1
PSIKROMETRI DAN PENERAPAN UNTUK PENGENDALIAN
KUALITAS UDARA DI SEKITAR FAKULTAS TEKNOLOGI
PERTANIAN IPB
PSYCHROMETRIC AND APPLYCATION TO CONTROL AIR QUALITY AT F ACULTY OF AGRICULTURAL ENGINEERING
IPB
Deni Dwi Yudhistira1, Marissa Dwi Ayusari2 Kamis – Kelompok 5A
1, 2)
Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor, Jl. Raya Darmaga Kampus IPB Email: [email protected]
Abstrak: Kondisi udara sekitar akan sangat mempengaruhi kenyamanan setiap aktivitas dan kegiatan yang dilakukan manusia. Kenyamanan termal merupakan salah satu unsur kenyamanan yang sangat penting karena menyangkut kondisi suhu ruangan yang nyaman. Manusia dikatakan nyaman secara termal ketika tidak dapat menyatakan perubahan suhu yang lebih panas ata u lebih dingin dalam suatu ruangan. Psikrometri merupakan kajian dari perencanaan ruangan tentang sifat-sifat campuran udara dan uap air didalam ruangan, yang mempunyai arti penting didalam bidang teknik pendingin, karena udara atmosfir merupakan campuran antara udara dan uap air. Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu dengan melakukan pengamatan langsung di lapang. Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk mengukur dan menghitung varibel sifat termodinamika udara yang ada di luar dan dalam ruanga n dengan bantuan alat pengukuran sederhana berupa diagram psikrometri dan termometer. Pengukuran dilakukan di tiga lokasi berbeda yaitu sekretariat Himatesil, perpustakaan LSI, dan parkiran Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan IPB. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai suhu bola kering (Tbk), suhu bola
basah (Tbb), kelembaban relatif (RH), titik embun (Tdp), entalpi (h), volume spesifik (v), dan kadar
uap air (w) di setiap lokasi penelitian memiliki hasil yang berbeda-beda. Suhu dengan rata-rata temperatur tertinggi (suhu bola kering) terdapat di parkiran Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan yaitu sebesar 32.5 oC dan yang terendah berada di sekretariat Himatesil yaitu sebesar 30 oC. Kelembaban yang tertinggi terdapat pada lokasi sekretariat Himatesil yaitu sebesar 65.667% dan yang terendah berada pada parkiran Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan yaitu sebesar 54.667%. Kata kunci: Kenyamanan termal, kualitas udara, psikrometri
Abstract: Ambient air conditions will greatly affect the comfort of each activity and human activities. Thermal comfort is one element of comfort which is very important because it concerns a comfortable room temperature conditions. Humans are said to be comfortable in a thermal when
can not declare a change in temperature is hotter or colder in a room. Psychrometric is a study of the planning room on the properties of the mixture of air and water vapor in the room, which is of significant importance in the field of cooling techniques, because the atmospheric air is a mixture of air and water vapor. The method used in this research is by direct observation in the field. This research was conducted aims to measure and calculate the thermodynamic properties of air variables that exist outside and inside the room with the aid of simple measures such as diagrams psikrometri and thermometer. Measurements were taken at three different locations namely secretariat Himatesil, LSI library, and parking Dept. Civil and Environmental Engineering. The results showed that the dry ball temperature (Tbk), wet ball temperature (Tbb), relative humidity
(RH), dew point (Tdp), enthalpy (h), specific volume (v), and the moisture content (w) in each study
site had a different outcome. With an average temperature of the highest temperature (dry bulb temperature) are in the parking Dept. Civil and Environmental Engineering IPB in the amount of 32.5 ° C and the lowest wa s in the secretariat Himatesil that is equal to 30 oC. The highest moisture contained in the location of the secretariat Himatesil amounting to 65 667% and the lowest was in the parking Dept. Civil and Environmental Engineering in the amount of 54 667%.
2 PENDAHULUAN
Udara merupakan hal yang tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia di dalam kehidupan sehari-hari. Sebagian besar kehidupan manusia hampir dihabiskan di dalam suatu ruangan. Keadaan udara di dalam ruangan dapat mempengaruhi manusia dalam menjalani setiap kegiatan-kegiatan yang dilakukan oleh manusia. Kualitas udara di dalam ruangan merupakan salah satu parameter dalam menentukan layak atau tidaknya suatu ruangan untuk dihuni. Kualitas udara perlu diperhatikan terlebih untuk memperoleh kenyamanan dan kesehatan manusia ketika berada di dalam ruangan tersebut .
Dalam kaitannya dengan bangunan, kenyamanan didefinisikan sebagai suatu kondisi tertentu yang dapat memberikan sensasi yang menyenangkan bagi pengguna bangunan. Kenyamanan terdiri atas kenyamanan psikis dan kenyamanan fisik. Kenyamanan psikis yaitu kenyamanan kejiwaan seperti, rasa aman, tenang, dan gembira yang terukur secara subyektif (kualitatif). Kenyamanan fisik dapat terukur secara obyektif (kuantitatif) yang meliputi kenyamanan spasial, visual, auditorial dan termal (Rilatupa 2008).
Kenyamanan termal merupakan salah satu unsur kenyamanan yang sangat penting karena menyangkut kondisi suhu ruangan yang nyaman. Manusia dikatakan nyaman secara termal ketika tidak dapat menyatakan perubahan suhu yang lebih panas atau lebih dingin dalam suatu ruangan. Seperti diketahui, manusia merasakan panas atau dingin merupakan wujud dari sensor perasa pada kulit terhadap stimuli suhu di sekitarnya. Sensor perasa berperan menyampaikan informasi rangsangan kepada otak, dimana otak akan memberikan perintah kepada bagian-bagian tubuh tertentu untuk melakukan antisipasi mempertahankan suhu sekitar 37ºC. Hal ini diperlukan organ tubuh agar dapat menjalankan fungsinya secara baik (Rilatupa 2008). Berdasarkan latar belakang di atas penelitian ini bertujuan untuk mengukur dan menghitung varibel sifat termodinamika udara yang ada di luar dan dalam ruangan dengan bantuan alat pengukuran sederhana berupa diagram psikrometri dan termometer.
METODE PENELITIAN
Penelitian psikrometri dan penerapannya dilakukan di tiga tempat berbeda yaitu sekretariat Himatesil, perpustakaan LSI, dan parkiran Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan IPB. Peralatan yang digunakan yaitu termometer bola basah, termometer bola kering, dan grafik psikrometri. Selanjutnya, temperatur udara pada masing-masing lokasi dapat diukur dengan menggunakan termometer bola basah dan termometer bola kering. Pengukuran suhu dilakukan setiap 5 menit selama 15 menit di setiap lokasi. Suhu yang terbaca kemudian dirata-ratakan. Suhu udara yang terukur pada termometer dibaca dan dicatat, baik yang berada pada bola basah maupun kering. Berdasarkan data suhu yang telah diperoleh, dengan diagram psikrometri (phsycrometric cha rt) dapat ditentukan nilai dari kelembaban relatif (RH; [%]), titik embun (Tdp, [oC]), entalpi (h; [kJ/kg.uk]),
3 Wa = kadar uap air udara basah batas atas (kg/kg.uk) Wb = kadar uap air udara basah batas bawah (kg/kg.uk) RH = kelembaban relatif dicari (%)
Rha = kelembaban relatif batas atas (%) RHb = kelembaban relatif batas bawah (%)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Psikometrik adalah salah satu sub-bidang engineering yang khusus mempelajari sifat-sifat termofisik campuran udara dan uap air. Dalam hal ini, campuran udara dan uap air untuk selanjutnya akan disebut “udara”. Pada
psikometrik, udara “hanya” dibedakan atas udara kering dan uap air. Meskipun
udara kering masih dapat dibedakan lagi menjadi komponen gas yang terdiri dari nitrogen, oksigen, karbon dioksida, dan yang lainnya, tetapi pada psikometrik semuanya diperlakukan sebagai satu unit sebagai udara kering. Demikian juga, jika di dalam udara yang sedang dibahas terdapat kandungan gas lain atau kontaminan, pada analisis psikometrik, efek kandungan ini terhadap sifat-sifat termodinamik dapat diabaikan. Parameter-parameter dan istilah yang digunakan untuk menggambarkan sifat-sifat termodinamik udara antara lain humidty ratio, relative humidity, dry-bulb dan wet-bulb temperature, dew-point temperature, sensibel and latent heat, density, moist volume, dan entalpi (Sinaga 2012).
Psikrometrik merupakan kajian tentang sifat-sifat campuran udara dan uap air, yang mempunyai arti penting di dalam bidang teknik pengkondisian udara, karena udara atmosfir tidak kering betul tetapi merupakan campuran antara udara dan uap air. Dalam beberapa proses pengkondisian udara, kandungan air sengaja disingkirkan dari udara, tetapi pada proses yang lain air ditambahkan. Pada beberapa alat terdapat proses perpindahan kalor dan massa antara udara dan permukaan bagian yang basah. Sebagai contohnya adalah beberapa jenis alat pelembab udara (humidifier), penurunan kelembaban (dehumidifying) dan koil pendingin serta peralatan penyemprot air (water spray), seperti menara pendingin dan kondensor penguapan. Sifat termal dari udara basah pada umumnya ditunjukan dengan mempergunakan diagram psikrometrik, dalam hal tersebut dipakai beberapa istilah dan simbol antara lain sebagai berikut; temperatur bola kering (Tbk) dapat dibaca pada termometer dengan sensor kering dan terbuka,
temperatur bola basah (Tbb) menggunakan termometer dengan sensor yang dibalut
4
diperhatikan bahwa melalui sensor harus terjadi aliran udara sekurang-kurangnya 5 m/s (Afendi et al. 2012).
Kelembaban spesifik atau ratio kelembaban (w) dinyatakan dalam besaran masa uap air yang terkandung di udara per satuan masa udara kering yang diukur dalam gram per kilogram dari udara kering (gr/kg) atau grain/lb. Pada tekanan barometer tertentu, kelembaban spesifik merupakan fungsi dari suhu titik embun, tetapi karena penurunan tekanan barometer menyebabkan volume persatuan masa udara naik, maka kenaikan tekanan barometer akan menyebabkan kelembaban spesifik menjadi turun. Kelembaban relatif (RH), dinyatakan dalam persen (%), merupakan perbandingan antara tekanan parsial aktual yang diterima uap air dalam suatu volume udara tertentu (tekanan uap moist) dengan tekanan parsial yang diterima uap air pada kondisi saturasi pada suhu udara saat itu. Volume spesifik (v) adalah volume udara campur dengan satuan meter kubik per kilogram udara kering. Entalpi (h) adalah energi kalor yang dimiliki oleh suatu zat pada suatu temperatur tertentu. Tekanan (p) adalah gaya normal (tegak lurus) yang diberikan oleh suatu fluida persatuan luas benda yang terkena gaya tersebut (Afendi et al. 2012).
Beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam hubungan kualitas udara dalam ruang yaitu, yang pertama kondisi lingkungan, yaitu suhu ruangan, kelembaban, dan aliran udara. Ketiga hal tersebut dapat menyebabkan peningkatan absorbsi polutan kimia dalam ruangan, pertumbuhan mikroorganisme di udara, dan meningkatkan bau yang tidak sedap. Kedua, konstruksi gedung dan perabotan atau furniture. Ketiga, proses dan alat-alat dalam gedung. Keempat yaitu ventilasi, ventilasi udara yang buruk dapat menyebabkan kurangnya udara segar yang masuk dan buruknya distribusi udara di dalam ruang. Kelima, status kesehatan pekerja dan faktor psikososial/stress (Fitria dan Laila 2008).
Hasil pengukuran psikrometri untuk lokasi sekretariat Himatesil disajikan dalam Tabel 1.
Tabel 1 Hasil pengukuran psikrometri di sekretariat Himatesil
Ulangan
Berdasarkan hasil pengukuran yang disajikan dalam Tabel 1 dapat ditunjukkan bahwa besarnya nilai rata-rata parameter psikrometri memiliki hasil yang berbeda-berbeda. Nilai rata-rata suhu bola kering (Tbk), suhu bola basah (Tbb), kelembaban
relatif (RH), titik embun (Tdp), entalpi (h), volume spesifik (v), dan kadar uap air
5
suhu bola kering. Tabel 1 juga menunjukkan bahwa besarnya nilai entalpi memiliki hasil yang konstan dalam setiap pengulangan, yaitu sebesar 76.5 kJ/kg.uk. Selain itu, nilai RH, v, dan w juga memiliki hasil yang berbeda-beda di dalam setiap kali pengulangan. Nilai RH yang dihasilkan mengalami penurunan seiring bertambahnya suhu (bola kering), semakin tinggi suhu maka nilai RH yang dihasilkan semakin menurun. Hasil pengukuran psikrometri untuk lokasi perpustakaan LSI disajikan dalam Tabel 2.
Tabel 2 Hasil pengukuran psikrometri di perpustakaan LSI Ulangan
Berdasarkan hasil pengukuran yang disajikan dalam Tabel 2 dapat ditunjukkan bahwa besarnya nilai suhu bola kering (Tbk), suhu bola basah (Tbb), kelembaban
relatif (RH), titik embun (Tdp), entalpi (h), volume spesifik (v), dan kadar uap air
(w) memiliki hasil yang konstan di setiap pengulangan. Besarnya suhu bola kering dan bola basah yang dihasilkan di masing-masing pengulangan, secara berturut-turut sebesar 30 oC dan 24 oC. Besarnya nilai suhu bola basah yang dihasilkan memiliki nilai yang lebih rendah dibandingkan dengan suhu bola kering. Selain itu, Tabel 2 juga menunjukkan bahwa setiap parameter-parameter psikrometri memiliki nilai rata-rata yang berbeda-beda. Besarnya nilai rata-rata suhu bola kering (Tbk), suhu bola basah (Tbb), kelembaban relatif (RH), titik embun (Tdp),
entalpi (h), volume spesifik (v), dan kadar uap air (w) yaitu sebesar 30 oC; 24 oC; 65 %; 21.5 oC; 72.5 kJ/kg.uk; 0.875 m3/kg.uk; 0.0165 kg/kg.uk. Hasil pengukuran psikrometri untuk lokasi parkiran Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan disajikan dalam Tabel 3.
Tabel 3 Hasil pengukuran psikrometri di parkiran Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan IPB
Ulangan
Berdasarkan hasil pengukuran yang disajikan dalam Tabel 3 dapat ditunjukkan bahwa pada pengulangan ke-1 dan ke-2 setiap parameter memiliki hasil yang sama. Besarnya nilai suhu bola kering (Tbk), suhu bola basah (Tbb), kelembaban
relatif (RH), titik embun (Tdp), entalpi (h), volume spesifik (v), dan kadar uap air
rata-6
rata suhu bola kering (Tbk), suhu bola basah (Tbb), kelembaban relatif (RH), titik
embun (Tdp), entalpi (h), volume spesifik (v), dan kadar uap air (w) yaitu sebesar
32.5 oC; 24.53 oC; 54.667 %; 22.5667 oC; 774.833 kJ/kg.uk; 0.875 m3/kg.uk; 0.0165 kg/kg.uk. Tabel 3 juga menunjukkan besarnya nilai suhu bola kering lebih rendah dari suhu bola basah.
Hasil pengukuran psikrometri disetiap lokasi menujukkan bahwa suhu dengan rata-rata temperatur tertinggi (suhu bola kering) terdapat di parkiran Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan IPB yaitu sebesar 32.5 oC dan yang terendah berada di sekretariat Himatesil yaitu sebesar 30 oC. Tingginya suhu pada tempat parkiran Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan dapat disebabkan oleh beberapa hal, seperti lokasi terdapat pada tempat terbuka dan terkena radiasi matahari langsung. Suhu tinggi (suhu bola kering) yang terdapat pada parkiran Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan mengakibatkan daerah tersebut memiliki kelembaban yang rendah. Temperatur suhu yang rendah pada perpustakaan LSI dikarenakan tidak terdapatnya radiasi surya yang terpapar secara langsung. Di samping itu, danau buatan yang yang terdapat di wilayah perpustakaan LSI juga dapat membantu proses penurunan suhu disekitarnya.
Kelembaban yang tertinggi terdapat pada lokasi sekretariat Himatesil yaitu sebesar 65.667% dan yang terendah berada pada parkiran Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan IPB yaitu sebesar 54.667%. Tingginya kelembaban pada lokasi sekretariat Himatesil dikarenakan pada lokasi tersebut memiliki kondisi ruangan yang cenderung tertutup dan tidak terkena radiasi secara langsung. Selain itu, banyaknya aktivitas manusia yang di dalam sekretariat Himatesil juga dapat meningkatkan kondisi kelembaban udara. Kelembaban yang rendah pada Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan dapat disebabkan oleh keberadaan lokasi yang terletak di tempat terbuka serta terkena radiasi surya secara langsung.
Menurut KEPMENKES No. 261/MENKES/SK/II/1998 suhu udara yang sehat berada pada selang 18-26 oC dengan tingkat kelembaban 40-6 %. Nilai suhu (bola kering) dari ketiga lokasi penelitian apabila dibandingkan dengan KEPMENKES No. 261/MENKES/SK/II/1998 maka masih belum dapat dikatakan memenuhi standar kesehatan. Hal ini dikarenakan lokasi sekretariat Himatesil, perpustakaan LSI, dan parkiran Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan IPB memiliki nilai suhu
yang jauh di atas standar kesehatan KEPMENKES No.
261/MENKES/SK/II/1998 (18-26 oC) yaitu sebesar 30.5 oC, 30 oC, dan 32.5 oC. Tingkat kelembaban pada sekretariat Himatesil dan perpustakaan LSI apabila dibandingkan dengan KEPMENKES No. 261/MENKES/SK/II/1998 maka masih belum dapat dikatakan memenuhi standar kesehatan. Hal ini dikarenakan tingkat kelembaban udara pada sekretariat Himatesil dan perpustakaan LSI sebesar 65.667% dan 65%, masih melebihi standar kesehatan yang ditetapkan oleh KEPMENKES No. 261/MENKES/SK/II/1998 yaitu sebesar 40–60%. Namun, tingkat kelembaban udara yang terdapat pada parkiran Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan telah memenuhi standar kesehatan KEPMENKES No. 261/MENKES/SK/II/1998 dikarenakan memiliki RH diantara selang 40–60 %.
7
kelembaban yaitu dengan meninggikan atap bangunan. Hal ini dikarenakan apabila atap bangunan terlalu pendek maka dapat mengakibatkan udara yang berada dalam ruangan tersebut menjadi terasa pengap dan tidak nyaman (Sastra 2005).
SIMPULAN
Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai suhu bola kering (Tbk), suhu bola
basah (Tbb), kelembaban relatif (RH), titik embun (Tdp), entalpi (h), volume
spesifik (v), dan kadar uap air (w) di setiap lokasi penelitian memiliki hasil yang berbeda-beda. Nilai suhu bola basah selalu lebih rendah dari suhu bola kering. Suhu dengan rata-rata temperatur tertinggi (suhu bola kering) terdapat di parkiran Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan IPB yaitu sebesar 32.5 oC dan yang terendah berada di sekretariat Himatesil yaitu sebesar 30 oC. Kelembaban yang tertinggi terdapat pada lokasi sekretariat Himatesil yaitu sebesar 65.667% dan yang terendah berada pada parkiran Dept. Teknik Sipil dan Lingkungan yaitu sebesar 54.667%. Penyesuaian suhu dan kelembaban dapat dilakukan dengan menambah beberapa jumlah ventilasi yang cukup, memasangan AC (Air Conditioner) , kipas angin, blower, dan meninggikan atap bangunan.
DAFTAR PUSTAKA
Afendi AR, Fuadi MJ, Sonhadi M. 2012. Perhitungan beban Pendinginan, pemilihan dan pemasangan air conditioning di ruang Autocad [skripsi]. Semarang (ID): Universitas Diponegoro.
Fitria, Laila. 2008. Kualitas udara dalam ruang perpustakaan universitas “X” ditinjau dari kualitas biologi, fisik, dan kimiawi. MAKARA. 12(2) : 76-82. Rilatupa J. Aspek kenyamanan termal pada pengkodisian ruang dalam. J Sains
dan Teknologi. 18(3): 191-198.
Sastra MS. 2005. Inspirasi Desain Ruma Tinggal. Jakarta (ID): Gramedia.
8
LAMPIRAN 1 Persyratan kesehatan kerja dan lingungan perkantoran KEPMENKES No. 261/MENKES/SK/II/1998
A. Penyehatan Air
1.Tersedianya air bersih dengan kapasitas minimal 40 liter/orang/hari.
2. Kualitas air bersih memenuhi syarat kesehatan yang meliputi persyaratan fisika, kimia, mikrobiologi dan radioaktif sesuai Permenkes No. 416 tahun 1990 tentang Pengawasan dan Persyaratan Kualitas Air.
B. Penyehatan Udara Ruangan 1. Suhu dan Kelembaban :
- Suhu : 18 – 26 0C
9
LAMPIRAN 2 Peralatan penelitian psikrometri dan aplikasinya
Keterangan: diagram psikrometri
10
LAMPIRAN 3 Contoh perhitungan penelitian psikrometri
Perhitungan titik embun lokasi perpustakaan LSI
Tdp - Tb Ta - Tb =
Wx - Wb Wa - Wb
Tdp - 21
22 - 22 =
0.0165– 0.016
0.017 – 0.016
Tdp = 21+0.5
