PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN PADA GEDUNG AULA MA NEGERI 1 MUBA
Hendradinata
1, Suci Aji Pratama
21
Teknik Mesin, Politeknik Negeri Sriwijaya, Indonesia
2
Teknik Pendingin dan Tata Udara Politeknik Sekayu 30711, Indonesia E-mail: suciajipratama516@gmail.com
ABSTRAK
Pehitungan beban pendingin merupakan suatu analisa mengetahui seberapa besar kalor/panas yang ada dalam suatu ruangan, sehingga dapat ditentukan seberapa besar pendinginan yang dibutuhkan untuk membuat ruangan tetap dalam kondisi dingin. Dalam pemasangan dan penggunaannya, sistem tata udara memerlukan biaya yang tidak sedikit. Pemakaian sistem tata udara yang tidak tepat dengan kebutuhannya akan mengakibatkan pemborosan, baik itu energi maupun biaya yang cukup mahal. Setiap bangunan atau ruangan selain mempunyai kondisi beban pendinginan juga mempunyai beban total pendinginan ruangan, yang biasanya berubah-ubah setiap jamnya.
Sehingga dalam hal ini diperlukan survey langsung dan perhitungan untuk menentukan beban pendinginan Perhitungan menggunakan metode CLSHLH( Cooling Load Sensible heat and Laten heat) berdasarkan Australian Refrigeration and Air Conditioning Volume 2. Perhitungan beban pendingin berdasarkan data-data yang ada, dan kemudia hasil dari perhitungan disesuaikan dengan jenis sistem tata udara. Hasil akhir diperoleh ialah Total beban pendingin maksimum pada beban puncak adalah sebesar 248745,125 Btu/hr
Kata kunci :Pengkondisian udara, Beban pendingin, CLSHLH,
1. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang
Di zaman modern saat ini, pengkondisian udara pada suatu ruangan menjadi sangat penting diperhatikan agar ruangan tersebut bisa digunakan dengan maksimal. Contohnya pada ruangan kerja di gedung, ruangan harus dikondisikan sedemikian sehingga para karyawan bisa bekerja dengan baik.
Oleh sebab itu perlu dilakukan pengukuran besarnya cooling load dari ruangan atau gedung tersebut agar bisa diketahui jenis sistem HVAC mana yang harus digunakan.
Salah satu cara menghitungcooling load adalah
dengan menggunakanmetode CLTD. CLTD adalah perbedaan temperatur teoritis yang merupakanefek dari gabungan perbedaan temperatur udara di dalam dan luar ruangan, daily temperature range, radiasi matahari, dan panas dari konstruksi gedung tersebut.
Secara umum, dalam sebuah perencanaan sistem tata udara bertujuan untuk kenyaman termal bagi penghuni (manusia), atau menciptakan kondisi yang optimal bagi proses produksi. Keadaan yang sejuk dan nyaman bagi manusia. Perencanaan sistem tata udara diperlukan oleh seseorang perancang untuk mengestimasi beban pendingin yang cukup akurat sebagai dasar untuk memperkirakan berapa besar
kapasitas peralatan tata udara yang akan digunakan di suatu gedung.
Perhitungan beban pendingin diperlukan oleh seorang perancang untuk mengestimasi beban pendingin yang cukup akurat sebagai dasar untuk memperkirakan berapa besar kapasitas peralatan tata udara yang akan digunakan di suatu gedung.
Dalam hal ini melihat kondisi ruangan yang ada pada Gedung Aula MA Negeri 1 MUBA belum memiliki sistem tata udara, maka penulis yang merupakan mahasiswa aktif semester 6 tertarik untuk mengangkat judul ” Perhitungan Beban Pendingin pada Gedung Aula Ma Negeri 1 MUBA”
Dalam penelitian ini penulis menghitung beban pendingin yang ada di Gedung Aula MA Negeri 1 MUBA, sehingga dapat diupayakan pemilihan mesin pengkondisian udara yang tepat guna memberikan kenyamanan bagi orang yang berada didalam ruang tersebut
1.2 Tujuan Penelitian
Untuk menghitung dan mengehtahui beban pendingin total pada gedung aula Man 1 Muba
2. Landasan Teori
Sesuai namanya, AC berkaitan dengan kondisi udara di beberapaarea atau ruang yang ditentukan.Ini biasanya melibatkan kontrol tidak hanya pada suhu ruang tetapi juga kelembaban ruang dan gerak udara, bersamaan dengan penyaringan dan pembersihan udara.Harus diingat bahwa pengkondisian udara berkaitan dengan refrigerasi, dan kedua dengan kontrol dan distribusi udara yang didinginkan.(Australian Refrigeration and Air Conditioning Volume 1).
2.1 Kalor
Kalor adalah bentuk energi, energi inilah yang menyebabkan molekul bergerak. Semua zat terbuat dari molekul kecil yang dalam keadaan bergerak cepat atau bergetar. Karena suhu zat meningkat, maka gerak molekul meningkat. Dan seiring suhu menurun, maka gerak molekul akan menurun. (Australian Refrigeration and Air Conditioning Volume 1)
Tingkat perpindahan panas antara kedua benda berbanding lurus dengan perbedaan suhu antara benda tersebut.
Perpindahan panas dari satu tempat ke tempat lain terjadi dalam tiga cara yang berbeda, yaitu :
1. Konduksi
Perpindahan panas oleh konduksi terjadi ketika energi ditransmisikan melalui kontak langsung antara molekul satu tubuh atau antara molekul dua atau lebih benda dalam kontak thermal yang baik satu sama lain. Sebagai contoh, sepotong logam dengan satu ujungnya dalam api akan segera menjadi hangat dari ujung ke ujung. (Australian Refrigeration and Air Conditioning Volume 1).
2. Konveksi
Perpindahan panas oleh konveksi adalah perpindahan panas dari satu tempat ke tempat lain dengan melalui cairan atau udara. Sebagai contoh, udara hangat naik ke langit-langit ruangan dengan konveksi dan digantikan oleh udara dingin.
(Australian Refrigeration and Air Conditioning Volume 1).
3. Radiasi
Perpindahan panas oleh radiasi terjadi dalam bentuk gerakan gelombang yang mirip dengan gelombang cahaya.Energi ditransmisikan dari satu benda ke benda yang lain tanpa memerlukan kontak fisik. Misalnya, perhatikan efek radiasi dari sinar matahari yang membakar kulit Anda sementara suhu di sekitarnya relatif dingin. (Australian Refrigeration
and Air Conditioning Volume 1)
Gelombang energi bergerak dalam garis lurus dan mungkin terhalang, seperti misalnya di bawah naungan pohon yang sejuk pada hari yang cerah.
Mereka mungkin diserap, biasanya oleh benda gelap yang kasar seperti batu yang menjadi sangat panas di bawah sinar matahari. Mereka mungkin juga tercermin dengan cara yang sama seperti gelombang cahaya dan akan melewati benda yang mentransmisikan cahaya seperti kaca, tanpa memanaskan objek secara lumayan.
1. Kalor Sensible
Kalor sensible didefinisikan sebagai panas yang menyebabkan perubahan suhu pada suatu zat. Istilah sensible diterapkan pada panas tertentu karena perubahan suhu yang diakibatkannya dapat dideteksi dengan rasa sentuhan dan bisa diukur dengan termometer. (Australian Refrigeration and Air Conditioning Volume 1).
2. Kalor Laten
Kalor laten didefinisikan sebagai panas yang membawa perubahan suhu pada suatu zat. Ini mengacu pada perubahan dari zat padat ke cairan menjadi uap. Proses ini bisa sangat sederhana ditunjukkan dengan bantuan gelas dan air.jika gelas air dipanaskan dari 15 0C sampai 49 0C, panas yang ditambahkan akan menyebabkan kenaikan suhu yang sesuai meskipun keadaan zat tetap tidak berubah, hal ini menunjukkan proses sensible.(Australian Refrigeration and Air Conditioning Volume 1)
semua beban dapat dihitung secara terpisah setelah mengisolasi masing-masing komponen. Pada gedung normal, seperti blok kantor kecil, sumber panas terdiri dari :
1. Sensible Heat ( Beban kalor sensible) a. Occupants ( Penghuni)
b. Out side air ( Udara sebelah luar)
Infiltration ( Infiltrasi)
Ventilation (Ventilasi)
c. solar heat through windows ( Radiasi panas melalui jendela)
d. conduction through ( Beban kalor konduksi atau beban transmisi
windows (jendela)
Walls ( Dinding)
Ceilings (langit-langit)
Floors (lantai)
e. Appliances including a circulation fan ( Beban peralatan termasuk fan sirkulasi udara) 2. Latent heat (Beban kalor laten)
a. Occupants (Penghuni)
b. Infiltration in ventilating air (udara infiltrasi di ventilasi)
Appliances (peralatan)
2.2 Beban Pendingin
Untuk memperkirakan beban pendinginan, kita harus mempertimbangkan proses keadaan tidak stabil, karena beban pendinginan puncak terjadi pada siang hari dan kondisi luar juga bervariasi secara signifikan sepanjang hari karena radiasi matahari.
Selain itu, semua sumber internal menambah beban pendinginan dan mengabaikannya akan menyebabkan terlalu rendahnya kapasitas pendinginan yang diperlukan dan kemungkinan tidak dapat mempertahankan kondisi ruangan yang diperlukan.
Jadi perhitungan beban pendinginan secara inheren lebih rumit. (A. Bhatia, 5)
Beban untuk unit pendingin udara berasal dari banyak sumber. Beban ini berasal dari beberapa sumber panas, yang lebih umum adalah sebagai berikut:
1. Panas dari luar bocor melalui pintu dan jendela atau dilakukan melalui dinding yang terisolasi.
Dinding mendapatkan beban, kadang-kadang disebut beban kebocoran dinding, adalah ukuran panas yang bocor melalui dinding ruang yang didinginkan dari luar ke dalam. (Rj. Dossat. 1981) 2. Kondisi outdoor dan indoor harus diperiksa ulang setelah penyesuaian karena perubahan cuaca dan perubahan kondisi dalam ruangan. Perhitungan ini dan pengaturan peredam yang tepat juga bergantung pada instrumentasi yang benar sambil memeriksa suhu udara. (Whitman Bill, dkk. 2009) 3. Material transparan memungkinkan panas untuk
menembusnya. ini terjadi ketika jendela digunakan di ruang berpendingin.
4. Pintu dan jendela yang terbuka memungkinkan panas masuk ke tempat yang didinginkan.
Retakan di sekitar pintu dan jendela juga memungkinkan panas masuk ke ruang pendingin.
5. Orang yang menempati ruang yang didinginkan mengeluarkan panas, ini harus dipertimbangkan ketika mencari beban apa pun untuk unit AC tertentu. Tubuh secara terus-menerus menghasilkan panas, yang harus dikeluarkan untuk mempertahankan suhu tubuh yang konstan.
(Stoecker,W.F dan J.W. 1982)
Peralatan di dalam ruang pendingin seperti lampu listrik, mesin kantor, dan benda-benda lain yang sifatnya memakan energi langsung akan membebaskan semua panasnya ke ruang yang terkondisi, dan beban ini dapat diambil sebagai bagian dari total beban pendinginan. Perhatian khusus harus diambil untuk memeriksa jumlah perangkat elektronik kantor, dan kemungkinan proliferasi mereka dalam masa hidup bangunan. (G.
F. Hundy, A. R. Trott and T. C. Welch 2008)
Tabel .1Perolehan panas dari manusia dalan LH dan SH (Australian Refrigeration and Air Condition
Volume 2, 22,47)
Tabel 2 Koefisien perpindahan panas K, U dan R (Australian Refrigeration and Air Condition Volume
2, 22.6)
2.3 Room Sensible and Latent Heat Formula a. People – at watts
The latent and sensible load
= watts × No. of people (1)
= W
b. Excess infiltration
Infiltration latent and sensible heat load ( total infiltration – outside air)
= excess infiltration × factor (2)
= W
c. Solar heat windows
Tabel 2. Perbedaan suhu ekuivalen (matahari) dalam derajat kelvin (K). (Australian Refrigeration and Air
Condition Volume 2, 22.59)
Area = tot.jendela × L. jendela (3)
= m2 U factor = W/ m2K TD at 10 am= °K
Qh = A × U × TD
= W Dimana :
A = L. jendela, pintu dan dinding(m2) U = Koefisien transfer panas (W/m2K) TD = Temperature differences (K) Qh = Total load (W)
d. Heat conduction - Window
Area = tot.Jendela×L.Jendela (4) U factor = W/ m2K Design
TD = K
Qh = Area × U × TD = W
Tabel 3. Formula untuk infiltrasi pintu dan jendela.
(Australian Refrigeration and Air Condition Volume
- Doors
Area = tot.Jendela×L Jendela (5) U factor = W/ m2K Design
TD = K
Qh = Area × U × TD - Wall areas
2 walls at pxl = m2 2 walls at pxl = m2 Gross area = m2 (6)
Gross area dikurangi area jendela dan pintu adalah Wall area = m2
Kemudian,
U factor = W/ m2K
TD = K
Qh = area × U × TD - Ceiling
Ceiling area P x L = m2 (7) U factor ceiling = W/ m2K Design TD = K
Qh = area × U × TD
= W - Roof
Untuk menghitung beban konduksi melalui atap digunakan persamaan sebagai berikut :
Tabel 4. Nilai CLTD untuk atap.
(ASHRAE, 1979)
Q =U.A.CLTDc (8) CLTDc =[(CLTD+LM)xK + (78-TR) + (T0
85)] xf
Dimana :
U = Overall heat transfer (BTU/hr.ft2.
°F)
A = Area of roof, wall or glass (ft2) CLTDc = Cooling Load Temperature
Different Corrected (°F) CLTD = Cooling Load Temperature
Diffferent (°F) LM = Latitude month (°F)
K = Correction for color of surface (78 - TR)= Room Temperature (°F), TR is
inside design db temperature (°F) TO = average outside design
temperature (°F) e. Lights and appliences
Tabel 5 Keuntungan panas dari peralatan (Australian Refrigeration and Air Condition Volume
2, 22.65)
Untuk formula penerangan dan peralatan, ditentukan sesui dengan jenisnya, dimana jenis lampu dan peralatan telah ditentukan berdasarkan tabel 4.
TotalLoad = room sensible heat + room laten heat
3. Metodelogi
Gambar 1. Diagram Alir
Alat-alat yang digunakan dalam perencanaan ini adalah :
1. Alat tulis
2. Thermometer Digital 3. Meteran
4. Kompas
4. Hasil dan Pembahasan
4.1 HasilPerhitungan Beban Pendingin Room Sendible Heat
People – 250 at 67 watts = 13.400 W Excess infiltration = 5.760 W Solar heat windows = 8.695 W Heat conduction - window= 2.098 W
- Walls = 6.572 W - Ceiling= 4.320 W - Floor = 2.100 W - Roof = 5.515 W
light and appliances = 3.000 W Total RSH = 51.460 W (a) TOTAL SENSIBLE HEAT= 51.460 W Room Latent Heat
People – 250 at 55 watts = 11.000 W Excess infiltration = 10.440 W Appliences and special heat sources= -
Total RLH = 21.440 W (b) TOTAL LATENT HEAT= 21.440 W
Total Load = (a) + (b)
= 51460 W +21.440 W
= 72.900 W
= 248745,12 BTU/h 4.2 Pembahasan
Hasil dari serangkaian perhitungan beban pendingin yang diulas pada 4.1.2 adalah sebesar 72.900 W atau 248745,12 BTU/h.
5. Kesimpulan
Pemilihan jenis sistem tata udara dan unit AC disesuaikan berdasarkan dengan hasil perhitungan beban di ruangan, sehingga semakin besar ruangan yang harus didinginkan maka semakin besar pula kapasitas AC yang digunakan.
Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan pada bab 4, total beban pendingin di Gedung Aula MAN 1 Muba adalah sebesar 72.900 W atau
248745,12 BTU/h..
DAFTAR PUSTAKA
Boyle G, 2003” Australian Refrigeration & Air Conditioning.”WestOne Services.
Boyle G, 2004.” Australian Refrigeration & Air Conditioning.”WestOne Services.
Shan K. Wang. 2000. Handbook Of Air Conditioning And Refrigeration. New York : McGaw-Hill.
Rj. Dossat. 1981. Principles Of Refrigeration.Toppan Company, Ltd
Whitman Bill, Tomczyk Jhon, Jhonson Bill and Siberstein. 2009. Refrigeration and Air Conditioning Technology. Delmar Cengage Learning
Stoecker,W.F dan J.W. 1982. “Refgeration And Air Conditioning”. New York: The McDaw- Hil,Inc
G. F. Hundy, A. R. Trott and T. C. Welch 2008 Refrigeration and Air Conditioning Fourth Edition. Chapter 23 Air Conditioning Load Estimation
ASHARE GRP. 1979. Cooling and Heating Calculation Manuals. American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineer. Atlante: GA
