Download - 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)
Beban Kalor Sensibel Karena Adanya Ventilasi
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB 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
1C 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.
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
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 2
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.
1.1.3 Beban Kalor Laten
1.1.3.1 Perhitungan Beban Kalor Laten di dalam Daerah Tepi Gedung
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 3
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
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.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 4
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 :
Secara konduksi.
Secara radiasi.
D. Tranmisi panas melalui partisi, langit-langit dan lantai.
2.5.2 Beban dari Dalam :
A. Panas dari penghuni ruangan.
B. Panas dari lampu.
C. Panas dari peralatan.
D. Panas dari elektromotor.
2.5.3 Ventilasi dan Infiltrasi :
A. Penambahan panas sensibel.
B. Penambahan panas laten.
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)
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 5
U = Koefisien perpindahan panas bahan total
A = Luas atap dilihat dari gambar arsitektur
Te = Perbedaan temperatur ekuivalen
2.6.1.2 Dinding
Q = U . A . Te ( W ) (ASHRAE,116)
Dimana:
Q = Laju aliran kalor (W)
U = Koefisien perpindahan panas bahan total
A = Luas atap dilihat dari gambar arsitektur
Te = Perbedaan temperatur ekuivalen
2.6.1.3 Kaca
Transmisi panas melalui kaca dapat dibagi dua, yaitu :
1. Secara konduksi
Q = U . A . CLTD corr ( W )
CLTD corr = (STOCKER, 77)
Dimana :
U = Koefisien perpindahan panas bahan total
A = Luas kaca dilihat dari gambar arsitektur
CLTD = Cooling Load Temperature Difference.
CLTDcorr = Cooling Load Temperature Difference Correction.
Tr = Temperatur bola kering ruangan.
To = Temperatur rata-rata udara luar.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 6
2. Secara radiasi
Q = A . SC . SHGF . CLF ( W ) (STOCKER, 71)
Dimana :
A = Luas kaca dilihat dari gambar arsitektur
SC = Shading Cofficient.
SHGF = Solar Heat Gain Factor
CLF = Cooling Load factor.
2.6.1.4 Partisi, Langit-Langit dan Lantai
Q = U . A . TD ( W ) (ASHRAE,117)
Dimana :
U = Koefisien perpindahan panas bahan total
A = Luas partisi, langit-langit, dan lantai
TD = Design Temperature Difference
2.6.2 Beban dari Dalam
2.6.2.1 Panas dari Penghuni Ruangan
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.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 7
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 = Jumlah penghuni ruangan.
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.
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.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 8
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.
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 :
Uv = V . No
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 9
Dimana :
V = Udara ventilasi yang dibutuhkan per orang.
No = Jumlah penghuni ruangan.
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.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB 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.
Gambar 2.6 Komponen dari tahanan perpindahan kalor
Maka bentuk persamaan dari harga koefisien transmisi kalor tersebut adalah :
R = RD + R1 + R2 + R3 + RL
Dimana :
U = Koefisien perpindahan kalor
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 11
R1
RD
R2 R3
RL
Didalam
Aliran kalor
Diluar
R = Tahanan perpindahan kalor dari struktur bangunan
RD = Tahanan perpindahan kalor dari lapisan permukaan struktur bangunan
dalam
RL = Tahanan perpindahan kalor dari lapisan permukaan struktur bangunan
luar
R1, R2, R3 = Tahanan perpindahan kalor dari setiap lapisan struktur bangunan
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 Beban
dingin
BTU/h
Ukuran x
Faktor
1. JENDELA
Mengapa matahata:
(Pilih satu, beban yang terbesar)
Siang Hari
Tanpa
Penutup
Ditutup
atau
tirai
Tenda
dari
luar
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 12
a). Timur laut
b). Timur
c). Tenggara
d). Selatan
e). Barat daya
f). Barat
g). Barat laut
h). Utara
sqft
sqft
sqft
sqft
sqft
sqft
sqft
sqft
75
100
75
75
120
150
120
75
30
40
30
35
50
65
50
35
20
25
20
20
35
45
35
20
2. JENDELA-JENDELA
Tidak menghadap matahari:
Jumlah semua jendela
a. Gelas tunggal
b. Gelas ganda atau gelas block
sgft
sgft 14
7
3. DINDING-DINDING
a. Bagian luar
Menghadap matahari
c.Bagian dalam
Hanya pada dinding yang me
rupakan batas dari ruangan lain
yang tidak didinginkan
Panjang
........ft
..........ft
konstruksi
Ringan Berat
60 30
30
4. ATAP atau LAGIT-LAGIT
(Pilihan sebuah saja)
a. Atap tanpa isolasi
b. Atap berisolasi
c.Langit-lagit diatasnya bertingkat
sqft
sqft
aqft
19
8
3
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 13
d. Langit-langit berisolasi di atas
adalah ruangan
e. Langit-langit tampa isolasi
diatasnya adalah ruang
sqft
sqft
5
12
5. LANTAI
(Hilangkan jika di atas tanah atau
diatas ruang bawah tanah) aqft 3
6. ORANG & VENTILASI
Jumlah orang 600
7. LAMPU-LAMPU & ALAT-ALAT
LISTRIK YANG DIPAKAI watt
8. PINTU & ARCHES
Terus-menerus terbuka keruang
yang tidak didinginkan.
Lebar
Panjang
ft 3
9. JUMLAH 1 s/d 8
10. JUMLAH BEBAN DINGIN (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
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 14
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
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 factor-
faktor 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.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 15
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.
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.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 16
PERKIRAAN BEBAN AIR CONDITIONING PADA BEBERAPA PEMAKAIAN
Pemakain untuk m2/ton feet/ton
Kamar tidur
Flat (rumah susun), dengan 1 atau 2
kamar
Ruang kantor kecil
Ruang kantor besar, bagian dalam
Hotel, kamar tamu
Rumah sakit, kamar pasien
Pabrik, barang-barang presisi
Pusat kesehatan
Ruang kantor besar, bagian luar
Sekolah, ruang kelas
Toko serba ada
Bank, ruang utama
Gereja
Rumah makan
Kamar makan
Salon kecantikan
Ruang perjamuan
Aula (Auditorium)
46-56
33-42
30-35
28-33
23-28
23-28
23-28
23-28
21-25
21-25
19-23
18-23
14-23
9-23
16-21
18-20
14-19
9-16
5-14
500-600
355-450
325-375
300-355
250-300
250-300
250-300
250-300
225-270
225-270
200-250
190-250
150-250
100-250
170-225
190-215
150-200
100-170
50-150
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.
SISTEM TATA UDARA 17