STUDI PADA KUALITAS UDARA DALAM RUANGAN, PENGARUH
VENTILASI NATURAL TERHADAP PENURUNAN KADAR CO DI
LABORATORIUM PRESTASI MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA DENGAN SIMULASI
Dwinanto, Erny Listijorini
Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Jalan Jend.Sudirman Km.03 Cilegon Banten dwinanto@ft-untirta.ac.id, listijorini99@yahoo.com
Abstrak
Pengembangan potensi peserta didik dapat ditingkatkan tidak hanya dengan kegiatan belajar-mengajar di kelas saja. Praktikum merupakan supplement disamping pengetahuan secara teoritis. Ketika sarana pendukung laboratorium (alat praktikum) berupa motor bakar digunakan praktikum, hasil gas buang yang dilepaskan dapat berbahaya bagi pengguna ruangan tersebut. Dengan melihat potensi ruangan yang cukup besar dengan pintu masuk lab terbuka setiap dilangsungkannya praktikum, serta jumlah motor bakar yang masih sedikit maka pengaruh buruk karbon monoksida tidak akan berpengaruh signifikan terhadap kesehatan manusia yang bekerja di laboratorium. Metode yang digunakan dengan menggunakan analisa numerik melalui simulasi. Hasil simulasi menunjukan kandungan karbon monoksida lebih kecil nilainya dari nilai ambang batas yang dipersyaratkan ASHRAE, sehingga ruang lab tersebut masih aman untuk digunakan praktikum. Kata kunci : laboratorium, motor bakar, karbon monoksida, simulasi, nilai ambang batas ASHRAE
Abstract
Potential development of student could improve not only by class activity. Class project was supplement beside theoretical knowledge. When laboratory equipment, in this case combustion engine used as research object, the exhaust gas from it could be harmful to occupant. In other hand, by visual size of the laboratory was large and quantity of combustion engine was limited than negative effect monoxide carbon will less dangerous to occupant. Numerical analyses will be conducted as research method. Simulation result showed monoxide carbon value is lower than standard value of ASHRAE, that interpreted the laboratory is safe to use.
Keywords :laboratory, combustion engine, monoxide carbon, simulation, standard value of ASHRAE
1. Pendahuluan
Penciptaan kondisi belajar yang nyaman sangat penting bagi peserta didik dan pengajar. Salah satu pendukung dalam proses belajar itu adanya laboratorium yang menjadi sarana pengaplikasian ilmu yang didapat. Untuk lebih spesifiknya pada bidang keahlian teknik mesin, peserta didik mengetahui secara aktual prestasi motor bakar. Oleh karena itu salah satu laboratorium yang mendukung pengembangan potensi tersebut, laboratorium prestasi mesin yang berlokasi di kampus Fakultas Teknik dibawah tatakelola jurusan Teknik Mesin. Sekilas deskripsi yang mewakili kondisi laboratorium tersebut terdapat bermacam motor bakar, sehingga ketika seluruh motor bakar tersebut digunakan dalam masa praktikum, maka gas buang yang dihasilkan dari pembakaran motor bakar tersebut akan berbahaya untuk pengguna laboratorium. Sehingga hal ini menjadi penting untuk dilakukan suatu analisa sebaran pollutant sebagai awal menuju laboratorium pendukung kegiatan belajar mengajar yang sehat dan aman.
gas buang berbahaya untuk pengguna ruangan. Hasil penelitian ini akan digunakan untuk penelitian lanjutan dengan menambahkan unit ventilator mekanik yang sesuai dengan kebutuhan.
2. Tinjauan Pustaka Indoor Air Quality
Kualitas udara dalam ruangan menjadi faktor penting untuk dijadikan perhatian lebih. Hal ini berkaitan dengan tingkat aktifitas manusia yang menggunakan waktunya hampir 90 persen dihabiskan dalam ruangan (L.Jenkins, J.Phillips, J.Mulberg, & P.Hui, 1992). Oleh karena itu, beberapa hal yang harus diperhatikan untuk mendapatkan kualitas udara indoor yang baik diantaranya kualitas lingkungan sekitar yang mempengaruhi dan tingkat metabolisme manusia yang beraktifitas didalamnya juga hal lain yang mempengaruhi (ASHRAE, 2009).
Kenyamanan Thermal
Tingkat kenyamanan thermal dipengaruhi oleh beberapa variabel diantaranya : 1. Temperatur udara; temperatur udara disekitar individu.
2. Temperatur radiant; temperatur dari objek yang menghasilkan panas. 3. Kecepatan angin; distribusi dari udara yang bergerak.
4. Kelembaban udara relatif; jumlah uap air yang terdapat di udara dengan kondisi temperatur saat itu.
5. Nilai insulasi pakaian; mengacu pada nilai kalor yang diinsulasi pakaian pada setiap pengguna ruangan.
6. Tingkat metabolisme ; nilai metabolisme (kegiatan) pengguna ruangan. Lingkungan Dalam Ruangan yang Sehat
Lingkungan dalam ruangan yang sehat berkaitan dengan tingkat kesehatan pengguna ruangan, diukur dengan nilai kandungan kontaminan pada ruangan tersebut (Brohus, 1997). Menurut World Health Organization definisi dari sehat adalah keadaan sepenuhnya sehat dan tidak menderita sakit sedikitpun, dan hak manusia untuk sehat dilingkungan dalam ruang termasuk hak menghirup udara yang bersih dengan suhu yang nyaman serta hak sehat dan nyaman secara visual.
Klasifikasi Kontaminasi Udara
Kontaminasi udara dikelompokan menjadi dua jenis bentuk; partikulat dan gas. Untuk jenis pencemar yang dibahas pada penelitian ini digunakan jenis kontaminan berbentuk gas (inorganic), adapun jenis pencemaran gas dapat dilihat berikut ini :
Tabel 1 Gas (inorganic) serta karakteristiknya (ASHRAE, 2009)
Adapun propertis fisik dari gas yang dianalisa dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 2
Properti fisik dari gas karbon monoksida
(ASHRAE, 2009)Family CAS number BP, °C Sat, VP M Carbon monoxide 3 630-08-0 -91 > 6000 28
Contaminant Chemical and Physical Properties
saturasi uap saat nilai tekanannya lebih dari 6000 kPa. Simbol M pada tabel diatas menunjukan nilai massa molar dari karbondioksida sebesar 28 kg/kmol molar mass.
Nilai Kandungan Kontaminan yang Diijinkan
Pada bagian batas nilai kandungan standar (nilai kontaminan yang diijinkan) digunakan nilai standar yang diakui ASHRAE; NIOSH (The National Institute for Occupational Safety and Health) dan OSHA (Occupational Safety and Health Administration). Untuk nilai standar karbon monoksida dalam ruangan yang diijinkan oleh ASHRAE (American Society Heating Refrigerating and Air conditioning Engineers) dapat dilihat sebagai berikut :
Tabel 3
Standar nilai kontaminan karbondioksida yang diijinkan
(ASHRAE, 2009)NIOSH
OSHA
Tahapan simulasi pada penelitian ini akan dianalisa kandungan kontaminan yang tersebar keseluruh ruangan laboratorium. Berikut tahapan dalam penginputan data :
Building idealization
Gambar 1 Tahapan dalam simulasi
1. Mendeskripsikan objek yang akan dilakukan simulasi.
2. Membuat skema yang merepresentasikan objek yang akan dianalisa.
3. Memasukan variable yang dibutuhkan dalam simulasi serta meng-inputkan building component flow seperti jendela pintu dan lain sebagainya.
4. Melakukan simulasi dari parameter yang sudah dimasukan pada langkah sebelumnya. 5. Melaukan tahapan review fenomena sebaran juga pencatatan hasil simulasi.
Deskripsi Objek Simulasi
laboratorium ini sebesar 76 m². Adapun bagian layout denah ruang lab prestasi mesi dapat dilihat sebagai berikut :
Gambar 2 Layout laboratorium prestasi mesin FT. Untirta
Sistem Ventilasi Aktual
Ventilasi aktual yang ada pada lab prestasi mesin hanya menggunakan bukaan pintu saja. Untuk memberikan ilustrasi ventilasi aktual yang ada, dapat direpresentasikan pada gambar di bawah ini :
Gambar 3 Ilustrasi ventilasi natural (anonimus)
Sistem ventilasi yang ada mengandalkan sistem ventilasi natural dengan mengandalkan bukaan pintu utama laboratorium.
List Zona pada Tahap Simulasi
Pembagian ruangan pada denah layout yang terlihat pada gambar 2 (Gambar 2. Layout laboratorium prestasi mesin FT. Untirta) direpresentasikan dengan zona saat tahap pre-processing. Adapun list zona yang digunakan dapat dilihat sebagai berikut :
Tabel 4
List zona pada skecthpad CONTAM
No Bagian Ruangan
Pengidentifikasian Zona pada
Sketchpad CONTAM
1.
Laboratorium
1
2.
Ruang Kerja Dosen
2
List Air Leakage Building Component
Langkah berikutnya pada bagian pre-processing, mendeskripsikan bagian-bagian komponen yang ada pada ruang lab. Bagian-bagian komponen ruangan tersebut antara lain :
Tabel 5 List air leakage building component
No Posisi
Keterangan
1
Lab/eksterior
Pintu utama
2
Lab/eksterior
Jendela
Sumber pencemar udara yang digunakan pada simulasi ini, menggunakan sumber penghasil pollutant dari motor bakar. Berikut ini dapat terlihat detail waktu beserta jumlah motor bakar yang digunakan :
Tabel 6 Tabel okupansi air leakage building component
6
Sabtu
0
Engine off
7
Minggu
0
Engine off
Properti Gas Pencemar
Properti fisik yang digunakan pada simulasi memiliki nilai berat molekul karbok monoksida sebesar
44.01 kg/kmol dengan generation rate sebesar 0,006781944 μg/s [8]
Data Cuaca yang Digunakan
Data cuaca transient yang digunakan menggunakan data cuaca transient Jakarta. Data cuaca transient ini dipilih berdasarkan letak geografis yang terdekat dengan Cilegon serta available pada database transient weather CONTAM. Data cuaca transient dapat terlihat sebagai berikut :
Gambar 4 Transient weather data
Processing
Gambar 5 Tampilan sketchpad CONTAM
4. Hasil
Gambar 6 Hasil simulasi
5. Diskusi
Berdasarkan hasil grafis yang didapatkan dapat dianalisa beberapa aspek, diantaranya :
1. Perioda pemilihan hasil analisa digunakan data 20 januari 2013 hingga tanggal 26 januari 2013 didasarkan pada sebaran kontaminan akan memiliki resiko yang terbesar mengakibatkan kerugian pada manusia ketika temperatur udara ambien dalam satu tahun mencapai posisi temperatur terendah , secara grafis dibulan Januari.
2. Standar nilai ambang batas yang di tentukan oleh NIOSH sebesar 35 ppm dengan periode waktu 8 jam dan OSHA sebesar 50 ppm dalam perioda waktu 8 jam. Berdasarkan hasil grafis nilai kandungan kontaminan karbon monoksida tertinggi bernilai 3.76x10-4 ppm pada ruang assisten, 5.21x10-4 ppm pada ruang dosen dan 1.27x10-4 ppm pada ruang laboratorium. Hal ini menjadi pembuktian jika ventilasi natural yang aktual difungsikan sudah cukup untuk memenuhi kebutuhan fresh air pada seluruh bagian ruangan.
6. Kesimpulan dan Saran
Saran
Saran agar ketika terdapat penambahan motor bakar jenis yang lain, untuk diperhitungkan kembali sebaran kontaminasi dari gas buang untuk menghindari hal merugikan bagi kesehatan manusia (okupan) yang melakukan kegiatan di laboratorium tersebut. Jika hasil analisanya menunjukan nilai kandungan karbon monoksida melebihi nilai ambang batas, maka penambahan ventilasi mekanik diperlukan.
Daftar Pustaka
anonimus. (n.d.). Retrieved November 16, 2013, from
http://www.extension.purdue.edu/extmedia/ae/images/AE-97.fig2.jpg
ASHRAE. (2009). Chapter thermal comfort. In ASHRAE, ASHRAE Standard.
Brohus, H. (1997). Personal exposure to contaminant source in ventilated room.
Halliday, D., & Resnick, R. (1978). Physics, 3rd edition., chapter theory of kinetic gas. John Wiley & Sons.
L.Jenkins, J.Phillips, T., J.Mulberg, E., & P.Hui, S. (1992). ctivity pattern of Californians : use of and proximity to indoor pollutant sources. Atmospheric Environment, 2141-2148.
