SISTEM PENGKONDISIAN UDARA UNTUK GEDUNG PERKANTORAN

(1)

i

SISTEM PENGKONDISIAN UDARA UNTUK GEDUNG

PERKANTORAN

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

STEFANUS ANDY PRASETYA NIM : 045214029

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

(2)

ii

AIR CONDITIONING SYSTEM FOR OFFICE BUILDING

FINAL ASSIGNMENT

Presented As Partial Fulfillment Of The Requirement

To Obtain The Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

Presented by:

STEFANUS ANDY PRASETYA Student Number: 045214029

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

vii

PERSEMBAHAN

Tugas akhir yang ber judul Perancangan Sistem Pengkondisian Udara Untuk

Gedung Perkantoran ini saya persembahkan untuk Bangsa Indonesia agar dapat

bermanfaat bagi perkembangan dunia pendidikan. Juga kepada orang tua penulis

yang telah menbesarakan, mendidik, memberikan semangat dan dorongan, dan

(8)

viii INTISARI

Pengkondisian udara adalah proses perlakuan terhadap udara untuk mengatur temperatur, kelembaban, kebersihan, dan pendistribusiannya secara merata guna mencapai kondisi nyaman yang dibutuhkan oleh manusia dalam melakukan aktivitasnya. Kondisi yang nyaman dalam ruangan dapat menambah efektifitas kerja serta membuat orang yang bekerja menjadi lebih rileks sehingga tidak mudah setres.

Beban pendinginan ruangan dapat diperoleh dari berbagai sumber, antara lain adalah perpindahan panas melalui bangunan, radiasi kaca, lampu penerangan, penghuni ruangan, peralatan listrik, infiltrasi, dan ventilasi.

Pada perancangan ini, penulis memilih pendinginan water chiller yang menggunakan siklus kompresi uap, dan menggunakan air sebagai refrigerant skunder dengan system udara penuh. Dari perhitungan yang didapat, beban pendinginan maksimal yang terjadi sebesar 4967107,02BTU / hr atau 413,92 TR.

Dalam sistem perpipaan air pendingin yang digunakan untuk mengalirkan air pendingin dalam pedinginan ruangan digunakan sistem Two Pipe Direct Return System. Sistem ini mempunya 2 buah pipa utama, yaitu sebuah pipa suplai dan sebuah pipa balik. Sedangkan untuk sistem penyaluran udara atau sistem ducting

(9)

ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah melimpahkan rahmat

dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dalam

perkuliahan program S-1

Tugas Akhir merupakan salah satu persyaratan yang wajib ditempuh setiap

Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta agar dapat menyelesaikan studi. Tugas akhir ini dapat

dikatakan sebagai pelatihan dan pembelajaran dalam perancangan system

pengkondisian udara (air conditioning)dalam dunia kerja.

Tugas Akhir ini membahas mengenai perancangan, pemilihan alat,

perhitungan beban pendinginan yang terjadi pada sebuah gedung, dalam hal ini

adalah Gedung Perkantoran Direktorat Jendral Pajak yang berlokasi di Daerah

Istimewa Yogyakarta. Sistem pengkondisian udara telah banyak digunakan pada

saat ini untuk mendapatkan kenyamanan dalam beraktifitas, maupun dalam

mendukung proses-proses produksi dalam dunia industry.

Banyak sekali tempat-tempat lain yang telah menggunakan sistem

pengkondisian udara, missalnya adalah apartemen, rumah sakit, intuisi

pendidikan, pusat perbelanjaan, dan kendaraan seperti bus, kereta api, dan

(10)

x

Dalam kesempatan ini penulis juga ingin mengucapkan terimakasih kepada:

1. Bapak Yosef Agung S.T., M.T selaku Dekan fakultas Sains dan

Teknologi.

2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.

3. Bapak Ir. P.K. Purwadi.M.T. selaku Dosen pendamping.

4. Seluruh staf pengajar jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

5. Orang Tua yang telah mendidik dan memberikan berbagai ilmu

pengetahuan yang sangat membantu penyelesaian Tugas Akhir ini.

6. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan Tugas

Akhir ini.

Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat

bagi pembaca, khususnya yang mendalami bidang pengkondisian udara.

Yogyakarta, 18 November 2009

Penulis

(11)

xi

DAFTAR ISI

Halaman Judul i

Title page ii

Halaman Persetujuan Pembimbing iii

Halaman Pengesahan iv

Halaman Pernyataan v

Halaman Persembahan vii

Intisari viii

Kata pengantar ix

Daftar Isi xi

Daftar Tabel xv

Daftar Gambar xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah 1

1.2 Tujuan Perancangan 3

1.3 Batasan Masalah 4

1.4 Asumsi 4

1.5 Manfaat 5

BAB II DASAR TEORI

2.1 Teori Perancangan ……… 6

2.2 Hukum Thermodinamika ………. 9

2.3 Mesin Pendingin 11

2.3.1 Mekanisme kerja system pendingin ………. 15

2.3.2 Macam-macam Penyegaran Udara yang sering dipakai ………….. 17

2.4 Beban Pendinginan 21

2.4.1 Beban kalor ruangan dan udara penyegar………. 24

(12)

xii

2.5.1 Sistem Udara-Penuh……….……….. 25

2.5.2 Sistem Air-Udara……….……... 26

2.5.3 Sistem Air-Penuh ……….……….. 27

2.5.4 Sistem Udara tunggal……….…………. 27

2.6 Macam-macam Sistem Perpipaan……….………. 27

2.6.1 Series Loop System ……….…... 28

2.6.2 One Pipe Main System ……….………. 29

2.6.3 Two Pipe Direct Return System ……….……... 30

2.6.4 Two Pipe Reverse Return System 31 2.7 Ducting 32 BAB III SKEMATIK GEDUNG 3.1 Denah Gedung ………. 34

a. Denah Ruangan lantai 1 ………. 36

b. Denah Ruangan lantai 2 ………. 38

c. Denah Ruangan lantai 3 ..……….. ……… 40

d. Denah Ruangan lantai 4 ………. 42

e. Denah Ruangan lantai 5 ………. 44

f. Denah Ruangan lantai 6 ………. 46

g. Denah Ruangan lantai 7 ………. 48

3.2 Skema Pengkondisian Udara Gedung 50 BAB IV PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN 4.1 Kondisi Perancangan Bangunan 57 4.1.1 Kondisi Udara perancangan dalam ruangan……….. 57

4.1.2 Kondisi udara diluar ruangan ……… 59

4.1.3 Panas melalui kaca ……….……… 59

4.1.4 Panas melalui dinding ……… 63

(13)

xiii

4.2.1 Lantai 1………..………. 72

4.2.2 Lantai 2………..……… 79

4.2.3 Lantai 3………..……… 83

4.2.4 Lantai 4………..……… 87

4.2.5 Lantai 5……….….……… 91

4.2.6 Lantai 6 ……….. 95

4.2.7 Lantai 7 ……….. 99

4.3 Psychometric Chart 103 BAB V MESIN PENDINGIN 5.1 Siklus pada chiller………... 120.

5.2 Pemilihan chiller ……….. 124

5.3 Cooling Tower ………. 129

5.4 Skema rangkaian Pemasangan Water Chiller ……….. 132

BAB VI SISTEM PERPIPAAN 6.1 Pemilihan Sistem Perpipaan 133 6.2 Perhitungan Dimensi Sistem Perpipaan yang dipergunakan 134 6.3 Pemilihan Bahan Pipa yang digunakan 136 6.4 Langkah perhitungan pada Sistem Perpipaan ………... 138

6.5 Perhitungan Rugi-rugi yang terjadi pada perpipaan cooling tower…………. 139

6.6 Perhitungan Rugi-rugi perpipaan AHU tiap Lantai ……… 147

6.7 Perhitungan head pompa………. 152

BAB VII SISTEM DUCTING 7.1 Metode Perancangan salauran Udara 156 7.2 Pemilihan AHU Untuk Tiap lantai 160 7.3 Perancanngan Sistem Ducting Lantai 1……….……….. 162

(14)

xiv

7.5 Perancanngan Sistem Ducting Lantai 2……….……….. 167

7.8 Perancanngan Sistem Ducting Lantai 5………….……….. 180

7.9 Perancanngan Sistem Ducting Lantai 6………….……….. 184

7.10 Perancanngan Sistem Ducting Lantai 7a………….……… 188

7.11 Perancanngan Sistem Ducting Lantai 7b ……… 190

7.12 Perancanngan Sistem Ducting Lantai 7c ……… 192

BAB VIII KESIMPULAN DAN SARAN 8.1 Kesimpulan……… 195

(15)

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Jumlah orang biasanya……… 8

Tabel 2.2 Kalor sensible dari peraalatan listrik ………. 8

Tabel 4.1 Kondisi udara kering dalam ruangan rancang……… 58

Tabel 4.2 Kondisi udara kering luar ruangan rancangan ……….. 58

Tabel 4.3 Koefisien perpindahan panas ……… 60

Tabel 4.4 Cooling Load Temperature Diffeerences melalui kaca………. 60

Tabel 4.5 Shading Coefficients untuk Kaca……… 61

Tabel 4.6 Solar Heat Gain Factors untuk kaca……… 62

Tabel 4.7 Cooling Load Factor for Glass Without Interior Shading………. 64

Tabel 4.8 Wall Construction Group Description ……….. 65

Tabel 4.9 Cooling Load Temperature Differences melalui dinding……….. 66

Tabel 4.10 Koreksi CLTD Untuk Garis Lintang ………... 67

Tabel 4.11 Jumlah Orang Biasanya ……… 75

Tabel 4.12 Sensibel dan laten Heat gain pada manusia…..……… 75

Tabel 4.13 Ventilation requirements for Occupants……….. 77

Tabel 4.14 Data hasil Perhitungan beban pendinginan pada lantai 1………. 78

Tabel 4.15 Data hasil perhitungan beban pendinginan pada lantai 2………. 82

Tabel 4.16 Data hasil perhitungan beban pendinginan pada lantai 3……… 86

Tabel 5.1 Spesifikasi Data Water Cooled Screw Chiller………. 126

Tabel 5.2 Data Siklus Water Chiller dari P-h Diagram ……….. 128

Tabel 5.3 Spesifikasi Dasta Cooling Tower ……… 131

Tabel 6.1 Hasil perhitungan laju aliran air pendingin menuju AHU ………….. 136

(16)

xvi

Tabel 6.3 Data hasil perhitungan rugi-rugi perpipaan pada cooling tower……. 146

Tabel 6.4 Equivalent Feet of Pipe for Piping and Valves……….... 146

Tabel 6.5 Data hasil perhitungan rugi-rugi perpipan menuju AHU……… 151

Tabel 6.6 Data hasil perhitungan tinggi angkat static pompa……….. 154

Tabel 6.7 Spesifikasi Data pompa……… 155

Tabel 7.1 Recommended maximum duck Velocity system (FPM)……… 158

Tabel 7.2 Pemilihan model AHU untuk tiap lantai ……….... 161

Tabel 7.3 Rugi gesek yang terjadi pada main ducting tiap lantai ……… 161

Tabel 7.4 Ukuran ducting untuk lantai 1 ……… 162

Tabel 7.5 Loss Coefficients (C) untuk sambungan ducting (fitting 90o rectangular elbow)……… 164

Tabel 7.6 Pressure loss lantai 1……… 165

Tabel 7.7 Ukuran ducting untuk lantai 2………. 167

Tabel 7.8 Pressure loss untuk lantai 2…..………. 168

Tabel 7.10 Pressure loss untuk lantai 3………. 173

Tabel 7.13 Ukuran dacting untuk lantai 5………. 181

Tabel 7.16 Pressure loss urtuk lantai 6……….. 186

Tabel 7.17 Ukuran ducting untuk lantai 7a……… 188

Tabel 7.18 Pressure loss lantai 7a……….. 189

Tabel 7.19 Ukuran ducting untuk lantai 7b……… 190

Tabel 7.20 Pressure loss untuk lantai 7b……… 191

Tabel 7.21 Ukuran ducting untuk lantai 7c……… 193

(17)

xvii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skematik Mesin AC 12

Gambar 2.2 Unit Pengolahan udara 17

Gambar 2.3 Unit Koil-kipas Udara 18

Gambar 2.4 Unit Induksi Jenis Tekanan Tinggi 19

Gambar 2.5 Unit Induksi Jenis Tekanan Rendah 19

Gambar 2.6 Penyegar Udara Paket 20

Gambar 2.7 Pendingin Ruangan Jenis Jendela 21

Gambar 2.8 Series Loop Piping System 29

Gambar 2.9 OnePipe Main System 30

Gambar 2.10 Two Pipe Direct Return System 31

Gambar 2.11 Two Pipe Reserve Return System 32

Gambar 3.1 Gedung Direktorat Jendral Pajak 34

Gambar 3.2 Denah Gedung Kantor direktorat Jendral Pajak Lantai 1 37

Gambar 3.9 Skema Pengkondisian Udara Lantai 1 49

(18)

xviii

Gambar 4.2 Psychometric chart lantai 2 114

Gambar 5.1 Sirkuit sistem Pendinginan Chiller 121

Gambar 5.2 Siklus Kompresi Uap pada Mesin Chiller 121

Gambar 5.3 Diagram P-h 127

Gambar 5.4 Water Cooled Screw Chiller 128

Gambar 5.5 Cooling Tower 129

Gambar 5.6 Skema Pemasangan Pipa Saluran Cooling Tower ke Kondensor 156

Gambar 5.7 Skema Lengkap Water Chiller 132

Gambar 6.1 Two pipe Direct Return System 134

Gambar 6.2 Rangkaian Perpipaan Untuk Menara Pendingin 141

Gambar 6.3 Friction Loss for Water in Schedule 40 steel Pipe-Open System 139

Gambar 6.4 Friction Loss for Water in Schedule 40 steel Pipe-Closed System 140

Gambar 6.5 Skema Sistem Perpipaan yang Dipakai Gedung pajak 147

Gambar 6.6 Unjuk Kerja Pompa ntuk Sistem Perpipaan 153

Gambar 7.1 Friction loss for air flow in galvanized steel round ducting 159

Gambar 7.2 Equivalent Round Duct Size 160

Gambar 7.3 Skema Sederhana Sistem Perpipaan AHU Lantai 1 162

Gambar 7.4 Skema Sederhana Sistem Ducting AHU Lantai 2 167

Gambar 7.9 Skema Sederhana Sistem Ducting AHU Lantai 7a 188

Gambar 7.10 Skema Sederhana Sistem Ducting AHU Lantai 7b 190

(19)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Perkembangan dunia yang semakin maju, baik dalam dunia industri

maupun dalam dunia usaha, serta meningkatnya taraf hidup manusia, menuntut

orang untuk bekerja lebih baik agar dapat mendapatkan hasil yang maksimal.

Agar mandapatkan hasil yang lebih baik dalam bekerja, kenyamanan dalam ruang

kerja sangat mempengaruhi.

Ketidak nyamanan dalam ruangan kerja bisa dikarenakan orang yang

melakukan aktifitas di dalam ruangan merasa gerah, ruangan terasa panasan atau

udara yang berada di dalam ruangan tersebut tidak bersih dan segar. Ruangan

yang nyaman dapat membuat orang di dalamnya merasa nyaman, rileks juga dapat

membuat orang yang bekerja di dalamnya dapat berkonsentrasi lebih baik dalam

pekerjaannya. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kenyamanan dalam

ruangan, misalnya faktor kebersihan, bentuk dan ukuran ruangan, warna dominan

ruangan, penempatan obyek-obyek dalam ruangan, dan yang tak kalah pentingnya

adalah sirkulasi udara dalam ruangan dan lain sebagainya.

Kenyamanan suatu ruangan sangat penting untuk ditinjau karena dengan

kondisi lingkungan yang sejuk dan nyaman mampu memberikan

inspirasi-inspirasi baru bagi penggunanya. Suhu ruangan sangat berpengaruh pada

kenyamanan dalam ruangan atau dalam ruang kerja, apa lagi Indonesia yang

(20)

panas, membuat suhu ruangan kerja menjadi tidak nyaman dan panas, sehingga

membuat orang yang berada di dalamnya menjadi kurang nyaman, menjadi

kurang rileks dan juga dapat menyebabkan orang mudah stres. Untuk mendapat

ruangan dengan suhu yang nyaman, pada setiap ruangan dibutuhkan fentilasi

udara atau alat untuk mengatur suhu dalam ruangan tersebut. Dengan adanya

fentilasi udara atau alat pengatur suhu membuat ruangan menjadi sejuk dan

nyaman.

Banyaknya jumlah ruangan dan luasnya gedung, baik gedung perkantoran,

rumah sakit, pusat perbelanjaan dan lain sebagainya, tidak memungkinkan untuk

membuat fentilasi udara yang dapat memenuhi kebutuhan udara serta dapat

mengeluarkan panas dalam ruangan, ini dikarenakan akan membutuhkan banyak

fentilasi udara. Untuk mengurangi jumlah fentilasi udara dan untuk membuang

panas dalam ruangan yang bisa diakibatkan oleh banyaknya orang yang berada

dalam ruangan, dapat menggunakan mesin-mesin pendingin atau yang lebih

dikenal dengan nama AC (Air Condition).

Mesin-mesin pendingin pada dewasa ini semakin banyak dimanfaatkan

untuk memenuhi kebutuhan hidup manusia. Penggunaan umum mesin pendingin

adalah mengawetkan makanan sebab pada suhu biasa (kamar) makanan cepat

menjadi busuk. Sedangkan kegunaan lain dari mesin pendingin adalah untuk

mendinginkan ruangan atau untuk penyejuk ruangan. Dalam ruangan yang

menggunakan mesin pendingin, temperatur dan kelembaban yang di inginkan oleh

pengguna ruangan dapat diatur sedemikian rupa sehingga sesuai dengan keinginan

(21)

Pada mulanya pengkondisian udara itu dimaksudkan untuk memperbaiki

proses suatu pekerjaan dan bukan untuk kenyamanan kerja. Tapi pada akhirnya

juga dipakai untuk kenyamanan bekerja agar didapat efisiensi kerja yang lebih

baik. Dalam dunia kedokteran dan industri mesin-mesin pendingin juga sangat di

perlukan, missal; untuk mendapatkan suhu tertentu dalam tempat penyimpanan

obat, mendinginkan ruang pasien serta ruang dokter sengingga ruangan menjadi

sejuk dan nyaman. Dalam perkantoran, mesin pendingin digunakan untuk

mendinginkan ruangan kerja, memberikan kenyamanan bagi penghuninya. Dalam

gedung perkantoran, rumah sakit, hotel, pusat pebelanjaan dan lain sebagainya,

sekarang ini mesin-mesin pendingin sudah bisa dikatakan sebagai kebutuhan

hidup, ini dikarenakan mesin-mesin pendingin ini mampu memberikan rasa

nyaman pada pemakaiannya.

1.2 Tujuan perancangan

Penulisan ini merupakan Tugas Akhir, guna memenuhi persyaratan kelulusan

akademik, dengan tujuan yang ingin dicapai adalah:

a. Memenuhi kebutuhan akan udara segar pada gedung perkantoran

(kantor Departemen Keuangan Republik Indonesia Direktorat Jendral

Pajak, Yogyakarta), sehingga dapat memberikan kenyamanan bagi

pengguna gedung yang bekerja didalamnya atau pendatang yang

(22)

b. Mendistribusikan udara segar (fresh air) dari luar ruangan kedalam

ruangan agar merata, dengan kecepatan yang sama.

c. Menjaga temperatur dan kelembaban udara di dalam ruangan agar

selalu sesuai dengan kebutuhan pengguna ruangan.

1.3 Batasan Masalah

Agar bahasan yang dibicarakan selanjutnya berada pada lingkup yang jelas,

maka penulis ingin memberikan batasan masalah yang akan dibahas selanjutnya.

1. Disini akan membahas mengenai perancangan sistem

pengkondisian udara kantor Departemen Keuangan Republik

Indonesia Direktorat Jendral Pajak, yang berada di Jl. Ring Road

Utara No: 10 Maguwoharjo, Depok, Sleman, Yogyakarta.

2. Yang dilakukan dalam perancangan adalah menghitung beban

pendinginan dalam gedung, merancang sistem ducting udara untuk

tiap lantai gedung, menggunakan chiller dalam pendinginannya

serta perancangannya, dan merangkai sistem perpipaan aliran air

pendingin yang digunakan untuk mendinginkan udara.

1.4 Asumsi

 Dalam perancangan sistem pengkondisian udara pada gedung

kantor pajak, diasumsikan temperatur rancang di dalam ruangan

adalah 25,6C (temperatur bola kering) dengan kelembaban 45%

(23)

 Untuk asumsi temperatur udara kering rancang di luar ruangan

32oC (89,6oF) dengan kelembaban 64% dan 26,2 oC temperatur

udara basah.

 Kondisi cuaca di Yogyakarta diasumsikan sama dengan cuaca di

Jakarta. Jakarta terletak pada 6oLS dan 107oBT.

 Kondisi cuaca terpanas diambil pada bulan terpanas yaitu bulan

Oktober.

1.5 Manfaat.

Manfaat yang didapat dari perancangan adalah:

a. Memberi kenyamanan dalam bekerja sehingga menambah efektifitas

kerja.

b. Kebutuhan akan udara segar yang terpenuhi membuat orang merasa

(24)

6

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Teori Perancangan

Mesin pendingin (refrigerator) dan pengkondisian udara adalah ilmu

terapan dari teori perpindahan kalor dan termodinamika karena terdapat aspek

perpindahan kalor dan juga proses-proses termodinamika dalam siklus refrigerasi.

Hukum Termodinamika I menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan

ataupun dimusnahkan, tetapi dapat diubah bentuknya menjadi bentuk energi lain.

Energi itu didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja dan panas

merupakan salah satu bentuk energi. Sedangkan Hukum Termodinamika II

menyatakan bahwa perpindahan panas berlangsung jika terdapat

perbedaan-perbedaan temperatur. Panas itu akan mengalir dari benda bertemperatur tinggi ke

temperetur rendah, kejadian ini akan berlangsung hingga dicapai keseimbangan

temperatur.

Pada sistem pengkondisian udara terdapat aspek pendinginan ruangan

yang menjadi dingin karena adanya pepindahan kalor dari suhu yang tinggi ke

suhu yang lebih rendah. Dalam siklus refrigerasi, untuk memindahkan panas

menggunakan fluida kerja yang dinamakan refrigerant. Fluida adalah setiap

benda/materi yang dapat mengalir, benda itu dapat berupa cairan maupun gas.

Refrigeran adalah fluida yang akan dipakai untuk menghisap panas dari suatu

(25)

phasa secara bolak balik, yaitu menjadi uap setelah mengambil/menghisap panas

dan menjadifluidakembali setelah membuang panas.

Fluidayang mengalir mempunyai tekanan yang dinamakan tekanan fluida,

yaitu adalah gaya yang bekerja persatuan luas. Dapat juga dikatakan bahwa

tekanan sebagai ukuran intensitas gaya pada satu satuan luas permukaan. Tekanan

benda padat beda dengan benda cair, pada benda padat keseluruhan berat benda

itu menekan kepermukaan yang terkena kontak langsung, tetapi pada benda cair

bukannya hanya tekanan kearah bawah tetapi juga tekanan keseluruh wadah.

Untuk memungkinkan terjadinya perpindahan kalor dibutuhkan adanya

perbedaan temperatur yang disebabkan oleh adanya panas. Panas adalah salah satu

bentuk energi yang tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Panas hanya dapat

dipindahkan, jika terdapat perbedaan temperatur.

Panas dapat dibedakan menjadi 2 macam:

a. Panas sensibel

Panas sensibel adalah panas yang dapat diukur, panas yang

menyebabkan terjadinya kenaikan/penurunan temperatur. Semua

benda baik padat, cair maupun gas mempunyai panas sensibel

selama berada diatas temperatur 0oabsolut.

b. Panas laten

Panas laten adalah panas yang diperlukan untuk merubah phasa

benda, mulai dari titik lelehnya atau titik didihnya atau titik

bekunya sampai benda itu secara sempurna berubah phasa, tapi

(26)

Beban kalor sensibel dari orang yang berada di dalam ruangan, jika orang didalam

ruangan tidak diketahui dengan pasti maka bisa digunakan tabel 2.1.

Tabel 2.1 Jumlah orang biasanya

(Sumber: Wiranto aris munandar, Haizo Saito, hal.63)

Kamar di hotel atau rumah sakit

Kantor, salon kecantikan, tempat potong rambut, stodio Toko, rumah, apartemen

Ruang pertemuan, tempat minum, restaurant, bar. Toko serba ada

Gedung pertunjukan

Luas lantai 10 m2 Luas lantai 10 m2

Luas lantai 2-10 m2 Luas lantai 0.8 m2

1 orang 2 orang

3 orang 6 orang

1 orang 1 orang

Tabel 2.2 Kalor sensibel dari peralatan listrik

(Sumber: Wiranto aris munandar, Haizo Saito, hal.64)

Pemanas per 1 kW 0,860 kcl/kW

Motor listrik per 1 kW 0,860 kcl/kW

Lampu per 1 kW 0,860 kcl/kW (pijar)

1.000 kcl/kW (neon)

Beban kalor sensible dari orang yang berada di dalam dalam ruangan

berbeda-beda. Kegiatan orang, dan faktor kelompok atau group factor (anak-anak, pria

dewasa) di dalam ruangan mempengaruhi besarnya beban kalor sensible dari

(27)

2.2 Hukum Thermodinamika

Menurut hukum thermodinamika ke II bahwa perpindahan panas akan terjadi

dari temperatur tinggi ketemperatur yang lebih rendah. Perpindahan panas ini

akan terjadi dengan cara:

1. Konduksi

2. Konveksi

3. Radiasi

Dengan ketiga cara diatas panas dipindahkan sehingga terjadinya transfer kalor.

1. Konduksi

Konduksi digambarkan sebagai perpindahan panas diantara

molekul-molekul dari suatu benda, atau antara benda yang saling

bersinggungan. Jika perpindahan panas ini terjadi hanya dalam dalam satu

benda, maka hal itu hanya akan terjadi selama belum dicapai

kesetimbangan dalam temperatur. Cepat lambatnya perpindahan panas

secara konduksi akan berbeda dari benda satu dengan benda yang lain,

tergantung dari jenis bahannya walaupun dimensinya sama.

Ada bahan yang mudah menghantarkan atau memindahkan panas,

ada juga yang sulit memindahkan panas. Benda padat pada umumnya

adalah konduktor yang lebih baik dibanding dengan benda cair/gas.

Biasanya logam seperti perak, tembaga, baja dan besi merupakan

(28)

merupakan pemindah panas yang buruk, oleh karena itu dipakai sebagai

isolator.

Tembaga dan aluminium merupakan konduktor yang baik,

biasanya logam ini dipakai untuk kondensor, evaporator, dan pipa-pipa

penghubung untuk sistem refrigerasi (pendingin), walaupun

kadang-kadang dijumpai logam besi. Jumlah perpindahan panas melalui cara

konduksi utuk macam-macam bahan tergantung dari:

1. Tebal bahan

2. Luas penampang

3. Perbedaan temperatur antara 2 benda

4. Faktor k (konduktifitas panas)

5. Lamanya perpindahan panas yang terjadi.

2. Konveksi

Konveksi adalah perpindahan panas melalui media gas atau cairan

(liquid), sebagai contoh udara didalam lemari es dan air yang dipanaskan

didalam cerek.

3. Radiasi

Perpindahan secara radiasi adalah pepindahan panas melalui panas

atau melalui gelombang suara. Sebagai contoh; sinar matahari sampai

kebumi melalui gelombang sinarnya, tanpa melalui perantara udara

lainnya. Panas dari lampu atau tungku api dapat terasa hangat oleh mahluk

(29)

Pada temperatur rendah hanya sedikit saja panas radiasi yang

terjadi, dengan demikian pada proses pendinginan radiasi hanya

mempunyai efek yang kecil. Tetapi panas radiasi yang diserap oleh

dinding suatu sistem pendingin akan jadi beban pendinginan. Setiap benda

yang panas merupakan sumber panas radiasi pula, selama ada perbedaan

temperatur dan selama temperaturnya masih diatas 0 der.absolut.

Dikatakan bahwa, ada benda yang bersifat sebagai penghantarkan panas

dan ada yang bersifat sebagai penyekat panas (insulasi). Bahan insulasi seperti

kayu, gabus, serat kaca/gelas, wool, lempengan busa, polyurethane merupakan

bahan yang baik untuk isolasi. Baik bahan yang baik dalam menghantarkan panas

maupun bahan yang bersifat sebagai penyekat panas (insulasi) mempunyai

konduktivitas thermal yang berbeda-beda.

2.3 Mesin Pendingin

Pengkondisian udara ruangan bertujuan supaya temperatur, kelembaban,

kebersihan dan distribusi udara dalam ruangan dapat dipertahankan pada tingkat

keadaan yang diinginkan. Alat yang banyak digunakan untuk mentransfer kalor

dalam sistem pengkondisian udara adalah AC. AC yang sering digunakan untuk

pendinginan udara ruangan menggunakan siklus refrigerasi, siklus yang sering

digunakan adalah siklus refrigerasi kompresi uap dan siklus referigerasi absorpsi.

Pada sistem refrigrasi mekanik kompresi uap terdapat rangkaian dari

empat komponen utama, yaitu: evaporator, kompresor, kondenser, dan alat

(30)

fungsi sendiri-sendiri yang berbeda, tetapi secara terintegrasi dan dioperasikan

bersama-sama akan dapat memindahkan energi termal. Dampak dari

pengoperasian sebuah sistem refrigerasi pada sebuah obyek adalah, bila terambil

sebagian energi yang terkandung di dalamnya, suhu obyek tersebut akan menurun.

Sebaliknya, karena operasi sistem refrigerasi itu kemudian sejumlah energi termal

terpindahkan ke lingkungan, maka lingkungan tersebut dapat menjadi lebih

hangat.

Berikut ini uraian ringkas tentang komponen-komponen utama sebuah sistem

refrigerasi mekanik

Gambar 2.1 Skematik Mesin AC

a. Kompresor

Kompresor adalah komponen yang merupakan jantung dari sistem

refrigerasi, kompresor berfungsi menghisap uap refrigeran dari evaporator

dan mendorongnya dengan cara kompresi agar mengalir masuk ke

kondenser. Karena kompresor mengalirkan refrigeran sementara piranti

ekspansi membatasi alirannya, maka di antara kedua komponen itu

terbangkitkan perbedaan tekanan, yaitu: di kondenser tekanan refrigeran Kompresor Kondensor

(31)

menjadi tinggi (high pressure), sedangkan di evaporator tekanan refrigeran

menjadi rendah (low pressure).

b. Kondensor

Kondenseradalah komponen di mana terjadi proses perubahan fasa

refrigeran, dari fasa uap menjadi fasa cair atau alat untuk membuat

kondensasi bahan pendingin gas dari kompresor dengan suhu tinggi dan

tekanan tinggi. Proses kondensasi akan berlangsung apabila refrigeran

dapat melepaskan kalor yang dikandungnya, kalor tersebut dilepaskan dan

dibuang ke lingkungan. Sehingga untuk penempatannya sendiri,

kondensor ditempatkan diluar ruangan yang sedang didinginkan, agar

dapat membuang panasnya keluar. Kondensor merupakan jaringan pipa

yang berfungsi sebagai pengembunan. Refrigerant yang dipompakan dari

kompresor akan mengalami penekanan sehingga mengalir ke pipa

kondensor, kemudian mengalami pengembunan. Dari sini refrigerant yang

sudah mengembun dan menjadi zat cair akan mengalir menuju pipa

evaporator.

c. Katup Expansi atau Piranti ekspansi (expansiondevice–EXD)

Katup expansi dipergunakan untuk mengexpansikan secara

adiabatic cairan refrigerant yang bertekanan dan temperatur tinggi sampai

mencapai tingkat keadaan tekanan dan temperatur rendah. Jadi, katup

expansi berfungsi untuk mengatur supaya evaporator dapat selalu bekerja

sehingga diperoleh efisiensi siklus refrigerasi yang maksimal. Atau biasa

(32)

yang mengatur banyaknya refrigeran cair yang boleh mengalir dari

kondenser ke evaporator. Katup expansi sering juga dinamakanrefrigerant

flow controller dan proses yang berlangsung dalam piranti ini biasanya

disebutthrottling process.

Katup Expansi sangat berperan penting, karena besarnya laju aliran

refrigeran merupakan salah satu faktor yang menentukan besarnya

kapasitas refrigerasi. Untuk sistem refrigerasi yang kecil, maka laju aliran

refrigeran yang diperlukan juga kecil saja. Sebaliknya unit atau sistem

refrigerasi yang besar akan mempunyai laju aliran refrigeran yang besar

pula.

d. Evaporator

Evaporator merupakan alat penukar kalor yang bertugas untuk

mendinginkan udara atau untuk penukar kalor, komponen di mana cairan

refrigeran yang masuk ke dalamnya akan menguap. Proses penguapan

(evaporation) itu terjadi karena cairan refrigeran menyerap kalor, yaitu

yang merupakan beban refrigerasi sistem.

Selain komponen-komponen utama, sistem AC mempuyai komponen-komponen

tambahan yang tak kalah pentingnya, komponen-komponen tambahan tersebut

adalah pemisah minyak, penerima cairan, pengering, saringan.

a. Pemisah Minyak

Pemisah minyak ini berfungsi untuk memisahkan minyak yang bercampur

dengan refrigerant dan kemudian dikembalikan kompresor. Jika minyak

(33)

kompresor, maka kompresor akan kekurangan minyak pelumas, selain itu

minyak pelumas yang bercampur dalam refrigerant akan mengganggu

proses perpindahan kalor dalam kondensor. Pemisah minyak ini diletakkan

setelah kompresor dan sebelum kondensor.

b. Penerima Cairan

Penerima cairan ini berfungsi untuk menampung sementara refrigerant

yang dicairkan didalam kondensor, sebelum masuk ke katup expansi.

c. Pengering

Pengering ini berfungsi untuk menghilangkan uap air dari refrigerant.

d. Saringan

Saringan ini dipasang sebelum katup expansi dari pipa refrigerant cair,

saringan ini berfungsi untuk menyaring kotoran dan serbuk logam yang

ada di dalam refrigerant yang bersirkulasi yang mengganggu kerja

kompresor.

2.3.1 Mekanisme kerja sistem pendingin

Pada sistem pendinginan refrigerasi ini menggunakan siklus tertutup, ini

dikarenakan agar setiap siklus tidak memerlukan refrigerant yang baru, sehingga

dengan dengan rangkaian tertutup ini refrigerant dapat dipakai berulang-ulang.

Dalanm suatu sistem pendinginan terdapat dua bagian, yaitu bagian yang

bertekanan tinggi dimana kondensor berada dan bagian yang bertekanan rendah

(34)

Siklus refrigerasi tidak selalu konstan, tetapi ia akan berubah sesuai dengan

perubahan yang terjadi pada temperatur air pendingin (atau udara pendingin),

tetapi juga karena adanya perubahan dari beban kalor dan temperatur dari benda

yang akan didinginkan.

Selama siklus refrigerasi, refrigerant akan selalu berubah fasa, kadang-kadang

berbentuk cair dan kadang-kadang berbentuk gas.

a. Kondisi Refrigerant dalam Kompresor

Sebelum masuk kedalam kompresor, refrigerant telah berbentuk gas

dengan suhu dan tekanan rendah, kemudian kompresor menaikkan tekanan

refrigerant, sehingga selama proses kompresi berlangsung membuat suhu

refrigerant naik dan kemudian dialirkan menuju kondensor.

b. Kondisi Refrigerat dalam Kondensor

Dengan tekanan dan suhu yang tinggi setelah refrigerant mengalir melalui

kompresor, pada kondensor panas refrigerant akan ditransfer atau di buang

ke udara luar sehingga suhu refrigerant menjadi turun kembali,

perpindahan panas ini terjadi dikarenakan suhu refreigerant pada

kondensor mempunyai suhu yang lebih tingggi dibanding dengan suhu

udara luar.

c. Kondisi Refrigerant dalam Katup Expansi

Refrigerant dengan tekanan yang tinggi dan suhu yang telah diturunkan

kondensor masuk kedalam katup expansi, karena katup expansi yang

berfungsi menurunkan tekanan, maka refrigerant yang masuk kedalam

(35)

menyebabkan turun nya suhu refrigerant dan berubahnya fase uap jenuh

menjadi cair atau uap basah atau uap kering.

d. Kondisi Refrigerant dalam Evaporator

Pada saat refrigerant mengalir didalam evaporator terjadi perpindahan

panas, refrigerant didalam evaporator yang ber suhu rendah akan

menghisap panas.

2.3.2 Macam-macam Penyegar Udara yang Sering Dipakai

a. Penyegar udara sentral

Jenis ini merupakan dasar dari kebanyakan jenis penyegar udara yang

terdiri dari motor listrik sebagai penggerak, kipas udara, koil udara,

pelembab udara dan saringan udara yang semuanya terletak dalam satu

kotak. Unit pengolah udara tersedia dengan kapasitas 2000 – 1000.000

m3/jam dalam berbagai ukuran. Ada dua jenis unit ini yaitu jenis vertikal

dan jenis horizontal (Gambar 2.2). Jenis kipas yang digunakan tergantung

volume udara dan tekanan yang diinginkan.

Gambar 2.2 Unit Penegolah Udara

(36)

b. Unit Koil Kipas Udara

Unit koil-kipas udara adalah penyegar udara kecil yang dipergunakan di

dalam ruangan, terdiri dari kipas udara, motor listrik, koil udara dan

saringan udara yang terletak dalam satu kotak.

Gambar 2.3 Unit Koil-kipas Udara

( Sumber :Penyegaran Udara, W. Arismunandar dan H. saito,hal. 88)

c. Unit Induksi

Pada unit ini menggunakan beberapa basis nosel yang menyemprotkan

udara dingin. Dalam hal ini udara dingin dihasilkan pada unit tersendiri

kemudian dialirkan melalui nosel tersebut. disegarkan. Tekanan nosel

berkisar antara 25 sampai 79 mmH2O untuk unit tekanan tinggi dan 5

(37)

Gambar 2.4 Unit Induksi jenis tekanan tinggi

Gambar 2.5 Unit Induksi jenis tekanan rendah

d. Penyegar Udara Jenis Paket

Penyegar udara jenis paket terdiri dari komponen-komponen kipas udara,

koil udara, saringan udara dan panci penampung terletak dibagian atas dari

rumah. Penyegar udara jenis ini terdiri dari peralatan penyegar dan

refrigerator yang terletak dalam satu rumah. Penggunaan penyegar udara

jenis paket banyak digunakan dalam berbagai gedung dan keperluan

industri. Kapasitas jenis ini antara 3 sampai 10 TR (Ton Refrigerasi).

Penyegar udara jenis ini banyak mempergunakan kipas udara jenis daun

(38)

pengisapan ganda untuk kapasitas yang besar koil udara secara umum

terbuat dari pipa tembaga dengan memakai sirip alumunium jenis

refrigeran yang digunakan dengan jenis ekspansi langsung adalah R134o,

R12, R22 dan R500.

Gambar 2.6 Penyegar Udara Paket

c. Penyegar Udara Kamar

Penyegar udara kamar adalah jenis penyegar udara berukuran kecil dengan

kapasitas pendinginan udara 0,5 – 2 TR (Ton Refrigerasi). Jenis

pemasangan dari jenis ini ada yang jenis jendela, lantai daun langit-langit

dan jenis dinding tergantung dari kondisi ruangan yang akan didinginkan.

(39)

dengan pendinginan air. Sama halnya dengan jenis unit lain, bila

pendinginan kondensor dengan jenis udara kondensor biasanya diletakkan

di luar kamar terpisah dari unit tersebut sedangkan yang menggunakan

pendinginan, kondensornya diletakkan di dalam unit.

Gambar 2.7 Pendingin Ruangan Jenis Jendela

( Sumber :Penyegaran Udara, W. Arismunandar dan H. saito, hal. 93)

2.4 Beban pendinginan

Beban Pendinginan adalah jumlah total energi panas yang harus

dihilangkan dalam satuan waktu dari ruangan yang didinginkan. Beban ini

diperlukan untuk mengatasi beban panas external dan internal. Beban panas

external diakibatkan oleh panas yang masuk melalui konduksi (dinding,

langit-langit, kaca, partisi, lantai), radiasi (kaca), dan konveksi (ventilasi dan infiltrasi).

Beban panas internal diakibatkan oleh panas yang timbul karena orang/penghuni,

(40)

Beban panas yang menjadi beban pendinginan umumnya berasal dari

bermacam-macam sumber yang berbeda. Adapun sumber panas yang umumnya

adalah:

1. Panas yang berasal dari luar dinding berisolasi transparan (melalui

konduksi)

2. Panas yang masuk melalui kaca atau bahan-bahan transparan (melalui

radiasi)

3. Panas yang dibawa dari luar ruang pendingin

4. Panas yang berasal dari produk/benda-benda yang didinginkan

5. Panas yang berasal dari pekerja/operator

6. Panas yang berasal dari peralatan yang disimpan didalam ruangan seperti

motor listrik, lampu, peralatan listrik lainnya.

Pada dasarnya tidak semua jenis sumber panas diatas merupakan bahan

pendinginan, tergantung dari pemakaiannya saja. Kapasitas pendinginan yang

normal dinyatakan dalam BTU/jam, tetapi untuk menghitung jumlah beban

pendinginan secara keseluruhan dihitung dalam waktu 24 jam (BTU/24 jam).

Untuk suatu sistem pendinginan komersial, jumlah beban pendinginan itu

dibagi atas 4 kelompok beban panas secara terpisah, seperti misalnya:

1. Beban panas dari dinding,

2. Beban panas dari pertukaran udara,

3. Beban panas dari produk,

(41)

Beban panas dari dinding bisa juga disebut beban panas bocoran, karena

adanya perbedaan temperatur luar. Walaupun dinding adalah bagian dalam isolasi,

tetapi karena tak ada isolasi yang sempurna, maka tetap terjadi perpindahan panas

dari panas kedingin. Pada setiap sistem pendinginan pasti terjadi beban panas

melalui dinding dan merupakan salah satu bagian dari beban pendinginan.

Beban panas dari pergantian udara ini biasa terjadi pada saat pintu ruangan

yang didinginkan terbuka, udara panas dari luar akan masuk menggantikan

sebagian udara dingin yang ada didalam ruangan. Tentu hal ini akan

mempengaruhi temperatur udara dalam ruangan yang didinginkan. Panas udara ini

akan merupakan beban dari beban pendinginan. Pada sistem pengkondisian udara

beban panas udara ini harus diperhitungkan. Udara panas itu dapat masuk

keruangan melalui celah-celah jendela, pintu atau bocoran lainnya atau sengaja

dialirkan masuk (tentu dalam batas tertentu) untuk ventilasi. Jika jumlah penghuni

suatu ruangan yang dikondisikan cukup banyak, tentu udara segar (fresh air) yang

harus dimasukkan banyak pula, sehingga sering kali beban panas dari udara ini

menjadi bagian terbesar dari beban pendinginan total.

Beban panas dari produk yang didinginkan sampai dapat mencapai temperatur

kamar pendingin merupakan beban yang harus ditanggulangi mesin pendingin.

Macam-macam produk dapat didinginkan seperti misalnya bahan makanan dan

beton, plastic, karet dan segala jenis cairan lainnya. Beban panas produk

merupakan bagian beban pendinginan total, hanya pada saat penurunan

temperatur produk ketemperatur ruangan penyimpanan. Setelah dicapai

(42)

Selain berbagai beban diatas, ada juga beban tambahan, misalnya ketika ada

beberapa pegawai/operator yang bekerja untuk selang waktu tertentu, juga adanya

perlengkapan lain yang dipakai (lampu, kipas angin, dan lain-lain).

2.4.1 Beban kalor ruangan dan udara penyegar.

Untuk menghasilkan udara penyegar, yang masuk ke dalam ruangan dari

alat penyegar udara, pada temperatur dan kelembaban tertentu, maka jumlah kalor

yang harus dilayani oleh alat penyegar udara tersebut adalah: beban kalor

ruangan, beban kalor dari udara luar yang masuk kedalam alat penyegar, beban

blower dan motor, kebocoran dari saluran dsb,nya.

Beban kalor ruangan dalam hal iniHS danHLmerupakan beban kalor yang

harus diatasi oleh udara yang keluar dari alat penyegar, supaya kondisi udara di

dalam ruangan dapat dipertahankan pada kondisi (temperatur dan kelembaban)

yang yang diinginkan.

Bebaban kalor ruangan dan beban alat penyegar, pada dasarnya dapat

dikelompokkan menjadi kalor sensibel dan kalor laten. Kalor laten adalah kalor

(43)

2.5 Penggolongan Sistem Penyegaran Udara

Sistem penyegaran udara sentral yang banyak dipakai pada saat ini:

1. Sistem udara penuh

a. Saluran tunggal : Volume konstan

Volume variable

Pemanasan ulang

b. Saluran ganda : Volume konstan

Volume variable

Unit multi-daerah

2. Sistem air-udara

a. Pipa : Dua-pipa (berubah dan tak berubah)

Tiga-pipa

Empat-pipa

b. Unit : Unit koil-kipas udara

Unit induksi

c. Panel-udara :

3. Sitem air-penuh

a. Unit kipas udara

4. Sistem udara tunggal

a. Penyegar udara jenis paket

(44)

2.5.1 Sistem Udara-Penuh.

a. Saluran tunggal

Sistem ini merupakan sistem penyegar udara yang paling banyak digunakan.

Campuran udara luar dan udara ruangan didinginkan dan dilembabkan, kemudian

dialirkan kembali kedalam ruangan melalui saluran udara.

Keuntungan dari sistem ini adalah:

 Sederhana, mudah perancangan, pemasangan, pemakaian dan perawatan.

 Biaya awal relatif murah.

Sedangkan untuk kerugiannya adalah:

 Kesulitan dalam pengaturan temperatur dan kelembaban dari ruangan yang

disegarkan, karena beban kalor dari setiap ruangan tersebut mungkin

berbeda satu sama lain.

 Saluran utama berukuran besar sehingga makan tempat.

b. Sistem Dua-saluran

Sistem ini digunakan untuk mengatasi kesulitan sistem tunggal, maka sistem ini

kebanyakan dipergunakan untuk gedung-gedung yang besar. Sistem ini

dinamakan dua-saluran yaitu dikarenakan dalam sistem ini saluran udara panas

dan udara dingin dihasilkan secara terpisah oleh mesin penyegar udara yang

bersangkutan. Kedua jenis udara tersebut disalurkan melalui saluran yang terpisah

(45)

tingkat keadaan yang sesuai dengan beban klor dari ruangan yang akan

disegarkan.

2.5.2 Sistem Air-Udara

Dalam sistem udara air-udara, unit coil udara atau unit induksi dipasang di dalam

ruangan yang akan disegarkan. Air dingin (pendinginan) atau air panas

(pemanasan) dialirkan kedalam unit, sedangkan udara ruangan dialirkan melalui

unit tersebut sehingga menjadi dingin atau panas.

2.5.3 Sistem Air-Penuh

Pada sistem air-penuh air dingin dialirkan melalui unit koil-kipas udara, untuk

penyegaran udara. Dalam hal ini, udara yang diperlukan untuk ventilasi

dimasukkan sebagai infiltran melalui celah-celah pintu atau jendela atau udara

luar yang terhisap langsung melalui lubang masuk pada dinding. Hal ini akan

menyebabkan ventialasi yang kurang baik. Untuk mengatasi kekurangan tersebut,

maka dalam beberapa hal udara yang diperlukan untuk ventilasi dimasukkan

kedalam ruangan melalui saluran khusus.

2.5.4 Sistem Udara Tunggal

Sistem ini terdiri dari kipas udara, koil udara pendingin dan mesin refrigerasi yang

berada didalam suatu kotak, dengan terminal pipa air pendingin dan daya listrik

dibagian luarnya. Dengan demikian kerja mesin hanya akan tergantung dari

pemasukan air dan daya listrik. Unit penyegar udara tunggal biasanya hanya

(46)

2.6 Macam-macam Sistem Perpipaan

Sistem pipa dari instalasi penyegaran udara dapat meliputi pipa air dingin

yang menghubungkan evaporator mesin refrigerasi dengan koil pendingin udara

dari penyegar udara, pipa pendingin antara kondensor mesin refrigerasi dan

menara pendingin, dan pipa air panas yang menghubungkan ketel dan koil

pemanas udara dari penyegar udara.

Apabila dimana air pendingin tidak berhubungan dengan udara atmosfir,

seperti yang terjadi pada sistem pipa air pendingin yang menghubungkan

evaporator mesin refrigerasi dan koil pendingin udara dari penyegar udara,

dinamai sistem tertutup (closed system). Sedangkan apabila air pendingin

berhubungan dengan udara atmosfir, seperti terjadi pada sistem pipa air pendingin

yang menghubungkan kondensor dan menara pendingin (cooling tower),

dinamakan sistem terbuka (open system).

Sistem perpipaan yang biasa digunakan pada instalasi pengkondisian udara

ada berbagai macam jenis. Akan tetapi, pada dasarnya sistem perpipaan yang

sering digunakan adalah sebagai berikut :

2.6.1 Series Loop System

Pada sistem ini, pompa mengalirkan air pendingin melalui pipa menuju ke

koil pendingin pada setiap unit penyegar udara (terminal unit) atau yang kita kenal

sebagai FCU atau AHU secara seri. Skema sistem Series Loop ini dapat dilihat

pada Gambar 5.1. Air dingin masuk ke koil pendingin pada unit penyegar udara

(47)

selanjutnya. Hal tersebut mengakibatkan berbagai macam kerugian sebagai

berikut :

1. Perawatan atau perbaikan pada salah satu bagian, melibatkan keseluruhan

sistem.

2. Pengaturan kapasitas air pendingin dan suhu air yang masuk pada setiap

unit penyegar udara tidak bisa dilakukan secara terpisah.

3. Jika unit penyegar udara yang digunakan lebih dari satu, maka temperatur

air pendingin (dalam hal pendinginan) yang masuk pada unit penyegar

udara berikutnya akan menjadi lebih tinggi, demikian juga halnya dengan

unit penyegar udara selanjutnya.

Gambar 2.8 Series loop piping system

(48)

2.6.2 One Pipe Main System

Pada sistem ini, terdapat sebuah pipa utama yang mengalirkan air

pendingin menuju ke beberapa unit penyegar udara yang dihubungkan dengan

sebuah suplai dan sebuah cabang pipa balik menuju ke pipa utama. Debit air

pendingin yang masuk ke setiap unit penyegar udara dapat diatur secara terpisah.

Air pendingin yang masuk dan yang keluar dari unit penyegar udara pada

akhirnya mengalir melalui sebuah pipa utama. Hal tersebut juga menyebabkan

adanya perbedaan suhu yang masuk pada unit penyegar udara selanjutnya, karena

temperatur air yang masuk pada unit penyegar udara selanjutnya akan relatif lebih

tinggi (dalam hal pendinginan udara). Skema sistem One Pipe Main System ini

dapat dilihat padaGambar 2.4.

Gambar 2.9 One pipe main system

(49)

2.6.3 Two Pipe Direct Return System

Sistem ini juga disebut sistem pipa kembali langsung. Sistem ini bertujuan

untuk mendapatkan temperatur air pendingin yang sama pada saat masuk ke setiap

unit penyegar udara. Sistem ini menggunakan dua buah pipa utama, yaitu sebuah

pipa utama sebagai pipa suplai dan yang satunya sebagai pipa balik. Perawatan

dan perbaikan setiap unit penyegar udara pada sistem ini dapat dilakukan secara

terpisah.

Sistem ini disebut direct return karena saluran balik untuk mengalirkan air

pendingin diambil jarak sedekat mungkin. Oleh karena pipa yang dibutuhkan pada

sistem ini jauh lebih banyak dan keuntungannya juga jauh lebih besar dari one

pipe system, maka biaya yang dibutuhkannya pun juga semakain besar. Skema

sistem ini dapat dilihat padaGambar 2.5.

Gambar 2.10 Two Pipe Direct Return System

(50)

2.6.4 Two Pipe Reverse Return System

Sistem ini juga disebut sistem pipa kembali tak langsung. Sistem ini

hampir sama dengan two pipe direct return system, perbedaannya terletak pada

pipa balik air pendingin. Pada sistem ini, panjang pipa dari setiap unit penyegar

udara hampir sama. Hal tersebut mempermudah pengaturan keseimbangan aliran

air pendingin ke setiap unit yang bersangkutan. Akan tetapi, sistem ini

membutuhkan pipa yang lebih panjang, sehingga tempat yang disediakan menjadi

bertambah panjang pula. Oleh karena itu, sistem ini jarang digunakan. Skema

sistem ini dapat dilihat padaGambar 2.6.

Gambar 2.11 Two Pipe Reverse Return System

(51)

2.7 Ducting

Sistem ducting untuk AC, atau juga popular dengan sebutan “Air Handling

System”, merupakan bagian penting dalam sistem AC sebagai alat penghantar

udara yang telah dikondisikan dari sumber dingin ataupun panas ke ruang yang

akan dikondisikan. Perkembangan desainductinguntuk AC hingga saat ini sangat

dipengaruhi oleh tuntutan efisiensi, terutama efisiensi energi, material, pemakaian

ruang, dan perawatan.

Selain efisiensi, juga ada tuntutan kenyamanan (termasuk kesehatan dan

keselamatan) bagi pengguna. Oleh karena itu dalam desain ducting meliputi pula

desain untuk kebutuhan ventilasi, filtrasi, dan humidity. Tiap tipe sistem ducting

memiliki manfaat untuk aplikasi tertentu. Suatu tipe sistem yang tidak umum

dipakai mungkin lebih efisien bila dipakai untuk suatu aplikasi tertentu yang

tergolong unik. Saat ini telah banyak dikembangkan berbagai tipe sistem ducting,

dan ini akan terus berkembang untuk memenuhi kebutuhan munculnya

aplikasi-aplikasi yang baru. Dalam suatu desain ducting untuk suatu gedung tertentu,

sangat mungkin beberapa tipe dipakai untuk memenuhi masing-masing

(52)

34

BAB III

SKEMA GEDUNG

3.1 Denah Gedung

Bangunan kantor Departemen Keuangan Republik Indonesia Direktorat

Jendral Pajak terletak di Jl. Ring Road Utara No: 10 Maguwoharjo, Depok,

Sleman, Yogyakarta. Gambar 3.1

Gambar 3.1 Gedung Direktorat Jendral Pajak

Bangunan ini menghadap ke utara dan memiliki 7 lantai. Gedung ini

digunakan sebagai tempat untuk pelayanan perpajakan untuk daerah-daerah yang

ada di Yogyakarta. Misalnya laintai pertama digunakan untuk Kantor Pelayanan

(53)

Pelayanan Pajak Bumi dan Bangunan Sleman, skema gedung dapat dilihat pada

Gambar 3.2.

Lantai dua digunakan sabagai Kantor Pelayanan Pajak Pratama Sleman

skema gedung dapat dilihat pada Gambar 3.3. Lantai tiga digunakan sabagai

Kantor Pelayanan Pajak Wonosobo skema gedung dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Lantai tiga digunakan sabagai Kantor Pelayanan Pajak Pratama Wates skema

gedung dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Bangunan ini berada dipinggir jalan, dimana begitu banyak pengotor

(debu, asap buang kendaraan bermotor) yang dapat masuk (infiltrasi) ke gedung

pajak, sehingga dapat mempengaruhi kenyamanan orang yang berada di dalam

ruangan. Pengotor sendiri tidak hanya berasal dari luar tetapi juga dari dalam

gedung. Sedangkan pengotor yang berasal dari dalam gedung pajak, bisa berasal

dari barang-barang yang masuk dalam gedung (kertas, kardus, barang-barang

yang dibutuhkan atau dipakai kantor perpajakan), pengunjung, bau badan,

infiltrasi dari luar, dan lain-lain. Karena pengotor tersebut akan sangat

mempengaruhi faktor kenyamanan orang yang ada dalam ruangan, maka

pembuangan pengotor ini harus benar-benar dilakukan dengan baik.

Faktor kebisingan (suara kendaraan bemotor) yang cukup besar juga

mempengaruhi kenyaman orang yang berada di dalam ruangan tersebut, tetapi

dalam penelitian ini dikhususkan untuk menganalisis sistem termal bangunan

kantor pajak.

(54)

a. Denah Lantai 1

Pada lantai I GedungKantor Direktorat Jenderal Pajak Yogyakarta ini memiliki

ruangan-ruangan yang terdiri dari:

1. Lobby.

2. Ruang Tunggu.

3. Ruang Pelayanan.

4. Ruang Komputer.

5. Ruang Staf.

6. Ruang Kasie PDI & TUP.

7. Ruang ATM.

8. Ruang Elektrikal.

9. Lift.

10. Dapur.

11. Toilet.

(55)

G

am

bar

3.2

D

enah

G

edu

ng

K

ant

or

D

er

ek

tor

at

Je

ndr

al

P

aj

ak

Y

ogy

ak

ar

ta

L

ant

ai

(56)

b. Denah Ruangan Lantai II

Pada lantai II Gedung Kantor Direktorat Jenderal Pajak Yogyakarta ini

memiliki ruangan-ruangan yang terdiri dari:

1. VOID & Selasar.

2. Ruang Tunggu

3. Ruang Rapat

4. Ruang Komputer

5. Ruang seksi-seksi.

6. Ruang sekretaris.

7. Ruang Subag.

8. Ruang Kasie, Kasubag, Kabid & KAKANWIL.

10. Lift.

11. Gudang.

12. Dapur.

13. Toilet.

(57)

G

am

bar

3.3

D

enah

G

edu

ng

K

ant

or

D

er

ek

tor

at

Je

ndr

al

P

aj

ak

Y

ogy

ak

ar

ta

L

ant

ai

(58)

c. Denah Ruangan Lantai III

Pada lantai III Gedung Kantor Direktorat Jenderal Pajak Yogyakarta ini

1. Lobby.

2. Ruang Rapat.

3. Ruang Fungsional.

4. Ruang seksi-seksi

5. Ruang Kasie & Kabid.

6. Ruang Closing Conference

7. Ruang Tim Pemeriksa.

8. Ruang Pengenaan, Pedahil & Penagihan.

10. Lift.

11. Gudang.

12. Dapur.

13. Toilet.

(59)

G

am

bar

3.4

D

enah

G

edu

ng

K

ant

or

D

er

ek

tor

at

Je

ndr

al

P

aj

ak

Y

ogy

ak

ar

ta

L

ant

ai

(60)

d. Denah Ruangan Lantai IV

Pada lantai IV Gedung Kantor Direktorat Jenderal Pajak Yogyakarta ini

1. Lobby.

2. Ruang Rapat.

3. Ruang Komputer.

4. Ruang Staf.

5. Ruang Sekretaris.

6. Ruang Kepala Karipka, Kepala Kelompok-kelompok & Kasubag

Umum.

7. Ruang Berkas.

9. Lift.

10. Gudang.

11. Dapur.

12. Toilet.

(61)

G

am

bar

3.5

D

enah

G

edu

ng

K

ant

or

D

er

ek

tor

at

Je

ndr

al

P

aj

ak

Y

ogy

ak

ar

ta

L

ant

ai

(62)

e. Denah Ruangan Lantai V

Pada lantai V Gedung Kantor Direktorat Jenderal Pajak Yogyakarta ini

1. Lobby.

2. Ruang Rapat.

3. Ruang Komputer.

4. Ruang Staf.

5. Ruang Seksi-seksi.

6. Ruang Kasie & Kasubag.

7. Ruang Konsultasi.

9. Lift.

10. Gudang.

11. Dapur.

12. Toilet.

(63)

G

am

bar

3.6

D

enah

G

edu

ng

K

ant

or

D

er

ek

tor

at

Je

ndr

al

P

aj

ak

Y

ogy

ak

ar

ta

L

ant

ai

(64)

f. Denah Ruangan Lantai VI

Pada lantai VI Gedung Kantor Direktorat Jenderal Pajak Yogyakarta ini

1. Lobby.

2. Ruang Tunggu.

3. Ruang Fungsional.

4. Ruang Rapat.

5. Ruang Staf.

6. Ruang Seksi-seksi.

7. Ruang Kasie & Kasubag.

8. Ruang Konsultasi.

10. Lift.

11. Gudang.

12. Dapur.

13. Toilet.

(65)

G

am

bar

3.7

D

enah

G

edu

ng

K

ant

or

D

er

ek

tor

at

Je

ndr

al

P

aj

ak

Y

ogy

ak

ar

ta

L

ant

ai

(66)

g. Denah Ruangan Lantai VII

Pada lantai VII Gedung Kantor Direktorat Jenderal Pajak Yogyakarta ini

1. Lobby.

2. Aula.

3. Ruang Tunggu.

4. Ruang Mushola.

5. Ruang Kantin.

6. Ruang Poliklinik.

7. Ruang P3 & P5.

9. Lift.

10. Gudang.

11. Dapur.

12. Toilet.

(67)

G

am

bar

3.8

D

enah

G

edu

ng

K

ant

or

D

er

ek

tor

at

Je

ndr

al

P

aj

ak

Y

ogy

ak

ar

ta

L

ant

ai

(68)

3.2 Skema Pengkondisian Udara Gedung

``

`

G

am

bar

3.9

Sk

em

a

P

eng

kondi

si

an

U

dar

a

lant

ai

(69)

G

am

bar

3.10

Sk

em

a

P

en

gk

ondi

si

an

U

dar

a

lant

ai

(70)

G

am

bar

3.11

Sk

em

a

P

en

gk

ondi

si

an

U

dar

a

lant

ai

(71)

G

am

bar

3.12

Sk

em

a

P

en

gk

ondi

si

an

U

dar

a

lant

ai

(72)

G

am

bar

3.13

Sk

em

a

P

en

gk

ondi

si

an

U

dar

a

lant

ai

(73)

G

am

bar

3.14

Sk

em

a

P

en

gk

ondi

si

an

U

dar

a

lant

ai

(74)

G

am

bar

3.15

Sk

em

a

P

en

gk

ondi

si

an

U

dar

a

lant

ai

(75)

57

BAB IV

PERHITUNGAN BEBAN PENDINGINAN

Perhitungan beban pendinginan dalam instalasi AC bertujuan untuk

mendapatkan rangkaian instalasi AC yang sesuai, baik dalam rancangan ducting

dan rancangan perpipaan mesin penyegar udara (AHU dan FCU), maupun mesin

refrigerasi atau dalam hal ini menggunakan water chiller. Dalam perhitungan

beban pendinginan ini, diasumsikan bahwa panas yang masuk kedalam ruangan

berada dalam kondisi maksimum atau berada pada beban pendinginan puncak.

4.1 KONDISI PERANCANGAN BANGUNAN

Gedung Departemen Keuangan Republik Indonesia Direktorat Jendral Pajak

terletak terletak di kota Yogyakarta yaitu pada 7,48oLS dan 110,22oBT. Namun

dalam hal ini, untuk menentukan beberapa parameter cuaca, digunakan kota

Jakarta sebagai standar acuan perancangan yang terletak pada 6oLS dan 107oBT.

4.1.1 Kodisi Udara Perancangan Dalam Ruangan

Dengan menggunakanTable 4.1, maka dapat diasumsikan : Temperatur bola kering : 25,6oC (78oF)

Kelembaban udara rata-rata (RH) : 45%

Untuk kondisi tersebut, daripsychrometric chartdiperoleh:

Enthalpi : 28,8 BTU/lb

(76)

Tabel 4.1 K

(Sumber : Air C

Sum Win

Tabel 4.2 ( Sumber :Penyegaran

`

.1 Kondisi udara kering dalam ruangan rancan

ir Conditioning Principles and Systems, Edward G. Pita

ummer 78 – 80 F DB and 50% RH

Winter 68 – 72 F DB

.2 Kondisi udara kering luar ruangan rancan garan Udara, W. Arismunandar dan H. saito, T

cangan

ita, Tbl 1.1)

(77)

` 4.1.2 Kodisi Udara Di luar Ruangan

Kondisi udara di luar ruangan menggunakan data cuaca seperti di jakarta, dengan

cuaca terpanas pada bulan Oktober, seperti terlihat pada table 4.2, sehingga diperoleh:

Temperatur bola kering : 32oC (89,6oF)

Temperatur bola basah : 26,2oC (79,16oF)

Untuk kondisi tersebut, daripsychrometric chartdiperoleh:

Enthalpi : 42,8 BTU/lb

Perbandingan kelembaban (W) : 136 gr/lb

4.1. 3 Panas Melalui Kaca

Kaca yang digunakan adalah kaca single dan diasumsikan dengan ketebalan 1/4

inch, sehingga dengan melihat Tabel 4.3 didapat U 1,04BTU/hr ft2F dan dengan menggunakan harga pada waktu dalam ruangan terjadi beban maksimum

yaitu:

Bagian Timur -Pukul 9 sampai 11

Bagian Selatan -Pukul 12 sampai 14

Bagian barat -Pukul 16 sampai 18

Sehingga dengan menganggap bahwa bagian selatan gedung adalah tempat

terjadinya beban maksimum dengan luasan kaca bagian selatan lebih luas

(78)

dariTabel 4.4dengan sehinggaCLTDcdapa



C CL

CLTD

Dengan :

CLTD = C

CLTDc =N

tR = T

tO = T

T (Sumber :Air Condi

Tabel 4.4 Cool (Sumber :Air Condi

Hour 2 4

CLTD, F 0 -2

C

CLTD

`

ngan beban pendinginan maksimum pada pukul

pat dihitung sebagai berikut :



78

 

 85



 tR tO

CLTD ……….………

Cooling Load Temperatur Differences

Nilai koreksi dariCLTD,F

= Temperatur kering dalam ruangan

= Temperatur luar rancangan rata-rata

Tabel 4.3 Koefisien perpindahan panas onditioning Principles and Systems, Edward G.

Cooling Load Temperature Differences melalu onditioning Principles and Systems, Edward G.

6 8 10 12 14 16 18

-2 0 4 9 13 14 12



78 78

 

84 84.38



12,62

13     



14 yaitu F = 13,

……….……… (4.1)

G. Pita, Tbl A.5)

lalui kaca

G. Pita, Tbl 6.5)

20 22 24

(79)

Dengan menggunakan

terpanas adalah bulan

kaca utara adalah =

Dengan Tabel 4.5 di 0,50 dengan asumsi ba

jenis kaca yang digun

Dari Tabel 4.7 didap timur = 0,32 barat = 0,

Tabe (Sumber :Air Condi