Metode Perhitungan Beban Pendinginan

(1)

METODE PERHITUNGAN BEBAN PENDINGINAN A. Hal-hal yang mempengaruhi beban pendinginan I. Data input I

a. Letak dan posisi bangunan b. Dimensi Ruang

c. Material atap dinding dan pintu, kaca, lantai d. Kondisi udara Luar dan Dalam Ruangan

II. Data input II

a. Jumlah orang/ penghuni dan aktifitasnya b. Jam operasi Ruangan

c. Jumlah daya dan lama pemakaian dari lampu dan alat elektronik (computer) III. Data Input III

a. Jumlah orang

b. Kebutuhan udara ventilasi c. Jumlah pintu dan jendela

B. Perhitungan Beban pendinginan

I. Perhitungan penyusupan kalur melalui atap, lantai, dinding/partisi, pintu dan kaca. II. Perhitungan pelepasan kalor dari orang, lampu dan peralatan elektronik/ computer

dalam ruangan.

III. Perhitungan penyusupan kalor karena adanya udara ventilasi dan infiltrasi. C. Dari perhitungan bebab pendinginan dihasilkan tipikal beban pendinginan total:

a. Beban pendinginan eksternal total. b. Beban pendinginan internal total.

c. Beban pendinginan total penyusupan kalor karena ventilasi dan infiltrasi total. D. Dihasilkan variasi beban pendinginan total (penjumlahan beban External, internal dan

ventilasi)

(2)

Data Input I: -Letak&Posisi Bangunan (Ruang Dosen, Lab. Termal Teknik Energi) -Dimensi ruang -Material atap, dinding, pintu, kaca, lantai -Kondisi udara luar&dalam

Hitung penyusupan kalor melalui atap, lantai, dinding/partisi, pintu, dan kaca

Hitung beban pendinginan eksternal total

Data Input II: -Jumlah orang, dan aktivitasnya -Jam operasi ruang -Jumlah, daya, lama pemakaian

dari lampu dan alat elektronik (komputer) Hitung pelepasan kalor dari

orang, lampu, dan peralatan elektronik (komputer)

dalam ruangan

Hitung penyusupan kalor melalui dinding dan kaca

Data Input II: -Jumlah orang -Kebutuhan udara ventilasi -Jumlah pintu dan jendela Hitung penyusupan kalor

karena adanya udara ventilasi dan infiltrasi

Hitung variasi beban kalor pendinginan total (beban eksternal+beban internal+beban

ventilasi&infiltrasi) Hitung beban pendinginan

internal total

(3)

A. Rumusan Beban Pendinginan

1. Perhitungan Beban Pendinginan

Perhitungan beban pendinginan merupakan cara untuk menghitung besarnya jumlah beban pendinginan suatu bangunan/ruangan sebagai dasar pemilihan peralatan pendinginan yang sesuai, dengan tujuan alat tersebut dapat mengatasi beban pendinginan yang ada.

Persamaan yang digunakan:

1.1Beban Pendinginan Eksternal (External Cooling Load)

1.1.1 Beban Atap

) UA(CLTD

q_atap _corr . . . Watt Dimana:

U = koefisien perpindahan panas dari atap (W/m2.oC) A = luas atap (m2)

CLTDcorr = cooling load temperature differencecorrection

=





CLTD LM

 

K 25,5t_R

 

 t₀29,4





f CLTD = cooling load temperature difference

LM = latitude month

K = faktor penyesuaian warna

tR = temperatur perancangan dalam (oC)

to = temperatur perancangan luar (oC)

= tmaks – (0,5 x daily range)

tmaks = design dry bulb – (daily range x percentage dry bulb)

f = faktor untuk atap 1.1.2 Beban Sunlit Walls

) (CLTD UA

qdinding  sun corr . . Watt

Dimana:

U = koefisien perpindahan panas dinding (W/m2.oC) Asun = luas sunlit walls (m2)

(4)

1.1.3 Beban Shaded Walls

) (CLTD UA

q_dinding  _sh _corr . . Watt Dimana:

U = koefisien perpindahan panas dinding (W/m2.oC) Ash = luas shaded walls (m2)

=





CLTD LM

 

K 25,5t_R

 

 t₀29,4





1.1.4 Beban Conduction Glass

) UA(CLTD

q_kacakonduk_si  _corr . . Watt Dimana:

U = koefisien perpindahan panas kaca (W/m2.oC) A = luas kaca total (m2)

=





CLTD

 

 25,5t_R

 

 t₀29,4





1.1.5 Beban Sunlit Glass

(CLF) (SC)(SHGF) A

q_kaca  _sun . . Watt

Dimana:

Asun = luas sunlit glass (m2)

SC = shading coefficient

SHGFsun = solar heat gain factor for sunlit (W/m2)

CLF = cooling load factor

1.1.6 Beban Shaded Glass

(CLF) (SC)(SHGF) A

q_kaca  _sh . . Watt

Dimana:

Ash = luas shaded glass (m2)

SC = shading coefficient

SHGFsh = solar heat gain factor for shading (W/m2)

(5)

1.1.7 Beban Partisi (Dinding, Kaca, Pintu) & Lantai1

T) UA(

q_partisi  . . . Watt Dimana:

U = koefisien perpindahan panas (W/m2.oC) A = luas partisi/lantai(m2)

ΔT = perbedaan temperatur (ruangan yang tidak dikondisikan dengan ruangan yang dikondisikan) (oC)

Luas shaded walls, sunlit walls, shaded glass, dansunlit glass dapat ditentukan berdasarkan ada atau tidak adanya overhang. Overhang terdiri dari 2 tipe yaitu:

 Horizontal Overhang

Tinggi Dinding + Kaca Tinggi Kaca

KACA Panjang Overhang

Panjang Kaca

DINDING

Panjang Dinding + Kaca OVERHANG

(6)

 Vertical Overhang

Tinggi Dinding + Kaca Tinggi Kaca

KACA

Panjang Overhang

DINDING

Panjang Dinding + Kaca Panjang Kaca O V E R H A N G Vertical Overhang

 Tidak ada Overhang

Bila tidak menggunakan overhang, maka penentuan luas kaca dan dinding dilakukan secara langsung dengan mengalikan antara panjang dan tinggi. Perhitungan luas shaded walls, sunlit walls, shaded glass , dan sunlit glass yaitu pertama-tama gunakan tabel 3.29 (lampiran) untuk mencari nilai shading per panjang

overhang ( P SH

). Bila tidak terdapat angka (blank spaces) menunjukkan bahwa terteduhi (shaded)semua. Sedangkan bila terdapat angka 0.0, maka dianggap teradiasi (sunlit) semua.

1.1.8Beban Pendinginan Internal (Internal Cooling Load)

1.1.8.1Beban Lampu

Input(CLF)

q_{lam pu} . . . Watt

Dimana:

Input = total lampu (Watt) x Ful x Fsa Ful = lighting use factor

Fsa = lighting special allowance factor

(7)

1.1.8.2Beban Orang ) N(SHG)(CLF q_sensibel . . Watt N(LHG) q_laten . . . . Watt Dimana:

N = jumlah orang dalam ruangan SHG = sensible heat gain per person (W) LHG = latent heat gain per person (W)

1.1.8.3Beban Peralatan (HG)(CLF)

q_alat . . . Watt

Dimana:

HG = heat gain peralatan (W)

1.1.9Beban Pendinginan Ventilasi&Infiltrasi 1.1.9.1Ventilasi

Beban ventilasi merupakan penambahan kalor ke dalam ruangan untuk memenuhi kebutuhan oksigen bagi penghuni ruangan. Beban kalor ventilasi terdiri dari beban sensibel dan beban laten. Beban ventilasi ini dipengaruhi oleh jumlah penghuni ruangan. T) 1,23(Q)( q_sensibel  . . . Watt W) 3010(Q)( q_laten   . . . Watt Dimana: Q = ventilation (L/s)

ΔT = perbedaan temperatur perancangan luar dan dalam ruangan (oC) ΔW = perbedaan rasio kelembaban udara perancangan luar dan dalam

(8)

1.1.9.2Infiltrasi

Beban infiltrasi berasal dari masuknya udara luar tanpa kendali ke dalam ruangan yang dikondisikan.

ΔT) 1,23(Lps)( q_sensibel . . . Watt ΔW) 3010(Lps)( q_laten  . . . Watt Dimana:

Lps = laju aliran volume udara infiltrasi (L/s)

ΔT = perbedaan temperatur perancangan luar dan dalam ruangan (oC) ΔW = perbedaan rasio kelembaban udara perancangan luar dan dalam

ruangan (kg/kg)

2. Metoda CLTD/CLF

Dalam perhitungan beban pendinginan ini menggunakan metoda CLTD (Cooling Load Temperature Difference)/ CLF (Cooling Load Factor).Metoda CLTD digunakan untuk perhitungan langsung beban pendinginan dari perolehan panas konduksi&radiasi melalui dinding, kaca, serta atap yang disinari panas matahari.Sedangkan CLF yaitu perhitungan untuk beban yang terkena sinar matahari melalui kaca dan beban yang berasal dari dalam ruangan.Jadi dapat disimpulkan bahwa metoda CLTD/CLF adalah metoda one step (satu langkah), yaitu prosedur manual untuk menghitung beban pendinginan melalui perolehan panas radiasi&konduksi matahari, beban internal, serta beban ventilasi&infiltrasi.Metoda ini relatif mudah dan sederhana jika dibandingkan dengan metoda lainnya.

3. Safety Factor (Faktor Keamanan)

Faktor keamanan dapat ditambahkan dalam total beban pendinginan dengan mempertimbangkan sebagai suatu faktor dari kemungkinan terjadinya kesalahan dalam

survey/perakitan, atau pun bila terjadi beban yang melebihi beban maksimum pada perhitungan. Harga faktor keamanan berkisar antara 0-5%.

(9)

B. DATA PENDUKUNG

1. Luas Ruangan

Tabel Luas Ruang

Panjang (m) Lebar (m) Tinggi (m) Luas (m²)

Tabel Luas Bagian Dalam Ruang

Bagian Luas (m²) Utara Kaca Selatan Kaca Tembok Barat Kaca Pintu Tembok Ventilasi Timur Kaca Pintu Partisi Tembok Ventilasi Lantai Atap 2. Jumlah Orang

Jumlah orang dalam ruangan ... asumsi bahwa ruangan tidak selalu terisi penuh dan setiap orang tidak menerima tamu disaat yang bersamaan.

(10)

3. Jumlah Alat

Peralatan elektronik yang ada dalam ruangan yaitu komputer. Komputer berjumlah 5 buah,

4. Jumlah Lampu

Lampu di ruangan berjumlah total ..., dengan jenis fluorescent. Semua lampu menyala (on), tidak ada yang rusak.

5. Jam Kerja

Ruang digunakan dari pukul 0800 s.d. 1600. Aktifitas yang dilakukan yaitu pekerjaan kantor seperti mengetik dan menulis yang membutuhkan pencahayaan (jenis office: seated, very light work).

C. Konstruksi Bangunan

1. Dinding Luar (Selatan)

Lapisan Udara Dalam Lapisan Udara Luar

Plaster; 19 mm Plaster; 19 mm

Batu Bata Merah 100 mm

Gambar Konstruksi Dinding Luar (Selatan)

(11)

No Bahan Tebal (m) Resistansi (m2. oC /W)

1 Lapisan udara luar - 0,059

2 Cement plaster; 19 mm 0,019 0,15

3 Batu bara merah; 100 mm 0,1 0,140

5 Lapisan udara dalam - 0,121

Total 0,62

(Sumber: ASHRAE Fundamental,1989) U= C . m W 613 , 1 0,62 1 R 1 2  

 termasuk dalam Group D

2. Dinding Partisi

 Dinding Partisi Bagian Barat

Lapisan Udara Dalam Lapisan Udara Luar

Plaster; 19 mm Plaster; 19 mm

Batu Bata Merah 100 mm

(12)

Tabel Dinding Partisi Barat

3 Batu bara merah; 100 mm 0,1 0,140

Total 0,682

(Sumber: ASHRAE Fundamental,1989) U= C . m W 47 , 1 0,682 1 R 1 2   

 Dinding Partisi Bagian Timur

Lapisan Udara Luar

Plywood; 6,4 mm

Lapisan Udara Dalam

Gambar Konstruksi Dinding Partisi Timur Tabel Dinding Partisi Timur

2 Plywood; 6,4 mm 0,0064 0,055

Total 0,297

(Sumber: ASHRAE Fundamental,1989) U= C . m W 3,37 0,297 1 R 1 2 _  

(13)

3. Pintu

Lapisan Udara Luar Lapisan Udara Dalam

Plywood; 6,4 mm

Air Space Resistance

Plywood; 6,4 mm

Gambar Konstruksi Pintu Tabel Pintu

2 Plywood; 6,4 mm 0,0064 0,055

3 Air space resistance - 0,160

4 Plywood; 6,4 mm 0,0064 0,055

Total 0,512

(Sumber: ASHRAE Fundamental,1989)

U= C . m W 1,95 0,512 1 R 1 2 _   4. Atap

Lapisan Udara Luar

Steel Siding Ceiling Airspace Built-up Rooffing Wood

Asbestos Cement

Lapisan Udara Dalam

(14)

Tabel Atap

No Bahan Resistansi (m2. oC /W)

1 Lapisan udara luar 0,059

2 Steel siding 0,000

3 Ceiling air space 0,176

4 Built-up roofing 0,058

5 Wood 0,0166

6 Asbestos-cement 0,037

7 Lapisan udara dalam 0,121

Total 0,468

(Sumber: ASHRAE Fundamental,1989) U= C . m W 14 , 2 0,468 1 R 1 2  

 termasuk dalam Roof no. 1

5. Lantai

Lapisan Udara Luar

Plywood; 19 mm

Lapisan Udara Dalam

Gambar Konstruksi Lantai Tabel Lantai

1 Lapisan udara atas - 0,121

2 Plywood; 19 mm 0,019 0,17

3 Lapisan udara bawah - 0,121

Total 0,412

(15)

U= C . m W 2,43 0,412 1 R 1 2    6. Jendela

Semua jendela yang ada di dalam ruangan berbahan kaca. Koefisien perpindahan panas kaca yaitu single glass type C dengan U = 6,98 W/m2. C (tabel 13-lampiran), aluminium frame no thermal break. Shading Coefficient (SC) pada kaca single glass, 6 mm clear, no drapes, yaitu 0,95 (tabel 29-lampiran).

D. Data Khusus Ruangan

1. Kondisi Lingkungan (Udara Luar)

 Temperatur maksimum (Tmaks) : 30,9 C  Temperatur minimum (Tmin) : 23,5 C  Relative Humidity (RH) : 70%  Daily Range (dr) : 7,4 C  Bulan Rancangan : ... Sedangkan untuk bagian dalam ruangan yaitu;

1. Utara

 Temperatur maksimum (Tmaks) : 28,9 C 2. Barat

 Temperatur maksimum (Tmaks) : 29,2 C 3. Timur

 Temperatur maksimum (Tmaks) : 32 C 4. Atap

(16)

2. Kondisi Udara Dalam (Perancangan)

Temperatur rancangan disesuaikan dengan fungsi ruangan. Ruang yang dikondisikan memiliki fungsi sebagai tempat kerja. Temperatur rancangan yang direkomendasikan:

Tabel Temperatur Rancangan

Jenis Kegiatan Kondisi Rekomendasi Dry bulb (˚C) General comfort 25-26,1 office, school Factory comfort 25-26,7 machining room

Temperatur rancangan yang digunakan untuk office yaitu 25 C dengan RH yang digunakan sebesar 67%.

E. Penyesuaian Terhadap Bulan dan Arah Mata Angin

Penyesuaian perlu dilakukan terhadap data-data yang menyangkut penggunaan bulan atau arah mata angin.Data-data di tabel berada pada posisi Lintang Utara (LU), maka pada penggunaan posisi Lintang Selatan (LS), data-data tersebut harus disesuaikan terlebih dahulu.

1.Penyesuaian Terhadap Bulan

Lintang Utara dan Selatan memiliki perbedaan terpaut 6 bulan. Oleh karena itu, bila penggunaan data yang berhubungan dengan bulan pada posisi LS, maka bulan tersebut ditambah 6 bulan terlebih dahulu. Bulan yang telah ditambah tersebut memiliki kondisi rancangan yang sama seperti pada posisi LU.

Contoh bila kondisi yang diinginkan adalah kondisi pada bulan Januari posisi LS, maka data yang dipakai adalah data pada bulan Juli posisi LU. Jadi, data pada bulan Januari-Desember pada posisi LS akan sama dengan data untuk bulan Juli-Juni pada posisi LU.

2. Penyesuaian Terhadap Arah Mata Angin

Penyesuaian terhadap arah mata angin dilakukan dengan menggunakan arah N (Utara) bila yang diinginkan adalah arah S pada posisi Lintang Selatan (LS). Berikut ini adalah tabel penyesuaian arah mata angin:

(17)

Tabel Penyesuaian Arah Mata Angin

Lintang Utara (LU) N NE E SE S SW W NW

Lintang Selatan (LS) S SE E NE N NW W SW

F. Temperatur Koreksi

Informasi yang dibutuhkan dalam perhitungan beban pendinginan, antara lain:

1. Temperatur Udara Luar (Tmaks)

Karena temperatur udara luar (Tmaks) setiap jam berlainan (berubah-ubah), maka dapat

diketahui dengan menggunakan persamaan berikut:

Tmaks = design dry bulb – (daily range x precentage dry bulb)

Tabel Temperatur Udara Luar Tiap Jam

Jam 0800 0900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 Temp(˚C) 24,68 25,65 26,76 28,01 29,20 30,09 30,68 30,90 30,68 2. Daily Range (dr) dr = Tmaks – Tmin = 30,9 oC – 23,5 oC = 7,4 oC

3. Temperatur Udara Luar Koreksi (To)

To = Tmaks – (dr x 0,5)

= 30,9oC – (7,4 oC x 0,5) = 30,9 oC – (3,7 oC) = 27,2 oC

(18)

CONTOH PERHITUNGAN BEBAN PENDINGINAN

2.1Perhitungan Beban Pendinginan Eksternal (External Cooling Load)

2.1.1Beban Atap

Perhitungan beban atap dijelaska: a. Kondisi Lingkungan, yaitu:

 Kota: Bandung  Garis Lintang 6 LS  Daily range7,4 C b. Luas Atap (Ar) Ar = ……… m2 c. Temperatur

Temperatur udara luar diperoleh dari data aktual. Temperatur Maksimum (tmaks) = 30,9C



25,5tR



= 25,5C – 25 C

= 0,5C d. Waktu

Pukul 1500 (diambil pada saat temperatur maksimum sebagai contoh perhitungan), lihat tabel untuk melihat tabel temperatur tiap jam.

e. Bulan

Bulan Maret/September (diambil karena bulan perancangan adalah Maret dan penyesuaian terhadap garis lintang selatan adalah bulan September), untuk nilai LM yaitu 0,0 (tabel 32-lampiran, HOR) dengan metoda interpolasi.

(19)

f. Koefisien perpindahan panas (U)

Nilai koefisien perpindahan panas dari konstruksi atap yaitu

C . m W 14 , 2 2_

g. Penyesuaian konstruksi atap

Konstruksi atap yang ada memiliki persamaan dengan atap No.1. Nilai f yaitu faktor untuk attic fan/ducts, nilainya sama dengan 1 karena tidak menggunakan attic fan/ducts. Karena atap menggunakan plafon, maka CLTD atap yang digunakan adalah No.1 with suspended ceiling.Harga CLTD untuk atap pada pukul 1500 yaitu 43 ºC (tabel 29-lampiran).

h. Koreksi CLTD (CLTDcorr)

CLTDcorr =





CLTD LM

 

K 25,5 tR

 

 t0 29,4





f

=





430,0



0,5

  

0,5  2,2





1,0 = 19,8 ºC

i. Beban atap (qatap):

qatap = UA(CLTDcorr)

= (2,14 W/m2.ºC). (81,52 m2). (19,8 ºC) = 3454,17 W

2.1.2 Beban Melalui Dinding Luar 2.1.2.1Beban Sunlit Walls

Ruang dosen memiliki overhang dengan panjang 1,7 m. Nilai shading per panjang overhang (

P SH

), nilai SH sama dengan nol. Untuk Mar/Sept adalah blank space

atau tidak ada nilainya yang berarti tidak teradiasi langsung. Dikarenakan luas sunlit area

adalah nol, maka beban yang melalui sunlit walls dan glass adalah nol. 2.1.2.2Beban Shaded Walls

Untuk mencari luas shadedwalls maupun shadedglass dapat dihitung seperti dibawah ini:

Luas dinding+kaca = 23,23 (m2) Luas kaca = 6,68 (m2)

Luas dinding = 23,23 – 6,68 (m2)

(20)

a. Nilai koefisien perpindahan panas dari konstruksi dinding luar yaitu C . m W 613 ,

1 2 _ termasuk dalam group D (tabel 30-lampiran).

b. Nilai CLTD untuk dinding group D yang menghadap ke arah Selatan (luar) pada pukul 1500 adalah 6 ºC (tabel 31-lampiran).

c. Warna dinding cerah (cream) memiliki nilai K = 0,65 (note tabel 31) d. Nilai LM untuk shaded walls yaitu -1,6 (tabel 32-lampiran).

e. Temperatur



t₀29,4



t0 = tmaks – (0,5 x daily range)

= 30,9C – (0,5 x 7,4 C) = 27,2C



t₀29,4







= 1,16 ºC

g. Beban melalui shaded walls (qshaded walls): qshaded walls = UAsh(CLTDcorr)

= (1,613 W/m2.ºC). (16,55 m2). (1,16 ºC) = 30,97 W

2.1.3 Beban Melalui Kaca Luar 2.1.3.1Beban Sunlit Glass

Luas daerah sunlit glass adalah nol, maka beban yang melalui sunlit glass

(21)

2.1.3.2Beban Shaded Glass

Shading Coefficient untuk kaca yaitu 0,95

a. Solar Heat Gain Factor (SHGF) untuk shading diperoleh nilai 117 W/m2 (tabel 35-lampiran).

b. Cooling Load Factor (CLF) untuk kaca without interior shading and general, pukul 1500 yaitu 0,76 (tabel 38-lampiran).

c. Beban melalui shaded glass (qshaded glass): qshaded glass = Ash(SC)(SHGFsh)(CLF)

= (6,68 m2). (0,95). (117 W/m2). (0,76) = 564,29 W

2.1.3.3Beban Conduction Glass

a. Nilai koefisien perpindahan panas dari kaca yaitu

C . m W 98 , 6 2

b. Luas conduction glass merupakan jumlah total kaca yaitu 6,68 m2.

c. Cooling Load Temperature Difference (CLTD) untuk conduction glass, pukul 1500 yaitu 8 C (tabel 33-lampiran).

d. Temperatur



t₀29,4



t0 = tmaks – (0,5 x daily range)

= 30,9C – (0,5 x 7,4 C) = 27,2C



t₀29,4



= 27,2C – 29,4 C = -2,2C



25,5t_R





25,5 t_R



= 25,5C – 25 C = 0,5C

(22)

e. Beban melalui kaca konduksi (qconduction glass):

CLTDcorr 1500 = CLTD + (25,5-Tr) + (To-29,4)

= 8 + 0,5 + (-2,2) = 6,3C

qkonduksi 1500 = UA(CLTDcorr)

= (6,98 W/m2C). (6,68 m2). (6,3C) = 293,75 W

2.1.4 Beban Partisi (Kaca, Dinding, Pintu)

Pada beban partisi, bila ada ruangan yang berdampingan dikondisikan, maka perbedaan temperatur antara kedua permukaan partisi yang memisahkan kedua ruangan tersebut dianggap sama dengan nol. Jadi untuk bagian ruang sebelah Timur yang berdampingan dengan ruang yang dikondisikan nilainya nol.

2.1.4.1Beban Kaca  Kaca Utara

C . m W 98 , 6 2_

b. Luas kaca bagian Utara yaitu 23,23 m2 c. Temperatur

to = 28,9 C (temperatur udara luar)

tR = 25 C (temperatur udara dalam rancangan)

Δt = to-tr

= 28,9C – 25 C = 3,9C

d. Beban melalui kaca utara (qkaca utara):

qkaca utara = UA(Δt)

= (6,98 W/m2 C). (23,23 m2). (3,9C) = 632,37 W

 Kaca Barat

C . m W 98 , 6 2

(23)

c. Temperatur

Δt = to-tr

= 29,2C – 25 C = 4,2C

d. Beban melalui kaca barat (qkaca barat):

qkaca barat = UA(Δt)

= (6,98 W/m2C). (11,17 m2). (4,2C) = 327,46 W

2.1.4.2Beban Dinding  Dinding Barat

a. Nilai koefisien perpindahan panas dari dinding bagian Barat yaitu C . m W 47 , 1 2 

b. Luas dinding bagian Barat yaitu 5,09 m2 c. Temperatur

Δt = to-tr

= 29,2C – 25 C = 4,2C

d. Beban melalui dinding barat (qdinding barat):

qdinding barat = UA(Δt)

= (1,47 W/m2˚C). (5,09 m2). (4,2C) = 31,43 W

2.1.4.3Beban Pintu  Pintu Barat

a. Nilai koefisien perpindahan panas dari pintu bagian Barat yaitu C . m W 95 , 1 2 

(24)

c. Temperatur

Δt = to-tr

= 29,2 C – 25 C = 4,2 C

d. Beban melalui pintu barat (qpintu barat):

qpintu barat = UA(Δt)

= (1,95 W/m2C). (1,84 m2). (4,2C) = 15,07 W

2.1.5 Beban Lantai

a. Nilai koefisien perpindahan panas dari lantai yaitu

C . m W 43 , 2 2 

b. Luas lantai yaitu 81,52 m2 c. Temperatur

to = 28 C (temperatur udara dalam)

Δt = to-tr

= 28 C - 25C = 3 C

d. Beban melalui lantai (qlantai):

qlantai = UA(Δt)

= (2,43 W/m2C). (81,52 m2). (3 C) = 594,28 W

2.1.6 Beban Pendinginan Eksternal Total

Beban pendinginan eksternal merupakan beban yang timbul akibat adanya pengaruh kalor yang sumbernya dari luar/lingkungan luar ruangan. Perhitungan beban pendinginan eksternal total adalah jumlah total beban-beban yang termasuk dalam beban pendinginan eksternal, seperti beban pada atap, partisi, dll.

(25)

 Beban Pendinginan Eksternal Total qeksternal total = (qatap + qdinding +qkaca + qpartisi + qlantai)

= (3454,17 W + 30,97 W + 858,04 W + 1006,33 W + 594,28 W) = 5943,79 W

2.2Perhitungan Beban Pendinginan Internal (Internal Cooling Load)

2.2.1 Beban Lampu

Lampu yang digunakan adalah jenis lampu fluorescent.Lampu dinyalakan pada saat terjadi aktivitas di dalam ruangan sehingga nilai beban pendinginan akibat lampu berpengaruh terhadap beban pendinginan ruangan.

Input(CLF)

q_{lam pu} . . . Watt

a. Input = total daya lampu (watt) x Ful x Fsa  Total daya lampu

Total daya lampu = (jumlah lampu)(jumlah fixture)(daya per lampu ) = (2 buah lampu)(4 fixtures)(60 W)

= 480 W  Ful (lighting use factor)

Ful didapat dari jumlah fixtures yang menyala dibagi dengan jumlah total keseluruhan fixtures. Karena fixtures yang menyala adalah empat dan total jumlah fixtures

adalah empat, maka nilai Ful sama dengan 1.

 Fsa (lighting special allowance factor)

Fsa merupakan ballast allowance, didapat nilai rekomendasi 1,20 untuk penggunaan yang umum.

b. Cooling Load Factor (CLF)

CLF untuk lampu sama dengan 1, karena sistem pendingin tidak akan beroperasi selama 24 jam penuh atau mati (shut down) disaat malam.

c. Beban lampu (qlampu):

qlampu = Input(CLF)

= (480 W.1.1,20)(1) = 576 W

(26)

2.2.2 Beban Orang

a. Jumlah orang dalam ruangan ...orang.

b. Ruangan termasuk ruang kerja (office), digunakan dari pukul 0800 samapi 1600.

c. Aktivitas yang dilakukan antara lain duduk, mengetik atau menulis (pekerjaan yang membutuhkan cahaya/penerangan). Nilai sensibel didapat 70 W per orang sedangkan untuk laten didapat 45 W per orang

d. Karena orang tidak tinggal/mendiami suatu ruangan, maka untuk beban orang nilai CLF sama dengan 1.

e. Beban orang (qorang):

 Beban sensibel orang (qs)

qs = N(SHG)(CLF)

= 15(70 W)(1) = 1050 W

 Beban laten orang (ql)

ql = N(LHG)

= 15(45 W) = 675 W 2.2.3Beban Peralatan

a.Nilai heat gain (HG) pada komputer diperoleh 530 W

b.Karena computer tidak dioperasikan 24 jam penuh, maka untuk beban peralatan nilai CLF sama dengan 1.

c. Beban peralatan (qalat):

qalat = N(HG)(CLF)

= 5(530 W)(1) = 2650 W

(27)

2.2.4Beban Pendinginan Internal Total Qinternal total = (qorang + qlampu +qalat)

= (1725 W + 576 W + 2650 W) = 4951 W

2.3Perhitungan Beban Pendinginan Ventilasi 2.3.1 Beban Ventilasi

Beban ventilasi ini dipengaruhi oleh jumlah penghuni ruangan.

a. Nilai Q (ventilation) merupakan kebutuhan udara yang diperlukan setiap orang per waktu. Q/person didapat dengan nilai rekomendasi 7 L/s untuk people not smoking, sebab diharapkan agar tidak ada yang merokok di ruangan ber-AC atau ruangan yang telah dikondisikan. Q = x noof people person Q = 7 L/s x 15 = 105 L/s b. Temperatur

Δt = to-tr

= 30,9C - 25C = 5,9C

c. Beban sensibel ventilasi qs = 1,23(Q)(ΔT)

= 1,23(105)(5,9) = 761,99 W

(28)

d. Rasio kelembaban

Wo = 0,0199 kg/kg (untuk udara luar)

WR = 0,0134 kg/kg (untuk udara dalam rancangan)

ΔW = Wo-Wr

= (0,0199 - 0,0134) kg/kg = 0,0065 kg/kg

e. Beban laten ventilasi

ql = 3010(Q)(ΔW)

= 3010(105)(0,0065) = 2054,33 W

2.3.2 Beban Infiltrasi

Beban infiltrasi dipengaruhi oleh banyaknya jendela atau pintu yang terdapat dalam ruangan. Untuk perhitungan infiltrasi bagian Selatan dan Barat dapat dilihat di lampiran. Perhitungan infiltrasi untuk bagian Utara sebagai contoh adalah sebagai berikut:

a. Nilai infiltrasi 0,236 L/s per meter sash crack untuk jendela(window), sedangkan untuk pintu (door) 5,2 L/s per meter door crack.

b. Utara

Panjang celah jendela = 10,19 m x 8 = 91,71 m Lebar celah jendela = 1,14 m x 2 = 2,28 m Total = 91,71 m + 2,28 m = 93,99 m Lps = 93,99 m x 0,236 L/s = 22 L/s c. Temperatur

Δt = to-tr

= 30,9 C - 25C = 5,9 C

d. Beban sensibel infiltrasi qs = 1,23(Lps)(ΔT)

= 1,23(22)(5,9) = 160,97 W e. Rasio kelembaban

(29)

Wo = 0,0199 kg/kg (untuk udara luar)

WR = 0,0134 kg/kg (untuk udara dalam rancangan)

ΔW = Wo-Wr

= (0,0199 - 0,0134) kg/kg = 0,0065 kg/kg

f. Beban laten infiltrasi

ql = 3010(Lps)(ΔW)

= 3010(22)(0,0065) = 430,43 W

4.4 Perhitungan Beban Pendinginan Total

Beban pendinginan total merupakan total jumlah beban ruangan yang terdiri dari beban eksternal, internal, ventilasi&infiltrasi. Beban pendinginan total dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut:

qtotal = qeksternal + qinternal + qventilasi + qinfiltrasi

= 5943,79 W + 4951 W + 2816,32 W + 1520,33 W = 15231,44 W

Nilai yang direkomendasikan pada safety factor yaitu 0-5 %.Pada perancangan ini diambil safey factor yang paling besar yaitu 5% dari beban total ruangan. Nilai beban total menjadi:

qtotal = (5%x15231,44W) + 15231,44 W = 15993,012 W = 15,99 kW

= 54606,9 Btu/h

4.5 Menentukan Kapasitas Mesin Pendingin

Gambar Diagram Molier Freon 22

4 ₁

2 3

(30)

Dari data perancangan dan diagran Molier P-h R22 dapat diketahui: h1 = 407,15 kJ_kg h2 = 431,06 kJ_kg h3 = h4 = 249,67 kJ_kg b. Efek Refrigerasi (qe) qe = h1 - h4 = (407,15 – 249,67) kg kJ = 157,48 kg kJ

c. Laju Aliran Massa Refrigeran (m)

m = i refrigeras efek n) pendingina (beban i refrigeras kapasitas m = kg kJ 157,48 s kJ 15,99 = 0,101 s kg d. Kerja Kompresi (Wk) Wk = m (h2 – h1) = 0,101 s kg (431,06 – 407,15) kg kJ = 2,41 s kJ _{= 2,41 kW} e. Kalor Pengembunan (qc) qc = m (h2 – h4) = 0,101 s kg (431,06 – 249,67) kg kJ = 18,32 s kJ _{= 18,32 kW}