ANALISA SISTEM OTOMATIS HVAC (HEATING, VENTILATING, AIR CONDITIONING) PADA GEDUNG WISMA BCA PONDOK INDAH

ANALISA SISTEM OTOMATIS HVAC (HEATING, VENTILATING, AIR CONDITIONING) PADA GEDUNG WISMA BCA PONDOK INDAH Ade Firmansyah, Didik Notosudjono *), Dede Suhendi *) Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Pakuan Bogor, Jl. Pakuan P.O. Box 452 Bogor e-mail : [email protected]

Abstrak Dengan banyaknya pembangunan gedung-gedung di Indonesia, khususnya di Jakarta, untuk kebutuhan pemakaian energi listrik juga harus meningkat. Karena hal ini dimungkinkan penggunaan peralatan MEP (Mekanikal, Elektrikal, Plumbing) pada setiap gedung yang jumlahnya sangat banyak memerlukan energi listrik yang besar, untuk pengkonsumsian energi listriik yang paling besar dari keseluruhan pemakaian energi listrik pada gedung adalah untuk sistem tata udara atau HVAC (heating, ventilating and air conditioning). Sistem HVAC (heating, ventilating and air conditioning) itu sendiri yang ada pada gedung WISMA BCA Pondok Indah dimanfaatkan untuk ruangan-ruangan yang terhubung dengan para karyawan dan nasabah, sehingga sistem HVAC (heating, ventilating and air conditioning) disini merupakan hal yang sangat penting, dan jenis peralatan sistem HVAC (heating, ventilating and air conditioning) yang digunakan berupa sistem tata udara sentral atau AC sentral dan nilai temperatur yang dijadikan standar menurut SNI (Standar Nasional Indonesia) adalah sebesar 22ºC - 25ºC. Dari hasil analisa dengan perbandingan nilai temperatur sebesar 25ºC dan 22 ºC maka konsumsi energi listrik menurun dan kapasitas pendinginan meningkat. Penggunaan BAS (Building Automation System) sangat membantu teknisi dan hasil yang diperoleh juga sangat memuaskan. Kata Kunci : BAS, HVAC, Chiller, AHU,

1.

PENDAHULUAN

Semakin tinggi tingkat industri dan perusahaan suatu Negara semakin besar pula tingkat kebutuhan tenaga listrik untuk memenuhi kebutuhan energinya. Sehingga kecenderungan pemakaian listrik dimasa yang akan datang akan terus meningkat. Upaya yang diperlukan adalah melakukan penghematan penggunaannya agar biaya operasi dapat ditekan, usaha seperti ini dikenal dengan istilah konservasi energi, yang kemudian dapat diterjemahkan dalam bentuk efesiensi dan penghematan biaya operasi. Upaya-upaya penghematan lainnya bisa pula menggunakan sistem-sistem yang mendukung dan berkaitan dengan penghematan energi,

salah satunya adalah sistem otomatis, atau lebih dikenal dengan Building Automation System (BAS). Mengontrol dan memonitoring energi listrik dengan menggunakan sistem BAS (Building Automation System) merupakan solusi yang baik dan efisien pada industri, perkantoran, apartemen dan semua sistem yang memiliki kontrol kelistrikan yang luas. Dengan sistem ini akan memudahkan operator dalam melakukan kontrol terhadap kinerja alat-alat listrik yang harus dimonitoring setiaap saat, dan apabila terjadi gangguan maka operator akan langsung mengetahui apa jenis permasalahan yang terjadi pada mesin atau alat listrik tersebut.

*) = Pembimbing Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik –Universitas Pakuan

1

Pada sistem building yang diterapkan pada gedung WISMA BCA Pondok Indah harus mampu memantau dan mengendalikan dan merecord semua fungsi instalasi listrik dan mekanik yang ada di dalam gedung agar dapat beroprasi dengan efektif dan hemat energi sehingga dapat menghemat biaya operasi. Sistem yang digunakan harus berbentuk module agar dimungkinkan untuk pengembangan tanpa harus membuang peralatan yang sudah ada. Secara umum kemampuan sistem yang diminta mencakup :    

Memonitoring, mengontrol dan merecord peralatan instalasi listrik penerangan daya dan electronic terkait (Fire Alarm). Memonitor, mengontrol dan merecord peralatan HVAC dan plumbing. Program mencatat jangka waktu operasi peralatan utama untuk agenda maintenance. Monitor pada display adalah colour graphic display untuk semua sistem MEP.

Konsumsi pemakaian energi listrik pada suatu bangunan gedung umumnya adalah perbandingan sebagai berikut :     

55 – 70% untuk sistem tata udara/HVAC. 15 – 18% untuk sistem penerangan. 5 – 10% untuk alat transfortasi gedung. 2 – 5% untuk sistem air. s,d 2% untuk peralatan dan perlengkapan kantor.

Pengkonsumsian energi yang paling besar dari keseluruhan pemakaian energi listrik suatu gedung adalah untuk sistem tata udara/HVAC. Sehingga salah satu cara untuk menghemat energi adalah mengusahakan beban pendinginan (cooling load) sekecil mungkin. Cara yang dapat dilakukan untuk menghemat energi yang digunakan untuk sistem tata udara, yaitu : a.

 b.

Desain arsitektural yang hemat energi. Tahap operasional, dapat dilakukan dengan :  Penerapan sistem automatik gedung (BAS/Building Automation System).  Maintenance yang teratur dan terjadwal untuk mesin AC.

Untuk mengatasinya, pada jurnal ini akan dibahas untuk mengetahui mamfaat dan penerapan sistem automatik pada HVAC (Heating Ventilation and Air Conditioning) yang ada pada gedung dan juga untuk memudahkan teknisi melakukan kontrol peralatan melalui computer workstation dan tidak perlu harus menuju peralatan yang dikontrol, serta penggunaan DDC (Direct Digital Control) sebagai kontrol jarak jauh. 2.

TEORI

2.1. Istilah Komputer BAS (Building Automatic System) Sistem Building atau lebih dikenal dengan istilah BAS (Building Automation Sistem) atau BMS (Building Management System) ada juga yang menyebut BMS (Building Monitoring System) dan lain-lain adalah sistem otomatisasi gedung yang di implementasikan untuk menghemat energi yang efisien dan berguna. Untuk penerapan sistem building pada gedung WISMA BCA Pondok Indah selain untuk menghemat pemakaian energi. tetapi juga untuk memudahkan para teknisi di gedung tersebut agar bisa lebih fleksibel, nyaman, effisien dan lebih aman bila pada saat monitoring dan melakukan ON/OFF pada suatu sistem kelistrikan, contohnya seperti pada sistem penerangan dan HVAC (Heating Ventilation and Air Conditioning) mealalui display Building Automatic System (BAS) yang ada pada ruang kontrol gedung.

Tahap perencanaan bangunan, dapat dilakukan dengan :  Perhitungan kapasitas mesin AC yang tepat dan akurat.  Pemilihan lokasi dengan orientasi dan lingkungan yang tepat.


2

Occupancy biasanya didasarkan pada waktu dari skejul harian. Override switch atau sensor dapat digunakan untuk memantau occupancy pada beberapa daerah internal gedung. [17] 

Lighting dapat dinyalakan maupun dimatikan dengan Building Automation System (BAS) berdasarkan waktu harian, atau pengatur waktu dan sensor. Contoh sederhana sistem tersebut adalah menyalanya lampu pada suatu ruangan setelah setengah jam orang terakhir keluar dari ruangan tersebut. [17]

Gambar 1. Contoh display kontrol dalam system building Teknologi komputer semakin lama semakin berkembang, istilah Building Automation System adalah sebuah pemrograman, komputerisasi, intelligent network dari peralatan elektronik yang memonitor dan mengontrol sistem mekanis dan sistem penerangan dalam sebuah gedung salah satunya pada gedung WISMA BCA Pondok Indah. Building Automation Systems (BAS) mengoptimasi start-up dan performansi dari peralatan HVAC dan sistem alarm. BAS menambah dalam jumlah besar interaksi dari mekanikal subsistem dalam gedung, meningkatkan kenyamanan pemilik, minimasi energi yang digunakan, dan menyediakan offsite kontrol gedung. BAS berbasis kontrol komputer untuk mengkoordinasi, mengorganisasi, dan mengoptimasi kontrol subsistem pada gedung seperti keamanan, kebakaran atau keselamatan, elevator, dan lain-lain. [17] 2.2. Sistem Dari Automatic System) 

BAS







Central Plant Central Plant dibutuhkan untuk menyuplai air-handling unit dengan air. [17]



Alarms and Security Banyak Building Automation System (BAS) memiliki kemampuan alarm. Jika sebuah alarm dideteksi, alarm tersebut dapat diprogram untuk memberitahukan seseorang. Pemberitahuan dapat dilakukan melalui computer, maupun suara alarm. Sistem sekuriti dapat disambungkan pada Building Automatic System (BAS). Jika occupancy sensor ada, maka sensor tersebut dapat juga digunakan sebagai alarm pencuri. [17]

Controller

Occupancy Sensor

Air Handler Air handler digunakan untuk mengatur keluar masuknya udara dalam gedung. Pengaturan ini dilakukan untuk menjaga agar udara tetap sesuai dengan kebutuhan serta kesehatan manusia yang ada dalam gedung tersebut. [17]

(Building

Controller yang digunakan biasanya terdiri dari satu atau lebih PLC (Programmable Logic Controllers), dengan pemrograman tertentu. PLC dalam BAS digunakan untuk mengontrol peralatan yang biasanya digunakan dalam sebuah gedung. [17]

Lighting



Topologi Jaringan otomatis gedung terdiri dari primary dan secondary bus yang terdiri dari Programmable Logic Controllers,


3

input/output dan sebuah user interface (human interface device). Primary dan secondary bus dapat berupa kabel fiber optik, ethernet, ARCNET, RS-232, RS485 atau wireless network. Controller digunakan dengan software yang akan bekerja dengan standar BACnet, LanTalk, dan ASHRAE. Input dan output berupa analog dan digital (binary). Input analog digunakan untuk membaca pengukuran variabel. Input digital mengindikasikan apabila device menyala atau tidak. Output analog mengontrol kecepatan atau posisi dari peralatan, seperti variable frequency drive, sebuah I-P transducer, atau sebuah aktuator. Output digital digunakan untuk membuka dan menutup relay dan switch. [17]

2.

2.3. Gambaran Umum Sistem HVAC (Heating Ventilation and Air Conditioning) Sistem tata udara biasa disebut sistem pengkondisian udara atau sistem HVAC (heating, ventilating and air conditioning). Sistem HVAC (heating, ventilating and air conditioning) merupakan salah satu sistem pemanas, sirkulasi udara, dan pendingin yang ada pada umumnya dirangkum dalam satu sistem. [10] Tujuan dari sebuah sistem HVAC adalah untuk memberikan sebuah lingkungan yang nyaman untuk penghuninya dengan mengkondisikan variabel dalam udara ruangan yang meliputi: temperature, humidity, air velocity, dan cleanliness, dan menyebarkannya ke seluruh gedung. [10] Variabel – variabel udara yang diatur pada sistem HVAC adalah sebagai berikut : 1.

Temperatur Secara umum berarti temperatur drybulb, dan mengindasi panas dan dingin. Derajat temperatur harian adalah cara yang digunakan untuk membantu mengidikasikan panas atau dingin yang diperlukan untuk setiap harinya. Kenyamanan temperatur menurut ASHRAE (the American Societe Of Heating, Refregerating, and Air Conditioning Engineers) adalah 21°C (70°F)–29,5°C (85°F). Di Indonesia juga

3.

4.

terdapat standar umum yang digunakan untuk menentukan temperatur yang nyaman, yang digunakan dalam suatu ruangan. Di Indonesia standard ini dikeluarkan oleh SNI (Standar Nasional Indonesia) yaitu temperatur sebesar 25°C ± 1°C dengan kelembapan relative 60% ± 10%. [10] Kelembapan (Humidity) Menggambarkan rasio kelembapan yaitu istilah yang digunakan menunjukan presentasi kadar uap air di udara. Kelembapan udara ini bergantung pada temperatur udara. Udara yang panas atau hangat mengandung uap air lebih banyak dari pada udara dingin. Kelembapan relativ/ relative humidity ratio atau perbandingan dari jumlah uap air di udara dengan jumlah uap air yang paling baik pada temperatur sama. Kelembapan relatif dimana manusia merasa nyaman adalah 40% - 60% dari jumlah total uap air di udara. [10] Kecepatan Udara (Air Velocity) Berdasarkan standar dari ASHRAE dan SNI maka nilai air velocity adalah sebesar 0.15 m/s. Air flow yang terlalu cepat dapat menyebabkan gangguan thermal atau masalah body temperature control, saat air flow terlalu lambat dapat menyebabkan pencemaran, atau temperatur ruangan menjadi naik. [10] Kebersihan (Cleanliness) Selama ruang udara tercemar oleh penguapan manusia, asap rokok, pembakaran, atau zat-zat yang tersebar dari material gedung, udara harus dicairkan melalui ventilasi. Zat-zat yang diatur dalam masa cleanliness yang meliputi partikel yang mengapung, karbon monoksida, karbon dioksida, dan formaldehyde. [10]

2.4. Fungsi Pada Sistem HVAC (Heating Ventilation and Air Conditioning) Pengkondisian udara merupakan salah satu hal yang paling penting dalam suatu industri atau gedung. Karena dengan sistem pengkondisian udara yang baik akan menghasilkan udara segar sehingga diperoleh kenyamanan yang baik bagi manusia, mesin maupun lingkungan yang berada dilingkungan


4

sekitar. Karena dengan tingkat kenyamanan yang baik akan meningkatkan kinerja dari manusia maupun mesin yang digunakan. [10] Fungsi sistem HVAC pada umumnya dibagi menjadi dua golongan utama, yaitu : 1.

Penataan udara untuk kenyamanan

Mengkondisikan udara pada ruangan untuk memberikan kenyamanan kerja bagi orang yang melakukan kegiatan tertentu. Diterapkan pada bangunan atau ruangan dimana manusia merupakan faktor yang dominan dalam peruntukan huniannya seperti gedung perkantoran, pertokoan, rumah sakit, hotel, apartemen, kereta dan lain-lain. [10] 2.

Penataan udara untuk industri

Mengkondisikan udara dalam ruangan karena diperlukan oleh proses bahan peralatan atau barang yang ada didalamnya. Diterapkan pada bangunan atau ruangan dimana prosesing atau barang merupakan faktor yang dominan dalam huniannya, seperti pabrik obat-obatan, pengawet makanan, ruang komputer dan lainlain. [10]

karena itu sistem kontrol ini pada dasarnya adalah pengendalian variabel dalam udara dari suatu ruangan agar variabel tersebut berada dalam batas yang diharapkan, melalui unit pengendali sistem yang mengintegritaskan komponen fan, pompa, peralatan heating/cooling, thermostat dan peralatan lainya. Proses monitoring dan optimasi temperatur, tekanan, kelembaban, dan laju alir udara adalah fungsi penting dari sistem kontrol bangunan yang modern. [5] Kita menggunakan kontrol otomatis untuk sistem HVAC sebagai penggganti kontrol yang manual. Kontrol otomatis mengeleminasi kebutuhan tenaga manusia yang terus menerus untuk melakukan monitoring dari suatu proses, dan hal ini juga mengurangi biaya tenaga kerja dan menghasilkan kinerja yang lebih baik, konsisten, dan dapat ditingkatkan. [5] Untuk pemakaian energi listrik dengan pemakaian dan pengoprasian mesin secara manual/kontinu akan mengakibatkan semua mesin refrigrasi bekerja 100% dan mengakibatkan konsumsi daya yang dibutuhkan sangatlah besar. PkWh = Pmesin X hour ............................ (2.1)

2.5. Mamfaat HVAC

BAS

Untuk

Sistem

Sasaran dari pemamfaatan BAS pada sistem HVAC adalah untuk mencapai suatu tingkatan yang optimal dalam pengendalian sistem HVAC dengan penggunaan energi yang seefisien mungkin. [5] Yang dimaksud dengan pengendalian sistem HVAC dalam suatu ruangan adalah : 



Untuk mengatur sistem sedemikian rupa sehingga kondisi ruangan tetap nyaman bagi pengguna dan sesuai dengan kegunaannya. Mengoprasikan alat pendingin secara efisien, dengan artian bahwa penggunaan energi tidak berlebihan. [5]

Secara umum sistem HVAC didisain untuk menangani beban puncak pendinginan atau pemanasan yang sebenarnya jarang terjadi, padahal akan lebih sering terjadi perubahan pada beban pendinginan. Oleh

Ptotal (manual) = PkWh X (jumlah mesin pendingin) ................................................ (2.2) Apabila menggunakan pemamfaatan sistim dengan BAS (Building Automation System) pada mesin pendingin beroprasi secara bergantian sesuai kebutuhan kalori, pada pengoprasian mesin dengan sistem BAS (Building Automation System) kinerja mesin refrigraasi adalah sebesar 80% dari pemakaian secara kontinu/manual, maka untuk penghitungannya adalah : Ptotal (otomatis) = PkWh X (jumlah mesin pendingin) X 0,8 ....................................... (2.3) 2.6.

Peralatan Utama AC Sentral

Sesuai dengan fungsinya sistem tata udara sentral dapat dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu : 1.

Peralatan sistem plant


5

Peralatan ini terdiri dari : Sistem pembangkit kalor, mesin refrigasi (chiller), menara pendingin dan sistem pemipaan (pipa air, refrigasi, pompa). Peralatan ini berfungsi untuk menyediakan air dingin yang diperlukan oleh koil/pipa pendinginan pada mesin AHU.

sedangkan yang kedua adalah masing-masing ruang mempunyai AHU kecil-kecil atau kombinasi dari sebuah AHU dan beberapa FCU (Fan Coil Unit). Adapun perhitungan untuk mengetahui persentase AHU dalam menurunkan suhu udara adalah : 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑠𝑢ℎ𝑢 𝑟𝑒𝑡𝑢𝑟𝑛

R1 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑘𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛 ..................... (2.4) 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑠𝑢ℎ𝑢 𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦

R2 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑘𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛 ..................... (2.5) 𝑠𝑢ℎ𝑢 𝑟𝑒𝑡𝑢𝑟𝑛 – 𝑠𝑢ℎ𝑢 𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦

E= Gambar 2. Skema sederhana mesin refrigrasi 2.

Peralatan sistem distribusi udara

𝑅𝑎𝑡𝑎 −𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑠𝑢ℎ𝑢 𝑠𝑝𝑝𝑙𝑦

x 100%... (2.6)

Keterangan : R1 = Rata-rata suhu return R2 = Rata-rata suhu supply

Perangkat ini terdiri dari : Saringan udara (filter), koil pendingin, kipas udara, ketiga alat ini dikemas menjadi satu unit pengolahan udara (Air Handling Unit/AHU). Peralatan ini bertanggung jawab terhadap pengkondisian udara dalam ruangan.

E = Efisiensi 2.7.

Intensitas Konsumsi Energi (IKE)

Nilai pada Intensitas Energi (IKE) sangatlah penting untuk dijadikan sebagai tolak ukur seberapa potensi efisiensi energi listrik dalam ruangan setiap gedung, seperti ruangan seperti ruang tunggu, ruang office,

ruang kontrol, dan lain-lain. Dengan membandingkan intensitas konsumsi energi dengan standar nasional, bisa untuk mengetahui apakah sebuah ruangan ataupun keseluruhan ruangan sudah efisien. Gambar 3. Skema sederhana mesin AHU Pada dasarnya pendingin udara (AC) sentral merupakan unit pendinginan udara yang besar. Udara yang telah didinginkan tersebut selanjutnya didistribusikan ke berbagai ruangan. Dalam pendistribusian udara dingin, maka dapat dibagi menjadi dua macam distribusi udara dingin ke dalam ruangan, yang pertama adalah menghembuskan udara dingin dari AHU (Air Hundling Unit) besar ke beberapa ruangan,

IKE =

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑎𝑟𝑒𝑎

............... (2.7)

Tabel dibawah adalah standar nasional konsumsi energi (IKE) untuk AC pada bangunan komersial, termasuk gedung WISMA BCA Pondok Indah.


6

Tabel 2.4. Standar Intensitas Konsumsi Energi Indonesia (IKE) Ruangan Dengan AC

Ruangan Tanpa AC

(kWH)/m²/bulan

(kWH)/m²/bulan

Sangat Efisien Efisien

4,17 - 7,92 7,92 - 12,08

Cukup Efisien Cenderung Tidak Efisien Tidak Efisien Sangat Tidak Efisien

12,08 - 14,58 14,58 - 19,17

Cukup Efisien Cenderung Tidak Efisien Tidak Efisien Sangat Tidak Efisien

ruang dalam pipa harus disisakan 40% untuk ventilasi.

1,67 -2,50 2,50 - 3,34 3,34 - 4,17 4,17 - 5,75

19,17 - 23,75 23,75 - 37,50

3.

Sistim Distribusi Pada Otomatisasi HVAC

3.1.

Ketentuan Teknis Peralatan BAS

Pada peralatan sistem otomatisasi pada gedung atau dikenal dengan BAS (Building Automation System) adalah suatu sistem pengendalian dan pemantauan yang terpusat dari seluruh peralatan mekanikal dan elektrikal yang terdapat disuatu gedung. BAS terdiri dari beberapa Direct Digital Control (DDC) yang mempunyai input dan output baik secara analog ataupun digital. Input dan output tesebut berguna sebagai indikator untuk mengetahui status dari perangkat yang akan dikontrol. Untuk beberapa macam bangunan, Building Automatic System adalah sebuah solusi untuk mengatur, mengontrol dan mengotomatisasi perlengkapan dan fungsi dari gedung tersebut, termasuk Heating Ventilating dan Air Conditioning (HVAC). Untuk perencanaan instalasi dari DDC (Direct Digital Control) ke point digital menggunakan kabel tipe AWG-18, kemudian instalasi dari DDC (Direct Digital Control) ke panel daya menggunakan kabel NYM 3 x 2.5 mm² dan dari instalasi dari DDC (Direct Digital Control) ke peralatan yang akan di kontrol/dimonitor menggunakan kabel NYA 2 x 1.5 mm² (in PVC conduit). Pada instalasi kabel harus dimasukan dalam pipa galvanized steel conduit dengan ukuran yang sesuai dengan jumlah kabel didalamnya dimana

Gambar 1. Sistem hardware BAS pada AHU Building Automatic System (BAS) terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu ; Berdasarkan gambar diatas. sistem pada BAS ini dibagi menjadi beberapa bagian-bagian utama seperti personal komputer, perangkat sensor-sensor pada input, tombol-tombol tekan, tombol tekan dengan jarak jauh sebagai masukan. Indikasi lokal, perangkat lokal sebagai keluaran dan sistem-sistem kontrol. 1.

Personal komputer.

Pada Personal computer ini yang posisinya ditempatkan pada ruangan kendali atau ruangan kontrol pusat untuk mensupervisi keseluruhan sistem yang ada pada HVAC pada seluruh gedung, mengendalikan seluruh point-point yang menyimpan informasi untuk dievaluasi. 2.

Sensor-sensor.

Pada perangkat sensor input ini terdiri dari beberpa sensor yang digunakan untuk pengontrolan sistem HVAC antara lain yaitu: Pressure Transmitter, Room Temperatur and Humidity sensor, Pipe Insertion Sensor, Insertion Temperature/Humidity Sensor, Flow Switch. 3.

Tombol-tombol tekan.

Pada perangkat ini merupakan perangkatperangkat masukan yang menerima respon


7

langsung dari operator dan berasal dari tempat. Masukan ini dapat berfungsi untuk mengaktifkan dan non-aktifkan (on/off) sistem atau perangkat lokal yang diatur oleh sistem ini. 4.

Tombol tekan dengan jarak jauh.

Pada perangkat ini merupakan perangkat masukan yang menerima respon langsung dari pemakai atau user yang diberikan izin untuk masuk dan berasal dari jarak jauh. Masukan ini dapat berfungsi adalah untuk mengaktifkan dan menon-aktifkan (on/off) sistem atau perangkat lokal yang diatur oleh sistem dan juga melakukan perubahan-perubahan yang diperlukan pada sistem.

Jadi, DDC (Direct Digital Control) adalah suatu rangkaian micro controller yang digunakan pada sistem kontrol dan pengendalian jarak jauh (remote station) dari pusat monitoring untuk mengontrol unit individual. Controller ini secara otomatis mengontrol operasi, operasi akan tetap terjaga bahkan jika bagian lain dari sistem berhenti. DDC (Direct Digital Control) terdiri dari controller dan modul I/O yang terhubung langsung dengan point-point dilapangan. Peralatan DDC (Direct Digital Control) controller mempunyai beberapa kemampuan sebagai berikut: a.

5.

Perangkat-perangkat lokal.

Pada perangkat ini merupakan perangkat keluaran dari sistem yang menerima respon langsung dari controller dan posisinys terdapat di lokal site. Perangkat keluaran ini dapat berupa: mesin CHILLER, AHU, motor-motor listrik, dan perangkat-perangkat yang memebutuhkan catu daya sebagai penggeraknya. 6.

Indikasi lokal.

Pada perangkat ini merupakan perangkat keluaran yang menerima respon langsung dari sistim controller dan terdapat di local site. Perangkat keluaran ini berfungsi sebagai indikasi yang menunjukan kondisi operasi terakhir (realtime) dari suatu perangkat yang ada pada gedung. 7.

Sistem kontroler BAS.

Pada peralatan kontrol yang digunakan adalah satu set perangkat BAS dari Produsen Yamatake, antara lain terdiri dari : SCS, MIS, Infilex Controller, Modul-modul I/O. 3.2.

DDC (Direct Digital Control)

DDC (Direct Digital Control) pada awalnya, sistem ini menggunakan cara konvesional yaitu dengan sistem sambungan menggunakan beberapa komponen seperti timer, relay, counter dan kontaktor. Generasi selanjutnya, sistem control sudah menggunakan microprocessor dengan bahasa pemograman assembler.

b. c.

Peralatan ini beroprasi sendiri melakukan control perintah terhadap point-point sesuai dengan instal program dari operator BAS. point-point tersebut adalah: - Analog pada input - Analog padad output - Digital pada input - Digital pada output Alarm Management bila terjadi problem. Menyiapkan dan mengumpulkan data.

Dengan menggunakan DDC (Direct Digital Control) Controller mampu mengakses beberapa data, mengirimkan control perintah, dan mengirimkan laporan alarm secara langsung ke beberapa DDC (Direct Digital Control) Controller lainnya. Selain itu juga dapat mengirimkan laporan alarm kepada operator BAS (Building Automation System) tanpa tergantung pada peralatan yang lain. Bagian-bagian utama yang terdapat DDC (Direct Digital Control) Controller adalah Microprocessor Base dengan ukuran minimum 16 bits. Pada processor ini dilengkapi dengan plug in, power supply, communication controller, input dan output modul. Dengan adanya microprocessor ini, DDC (Direct Digital Control) controller dapat berdiri sendiri, melakukan pengontrolan dan penyimpanan report point terhadap peralatan yang dikontrol. Beberapa alasan penggunaan DDC (Direct Digital Control) dalam sistem kontrol adalah :


8

  

Penghemat komponen seperti timer, relay dan counter. Tidak memerlukan pekerjaan wiring kabel yang rumit. Dapat digunakan untuk sistem yang kompleks dan dapat dikomunikasikan antar DDC.

Cara kerja pada DDC (Direct Digital Control) adalah sebagai berikut: Untuk menggunakan peralatan-peralatan DDC (Direct Digital Control), dengan cara menghubungkan sensor-sensor yang ada pada bagian modul input DDC dan alat – alat yang akan dikontrol pada bagian modul output DDC tersebut. Kemudian pada programnya yang ada dalam DDC controller tersebut akan memproses data-data dari masukan input device DCC controller dan autputnya akan langsung bekerja sesuai dengan program yang telah dibuat dan tersimpan di dalam memori.

juga untuk mensuplai ke AHU (Air Hundling Unit). 2.

Chiller

Merupakan mesin pendingin yang merupakan bagian penting dalam sistem HVAC (Heating Ventilation and Air Conditioning). Air yang disuplai oleh chiller ini akan didistribusikan ke unit-unit AHU (Air Hundling Unit). 3.

AHU (Air Hundling Unit)

Yaitu merupakan alat pengolahan udara yang memiliki cooling (pendingin) dan heating (panas) yang berbentuk pipa-pipa yang dibentuk seperti anyaman, sehingga udara yang melewati pipa pada AHU (Air Hundling Unit) akan mengalami perpindahan kalor yang kemudian digunakan untuk mengkondisikan udara dalam plant/ruangan.

Peralatan input dapat berupa sensor temperatur, push button dan panel control, limit switch atau peralatan lainnya dimana dapat menghasilkan suatu sinyal yang dapat diterima DDC kontroller. Peralatan output dapat berupa switch yang menggerakan lampu indicator, relay yang mengoprasikan valve, motor atau peralatan lain yang dapat digerakan oleh sinyal output dari DDC kontroller.

4.

Pada sebuah kontrol skematik adalah sebuah kontrol diagram dimana pada atomatic control device ditunjukan secara grafis. gambar dibawah ini menggambarkan sebuah typical constant air volume, air handler, dengan one-cooling coil dan one-heating coil yang dikontrol oleh direct digital controller (DDC). Pada beberapa tahun terakhir, DDC diaplikasikan untuk sebagian besar air handler control. Selain itu untuk schematic diagram, fungsi kontrol juga dijelaskan untuk pemahaman yang tepat.

Pada gedung WISMA BCA Pondok Indah untuk memenuhi kebutuhan pengkondisian udara digunakan chiller yang memiliki kemampuan mensuplai air dingin pada satu mesin chiller. Unit pendingin utama yang digunakan adalah 3 unit Air Cooled Water Chiller dimana masing-masing unit beroprasi sesuai dengan kapasitas kalori masing-masing chiller. Sehingga untuk melakukan pengontrolan pada chiller maka harus mengetahui terlebih dahulu kapasitasnya tersebut. Adapun perhitungan kapasitas kalori masing-masing chiller adalah sebagai berikut :

3.3. 1.

Peralatan Utama HVAC Motor Pompa Pendingin (CHWP)

Pada motor pompa pendingin fungsinya adalah untuk mensuplai air yang akan digunkan oleh chiller untuk menghasilkan air dingin dan

Plant

Merupakan ruangan-ruangan yang nilai variabel udaranya (temperatur, humidity, dan air velocity, diatur sesuai dengan kondisi dan fungsinya yang ada pada ruagan. 4.

Analisa Kerja HVAC

4.1.

Analisa Penggunaan Chiller

Untuk ketiga chiller yang dipergunakan yaitu sebesar masing-masing 265 TR (Ton Refrigant), dimana : 1 TR = 3.024 kalori Maka 1 chiller akan menghasilkan sebanyak : 265 TR x 3.024 kalori = 801,36 Kkalori


9

Maka energi untuk ketiga chiller yang dipakai maka akan menghasilkan sebanyak : 768 TR x 3.024 kalori = 2322,432 Kkalori Penggunan kapasitas kalori yang disediakan oleh chiller sebagai dasar pengontrolan chiller merupakan cara yang lebih baik dibandingkan dengan penggunaan timer untuk pergantian operasi chiller. Hal ini dikarenakan pengontrolan chiller berdasarkan kapasitas kalori dapat menjaga agar operating time semua chiller sama sehingga umur chiller dapat lebih lama dan mengoptimalkan kerja chiller sesuai kebutuhan dalam ruangan. 4.2.

2.

3.

4.

satu menjadi 23ºC. Adapun data lainnya yang didapat dari kontrol harian AHU oleh teknisi diperlihatkan pada tabel berikut. Tabel 4.1. Data temperatur supply dan return AHU lantai 1 pada bulan juli 2012

Analisa Penggunaan AHU

Dalam sistem ini pengontrolan pada AHU dilakukan dengan melakukan monitoring dan pengontrolan pada bagian : 1.

return. Pada tabel dibawah ini merupakan contoh tabel kontol harian pada AHU (Air Hundling Unit) dari tanggal 1 juli 2012 sampai dengan 31 juli 2012 yang mempunyai suplay dan return yang berbeda-beda. Sebagai contoh pada tanggal 1 juli 2012 temperatur supply 16ºC dan kemudian dirubah kembali oleh mesin penukar kalor AHU (Air Hundling Unit) yang ada pada lantai

Sistem pada AFS (Air Flow Switch) berfungsi sebagai status fan dan terhubung pada point-point digital input. Start/stop (on/off) yang berfungsi untuk mengkondisikan fan/kipas AHU dan terhubung pada digital output dan hanya dilakukan secara two-position kontrol saja (On-Off) berdasarkan pada perbedaan kondisi pada ruangan gedung dari nilainilai setpoint temperatur dan setpoint humadity. Sensor-sensor temperatur pada peralatan suplai dan return AHU hanya untuk monitoring saja dan juga hanya terhubung pada point analog input. Motorized valve yang ada pada peralatan berfungsi untuk membatasi jumlah air yang di supply chiller yang sehingga akan masuk kedalam coil AHU dan untuk instalasi BAS terhubung pada point-point analog output.

Dalam persentase suhu udara dengan menggunakan AHU (Air Hundling Unit) pengontrolan pada pompa-pompa masukan dan keluaran dilakukan untuk mengetahui seberapa besar faktor kerja dari AHU (Air Hundling Unit) dalam menurunkan suhu udara adalah jumlah temperatur dari chiller yang kemudian terperatur tersebut dirubah kembali oleh AHU (Air Hundling Unit), temperatur yang dirubah kembali inilah yang disebut

Tanggal 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Return (ºC) 23 24 24 24 24 23 23 23 22 24 23 22 22 22 22 22 22 23 24 23 22 22 22 24 23 24 23 23 23 23 22

Supply (ºC) 16 15 16 15 15 16 16 16 15 16 16 15 14 14 15 14 15 14 16 16 15 15 16 16 16 16 16 15 15 15 14

Pada tabel 4.1. didapat bahwa untuk kerja AHU yang ada pada Lantai 1 memiliki nilai rata-rata efisiensi kerja sebesar :


10

=

22,90−15,29

x 100% = 49,78% hal ini

15,29 berarti bahwa AHU yang ada pada lantai 1 mampu merubah suhu udara sebesar 49,78%. 4.3.

BAS) selama satu bulan maka pemakaian energi sebesar :

Pt (manual) = PkWh X 3

Analisa Penggunaan Energi

Tabel 4.2. Nilai setpoint temperatur terhadap pemakaian energi listrik Nilai Set

Temperatur

Temperatur

Pemakaian

Kapasitas

Point

Evaporator

Kondensor

Daya Mesin

Pendinginan

(ºC)

(ºC)

(ºC)

(kW)

(kW)

21

5

30

188,9

500,9

22

6

30

185,3

522,4

23

7

30

183,7

537,9

24

8

30

180,7

553,2

25

9

30

178,8

571,7

= 44.472 kWh X 3 = 133.416 kWh Dengan penerapan sistim BAS seperti yang dijelaskan sebelumnya, maka pengoprasian mesin berdasarkan kebutuhan kalori dari ruangan. Sehingga ketiga mesin beroprasi secara bergantian sesuai kebutuhan kalori. Diasumsikan dari hasil pengamatan, pengoprasian mesin dengan sistem BAS adalah sebesar ±80% dari pemakaian kontinu. Maka pemakaian energi tiga buah mesin refrigrasi adalah sebesar : Pt(otomatis) = PkWh X 3 X 0,8 = 44.472 kWh X 3 X 0,8 = 106.732,8 kWh

Untuk nilai setpoint pada temperatur sebesar 22ºC dari pengujian yang dilakukan membutuhkan suhu evaporator kurang lebih 6ºC yang disuplai chiller tersebut akan didistribusikan ke cooling coil/pipa pada AHU untuk mendinginkan udara pada ducting. Udara yang melewati AHU akan menjadi lebih dingin dari sebelumnya, udara tersebut langsung didistribusikan ke dalam ruangan. Sistem akan menjaga agar nilai temperatur ruangan sesuai dengan nilai setpoint. Pada suhu evaporator sebesar 6ºC ini daya yang dibutuhkan oleh satu mesin refrigrasi adalah sebesar 185,3 kW dan kapasitas pendinginan sebesar 522,4 kW. Sehingga energi yang dibutuhkan oleh satu mesin pada nilai setpoint 22ºC adalah sebesar :

Jika perubahan nilai setpoint menjadi sebesar 25ºC maka sistem akan membandingkan antara nilai temperatur aktual di ruangan dan setpoint yang diberikan. Untuk suhu sebesar 25ºC maka suhu evaporator yang dibutuhkan untuk mendinginkan air dingin pada chiller juga mengalami kenaikan menjadi sebesar 9ºC. Peningkatan suhu evaporator ini menyebabkan chiller membutuhkan energi yang lebih sedikit untuk mendinginkan air. Sehingga hal ini akan mengurangi daya yang dibutuhkan satu mesin refregrasi menjadi sebesar 178,8 kW dan kapasitas pendinginan menjadi 571,7 kW. Sehingga energi yang dibutuhkan oleh satu mesin pada nilai setpoint 25ºC adalah sebesar : PkWh = Pmesin pendingin X 240

PkWh = Pmesin pendingin X 240

= 178,8 X 240 = 42.912 kWh

= 185,3 X 240 = 44.472 kWh

Bila pemakaian tiga buah mesin refrigrasi secara kontinu (tanpa sistem BAS) selama satu bulan maka pemakaian energi sebesar :

(Keterangan : Sistem HVAC pada gedung BCA (Bank Central Asia) dioperasikan secara kontinu selama 12 jam sehari dan 30 hari dalam sebulan sehingga berarti 336 jam dan dikurang hari libur sabtu dan minggu 240 jam dalam sebulan). Untuk pemakaian tiga buah mesin refrigrasi secara kontinu (tanpa sistem

Pt (manual) = PkWh X 3 = 42.912 kWh X 3 = 128.736 kWh Apabila penerapan sistim BAS seperti yang dijelaskan sebelumnya, maka


11

pengoprasian mesin berdasarkan kebutuhan kalori dari ruangan. Sehingga ketiga mesin beroprasi secara bergantian sesuai kebutuhan kalori. Diasumsikan dari hasil pengamatan, Pengoprasian mesin dengan sistem BAS adalah sebesar ±80% dari pemakaian kontinu. Maka pemakaian energi tiga buah mesin refrigrasi adalah sebesar : Pt (BAS) = PkWh X 3 X 0,8 = 42.912 kWh X 3 X 0,8 = 102.988,8 kWh Dari hasil pengujian ini didapatkan bahwa dengan menaikan nilai setpoint temperatur ruang dari 22ºC menjadi 25ºC akan menyebabkan penghematan konsumsi energi yang dibutuhkan oleh satu mesin refrigrasi sebesar : Selisih Pt (otomatis) = 106.732,8 - 102.988,8 = 3.744 kWh Jadi penghematan/saving yang didapat dengan perubahan nilai setpoint tersebut adalah : Saving (persen) 106.732,8 − 102.988,8 =

106.732,8

= 3,507 ≈ 5%

Saving (Rupiah) = 3.744 kWh X Rp. 800/kWh = Rp. 2.955.200 5. 1.

2.

3.

Kesimpulan Dengan penggunaan dan penerapan sistem otomatisasi pada gedung sangat membantu operator dalam melakukan pengontrolan, monitoring, dan mengatasi gangguan yang terjadi sehingga lebih efisien dan mudah dalam mendeteksi kerusakan sistem kelistrikan. Untuk menggunakan mesin AHU memiliki perbedan efisiensi yang dipengaruhi oleh temperatur air chiller dan rugi-rugi pada duckting yang berfungsi sebagai pendistribusian udara. Pada perubahan nilai temperatur ruangan dari setpoin 22º C menjadi 25º C akan menyebabkan penghematan energi sebesar 3.744 kWh.

4.

Untuk pemakaian tiga buah mesin refrigrasi dengan pengoprasian secara bergantian sesuai kebutuhan kalori, bisa menghemat ±25.742,2 kWh.

6.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Yamatake. Building Management System (BMS) Savicnet-FX Basic Guide. Yamatake Corp. 2006 [2] Yamatake. Instrumentation Guide Comfort Control. Yamatake Corp. 2006. [3] McDowall, Fundamentall Of HVAC System. SI edition. ASHRAE Learning Institute. [4] Azbil. Training BMS WISMA BCA Pondok Indah. PT. Azbil Barca Indonesia. [5] PT. Eltronindo Kamalasapta. Pekerjaan Instalasi Building Management System. Jakarta, 2012 [6] AS Pabla, Abdul Kadir, Ir, Sistem Distribusi Daya Listrik. Jakarta, 1986. [7] P. Van Harten dan E. Setiawan, Ir, Instalasi Listrik Arus Kuat, Penerbit BINACIPTA, Bandung, 1981. [8] Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1995. [9] Hasan Basri, Sistem Distribusi Daya Listrik, ISTN, 1997. [10] Ibnu El Hurry. Studi Sistem Automatik Pada Gedung Untuk Sistem HVAC (Heating System, Ventilating and Air Conditioning) Berbasis Direct Digital Controller (Studi Kasus Pada Pabrik “X” di Cibitung, Skripsi. Fakultas Teknik, Universitas Indonesia. 1999. [11] Senly Hidayat. Penggunaan Sistem Otomatisasi Building Untuk Penghematan Energi Pada Lembaga Biologi Molekuler Eijkman (LBME), Skripsi. Fakultas Teknik Elektro, Universitas Pakuan Bogor. [12] Kristoper Lisuan Palungan. Analisa Efisiensi Kebutuhan Daya Listrik Pada Gedung Bertingkat Bogor Trade Mall (BTM) Bogor, Skripsi. Fakultas Teknik Elektro Universitas Pakuan Bogor. [13] (www.energyeficientcyasia.com/) [14] (http://digilib.petra.ac.id/) [15] (www.brighthubengineering.com/hvac/). [16] (http://www.wikipedia.org/) [17] (www.ittelkom.ac.id)


12

ANALISA SISTEM OTOMATIS HVAC (HEATING, VENTILATING, AIR CONDITIONING) PADA GEDUNG WISMA BCA PONDOK INDAH

Recommend Documents