Sistem Ven lasi dan Pengkondisian Udara pada Bangunan Gedung
Perencanaan ven lasi dan alat pengkondisian udara bertujuan untuk memperoleh kenyamanan dan keamanan bagi pegawai serta pengunjung/tamu dalam ruangan kantor/gedung.
Ven lasi
Ven lasi merupakan proses untuk mensuplai udara segar ke dalam bangunan gedung sesuai kebutuhan.
Ven lasi bertujuan :
a). Menghilangkan gas-gas yang dak menyenangkan yang di mbulkan oleh keringat dan sebagainya dan gas-gas pembakaran (CO2) yang di mbulkan oleh pernafasan dan proses-proses pembakaran.
b). Menghilangkan uap air yang mbul sewaktu memasak, mandi dan sebagainya.
c). Menghilangkan kalor yang berlebihan.
d). Membantu mendapatkan kenyamanan termal.
Ven lasi Mekanik
Ven lasi dalam gedung-gedung kawasan dirancang menggunakan sistem ven lasi mekanik yang menggunakan fan yang digerakkan oleh energi listrik.
Kriteria yang diterapkan dalam perencanaan ven lasi mekanik :
a). Penempatan Fan yang memungkinkan pelepasan udara secara maksimal dan juga memungkinkan masuknya udara segar atau sebaliknya.
b). Sistem ven lasi mekanis bekerja terus menerus selama ruangan dihuni.
c). Bangunan atau ruang parkir tertutup akan dilengkapi sistem ven lasi mekanis untuk membuang udara kotor dari dalam dan minimal 2/3 volume udara ruang, pemasangannya pada ke nggian maksimal 0,6 meter dari lantai.
d). Besarnya pertukaran udara yang disarankan menurut SNI 03-6572-2001 untuk berbagai fungsi ruangan sebagai berikut dalam tabel,
Perancangan Sistem Ven lasi Mekanis
a). Perancangan sistem ven lasi mekanis dilakukan sebagai berikut :
1). Menentukan kebutuhan udara ven lasi yang diperlukan sesuai fungsi ruangan : toilet, dapur, area parkir tertutup, area merokok tertutup.
2). Menentukan kapasitas fan.
3). Rancang sistem distribusi udara dengan fan yang dipasang pada dinding/atap.
b). Jumlah laju aliran udara yang perlu disediakan oleh sistem ven lasi mengiku persyaratan pada tabel berikut,
Tabel kebutuhan laju udara ven lasi menurut SNI 03-6572-2001
Kriteria Kenyamanan
A. Faktor yang Mempengaruhi Kenyamanan Termal Orang 1. Temperatur Udara Kering
Daerah kenyamanan termal untuk daerah tropis dapat dibagi menjadi : 1) sejuk nyaman, antara temperatur efek f 20,50C ~ 22,80C.
2) nyaman op mal, antara temperatur efek f 22,80C ~ 25,80C.
3). hangat nyaman, antara temperatur efek f 25,80C ~ 27,10C.
2. Kelembaban Udara Rela f
Kelembaban udara rela f dalam ruangan adalah perbandingan antara jumlah uap air yang dikandung oleh udara tersebut dibandingkan dengan jumlah kandungan uap air pada keadaan jenuh pada temperatur udara ruangan tersebut.
Untuk daerah tropis, kelembaban udara rela f yang dianjurkan antara 40% ~ 50%, tetapi untuk ruangan yang jumlah orangnya padat seper ruang pertemuan, kelembaban udara rela f masih diperbolehkan berkisar antara 55% ~ 60%.
3. Pergerakan Udara (Kecepatan Udara)
Untuk mempertahankan kondisi nyaman, kecepatan udara yang jatuh diatas kepala dak boleh lebih besar dari 0,25 m/de k dan sebaiknya lebih kecil dari 0,15 m/de k.
Kecepatan udara ini dapat lebih besar dari 0,25 m/de k tergantung dari temperatur udara kering rancangan.
Tabel Kecepatan udara dan kesejukan
4. Radiasi Permukaan yang Panas
Apabila di dalam suatu ruangan dinding - dinding sekitarnya panas, akan mempengaruhi kenyamanan seseorang di dalam ruangan tersebut, meskipun temperatur udara disekitarnya sesuai dengan ngkat kenyamannya (misalnya di dekat oven atau dapur).
Apabila temperatur radiasi rata-rata lebih nggi dari temperatur udara kering ruangan, maka temperatur udara ruangan rancangan dibuat lebih rendah dari temperatur rancangan biasanya.
5. Ak vitas Orang
Laju Pertambahan Kalor dari Penghuni dalam Ruang yang Dikondisikan
Nilai dalam tabel didasarkan pada temperatur udara kering 750F. Untuk 800F temperatur udara kering, total panas tetap sama, tetapi nilai kalor sensibel harus diturunkan mendeka 20%, dan nilai kalor laten menyesuaikan naik.
6. Pengaruh Ak vitas dan Pakaian yang Dipakai Orang terhadap Temperatur Opera f
Apabila ak fitas dari orang yang berada di ruangan lebih berat (nilai met lebih besar) dan pakaian yang dipakai lebih hangat (nilai clo lebih besar) , maka temperatur ruangan harus diubah menjadi lebih
nggi agar kondisi kenyamanan tetap sama.
Besarnya kalor yang dihasilkan dari ak fitas orang dinyatakan dalam met, ditunjukkan dalam tabel
Besarnya isolasi termal dari bahan pakaian yang dipakai ditunjukkan pada tabel
B. Zona kenyamanan ruangan menurut ASHRAE dan Zona Kenyamanan Termal di Indonesia
Temperatur efek f didefinisikan sebagai indeks lingkungan yang menggabung kan temperatur dan kelembaban udara menjadi satu indeks yang mempunyai ar bahwa pada temperatur tersebut respon termal dari orang pada kondisi tersebut adalah sama, meskipun mempunyai temperatur dan kelembaban yang berbeda, tetapi keduanya harus mempunyai kecepatan udara yang sama.
Standar ASHRAE untuk temperatur efek f ini didefinisikan sebagai temperatur udara ekuivalen pada lingkungan isotermal dengan kelembaban udara rela f 50%, dimana orang memakai pakaian standar dan melakukan ak fitas tertentu serta menghasilkan temperatur kulit dan kebasahan kulit yang sama.
Untuk memperoleh daerah zona yang dapat diterima sebagai daerah temperatur opera f dan kelembaban udara rela f yang memenuhi kenyamanan untuk orang melakukan ak fitas ringan dengan met kurang dari 1,2 , serta memakai pakaian dengan clo = 0,5 untuk musim panas dan clo = 0,9 untuk musim dingin, ASHRAE mengeluarkan standar untuk zona kenyamanan (comfort zone) seper ditunjukkan pada gambar.
Mengacu pada daerah kenyamanan termal untuk daerah tropis, maka perancangan zona kenyamanan termal untuk orang Indonesia umumnya diambil : 25 C ± 1 C dan kelembaban udara rela f 55% ± 10%.
Pengkondisian Udara pada Bangunan Gedung
Prosedur perancangan sistem pengkondisian udara pada bangunan gedung dilakukan mengiku bagan.
Fungsi ruang dalam gedung Terdiri dari :
a) kegiatan utama yang berlangsung dalam ruang (ak fitas) b) waktu kegiatan puncak
c) pola pakaian penghuni Kondisi termal dalam gedung Terdiri dari :
a) temperatur udara b) kelembaban udara rela f c) kuan tas udara yang diperlukan
d) tuntutan keteli an untuk pengendalian besaran termal dalam ruangan Data cuaca dan iklim
Terdiri dari :
a). data cuaca tahunan
b). data temperatur udara luar di lokasi c). data kelembaban udara rela f di lokasi Beban Pendinginan
Jenis Kalor
a). Kalor Sensibel
adalah suatu kalor yang berhubungan dengan perubahan temperatur dari udara. Penambahan kalor sensibel (sensible heat gain) adalah kalor sensibel yang secara langsung masuk dan ditambahkan ke dalam ruangan yang dikondisikan melalui konduksi, konveksi atau radiasi.
b). Kalor Laten
adalah suatu kalor yang berhubungan dengan perubahan fasa dari air. Penambahan kalor laten (latent heat gain) terjadi apabila ada penambahan uap air pada ruangan yang dikondisikan, misalnya karena penghuni ruangan atau peralatan yang menghasilkan uap.
Bagan : Perencanaan Teknis Sistem Pengkondisian Udara
Beban Pendinginan Ruangan
Beban Pendinginan Ruangan adalah laju aliran kalor yang harus diambil dari dalam ruangan untuk mempertahankan temperatur dan kelembaban udara rela f ruangan pada kondisi yang diinginkan.
Beban-beban pendinginan ruangan
a). Beban Pendinginan Luar (external cooling load)
Beban pendinginan ini terjadi akibat penambahan panas di dalam ruangan yang dikondisikan karena sumber kalor dari luar yang masuk melalui selubung bangunan (building envelope), atau kerangka bangunan (building shell) dan dinding par si.
Sumber kalor luar yang termasuk beban pendinginan ini adalah :
1). penambahan kalor radiasi matahari melalui benda transparan seper kaca 2). penambahan kalor konduksi matahari melalui dinding luar dan atap
3). penambahan kalor konduksi matahari melalui benda transparan seper kaca 4). penambahan kalor melalui par si, langit, langit dan lantai
5). infiltrasi udara luar yang masuk ke dalam ruangan yang dikondisikan 6). ven lasi udara luar yang masuk ke dalam ruangan yang dikondisikan
b). Beban Pendinginan Dalam (internal cooling load)
Beban pendinginan ini terjadi karena dilepaskannya kalor sensibel maupun kalor laten dari sumber yang ada di dalam ruangan yang dikondisikan.
Sumber kalor yang termasuk beban pendinginan ini adalah :
1). penambahan kalor karena orang yang ada di dalam ruang yang dikondisikan
2). penambahan kalor karena adanya pencahayaan buatan di dalam ruang yang dikondisikan 3). penambahan kalor karena adanya motor-motor listrik yang ada di dalam ruang yang
dikondisikan
4). penambahan kalor karena adanya peralatan-peralatan listrik atau pemanas yang ada di dalam ruangan yang dikondisikan
Perhitungan Beban Pendinginan dengan Metoda CLTD/SCL/CLF
ASHRAE mengembangkan perhitungan metoda ini pada tahun 1977. Prosedur perhitungannya menggunakan Metoda Perbedaan Temperatur Beban Pendinginan (CLTD = Cooling Load Temperature Difference), faktor beban pendinginan karena matahari (SCL = Solar Cooling Load Factor), dan faktor beban pendinginan internal (CLF = Internal Cooling Load Factor).
a). Penambahan kalor dari luar ruangan yang dikondisikan 1). Beban radiasi matahari melalui kaca
q = A.(SC).(SCL) dimana :
A = luas permukaan kaca luar SC = koeffisien peneduh
SCL = faktor beban pendinginan matahari dengan tanpa peneduh dalam, atau dengan peneduh dalam
2). Konduksi matahari melalui kaca, atap dan dinding q = U.A.(CLTD)
dimana :
U = koeffisien perpindahan kalor rancangan untuk atap atau dinding, atau untuk kaca A = luas permukaan atap, dinding luar, atau kaca luar, dihitung dari gambar bangunan.
CLTD = perbedaan temperatur beban pendinginan. atap, dinding atau kaca.
3). Beban pendinginan dari par si, langit-langit dan lantai q = U.A.(tb – trc )
dimana :
U = koeffisien perpindahan kalor rancangan untuk par si, langit-langit, atau lantai A = luas permukaan par si, langit-langit atau lantai, dihitung dari gambar bangunan tb = temperatur ruangan yang bersebelahan
trc = temperatur ruangan yang direncanakan b). beban pendinginan dalam
1). Orang.
qSensibel = N.(penambahan kalor sensibel).(CLF) dimana :
N = jumlah orang di dalam ruangan. Penambahan kalor sensibel dan laten dari penghuni CLF = faktor beban pendinginan sesuai jam penghunian.
Catatan :
CLF = 1,0 dengan kepadatan nggi atau 24 jam penghunian dan / atau jika pendinginan ma pada malam hari atau selama libur.
2). Pencahayaan.
q = W.Ful.Fsa.(CLF) dimana :
W = wa dari listrik atau data armatur pencahayaan.
Ful = faktor penggunaan pencahayaan Fsa = faktor toleransi khusus
CLF = faktor beban pendinginan, sesuai jam penghunian Catatan :
CLF = 1,0 dengan 24 jam pemakaian pencahayaan dan / atau jika pendinginan ma pada malam hari atau selama libur.
3). Daya listrik.
q = P.EF. (CLF) dimana :
p = daya listrik yang digunakan EF = faktor efisiensi
CLF = faktor beban pendinginan sesuai jam penghunian.
Catatan :
CLF = 1,0 dengan 24 jam beroperasinya daya listrik dan / atau jika pendinginan ma pada malam hari atau selama libur.
4). Peralatan lainnya.
qSensibel = qis . Fua . Fra atau :
qSensibel = [qis . Fua . Fra . (CLF)]/Ffl qLaten = qil . F
dimana :
qis , qil = penambahan kalor sensibel dan laten dari peralatan
Fis , Fua , Fra = faktor penggunaan, faktor radiasi, faktor kerugian pembakaran CLF = faktor beban pendinginan, sesuai skedule jam
Catatan 1 :
CLF = 1,0 dengan 24 jam peralatan beroperasi dan/atau jika pendinginan ma pada malam hari atau selama libur
Catatan 2 :
Set beban laten = 0 jika peralatan menggunakan tudung pembuangan c). Udara ven lasi dan udara infiltrasi.
qSensibel = (1,23).Q.(to – ti ) qLaten = (3010).Q.(Wo – Wi) qTotal = (1,20).Q. (Ho – Hi ) dimana :
Q = ven lasi dalam liter per de k, dan infiltrasi.
to , ti = temperatur udara luar dan temperatur udara di dalam ruangan.
Wo, Wi = kandungan uap air di luar dan di dalam ruangan, (kg.uap air/kg.udara kering).
Ho, Hi = entalpi udara di luar dan di dalam ruangan, kJ/kg (udara kering).
Summary of Load Sources and Equa ons for Es ma ng Space Design Cooling Load (ASHRAE, 1997)
Analisa Psychrometrik
Kurva Psychrometric untuk pengkondisian udara ruangan
Proses Pengkondisian Udara
a). Gambar 6.7.1, menunjukkan proses pengkondisian udara yang digambarkan pada kurva psychrometric.
b). Udara luar (2) dicampur dengan udara balik dari ruang (1) dan masuk ke dalam koil pendingin (3).
Udara mengalir melalui koil pendingin (3-4) dan dipasok ke ruangan (4). Udara yang dipasok ke ruangan bergerak sepanjang garis (4-1) mengambil beban ruangan, dan siklus berulang.
c) Secara normal udara yang dipasok ke ruangan oleh sistem pengkondisian udara, dikembalikan ke koil pendingin. Jadi dicampurnya dengan udara luar adalah untuk kebutuhan ven lasi. Campuran kemudian mengalir melalui koil pendingin dimana kalor dan pengembunan ditambahkan atau dipindahkan, sesuai yang dipersyaratkan untuk memelihara kondisi yang diinginkan.
Peralatan Sistem Pengkondisian Udara
Sistem Pengkondisian Udara secara Ekspansi Langsung (DX)
Pada sistem ini udara didinginkan secara langsung oleh koil pendingin dimana media di dalam koil pendingin adalah refrigeran. Sistem ini terdiri dari kipas udara, koil pendingin dan mesin refrigerasi yang berada di dalam satu kotak.
Mesin refrigerasi yang ada didalamnya terdiri dari kondenser (jenis pendingin udara) dan kompressor yang dihubungkan dengan pipa refrigran serta unit fan koil yang terpisah untuk menlewatkan udara yang didinginkan melalui celah-celah koil pendingin.
Sistem ekspansi langsung pada pengkondisian udara ruangan gedung
Kinerja Peralatan Pengkondisian Udara
Peralatan sistem pengkondisian udara berupa sistem terpisah (split system) rakitan pabrik yang terdiri dari : sarana sirkulasi udara, pembersih udara, pendingin udara dengan kontrol temperatur dan penurunan kelembaban (dehumidifica on).
Fungsi pendinginan dioperasikan dengan listrik dan kondensor refrigeran didinginkan oleh udara.
Koefisien Performansi (COP ) dari Peralatan Pendinginan
COP adalah perbandingan antara kalor bersih yang dilepaskan (net heat removal) dengan total masukan energi. Besarnya kalor bersih yang dilepaskan didefinisikan sebagai perubahan total kalor yang terkandung dari udara yang masuk dan yang meninggalkan peralatan. Total masukan energi merupakan masukan energi dari semua elemen paket peralatan yang dipasok : kompresor, fan koil, fan udara untuk kondenser, dan sirkit kontrol.
COP pendinginan minimum dari peralatan sistem pengkondisian udara yang digerakkan dengan listrik
SNI 03-6572-2001
ASHRAE Handbook : Fundamentals, 1997, ASHRAE,Inc
