BAB IV ANALISA DATA PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN

(1)

BAB IV

ANALISA DATA

PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN

Dalam perhitungan beban pendingin gedung yang akan dikondisikan oleh mesin pendingin didapat data-data dari gedung tersebut, sebagai berikut :

IV.1 Nama Gedung

1. Nama : Gedung Nusantara II Sekretariat Jenderal DPR RI 2. Fungsi : Ruang Rapat Paripurna lantai 3 3. Lokasi : Jakarta Barat

4. Posisi : Menghadap ke Barat 5. Letak Geografis : 6˚ LS dan 107˚BT

IV.2 Data Gedung

1. Luas lantai : 1632 m 2. Volume ruangan : 8160 m 3. Nama bulan Perancangan : Juni 2010

IV.3 Kondisi Perancangan

Waktu pukul Temperatur bola kering Perubahan temperatur harian Temperatur bola basah Kelembaban relatif Perbandingan kelembaban rata-rata sepanjang hari Di dalam ruangan 26˚C - - 55% 0,0116 kg/kg Di luar ruangan 32˚C 8˚C - - 0,020 kg/kg

(2)

IV.4 Temperatur Udara Luar dan Jumlah Radiasi Matahari Sepanjang Hari Waktu\Pukul 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Temperatur luar (˚C) 31.5˚C Radiasi matahari (Kcal/M h) 744

Temperatur udara luar sesaat28 :

) ( 15 cos 2 2 , −Δ +Δ τ −γ =to rancangan t t to = 32 – 4 + 4 cos 15 (0-2)

= 31,5 ˚C (untuk pukul 12.00 wib) dimana :

to = temperatur udara luar sesaat, (oC)

to rancangan = temperatur udara luar untuk perancangan, (oC) Δt = perubahan temperatur harian, (oC)

15 = perubahan waktu sudut (

jam

24 3600

)

τ = waktu penyinaran matahari

γ = saat terjadinya temperatur maksimum ( + 2 )

Untuk τ (waktu penyinaran matahari ), pukul 12.00 siang adalah 0, pagi hari (A.M) adalah negatif (-) dan siang hari (P.M) adalah positif, dengan besarnya

(3)

dinyatakan sampai satu angka desimal, misalnya pukul setengah sepuluh pagi dinyatakan dengan -2.5.

IV.5 Beban Kalor Sensibel Daerah Parimeter (Tepi)

IV.5.1 Tambahan Kalor Oleh Transmisi Radiasi Matahari Melalui Jendela

Luas jendela (m²) x Jumlah Radiasi Matahasi (Kcal/m²Jam) x Faktor Transmisi Jendela x Faktor bayangan = Kcal/h29

= 23,14 m² x 744 Kcal/m²jam x 0,95 x 0,8 = 13.084,282 Kcal/h

IV.5.2 Beban Transmisi Kalor Melalui Jendela

Dapat dirumuskan :

Luas Jendela (m²) x Koefisien Transmisi Kalor Melalui Jendela, K (Kcal/m²Jam ˚C) x ∆t Ruangan (˚C) = Kcal/h30

= 23,14 m² x 5,5 Kcal/m²Jam ˚C x 5,5 ˚C = 699,985 Kcal/h

IV.5.3 Infiltrasi Beban Kalor Sensibel

Dapat dirumuskan :

{(Volume Ruangan (m³) x Jumlah Penggantian Ventilasi Alamiah, Nn + Jumlah Udara Luar x _V ,_S _f x ∆t Ruangan ( = Kcal/h31

29

Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal. 30

30

Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal. 30.

31

(4)

= {(8160 m³ x 2 kal/h) + 298,5)} x ,

, x 5,5 = 12.421,26 Kcal/h

IV.6 Beban Transmisi Kalor Melalui Dinding dan Atap

IV.6.1 Beban Kalor Transmisi Melalui Dinding

Untuk dinding menggunakan bahan :

Marmer dalam dan luar R = 0,741 m jam ˚C/kcal Beton (biasa) R = 0,714 m jam ˚C/kcal x 0,2

= 0,143 m² jam˚C/kcal

Adukan semen R = 1,07 m jam ˚C/kcal x 0,02 = 0,021 m jam ˚C/kcal Lapisan bagian luar R = 0,05l m jam ˚C/kcal Lapisan bagian dalam R = 0,125 m jam ˚C/kcal

Sehingga tahanan perpindahan kalor total32 : R = R + R + R + R `+ R

R = 2,339 m jam ˚C/kcal Maka : K = _R

= _, = 0,4275 Kcal/m²Jam Sehingga beban transmisi kalor melalui dinding :

(Luas dinding, m³) x (Koefisien Mission Transmisi Kalor dari dinding K, Kcal/m²Jam ) x (ETD Matahari + ETD Udara, Kcal/h33

= 160 m³ x 0,4275 Kcal/m²Jam x (26,04 + 5,109) = 2130,59 Kcal/

IV.6.2 Beban Kalor Transmisi Melalui Atap

32

America Society of Heating Refrigerant and Air Conditioning Engineers, ASHRAE Handbook

Fundamental, Atlanta, 2001, hal. 23.8.

33

(5)

Mencari Nilai ETD matahari34 :

ETD matahari =

Dimana = Beban Perpindahan kalor, Kcal/m²Jam K = Koefisien Perpindahan kalor, Kcal/m²Jam Mencari beban Perpindahan kalor

= K ( 1 – e t )

Dimana : K = Koefisien Perpindahan kalor, Kcal/m²Jam C = Kapasitas Kalor atap, Kcal/m²Jam

t = waktu K = _R (Kcal/m²Jam )

Rt = Rso +Rsi + R1 +R2+ R3 +R4

Terdiri dari dari 3 lapisan dan satu kerangka atap :

• Water Frooping R = 0,06 m jam ˚C/kcal • Beton ( biasa) R = 0,714 m jam ˚C/kcal • Langit-langit Udara R = 0,170 m jam ˚C/kcal • Tembaga R = 0,0030 m jam ˚C/kcal • Lapisan bagian luar R = 0,05l m jam ˚C/kcal • Lapisan bagian dalam R = 0,125 m jam ˚C/kcal

R = R + R + R + R `+ R + R 35

34

(6)

R = 1,123 m jam ˚C/kcal Harga K = = , = 0,89 kcal/m jam = K ( 1 – e t ) = 26,04 x 0,89 ( 1 – e , , x 6 ) = 23,21 kcal/m jam

Maka : ETD matahari = ,

, = 26,08 Mencari nilai ETD udara36 :

ETD udara = t rancangan - ∆ - tr rancangan + k ∆ cos 15 ( Dimana : to rancangan = temperatur luar untuk rancangan

∆ Perbedaaan temperatur harian

Tr rancangan = temperatur udara ruang untuk perancangan K = Faktor amplitudo

= lama waktu matahari bersinar dinyatakan dalam jam ( saat Terjadinya kulminasi adalah 0;AM dinyatakan negatif dihitung

Dalam berapa jam sebelum kulminasi dan PM dinyatakan dalam Tanda Positif

= selisih waktu antara terjadinya kulminasi dan saat dimana terjadi

35

Fundamental, Atlanta, 2001, hal. 23.8

36

(7)

Terjadi temperatur maksimum (-2) = waktu keterlambatan

15 = kecepatan sudut

Maka ETD udara = 32 - -26 + 0,98 cos 15 (0-2-0,5) = 5,109 Maka beban transmisi kalor melalui atap :

(luas atap,m²) x( koefisien mission transmisi kalor dari atap K,m²kcal/m²h ETDmatahari ETDudara, )37

= 1632 m² x 0,666 x (26,08 + 5,109 ) =28.351,774 kcal/h

IV.6.3 Sub Total : Beban Kalor Transmisi Melalui Dinding Ditambah Beban Kalor Transmisi Melalui Atap

= 2130,592 Kcal/h + 28.351,774 kcal/h = 30.482,366 kcal/h

IV.7 Beban Kalor Tersimpan dari Ruangan dengan Penyegaran Udara (Pendinginan) Terputus-putus

Untuk keadaan dimana penyegaran udara dimulai 2 atau 3 jam waktu terjadi beban maksimum

= sub total IV.2.1 + sub total IV.2.2 + IV.2.3 + sub total IV.3.3 x (faktor beban kalor tersimpan, 10 %)

= 13.084,282 + 699,985 + 12.421,26 + 30482,366 x 10% = 56.687,89 kcal/h

Total jumlah kalor sensibel daerah parimeter (tepi) :

37

(8)

= sub total IV.2.1 + sub total IV.2.2 + sub total IV.2.3 + sub total IV.3.3 + sub total IV.4

= 13.084,282 + 699,985 + 12.421,26 + 30.482,266 + 56.687,89 = 113.375,786 kcal/h

IV.8 Beban Kalor Laten Daerah Parimeter (Tepi)

IV.8.1. Beban kalor laten oleh infiltrasi

beban kalor laten oleh infiltrasi dapat dirumuskan38 :

Vol ruang (m3) x jml ventilasi alamiah,Nn x

) /kg' (m spesifik vol kg / kcal 597,3 3 x Δw (kg/kg’) = 8160 m³ x 2 x ) /kg' (m 0.898 kg / kcal 597,3 3 x (0,020 – 0.0116) = 91.179,84 kcal/h

IV.9 Beban Kalor Sensibel Daerah Interior

IV.9.1 Beban Kalor dari Partisi, Langit-Langit dan Lantai

IV.9.1.a Beban kalor dari partisi

Dapat dirumuskan39 :

Luas kompartemen (m2) x koefisien transmisi kalor dari kompartemen, K (kcal/ m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC)

Mencari tahanan perpindahan kalor dinding partisi :

38

Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002 hal. 31.

39

(9)

Adukan semen R = 1,07 x 0,02 = 0,021 m jam ˚C/kcal Batu bata R = 0,4 m jam ˚C/kcal

Adukan semen R = 1,07 x 0,02 = 0,021 m jam ˚C/kcal Lapisan bagian luar R = 0,05l m jam ˚C/kcal

Lapisan bagian dalam R = 0,125 m jam ˚C/kcal

Sehingga tahanan perpindahan kalor total40 : R = R + R + R + R `+ R R = 0,618 m jam ˚C/kcal Maka : K = R = _, = 1,618 Kcal/m²Jam

Sehingga beban transmisi kalor melalui dinding41 :

Luas kompartemen (m2) x koefisien transmisi kalor dari kompartemen, K (kcal/ m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC) = kcal/h

= 23,14 m³ x 1,618 Kcal/m²Jam x (32-26) = 224,64 Kcal/h

40

41

Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002.

(10)

IV.9.1.b Beban kalor dari langit-langit

Luas langit-langit (m2) x koefisien transmisi kalor dari langit-langit, K (kcal/ m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC)

(Penyegaran udara, 31)

Adukan beton R = 0,714 x 0,015 = 0,01 m jam ˚C/kcal Lapisan bagian luar R = 0,05l m jam ˚C/kcal

Lapisan bagian dalam R = 0,125 m jam ˚C/kcal

Sehingga tahanan perpindahan kalor total43 : R = R + R + R R = 0,186 m jam ˚C/kcal Maka : K = R = _, = 5,376 Kcal/m²Jam

Sehingga beban transmisi kalor melalui dinding44 :

Luas langit-langit (m2) x koefisien transmisi kalor dari langit-langit, K (kcal/ m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC) = kcal/h

= 326,4 m³ x 5,376 Kcal/m²Jam x (32-26) = 10.528,36 Kcal/h

42

43

44

(11)

IV.9.1.c Beban kalor dari lantai

Luas lantai (m2) x koefisien transmisi kalor dari lantai, K (kcal/ m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC)

Adukan semen plester R = 5,46 x 0,01 = 0,0546 m jam ˚C/kcal Lapisan bagian luar R = 0,05l m jam ˚C/kcal

Lapisan bagian dalam R = 0,125 m jam ˚C/kcal Sehingga tahanan perpindahan kalor total46 :

R = R + R + R R = 0,23 m jam ˚C/kcal Maka :

K = _R

= _, = 4,336 Kcal/m²Jam Sehingga beban transmisi kalor melalui dinding47 :

Luas kompartemen (m2) x koefisien transmisi kalor dari kompartemen, K (kcal/ m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC) = kcal/h

= 326,4 m³ x 4,336 Kcal/m²Jam x (32-26) = 8.491,62 Kcal/h

45

46

Fundamental, Atlanta, 2001, hal. 23.8

47

(12)

Sub total :

= 224,64 Kcal/h + 10.528,358 Kcal/h + 8.491,623 Kcal/h = 19.244,62 kcal/h

IV.9.2 Beban Kalor Sensibel Karena Adanya Sumber Kalor Interior

IV.9.2.a Beban kalor sensibel dari penghuni

Jml orang x kalor sensibel manusia (kcal/ jam.orang ) x faktor kelompok = kcal/h = 356 x 0,82 kcal/jam org x 0,947 = 276,45 kcal/h

IV.9.2.b Beban kalor sensibel dari peralatan

Peralatan,Kw x kalor sensibel peralatan, kcal / Kw x faktor penggunaan peralatan

= (0,15 Kw x 8 unit ) x 0,86 kcal/Kw x 0,75 = 0,774 kcal/h

Jenis Peralatan Jumlah

(unit) Qr (Kw) Qs (kcal/h) Komputer 8 0,150 0,774 Proyektor 2 0,560 0,7224 Kamera CCTV 6 0,070 0,2709 Microphone 561 0,015 5,427675 48

49

(13)

TV Lcd 46’ 2 0,120 0,15 Escalator 2 8 10,32 Lift 1 1 6,4 4,128 Lift 2 1 18,5 11,9325 AC split 2 pk 3 0,98 1,8963 AC split 5 pk 1 2,1 1,3545

Jumlah kalor sensibel dari peralatan : 36,966775 kcal/h

IV.9.2.c Beban kalor sensibel dari lampu Penerangan

(Lampu, Kw/h x Unit ) x ( kalor sensibel peralatan,0,85 kcal/h)

JENIS LAMPU JUMLAH

DAYA TERPAKAI (KW) CLTD Q (KW) TL 56 0,018 0,85 0,8568 TL 56 0,036 0,85 1,7136 Halogen 186 0,050 0,85 7,905 PLC 9 59 0,01 0,85 0,5015 PLC 7 60 0,01 0,85 0,51 Mercuri 167 0,125 0,85 17,74375

Jumlah kalor sensibel dari lampu penerangan = 29,23065 kcal/h

50

(14)

Sub total : IV.9.2.a + IV.9.2.b + IV.9.2.c

= 276,448 kcal/h + 36,966775 kcal/h + 29,23065 kcal/h = 342,646 kcal/h

IV.9.2.d Total beban kalor sensibel sumber kalor intrerior

= IV.9 + ( IV.9.2.a + IV.9.2.b + IV.9.2.c) = 19.224,62 + 342,645 kcal/h

= 19.567,266 kcal/h

IV.10 Beban Kalor Laten Daerah Interior

IV.10.1 Beban kalor laten dari penghuni (Sumber Penguapan Interior)

Jml orang x kalor laten manusia (kcal/ jam.orang ) x faktor kelompok = 356 x 51 x 0,947

= 12.64 Kcal/h

IV.11 Beban Kalor Sensibel Mesin

IV.11.1 Beban Kalor Sensibel Oleh Udara Luar Masuk

Dapat dirumuskan52:

(Jml udara (m³/jam) : Volume spesifik udara luar (m³/kg) x 0,24 x (selisih temperatur didalam dan diluar interior ( oC)) = ( 30m³_{x 356 orang ) x} , K /K , ³/K x 6 o C = 8259,86kcal/h 51

52

(15)

IV.11.2 Sub Total Beban Kalor Sensibel Ruangan

= sub total IV.7 + IV.9

= 56.687 kcal/h + 342,646 kcal/h = 57.029,646 kcal/h

IV.11.3 Kenaikan Beban Oleh Kebocoran Saluran Udara

= IV.11.1 + IV.11.2 x ( faktor koreksi)

8.259 kcal/h + 57.029,646 kcal/h x 10 % = 13.962,83 kcal/h

IV.11.4 Total kalor sensibel

= IV.11.1 + IV.1.2 + IV.11.3

= 8.259,86 kcal/h + 57.029,646 kcal/h + 13.962,825 kcal/h = 79.252,3 kcal/h

IV.12 Beban Kalor Laten Mesin

IV.12.1 Beban Kalor Laten udara Oleh Udara luar Masuk

Jumlah Udara Luar Masuk, m³/h) : volume spesifik udara luar , m³/kg) x ( 24 kcal/kg) x ( Selisih faktor pencampuran uap di dalam dan di luar ruangan, kg/kg)

= ( 30 m³ x 356 orang) : 0,898 x 24 x 0.0089 = 2540,37 kcal/h

IV.12.2 Sub Total Beban Kalor Laten Ruangan

= IV.8 + IV.10

= 91.179 kcal/h + 276,448 Kcal/h 53

(16)

= 91.455,446 kcal/h

IV.12.3 Kenaikan Beban Oleh Kebocoran Saluran Udara

= IV.12 + IV.12.2

= 2540,37 kcal/h + 91.455,446 kcal/h x 10 % = 11.685,9 kcal/h

IV.12.4 Total Kalor laten

= 2540,37 kcal/h + 91.455,446 kcal/h + 11.685,9 kcal/h = 105.681,73 kcal/h

(17)

Dari keseluruhan perhitungan beban kalor dapat ditabelkan sbb : Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Beban

Perhitungan Beban Kalor Sensibel Daerah Parimeter

IV.5.1 Tambahan kalor oleh transmisi radiasi matahari melalui jendela

13.084,282 kcal/jam

IV.5.2 Beban transmisi kalor melalui jendela 699,985 kcal/jam IV.5.3 Infiltrasi beban kalor sensibel 12.421,26 kcal/jam IV.6.1 Beban transmisi kalor melalui dinding 2130,59 kcal/jam IV.6.2 Beban transmisi kalor melalui atap 28.351,774 kcal/jam IV.7 Beban kalor tersimpan dari ruangan dengan

penyegaran udara (pendinginan) terputus-putus

56.687,89 kcal/jam

SUB TOTAL 113.357,78 kcal/jam

Beban Kalor Laten Daerah Parimeter

IV.8.1 Beban kalor laten oleh infiltrasi 91.179,84 kcal/jam

Beban Kalor Sensibel Daerah Interior

IV.9.1a Beban kalor dari partisi 224,64 kcal/jam

IV.9.1b Beban kalor dari langit-langit 10.528,36 kcal/jam IV.9.1c Beban kalor dari lantai 8.491,62 kcal/jam

Beban kalor sensibel karena adanya sumber kalor interior

IV.9.2a Beban kalor sensibel dari penghuni 276,45 kcal/jam IV.9.2b Beban kalor sensibel dari peralatan 36,967 kcal/jam IV.9.2c Beban kalor sensibel dari lampu

penerangan

29,231 kcal/jam

SUB TOTAL 342,65 kcal/jam

Beban Kalor Laten Daerah Interior

IV.10.1 Beban kalor laten dari penghuni (sumber penguapan interior)

(18)

Beban Kalor Sensibel Mesin

IV.11.1 Tambahan kalor (heat gain) sensibel oleh udara luar masuk

8.259,86 kcal/jam

IV.11.3 Kenaikan beban oleh kebocoran saluran udara

13.962,83 kcal/jam

Beban Kalor Laten Mesin

IV.12.1 Beban Kalor Laten Mesin oleh Udara Luar Masuk

2540,37 kcal/jam

IV.12.3 Kenaikan Beban Oleh Kebocoran Saluran Udara

11.685,9 kcal/jam

TOTAL PERHITUNGAN BEBAN 272.937,85 kcal/jam

IV.13 Total Beban Pendinginan Pada Ruang Rapat Paripurna Lantai 3 Gedung Nusantara II yang didapat adalah

Kalor beban : 272.937,85 kcal/jam

Safety factor : 272.937,85 kcal/jam x 5 % = 136.468,925 kcal/jam Perhitungan beban = 136.468,925 kcal/jam x B

, /

= 541.578,983 Btu/jam

Kompresor yang dibutuhkan sebesar = ,_{B /} B / = 60,175 PK Daya listrik yang dihasilkan = 60,17 x 746

(19)

Beban pendinginan pada ruang rapat paripurna lantai 3 adalah 44.890,88 Watt atau 44,89 KW atau 0,04 MW

atau 0,04 MW.

IV.14 Perbandingan Total Kapasitas Pendingin Terhadap Kapasitas Beban Yang Terpasang

Beban pendinginan pada ruang rapat paripurna lantai 3 adalah 44.890,88 Watt atau 44,89 KW atau 0,04 MW sedangkan Kapasitas beban mesin terpasang pada gedung Nusantara II ruang rapat Paripurna lantai 3 yang terdiri dari tiga unit AHU (air handling unit) dengan beban 105.900 Watt. Sehingga dari perhitungan beban diatas dapat diketahui selisih kapasitas beban yang terpasang dengan beban pendingin seabagai berikut :

= Kapasitas beban terpasang – Kapasitas beban pendinginan = 105.900 W - 44.890,88 W

= 61.009,12 Watt atau 0,06 MW

Kesimpulan dari hasil positif dari perhitungan beban pendingin diatas dengan kapasitas mesin AHU (air handling unit) yang terpasang sangat mencukupi kebutuhan yang ada.