SISTEM PENGKONDISIAN UDARA HOTEL SANTIKA YOGYAKARTA LANTAI 1

(1)

i

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat sarjana S-1

Diajukan oleh :

SIMEON HERMAWAN

NIM : 065214021

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

FINAL PROJECT

As partitial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

by

SIMEON HERMAWAN

Student Number : 065214021

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

vi

Perancangan sistem pengkondisian udara dilakukan untuk memperoleh

temperatur, kelembaban, kebersihan, kesejukan udara dan pendistribusian udara

yang nyaman pada gedung Hotel. Pada Tugas Akhir ini penulis menggunakan

Hotel Santika Premiere Yogyakarta sebagai gedung Hotel yang akan dirancang.

Pengkondisian udara yang dirancang adalah lantai I Hotel Santika Premiere

Yogyakarta. Sistem pengkondisian udara yang digunakan dalam perancangan ini

menggunakan sistem air-udara. Sistem air-udara ini menggunakan AHU (Air

Handling Unit) dan FCU (Fan Coil Unit). Komponen utama pada mesin

pendingin/refrigerasi adalah evaporator, kompresor, katup ekspansi, kondenser.

Komponen pendukung sistem pengkondisian udara yang digunakan adalah

pompa, air cooled chiller, AHU, dan FCU. Refrigeran yang digunakan adalah

R-22.

Perhitungan beban pendinginan untuk gedung Hotel Santika Premiere

Yogyakarta lantai I diperoleh sebesar 72,71 TR. Pada perancangan sistem

pengkondisian udara ini menggunakan Air Cooled Chiller Carrier 30 GTN 080,

AHU I Carrier 39G 1724, AHU II Carrier 39G 1118, AHU III 39G 0914, FCU

(7)

(8)

viii

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala

rahmat dan anugrah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir merupakan sebagian persyaratan yang wajib ditempuh oleh

setiap mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tugas Akhir ini juga merupakan wujud

pemahaman dari hasil belajar mahasiswa selama mengikuti kegiatan perkuliahan

di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas mengenai perancangan sistem

pengkondisian udara (AC) untuk Hotel Santika Yogyakarta. Dalam Tugas Akhir

tersebut penulis merancang ulang sistem pengkondisian udara pada lantai 1 Hotel

Santika Yogyakarta dengan menggunakan sistem AC sentral.

Penulis menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini melibatkan banyak

pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1.

Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2.

Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

3.

Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

4.

Budi Setyahandana, S.T., M.T., Dosen Pembimbing Akademik.

(9)

ix

membiayai penulis dalam menyelesaikan kuliah dan Tugas Akhir ini.

8.

Adik penulis Tabita Hermayani dan Hana Hermantriani yang selalu

memberikan semangat dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

9.

Teman akrab penulis, Maria Karina Metta Hanjani yang selalu memberikan

dorongan semangat, menghibur di kala susah, dan memberikan motivasi

dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

10.

Nona Ria, wanita yang sekarang berada di relung hatiku, yang menjadi

inspirasi, dan semangatku di dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

11.

Teman-teman seperjuangan kelompok TA, FX. Hatminto Widhi Kuncoro, dan

Evan terimakasih atas sumbangan pemikiran di dalam menyelesaikan Tugas

Akhir ini.

12.

Teman-teman Teknik Mesin 2006, adik-adik Teknik Mesin angkatan 2007.

13.

Seluruh staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada kami

14.

Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah

ikut membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang

perlu diperbaiki dalam Tugas Akhir ini, untuk itu kami mengharapkan masukan

(10)

x

Yogyakarta, Maret 2010

(11)

xi

TITLE PAGE

... ii

HALAMAN PENGESAHAN

... iii

HALAMAN PERSETUJUAN

... iv

HALAMAN PERNYATAAN

... v

ABSTRAK

... vi

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

... vii

KATA PENGANTAR

... viii

DAFTAR ISI

... x

DAFTAR TABEL

... xii

DAFTAR GAMBAR

... xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan ... 2

1.3. Manfaat ... 3

1.4. Langkah Perancangan ... 3

(12)

xii

2.3. Sistem Penyegaran Udara ... 8

2.4. Mesin Pendingin Dengan Siklus Kompresi Uap ... 11

2.5. Faktor Pertimbangan Dalam Pemilihan Sistem Penyegaran Udara... 17

2.6. Komponen Utama Mesin Pendingin/Refrigerasi ... 18

2.7. Komponen Pendukung Dalam Sistem Penyegaran Udara... 26

2.8. Refrigeran ... 28

2.9. Sistem Perpipaan...29

BAB III BEBAN PENDINGINAN

3.1. Kalor Sensibel ... 31

3.2. Kalor Laten ... 32

3.3. Kondisi Umum Bangunan... 32

3.4. Rumus yang Digunakan Dalam Perhitungan Beban Pendinginan... 39

3.5. Perhitungan Beban Pendinginan pada Lantai I Hotel Santika

Premiere Yogyakarta ... 43

3.6. Psychometric Chart ... 120

BAB IV PEMILIHAN AIR COOLED CHILLER, AHU, dan FCU

4.1. Air Cooled Chiller... 139

(13)

xiii

5.1. Sistem Perpipaan yang Digunakan ... 158

5.2. Debit Air Pendingin Melalui Unit Penyegar Udara ... 159

5.3. Perhitungan Sistem Perpipaan Lantai I Hotel Santika Premiere

Yogyakarta ... 161

5.4. Perhitungan Head Pompa Lantai I Hotel Santika Premiere

Yogyakarta ... 175

5.5. Sistem Ducting Lantai I Hotel Santika Premiere Yogyakarta ... 177

BAB VI LANGKAH-LANGKAH MENGHEMAT ENERGI PADA HOTEL

6.1. Langkah-langkah Menghemat Energi Pada Hotel ... 189

6.2. Pemeliharaan Rutin Terhadap Mesin AC/Chiller ... 200

BAB VII KESIMPULAN

7.1. Kesimpulan ... 202

(14)

xiv

Tabel 3.2. Maximum Solar Heat Gain Factors Untuk Kaca ... 48

Tabel 3.3. Shading Coefficients Untuk Kaca ... 49

Tabel 3.4. Cooling Load Factors Untuk Kaca Dengan Interior Shading ... 50

Tabel 3.5. Sensible and Laten Heat Gain Pada Manusia... 52

Tabel 3.6. CFM Untuk Ventilasi... 53

Tabel 3.7. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Standar Room ... 55

Tabel 3.8. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Deluxe Room ... 61

Tabel 3.9. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Suite Room ... 67

Tabel 3.10. Heat Gain From Restaurant Appliances ... 70

Tabel 3.11. Properties of Common Foods ... 73

Tabel 3.12. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Jatinom

Indonesia Restaurant ... 76

Tabel 3.13. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Pandan Sari

Coffee Shop ... 83

Tabel 3.14. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Samudera Bar,

Lobby, dan Receptionist... 89

Tabel 3.15. Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Ruang

Ardiyanto Batik ... 95

(15)

xv

Tabel 4.1. Jenis-jenis Air Cooled Chiller Carrier 30GTN,GTR ... 141

Tabel 4.2. Spesifikasi Air Cooled Chiller Tipe 30GTN-080, pada 50 Hz... 142

Tabel 4.3. Cooling Capacity pada Frekuensi 50 Hz ... 143

Tabel 4.4. Jenis-jenis AHU Carrier 39 G... 147

Tabel 4.5. Spesifikasi FCU 42CMX,C/V-2ROW... 154

Tabel 5.1. Hasil Perhitungan Laju Aliran Pendingin ... 161

Tabel 5.2. Equivalent Feet of Pipe for Fitting and Valves... 166

Tabel 5.3. Tabel Perhitungan Friction Loss dan Pressure Drop Untuk

Perpipaan Jalur 1 ... 168

Tabel 5.4. Tabel Perhitungan Friction Loss dan Pressure Drop Untuk

Perpipaan Jalur 2... 172

Tabel 5.5. Recommended maximum duct velocity for low velocity system

(FPM) ... 179

Tabel 5.6. Tabel Perhitungan Friction Loss Dan Ukuran Ducting AHU I ... 185

Tabel 5.7. Tabel Perhitungan Friction Loss Dan Ukuran Ducting AHU II ... 187

Tabel 5.8. Tabel Perhitungan Friction Loss Dan Ukuran Ducting AHU III... 188

(16)

xvi

Gambar 1.2. Hotel Santika Premiere Yogyakarta... 5

Gambar 2.1. Sistem Air-Udara ... 9

Gambar 2.2. Sistem Udara Penuh ... 10

Gambar 2.3. Sistem Air Penuh ... 11

Gambar 2.4. Siklus Kompresi Uap ... 13

Gambar 2.5. Diagram P-h ... 14

Gambar 2.6. Kompresor Torak ... 19

Gambar 2.7. Langkah Kerja Kompresor... 21

Gambar 2.8. Kondenser Berpendingin Udara... 23

Gambar 2.9. Flooded Evaporator dan Direct Expansion Evaporator ... 25

Gambar 2.10. Pemisah Minyak Pelumas Dengan Penyaring ... 27

Gambar 3.1. Denah Gedung Hotel Santika Premiere Yogyakarta Lantai I ... 33

Gambar 3.2. Sistem Pengkondisian Udara Di Dalam Ruang ber- AC ... 125

Gambar 3.3. Diagram Psikometri Untuk AHU I Lantai I

Hotel Santika Premiere Yogyakarta... 126

Gambar 3.4. Diagram Psikometri Untuk AHU II Lantai I

Gambar 3.5. Diagram Psikometri Untuk AHU III Lantai I

(17)

xvii

Gambar 4.5. FCU 42 CMX, C/V-2ROW ... 156

Gambar 5.1. Two Pipe Direct Return System... 159

Gambar 5.2. Grafik Friction Loss Untuk Air Dalam Pipa Tembaga ... 165

Gambar 5.3. Sistem Perpipaan Lantai I Hotel Santika Premiere Yogyakarta .... 167

Gambar 5.4. Sistem Perpipaan Lantai I Hotel Santika Yogyakarta Jalur 1 ... 170

Gambar 5.5. Sistem Perpipaan Lantai I Hotel Santika Yogyakarta Jalur 2 ... 174

Gambar 5.6. Friction Loss For Air Flow in Galvanized Steel Round Duct... 180

Gambar 5.7. Equivalent Round Duct Sizes... 181

Gambar 5.8. Sistem Ducting Lantai I Hotel Santika Yogyakarta AHU I... 182

Gambar 5.9. Sistem Ducting Lantai I Hotel Santika Yogyakarta AHU II... 183

(18)

1.1

Latar Belakang

Pada masa sekarang ini tuntutan kebutuhan hidup makin lama makin banyak.

Salah satu dari sekian banyak kebutuhan manusia adalah kebutuhan akan rasa

nyaman di dalam beraktivitas. Kenyamanan di dalam beraktivitas dapat dicapai

dengan tersedianya lingkungan yang bersih, sejuk, dan bebas dari polusi. Tentu

keadaan yang seperti ini sudah sangat jarang ditemukan di lingkungan tempat

tinggal kita, khususnya daerah perkotaan.

Dalam kondisi seperti ini, manusia dituntut untuk aktif di dalam berbagai

macam kegiatan/aktivitas. Akan tetapi, dengan keadaan udara yang panas, kotor,

dan kurangnya suplai oksigen yang kita hirup dalam udara akan menyebabkan

manusia lebih cepat lelah, mengantuk, malas beraktivitas, dan sangat

dimungkinkan timbulnya penyakit-penyakit yang berhubungan dengan saluran

pernapasan.

Udara kotor dapat disebabkan karena adanya berbagai macam polusi udara.

Polusi udara ini dapat disebabkan dari berbagai macam sumber, yaitu asap

knalpot kendaraan bermotor, asap rokok, asap dari pabrik-pabrik yang beroperasi,

(19)

Berbagai macam upaya telah dilakukan manusia untuk mengurangi udara

panas dan kotor. Salah satunya dengan menggunakan AC(Air Conditioning), yang

dapat digunakan pada berbagai macam bangunan dan kendaraan. AC pada

bangunan dapat berupa AC central atau AC split. Untuk bangunan dengan ukuran

yang besar, seperti rumah sakit, bank, perkantoran, hotel, supermarket, mall dll

lebih cocok menggunakan AC central, tetapi untuk bangunan dengan ukuran kecil

ataupun sedang akan lebih cocok menggunakan AC split.

Gedung Hotel Santika Premiere Yogyakarta merupakan salah satu gedung

yang berperan penting dalam mobilitas pengunjung atau turis/wisatawan asing

maupun domestik dengan berbagai keperluan/kegiatan. Oleh karena itu, untuk

mendukung seluruh kegiatan di dalamnya, maka sirkulasi udara di dalam gedung

hotel harus dibuat sedemikian rupa sehingga pengunjung di dalamnya merasa

nyaman dan betah.

1.2

Tujuan

1.

Mengkondisikan udara dalam suatu ruangan pada suhu yang nyaman.

2.

Mengkondisikan udara dalam suatu ruangan pada RH (kelembaban) tertentu.

3.

Mengkondisikan ruangan agar udara segar tercukupi.

4.

Menjaga agar udara di dalam ruangan bersih dan terbebas dari polusi, baik itu

(20)

6.

Membuang udara kotor yang ada dalam ruangan.

7.

Mengatur sistem aliran udara dalam udara sehingga kondisi udara baik suhu

dan kelembabannya merata.

1.3

Manfaat

1.

Membuat pengunjung merasa nyaman untuk beristirahat di dalam kamar.

2.

Membuat pengunjung merasa betah di dalam hotel.

3.

Memberikan suplai udara segar pada pengunjung hotel.

4.

Meningkatkan produktivitas para staff Hotel Santika Yogyakarta.

1.4

Langkah perancangan

1.

Menentukan gedung yang akan dijadikan sebagai latar perancangan.

2.

Mengetahui atau menggambar terlebih dahulu denah ruangan.

3.

Melakukan perhitungan beban pendinginan dalam setiap ruangan.

4.

Menentukan

air cooled chiller yang akan digunakan sesuai beban

pendinginan.

5.

Menentukan AHU (Air Handling Unit) dan FCU (Fan Coil Unit)

(21)

1.5 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam perancangan ini adalah merancang ulang sistem

pengkondisian udara (AC) yang diperuntukkan bagi Hotel Santika Premiere

Yogyakarta yang terletak di Jalan Jenderal Sudirman No.19 Yogyakarta.

Sistem pengkondisian yang dipilih adalah sistem AC sentral,

¾

AC sentral ini dirancang menggunakan mesin pendinginan udara (Air

Cooled Chiller), AHU (Air Handling Unit), dan FCU (Fan Coil Unit)

¾

Air Cooled Chiller, AHU, dan FCU yang akan digunakan pada rancangan

ini sudah terdapat dipasaran.

¾

Temperatur udara lingkungan yang terletak diluar dan didalam ruangan

dianggap tetap (tidak berubah terhadap waktu).

(22)

Gambar 1.2 Hotel Santika Premiere Yogyakarta

(23)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Mekanisme Perpindahan Kalor

Panas didefinisikan sebagai bentuk energi yang berpindah antara dua sistem yang

dikarenakan perbedaan temperatur. Sedangkan dalam kehidupan sehari-hari,

kalor sering digunakan untuk mengartikan tenaga dalam (energi internal).

Dalam termodinamika, kalor dan energi internal adalah dua hal yang berbeda, energi

adalah suatu sifat tetapi kalor bukan merupakan sifat. Suatu benda mengandung energi

tetapi bukan kalor, energi berhubungan dengan suatu keadaan sedangkan kalor

berhubungan dengan proses. Maka dalam termodinamika, kalor berarti heat transfer.

Perpindahan kalor (heat transfer) adalah energi sebagai hasil dari perbedaan

temperatur. Adapun mekanisme perpindahan kalor dapat terjadi secara konduksi,

konveksi, dan radiasi.

2.1.1. Perpindahan Kalor Secara Konduksi

Perpindahan kalor secara konduksi adalah proses mengalirnya kalor dari

(24)

2.1.2. Perpindahan Kalor Secara Konveksi

Perpindahan kalor secara konveksi adalah perpindahan kalor yang

disebabkan karena adanya fluida yang mengalir. Perpindahan kalor

konveksi dapat terjadi secara alami (natural convection) dan secara paksa

(forced convection). Konveksi alami terjadi karena adanya fluida yang

mengalir tanpa ada sumber gerakan dari luar. Sedangkan konveksi paksa

terjadi karena adanya sumber gerakan dari luar yang menyebabkan fluida

mengalir, misalnya kipas, pompa, kompresor, blower, dan sebagainya.

2.1.3. Perpindahan Kalor Secara Radiasi

Perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan panas oleh adanya

gerakan gelombang elektromagnetik. Pads perpindahan panas konduksi

dan konveksi memerlukan adanya media, tetapi pads perpindahan kalor

(25)

2.2. Tujuan Penyegaran Udara

Tujuan dari penyegaran udara adalah supaya temperatur, kelembaban,

kebersihan dan distribusi udara dalam ruangan dapat dipertahankan pada tingkat

yang diinginkan.

2.3. Sistem Penyegaran Udara

Jenis sistem penyegaran udara yang digunakan dalam perancangan adalah

sistem air-udara. Adapun sistem penyegaran udara lainnya adalah sistem udara

penuh dan sistem air penuh.

2.3.1. Si stem Air-Udara

Dalam sistem air-udara, seperti terlihat pada Gambar 2.1, unit

koil-kipas udara atau unit induksi dipasang di dalam ruangan yang akan

disegarkan. Air dingin (dalam hal pendinginan) atau air panas (dalam hal

pemanasan) dialirkan ke dalam unit tersebut, sedangkan udara ruangan

dialirkan melalui unit tersebut sehingga menjadi dingin atau panas.

Selanjutnya, udara tersebut bersirkulasi di dalam ruangan. Demikian pula

untuk keperluan ventilasi, udara luar yang telah didinginkan dan

dikeringkan atau udara luar yang telah dipanaskan dan dilembabkan

dialirkan dari mesin penyegar sentral ke ruangan yang akan disegarkan.

(26)

ukuran pipa yang diperlukan untuk memindahkan kalor yang sama, adalah

lebih kecil.

Seperti terlihat pada Gambar 2.1, untuk sistem air-udara jumlah

pemasukan udara ke dalam ruangan biasanya sama dengan jumlah udara

luar untuk ventilasi atau jumlah udara yang dikeluarkan dari ruangan.

Udara luar tersebut di atas, didinginkan dan dikeringkan, atau dipanaskan

dan dilembabkan dan termasuk sebagian dari beban kalor ruangan. Udara

tersebut dinamai udara primer. Pada umumnya, sebagian dari kalor

sensibel dari ruangan diatasi oleh unit ruangan, sedangkan kalor laten

diatasi oleh udara primer.

(27)

2.3.1. Si stem Udara Penuh

Pada sistem udara penuh campuran udara luar dan udara ruangan

didinginkan dan dilembabkan, kemudian dialirkan kembali ke dalam

ruangan melalui saluran udar a

(ducti ng).

Mesin pendingin dari sistem

udara penuh terletak di dalam ruangan yang akan disegarkan.

Gambar 2.2 Sistem Udara Penuh

2.3.2. Sistem Air Penuh

Pada sistem air penuh air dingin dialirkan melalui FCU untuk

penyegaran udara. FCU diletakkan di dalam ruangan yang akan

(28)

Gambar 2.3 Sistem Air Penuh

2.4. Mesin Pendingin Dengan Siklus Kompresi Uap

2.4.1. Proses Siklus Kompresi Uap

Mesin pendingin dengan siklus kompresi uap menggunakan empat

komponen utama yaitu: kompresor, kondensor, katup ekspansi dan

evaporator. Sistem ini menggunakan kompresor untuk mengalirkan

refrigeran yang ada di dalam sistem. Kompresor mengisap uap refrigeran

(29)

keadaan uap dan bertemperatur rendah. Di dalam kompresor, tekanan

refrigeran dinaikkan sehingga memudahkan pencairannya kembali. Energi

yang diperlukan untuk kompresi diberikan oleh motor listrik yang

menggerakkan kompresor. Uap refrigeran yang bertekanan dan

bertemperatur tinggi pada akhir kompresi dapat dengan mudah dicairkan

dengan mendinginkannya dengan air pendingin atau dengan udara

lingkungan temperatur normal. Di mana uap refrigeran melepaskan kalor

laten pengembunannya kepada air pendingin atau udara pendingin di dalam

kondenser, sehingga mengembun dan menjadi cair.

Selama refrigeran mengalami perubahan dari fasa uap ke fasa cair, terdapat

campuran refrigeran dalam fasa uap dan cair, tekanan pengembunan dan

temperatur pengembunannya konstan.

Kalor yang dikeluarkan di dalam kondenser adalah jumlah kalor yang

diperoleh dari udara yang mengalir melalui evaporator (kapasitas

pendinginan) dan kerja (energi) yang diberikan oleh kompresor kepada

refrigeran. Uap refrigeran menjadi cair sempurna di dalam kondensor,

kemudian dialirkan ke dalam pipa evaporator melalui katup ekspansi.

Dalam hal ini, temperatur refrigeran cair biasanya 5-10 °F lebih rendah dari

temperatur refrigeran cair jenuh pada tekanan kondensasinya. Temperatur

(30)

Untuk menurunkan tekanan dari refrigeran cair bertekanan tinggi yang

dicairkan di dalam kondensor supaya dapat mudah menguap maka

dipergunakan alai yaitu katup ekspansi atau pipa kapiler. Diameter dalam

dan panjang dari katup ekspansi ditentukan berdasarkan besarnya

perbedaan tekanan yang diinginkan, antara bagian yang bertekanan tinggi

dan bagian yang bertekanan rendah, dan jumlah refrigeran yang

bersirkulasi.

Tekanan cairan refrigeran yang keluar dari katup ekspansi didistribusikan

secara merata ke dalam pipa evaporator. Di dalam evaporator, refrigeran

akan menguap dan menyerap kalor dari udara ruangan yang dialirkan

melalui permukaan luar dari pipa evaporator. Apabila udara didinginkan di

bawah titik embun, maka air yang ada dalam udara, akan mengembun pada

permukaan evaporator.

(31)

Cairan refrigeran diuapkan secara berangsur-angsur karena menerima kalor

laten penguapan, selama mengalir di dalam pipa evaporator. Selama proses

penguapan, di dalam pipa akan terdapat campuran refrigeran dalam fasa

cair dan gas. Oleh sebab itu, biasanya dilakukan pemanasan lanjut

(superheating) sebesar 5 - 10

o

F lebih tinggi dari uap jenuh, agar refrigeran

masuk ke kompresor semuanya berwujud gas. Selanjutnya refrigeran

masuk ke dalam kompresor dan siklus tersebut terjadi secara

berulang-ulang. Tujuan lain dari subcooling dan superheating adalah untuk

menaikkan nilai COP (Coefficient of Performance).

(32)

Proses-proses yang terjadi pada siklus kompresi uap yang ditunjukkan pada

Gambar 2.5. sebagai berikut :

1 - 2 : Proses kompresi berlangsung di kompresor

2 - 4 : Proses pelepasan kalor dan pengembunan refrigeran

4 - 5 : Proses pendinginan lanjut (subcooling)

5 - 6 :Proses penurunan tekanan (throtling) berlangsung di katup ekspansi

6 - 1 : Proses penguapan berlangsung di evaporator

2.4.2. Perhitungan Siklus Kompresi Uap

Perhitungan siklus kompresi uap dengan berdasarkan diagram P – h dapat

menentukan besarnya daya kompresor yang diperlukan dan COP yang

dihasilkan oleh mesin pendingin. Daya kompresor yang diperlukan untuk

mengkondisikan udara pada temperatur tertentu adalah :

W

komp

= . (h

2

-h

1

) (BTU/menit)……….. (2.1)

keterangan :

: massa aliran refrigeran (lb/menit)

(33)

Refrigeration Effect (RE) adalah

RE = h6-h1 (BTU/Ib) ………(2.2)

Keterangan :

h

6

: besarnya entalpi pada saat masuk evaporator (BTU/lb)

Kalor yang diserap evaporator adalah :

Q

in

=

r

(h

1

-h

5

) (BTU/mnt)………..(2.3)

Dari persamaan (2.2) dan (2.3), maka laju aliran massa refrigeran dapat ditulis :

lb/menit … … … . 2.4

Kalor yang dilepas kondenser adalah

Q

out

=

(h

2

—h

4

) (BTU/mnt) ………..(2.5)

Keterangan :

h4 : besarnya entalpi pada saat sebelum masuk proses subcooling

(BTU/1b)

COP yang dihasilkan oleh mesin pendingin adalah :

(34)

2.5. Faktor Pertimbangan Dalam Pemilihan Sistem Penyegaran Udara

Sistem penyegaran udara untuk kenyamanan manusia dirancang agar

temperatur, kelembapan, kebersihan dan pendistribusian udara dapat

dipertahankan pada keadaan yang diinginkan. Oleh sebab itu, perancangan harus

mempertimbangkan faktor-faktor dalam pemilihan sistem penyegaran udara.

Adapun faktor-faktor pemilihan sistem penyegaran udara meliputi :

a.

Faktor kenyamanan

Kenyamanan pada sistem penyegaran udara yang dirancang ditentukan oleh

beberapa parameter, antara lain : aliran udara, kebersihan udara, bau, kualitas

ventilasi, tingkat kebisingan dan interior ruangan. Tingkat keadaan pada

sistem penyegaran udara dirancang dapat diatur dengan sistem pengaturan

yang ada pada mesin penyegar udara.

b.

Faktor ekonomi

Dalam proses pemasangan, operasi dan perawatan, serta sistem pengaturan

yang digunakan harus diperhitungkan pula segi-segi ekonominya. Oleh sebab

itu, dalam perancangan sistem penyegaran udara harus mempertimbangkan

(35)

c.

Faktor operasi dan perawatan

Pemilihan sistem penyegaran udara yang paling disukai adalah sistem yang

mudah dipahami konstruksi, susunan dan cara menjalankannya. Beberapa

faktor pertimbangan operasi dan perawatan meliputi :

−

Konstruksi sederhana

−

Tahan lama

−

Mudah direparasi jika terjadi kerusakan

−

Mudah perawatannya

−

Dapat fleksibel melayani perubahan kondisi operasi

−

Efisiensi tinggi

2.6. Komponen Utama Mesin Pendingin/Refrigerasi

Komponen utama dari mesm pendingin/refrigerasi terdiri dari kompresor,

kondenser, katup ekspansi dan evaporator.

2.6.1. Kompresor

Dalam sistem penyegaran udara, fungsi dari kompresor adalah

untuk mengalirkan dan menaikkan tekanan refrigeran dalam mesin

pendingin agar dapat berlangsung proses pendingin. Kompresor terdiri

dari beberapa jenis, yaitu :

−

Kompresor torak (reciprocating compressor)

(36)

−

Kompresor sentrifugal (centrifugal compressor)

−

Kompresor hermetik (hermetic compressor)

−

Kompresor semi hermetik

Perancangan penyegaran udara ini akan digunakan jenis kompresor torak

(reciprocating compressor) dengan pertimbangan efisiensi tinggi, tidak

berisik, dan umur pakai lebih panjang. Pada Gambar 2.6. menunjukkan

konstruksi dari kompresor torak.

Gambar 2.6. kompresor torak

Adapun cara kerja kompresor torak sebagai berikut :

Lubang yang dilalui refrigeran menuju ke kompresor dan dari kompresor

dikontrol oleh katup masuk (suction valve) dan katup keluar (discharge

(37)

saluran keluar (discharge) dan dapat masuk melalui saluran masuk

(suction).

Pada saat torak bergerak ke bawah (menjauhi dari katup masuk) maka

tekanan di dalam silinder menjadi berkurang lebih kecil dibanding tekanan

di atasnya, dengan demikian refrigeran akan dapat mendorong katup

masuk ke sebelah dalam dan mengalirlah refrigeran masuk ke dalam

silinder kompresor.

Pada saat gerak katup ke atas dan katup tertutup (karena telah dicapai

keseimbangan) tekanan di dalam silinder naik sedikit demi sedikit sesuai

dengan jarak yang sudah ditempuh torak. Akibat daya dorong ke atas

maka uap refrigerant terkompresikan sehingga sanggup mendorong katup

(38)

Gambar 2.7. Langkah kerja kompresor

Berdasarkan Gambar 2.7. torak berada di titik mati atas, katup masuk

(suction valve) dan katup keluar (discharge valve) tertutup. Katup keluar

(discharge valve) tertutup karena gaya tekan dari luar terhadapnya,

sedangkan katup masuk (suction valve) tertutup karena tekanan yang ada

pada ruang antara (clearance) kepala kepala torak dengan tutup silinder.

Jika torak bergerak ke bawah tekanan di dalam silinder menjadi menurun

karena volumenya membesar. Pada saat tekanannya lebih kecil dari

tekanan masuk, katup saluran masuk terbuka dan uap akan mengalir

masuk ke dalam silinder. Kejadian ini akan terus terjadi sampai torak

mencapai titik mati bawah. Setelah mencapai titik mati bawah, katup

masuk akan tertutup lagi karena gaya pegas.yang bekerja padanya.

(39)

Pada saat tekanan uap tersebut lebih besar dari gays pegas pada katup

keluar

(discharge valve) maka katup keluar akan terbuka dan uap akan

mengalir ke dalam kondenser.

2.6.2. Kondenser

Fungsi dari kondenser adalah untuk mendinginkan atau mengembunkan

uap refrigeran di dalam sistem penyegaran udara sehingga refrigeran

tersebut

berubah fase menjadi cair. Jumlah kalor yang dilepaskan oleh

kondenser ke media pendingin merupakan jumlah kalor yang diterima dari

evaporator dan kalor akibat kompresi oleh kompresor. Berdasarkan media

pendinginannya, kondenser dibagi menjadi 3 macam yaitu :

−

Kondenser berpendinginan udara (air cooled)

−

Kondenser berpendinginan air (water cooled)

−

Kondenser jenis campuran (evaporative)

(40)

Gambar 2.8. Kondenser berpendinginan udara

Kondenser berpendinginan udara menggunakan udara yang berada

disekitar kondenser untuk mendinginkan koil-koil kondenser. Kondenser

jenis pada umumnya memiliki fan dibagian atas untuk mensirkulasikan

udara melewati koil-koil kondenser. Kondenser ini memiliki biaya

perawatan yang lebih murah dan pengoprasiannya mudah. Kondenser tipe

ini harus dipasang pada bagian atap gedung, supaya mendapatkan udara

pendingin yang cukup.

2.6.3. Katup Ekspansi

Fungsi dari katup ekspansi adalah untuk menurunkan tekanan cairan

(41)

banyak digunakan adalah

1. Katup ekspansi otomatis termostatik

2. Katup ekspansi manual

3. Katup ekspansi tekanan konstan

4. Pipa kapiler

5. Orifice plates

2.6.4. Evaporator

Fungsi dari evaporator adalah untuk menyerap kalor pada suatu produk

yang akan didinginkan serta untuk menguapkan cairan refrigeran yang ada

di dalam sistem penyegaran udara. Temperatur refrigeran di dalam

evaporator selalu lebih rendah daripada temperatur sekelilingnya, sehingga

kalor yang ada di sekelilingnya dapat diserap oleh refrigeran. Evaporator

menguapkan cairan refrigeran juga bertujuan agar tidak merusak

kompresor.

(42)

Terdapat dua jenis evaprorator yang sering digunakan pada water chiller

yaitu :

- flooded evaporator

- direct expansion evaporator

(43)

2.7.

Komponen Pendukung Dalam Sistem Penyegaran Udara

2.7.1. Pompa

Dalam hal ini, pompa berfungsi untuk mensirkulasikan air dingin ke dalam

ruangan yang akan dikondisikan udaranya serta untuk memompakan air

dari dan ke evaporator untuk didinginkan. Pada perancangan penyegaran

udara ini digunakan pompa sentrifugal, dengan pertimbangan perawatan

dan pengoprasiannya yang mudah.

2.7.2. Kipas dan Blower

Kipas berfungsi untuk menghisap udara dari luar atau ke luar ruangan.

Blower juga mempunyai fungsi yang sama, hanya saja blower mampu

menghisap udara dalam kapasitas yang sangat besar.

2.7.3. Pemisah Minyak Pelumas

Kompresor torak merupakan salah satu jenis kompresor yang

membutuhkan pelumasan untuk mengurangi gesekan antara bagian ring

piston dan dinding silinder. Pelumas (refrigerator oil) yang digunakan

untuk melumasi kompresor akan bercampur dengan refrigeran. Pelumas

akan mengganggu proses perpindahan kalor yang terjadi di evaporator dan

kondenser.

Untuk mencegah terjadinya minyak pelumas ikut masuk ke dalam

(44)

minyak pelumas di antara kompresor dan kondenser. Pemisah tersebut akan

memisahkan pelumas dari refrigeran dan akan mengalirkannya kembali ke

dalam ruang engkol kompresor.

Gambar 2.10. Pemisah minyak pelumas dengan penyaring

Minyak yang terpisah tersebut akan berkumpul di bagian bawah dari

pemisah minyak pelumas. Apabila permukaan minyak pelumas telah

mencapai suatu ketinggian tertentu, minyak pelumas tersebut akan

mengalir ke dalam ruang engkol kompresor secara otomatik, yaitu apabila

pelampung mencapai suatu posisi tertentu.

2.7.4. Saringan

Saringan berfungsi sebagai penyaring kotoran yang akan mengganggu.

Kotoran yang ada di dalam refrigeran yang bersirkulasi dapat menempel

(45)

2.8. Refrigeran

Refrigeran adalah suatu zat yang mudah diubah bentuknya dari gas menjadi

cair atau sebaliknya, dipakai untuk menyerap kalor dari evaporator dan

membuang kalor di kondenser.

Dalam pemilihan refrigeran, sifat-sifat refrigeran yang perlu diperhatikan adalah

1.

Tekanan evaporator dan tekanan kondenser diusahakan lebih besar dari

tekanan atmosfir untuk mencegah udara masuk dan memudahkan mencari

kebocoran.

2.

Mempunyai viskositas yang rendah.

3.

Tidak beracun dan berbau merangsang.

4.

Tidak mudah terbakar dan mudah meledak.

5.

Tidak bersifat korosif.

6.

Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah.

7.

Mempunyai susunan kimia yang stabil, tidak terurai jika dimampatkan

(dikompesi), diembunkan dan diuapkan mempunyai kalor laten yang besar

agar kalor penguapan yang terjadi di evaporator besar sehingga dapat

menyerap kalor dalam jumlah yang besar pula dan refrigeran yang

bersirkulasi sedikit.

8.

Hemat energi

(46)

2.9. Sistem Perpipaan

2.9.1. Sistem Perpipaan Pada Refrigeran

Dalam menentukan ukuran pipa refrigeran perlu diperhatikan faktor-faktor

yang berhubungan dengan ekonomi dan kerugian akibat gesekan (friction

loss). Jika dilihat dari segi ekonomi tentunya dipilih ukuran pipa sekecil

mungkin, akan tetapi dari segi lain akan dijumpai beberapa kerugian yang

akan timbul akibat kerugian gesek, baik pada pipa suction maupun pada

pipa discharge, yang nantinya akan mempengaruhi kapasitas sistem. Selain

itu, adanya penurunan tekanan (pressure drop) pada liquid line akan

menyebabkan refrigeran cair mengalir tidak lancar dengan konsekuensi

katup ekspansi tidak akan bekerja normal.

2.9.2. Sistem Perpipaan Pada Air Dingin Dan Udara Dingin

Kunci keberhasilan dari sistem pendinginan adalah sebagian besar

tergantung pada perencanaan sistem perpipaan. Dalam pemasangan

perpipaan diusahakan tidak terlalu banyak belokan dan sambungan guna

untuk mengurangi timbulnya kerugian gesekan (friction loss) dan kerugian

tekanan (pressure loss) yang tedadi.

Pipa-pipa pada yang mengalir air dingin atau udara dingin untuk

menyegarkan ruangan harus diisolasi karena ada perbedaan temperatur

antara air dingin atau udara dingin dengan udara luar. Tujuan lain dari

(47)

dinding pipa. Bahan isolasi pipa dapat mengunakan asbestos, serat kaca,

magnesium karbida, kalsium silikat, busa polistilen dan bulu binatang

ternak. Untuk mencegah perembesan air embun melalui isolasi maka

permukaan luar isolasi biasanya dilapisi dengan aluminium koil.

(48)

Dalam perancangan sistem penyegaran udara, beban pendinginan merupakan h a l y a n g p a l i n g p e n t i n g . U n t u k m e m p e r o l e h k e n y a m a n a n m a k a b e b a n pendinginan perlu diperhitungkan. Beban pendinginan yang dihitung juga akan menentukan sistem perpipaan dan ukuran

ducting dari sistem penyegaran udara.

Sumber beban pendinginan suatu ruangan ada, 2 macam yaitu beban kalor sensibeldan beban kalor laten.Beban kalor sensibeladalah beban karena kalor

yang dilepas atau diperlukan untuk merubah temperatur. Sedangkan beban kalor laten adalah beban karena kalor yang dilepas atau diperlukan untuk berubah fase.

3.1. Kalor Sensibel

Kalor sensibelsuatu ruangan dapat ditimbulkan oleh 1. Manusia

2. Penyinaran matahari

3. Udara luar yang masuk ke ruangan

(49)

5. Benda yang bertemperatur tinggi, seperti kopi, air panas, dan makanan yang dibawa ke dalam ruangan.

6. Perbedaan suhu permukaan dinding luar dengan permukaan dinding dalam.

3.2. Kalor Laten

Kalor latensuatu ruangan dapat ditimbulkan oleh: 1. Manusia.

2. Udara luar yang masuk ke dalam ruangan.

3. Perbedaan kelembaban udara luar dan udara ruangan (ventilasi). 4. Adanya perubahan fase zat yang terjadi di dalam ruangan.

3.3. Kondisi Umum Bangunan

Hotel Santika Premiere terletak di Jalan Jenderal Sudirman No. 19 Yogyakarta pada 7,48o LS dan 110,22o BT. Untuk memudahkan perhitungan beban pendinginan, kondisi udara Yogyakarta dianggap sama dengan kondisi udara Jakarta. Kota Jakarta terletak pada 6o LS dan 107o BT.

(50)

(51)

3. 3. 2. Lantai I

Sistem penyegaran udara yang digunakan pada lantai I adalah sistem udara penuh dan siste m air penuh. Pada siste m udara penuh menggunakan AHU (dengan peletakkan AHU berada di luar ruangan yang dikondisikan), sedangkan sistem air penuh menggunakan FCU (dengan peletakkan FCU berada di dalam ruangan yang dikondisikan). Lantai I terdiri dari beberapa ruangan dengan ukuran yang berbeda.

a.Standart Room Hotel Santika Premiere Yogyakarta Lantai I

Kondisi dari ruang sebagai berikut:

Luas lantai : 248,52 ft2 Tinggi ruangan : 11,48 ft Volume ruangan : 2853,01 ft3 Luas pintu dan jendela kaca : 53,792 ft2 Daya yang digunakan atau dibangkitkan dalam ruangan

Lampu TL : 6 @ 40 W Televisi : 75 W Kulkas : 45 W Jumlah pengunjung : 2 orang

b. Deluxe Room Hotel Santika Premiere Yogyakarta Lantai I

Kondisi dari ruang sebagai berikut :

(52)

Volume ruangan : 3805,27 ft3

Luas pintu dan jendela kaca : 64,55 ft2 Daya yang digunakan atau dibangkitkan dalam ruangan

c. Suite Room Hotel Santika Premiere Yogyakarta Lantai I

Kondisi dari ruangan sebagai berikut:

d. Jatinom Indonesia Restoran Hotel Santika Premiere Yogyakarta

(53)

Daya yang digunakan atau dibangkitkan dalam ruangan Lampu TL : 30 @ 40 W

Food Warmer

Stoves

Griddle Frying

Fry Kettle

Jumlah pengunjung : 50 orang

e. Pandan Sari Coffee Shop Hotel Santika Premiere Yogyakarta

Kondisi dari ruangan sebagai berikut :

Lampu TL : 20 @ 40 W

Coffee Warmer

Toaster

Waffle Iron

(54)

f. Samudera Bar Lounge, Lobby, Receptionist Hotel Santika Premiere Yogyakarta

Luas lantai : 4357,2 ft2 Tinggi ruangan : 11,48 ft Luas pintu dan jendela kaca : 309,304 ft2 Volume ruangan : 50020,66 ft3 Daya yang digunakan atau dibangkitkan dalam ruangan

Lampu TL : 50 @ 40 W Kulkas : 300 W Komputer : 2 @ 350 W Printer : 2 @ 100 W Jumlah pengunjung : 40 orang

g. Ruang Ardiyanto Batik Hotel Santika Premiere Yogyakarta

Kondisi ruang sebagai berikut :

Luas lantai : 387,30 ft2 Tinggi ruangan : 11,48 ft Volume ruangan : 4446,20 ft3 Luas kaca jendela : 96,83 ft2 Daya yang digunakan atau dibangkitkan dalam ruangan

(55)

Jumlah pengunjung : 10 orang

h. Ruang Batik Gentong Hotel Santika Premiere Yogyakarta

Lampu TL : 10 @ 40 W Komputer : 1 @ 350 W Printer : 1 @ 100 W Jumlah pengunjung : 10 orang

i. Ruang Shop I Hotel Santika Premiere Yogyakarta

(56)

j. Ruang Shop II Hotel Santika Premiere Yogyakarta

Lampu TL : 10 @ 40 W Komputer : 1@ 350 W Jumlah pengunjung : 10 orang

3.4. Rumus yang Digunakan dalam Perhitungan Beban Pendinginan

Komponen-komponen yang menghasilkan kalor terhadap ruangan merupakan faktor utama dalam mempengaruhi besar kecilnya beban pendinginan. Sumber kalor yang ditimbulkan dapat berasal dari luar maupun dari dalam ruangan.

3.4.1. Konduksi Melalui Lantai, Kaca, Dinding dan Atap Bangunan

Besarnya beban kalor konduksi melalui kaca, dinding, langit-langit/atap, lantai, partisi, dan pintu pada bangunan dapat dihitung dengan persamaan berikut:

(57)

Keterangan :

Q : kalor konduksi melalui lantai, kaca dinding dan atap bangunan (BTU/hr) U : koefisien perpindahan kalor dari lantai, kaca, dinding dan atap bangunan (BTU/hr. ft2 . ° F)

A : luas permukaan dari lantai, kaca, dinding dan atap bangunan (ft2 )

∆T : perbedaan temperatur antara permukaan dinding luar dan permukaan dinding dalam ruangan, tetapi untuk pendekatan dapat dipergunakan kondisi udara luar dan dalam ruangan (oF ).

3.4.2. Radiasi Sinar Matahari Melalui Kaca

Besarnya beban kalor radiasi sinar matahari melalui kaca dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

Q= SHGF x A x SC x CLF (BTU/hr)………. (3.2)

Keterangan :

Q : kalor dari radiasi sinar matahari melalui kaca (BTU/hr) SHGF : faktor kalor dari sinar matahari (BTU/hr. ft2 )

(58)

3.4.3. Lampu dan Peralatan Listrik

Besarnya beban kalor yang dihasilkan oleh lampu atau peralatan listrik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

Q = 3,4 x W x BF x CLF (BTU/hr)……… (3.3)

Keterangan :

Q : kalor yang dihasilkan oleh lampu atau peralatan listrik (BTU/hr) W : daya dari lampu atau peralatan listrik (Watt)

BF : faktor ballast

CLF : faktor beban pendinginan pada lampu atau peralatan listrik

3.4.4. Manusia

Besarnya beban kalor yang dihasilkan manusia dibagi menjadi 2 macam yaitu kalor sensibel dan kalor laten. Kalor sensibel yang dihasilkan manusia dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

Qs = qs x n x CLF (BTU/hr)……… (3.4)

Sedangkan kalor laten yang dihasilkan manusia dapat dihitung dengan persamaan berikut :

QL = qL x n (BTU/hr)……….. (3.5)

Keterangan :

Qs : kalor sensibel yang dihasilkan manusia (BTU/hr)

QL : kalor laten yang dihasilkan manusia (BTU/hr)

(59)

qL : kalor laten yang dihasilkan per orang (BTU/hr)

n : jumlah manusia

CLF : faktor beban pendinginan pada manusia

3.4.5. Ventilasi

Besarnya beban kalor yang dihasilkan ventilasi terdiri atas kalor sensibel dan kalor laten. Kalor sensibel dari ventilasi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

Qs = 1,1 x CFM x ∆T (BTU/hr)………. (3.6)

Sedangkan untuk menghitung kalor laten dapat digunakan persamaan berikut:

QL = 0,68 x CFM x ∆W’ (BTU/hr) ……… (3.7)

Keterangan

Qs : beban pendinginan kalor sensible dari ventilasi (BTU/hr)

QL : beban pendinginan kalor latent dari ventilasi (BTU/hr)

CFM : laju aliran udara pads ventilasi (ft3/min)

∆T : perbedaan temperatur antara di luar dan di dalam ruangan (oF)

∆W’ : perbedaan kelembaban antara di luar dan di dalam ruangan (gr/lb)

(60)

3.5 Perhitungan Beban Pendinginan pada Lantai I Hotel Santika Premiere Yogyakarta

Perhitungan beban pendinginan pada lantai I Hotel Santika Premiere Yogyakarta dilakukan dengan menghitung beban pendinginan pada setiap ruangan pada lantai tersebut.

3.5.1 Ruang Standar Room Hotel Santika Lantai I

a. Kondisi Perancangan ¾ Kondisi di dalam ruangan

Temperatur bola kering : 80 oF Kelembaban relatif rata-rata (RH) : 50% Dari Diagram Psikometri diperoleh : Temperatur bola basah : 67 oF Entalpi (h) : 31,5 BTU/lb Perbandingan kelembaban (W) : 76 gr/lb ¾ Kondisi di luar ruangan

Asumsi (diambil pada bulan Oktober yang merupakan bulan terpanas di Jakarta).

Temperatur bola kering : 35 oC (95 oF) Temperatur bola basah : 2 8 oC ( 8 2 , 4 oF ) Dari Diagram Psikometri diperoleh :

(61)

¾ Kondisi udara di dalam hotel dan tempat-tempat lainnya yang tidak terkena langsung radiasi matahari dan tidak dikondisikan diasumsikan: Temperatur bola kering: 28 oC (82,4 oF)

Temperatur bola basah: 24 oC (75,2 oF)

b. Menentukan Nilai Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh (U) pada kaca, dinding, langit-langit/atap, dan lantai

¾ Kaca

Kaca yang digunakan adalah kaca single dengan tebal ¼ inchi.

Nilai U = 1,04 BTU/hr.ft2.oF (Air Conditioning Principles and Systems, Edward G. Pita, Tabel A.5 hal. 449)

¾ Dinding

(62)

¾ L p d T (Air Langit-langit panas. Hal dikondisikan

Tabel 3.1 Nil

r Conditioni

t dan lantai ini dikaren n pada suhu

lai Koefisien ing Principl i diasumsik nakan kondi dan kelemba n Perpindaha

les and Syste

an tidak me isi semua ru aban udara y

an Panas M

ems, Edward

engalami pe uangan pad yang sama.

Melalui Dind

d G. Pita, ha

erpindahan da lantai I

ding

(63)

¾ Pintu yang terbuat dari kaca pada standar room lantai I Hotel Santika, khususnya pada bagian balkon diasumsikan sama dengan jendela. c. Menghitung Besarnya Beban Pendinginan dengan Rumus-rumus yang

Tersedia

Untuk menghitung beban pendinginan pada lantai I Hotel Santika Premiere Yogyakarta, digunakan standar room sebagai contoh dalam perhitungan beban pendinginan.

¾ Beban kalor konduksi melalui kaca

Q = U x A x ∆T (BTU/hr)

Besarnya beban kalor konduksi melalui kaca di sebelah timur (terdapat 9 kamar) adalah:

1,04 ⁄ . . 9 53,792 95 80

7552,40 ⁄

Besarnya beban kalor konduksi melalui kaca di sebelah barat (terdapat 16 kamar) adalah:

1,04 ⁄ . . 16 53,792 95 80

13426,48 ⁄

Besarnya beban kalor konduksi melalui kaca di sebelah utara (terdapat 3 kamar) adalah:

1,04 ⁄ . . 3 53,792 95 80

(64)

Besarnya beban kalor konduksi melalui kaca di sebelah selatan (terdapat 4 kamar) adalah:

1,04 ⁄ . . 4 53,792 95 80

3356,62 ⁄

Besarnya beban kalor konduksi melalui dinding yang menghadap arah utara adalah:

0,20 ⁄ . . 2 25 13,12 95 80

1968 ⁄

¾ Beban kalor radiasi matahari melalui kaca

Q= SHGF x A x SC x CLF (BTU/hr)

Kaca jendela diasumsikan terdapat lapisan pelindung dari sinar matahari. Nilai SHGF (Solar Heat Gain Factors) diasumsikan pada LU = LS, maka pada Tabel 3.2 diambil nilai terdekat dari 7,48 oLS yaitu 8 oLU, sehingga diperoleh nilai SHGF: N = 35, E = 231, W = 231, S = 108. Seluruh kaca diasumsikan dapat menyerap sebagian panas dan cahaya dari matahari serta terdapat interior shading oleh Venetian Blinds atau Roller Shades. Dari Tabel 3.3 menggunakan Venetian Blinds diperoleh nilai SC = 0,29. Nilai CLF diperoleh dari Tabel 3.4, yaitu pada pukul 13.00 sebesar: N = 0,88; E = 0,22; W = 0,31; S = 0,79 (Heavy Construction)

Besarnya beban kalor radiasi melalui kaca yang terletak di sebelah utara (terdapat 3 kamar) adalah:

(65)

B t Q B b Q B s Q

(Air C

Besarnya be timur (terdap

Q = 231 x ( 9

Besarnya be barat (terdap

Q = 231 x (

Besarnya be selatan (terda

Q = 108 x ( 4

Tabel 3

Conditioning

eban kalor r pat 9 kamar)

9 x 53,792 ft

eban kalor r pat 16 kamar

16 x 53,792 f

eban kalor r apat 4 kama

4 x 53,792 ft

3.2 Maximum

g Principles

radiasi mela ) adalah:

ft2 ) x 0,29 x

radiasi mela r) adalah:

ft2 ) x 0,29 x

radiasi mela ar) adalah:

ft2 ) x 0,29 x

m Solar Hea

and Systems

alui kaca yan

0,22 = 7134

alui kaca yan

x 0,31 = 178

alui kaca yan

0,79 = 5323

at Gain Fact

s, Edward G

ng terletak 4,98 BTU/hr ng terletak 873,49 BTU/ ng terletak 3,86 BTU/hr

tors untuk k

G. Pita, Tabe

di sebelah

/hr

di sebelah

kaca

(66)

(Air C

T

Conditioning

Tabel 3.3 Sh

g Principles a

hading Coeff

and Systems

fficients untu

s, Edward G

uk kaca

(67)

¾ B Q D m d T k E k p (Air Beban kalor

Q = 3,4 x W

Di dalam st masing mem dihasilkan ad TL diasumsi kulkas, dll) d Edward G. kerja, sehing penggunaan

Tabel 3.4 C

Conditionin

peralatan lis

W x BF x CLF

tandar room miliki daya dalah sebesa ikan 1,25 se diasumsikan Pita, hal. 1 gga lama w

AC, sehingg

Cooling Load

ng Principles

strik/lampu

F (BTU/hr) m terdapat 6

a 40 Watt, ar 240 Watt edangkan un n 1 (Air Con 11). Lampu waktu penya

ga nilai CLF

d Factors un

s and System

6 buah lam maka day . Ballast Fac ntuk peralata nditioning Pr u hanya diny alaan lampu F = 1.

ntuk kaca de

ms, Edward

mpu TL yan ya total lam

ctor (BF) un an listrik lai rinciples and yalakan sela u sama deng

engan interi

G. Pita, Tab

ng masing-mpu yang ntuk lampu innya (TV, d Systems, ama waktu gan waktu ior shading

(68)

Maka besarnya beban kalor yang dihasilkan lampu TL dari 32 kamar adalah:

3,4 240 32 1,25 1 32640 /

Besarnya beban kalor yang dihasilkan TV dari 32 kamar adalah:

3,4 75 32 1 1 8160 /

Besarnya beban kalor yang dihasilkan Kulkas dari 32 kamar adalah:

3,4 45 32 1 1 4896 /

¾ Beban kalor dari manusia

Qs = qs x n x CLF (BTU/hr)

QL = qL x n (BTU/hr)

(69)

Q Q M ¾ B Q Q U s (Air Con

Qs = 210 Btu

QL = 140 Btu

Maka besarn Beban kalor

Qs = 1,1 x C

QL = 0,68 x

Untuk ventil sebanyak 20

Tabel 3.

nditioning P

uh x 64 x 1 =

uh x 64 =

nya Qtotal = 2

dari ventilas

CFM x ∆T (B

CFM x ∆W’

lasi, diasum CFM, terda

.5 Sensible

Principles an

= 13440 BTU

= 8960 BT

22400 BTU/h

si BTU/hr)

’ (BTU/hr) msikan setiap

apat pada Ta

and Laten H

nd Systems,

U/hr

TU/hr

hr

p orang mem abel 3.6.

Heat Gain p

Edward G.

mbutuhkan u

pada manus

Pita, Tabel

udara segar

sia

(70)

Tabel 3.6 CFM untuk ventilasi

(71)

Pada sambungan ducting juga diasumsikan terdapat kebocoran sebesar 5% dari total CFM. Selain itu, juga dibutuhkan suatu unit untuk menghembuskan udara suplai air fan gain (draw through) sebesar 2,5%.

Selisih udara kering di dalam dan di luar ruangan adalah (95oF - 80oF) = 15oF

Selisih perbandingan kelembaban di dalam dan di luar ruangan adalah (170 gr/lb – 76 gr/lb) = 94 gr/lb

Sehingga:

1,1 20 64 15 21120 ⁄

0,68 20 64 94 ⁄ 81817,60 ⁄

Maka besarnya 102937,6 ⁄

(72)

Tabel perhitungan total beban pendinginan standar room

Proyek : Hotel Santika Yogyakarta

Ruang :

Standar

Room Engr : Simeon

Lokasi : Jln. Jend. Sudirman No. 19 Yogyakarta Calc. by Simeon

Temperatur Temperatur RH W

Daily

range : 22

Bola Kering Bola Basah % gr/lb Temp.

Ave : 860

F 0

F Bulan : Oktober

Kondisi Luar 95 (350

C) 82,4 (280

C) 59 170 Jam : 13:00

Desain Dalam 80 (26,670

C) 67 (19,40

C) 50 76

Konduksi Letak U Luas

Perbedaan

Suhu RSHG BTU/(hr.ft2

.0

F) ft2

Luar Dalam BTU/hr

Timur 1,04 484,13 95 80 7552,40

Pintu dan Barat 1,04 860,67 95 80 13426,48

Jendela

Kaca Utara 1,04 161,38 95 80 2517,47

Selatan 1,04 215,17 95 80 3356,62

Dinding

Timur

Barat

Utara 0,20 656 95 80 1968

Selatan

Langit-langit

Lantai

Partisi

Radiasi Letak SHGF Luas SC CLF

_{Timur 231 484,13}_0,29_0,22_7134,98

Pintu dan Barat 231 860,67 0,29 0,31 17873,49

Jendela

Kaca Utara 35 161,38 0,29 0,88 1441,41

Selatan 108 215,17 0,29 0,79 5323,86

Lampu W BF CLF RLHG

Watt BTU/hr

Flourance 3,4 7680 1,25 1 32640

Bohlam

Peralatan

Televisi 3,4 2400 1 1 8160

Kulkas 3,4 1440 1 1 4896

Komputer

(73)

Printer Food Warmer Stoves Griddle Frying Fry Kettle Coffee Warmer Toaster Waffle Iron Makanan Buah-buahan Makanan Minuman panas Minuman dingin

Manusia SHG LHG CLF Jumlah orang

Sensibel 210 1 64 13440

Laten 140 64 8960

Infiltrasi CFM W ∆T

ft3

/menit gr/lb 0

F

Sensibel

Laten

Supply air duct gain

Supply air leakage 5% 5986,54

Supply air fan gain (draw through) 2,5% 2993,27

Room Heat Gain 128710,51 8960

Ventilasi CFM W (gr/lb)

∆T (0

F)

Jumlah

orang

Sensibel 1,1 20 15 64 21120

Laten 0,68 20 94 64 81817,60

Supply air fan gain ( blow through) 0% RTHG

Pump gain BTU/hr

Return air duct gain

Return air fan gain 0%

Cooling Load 149830,51 90777,60 240608,11

Tons 20,05

(74)

3.5.2 Ruang Deluxe Room Hotel Santika Lantai I

Dalam perhitungan beban pendinginan deluxe room ini, kondisi udara rancangan sama dengan kondisi udara pada ruang standar room Hotel Santika Premiere Yogyakarta dan ruangan lainnya. Selain itu, bahan yang digunakan untuk kaca, dinding, dan pintu sama dengan bahan yang digunakan pada standar room, sehingga nilai koefisien perpindahan panas menyeluruhnya (U) sama dengan standar room. Perhitungan beban pendinginan yang dilakukan adalah sebagai berikut:

Besarnya beban kalor konduksi melalui kaca di sebelah timur adalah:

1,04 ⁄ . . 64,55 95 80

1006,98 ⁄

Besarnya beban kalor konduksi melalui dinding di sebelah timur adalah:

0,20 ⁄ . . 184,73 95 80

554,19 ⁄

(75)

231, S = 108. Seluruh kaca diasumsikan dapat menyerap sebagian panas dan cahaya dari matahari serta terdapat interior shading oleh Venetian Blinds atau Roller Shades. Dari Tabel 3.3 menggunakan Venetian Blinds diperoleh nilai SC = 0,29. Nilai CLF diperoleh dari Tabel 3.4, yaitu pada pukul 13.00 sebesar: N = 0,88; E = 0,22; W = 0,31; S = 0,79 (Heavy Construction)

Besarnya beban kalor radiasi melalui kaca yang terletak di sebelah timur adalah:

231 64,55 0,29 0,22 951,32 ⁄

¾ Beban kalor peralatan listrik/lampu

Q = 3,4 x W x BF x CLF (BTU/hr)

Di dalam standar room terdapat 8 buah lampu TL yang masing-masing memiliki daya 40 Watt, maka daya total lampu yang dihasilkan adalah sebesar 320 Watt. Ballast Factor (BF) untuk lampu TL diasumsikan 1,25 sedangkan untuk peralatan listrik lainnya (TV, kulkas, dll) diasumsikan 1. Lampu hanya dinyalakan selama waktu kerja, sehingga lama waktu penyalaan lampu sama dengan waktu penggunaan AC, sehingga nilai CLF = 1.

Maka besarnya beban kalor yang dihasilkan lampu TL adalah:

3,4 320 1,25 1 1360 /

Besarnya beban kalor yang dihasilkan TV adalah:

(76)

Besarnya beban kalor yang dihasilkan Kulkas adalah:

3,4 45 1 1 153 /

Orang-orang di dalam deluxe room yang melakukan aktivitas dapat diperhitungkan dari Tabel 3.5. Diasumsikan nilai CLF = 1 dan terdapat 4 orang yang beristirahat (seated at rest), maka perhitungannya:

210 4 1 840 ⁄

140 4 560 ⁄

Maka besarnya 1400 ⁄ ¾ Beban kalor dari ventilasi

Qs = 1,1 x CFM x ∆T (BTU/hr)

QL = 0,68 x CFM x ∆W’ (BTU/hr)

Untuk ventilasi, diasumsikan setiap orang membutuhkan udara segar sebanyak 20 CFM, terdapat pada Tabel 3.6. Pada sambungan ducting juga diasumsikan terdapat kebocoran sebesar 5% dari total CFM. Selain itu, juga dibutuhkan suatu unit untuk menghembuskan udara suplai air fan gain (draw through) sebesar 2,5%.

(77)

Sehingga:

1,1 20 4 15 1320 ⁄

0,68 20 4 94 ⁄ 5113,6 ⁄

(78)

Tabel perhitungan beban pendinginan deluxe room

Proyek : Hotel Santika Yogyakarta

Ruang :

Deluxe

Room Engr : Simeon

Lokasi : Jln. Jend. Sudirman No. 19 Yogyakarta

Calc.

by Simeon

Daily range : 22

Bola Kering Bola Basah % gr/lb

Temp. Ave : 860

F 0

F Bulan : Oktober

C) 82,4 (280

C) 59 170 Jam : 13:00

C) 67 (19,40

C) 50 76

Konduksi Letak U Luas

Perbedaan

Suhu RSHG BTU/(hr.ft2

.0

F) ft2

Luar Dalam BTU/hr

Timur 1,04 64,55 95 80 1006,98

Pintu dan Barat

Jendela Kaca Utara

Selatan

Dinding

Timur 0,20 184,73 95 80 554,19

Barat Utara Selatan Langit-langit Lantai Partisi

Radiasi Letak SHGF Luas SC CLF

Timur 231 64,55 0,29 0,22 951,32

Pintu dan _Barat

Jendela Kaca _Utara

_Selatan

Lampu W BF CLF RLHG

Watt BTU/hr

Flourance 3,4 320 1,25 1 1360

Bohlam

Peralatan

Televisi 3,4 75 1 1 255

Kulkas 3,4 45 1 1 153

Komputer

Printer

Food

Warmer

Stoves

(79)

Griddle Frying Fry Kettle Coffee Warmer Toaster Waffle Iron Makanan Buah-buahan Makanan Minuman panas Minuman dingin

Manusia SHG LHG CLF Jumlah orang

Sensibel 210 1 4 840

Laten 140 4 560

Infiltrasi CFM W ∆T

ft3

/menit gr/lb 0

F

Sensibel

Laten

Supply air duct gain

Supply air leakage 5% 256,02

Supply air fan gain (draw through) 2,5% 128,01

Room Heat Gain 5504,53 560

Ventilasi CFM W (gr/lb)

∆T (0

F)

Jumlah

orang

Sensibel 1,1 20 15 4 1320

Laten 0,68 20 94 4 5113,60

Supply air fan gain ( blow through) 0% RTHG

Pump gain BTU/hr

Return air duct gain

Return air fan gain 0%

Cooling Load 6824,53 5673,60 12498,13

(80)

3.5.3 Ruang Suite Room Hotel Santika Lantai I

Dalam perhitungan beban pendinginan suite room ini, kondisi udara rancangan sama dengan kondisi udara pada ruang standar room Hotel Santika Premiere dan ruangan lainnya. Selain itu, bahan yang digunakan untuk kaca, dinding, dan pintu sama dengan bahan yang digunakan pada standar room, sehingga nilai koefisien perpindahan panas menyeluruhnya (U) sama dengan standar room. Perhitungan beban pendinginan yang dilakukan adalah sebagai berikut:

Besarnya beban kalor konduksi melalui kaca di sebelah timur adalah:

1,04 ⁄ . . 86,07 95 80

1342,69 ⁄

Besarnya beban kalor konduksi melalui dinding di sebelah selatan adalah:

0,20 ⁄ . . 196,8 95 80

649,44 ⁄

(81)

231, S = 108. Seluruh kaca diasumsikan dapat menyerap sebagian panas dan cahaya dari matahari serta terdapat interior shading oleh Venetian Blinds atau Roller Shades. Dari Tabel 3.3 menggunakan Venetian Blinds diperoleh nilai SC = 0,29. Nilai CLF diperoleh dari Tabel 3.4, yaitu pada pukul 13.00 sebesar: N = 0,88; E = 0,22; W = 0,31; S = 0,79 (Heavy Construction)

Besarnya beban kalor radiasi melalui kaca yang terletak di sebelah timur adalah:

231 86,07 0,29 0,22 1268,48 ⁄

¾ Beban kalor peralatan listrik/lampu

Q = 3,4 x W x BF x CLF (BTU/hr)

Di dalam standar room terdapat 10 buah lampu TL yang masing-masing memiliki daya 40 Watt, maka daya total lampu yang dihasilkan adalah sebesar 400 Watt. Ballast Factor (BF) untuk lampu TL diasumsikan 1,25 sedangkan untuk peralatan listrik lainnya (TV, kulkas, dll) diasumsikan 1. Lampu hanya dinyalakan selama waktu kerja, sehingga lama waktu penyalaan lampu sama dengan waktu penggunaan AC, sehingga nilai CLF = 1.

Maka besarnya beban kalor yang dihasilkan lampu TL adalah:

3,4 400 1,25 1 1700 /

Besarnya beban kalor yang dihasilkan TV adalah:

(82)

Besarnya beban kalor yang dihasilkan Kulkas adalah:

3,4 45 1 1 153 /

Orang-orang di dalam suite room yang melakukan aktivitas dapat diperhitungkan dari Tabel 3.5. Diasumsikan nilai CLF = 1 dan terdapat 6 orang yang beristirahat (seated at rest), maka perhitungannya:

210 6 1 1260 ⁄

140 6 840 ⁄

Maka besarnya 2100 ⁄ ¾ Beban kalor dari ventilasi

Qs = 1,1 x CFM x ∆T (BTU/hr)

QL = 0,68 x CFM x ∆W’ (BTU/hr)

Untuk ventilasi, diasumsikan setiap orang membutuhkan udara segar sebanyak 20 CFM, terdapat pada Tabel 3.6. Pada sambungan ducting juga diasumsikan terdapat kebocoran sebesar 5% dari total CFM. Selain itu, juga dibutuhkan suatu unit untuk menghembuskan udara suplai air fan gain (draw through) sebesar 2,5%.

(83)

Sehingga:

1,1 20 6 15 1980 ⁄

0,68 20 6 94 ⁄ 7670,4 ⁄

(84)

Tabel perhitungan beban pendinginan suite room

Proyek : Hotel Santika Yogyakarta Ruang :

Suite

Room Engr : Simeon

Lokasi : Jln. Jend. Sudirman No. 19 Yogyakarta

Calc.

by Simeon