AHU

AHU

( AIR HANDLING UNIT )

TEORI DASARPenemuan Siklus Refrigerasi dan Perkembangan Sistem Penyegaran Udara.

Penemuan siklus refrigerasi dan perkembangan mesin refrigerasi merintis jalan bagi pembuatan dan penggunaan mesin penyegar udara. Komponen utama dari system refrigerasi adalah kompresor, kondensor, katup ekspansi pipa kapiler dan evaporator.

Instalasi pendingin yang pertama kali dibuat dan dipatenkan oleh seorang berkebangsaan Amerika yaitu Josep Mc. Creaty pada tahun 1887 yang dinamai mesin pencuci udara yaitu system pendinginan menggunakan air.

Dan pada tahun 1906 Dr. Willis H Carrier kebangsaaan Amerika Serikat merupakan orang pertama yang berhasil membuat alat pengatur temperature dan kelembaban udara yang dapat mendinginkan dan menjenuhkan udara sampai mencapai titik embun.Definisi dari Penyegaran UdaraPenyegaran udara adalah suatu proses mendinginkan udara sehingga dapat mencapai temperature dan kelembaban yang sesuai dengan persyaratan kondisi udara dari suatu ruangan tertentu yang dapat mengatur aliran udara dan kebersihannya.

Sistem penyegaran udara pada umumnya di bedakan menjadi 2 ( dua ) jenis golongan , yaitu :

a. Penyegaran udara untuk kenyamanan

Yaitu penyegaran yang fungsi utamanya mengatur suhu dalam ruangan yang memberikan kenyamanan bagi penghuni atau pemakainya dalam melakukan aktifitas tertentu.

b. Penyegaran Udara untuk Industri

Yaitu penyegaran udara dari ruangan yang di fungsikan untuk mengontrol suhu suatu perangkat yang ada di dalamnya. Biasanya peralatan peralatan tersebut tidak kuat akan suhu yang terlalu tinggi.

Pada dasarnya teori dasar unit AHU ini, tidak jauh berbeda dengan AC ( Air Conditioner) dimana terdiri dari :

Kompresor : Kompresor adalah power unit dari sistem sebuah AC. Ketika AC dijalankan, kompresor mengubah fluida kerja/refrigent berupa gas dari yang bertekanan rendah menjadi gas yang bertekanan tinggi. Gas bertekanan tinggi kemudian diteruskan menuju kondensor.

Kondensor :Kondensor adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengubah/mendinginkan gas yang bertekanan tinggi berubah menjadi cairan yang bertekanan tinggi. Cairan lalu dialirkan ke orifice tube.

Orifice Tube : Di mana cairan bertekanan tinggi diturunkan tekanan dan suhunya menjadi cairan dingin bertekanan rendah. Dalam beberapa sistem, selain memasang sebuah orifice tube, dipasang juga katup ekspansi.

Katup ekspansi : Katup ekspansi, merupakan komponen terpenting dari sistem. Ini dirancang untuk mengontrol aliran cairan pendingin melalui katup orifice yang merubah wujud cairan menjadi uap ketika zat pendingin meninggalkan katup pemuaian dan memasuki evaporator/pendingin

Evaporator/pendingin :Refrigent menyerap panas dalam ruangan melalui kumparan pendingin dan kipas evaporator meniupkan udara dingin ke dalam ruangan. Refrigent dalam evaporator mulai berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah, tapi masih mengandung sedikit cairan. Campuran refrigent kemudian masuk ke akumulator / pengering. Ini juga dapat berlaku seperti mulut/orifice kedua bagi cairan yang berubah menjadi uap bertekanan rendah yang murni, sebelum melalui kompresor untuk memperoleh tekanan dan beredar dalam sistem lagi. Biasanya, evaporator dipasangi silikon yang berfungsi untuk menyerap kelembapan dari refrigent.Prinsip kerjanya :

Kompressor menekan gas pendingin. yang akan menaikan temperatur dan dan tekanan gas tersebut mendorong untuk masuk ke Condensor/Heat exchange (seperti radiator) yang berada di luar bagian AC dan akan merubah gas pendingin menjadi cairan kembali (didinginkan). Setelah didinginkan dan merubah gas menjadi cairan pendingin, cairan pendingin terdorong melewati katup penyembur/nozzle.

Setelah melewati katup penyemprot, cairan pendingin bergerak dari wilayah bertekanan tinggi ke wilayah bertekanan rendah, jadi cairan akan mengembang dan berevaporasi (Evaporated) di dalam Inside Heat Exchange, pada saat itu pula evaporate gas akan menyerap panas dari sekelilingnya, dan membuat area disekelilingnya menjadi dingin.

Udara didalam ruangan ditarik oleh blower dan melalui Inside Heat exchange sehingga inside Exchange akan menyerap panas udara yang melewatinya membuat bagian dalam ruangan menjadi dingin, begitu seterusnya langkah kerjanya akan berulang terus.

Gambar sirkulasi udara pada AC :

Jenis umum Mesin Penndingin dan karakteristiknya

I. AC Single/ tidak sentrala. Unitary System (pachage unit)

Air Cooled system

Water cooled

b. Central station system

All air system

All water system

1. Unitary System (pachage unit)

Window AC ( Room AC)

Kapasitas dari 5000-32000 BTU (0,4-2,7) TR = 1,4 0,5 KWKeuntungan :

Temperatur ruangan dapat dikontrol tersendiri dari masing-masing unit

Tidak memerlukan ducting

Tidak memerlukan pemipaan

Instalasinya sangat sederhana

Kerugian : Memerlukan space pada dinding dan jendela

Umumnya distribusi udara tetap kapasitasnya

Pemasangan pada dinding luar sehingga kelihatan kurang baik.

Noise

Umur pendek ( 4 tahun)

Power consumtion pendek

2. Single Pachage Unit

a. Single pachage

Single Pachage air cooled

Evaporator dan condenser satu unit

Instalasinya di atap rumah dgn dihubungkan dengan ducting ke dalam ruangan

b. Single pachage AC water cooled

Evaporator dan condenser satu unit

Colling tower terpisah

Instalasinya dapat menggunakan ducting atau tanpa ducting

3. Split Package AC

a . Air cooled split system AC

Condenser terpisah di luar dan evaporator dalam ruangan

Condenser ditempatkan di atap atau di pekarangan

Instalasinya dapat menggunakan ducting atau tanpa ducting

Condenser didinginkan dengan udara

b . Water cooled split system AC

Condenser terpisah di luar dan evaporator dalam ruangan

Condenser ditempatkan di atap atau di pekarangan

Instalasinya dapat menggunakan ducting atau tanpa ducting

Condenser didinginkan dengan air

II. AC Sentral

Blower, evaporator , condenser dan kompresor ditempatkan pada satu tempat.

Pendinginan seluruh bangunan di sentralisir pada satu tempat

Umur 18 20 tahun

Pendinginan untuk bangunan besar dan bertingkat tinggi

Sistem distribusi :

1. All Air System

Condenser, evaporator dan AHU ditempatkan pada satu tempat

Udara dingin dari tempat tersebut dialirkan ke seluruh ruangan dengan ducting

Menggunakan central AHU yang dilengkapi dengan central direct expantion coil.2. All Water system

AHU ditempatkan pada setiap ruangan / lantai

Setiap AHU dihubungkan dengan pipa air dingin dengan sentralKeuntungan menggunakan all air system: Lebih sederhana ( mudah dipasang dan dirancang)

Distribusi udara lebih baik

Pemeliharaan di sentralisir operation

Kerugian menggunakan all air system:

Initial cost tinggi ( biaya ducting dan isolasi tinggi)

Ukuran shaft dan ducting sama besar

Keuntungan all Water system:

Lebih sederhana ( mudah dipasang dan dirancang)

Distribusi udara lebih baik

Air Handling Unit

Air Handling Unit sering disebut AHU. Unit penanganan udara adalah kotak peralatan seperti dengan kipas dan koil pendingin di dalamnya. Beberapa unit juga berisi saringan udara. Kipas utuh dan perakitan motor, terdiri dari poros, bantalan, katrol, belting biasanya diletakkan di dalam AHU tersebut.

Fungsi dasar dari AHU ini adalah untuk menghisap udara dari kamar atau ruangan yang luas, biarkan melewati air dingin gulungan dan kemudian pemakaian pendingin udara didinginkan kembali ke kamar. Biasanya, membiarkannya melewati filter panel atau tas juga filter udara. Sejumlah tertentu udara segar dapat diperkenalkan pada saluran isap sehingga udara di kamar mungkin secara bertahap digantikan. Biasanya, perancang penyejuk udara akan memilih AHU tertentu berdasarkan persyaratan aliran udara dan kapasitas pendinginan. Jika kelembaban udara harus dikontrol, koil uap, atau gulungan pemanasan lainnya dapat diinstal. Jika udara harus sangat dibersihkan, khusus HEPA filter harus dipasang di outlet ducting atau di kotak AHU filter. Kelembaban di udara keluar kental ketika datang ke dalam kontak dengan kumparan air dingin. Pada bagian bawah AHU, pipa dipasang sehingga air yang dikumpulkan dapat dibuang keluar.

Perakitan kipas dan motor biasanya dipasang pada peredam getaran yang menyerap setiap getaran yang dihasilkan. Removable panel dipasang sehingga personil dapat masuk ke dalam AHU untuk pemeliharaan. Pemeliharaan kebanyakan mengubah atau pencucian saringan udara, mengoles bantalan, perubahan ikat pinggang, dan inspeksi umum dan pembersihan kerja.

Kontrol Suhu

Mengendalikan aliran air dingin melalui kumparan pendingin mengubah suhu udara yang keluar ke dalam kamar. Katup Control digunakan untuk throttle air dingin melalui kumparan air dingin. Sebuah sistem kontrol suhu sederhana menggunakan termostat untuk mengontrol katup solenoida on-off. Sebuah sistem kontrol yang lebih baik menggunakan sensor suhu, pengendali, dan katup kontrol bermotor. Sistem rumit lebih mungkin memiliki kontrol kecepatan motor kipas angin.

Kontrol Kelembaban

Beberapa proses yang penting mungkin mengharuskan kelembaban ruang ber-AC dikontrol. Selama proses pendinginan normal, sebagai udara menjadi lebih dingin, kelembaban relatif udara cenderung meningkat. Jika kelembaban relatif harus dibawa turun, udara harus dipanaskan oleh gulungan uap atau cara lain. Kumparan uap, jika sudah terpasang akan memiliki kontrol mereka sendiri. Sebuah sistem kontrol khas memiliki sensor suhu, kontrol, dan katup control. Biasanya, manusia yang memonitor kelembaban relatif, dan pengaturan uap controller.

Psychrometry

Orang yang ingin mengontrol suhu dan kelembaban udara dalam sistem pengkondisian udara harus memiliki pemahaman tentang psychrometry. Mereka memanfaatkan grafik psychrometric untuk menentukan berbagai parameter udara pada kondisi apapun. Sebagai contoh, dengan mengetahui dua parameter, Anda dapat melihat grafik untuk menemukan nilai-nilai lain. Nilai ditemukan dalam grafik psychrometric khas adalah:

Dry Bulb Suhu

Suhu Basah Bulb

Suhu dewpoint

Kelembaban Relatif

Rasio Kelembaban

Parameter lain yang dapat ditemukan dari grafik psychrometric adalah:

Entalpi

Rasio Panas

Tekanan Uap

Volume spesifik

Sesuai dengan fungsinya, AHU merupakan seperangkat alat yang dapat mengontrol suhu, kelembaban, tekanan udara, tingkat kebersihan (jumlah partikel/mikroba), pola aliran udara, jumlah pergantian udara dan sebagainya, di ruang produksi sesuai dengan persyaratan ruangan yang telah ditentukan. Unit/sistem yang mengatur tata udara ini disebut AHU (Air Handling Unit). Di sebut unit, karena AHU terdiri dari beberapa alat yang masing-masing memiliki fungsi yang berbeda.

Pada dasarnya AHU terdiri dari :1.Cooling coil.Cooling coil(sering pula disebut dengan istilahevaporator) berfungsi untuk mengontrol suhu (temperature/t) dan kelembaban relatif (Relative Humidity/RH) udara yang akan didistribusikan ke ruangan produksi. Hal ini dimaksudkan agar dapat dihasilkanoutputudara, sesuai dengan spesifikasi ruangan yang telah ditetapkan. Proses pendinginan udara sendiri dilakukan dengan mengalirkan udara yang berasal dari campuran udara balik (return air) dan udara luar (fresh air) melalui kisi-kisi (coil)evaporatoryang bersuhu rendah. Proses tersebut menyebabkan terjadinya kontak antara udara dan permukaan kisievaporatoryang akan menghasilkan udara dengan suhu yang lebih rendah. Proses ini juga akan menyebabkan kalor yang berada dalam uap air yang yang terdapat di dalam udara ikut berpindah ke kisievaporator, sehingga uap air akan mengalami kondensasi. Hal ini menyebabkan kelembaban udara yang keluar darievaporatorjuga akan berkurang.Evaporatorharus dirancang sedemikian rupa sehingga kisi-kisinya memiliki luas permukaan kontak yang luas, sehingga proses penyerapan panas dari udara di dalam evaporator dapat berlangsung dengan efektif.2.Static Pressure Fan (blower).Bloweradalah bagian dari AHU yang berfungsi untuk menggerakkan udara di sepanjang sistem distribusi udara yang terhubung dengannya.Bloweryang digunakan dalam AHU berupablowerradial yang memiliki kisi-kisi penggerak udara yang terhubung dengan motor penggerakblower. Motor ini berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Energi gerak inilah yang kemudian disalurkan ke kisi-kisi penggerak udara hingga kemudian dapat menggerakkan udara.Blowerini dapat di atur agar selalu menghasilkan frekuensi perputaran yang tetap, hingga akan selalu menghasilkanoutputudara dengandebityang tetap. Dengan adanyadebitudara yang tetap tersebut maka tekanan dan pola aliraran udara yang masuk ke dalam ruang produksi dapat dikontrol.3.Filter.Filtermerupakan bagian dari AHU yang berfungsi untuk mengendalikan dan mengontrol jumlah partikel dan mikroorganisme (partikel asing) yang mengkontaminasi udara yang masuk ke dalam ruang produksi.Filter, biasanya ditempatkan di dalam rumahfilter(filter house) yang didesain sedemikian rupa agar mudah untuk dibersihkan dan/atau diganti. Hal penting yang harus diperhatikan dalam pemasanganfilterini adalah penempatan posisifilterharus diatur sedemikian rupa sehingga dapat memaksa seluruh udara yang akan didistribusikan tersebut melewatifilterterlebih dahulu.Filteryang digunakan untuk AHU dibagi menjadi beberapa jenis/tipe, tergantung efisiensinya, yaitu (a)pre-filter(efisiensi penyaringan: 35%); (b)medium filter(efisiensi penyaringan: 95%); dan (c)High Efficiency Particulate Air (HEPA) filter(efisiensi penyaringan: 99,997%). Hal penting yang perlu diperhatikan dalam pemasanganfilterini adalah posisi penempatanfilterharus diatur berdasarkan jenis dan efisiensi penyaringanfilteryang akan menentukan kualitas udara yang dihasilkan.4.Ducting.Ductingadalah bagian dari AHU yang berfungsi sebagai saluran tertutup tempat mengalirnya udara. Secara umum,ductingmerupakan sebuah sistem saluran udara tertutup yang menghubungkanblowerdengan ruangan produksi, yang terdiri dari saluran udara yang masuk (ducting supply) dan saluran udara yang keluar dari ruangan produksi dan masuk kembali ke AHU (ducting return).Ductingharus didesain sedemikian rupa sehingga dapat mendistribusikan udara ke seluruh ruangan produksi yang membutuhkan, dengan hambatan udara yang sekecil mungkin. Desainductingyang tidak tepat akan mengakibatkan hambatan udara yang besar sehingga akan menyebabkan inefisiensi energi yang cukup besar.Ductingjuga harus didesain agar memilikiinsulatordi sekeliling permukaannya, yang berfungsi untuk menahan penetrasi panas dari udara luar yang memiliki suhu yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan suhu di dalamducting.

5.Dumper.Dumperadalah bagian dariductingAHU yang berfungsi untuk mengatur jumlah (debit) udara yang dipindahkan ke dalam ruangan produksi. Besar kecilnyadebitudara yang dipindahkan dapat diatur sesuai dengan pengaturan tertentu padadumper. Hal ini amat berguna terutama untuk mengatur besarnyadebitudara yang sesuai dengan ukuran ruangan yang akan menerima distribusi udara tersebut.

Sistem Kerja AHU untuk Ruang Grey AreaSupplyudara yang akan disalurkan ke dalam ruang produksi berasal dari 2 (dua) sumber, yaitu (1) berasal dari udara yang disirkulasi kembali (sebanyak 80%) , dan (2) berasal dari udara bebas (sebanyak 20%).Supplyudara tersebut kemudian melewati filter yang terdapat di dalamfilter house, yang terdiri daripre-filteryang memiliki efisiensi penyaringan sebesar 35% dan medium filteryang memiliki efisiensi penyaringan sebesar 95%. Selanjutnya,supplyudara ini melewaticooling coil(evaporator) yang akan menurunkan suhu (t) dan kelembaban relatif (RH) udara. Kemudian udara di pompa dengan menggunakanstatic pressure fan(blower) ke dalam ruang produksi melalui ducting(saluran udara). Jumlah udara yang masuk ke dalam ruang produksi diatur dengan menggunakanvolume dumper. Selanjutnya udara disirkulasi kembali ke AHU, demikian seterusnya.

AHU dapat dioperasikan dengan dua cara, yaitu manual dan otomatis:

Pengoperasian otomatis dilakukan dengan sistem interlock dengan sistem control menggunakan PLC (Programmable Logic Control). Secara singkat sistem interlock ini bertujuan untuk menghindari percampuran udara bersih dan udara terkontaminasi zat radioaktif. Karena itu sebelum suplai udara dihembuskan udara pada ruangan paling berpotensi kontaminasi bahan radioaktif harus lebih dahulu dibuang melalui sistem exhaust.Pengoperasian manual dilakukan dengan seorang operator dimana dengan menekan tombol on pada instruksi menjalankan AHU, yang akan menghidupkan rangkaian yang ada pada bagian kontrol sehingga dapat menggerakan koil AHU yang kemudian bergerak dan bekerja menghasilkan energi untuk memutar blower untuk menghasilkan udara dingin.