BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.7 Metode Distribusi Udara Pada Ruangan
(Wilbert F. Stocker, Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, 1982) Dimana:
q” : heat flux, W/m2
σ : konstanta Stefan-Boltzman, 5.67 x 10-8 W/m2K4 ɛ : emisivitas bahan
hr : koefisien perpindahan panas radiasi, W/m2K Ts : temperatur permukaan, K
Tsur : temperatur lingkungan, K
Untuk benda hitam sempurna atau black body mempunyai nilai e=1, karena benda hitam merupakan pemancar dan penyerap panas yang baik. Sedangkan permukaan yang mengkilap termasuk pemancar dan penyerap panas yang buruk memiliki nilai e=0.
2.7 Metode Distribusi Udara Pada Ruangan
Berdasarkan ASHRAE Fundamentals Handbook 1997 chapter 31 “Space Air Diffusion”, sistem distribusi di dalam ruangan terbagi atas tiga hal yaitu: sistem campuran, sistem perpindahan, dan sistem setempat. Berikut merupakan penjelasan dari setiap sistem tersebut.
Udara terkondisi biasanya dialirkan pada sistem keluaran dengan kecepatan lebih tinggi disbanding kecepatan sirkulasi udara ruangan yang dikondisikan. Temperatur udara terkondisi mungkin lebih tinggi atau lebih rendah atau sama dengan temperatur ruangan yang dikondisikan, tergantung pada beban ruangan
𝑞"𝑟𝑎𝑑= 𝜎ɛ(𝑇𝑠4− 𝑇𝑠𝑢𝑟4 )
semburan udara dari diffuser bercampur dengan udara sekeliling sehingga menurunkan kecepatan dan menyeimbangkan temperatur udara.
Kecepatan udara pendingin yang didistribusikan lebih besar dari kecepatan udara ruangan. Temperatur udara pendingin dapat lebih tinggi, di bawah, atau sama dengan temperatur udara ruangan.
Distribusi udara dipengaruhi oleh:
(1) Posisi inlet udara pada ruangan melalui salura udara.
Hal ini perlu diperhatikan guna mengurangi pergerakan udara pendingin dan perbedaan temperatur antara saluran udara dan ruangan.
(2) Pengaruh konveksi natural dan efek radiasi di dalam ruangan. Salah satu metode distribusi udara pada ruangan adalah prinsip saluran keluaran udara (air outlets). Outlet diklasifikasikan atas dinding, atap, dan lantai.
Distribusi campuran menghasilkan kecepatan udara, temperatur, kelembaban dan kualitas udara cukup seragam pada ruang yang dikondisikan. Jenis-jenis keluaran dan kinerjanya dibagi dalam 5 kelompok yaitu:
1. Kelompok A
Keluaran dipasang pada langit-langit atau dekat langit-langit yang mengalirkan udara secara mendatar. Berikut ini adalah gambar kelompok A:
Gambar 2.18 Karakteristik Gerakan Udara Pada Keluaran Kelompok A (ASHRAE Fundamental Handbook, 1997) 2. Kelompok B atau dekat lantai yang mengalirkan udara secara
tegak dengan semburan yang tidak menyebar. Berikut ini adalah gambar kelompok B:
Gambar 2.19 Karakteristik Gerakan Udara Pada Keluaran Kelompok B (ASHRAE Fundamental Handbook, 1997) 3. Kelompok C
Keluaran dipasang pada lantai atau dekat lantai yang mengalirkan udara secara tegak dengan semburan yang menyebar. Berikut ini adalah gambar kelompok C:
Gambar 2.20 Karakteristik Gerakan Udara Pada Keluaran Kelompok C (ASHRAE Fundamental Handbook, 1997)
4. Kelompok D
Keluaran dipasang pada lantai atau dekat lantai yang mengalirkan udara secara mendatar. Berikut ini adalah gambar kelompok D:
5. Kelompok E
Keluaran dipasang pada langit-langit mengalirkan udara primer secara vertikal. Berikut ini adalah gambar kelompok E:
Gambar 2.21 Karakteristik Gerakan Udara Pada Keluaran Kelompok D (ASHRAE Fundamental Handbook, 1997)
Gambar 2.24 Karakteristik Gerakan Udara Pada Keluaran Kelompok E (ASHRAE Fundamental Handbook, 1997)
Halaman ini sengaja dikosongkan
37
Pada penyusunan tugas akhir ini metode penelitian yang digunakan adalah simulasi numerik dengan menggunakan software Fluent 6.3.26 yang nantinya digunakan sebagai acuan untuk melakukan analisa sistem penkondisian udara ruang unit produksi PT. PERTAMINA (Persero) – Production Unit Gresik Lubricant 3.1 Tahapan Penelitian
Dalam melakukan penelitian mengenai studi numerik distribusi temperatur dan kecepatan udara ruang unit produksi PT.
PERTAMINA (Persero) – Production Unit Gresik Lubricant, terdapat beberapa tahapan yang dilakukan antara lain:
1. Studi Kasus
Permasalahan yang diangkat merupakan usaha untuk mengetahui bagaimana heat transfer dari distribusi temperatur dan kecepatan udara dari ruang unit produksi PT.
PERTAMINA (Persero) – Production Unit Gresik Lubricant dengan bantuan software FLUENT 6.3.26.
2. Studi Literatur
Pembahasan dari permasalahan tersebut mengikuti pembahasan dari studi literatur yang berkaitan dengan distribusi temperatur dan kecepatan udara yang terjadi pada suatu ruangan dan studi literatur mengenai simulasi numerik distribusi temperatur dan kecepatan udara pada suatu ruangan. Studi literatur diperoleh dari e-book, buku-buku, jurnal, dan penelitian terdahulu yang berkaitan dengan permasalahan.
3. Pengambilan Data
Dalam tugas akhir ini yang menjadi obyek penelitian adalah ruang unit produksi PT. PERTAMINA (Persero) – Production Unit Gresik Lubricant. Dengan sistem pengkondisian yang saat ini diterapkan (existing), temperatur ruangan sebesar 34oC dan Relative Humidity (RH) sebesar 64
%.
4. Pemodelan dan Simulasi
Tahapan ini dilakukan dengan pre-processing, processing, dan post-processing. Pre-processing dilakukan dengan membuat geometri, penentuan meshing, dan penentuan boundary condition dengan menggunakan software GAMBIT 2.4.6. Processing dilakukan dengan melakukan simulasi dari meshing geometri yang telah dibuat. Post-processing dilakukan dengan menampilkan hasil simulasi berupa distribusi temperatur dan kecepatan. Proses processing dan post-processing dilakukan dengan menggunakan software FLUENT 6.3.26.
5. Pengolahan dan Analisa Data Hasil Simulasi
Setelah mendapatkan data dari hasil simulasi kemudian data tersebut diolah dan dianalisa. Data ditampilkan dalam bentuk kontur dan vektor untuk dapat dianalisa secara kualitatif.
Keseluruhan tahapan yang telah dilakukan dan hasil penelitian yang telah dibahas, kemudian disusun dalam bentuk laporan sistematis.
3.2 Pengambilan Data
Dalam tugas akhir ini yang menjadi obyek penelitian ruang unit produksi PT. PERTAMINA (Persero) – Production Unit Gresik Lubricant. Dengan sistem pengkondisian yang saat ini diterapkan (existing), temperatur ruangan sebesar 34oC dan Relative Humidity (RH) sebesar 64 %.
Data yang didapatkan adalah sebagai berikut:
Keterangan:
Dimensi ruangan : 75.000 mm x 40.000 mm x 13.400 mm
Mechanic Ventilation (24 unit)
Blower Fan (7unit)
- Dimensi : 1.200 mm x 1.200 mm
- Daya : 4 kW, 5.5 Hp
- I : 14.4 A
- V : 380, f : 50 Hz
Gambar 3.1 Tampak Depan (Timur) Ruang Unit Produksi
Gambar 3.2 Tampak Samping (Selatan) Ruang Unit Produksi Gambar 3.2 merupakan gambar Tampak Samping (Selatan) Ruang Unit Produksi. Melihat terlalu kompleksnya geometri yang dibuat, maka geometri ruangan dibuat menjadi lebih sederhana dan sesuai tujuan yang akan dicapai. Simplifikasi ruangan ini meliputi:
pemilihan area simulasi, menghilangkan konveyor, menyatukan mesin – mesin yang berdekatan sebagai balok panjang, dan estimasi pekerja yang beraktivitas di sekitar mesin. Ruang sample yang ditinjau berukuran 8.000 mm x 40.000 mm x 13.400 mm.
Setelah membuat simplifikasi ruangan kemudian diambil suatu zona yang akan ditinjau lebih lanjut dalm simulasi. Zona tersebut ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 3.3 Zona Yang Ditinjau a. Peralatan dan Jumlah Orang
Berdasarkan data jumlah pekerja di PT. PERTAMINA (Persero) – Production Unit Gresik Lubricant mencapai 30pekerja.. Tabel 3.1 di bawah akan menunjukkan peralatan di Ruang Keberangkatan dan berapa daya dalam Watt yang dikeluarkan.
3.3 Pemodelan dan Simulasi
Pemodelan dan simulasi ini dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak GAMBIT 2.4.6 dan FLUENT 6.3.26. Urutan pembuatan adalah sebagai berikut:
3.3.1 Pre-Processing
Tahap pre-processing adalah tahap pembuatan model dan geometri dari perangkat lunak GAMBIT 2.4.6. Adapun proses yang dilakukan dalam software GAMBIT 2.4.6 adalah sebgai berikut:
a. Membuat model
Yaitu menggambar model uji berupa bentuk ruangan di PT.
PERTAMINA (Persero) – Production Unit Gresik Lubricant. Berikut ini adalah gambar bentuk model uji.
Gambar 3.4 Model Benda Uji
Gambar 3.5 Model manusia, mesin, dan inlet
b. Membuat meshing
Yaitu membagi model solid menjadi elemen-elemen kecil sehingga kondisi batas dan beberapa parameter yang diperlukan dapat diaplikasikan ke dalam elemen-elemen tersebut. Kualitas dan kuantitas mesh yang digunakan sangat mempengaruhi proses penyelesaian simulasi. Meshing yang digunakan pada penelitian tugas akhir ini antara lain: hexagonal, hexagonal/wedge, dan tetrahedral/hybrid.
c. Menentukan boundary condition yang digunakan
Setelah meshing dibuat kemudian dilakukan penentuan boundary condition. Untuk inlet fluida berupa udara yang bersifat incompressible maka dipilih boundary condition berupa velocity inlet.
Pada bagian outlet dipilih boundary condition berupa exhaust fan.
Sedangkan boundary condition untuk perangkat mesin, konveyor, atap, dinding, lantai, dan manusia berupa wall.
(a)
(b)
Gambar 3.6 (a) Meshing (b)Meshing Examination (Skewness < 0.72)
3.3.2 Processing
Pada tahap ini dilakukan prsose simulasi berdasarkan hasil meshing dari geometri yang telah dibuat dengan menggunakan software FLUENT 6.3.26. Adapun proses yang dilakukan antara lain:
1. Solver Models
Pemodelan ini menggunakan solver 3D dengan keakuratan tunggal. Pada penelitian ini digunakan solver segregated untuk menyelesaikan persamaan tersebut secara bertahap (terpisah antara satu persamaan dengan persamaan yang lain). Solver yang digunakan berbasis tekanan (pressure based). Pada sub menu viscous, dipilih turbulence model k-ɛ Standar. Pada sub menu energy, persamaan energy diaktifkan dalam mendukung penyelesaian heat transfer terhadap perubahan temperatur.
2. Materials
Dalam tahap ini dilakukan pengaturan properties fluida masuk berupa udara dengan temperature inlet sebesar 34oC (=307 K).
Properties diperoleh dengan melihat tabel A.4 untuk udara pada buku
“Fundamental Heat and Mass Transfer sixth edition” karya Incropera, dkk (2002), yang kemudian ditabelkan pada tabel 3.1 berikut:
Tabel 3.1 Properties Fluida
Properties Fluida Besar
Temperatur inlet (K) 292
ρ atau Density (kg/m3) 1,20955
cp atau Panas spesifik (kJ/kg.K) 1,00678 μ atau Viskositas absolute (N.s/m2) 181,8 e-07 k atau Thermal Conductivity (W/m.K) 25,6 e-03 3. Operating Condition
Merupakan perkiraan kondisi daerah operasi yang biasanya merupakan perkiraan tekanan pada daerah operasi yakni sebesar1 atm (=101325 Pa).
4. Boundary Condition
Informasi variabel yang akan disimulasikan dimasukkan sebagai parameter nilai untuk setiap boundary condition. Variasi beban pendinginan didapatkan kondisi peak time yang diambil pada waktu
siang hari. Pada simulasi ini menggunakan kondisi batas yang terlihat pada tabel 3.2
Tabel 3.2 Boundary Condition
Boundary Condition Keterangan
Blower Fan Velocity inlet
Pintu Pressure Inlet
Ventilator Exhaust Fan
Inlet Diffuser Velocity Inlet
Atap Wall
5. Control and Monitoring Solutions
Solution control untuk metode steady yang digunakan adalah metode pressure-velocity coupling adalah PISO dengan diskritisasi standar untuk pressure dan second order upwind untuk parameter lainnya. Pada monitoring solutions dilakukan pengaturan kriteria residual untuk parameter energy sebesar 10-6, sedangkan parameter lain diatur tingkat konvergensinya sebesar10-4.
3.3.3 Post-Processing
Merupakan tampilan hasil serta analisa terhadap hasil yang telah diperoleh. Penggunaan model numerik dapat menghsilkan kontur temperatur dan vektor kecepatan yang selanjutnya akan dianalisa mengenai distribusi temperatur dan kecepatan udara yang terjadi di dalam PT. PERTAMINA (Persero) – Production Unit Gresik Lubricant. Kontur yang ditampilkan yaitu pada sumbu X (x/l), sumbu Y (y/h), dan sumbu Z (z/w). Data kualitatif berupa visualisasi aliran dengan menampilkan pola aliran yang ditampilkan dengan kontur temperature dan vector kecepatan
3.4 Perencanaaan Air Handling Unit (AHU)
Perencanaa Air Handling Unit dilakukan dengan dasar pertimbangan Total Cooling Load, kebutuhan udara supply.
3.4.1 Beban pendinginan
Berikut ini merupakan sumber yang berpengaruh pada beban pendinginan:
a. Manusia
Data yang diperlukan adalah jumlah orang dan aktivitas yang dilakukan dalam satu ruangan. Data diperoleh dari pihak menejemen gedung
b. Lampu dan Mesin
Data yang diperlukan adalah daya total dari lampu dan mesin yang digunakan dalam satu ruangan. Untuk memperoleh data tersebut dapat dilakukan dengan pengamatan langsung.
c. Dinding
Data yang diperlukan adalah material dinding, ketebalan dinding, luas dinding, posisi dinding. Data ini diperoleh dengan pengukuran lansung dan dari pihak menejemen.
d. Lantai
Data yang diperlukan adalah material lantai, luasan lantai dan ketebalan lantai. Data ini diperoleh dengan pengamatan lansung dan dari pihak menejemen.
e. Atap
Data yang diperlukan adalah material dari atap dan ketebalannya. Data diperoleh dari pihak menejemen.
h. Ventilasi
Data yang diperlukan adalah jumlah udara di dalam gedung dan diluar gedung, kelembapan udara di dalam maupun di luar gedung. Data ini diperoleh dari hasil pengukuran menggunakan higrometer
.
3.4.2 Unit Sistem Pengkondisian Udara dan Saluran Udara Data yang diperlukan untuk menganalisa sistem pengkondisian udara beserta salurannya adalah:
a. Unit Pengkondisian Udara
Data yang diperlukan adalah spesifikasi unit yang didalamnya termasuk merk,tipe, kapasitas
pendinginan,kapasitas udara.Data diperoleh dari pihak menejemen.
b. Saluran Udara
Data yang diperlukan adalah dimensi dan geometri saluran udara, material penyusun saluran udara, dan temperatur udara di dalam saluran udara. Data fisik saluran udara diperoleh dari dari pihak menejemen, sedangkan data temperatur diperoleh dari hasil pengukuran dengan menggunakan termometer
Gambar 3.7 Skema Sistem Pengkondisian Udara
3.5 Flowchart Penelitian
Dalam proses pengerjaan tuas akhir ini, dari pengambilan data hingga tampilan akhir dapat dilihat pada flowchart di bawah ini:
Halaman ini sengaja dikosongkan
49
Permodelan geometri bangunan, lokasi ventilasi, dan fan disimulasikan dengan CFD. Pada proses perhitungan menggunakan CFD akan menampilkan deskripsi aliran fluida ventilasi, temperatur udara, pengaruh buoyancy udara dan perpindahan panas sistem di dalam ruangan.
Simulasi distribusi kecepatan udara dan temperatur udara pada Ruang Unit Produksi PT. PERTAMINA (Persero) – Production Unit Gresik Lubricant menggunakan FLUENT 6.3.26 dengan model tiga dimensi (3ddp). Setelah proses iterasi dilakukan, maka diperoleh data hasil post-processing dari permodelan yang meliputi kontur pola aliran (Pathline), kontur vektor kecepatan udara, dan kontur distribusi temperatur udara.
Gambar 4.1 Hasil domain tiga dimensi bangunan
Gambar 4.1 di atas menunjukkan permodelan domain yang disimulasikan. Adapaun domain yang disimulasikan terdiri atas domain kondisi existing bangunan dengan menggunakan blower.
Kemudian dilakukan simulasi domain kondisi perencanaan sistem
pengkondisian udara bangunan menggunakan saluran perpipaan (ducting). Melalui hasil post-processing yang didapatkan, akan dilihat kontur kecepatan udara dan distribusi temperatur udara beberapa potongan iso-surface pada titik yang ditentukan.
Terdapat dua kondisi bangunan yang disimulasikan.
Kondisi pertama untuk menunjukkan domain existing bangunan, udara masuk ke dalam ruangan dengan kecepatan udara 6 m/s melalui bukaan inlet blower, sedangkan bukaan inlet pada diffuser dimatikan (kondisi off).
Kondisi kedua untuk menunjukkan domain perencanaan sistem pengkondisian udara bangunan. Pada kondisi ini, bukaan inlet blower dimatikan (kondisi off), sedangkan bukaan inlet diffuser dinyalakan. Udara dingin dengan temperatur udara 20oC masuk ke dalam ruangan dengan variasi kecepatan udara: 1,5 m/s
; 2 m/s ; dan 2,5 m/. Udara dingin ini masuk melalui bukaan inlet diffuser dengan ketinggian 4,2 m dari lantai bangunan.
Pada simulasi perencanaan sistem pengkondisan udara, dapat dilihat fenomena udara melalui pola aliran udara yang terbentuk. Udara dingin melalui diffuser memiliki massa jenis (density) yang lebih besar. Udara dingin akan turun perlahan, sedangkan aliran udara supply dari inlet diffuser megalami kehilangan kecepatan udara dan menyebar lebih luas ketika mencapai lantai. Sifat udara tidak mampu membentuk aliran berbelok secara tiba-tiba. Sebagian aliran udara juga dipengaruhi efek buoyancy force di daerah dekat tubuh pekerja dan peralatan yang ada di dalam bangunan. Persebaran aliran udara hingga menyentuh lantai dipengaruhi oleh tekanan rendah pada bukaan outlet.
M
elalui variasi kecepatan udara yang disimulasikan, akan memperlihatkan vektor aliran kecepatan udara dan distribusi temperatur udara terhadap posisi pekerja. Dan distribusi yang terjadi pada tiap variasi kecepatan udara ini akan berkaitan dengan performa Air Handling Unit. Karena kecepatan udara aliran melalui bukaan inlet diffuser akan berbeda, maka distribusi Nusselt Numberi dan koefisien Heat Transfer juga berbeda.Gambar 4.2 Potongan iso-surface
Penelitian tugas akhir ini dilakukan simulasi secara steady untuk kondisi existing dan kondisi perencanaan sistem pengkondisian udara. Beban pendinginan untuk kedua kondisi ini sama besar. Nilai heat gain yang dianalisa adalah dari tubuh manusia yang didapat dari ASHRAE Fundamentals Handbook, yaitu sebesar 200 W/m3. Analisa dan pembahasan dari peneliatian tugas akhir ini adalah dengan melakukan pemotongan iso-surface.
Pada Gambar 4.2 menampilkan potongan iso-surface masing-masing bidang x dan y untuk setiap kondisi dan variasi kecepatan udara pendingin. Melalui potongan iso-surface didapatkan bidang 2 dimensi. Untuk bidang x adalah untuk menganalisa pola kecepatan udara aliran udara pada dua posisi pekerja, yaitu x/l = -1,5 dan x/l = 0,4.
Untuk bidang y adalah untuk menganalisa distribusi temperatur udara pada pekerja, yaitu y/h = -12. Ketingginan bangunan dibawah sumbu y adalah 13,4 m, sehingga pada y= -12 merupakan posisi 1,4 m pekerja untuk melihat distribusi temperatur udara yang berkaitan dengan human comfort.
Gambar 4.3 merupakan tampilan posisi pekerja pada bidang –X. Untuk mengetahui karakteristik daerah analisa pada baris pekerja, maka perlu diambil data dari simulator. Data yang diperoleh yakni data mentah yang nantinya akan diolah menjadi
grafik. Grafik yang akan dibahas pada analisa kuantitatif adalah grafik kecepatan udara lokal, nusselt number, dan koefisien heat transfer yang akan ditinjau dari tiap-tiap posisi pekerja dalam baris 1 – 5.
Gambar 4.3 Tampilan baris pekerja pada potongan bidang –X
4.1 Analisa Pembahasan Simulasi Kondisi Existing Ruang Unit Produksi
4.1.1 Pola Aliran Kecepatan udara
Kondisi existing pada ruang unit produksi menunjukkan aliran distribusi udara melalui Fan dengan kecepatan udara 6 m/s yang terletak pada 0,3 meter dari permukaan lantai lantai. Untuk mendapatkan distribusi udara yang tepat pada zona yang diamati (Occupied Zone), maka posisi inlet udara sangat berpengaruh.
Berdasarakan ASHRAE Fundamental Handbook, 1997, kondisi dengan distribusi udara demikin masuk ke dalam metode B.
Dimana udara dipasang pada lantai atau dekat lantai yang mengalirkan udara secara mendatar.
Gambar 4.3 menunjukkan kontur dan vektor kecepatan udara yang terbentuk pada bidang y/h = -12,5. Dari visualisasi tersebut dapat dilihat bahwa udara memasuki ruangan melalui inlet Fan kemudian udara menyebar secara mendatar. Daerah dengan kecepatan udara paling tinggi yaitu sebesar 6m/s terletak di daerah inlet Fan. Udara bergerak lurus kemudian naik sebelum sempat tersebar di daerah sekitar occupied zone. Dapat dilihat melalui Gambar 4.3 kecepatan udara yang dikeluarkan dari inlet Fan secara mendatar mencapai titik terjauh 15m dari fan yaitu sebesar 2,7 m/s.
Gambar 4.4 Visualisasi Kontur Kecepatan udara Bidang y/h = -12,5 dengan Pemakaian Fan 6m/s
Dari visualisasi pada gambar dapat dilihat bahwa pada awal aliran terjadi perlambatan kecepatan udara. Sehingga pada daerah lain dan pada keseluruhan ruangan masih berkecepatan udara rendah yaitu sebesesar 0,3 – 1,2 m/s. Panas yang dihasilkan oleh manusia, mesin, dan temperatur udara cuaca menyebabkan pegerakan udara panas dalam ruangan. Dimana udara panas tersebut memiliki density yang rendah. Sehingga pola aliran udara
yang terbentuk belum memenuhi seluruh ruangan. Hal inilah yang menyebabkan kecepatan udara yang terjadi berbeda di setiap daerah.
(a)
(b)
Gambar 4.5 Visualisasi Kontur Kecepatan udara Bidang (a) x/l = 2 dan (b) x/l= -1.5
Pada Gambar 4.5 (a) menampilkan kontur kecepatan udara pada bidang x/l = 2. Dapat dilihat pola aliran udara setelah meninggalkan inlet fan. Pemakaian fan pada kondisi existing tidak mampu mempertahankan kecepatan udara konstan. Pada gambar tersebut dapat dilihat udara pada rentang 5,7 – 6 m/s hanya pada jarak 3m dari fan. Sedangkan occupied zone atau daerah pekerja terletak pada 20 – 30 m dari fan. Kemudian kondisi drop dapat dilihat melalui pola aliran pada jarak vertikal dimana ujung terendah dari akhir hembusan udara terhadap sumbu horizontal fan.
Gambar 4.5 (a) menunjukkan kecepatan udara pada kondisi drop berada pada 5,7 m/s dan mengalami penurunan hingga 2,7 m/s sebelum sampai pada occupied zone. Pada gambar 4.5 (b) menampilkan kontur kecepatan udara pada bidang x/l = -1.5 dimana daerah ini merupakan occupied zone. Dapat terlihat pola aliran udara disekitar tempat pekerja berdiri yaitu 0 – 0,9 m/s.
Gambar 4.6 Pathline kecepatan udara aliran pada Kondisi Existing Dapat terlihat melalui pathline vektor kecepatan udara pada Gambar 4.6 Penggunaan fan menyebabkan aliran udara ruangan terpecah menuju berbagai arah sesaat seletah menabrak barang-barang (mesin). Hal ini meyebabkan perbedaan distribusi udara sehingga udara dari fan tidak dapat memenuhi ruangan seluruhnya, khususnya occupied zone atau daerah perkerja berdiri.
4.1.2 Pola Temperatur Udara
Pada subbab ini ditampilkan visualisasi distribusi temperatur udara yang mengalir pada kondisi existing ruang unit produksi. Visualisasi tersebut ditunjukkan dengan distribusi warna yang masing-masing warna menunjukkan rentang temperatur udara tertentu. Warna merah menunjukkan temperatur udara paling tinggi dan warna biru yang paling rendah.
Grafik 4.7 menunjukkan distribusi temperatur udara terhadap ketinggian posisi pekerja. Pada daerah inlet fan udara memiliki temperatur udara 34oC. Pada kontur terlihat udara yang berhembus meninggalkan fan ke dalam ruangan. Kemudian udara tersebar dan terpecah ke berbagai arah ketika menabrak perangkat mesin. Fan mengalirkan udara dari luar ruangan (outdoor air
supply), sehingga temperatur udara yang dihembuskan tidak mampu mendinginkan temperatur udara dalam ruangan. Udara panas di dalam ruangan berasal dari panas tubuh pekerja, mesin, dan temperatur udara iklim yang panas. Sehingga temperatur udara fan hanya dapat dipertahankan 34oC hingga jarak 5m dari fan.
Setelah itu temperatur udara fan naik menjadi 35,5 oC sejauh 15m dari fan. Sedangkan temperatur udara ruangan disekitarnya masih tinggi pada rentang 35 – 36 oC. Pada gambar dapat dilihat, temperatur udara disekitar mesin yang mengeluarkan panas pada rentang 36 – 38oC.
Gambar 4.7 Dstribusi temperatur udara kondisi existing terhadap ketinggian pekerja
Gambar 4.8 menunjukkan distribusi temperatur udara pada daerah perkerja berdiri pada bidang x/l = 0,4 dan x/l = -1,5. Dapat dilihat melalui warna kuning pada gambar, temperatur udara ruangan masih sangat tinggi dan tidak sesuai untuk temperatur
udara efektif bagi pekerja. Bagian atas ruangan memiliki temperatur udara tinggi akibat radiasi matahari yang diterima melalui atap, yaitu pada rentang 37 – 39 oC. Kemudian temperatur udara pada ketinggian 2 – 4 m dari permukaan lantai berada pada rentang 36 oC
Distribusi temperatur udara pada ruangan tidak merata.
Pada jarak 17m dari fan timbul olakan pada aliran udara yand ditandai dengan warna hijau pada gambar. Hal ini disebabkan oleh aliran udara berhembus melalui fan yang menimbulkan olakan aliran udara ke atas. Dapat dilihat melalui Gambar 4.8 (a) dan (b), temperatur udara di tempat pekerja beridiri tidak mampu didinginkan oleh fan. Hal ini disebabkan oleh pola aliran udara yang terpecah ketika menabrak perangkat mesin, serta temperatur udara fan yang tinggi. Sehingga temperatur udara tinggi pada occupied zone, yaitu pada rentang temperatur udara 34 – 36 oC.
(a)
(b)
Gambar 4.8 Visualisasi kontur temperatur udara pada (a) bidang x/l = 0,4 dan (b) bidang x/l= -1.5 dengan pemakaian Fan 6m/s
4.2 Analisa Pembahasan Simulasi Kondisi Perencanaan Sistem Pengkondisian Udara
Kondisi perencanaan sistem pengkondisian udara pada ruang unit produksi menunjukkan aliran distribusi udara melalui diffuser dengan variasi kecepatan udara 1,5 m/s, 2 m/s, dan 2,5 m/s.
Posisi diffuser terletak pada ketinggian 4,2 m dari permukaan
Posisi diffuser terletak pada ketinggian 4,2 m dari permukaan