32
BAB III METODOLOGI PELAKSANAAN 3.1
PROSEDUR PERANCANGAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA
MULAI
Fungsi
Penentuan Kondisi
Ruang
Termal Dalam Gedung
Data
Perhitungan
Gedung
Beban Pendingin
Data Cuaca Iklim `
&
Sistem
Optimasi
Pendingin
Energi
Pemakaian Energi < Standar
SELESAI
Gambar 3.1 Perencanaan Teknis Sistem Pengkondisian Udara
http://digilib.mercubuana.ac.id/
33
3.2
KETENTUAN RANCANGAN INSTALASI TATA UDARA GEDUNG
Ketentuan Rancangan Instalasi Tata Udara Gedung adalah berkas gambar rancangan dan uraian teknik, yang digunakan sebagai pedoman untuk melaksanakan pemasangan suatu instalasi tata udara gedung. Rancangan instalasi tata udara gedung harus dibuat dengan jelas dan mudah dibaca serta dipahami oleh para teknisi tata udara gedung. Untuk itu harus diikuti ketentuan dan standar yang berlaku. Rancangan instalasi gedung terdiri dari : 3.2.1
Gambar Situasi
Gambar situasi adalah gambar yang menunjukkan dengan jelas letak gedung atau bangunan yang dirancang dan dikembangkan serta instalasi yang nantinya akan dipasang.
Gambar 3.2 Perencanaan Teknis Lokasi Bangunan ( Sumber: Arsitek, 2013 )
http://digilib.mercubuana.ac.id/
34
Gambar 3.3 Perencanaan Teknis Orientasi Bangunan ( Sumber: Arsitek, 2013 )
http://digilib.mercubuana.ac.id/
35
Gambar 3.4 Perencanaan Teknis Tinggi Bangunan ( Sumber: Arsitek, 2013 )
http://digilib.mercubuana.ac.id/
36
Gambar 3.5 Perencanaan Teknis Facade Bangunan ( Sumber: Arsitek, 2013 )
http://digilib.mercubuana.ac.id/
37
3.2.2
Gambar Instalasi
1. Rancangan tata letak yang menunjukkan dengan jelas letak perlengkapan instalasi tata udara beserta sarana penunjangnya. 2. Rancangan hubungan perlengkapan instalasi tata udara dengan sumbernya seperti hubungan unit indoor AC, pemipaan dan kontrolnya. 3. Tanda ataupun keterangan yang jelas mengenai setiap perlengkapan instalasi tata udara. 3.2.3
Diagram Garis Tunggal
1. Diagram sistem chiller dan cooling tower 2. Diagram sistem tata udara 3. Diagram sistem kondensat 3.2.4
Gambar Rinci
1. Gambar instalasi tata udara dan perlengkapannya 2. Gambar-gambar detil instalasi tata udara dan perlengkapanya 3.2.5
Perhitungan Teknis
1. Beban pendinginan untuk tiap-tiap ruangan yang dikondisikan 2. Beban ventilasi mekanis yang dikondisikan 3. Pemilihan kapasitas indoor AC yang dipergunakan 4. Perhitungan kapasitas chiller dan cooling tower 5. Perhitungan pompa chiller dan cooling tower 3.2.6
Uraian Teknis Sistem
1. Sistem chiller dan cooling tower 2. Sistem air conditioning (AC )
http://digilib.mercubuana.ac.id/
38
3.3
KRITERIA PERANCANGAN
3.3.1
Data – Data Bangunan
Nama gedung
:
Gedung Perkantoran 34 lantai
Lokasi
:
Jakarta Selatan
Luas total bangunan
:
± 83,693 m2
Tinggi bangunan
:
+148,80 m
Penentuan kondisi termal dalam
:
35 lantai (atap / ME)
Penggunaan
:
Gedung Perkantoran
Data bangunan
:
Bangunan terdiri dari 34 lantai yang difungsikan sebagai kantor.
Tabel 3.1 Data Bangunan FAKTOR NO
LANTAI
FUNGSI
ELEVASI
LUAS
BEBAN
(m)
(m2)
HUNIAN (m²/org)
1
Basement 3
Parkir
-13,00
SP/ME 2
Basement 2
Parkir
Basement 1
Parkir
-10,00
5
Semi
Parkir
Basement
SP/ME
Lantai 1
Parkir
(org)
30
122
3.530
30
118
30
108
30
102
30
48
968 -7,00
SP/ME 4
HUNIAN
841
SP/ME 3
3.657
FAKTOR
3.236 1.262
-4,00
3.067 496
+0,00
1.442
http://digilib.mercubuana.ac.id/
39
6
7
8
9
10
11
Lantai 2
Lantai 3
Lantai 4
Lantai 5
Lantai 6
Lantai 7
Lobi
735
9,3
79
SP/ME
487 1.473
30
49
Kantin
832
9,3
89
SP/ME
374
1.473
30
49
Kantor
832
9,3
89
SP/ME
374 1.473
30
49
Kantor
832
9,3
89
SP/ME
374 1.473
30
49
Kantor
832
9,3
89
SP/ME
374 9,3
101
9,3
150
9,3
150
9,3
150
Parkir
Parkir
Parkir
Parkir
Kantor
+5,40
+9,50
+13,60
+17,70
+21,80
SP/ME
313
ME
303
Kantor
+25,90
SP/ME 12
Lantai 8
Kantor
Lantai 9
Kantor SP/ME
1.392 288
+30,00
SP/ME 13
941
1.392 288
+34,10
1.392 288
http://digilib.mercubuana.ac.id/
40
14
Lantai 10
Kantor
+38,20
SP/ME 15
Lantai 11
Kantor
Lantai 12
Kantor
+42,30
Lantai 13
Kantor
+46,40
Lantai 14
Kantor
+50,50
Lantai 15
Kantor
+54,60
Lantai 16
Kantor
+58,70
Lantai 17
Kantor
+62,80
Lantai 18
Kantor
+66,90
Lantai 19
Kantor
+71,00
Lantai 20
Kantor
1.392
9,3
150
1.392
9,3
150
1.392
9,3
150
1.392
9,3
150
1.392
9,3
150
1.392
9,3
150
9,3
150
9,3
150
288 +75,10
SP/ME 24
150
288
SP/ME 23
9,3
288
SP/ME 22
1.392
288
SP/ME 21
150
288
SP/ME 20
9,3
288
SP/ME 19
1.392
288
SP/ME 18
150
288
SP/ME 17
9,3
288
SP/ME 16
1.392
1.392 288
+79,20
1.392
http://digilib.mercubuana.ac.id/
41
SP/ME 25
Lantai 21
288
SP/ME
+ 83,30
393
Kantor
+87,40
1.392
Refugee 26
Lantai 22
SP/ME 27
Lantai 23
Kantor
Lantai 24
Kantor
+91,50
Lantai 25
Kantor
+95,60
Lantai 26
Kantor
+99,70
Lantai 27
Kantor
+103,80
Lantai 28
Kantor
+107,90
Lantai 29
Kantor
+112
Lantai 30
Kantor SP/ME
150
1.392
9,3
150
1.392
9,3
150
1.392
9,3
150
1.392
9,3
150
9,3
150
9,3
150
288 +116.1
SP/ME 34
9,3
288
SP/ME 33
1.392
288
SP/ME 32
150
288
SP/ME 31
9,3
288
SP/ME 30
1.392 288
SP/ME 29
150
288
SP/ME 28
9,3
1.392 288
+120,20
1.392 288
http://digilib.mercubuana.ac.id/
42
35
Lantai 31
Kantor
+124,30
SP/ME 36
Lantai 32
Kantor
Lantai 33
Kantor
+128,40
Lantai 34
Kantor
+132,50
Lantai atap
3.3.2
SP/ME
1.392
9,3
150
1.392
9,3
150
9,3
150
288 +136,60
SP/ME 39
150
288
SP/ME 38
9,3
288
SP/ME 37
1.392
1.392 288
+ 140,70
288
Kondisi Udara Luar Untuk Perancangan Tabel 3.2 Kondisi Udara Luar (SNI 03-6390-2011) TEMPERATUR
TEMPERATUR
DB (°C)
WB (°C)
33
27
Kondisi udara luar 3.3.3
Kondisi Udara Ruangan yang Direncanakan
Kondisi udara ruangan yang direncanakan sesuai dengan permintaan owner dan kriteria adalah sebagai berikut : Tabel 3.3 Kondisi Udara Ruangan RUANGAN
TEMPERATUR, DB (°C)
REL. HUMIDITY, RH (%)
Kantor
24 ±2
50 - 60
Lobi
24 ±2
50 - 60
http://digilib.mercubuana.ac.id/
43
Batas Kecepatan Udara Dalam Cerobong ( Duct )
3.3.4
Tabel 3.4 Batas Kecepatan Udara Dalam Cerobong (Carrier, McGraw- Hill Company ) RUANGAN
KECEPATAN (mpm)
Kantor
365,76 – 457,2
Lobi
457,2 – 487,68
3.3.5
Batas Kerugian Tekanan Dalam Pipa Tabel 3.5 Batas Kerugian Tekanan Dalam Pipa (Carrier)
NO 1
PIPA
KERUGIAN TEKANAN
Pipa air
3.3.6
4 meter / 100 meter panjang equivalent pipa
Persyaratan Ventilasi , Udara Segar Dan Pertukaran Udara (Air Change) Tabel 3.6 Persyaratan Pertukaran Udara (SNI 03-6572-2001) RUANG
UDARA SEGAR
PERTUKARAN UDARA/JAM
Kantor
0,15 cmm/orang
-
Lobi
0,15 cmm/orang
-
3.3.7
Kepadatan Penghuni Tabel 3.7 Kepadatan Penghuni (Peraturan Menteri PU No. 26/PRT/M/2008) RUANG
POPULASI
Kantor
9,3 m2/orang
Lobi
9,3 m2/orang
http://digilib.mercubuana.ac.id/
44
3.3.8
Kriteria Batas Maksimum Kebisingan (Noise) Tabel 3.8 Kriteria Batas Maksimum Kebisingan (SNI 03-6575-2001) RUANG
KRITERIA
Kantor
40 – 50 dB
Lobi
40 – 50 dB
3.3.9
Beban Penerangan (Lampu) dan Kontak Listrik
Tabel 3.9 Beban Penerangan (Lampu) dan Kontak Listrik (Desain Perencana) RUANG
KRITERIA
Kantor Lampu
8,14 W/m2
Kantor Listrik
13,98 W/m2
3.3.10 Tingkat Aktifitas Penghuni Tabel 3.10 Tingkat Aktifitas Penghuni (SNI 03-6572-2001) RUANG
SENSIBLE ( W )
LATEN ( W )
Kantor
73
59
Lobi
73
59
3.3.11 Asumsi Perancangan dan Schedule Bangunan Untuk ruangan pada gedung kantor diasumsikan memiliki schedule perancangan seperti yang ditunjukkan pada tabel 3.11.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
45
Tabel 3.11 Schedule perancangan ruangan kantor Komponen
Penghuni
Lampu
Peralatan Listrik
Jam Operasi
Persentase Pengguna (%)
24.00 - 07.00
10
07.00 - 08.00
30
08.00 - 17.00
100
17.00 - 18.00
30
18.00 - 24.00
10
24.00 - 07.00
10
07.00 - 08.00
30
08.00 - 17.00
100
17.00 - 18.00
50
18.00 - 24.00
20
24.00 - 07.00
10
07.00 - 08.00
30
08.00 - 17.00
100
17.00 - 18.00
50
18.00 - 24.00
20
3.3.12 Spesifikasi Kaca Kaca yang digunakan pada bangunan dalam penelitian ini menggunakan kaca Panasap Blue Green (BNFL), spesifikasi teknis jenis kaca tersebut ditunjukkan pada tabel 3.12. Tabel 3.12 Spesifikasi Kaca (Tinted Glass Panasap) Jenis Kaca Panasap Blue Green (BNFL)
SC
U (W/m²K)
Tebal (mm)
0,58
5,7
8
http://digilib.mercubuana.ac.id/
46
3.4
Pemilihan Peralatan Pengkondisian Udara
Peralatan utama yang terdapat pada sistem pengkondisian udara terdiri dari unit pengolah udara, chiller, menara pendingin, dan pompa. Peralatan tersebut akan dibahas satu persatu sesuai dengan kriteria pemilihan yang tepat sesuai dengan sistem pengkondisian udara yang telah dirancang. 3.4.1 Pemilihan Peralatan Pengkondisian Udara Unit pengolah udara yang sering digunakan pada sistem pengkondisian udara pada umumnya terdapat dua macam yaitu Air Handling Unit (AHU) dan Fan Coil Unit (FCU). Dalam aplikasinya AHU digunakan untuk melayani kapasitas pendinginan yang lebih besar jika dibandingkan dengan FCU. Hal-hal yang harus diperhitungkan dan diperhatikan saat memilih unit pengolah udara, yaitu : 1. Beban pendinginan maksimum tiap ruangan (zona) 2. Jumlah rows dan fins, semakin banyak jumlah rows dan fins maka by - pass factor semakin kecil 3. Besar kecepatan udara yang mengalir > 365,76 fpm 3.4.2
Pemilihan Chiller
Peralatan utama pada sebuah sistem pengkondisian udara dengan kapasitas pendinginan yang besar dan dilayani menggunakan mesin pendingin sentral yaitu chiller. Mesin pendingin chiller menggunakan prinsip kerja dengan siklus kompresi uap. Evaporator pada chiller digunakan untuk mendinginkan air (chiller water) dan memasok air tersebut ke setiap unit pengolah udara. Dalam memilih chiller hal utama yang diperlukan adalah beban pendinginan maksimum suatu gedung. Berikut adalah faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam memilih chiller, yaitu : 1. Performa chiller, dapat diukur dari nilai COP (Coefficient of Performance) atau nilai EER (Energy Efficiency Ratio). Semakin besar nilai COP atau EER maka chiller tersebut akan semakin hemat energi. 2. Kapasitas debit air sejuk, untuk melayani kebutuhan air sejuk seluruh unit pengolah udara maka debit air sejuk dari chiller harus dapat mengatasinya.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
47
3. Refrigerant, chiller yang ramah terhadap lingkungan harus menggunakan jenis refrigerant yang sudah sesuai dengan regulasi dan tetap menjaga kestabilan lingkungan sekitar. 4. Tipe pendinginan, terdapat dua tipe chiller yaitu chiller berpendingin udara (air cooled chiller), dan chiller berpendingin air (water cooled chiller). Keduanya memiliki
keuntungan
dan
kekurangan
masing-masing
sehingga
perlu
dipertimbangkan yang cocok untuk sistem yang telah dirancang. 3.4.3
Pemilihan Menara Pendingin
Pada penelitian ini jenis chiller yang digunakan adalah jenis chiller tipe water cooled. Untuk chiller tipe water cooled diperlukan peralatan pendukung yaitu menara pendingin yang berfungsi untuk mendinginkan air pendingin refrigerant yang terdapat pada kondensor. Dalam memilih menara pendingin terdapat beberapa faktor yang harus diperhatikan, yaitu : 1. Debit laju aliran air yang mengalir pada kondensor chiller. 2. Perbedaan temperatur air yang masuk ke dalam menara pendingin dan temperatur air yang keluar dari menara pendingin (ΔT range), semakin besar selisih temperatur yang terjadi maka semakin kecil laju aliran air yang dapat didinginkan menara pendingin. 3. Keadaan temperatur bola basah udara lingkungan sekitar menara pendingin, apabila temperatur bola basah udara sekitar semakin besar maka berakibat semakin kecil laju aliran air yang dapat didinginkan menara pendingin. Untuk memudahkan proses pemilihan menara pendingin maka diperlukan beberapa parameter desain seperti temperatur masuk dan keluar menara pendingin sehingga didapatkan menara pendingin yang paling optimum. Pada penelitian ini temperatur yang digunakan adalah untuk masuk ke menara pendingin sebesar 35.5 °C sedangkan untuk yang keluar dari menara pendingin sebesar 30 °C. Temperatur bola basah lingkungan sekitar untuk kota Jakarta sebesar 27 °C sesuai dengan SNI 6390:2011. Proses pemilihan menara pendingin secara cepat dapat menggunakan grafik yang ditunjukkan pada Gambar 3.6.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
48
Gambar 3.6 Grafik Pemilihan Menara Pendingin (sumber : Software Thai Cooling Tower) 3.4.4
Pemilihan Pompa
Pompa merupakan salah satu peralatan pendukung sistem pengkondisian udara yang memiliki peranan penting. Salah satu fungsi pompa adalah mendistribusikan pasokan air sejuk dari chiller menuju unit pengolah udara, dan juga sebaliknya. Terdapat beberapa faktor yang menentukan pemilihan pompa, yaitu : 1. Head pompa, yang dimaksud dengan head adalah energi per satuan berat jenis. Head pompa harus dapat mengatasi head yang dibutuhkan oleh sistem. 2. Debit pompa, debit yang dibutuhkan oleh sistem harus dapat dipenuhi oleh debit yang dihasilkan oleh pompa. 3. Daya input, semakin kecil daya input maka konsumsi energi yang dibutuhkan akan semakin kecil, dan biaya operasional akan lebih murah.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
49
4. NPSH (Net Positive Suction Head Required) yaitu ketinggian muka air yang diperlukan pompa agar pompa dapat beroperasi dengan baik dan tidak mengalami fenomena kavitasi. 5. Efisiensi, harus dipilih pompa dengan nilai efisiensi paling optimal agar didapatkan kondisi pengoperasian yang baik dan maksimal. 3.4.5 Sistem
Perancangan Sistem Distribusi Udara distribusi
udara
merupakan
suatu
sistem
yang
berfungsi
untuk
mendistribusikan udara yang telah dikondisikan oleh unit pengolah udara menuju ruangan yang akan dikondisikan. Fungsi lain dari sistem distribusi udara yaitu menyalurkan kembali udara dari ruangan menuju unit pengolah udara untuk didinginkan kembali. Perancangan sistem distribusi udara dapat dilakukan dengan mengikuti langkah-langkah kerja sebagai berikut : 1. Menyiapkan denah plafon ruangan yang akan dikondisikan. 2. Mengatur tata letak diffuser supply dan diffuser return. 3. Merancang penempatan dari saluran udara (ducting). 4. Menentukan dimensi diffuser supply dan diffuser return. 5. Menghitung rugi-rugi gesek pada saluran udara dan menentukan dimensi saluran udara (ducting) serta peralatan pendukung lainnya. 3.4.6
Perancangan Sistem Pemipaan Air Sejuk
Sistem pemipaan air sejuk merupakan sebuah sistem yang berfungsi untuk mensirkulasikan air sejuk dari chiller menuju unit mesin pengolah udara, dan mensirkulasikan air yang digunakan untuk mendinginkan kondensor pada chiller. Terdapat dua kategori pada sistem pemipaan yaitu sistem terbuka, dan sistem tertutup. Sistem pemipaan air terbuka merupakan sistem pemipaan yang mensirkulasikan air menuju reservoar yang terbuka ke udara luar. Sedangkan sistem pemipaan air tertutup adalah sistem yang mensirkulasikan air tanpa adanya kontak dengan udara luar. Contoh pada sistem pemipaan terbuka yaitu pemipaan air pendingin kondensor dari menara pendingin, dimana pertukaran panas antara udara dan air di menara pendingin berlangsung secara kontak langsung, sedangkan contoh sistem pemipaan tertutup
http://digilib.mercubuana.ac.id/
50
adalah pemipaan air sejuk dari chiller menuju mesin pengolah udara atau sebaliknya. Kriteria yang harus diperhatikan dalam merancang sistem pemipaan air adalah panjang pipa, material pipa, diameter pipa, dan kekasaran permukaan dalam pipa. Faktor tersebut digunakan untuk menentukan besarnya head loss dalam pipa. Untuk menentukan besaran nilai head loss dalam pipa sistem pemipaan ditunjukkan grafik pada Gambar 3.7. Sedangkan diameter pipa ditentukan berdasarkan kecepatan laju aliran air rata-rata dalam pipa yang dipilih. Kecepatan laju aliran air yang direkomendasikan untuk beberapa fungsi ditunjukkan pada Tabel 3.13. Tabel 3.13 Rekomendasi Kecepatan Aliran Air di dalam Pipa (ASHRAE 62.1, 2007)
Service
Velocity Range (mps)
Pump discharge
2,4 – 3,6
Pump suction
1,2 – 2,1
Drain line
1,2 – 2,1
Header
1,2 – 4,5
Riser
0,9 – 3,0
General service
1,5 – 3,0
City water
0,9 - 2,1
http://digilib.mercubuana.ac.id/
51
Gambar 3.7 Diagram head loss steel pipe schedule 40 (Carrier, 1965)
Selain pipa bagian dari sistem pemipaan air seperti fitting juga harus diperhatikan dan diperhitungkan. Jenis fitting yang digunakan pada sistem pemipaan harus sesuai dengan material pipa dan jenis fluida yang mengalir didalamnya. Dalam perhitungan head loss, fitting diasumsikan sebagai panjang ekivalen pipa. Untuk mengetahui panjang ekivalen dari fitting yang digunakan tabel fitting yang ditunjukkan pada Gambar 3.8, Gambar 3.9, dan Gambar 3.10.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
52
Tabel 3.14 Head loss fitting sebagai panjang ekivalen (Carrier, 1965)
Tabel 3.15 Head loss special fitting sebagai panjang ekivalen (Carrier, 1965)
http://digilib.mercubuana.ac.id/
53
Tabel 3.16 Valve losses in equivalent feet of pipe (Carrier, 1965)
Perhitungan head loss total pada sistem pemipaan air juga ditentukan dari peralatan-peralatan yang digunakan. Pada sistem pengkondisian udara yang dilalui oleh air sejuk seperti chiller, fan-coil unit dan lain-lain pasti juga memiliki head loss sehingga perlu diperhitungkan. Head loss masing-masing peralatan tersebut didapat dari katalog produk yang ada. Untuk menghitung total head loss yang terjadi dapat menggunakan persamaan (3.1). Htotal = Hperlengkapn + Hgesekan
http://digilib.mercubuana.ac.id/
(3.1)
54
Keterangan : Htotal
= head loss pipa (m)
Lgesekan
= panjang pipa (m)
Hperlengkapn
= head loss peralatan-peralatan pada sistem (m)
3.4.7
Perencanaan Spesifikasi Pekerjaan VAC
Dalam perencanaan instalasi air conditioning penentuan peralatan utama dan spesifikasi berpengaruh dalam kualitas bangunan. Uraian spesifikasi peralatan air conditioning dan accessories ditunjukkan pada tabel 3.14. Tabel 3.17 Perencanaan Spesifikasi Pekerjaan VAC. NO
URAIAN
A
Peralatan Utama
1
Chiller
SPESIFIKASI
Water Cooled Chiller Centrifugal compressor Refrigerant : R134a
2
Cooling Tower
Cross Flow, Low Noise
3
AHU
Double Skin, PU Insulation
4
FCU
Double Skin, PU Insulation
5
Chilled Water Pump
Centrifugal Split Case Max. 1450 rpm
6
Condensor Water Pump
Centrifugal Split Case Max. 1450 rpm
7
Make Up Water Pump
Booster Pump C/W Pressure Switch Max. 1450 rpm
B
Pipe & Ducting
1
Condenser Water Pipe
Galvanized Iron Pipe, Sch. 40
http://digilib.mercubuana.ac.id/
55
2
Chiller Water Pipe
Black Steel Pipe, Sch. 40
3
Refrigerant Pipe
ASTM B280
4
Pipe Insulation
Rubber, Polyethilene
5
Drain Pipe & Fitting
PVC, AW Class
6
Ducting Air Conditioning System
PIR
7
Duct Insulation
Glasswool 24 & 48 kg/m3
8
Aluminium Foil
Double Sided, Fire Retardant
9
Diffuser & Grille
Aluminium Powder Coating
10
Filter
Washable
C
Valve & Accessories
1
Gate Valve
JIS 10K
2
Check Valve
JIS 10K
3
Butterfly Valve
JIS 10K
4
Flexible Joint
JIS 10K
5
Automatic Balancing Valve
JIS 10K
6
Stainer
JIS 10K
7
Thermostat
ANSI 125/ JIS 10K
8
Thermometer
Dial
9
Flow Switch
Lathe
10
Pressure Gauge
Dial
11
Expansion Tank
Fiber Glass, Cap. 1m3
12
Pressure Differential Sensor
Tube
13
Vibration Mounting
Rubber, Spring
14
Motorized Damper
Proportional
http://digilib.mercubuana.ac.id/
