Temu Muka 14 Dasar Perhitungan Beban Pendinginan

SISTEM TATA UDARA

PERTEMUAN 14

DASAR PERHITUNGAN BEBAN PENDINGINAN

1. Jenis Beban

Dalam perhitungan beban pendinginan terhadap suatu gedung atau ruangan

terdapat dua jenis beban pendinginan, yaitu :

1.1 Beban Kalor Sensibel

1.1.1 Perhitungan Beban Kalor Sensibel di dalam Daerah Tepi Gedung

Jumlah Radiasi Matahari Melalui Jendela

Apabila sebuah jendela atau jendela-jendela dibayangi oleh gedung sebelah atau

tepi atapnya sendiri, maka tidak semua panas matahari masuk ke dalam

ruangan;jadi, jumlah radiasi matahari yang masuk ke dalam menjadi kecil.

Sebaliknya, apabila jendela ruangan berhadapan dengan benda lain yang

memantulkan cahaya (misalnya kaca jendela dari gedung sebelah atau lantai

serambi rumah, dsb), maka dipandang perlu menambahkan sebanyak 10 sampai

30 % dari radiasi matahari langsung dalam perhitungan beban kalor, pada siang

hari yang panas.

Pemasukan Tambahan Kalor ( Heat Gain ) Melalui Jendela

Ada dua macam dinding, yaitu dinding termal tipis (memindahkan panas dengan

cepat) dan dinding termal tebal (memindahkan panas dengan lambat). Kaca

jendela adalah salah satu contoh dinding termal tipis. Banyaknya perpindahan

kalor melalui dinding termal tipis adalah:

(selisih temperatur ruangan dalam dan ruangan luar) x ( koefisien perpindahan

kalor)

Beban Kalor Sensibel Karena Adanya Ventilasi

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Djuhana, M.Si.

SISTEM TATA UDARA 1

Jumlah penggatian udara dalam ventilasi dapat diperoleh dengan membagi

jumlah udara yang masuk karena adnyan gaya gesekan alamiah (misalnya

angin) oleh volume ruangan.

Beban Tansmisi Radiasi Matahari Melalui Dinding (atau Atap), Luas Dinding

(atau Atap)

Dalam hal ini luas dinding adalah luas dinding (dikurangi luas jendela);

sedangkan luas atap adalah luas bagian atap yang dikenai udara luar. Koefisien

perpindahan kalor dari dinding (atau atap) dapat dinyatakan sebagai laju

perpindahankalor setiap jam (kcal/jam) per 1 m2 luas dinding, apabila perbedaan

temperatur dalam dam temperatur luar dinding (atau atap) dapat di pertahankan

1C untuk jangka waktu yang lama, sesuai dengan kapasitas kalor dari dinding

(atau atap).

Beban Kalor Tersimpan di dalam Ruangan dengan Penyegaran Udara Tidak

Kontinu

Dalam perhitungan beban kalor dari suatu ruangan yang akan didinginkan, tetapi

yang sebelumnya mengalamai pemanasan oleh matahari , beban kalor sensibel

dari ruangan bagian tepi gedung haruslah ditambah dengan 10-20%.

1.1.2 Perhitungan Beban Kalor Sensibel di dalam Daerah Tengah Gedung

Beban Perpindahan Kalor Melalui Partisi, Langit-langit, dan Lantai

Perbedaan temperatur pada partisi (perbedaan temperatur di dalam sebuah

ruangan dengan ruangan di sebelahnya). Apabila dua ruangan yang

berdampingan memperoleh penyegaran udara (didinginkan), maka perbedaan

temperatur antara kedua permukaan partisi yang memisahkan kedua ruangan

tersebut dapat dianggap sama dengan nol.

Beban Kalor Sensibel karena Adanya Sumber Kalor di dalam Ruangan

Jika jumlah orang yang ada di dalam ruangan diketahui dengan pasti,

pergunakanlah jumlah tersebut. Hal ini dikarenakan perbedaan usia, berat badan


SISTEM TATA UDARA 2

misalnya bagi wanita haruslah di pakai faktor kelompok pria dewasa kali 0,82;

sedangkan bagi anak-anak, haruslah dipakai faktor kelompok pria dewasa kali

0,75. Faktor kelompok pria dewasa saja dapat diperoleh dengan membaginya

dengan faktor kelompok tersebut.

1.1.2.1 Perhitungan Beban Kalor Sensibel dari Mesin Penyegar Udara

Beban Kalor Sensibel karena Adanya Pemasukan Udara Luar

Jumlah pemasukan udara luar yang diperlukan tergantung pada jenis kegiatan

yang ada. Selisih temperatur udara luar dan temperatur udara ruangan adalah

selisih antara temperatur udara luar sesaat dan temperatur udara ruangan yang

di rencanakan. Periksalah dan catat daya penggerak kipas udara dari mesin

penyegar udara yang dipilih. Efisiensi kipas udara dari penyegar udara biasanya

0,80.

Jumlah Beban Kalor Sensibel dalam Ruangan

Untuk memperoleh beban kalor mesin penyegar udara, maka haruslah

ditambahkan beban kalor ruangan.

Kenaikan Beban Kalor karena Adanya Kebocoran pada Saluran Udara

Faktor kebocoran saluran udara dipergunakan hanya apabila saluran udara, dari

mesin penyegar udara ke ruangan yang akan disegarkan, melalui udara atmosfir.

Faktor kebocoran tersebut tergantung dari cara dan kualitas pekerjaan

pemasangannya. Faktor kebocoran dari saluran lingkaran boleh dikatakan sama

dengan nol, sedangkan untuk saluran segi empat kira-kira di antara 0,1 dan 0,2.

1.1.3 Beban Kalor Laten

1.1.3.1 Perhitungan Beban Kalor Laten di dalam Daerah Tepi Gedung


SISTEM TATA UDARA 3

Beban Kalor Laten karena Adanya Infiltrasi

Beban kalor laten oleh infiltrasi dihitung dengan : (Volume ruangan,

m3) x (Jumlah ventilasi alamiah Nn) x 597,3 kcal/kg x (selisih perbandingan

kelembaban di dalam dan di luar ruangan (kg/kg’)

1.1.3.2 Perhitungan Beban Kalor Laten di dalam Daerah Tengah Gedung

Beban Kalor Laten karena Adanya Sumber Penguapan di dalam

Ruangan

Kalor laten dari orang yang ada di dalam ruangan tergantung dari kondisi kerja

(duduk di kursi, bekerja di belakang meja, berdiri atau berjalan lambat, dansa,

bekerja) dan jenis bangunan ( gedung, kantor atau hotel, toko serba ada atau

eceran, ruang dansa, pabrik)

1.1.3.3 Perhitungan Beban Kalor Laten dari Mesin Penyegar Udara

Beban Kalor Laten karena Adanya Pemasukan Udara Luar

Selisih perbandingan kelembaban udara luar dan udara ruangan adalah selisih

antara perbandingan kelembaban udara luar tersebut di luar ruangan dan

perbandingan kelembanan udara ruangan di dalam ruangan.

Jumlah Beban Kalor Laten Ruangan

Untuk memperoleh beban kalor laten dari mesin penyegar udara, maka haruslah

ditambahkan beban kalor laten ruangan.

Kenaikan Beban Kalor Adanya Kebocoran pada Saluran Udara

Faktor kebocoran saluran udara dipergunakan hanya apabila saluran udara, dari

mesin penyegar udara ke ruangan yang akan disegarkan, melalui udara atmosfir.

Faktor kebocoran tersebut tergantung dari cara dan kualitas pekerjaan

pemasangannya. Faktor kebocoran dari saluran lingkaran boleh dikatakan sama

dengan nol, sedangkan untuk saluran segi empat kira-kira di antara 0,1 dan 0,2.


SISTEM TATA UDARA 4

2.5 Klasifikasi Perhitungan Beban

Sumber beban pendinginan dari suatu gedung/ruangan berasal dari luar maupun

dari dalam gedung/ruangan itu sendiri yang dapat berupa beban sensibel atau laten.

Adapun sumber-sumber beban itu sebagai berikut :

2.5.1 Beban dari Luar :

A. Tranmisi panas melalui atap.

B. Transmisi panas melalui dinding.

C. Tranmisi panas melalui kaca :

Secara konduksi.

Secara radiasi.

D. Tranmisi panas melalui partisi, langit-langit dan lantai.

2.5.2 Beban dari Dalam :

A. Panas dari penghuni ruangan.

B. Panas dari lampu.

C. Panas dari peralatan.

D. Panas dari elektromotor.

2.5.3 Ventilasi dan Infiltrasi :

A. Penambahan panas sensibel.

B. Penambahan panas laten.

2.6 Rumus Perhitungan Beban

2.6.1 Beban dari Luar

2.6.1.1 Atap

Q = U . A . Te ( W ) (ASHRAE,116)

Dimana:

Q = Laju aliran kalor (W)


SISTEM TATA UDARA 5

U = Koefisien perpindahan panas bahan total

A = Luas atap dilihat dari gambar arsitektur

Te = Perbedaan temperatur ekuivalen

2.6.1.2 Dinding

Q = U . A . Te ( W ) (ASHRAE,116)

Dimana:

Q = Laju aliran kalor (W)


A = Luas atap dilihat dari gambar arsitektur

Te = Perbedaan temperatur ekuivalen

2.6.1.3 Kaca

Transmisi panas melalui kaca dapat dibagi dua, yaitu :

1. Secara konduksi

Q = U . A . CLTD corr ( W )

CLTD corr = (STOCKER, 77)

Dimana :


A = Luas kaca dilihat dari gambar arsitektur

CLTD = Cooling Load Temperature Difference.

CLTDcorr = Cooling Load Temperature Difference Correction.

Tr = Temperatur bola kering ruangan.

To = Temperatur rata-rata udara luar.


SISTEM TATA UDARA 6

2. Secara radiasi

Q = A . SC . SHGF . CLF ( W ) (STOCKER, 71)

Dimana :

A = Luas kaca dilihat dari gambar arsitektur

SC = Shading Cofficient.

SHGF = Solar Heat Gain Factor

CLF = Cooling Load factor.

2.6.1.4 Partisi, Langit-Langit dan Lantai

Q = U . A . TD ( W ) (ASHRAE,117)

Dimana :


A = Luas partisi, langit-langit, dan lantai

TD = Design Temperature Difference

2.6.2 Beban dari Dalam

2.6.2.1 Panas dari Penghuni Ruangan

Panas dari penghuni ruang terdiri dari panas sensibel dan panas laten. Jumlah

panas yang dihasilkan tergantung dari jenis kelamin, usia, dan tingkat kegiatan yang

dilakukan. Panas dari tubuh manusia dipancarkan dengan cara :

1. Radiasi dari permukaan tubuh ke permukaan sekitarnya.

2. Konveksi dari permukaan tubuh dan dari penafasan udara sekitanya.

3. Penguapan keringat dari permukaan tubuh.

Jumlah panas yang dikeluarkan dengan cara radiasi dan konveksi besarnya

tergantung pada perbedaan temperatur antara tubuh manusia dengan udara ruang.

Sedangkan laju penguapan besarnya tergantung pada tekanan uap udara sekitarnya.


SISTEM TATA UDARA 7

1. Beban sensibel

Qs = No . SHG . CLF ( W ) (STOCKER, 69)

Dimana :

No = Jumlah penghuni ruangan.

SHG = Sensibel Head Gain of Occupants.

CLF = Cooling Load factor.

2. Beban Laten

QL = No . LHG ( W ) (STOCKER, 69)

Dimana:


LHG = Laten Head Gain of Occupants.

2.6.2.2 Panas dari Lampu

QLampu = SHG . CLF ( W )

Dimana :

CLF = Cooling Load Factor.

SHG = Sensibel Head Gain of Occupants.

2.6.2.3 Panas dari Peralatan

Qalat = SHG . CLF ( W ) (STOCKER, 68)

Dimana :

CLF = Cooling Load Factor.

SHG = Sensibel Head Gain of Occupants

2.6.3 Ventilasi dan Infiltrasi

Ventilasi sangat dibutuhkan untuk menggantikan udara ruangan yang telah

digunakan dengan udara segar. Udara segar tersebut berasal dari luar yang masuk ke

dalam ruangan melewati filter sehingga kebersihan terjaga.


SISTEM TATA UDARA 8

Infiltrasi adalah udara luar yang masuk ke dalam ruangan terkondisi secara tidak

sengaja. Infiltrasi dapat masuk melalui celah-celah pintu dan jendela yang tertutup maupun

pintu dan jendela yang sering dibuka. Hal ini disebabkan adanya perbedaan temperatur dan

tekanan udara luar dengan udara ruangan.

Beban pendinginan ventilasi dan infiltrasi merupakan beban sensibel dan laten.

1. Beban sensibel

Qs = 1,232 . I/s . t (STOCKER, 64)

Dimana :

I/s = Jumlah udara ventilasi atau infiltrasi.

t = Perbandingan temperatur dalam dan luar ruangan.

2. Beban laten.

QL = 3012 . I/s . W (STOCKER, 65)

Dimana :

I/s = Jumlah udara ventilasi atau infiltrasi

W = Perbandingan enthalpi udara dalam dan udara ruangan.

3. Total penambahan panas.

Total penambahan panaas dari udara ventilasi dan infiltrasi dapat dihitung dengan

menggunakan rumus :

Q = 4,334 . I/s. h

Dimana :

I/s = Jumlah udara ventilasi atau infiltrasi

h = Perbandingan enthalpi udara dalam dan luar ruangan.

4. Jumlah udara Ventilasi dan Infiltrasi

4.1 Ventilasi

Jumlah udara yang dibutuhkan di tentukan dengan rumus :

Uv = V . No


SISTEM TATA UDARA 9

Dimana :

V = Udara ventilasi yang dibutuhkan per orang.


4.2 Infiltrasi

Jumlah udara infiltrasi yang masuk melalui celah-celah ditentukan dengan

rumus :

Ui= I . CL

Dimana :

I = Udara infltrasi yang masuk, per meter celah

CL = Panjang celah dari pintu atau jendela.


SISTEM TATA UDARA 10

2.4 Koefisien Perpindahan Panas Keseluruhan

Untuk perhitungan beban pendinginan perlu diketahui harga koefisien perpindahan

energi-energi kalor dari setiap jenis bahan yang dipergunanakan. Dasar perhitungan R dan

U pada table 8-6 dan 8-7 (ASHRAE,1977 :118-119) adalah dengan menggunakan analogi

rangkaian listrik. Dalam hal tahanan thermal tiap-tiap bahan bentuknya dianalogikan sebagai

tahanan listrik yang disusun secara seri untuk mendapatkan tahanan total, perlu

ditambahkan harga lapisan udara pada posisi luar dan dibawah struktur bangunan.

Pada gambar dibawah ini, diperlihatkan contoh perhitungan untuk menentukan harga

koefisien perpindahan panas keseluruhan untuk dinding luar.

Gambar 2.6 Komponen dari tahanan perpindahan kalor

Maka bentuk persamaan dari harga koefisien transmisi kalor tersebut adalah :

R = RD + R1 + R2 + R3 + RL

Dimana :

U = Koefisien perpindahan kalor



R1

RD

R2 R3

RL

Didalam

Aliran kalor

Diluar

R = Tahanan perpindahan kalor dari struktur bangunan

RD = Tahanan perpindahan kalor dari lapisan permukaan struktur bangunan

dalam

RL = Tahanan perpindahan kalor dari lapisan permukaan struktur bangunan

luar

R1, R2, R3 = Tahanan perpindahan kalor dari setiap lapisan struktur bangunan

Harga RD dan RL dapat di peroleh dari table 8-8 (ASHRAE, 1977 : 119), sedangkan harga

R1, R2, R3, didapat dari table 8-9 (ASHRAE, 1977 : 120)

DAFTAR PERHITUNGAN BEBAN AIR CONDITIONER

Langganan: ................................... dihitung oleh: ................................

Tanggal: .................

Bagian Ukuran Faktor perkalian Beban

dingin

BTU/h

Ukuran x

Faktor

1. JENDELA

Mengapa matahata:

(Pilih satu, beban yang terbesar)

Siang Hari

Tanpa

Penutup

Ditutup

atau

tirai

Tenda

dari

luar



a). Timur laut

b). Timur

c). Tenggara

d). Selatan

e). Barat daya

f). Barat

g). Barat laut

h). Utara

sqft

sqft

sqft

sqft

sqft

sqft

sqft

sqft

75

100

75

75

120

150

120

75

30

40

30

35

50

65

50

35

20

25

20

20

35

45

35

20

2. JENDELA-JENDELA

Tidak menghadap matahari:

Jumlah semua jendela

a. Gelas tunggal

b. Gelas ganda atau gelas block

sgft

sgft 14

7

3. DINDING-DINDING

a. Bagian luar

Menghadap matahari

c.Bagian dalam

Hanya pada dinding yang me

rupakan batas dari ruangan lain

yang tidak didinginkan

Panjang

........ft

..........ft

konstruksi

Ringan Berat

60 30

30

4. ATAP atau LAGIT-LAGIT

(Pilihan sebuah saja)

a. Atap tanpa isolasi

b. Atap berisolasi

c.Langit-lagit diatasnya bertingkat

sqft

sqft

aqft

19

8

3



d. Langit-langit berisolasi di atas

adalah ruangan

e. Langit-langit tampa isolasi

diatasnya adalah ruang

sqft

sqft

5

12

5. LANTAI

(Hilangkan jika di atas tanah atau

diatas ruang bawah tanah) aqft 3

6. ORANG & VENTILASI

Jumlah orang 600

7. LAMPU-LAMPU & ALAT-ALAT

LISTRIK YANG DIPAKAI watt

8. PINTU & ARCHES

Terus-menerus terbuka keruang

yang tidak didinginkan.

Lebar

Panjang

ft 3

9. JUMLAH 1 s/d 8

10. JUMLAH BEBAN DINGIN (Bagian 9) x 1.1 (Faktor)=

Keterangan untuk mengisi daftar perhitungan beban dari RAC

Daftar perhitungan beban ini adalah untuk comfort air conditioning, yang tidak

memerlukan keadaan tetentu dari suhu dan kelembaban dalam ruang. Faktor dalam daftar



ini didasarkan pada suhu udara luar 950F (350C) DB, dan 750F (240C) WB, pada siang hari.

Dipakai untuk ruang duduk, kantor, kamar tidur, dan sebagainya.

Nomor urut dibawah ini disesuaikan dengan tabel diatas:

1. Kalikan luas jendela dengan sqft. daritiap-tiap arah dengan faktor-faktor dari arah

jendela. Untuk jendela yang memakai penutup dari dalam (tirai atau gordeng) atau

ventilasi blinds, dipakai factor pada “ditutup atau tirai”. untuk jendela yang memakai

tutup dari luar atau keduanya didalam dan diluar, dipakai factor pada “tenda dari

luar”.

(perhatiakan: untuk jendela dengan gelas block, factor-faktor pada bagian harus

dikalikan 0.5 dan untuk gelas ganda atau storm window dikalikan dengan 0.8)

2. Kalikan jumlah semua luas jendela dalam sqft. dengan faktor yang sesuai.

3. a. Kalikan jumlah panjang dalam feet dari semua dinding yamg menghadap keluar

dengan factor yang sesuai. Pintu dianggap sebai dari dinding yang tebal 8’(20cm)

atau kurang dianggap konstruksi ringan. Dinding yang berisolasi tau dinding tebal

lebih dari 8” diamggap lonstruksi berat.

b. Kalikan semua dinding dalam feet dari dinding-dinding bagian dalam yanga

berbatasan dengan ruang yang tidak dindingkan dengan paktor yang diberikan.

Dinding yang dibatasi dengan lain ruangan yang juga didinginkan tidak perlu

dijumlahkan untuk dihitung.

4. Kalikan jumlah luas atap (roof) atau langit-langit (ceiling)dalam sqft, dengan factor-

faktor yang diberikan paling sesuai (hanya dipilih sebuah yang paling sesuai).

5. Kalikan jumlah luas lantai dalam sqft. Dengan faktor yang diberikan, hilangakan

bagian-bagian ini jika lantai berada langsung diatas tanah atau diruang bawah tanah

(basemen).

6. Kalikan jumlah orang yang ada dalam ruangan yang diatur udaranya dengan faktor

yang diberikan. Ambil paling sedikit 2 orang.

7. Hitunglah jumlah watt dari lampu-lampu dan alat-alat listrik yang dipakai waktu RAC

sedang bekerja, kalikan jumlah watt dengan paktor yang diberikan.



8. Kalikan lebar dalam feet dari pintu atau dinding yang terbuka, atau terus menerus

terbuka dan berhubungnan dengan lain ruangan yang tidak didinginkan dengan

faktor yang diberikan. Jika lebar atau dinding yang terbuka dari 5 feet (1.5m), beben

yang sesungguhnya akan melebihi dari perhitungan. Dalam hal ini kedua rungan

tersebut harus dianggap sebagai suatu ruangan yang lebih besar dan bebanya

harus dihitung kembal.

9. Jumlahkan beban-beban dari semua bagian diatas: 1 s/d 8.

10. Kalikan jumlah beban yang didapat dari bagian 9 dengan faltor kreksi dan hasilnya

adalah jumlah perkiraan beban dingin dalam BTU per jam.

Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik kita harus memilih RAC yang kapasitasnya

yang mendekati beban yang diperlukan. Pada umumnya RAC dari kapasitas yang lebih

besar akan bekerja dengan berhenti-henti dan kurang memuaskan, dari pada RAC yang

sedikit kurang kapasitasnya yang akan bekerja hampir terus menerus.



PERKIRAAN BEBAN AIR CONDITIONING PADA BEBERAPA PEMAKAIAN

Pemakain untuk m2/ton feet/ton

Kamar tidur

Flat (rumah susun), dengan 1 atau 2

kamar

Ruang kantor kecil

Ruang kantor besar, bagian dalam

Hotel, kamar tamu

Rumah sakit, kamar pasien

Pabrik, barang-barang presisi

Pusat kesehatan

Ruang kantor besar, bagian luar

Sekolah, ruang kelas

Toko serba ada

Bank, ruang utama

Gereja

Rumah makan

Kamar makan

Salon kecantikan

Ruang perjamuan

Aula (Auditorium)

46-56

33-42

30-35

28-33

23-28

23-28

23-28

23-28

21-25

21-25

19-23

18-23

14-23

9-23

16-21

18-20

14-19

9-16

5-14

500-600

355-450

325-375

300-355

250-300

250-300

250-300

250-300

225-270

225-270

200-250

190-250

150-250

100-250

170-225

190-215

150-200

100-170

50-150



Temu Muka 14 Dasar Perhitungan Beban Pendinginan

Documents

Transcript of Temu Muka 14 Dasar Perhitungan Beban Pendinginan