BAB IV ANALISA DATA PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN

BAB IV ANALISA DATA PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN

Dalam perhitungan beban pendingin gedung yang akan dikondisikan oleh mesin pendingin didapat data-data dari gedung tersebut, sebagai berikut : IV.1 Nama Gedung

1. Nama

: Gedung Nusantara II Sekretariat Jenderal DPR RI

2. Fungsi

: Ruang Rapat Paripurna lantai 3

3. Lokasi

: Jakarta Barat

4. Posisi

: Menghadap ke Barat

5. Letak Geografis

: 6˚ LS dan 107˚BT

IV.2 Data Gedung

1. Luas lantai

: 1632 m

2. Volume ruangan

: 8160 m

3. Nama bulan Perancangan : Juni 2010 IV.3 Kondisi Perancangan Waktu

Perbandingan

pukul

Perubahan Temperatur bola kering

temperatur harian

Temperatur

Kelembaban

bola basah

relatif

kelembaban rata-rata sepanjang hari

Di dalam ruangan Di luar ruangan

26˚C

-

-

55%

0,0116 kg/kg

32˚C

8˚C

-

-

0,020 kg/kg

50

IV.4 Temperatur Udara Luar dan Jumlah Radiasi Matahari Sepanjang Hari

Waktu\Pukul

9

10

11

Temperatur

12

13

14

15

16

17

18

31.5˚C

luar (˚C) Radiasi matahari

744

(Kcal/M h)

Temperatur udara luar sesaat28 : to = to , rancangan −

Δt Δt + cos 15(τ − γ ) 2 2

= 32 – 4 + 4 cos 15 (0-2) = 31,5 ˚C (untuk pukul 12.00 wib) dimana : to

= temperatur udara luar sesaat, (oC)

to rancangan

= temperatur udara luar untuk perancangan, (oC)

Δt

= perubahan temperatur harian, (oC)

15

3600 = perubahan waktu sudut ( ) 24 jam

τ

= waktu penyinaran matahari

γ

= saat terjadinya temperatur maksimum ( + 2 )

Untuk τ (waktu penyinaran matahari ), pukul 12.00 siang adalah 0, pagi hari (A.M) adalah negatif (-) dan siang hari (P.M) adalah positif, dengan besarnya

28

Yuriadi, Kusuma, Sistem Mekanikal Gedung, Jakarta, [s.n.], hal. 4.

51

dinyatakan sampai satu angka desimal, misalnya pukul setengah sepuluh pagi dinyatakan dengan -2.5. IV.5 Beban Kalor Sensibel Daerah Parimeter (Tepi) IV.5.1 Tambahan Kalor Oleh Transmisi Radiasi Matahari Melalui Jendela

Luas jendela (m²) x Jumlah Radiasi Matahasi (Kcal/m²Jam) x Faktor Transmisi Jendela x Faktor bayangan = Kcal/h29 = 23,14 m² x 744 Kcal/m²jam x 0,95 x 0,8 = 13.084,282 Kcal/h IV.5.2 Beban Transmisi Kalor Melalui Jendela

Dapat dirumuskan : Luas Jendela (m²) x Koefisien Transmisi Kalor Melalui Jendela, K (Kcal/m²Jam ˚C) x ∆t Ruangan (˚C) = Kcal/h30 = 23,14 m² x 5,5 Kcal/m²Jam ˚C x 5,5 ˚C = 699,985 Kcal/h IV.5.3 Infiltrasi Beban Kalor Sensibel

Dapat dirumuskan : {(Volume Ruangan (m³) x Jumlah Penggantian Ventilasi Alamiah, Nn + Jumlah Udara Luar x

, V

S

f

x ∆t Ruangan (

= Kcal/h31

29

Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal. 30

30

Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal. 30.

31

Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha,

Jakarta, 2002, hal. 31.

52

= {(8160 m³ x 2 kal/h) + 298,5)} x

,

x 5,5

,

= 12.421,26 Kcal/h IV.6 Beban Transmisi Kalor Melalui Dinding dan Atap IV.6.1 Beban Kalor Transmisi Melalui Dinding

Untuk dinding menggunakan bahan : Marmer dalam dan luar R

= 0,741 m jam ˚C/kcal

R

Beton (biasa)

= 0,714 m jam ˚C/kcal x 0,2 = 0,143 m² jam˚C/kcal

R = 1,07 m jam ˚C/kcal x 0,02

Adukan semen

= 0,021 m jam ˚C/kcal Lapisan bagian luar

R

= 0,05l m jam ˚C/kcal

Lapisan bagian dalam

R


Sehingga tahanan perpindahan kalor total32 : R

=R

R


Maka :

+ R + R + R `+ R

K= =

R ,

= 0,4275 Kcal/m²Jam

Sehingga beban transmisi kalor melalui dinding : (Luas dinding, m³) x (Koefisien Mission Transmisi Kalor dari dinding K, Kcal/m²Jam

) x (ETD Matahari + ETD Udara,

= 160 m³ x 0,4275 Kcal/m²Jam

x (26,04 + 5,109)

Kcal/h33 = 2130,59 Kcal/

IV.6.2 Beban Kalor Transmisi Melalui Atap 32

America Society of Heating Refrigerant and Air Conditioning Engineers, ASHRAE Handbook Fundamental, Atlanta, 2001, hal. 23.8. 33


53

Mencari Nilai ETD matahari34 :

ETD matahari = = Beban Perpindahan kalor, Kcal/m²Jam

Dimana

K = Koefisien Perpindahan kalor, Kcal/m²Jam Mencari beban Perpindahan kalor =K(1–e

t)

Dimana : K = Koefisien Perpindahan kalor, Kcal/m²Jam C = Kapasitas Kalor atap, Kcal/m²Jam t = waktu K=

R

(Kcal/m²Jam

)

Rt = Rso +Rsi + R1 +R2+ R3 +R4 Terdiri dari dari 3 lapisan dan satu kerangka atap :

R

=R

•

Water Frooping

R


•

Beton ( biasa)

R


•

Langit-langit Udara

R


•

Tembaga

R


•

Lapisan bagian luar

R


•

Lapisan bagian dalam R


+ R + R + R `+ R + R

35

34


Jakarta, 2002, hal. 57

54

R

= 1,123 m jam ˚C/kcal =

Harga K = =K(1–e

,

= 0,89 kcal/m jam

t) ,

= 26,04 x 0,89 ( 1 – e

,

x6)

= 23,21 kcal/m jam Maka : ETD matahari =

, ,

= 26,08

Mencari nilai ETD udara36 :

ETD udara = t rancangan -

∆

- tr rancangan + k

∆

cos 15 (

Dimana : to rancangan = temperatur luar untuk rancangan ∆

Perbedaaan temperatur harian

Tr rancangan = temperatur udara ruang untuk perancangan K = Faktor amplitudo = lama waktu matahari bersinar dinyatakan dalam jam ( saat Terjadinya kulminasi adalah 0;AM dinyatakan negatif dihitung Dalam berapa jam sebelum kulminasi dan PM dinyatakan dalam Tanda Positif = selisih waktu antara terjadinya kulminasi dan saat dimana terjadi

35

America Society of Heating Refrigerant and Air Conditioning Engineers, ASHRAE Handbook Fundamental, Atlanta, 2001, hal. 23.8 36



55

Terjadi temperatur maksimum (-2) = waktu keterlambatan 15 = kecepatan sudut Maka ETD udara = 32 -

-26 + 0,98

cos 15 (0-2-0,5) = 5,109

Maka beban transmisi kalor melalui atap : (luas

atap,m²)

K,m²kcal/m²h

x(

koefisien

ETDmatahari

= 1632 m² x 0,666 x (26,08

mission ETDudara,

+ 5,109

transmisi )

kalor

dari

atap

37

)

=28.351,774 kcal/h IV.6.3 Sub Total : Beban Kalor Transmisi Melalui Dinding Ditambah Beban Kalor Transmisi Melalui Atap

= 2130,592 Kcal/h + 28.351,774 kcal/h = 30.482,366 kcal/h IV.7 Beban Kalor Tersimpan dari Ruangan dengan Penyegaran Udara (Pendinginan) Terputus-putus

Untuk keadaan dimana penyegaran udara dimulai 2 atau 3 jam waktu terjadi beban maksimum = sub total IV.2.1 + sub total IV.2.2 + IV.2.3 + sub total IV.3.3 x (faktor beban kalor tersimpan, 10 %) = 13.084,282 + 699,985 + 12.421,26 + 30482,366 x 10%

= 56.687,89 kcal/h Total jumlah kalor sensibel daerah parimeter (tepi) : 37



56

= sub total IV.2.1 + sub total IV.2.2 + sub total IV.2.3 + sub total IV.3.3 + sub total IV.4 = 13.084,282 + 699,985 + 12.421,26 + 30.482,266 + 56.687,89 = 113.375,786 kcal/h IV.8 Beban Kalor Laten Daerah Parimeter (Tepi) IV.8.1. Beban kalor laten oleh infiltrasi

beban kalor laten oleh infiltrasi dapat dirumuskan38 : Vol ruang (m3) x jml ventilasi alamiah,Nn x

= 8160 m³ x 2 x

597,3 kcal / kg x Δw (kg/kg’) vol spesifik (m3 /kg' )

597,3 kcal / kg x (0,020 – 0.0116) 0.898 (m 3 /kg' )

= 91.179,84 kcal/h IV.9 Beban Kalor Sensibel Daerah Interior IV.9.1 Beban Kalor dari Partisi, Langit-Langit dan Lantai IV.9.1.a Beban kalor dari partisi Dapat dirumuskan39 :

Luas kompartemen (m2) x koefisien transmisi kalor dari kompartemen, K (kcal/ m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC)

Mencari tahanan perpindahan kalor dinding partisi : 38

Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002 hal. 31.

39


Jakarta, 2002, hal. 31

57

Adukan semen

R = 1,07 x 0,02 = 0,021 m jam ˚C/kcal

Batu bata

R


Adukan semen

R

= 1,07 x 0,02 = 0,021 m jam ˚C/kcal

Lapisan bagian luar

R



R



=R

+ R + R + R `+ R

R


Maka : K=

=

R

,

= 1,618 Kcal/m²Jam

Sehingga beban transmisi kalor melalui dinding41 : Luas kompartemen (m2) x koefisien transmisi kalor dari kompartemen, K (kcal/ m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC) = kcal/h = 23,14 m³ x 1,618 Kcal/m²Jam

x (32-26)

= 224,64 Kcal/h

40


Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002.

58

IV.9.1.b Beban kalor dari langit-langit Dapat dirumuskan42 :

Luas langit-langit (m2) x koefisien transmisi kalor dari langit-langit, K (kcal/ m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC) (Penyegaran udara, 31) Mencari tahanan perpindahan kalor dinding partisi : Adukan beton

R = 0,714 x 0,015 = 0,01 m jam ˚C/kcal

Lapisan bagian luar

R



R



=R

+R +R

R


Maka : K= =

R

,

= 5,376 Kcal/m²Jam

Sehingga beban transmisi kalor melalui dinding44 : Luas langit-langit (m2) x koefisien transmisi kalor dari langit-langit, K (kcal/ m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC) = kcal/h = 326,4 m³ x 5,376 Kcal/m²Jam

x (32-26)

= 10.528,36 Kcal/h

42

Arismunandar, Wiranto dan Heizo Saito, Penyegaran Udara, Cet. 6, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002, hal. 31

43



59

IV.9.1.c Beban kalor dari lantai

Dapat dirumuskan45 : Luas lantai (m2) x koefisien transmisi kalor dari lantai, K (kcal/ m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC) Mencari tahanan perpindahan kalor dinding partisi : Adukan semen plester

R = 5,46 x 0,01 = 0,0546 m jam ˚C/kcal

Lapisan bagian luar

R



R



=R

+R +R

R


Maka : K= =

R ,

= 4,336 Kcal/m²Jam

Sehingga beban transmisi kalor melalui dinding47 : Luas kompartemen (m2) x koefisien transmisi kalor dari kompartemen, K (kcal/ m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC) = kcal/h = 326,4 m³ x 4,336 Kcal/m²Jam

x (32-26)

= 8.491,62 Kcal/h

45


46

America Society of Heating Refrigerant and Air Conditioning Engineers, ASHRAE Handbook Fundamental, Atlanta, 2001, hal. 23.8 47


60

Sub total : = 224,64 Kcal/h + 10.528,358 Kcal/h + 8.491,623 Kcal/h = 19.244,62 kcal/h IV.9.2 Beban Kalor Sensibel Karena Adanya Sumber Kalor Interior IV.9.2.a Beban kalor sensibel dari penghuni Dapat dirumuskan48 :

Jml orang x kalor sensibel manusia (kcal/ jam.orang ) x faktor kelompok = kcal/h = 356 x 0,82 kcal/jam org x 0,947 = 276,45 kcal/h IV.9.2.b Beban kalor sensibel dari peralatan Dapat dirumuskan49 :

Peralatan,Kw x kalor sensibel peralatan, kcal / Kw x faktor penggunaan peralatan = (0,15 Kw x 8 unit ) x 0,86 kcal/Kw x 0,75

= 0,774 kcal/h

Jenis Peralatan

Jumlah (unit)

Qr (Kw)

Qs (kcal/h)

Komputer

8

0,150

0,774

Proyektor

2

0,560

0,7224

Kamera CCTV

6

0,070

0,2709

Microphone

561

0,015

5,427675

48


49


61

TV Lcd 46’

2

0,120

0,15

Escalator

2

8

10,32

Lift 1

1

6,4

4,128

Lift 2

1

18,5

11,9325

AC split 2 pk

3

0,98

1,8963

AC split 5 pk

1

2,1

1,3545

Jumlah kalor sensibel dari peralatan : 36,966775 kcal/h IV.9.2.c Beban kalor sensibel dari lampu Penerangan

Dapat dirumuskan50 : (Lampu, Kw/h x Unit ) x ( kalor sensibel peralatan,0,85 kcal/h) DAYA JENIS LAMPU

JUMLAH

TERPAKAI

CLTD

Q (KW)

(KW) TL

56

0,018

0,85

0,8568

TL

56

0,036

0,85

1,7136

Halogen

186

0,050

0,85

7,905

PLC 9

59

0,01

0,85

0,5015

PLC 7

60

0,01

0,85

0,51

Mercuri

167

0,125

0,85

17,74375

Jumlah kalor sensibel dari lampu penerangan = 29,23065 kcal/h 50



62

Sub total : IV.9.2.a + IV.9.2.b + IV.9.2.c = 276,448 kcal/h + 36,966775 kcal/h + 29,23065 kcal/h

= 342,646 kcal/h IV.9.2.d Total beban kalor sensibel sumber kalor intrerior

= IV.9 + ( IV.9.2.a + IV.9.2.b + IV.9.2.c) = 19.224,62 + 342,645 kcal/h = 19.567,266 kcal/h IV.10 Beban Kalor Laten Daerah Interior IV.10.1 Beban kalor laten dari penghuni (Sumber Penguapan Interior)

Dapat dirumuskan51 : Jml orang x kalor laten manusia (kcal/ jam.orang ) x faktor kelompok = 356 x 51 x 0,947 = 12.64 Kcal/h IV.11 Beban Kalor Sensibel Mesin IV.11.1 Beban Kalor Sensibel Oleh Udara Luar Masuk

Dapat dirumuskan52: (Jml udara (m³/jam) : Volume spesifik udara luar (m³/kg) x 0,24 x (selisih temperatur didalam dan diluar interior ( oC)) = ( 30m³ x 356 orang ) x

,

K ,

/K ³/K

x 6 oC = 8259,86kcal/h

51


52


63

IV.11.2 Sub Total Beban Kalor Sensibel Ruangan

= sub total IV.7 + IV.9 = 56.687 kcal/h + 342,646 kcal/h = 57.029,646 kcal/h IV.11.3 Kenaikan Beban Oleh Kebocoran Saluran Udara

= IV.11.1 + IV.11.2 x ( faktor koreksi) 8.259 kcal/h + 57.029,646 kcal/h x 10 % = 13.962,83 kcal/h IV.11.4 Total kalor sensibel

= IV.11.1 + IV.1.2 + IV.11.3 = 8.259,86 kcal/h + 57.029,646 kcal/h + 13.962,825 kcal/h = 79.252,3 kcal/h IV.12 Beban Kalor Laten Mesin IV.12.1 Beban Kalor Laten udara Oleh Udara luar Masuk

Dapat dirumuskan53 : Jumlah Udara Luar Masuk, m³/h) : volume spesifik udara luar , m³/kg) x ( 24 kcal/kg) x ( Selisih faktor pencampuran uap di dalam dan di luar ruangan, kg/kg) = ( 30 m³ x 356 orang) : 0,898 x 24 x 0.0089

= 2540,37 kcal/h IV.12.2 Sub Total Beban Kalor Laten Ruangan = IV.8 + IV.10

= 91.179 kcal/h + 276,448 Kcal/h 53



64

= 91.455,446 kcal/h IV.12.3 Kenaikan Beban Oleh Kebocoran Saluran Udara = IV.12 + IV.12.2

= 2540,37 kcal/h + 91.455,446 kcal/h x 10 % = 11.685,9 kcal/h IV.12.4 Total Kalor laten

= 2540,37 kcal/h + 91.455,446 kcal/h + 11.685,9 kcal/h = 105.681,73 kcal/h

65

Dari keseluruhan perhitungan beban kalor dapat ditabelkan sbb : Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Beban Perhitungan Beban Kalor Sensibel Daerah Parimeter

IV.5.1

Tambahan kalor oleh transmisi radiasi

13.084,282 kcal/jam

matahari melalui jendela IV.5.2

Beban transmisi kalor melalui jendela

699,985 kcal/jam

IV.5.3

Infiltrasi beban kalor sensibel

12.421,26 kcal/jam

IV.6.1

Beban transmisi kalor melalui dinding

2130,59 kcal/jam

IV.6.2

Beban transmisi kalor melalui atap

28.351,774 kcal/jam

IV.7

Beban kalor tersimpan dari ruangan dengan

56.687,89 kcal/jam

penyegaran udara (pendinginan) terputusputus SUB TOTAL

113.357,78 kcal/jam

Beban Kalor Laten Daerah Parimeter

IV.8.1

Beban kalor laten oleh infiltrasi

91.179,84 kcal/jam

Beban Kalor Sensibel Daerah Interior

IV.9.1a Beban kalor dari partisi

224,64 kcal/jam

IV.9.1b Beban kalor dari langit-langit

10.528,36 kcal/jam

IV.9.1c Beban kalor dari lantai

8.491,62 kcal/jam

SUB TOTAL

19.244,62 kcal/jam

Beban kalor sensibel karena adanya sumber kalor interior

IV.9.2a Beban kalor sensibel dari penghuni

276,45 kcal/jam

IV.9.2b Beban kalor sensibel dari peralatan

36,967 kcal/jam

IV.9.2c Beban kalor sensibel dari lampu

29,231 kcal/jam

penerangan SUB TOTAL

342,65 kcal/jam

Beban Kalor Laten Daerah Interior

IV.10.1 Beban kalor laten dari penghuni (sumber

12.364 kcal/jam

penguapan interior)

66

Beban Kalor Sensibel Mesin

IV.11.1 Tambahan kalor (heat gain) sensibel oleh

8.259,86 kcal/jam

udara luar masuk IV.11.3 Kenaikan beban oleh kebocoran saluran

13.962,83 kcal/jam

udara SUB TOTAL

22.222,69 kcal/jam

Beban Kalor Laten Mesin

IV.12.1 Beban Kalor Laten Mesin oleh Udara Luar

2540,37 kcal/jam

Masuk IV.12.3 Kenaikan Beban Oleh Kebocoran Saluran

11.685,9 kcal/jam

Udara SUB TOTAL

14.226,27 kcal/jam

TOTAL PERHITUNGAN BEBAN

272.937,85 kcal/jam

IV.13 Total Beban Pendinginan Pada Ruang Rapat Paripurna Lantai 3 Gedung Nusantara II yang didapat adalah

Kalor beban : 272.937,85 kcal/jam Safety factor : 272.937,85 kcal/jam x 5 % = 136.468,925 kcal/jam B

Perhitungan beban = 136.468,925 kcal/jam x

,

/

= 541.578,983 Btu/jam Kompresor yang dibutuhkan sebesar =

,

B B

/

/

= 60,175 PK Daya listrik yang dihasilkan = 60,17 x 746 = 44.890,88 Watt atau 44,89 kW

67

Beban pendinginan pada ruang rapat paripurna lantai 3 adalah 44.890,88 Watt atau 44,89 KW atau 0,04 MW atau 0,04 MW. IV.14 Perbandingan Total Kapasitas Pendingin Terhadap Kapasitas Beban Yang Terpasang

Beban pendinginan pada ruang rapat paripurna lantai 3 adalah 44.890,88 Watt atau 44,89 KW atau 0,04 MW sedangkan Kapasitas beban mesin terpasang pada gedung Nusantara II ruang rapat Paripurna lantai 3 yang terdiri dari tiga unit AHU (air handling unit) dengan beban 105.900 Watt. Sehingga dari perhitungan beban diatas dapat diketahui selisih kapasitas beban yang terpasang dengan beban pendingin seabagai berikut : = Kapasitas beban terpasang – Kapasitas beban pendinginan = 105.900 W - 44.890,88 W = 61.009,12 Watt atau 0,06 MW Kesimpulan dari hasil positif dari perhitungan beban pendingin diatas dengan kapasitas mesin AHU (air handling unit) yang terpasang sangat mencukupi kebutuhan yang ada.

68

BAB IV ANALISA DATA PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN

Recommend Documents