65
Kondisi
Design
Konduksi Letak U(BTU/hr.ft2.F)
Luas(ft²)
T(OUT)
( °F)T (IN)
( °F) Fc RSHG(BTU/hr)
RLHG(BTU/hr)
Kaca BaratTimurUtara
SelatanDinding Barat 0.38 3100 89.6 75.2 0.99 16793.56
Timur 0.38 3100 89.6 75.2 0.99 16793.56Utara 0.38 4650 89.6 75.2 0.99 25190.35
Selatan 0.38 4650 89.6 75.2 0.99 25190.35Atap 0.38 83700.16 93.2 75.2 0.99 566784
LantaiPartitionCendela
Radiasi Letak SHGF Luas SC CLF FcKaca Barat
TimurUtara
SelatanLampu Watt BF BTU/hr CLF
Flourance 88848 1.25 3.413 1 0.99 375257.30Bolam 22900 1 3.413 1 0.99 77376.123
Manusia SGH LGH BTU/hr Jmlhorg Daya Eskltor
(BTU/hr)Sensibel 281.14 700 196798
Laten 140.14 700 98098Peralatan 529111.6 407300
Infiltrasi CFM ΔT ΔWSensibel 1.1 1400 14.4 22176
Laten 0.68 1400 15.5 14756
Ventilasi CFM ΔT ΔWSensibel 1.1 5250 14.4 83160
Laten 0.68 5250 15.5 55335
SA fan gain 2,5 % 40758.48Pump gain
48
RA duct gainRA fan gain 0%
Total 1402043,1 168189
Keterangan Peralatan :
Beban pendinginan total lantai 2 adalah 337,79 TR. Pada lantai ini dirancang 6
buah tempat AHU untuk mengatasi beban pendinginan tersebut
Equipment Jumlah Merk Type Desgn Airflow CapasitasAHU 4 carrier 4 G1LQUH12HL F6 AF-6 48000 CFM 109,3 TRAHU 2 carrier 3 G1NSH32HLB6HB-6 28650 CFM 63,9 TR
Dengan semua data di atas dapat diketahui beban pendinginan total Mall
ITC-BSD adalah = (280,29 + 257,6 + 206,86 + 337,79) TR
= 1082,54 TR
RSH RLH RTH1402043 168189 1570232
OASH OALH OATH81648 217770 299418
TSH TLH GTH1517887 385959 1903846
RSHF GSHF BF0.892889 0.797274 0.15
ESHF Tadp ERSH0.875643 53 1448486
CFMda Tedp SATD71075.31 76.26366 20.3796
Tdb3 Qs QL
54.8204 1105363 2948204
Q total TR4053567 337.7973
Alat Jmlh Sensbl Laten Qsen Qlatstoves 77 4200 4200 323400 323400
grill 4 14400 3600 57600 14400toaster 10 7700 3300 77000 33000
foodwarmer 73 400 500 29200 36500
Mainan Jmlh Daya BTU/hrbesar 10 598 3.413 20409
sedang 20 250 3.413 17065kecil 10 100 3.413 3413
refrigerator 3 100 3.413 1023.9
Total 529111 407300
49
3.4 Mesin Chiller yang Digunakan
Tabel 3.11 Data Mesin Pendingin yang Digunakan
Equipment Jumlah Merk Type System Capasitas THChiller 3 Carrier 30 GBN 200 Air Cooled 210 TR 2004Chiller 10 Carrier 31 GBN 175 Air Cooled 190 TR 2004
Pada Mall ITC-BSD terdapat 13 buah chiller, dimana 3 chiller diantaranya
dipergunakan untuk khusus Carrefour, 2 buah chiller berkapasitas 190 TR dan
sebuah chiller berkapasitas 210 TR.
Untuk chiller yang berkapasitas 190 TR, dalam penginstalannya dibuat
menjadi pararel, jadi setiap 2 buah chiller dipararel menjadi satu. Hal ini akan
dibuat karena setiap lantai hanya didisain untuk 6 buah AHU dan untuk
mempermudah system perpipaan saluran air dingin dari evaporator.
Dalam pengoperasiannya tidak semua mesin chiller perlu dihidupkan.
Dengan beban pendinginan total yang telah dihitung sebesar 1082,5 TR cukup bila
3 buah chiller saja yang dioperasikan.
Gambar 3.1 Mesin Chiller (Carrier, air cool system, type 30 GBN 200)
50
Flowchart 3.1 Chiller dan AHU Zone 1
Flowchart 3.1 Chiller dan AHU Zone 2
51
BAB IV
PEMILIHAN KOMPONEN PENDUKUNG
4.1 Sistem Perpipaan
Sistem perpipaan yang digunakan untuk supply air dingin ke semua AHU
pada ITC-BSD Mall yaitu Two Pipe Reversed Return System. Dengan memakai
system ini maka setiap AHU akan menerima air dingin dari evaporator secara
lebih merata.
Gambar 4.1 Schematic two pipe reverse return system
4.2 Menentukan Ukuran Pipa Air Dingin
Sistem pipa air yang digunakan dalam sistem refrigerasi ini adalah pipa air
dingin jenis sirkulasi, yaitu air dingin yang telah digunakan tidak akan dibuang
melainkan disirkulasikan kembali. Pada pipa air dingin yang menghubungkan
evaporator dan AHU disebut sistem tertutup karena tidak berhubungan dengan
udara atmosfer.
52
Gambar 4.2 Skematik sirkulasi pipa air dingin pada chiller tunggal dan ganda
Untuk menentukkan ukuran pipa air dingin, dapat digunakan diagram
”Friction loss for water in Schedule 40 steel pipe-closed system” pada buku
Handbook of Air Conditioning System Design, bab 3 halaman 22.
CH 2.1503,8 GPM
AHU 2.1153,4GPM
AHU 1.1114 GPM
AHU M.1114 GPM
AHU G.1114 GPM
A
B
C
D
E
F
G
H
f
g
L
a
b
c
1
e
53
Tabel 4.1 Data Perpipaan Air Dingin untuk Chiller yang
Dipararelkan
Section GPM Velocity(fps)
Friction loss(ft of water/100ft)
Diameter(in)
1 – 3, 2 – 3,L – 4, L - 5 458,8 7 2,5 5,5
3 – A, e - L 917,6 8 2,5 7,5A – B, f – e 654,4 7 2,5 6B – C, g – f 444,4 6,3 2,5 5,5
C – D 234,4 5,5 2,5 4E – e, F – f,G – g, H - g 210 5,3 2,5 3,75
Tabel 4.2 Data Perpipaan Air Dingin untuk Chiller Tunggal
Section GPM Velocity(fps)
Friction loss(ft of water/100ft)
Diameter(in)
1 – A, e – L 503,8 7 2,5 5,5A – B, f – e 350,4 6 2,5 4,5B – C, g – f 236,4 6 2,5 4
C – D, H – g 122,4 4,7 2,5 3E – e, F – f,G – g, H – g 114 4,5 2,5 3
4.3 Menentukan Pompa Air Pendingin dari Evaporator–Koil
Berikut adalah sifat-sifat air pada temperatur evaporator 5°C :
- Kalor jenis air (Cp) : 4,206 kJ/kg°C
- Masa jenis air (ρa) : 999,732 kg/m3
- Kekentalan air (μ) : 0,001439 kg/m.s
Laju aliran masa air dalam evaporator ( am )
am=Txp
evap
C
Q
Dengan :
Qevap = 210,1 TR = 42020 BTU/menit = 738,87 kW
( beban pendinginan chiller tunggal )
Cp = Kalor jenis air saat temperatur evaporator 5 °C
54
= 4,2067 kJ/kg °C
ΔT = Perbedaan suhu air masuk dan keluar di evaporator
Maka :
am= 6,7-9,5x2067,487,738
am= 62,73 kg/s
Kapasitas aliran air dalam kondenser (Qa)
a
am
aQ
Dengan :
ρa = massa jenis air saat temperatur evaporator (5°C)
= 999,63 kg/m3
Maka :
63,99962,73Q a
= 0,063 m3/s
Piping Pressure Drop Calculations
Section Item D (in) GPM V(FPS)
E. L.(ft)
No. ofItem
Length(ft) ft
wft100
. Hf(ft.w)
1-A-E-e-L
A, eSubtotal
PipeGlobe ValveGate Valve90° std ell
2 way valveTee
5,5 503,8 7190
8197439
11412
65190
8767478491
2,5
2,5 12,27
55
Section Item D (in) GPM V(FPS)
E. L.(ft)
No. ofItem
Length(ft) ft
wft100
. Hf(ft.w)
A-B-b-F-f-e
Subtotal
Pipe2 way valve
Tee
4,5 350,4 66525
12
42,66550
157,6 2,5 4B-C-c-G-g-f
Subtotal
Pipe2 way valve
Tee
4 236,4 65822
12
42,65844
144,6 2,5 3,6C-D-H-g
Subtotal
Pipe2 way valve
Tee
3 122,4 4,74317
12
42,64334
119,6 2,5 3
Total Hf 22,87
Pada sistem perpipaan air dingin terdapat butterfly valve, balancing
valve, strainer, dan 3 way valve yang akan diasumsikan equivalent
length-nya. Sehingga total Hf diasumsikan berkisar 35 ft atau 11 m
Daya pompa (NP)
Ta HgQ xxx
N P
Efisiensi pompa diasumsikan 70 %
0,7011x81,9x999,4x0,063N P
PN 9700 Watt ≈10 kW
Sistem pendingin ini terbagi menjadi 2 bagian, yaitu : zone 2 dan zone 4.
Setiap zone memiliki 3 sistem chiller sehingga terdapat 6 buah AHU di
setiap lantai mall. Dalam pengoperasiannya hanya diaktifkan 2 dari 3
sistem ciller yang ada pada setiap zone, namun sistem pipa air dingin
dibuat berhubungan satu sama lain pada masing-masing zone sehingga
semua AHU tetap diberi aliran air dingin dan diaktifkan.
56
Maka daya pompa air yang digunakan harus mampu untuk
mensirkulasikan air pada 2 sistem chiller, sehingga pompa yang dipakai
memiliki daya 2 kali besarnya perhitungan daya pompa di atas, yaitu 20
kW.
4.4 Menentukan Ukuran Saluran Udara (Ducting)
Untuk mendistr ibus ikan udara ke tiap -tiap ruangan digunakan saluran
udara atau duc ting. Pad a per ancangan ini dig unakan duc tin g dengan bahan
galvanized steel dengan ketebalan 0,022 in = 0,558 mm dengan pertimbangan
bahwa plat dengan perlakuan galvanis diharapkan tahan terhadap korosi.
Data yang diketahui pada sistem saluran udara untuk pusat perbelanjaan
berdasarkan data spesifikasi AHU pada kapasitas 47,5 TR adalah:
a. Design Air Flow : 21300 CFM (berdasarkan spesifikasi AHU pada 47,5 TR)
b. Kecepatan udara diambil 2000 FPM (berdasarkan tabel 7 Carrier Handbook
hal. 2-37)
c. Jarak antar difuser : 5 m
d. Pengasumsian diffuser udara keluar sebesar 300 CFM
Luas saluran udara (Asu)
Asu =FPMCFM
=2000
21300
= 10,65 ft2
Dengan melihat Tabel 6 Carrier Handbook hal. 2-35 dan berdasarkan luas
udara, maka diameter saluran udara ekuivalen adalah 43,9 inch.
1. Friction loss (rugi gesekan)
57
Berdasarkan data pada Lampiran 2 (Chart 7) dengan Design Air Flow sebesar
21300 CFM dan diameter saluran udara ekuivalen adalah 43,9 inch, maka
besarnya friction loss adalah 0,13 in wg/100 ft.
2. Untuk penentuan dimensi saluran udara (ducting) dapat disederhanakan pada
tabel berdasarkan pada ducting untuk AHU G-2 :
Gbr. 4.3 Rangkaian Ducting AHU G-2
58
Tabel 4.3 Dimensi Saluran Udara
Section CFM Ft/minw/100ft
Frictionloss
DiameterEqual (in)
Rect duct(in)
1 – 2
3 – 4
5 – 6
6 – 7
7 – 8
8 – 9
14 – 15
16 – 17
17 – 18
18 – 19
19 – 19a
25 – 26
13800
7200
3300
2400
1500
900
300
3300
2400
1500
900
7500
2000
1700
1500
1300
1150
1050
770
1450
1300
1150
1050
1700
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
36
28
21
18
15
13
8,5
20
19
15
13
28
80 x 16
60 x 12
40 x 11
35 x 9
25 x 8
21 x 7,5
9 x 6,5
35 x 11
30 x 11
25 x 8
19 x 8
50 x 14
Keterangan tambahan :
Section 5 – 6 = 10 – 11
Section 6 – 7 = 11 – 12
Section 7 – 8 = 12 – 13
Section 8 – 9 = 13 – 14
Section 16 – 17 = 20 – 21, 27 – 28, 32 – 33
Section 17 – 18 = 21 – 22, 28 – 29, 33 – 34
Section 18 – 19 = 22 – 23, 29 – 30, 34 – 35
Section 19 – 19a = 23 – 24, 30 – 31, 35 – 36
Section 14 – 15 adalah ukuran untuk semua ujung–ujung ducting.
59
BAB V
PENGOPERASIAN DAN PEMELIHARAAN
MESIN PENYEGARAN UDARA
5.1 Menjalankan Unit System Air Cooled Chiller
1. Menjalankan system unit sentral:
a. Periksa level air.
b. Jalankan unit pompa chiller sirkulasi.
c. Jalankan unit AHU.
d. Jalankan chiller unit.
e. Jalankan sistem ventilasi.
2. Mematikan system AC merupakan kebalikan dari urutan menjalankan
AC:
a. Matikan unit chiller (penting)
b. Matikan pompa chiller sirkulasi
c. Matikan unit AHU
d. Matikan system ventilasi.
Keterangan:
Untuk menjalankan dan mematikan unit-unit peralatan, dengan menekan
tombol ON atau OFF yang terdapat pada masing-masing panel listrik.
Apabila tidak ada tombol tersebut matikan melalui MCB yang terdapat
dalam panel.
5.2 Urutan Pengoperasian System Chiller
Langkah pengoperasian unit chiller sebagai berikut:
60
1. Periksa power supply dan tegangan listrik di panel dan tiap-tiap MCCB.
Tegangan pada setiap jala-jala sebagai berikut:
R-O = 220 V R-S = 380 V
S-O = 220 V S-T = 380 V
T-O = 220 V T-R = 380 V
2. Crankcase heater compressor harus sudah beroperasi 24 jam sebelum
kita menjalankan unit chiller tersebut.
3. ON-kan MCCB yang terdapat di panel control unit chiller tersebut.
4. Periksa apakah fan kondensor bekerja keseluruhan.
5. Periksa kembali tegangan tiap-tiap MCB di unit chiller.
6. Periksa valve-valve harus pada posisi terbuka dan beda tekanan air 1
kgf/cm2.
7. Periksa posisi thermostat atau leaving water temperature set point pada
range 7 s/d 10 oC.
8. Untuk mengoperasikan atau menghentikan unit air cooled chiller, cukup
menekan tombol ON/OFF yang ada pada unit tersebut.
Selama start/awal, jangan meninggalkan unit air cooled chiller tunggu
selama kurang lebih 3 s/d 4 menit, unit akan beroperasi.
5.3 Urutan Pengoperasian Pompa Chiller
Langkah pengoperasian unit pompa chiller sebagai berikut:
1. Periksa level air pada tangki expansi
2. tekan tombol “ON” pada panel tenaga dengan criteria termis overload 37
3. Periksa arah putaran penggerak dalam posisi benar (berputar searah
jarum jam dilihat dari belakang motor)
61
4. Periksa valve-valve discharge dan suction untuk pompa sirkulasi. Valve-
valve tersebut harus dalam keadaan terbuka kecuali untuk globe valve
yang diatur sehingga tekanan discharge pompa 3 kgf/cm2.
Periksa apakah terdapat getaran atau noise. Jika ya, maka matikan pompa
check dan perbaiki.
5.4 Urutan Pengoperasian AHU
Langkah-langkah untuk pengoperasian AHU adalah sebagai berikut:
1. Tekan tombol “ON” pada panel AHU.
2. Periksa putaran motor.
3. Periksa Power supply dan tegangan listrik di panel dan tiap-tiap MCCB.
Tegangan pada setiap jala-jala sebagai berikut:
R-O = 220 V R-S = 380 V
S-O = 220 V S-T = 380 V
T-O = 220 V T-R = 380 V
Periksa arus listirk dengan kriteria maksimal 2,8 A.
5.5 Pemeliharaan Tata Udara
Kondisi unit AC akan berkurang dengan pemakaian yang terus menerus
dengan kenaikan getaran dari kompresor dan suara bising menjadikannya semakin
keras. Keadaan sirkulasi panas akan mengurangi suhu di ruangan yang
dikondisikan demikian juga konsumsi lisrik akan naik atau kebocoran gas akan
bertambah membuat unit AC tidak baik lagi untuk digunakan. Perbaikan akan
mahal dan kerusakan pada unit AC akan semakin besar. Untuk menghindari ini
diadakan perawatan secara tetap untuk menjaga unit AC agar bekerja dengan baik.
62
Secara berkala, unit air cooled chiller pada setiap mengoperasikan baik
sebelum maupun sesudah harus diperiksa dan diperhatikan secara seksama sampai
dengan unit-unit AC tersebut beroperasi normal. Terutama periksa di panel-panel
AC MCCB harus posisi ON, tegangan listrik normal dan putaran fan di outdoor
unit juga harus benar-benar tidak ada gangguan.
5.6 Pemeliharaan Unit Chiller
Hal-hal yang perlu diperhatikan dan dipelihara secara periodik adalah sebagai
berikut:
1. Periksa dan bersihkan coil kondensor yang ada pada unit-unit tersebut
secara periodik.
2. Periksa dan kencangkan baut-baut / mur pada terminal blok dan
kontaktor air cooled chiller.
3. Periksa tekanan freon yang ada pada pipa gas dan liquid penuh dan
normal atau periksa sight glass pada keadaan normal atau bersih.
4. Periksa flow switch apakah bekerja dengan normal.
63
BAB VI
KESIMPULAN
6.1 Data Teknis
Dari perhitungan yang telah dilakukan, ditentukan peralatan yang dapat digunakan
untuk pengkondisian udara, yaitu :
AHU yang digunakan
Floor Jmlh Merk Type DesignAirflow Capasitas
Ground 4 carrier 3 G10TH12HLD 6 AF-6 39000 CFM 87,5 TR2 carrier 3 G1LQH32HLA AE-6 21300 CFM 47,5 TR
Upper Grd 4 carrier 3 G10TH12HLD 6 AF-6 39000 CFM 87,5 TR2 carrier 3 G1LQH32HLA AE-6 21300 CFM 47,5 TR
Lt. 1 4 carrier 3 G10TH12HLD 6 AF-6 39000 CFM 87,5 TR2 carrier 3 G1LQH32HLA AE-6 21300 CFM 47,5 TR
Lt. 2 4 carrier 4 G1LQUH12H F6 AF-6 48000 CFM 109,3 TR2 carrier 3 G1NSH32HLB6HB-6 28650 CFM 63,9 TR
Mesin Chiller yang Digunakan
Equipment Jmlh Merk Type System Capasitas THChiller 2 Carrier 30 GBN 200 Air Cooled 210 TR 2004Chiller 8 Carrier 31 GBN 175 Air Cooled 190 TR 2004
Sistem Perpipaan Air Dingin
Sistem perpipaan yang digunakan untuk supply air dingin ke semua AHU pada
ITC-BSD Mall yaitu Two Pipe Reversed Return System.
Menentukan Pompa Air Pendingin
Jenis pompa : sentrifugal
Head Total Pompa (HT) : 35 ft
Daya Pompa (Np) : 20 kW
64
6.2 Kesimpulan
Dari hasil perancangan ulang system pengkondisian udara pada Mall ITC-BSD,
dapat disimpulkan bahwa :
1) Pemilihan dan pengoperasian Chiller yang ada telah sesuai dengan
perhitungan secara teoritis.
2) Pemilihan dan pengoperasian AHU yang ada telah sesuai dengan
perhitungan secara teoritis.
3) Pemilihan dan pengoperasian unit pompa air dingin yang ada telah
sesuai dengan perhitungan secara teoritis.
4) Instalasi mesin penyegaran udara telah sesuai dengan dasar teori yang
ada sehingga secara teori penghematan energi listrik tidak dapat
dilakukan.
6.3 Saran
Secara perhitungan teori, instalasi memang telah dilakukan untuk
meminimalkan pemakaian energi listrik. Namun pada kenyataan yang terjadi pada
pengamatan di lapangan, pada satu chiller yang beroperasi hanya setengah dari
jumlah kompresor yang bekerja, ini berarti beban pendinginan tidak sebesar
perhitungan secara teori yang ada. Maka dapat dimungkinkan adanya
penghematan energi listrik dalam pengoperasian mesin chiller.
Penulis dapat memberikan saran untuk mencoba me-non-aktifkan 1 – 2
chiller yang dioperasikan pada chiller ganda (pararel) pada setiap zone, terutama
setelah pukul 16.00 WIB, saat temperatur udara luar telah turun. Hal ini
memungkinkan bagi pengelola untuk melakukan penghematan energi listrik
sehingga mengurangi biaya operasional.
65
6.4 Penutup
Demikianlah perhitungan ulang telah dilakukan dalam upaya menemukan
jalan untuk penghematan energi listrik guna mengurangi biaya operasional mall.
Semoga apa yang telah disarankan oleh penulis benar-benar bermanfaat bagi
pengelola mall dan juga bagi yang mendalami konversi energi mengenai teknik
pendinginan udara.
66
DAFTAR PUSTAKA
Carrier handbook of Air Conditioning System Design. New York : Mc Graw Hill
inc.
Harjanto, G. Pesawat Pendingin. Yogyakarta : Universitas Sanata Dharma, 2000.
Holman, J.P. alih bahasa : Jasjfi. E. Perpindahan Kalor, ed VI. Jakarta : Erlangga,
1995.
Pita, G. Air Conditioning Principles and System an energy Approach.New York,
1981.
Saito. Alih bahasa : Wiranto Arismunandar. Penyegaran Udara. Jakarta : Pradnya
Paramita, 1980.