BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Kondisi Dan Letak Ruangan Server
Lampiran 3 4.1.1 Kondisi ruang server Ruang server sebagaimana sudah dijelaskan pada bab sebelumnya, sebagai salah satu asset perusahaan yang harus di jaga keberadaanya, ada pertanyaan tentang bagaimanakah ruang server atau sering disebut sebagai data center
50 | P a g e
yang dianggap ideal?. Dilihat dari kacamata IT, paling tidak harus ada control terhadap hal berikut ini: 1. Physical security control (misalnya: acces control pin/finger scan, closed room, log book). 2.
Environment control (misalnya: AC, fire protection, leakage protection, raised floor, electrical fault protection).
Namun pada prakteknya ruangan server atau data center yang ada sering kali tidak dalam kondisi ideal, hal ini dikarenakan banyak faktor seperti: 1. Salah kaprah fungsi data center. Seharusnya data center terlindungi dengan baik, dari akses-akses yang tidak dikehendaki. Seharusnya data center dalam ruangan tertutup yang tidak semua orang tahu. Tapi masalahnya Banyak perusahaan memandang datacenter adalah sesuatu yang harus di expose, dipajang dan ditampilkan. Hal ini terjadi mengingat biaya investasi yang tinggi. Sehingga seringkali datacenter justru merupakan ruangan yang dikelilingi oleh kaca tembus pandang. 2. Strategi pengembangan yang kurang tepat. Banyak perusahaan tidak membuat raised floor karena pada awal perencanaan tidak menduga bahwa data center akan menjadi besar. Tidak dilengkapi dengan AC khusus karena mengira konsumsi panas tidak terlampau tinggi. Dan lain sebagainya seperti kondisi ruangan dalam perusahaan itu sendiri. 3. Egoisme antar department. Pengembangan datacenter merupakan wewenang dari departement IT datacenter misalnya, tapi ada departement lain seperti IT security, IT planning
51 | P a g e
yang merasa memiliki wewenang dalam data center tersebut. Akibatnya disharmonisasi, konflik antar system hingga lepas tangan menjadi pemandangan sehari-hari yang mengakibatkan data center tidak ideal.
Berikut ini gambaran kondisi ruang server dalam penelitian, tidak seperti yang tergambarkan sebagai ruang server yang ideal, dan disi penulis hanya mengulas pada sisi beban kalor pendinginan yang diperlukan oleh ruangan ini. Hasil pengukuran pada siang hari suhu ruangan berkisar 23ºC dengan kelembababan ±60%, sedang suhu diluar ruangan sekitar 25ºC dengan kelembaban sekitar 70%, dan pengukuran yang lain yaitu pada saat AC sentral dari gedung sudah dimatikan dan menggunakan AC split 2 PK suhu di dalam ruang server 24ºC dengan kelembaban sekitar 62%, dan suhu di luar ruang server adalah 30ºC dengan kelembaban sekitar 75%. Dari kondisi tersebut suhu yang diinginkan dalam ruang server adalah 21ºC dengan kelembaban 50% Lebih simpelnya kami sajikan dalam tabel sbb:
Tabel pengukuran:
Pengukuran
Suhu/Kelembaban (1)
Suhu/Kelembaban (2)
Interior ruangan
23˚C / 60%
24˚C / 62%
Exterior ruangan
25˚C / 70%
30˚C / 75%
Suhu diningikan
21˚C / 50%
21˚C / 50%
52 | P a g e
4.1.2 Letak ruang server Seperti yang terlihat pada gabar 4.1 diatas, bahwa letak ruangan server ini berada di dalam gedung sebuah perkantoran Jl. Jend. Sudirman Kav. 52-53 Lot 25 Jakarta Selatan 12190, yaitu kantor yang bergerak pada bidang layanan jasa informasi real time Bursa Efek Indonesia, dimana tepatnya ruangan ini memiliki posisi berada di tengah-tengah gedung, sebelah barat bersisian dengan ruang sekretaris direksi (setdit), sebelah utara dan timur bersisian dengan kantor orang lain dan sebelah selatan bersebelahan dengan ruang meeting. Dengan demikian kalor radiasi dari sinar matahari secara langsung tidak berpengaruh terhadap suhu yang ada didalam ruangan server, namun kalor radiasi matahari terjadi pada ruangan sebelahnya sehingga secara tidak langsung memberikan dampak pemanasan pada ruangan sisi luar.
4.2 Jenis Kalor Yang Ada Pada Ruangan Server
Lampiran 4
53 | P a g e
Untuk menentukan kapasitas unit pendingin suatu ruangan, kita harus memperhatikan panas-panas yang dapat timbul pada ruangan itu, dimana panas tersebut nantinya akan menjadi beban yang harus diperhitungkan. Adapun beberapa faktor panas yang harus diperhitungkan antara lain : 1.
Rambatan panas dari luar yang timbul dari dinding penyekat/partisi ruangan.
2.
Rambatan panas atap dak beton dengan lapisan langit-langit.
3.
Panas yang masuk bersamaan udara luar sewaktu pintu dibuka.
4.
Panas yang timbul dari badan sipenghuni.
5.
Panas yang timbul dari lampu penerangan.
6.
Panas yang timbul dari alat perlengkapan listrik.
7.
Rambatan panas melalui lantai.
8.
Rambatan panas dari dinding kaca penyekat.
9.
Rambatan panas dari pintu berbahan kayu.
4.3 Menghitung Kalor Pada Ruang Server 4.3.1 Kalor sensibel dinding penyekat/partisi Menghitung kalor sensibel pada dinding penyekat atau partisi, berikut ini rumus dan tabel koefisien transmisi dari kalor sensibel dinding. Kalor sensibel pada dinding dapat ditentukan dengan perhitungan luas dinding (m²) dikalikan dengan koefisien transmisi kalor dari dinding (kcal/ m².h.˚C) dikali dengan selisih temperatur ekivalen dari radiasi matahari ditambah dengan selisih temperatur ekivalen dari temperatur atmosfir (˚C).
54 | P a g e
Perhitungan kalor sensibel pada dinding secara matematis dapat ditulis dalam persamaan sebagai berikut: Qd = Ad x Kd x (∆tm + ∆ta) Dimana: Qd = Kalor sensibel dinding (kcal/m².h.˚C) Ad = Luas permukaan dinding (m2) Kd = Nilai koefisien transmisi kalor dinding (kcal/ m².h.˚C) ∆tm = Beda temperatur ekivalen dari radiasi matahari (˚C) ∆ta = Beda temperatur ekivalen dari temperatur atmosfir (˚C). Tabel 4.1 koefisien transmisi kalor dari dinding Koefisien transmisi kalor K (kcal/m².h.˚C)
Tebal dinding Lapisan (biasa) Atap luar menonjol ke luar 5 mm Adukan semen di luar 15 mm Adukan di luar 15 mm Plester 3mm
Bagian utama
Beton
Batu bata Tanpa lapisan
Beton
12 mm
3,08
150 mm 200 mm 250 mm 210 mm 50 mm 100 mm 200 mm
2,89 2,62 2,05 1,62 4,75 4,06 3,15
Tabel 4.2 Koefisien transmisi kalor jendela Satu pelat kaca
Tidak tergantung tebal kaca
5,5 kcal/m².h.˚C
Kaca ganda
Tidak tergantung tebal kaca
2,2 kcal/m².h.˚C
Blok kaca
Tidak tergantung tebal kaca
5,5 kcal/m².h.˚C
55 | P a g e
Tabel 4.3 Koefisien kalor gypsum
Tabel 4.4 Nilai konversi (W/m².K) terhadap kcal/m².h.˚C
Sesuai dengan hasil konversi 0,170 W/m².K = 0.15 kcal/m².h.˚C
56 | P a g e
Tabel 4.5 Temperatur Ekivalen Radiasi Matahari
a.
Waktu, pukul
Temperatur (˚C)
5
0
6
16,1
7
26,1
8
29,1
9
25,1
10
18,4
11
9,7
12
0
Menghitung luas dinding. Berdasarkan hasil pengkukuran dilapangan berikut ini dimensi ruangan server yang didapat seperti pada tabel dibawah ini: Pengukuran
Panjang
tinggi
Luas
Jumlah
Dinding 1
9,5m
2,7 m
25,65 m²
1
Dinding 2
9,5 m
2,7 m
25,65 m²
1
Kaca jendela
2,0 m
2,0 m
4 m²
1
Pintu Kayu
0.2 m
7,0 m
1,4 m²
1
Sesuai dengan nilai pengukuran yang tertera pada tabel diatas berikut ini hasil perhitungan dan penjabarannya.
57 | P a g e
Jawab: Luas dinding 1 = (p. l) = (9,5 x 2,7) = 25,65 m2 Luas dinding 2 = (p. l) = (9,5 x 2,7) = 25,65 m2 Luas Kaca jendela = (p. l) = (2,0 x 2,0) = 4 m2 Luas Pintu Kayu = (p. l) = (0,2 x 7,0) = 1,4 m2 Luas total dinding = 51,30 Luas kaca jendela = 2 x 2 = 4 m2 Luas Pintu Kayu = 0,2 x 7 = 1,4 m2 Luas dinding sebenarnya = Luas dinding penuh − Luas kaca − luas pintu =
,
−
− ,
=
, m2
b. Mengitung transmisi kalor K dari dinding. Berdasarkan hasil perhitungan luas total dinding penyekat ruangan server yang berbentuk bangun ruang balok, termasuk bagian kaca dan kayu adalah 55,30m2 , dan hasil pengamatan dilapangan dinding partisi pembatas Ruangan server
terbuat dari gypsum, sesuai dengan tabel
koefisien K gypsun adalah 146.17 kcal/m².h.˚C . Jawab: Diketahui sampling dari hasil pengukuran suhu dilapangan sebagai berikut, (pengukuran dilakukan pada siang hari):
58 | P a g e
Pengukuran
Suhu/Kelembaban (1)
Suhu/Kelembaban (2)
Interior ruangan
21˚C / 50%
21˚C / 50%
Exterior ruangan
25˚C / 70%
30˚C / 75%
Jawab: ΔT = Te – Ti = (25 – 21)˚C = 4˚C (Kondisi 1) ΔT = Te – Ti = (30 – 21)˚C = 9˚C (Kondisi 2) Keterangan:
ΔT = Selisih temperatur interior dan exterior (˚C).
Ti = Temperatur interior (˚C).
Te = Temperatur exterior (˚C).
c. Hitung selisih temperatur ekivalen dari radiasi matahari + selisih temperatur ekivalen dari temperatur atmosfer. R1 = r x tebal dinding = 0,714 x 0,14 = 0,099 K
=
=
K
=
=
K
=
K
=(
(
)
.
)
.
.
59 | P a g e
K
=(
K
= 3.64 kcal/m².h.˚C
.
)
Kalor masuk = {(26,1 x 1,031) + ((29,1 -26,1) x 0,699) + ((25,1 - 29,1) x 0,312)-((25,1 - 18,4) x 0,046)} kcal/m2 jam. Keterangan : R1
= Tahanan kalor dan kapasitas kalor dan bahan bangunan
Rsi
= Tahanan perpindahan kalor dan lapisan permukaan dalam dinding. (Tabel)
Rso
= Tahanan perpindahan kalor dan lapisan permukaan luar dinding. (Tabel)
ETD = selisih temperatur ekivalen dan radiasi matahari + selisih temperatur ekivalen dan temperatur atmosfir. Q dinding = 69,3312 x 2,89 x 7,541 kcal/h. Q dinding = 1511,01 kcal/h = Luas dinding (m²) × Koefisien mission transmisi kalor dari dinding (kcal/ m².h.˚C) × Selisih temperatur ekivalen dari radiasi matahari + selisih temperatur ekivalen dari temperatur atmosfir (˚C). Q dinding = 49,9 0.15 4 kcal/h. Q dinding=
.
cal/h
(Hasil 1)
60 | P a g e
Q dinding = 49,9 146.17 9 kcal/h. Q dinding=
.
cal/h
(Hasil 2)
d. Hitung kalor sensibel pada dinding kaca Kalor sensibel jendela dapat dihitung dengan perkalian dari luas jendela (m²) dikali dengan nilai koefisien transmisi kalor yang melalui jendela (kcal/ m².h.˚C) dan dikalikan dengan selisih temperatur interior dan exterior (˚C). Secara matematis perhitungan tersebut dapat dituangkan dalam persamaan sebagai berikut: Qkc = Akc x Kkc x ∆t Dimana: Qkc = Kalor sensibel pada dinding kaca (kcal/ m².h.˚C) Akc = Luas permukaan dinding kaca (m²) Kkc = Nilai koefisien transmisi kalor yang melalui kaca (kcal/ m².h.˚C) ∆t = Beda temperatur interior dan exterior (˚C). Diketahui Hasil Pengukuran: Luas Kaca jendela = (p. l) = (2,0 x 2,0) = 4 m2 Pengukuran
Suhu/ Kelembaban
Kelembaban
Interior ruangan
21˚C / 50%
21˚C / 50%
61 | P a g e
Exterior ruangan
25˚C / 70%
30˚C / 75%
Jawab: ΔT = Te – Ti = (25 – 21)˚C = 4˚C (Kondisi 1) ΔT = Te – Ti = (30 – 21)˚C = 9˚C (Kondisi 2) Keterangan: ΔT = Selisih temperatur interior dan exterior (˚C). Ti = Temperatur interior (˚C). Te = Temperatur exterior (˚C). = Akc
∆
= 4 m² x 5,5 kcal/m². h. ˚Cx 4 ˚C =
kcal/h. (Hasil 1)
= 4 m² x 5,5 kcal/m². h. ˚Cx 9 ˚C =
kcal/h. (Hasil 2)
e. Hitung kalor sensibel pada Pintu Kayu Menghitung kalor pada pintu kayu: Diketahui Luas Pintu Kayu = 0,2 x 7 = 1,4 m2 Rumus kalor sensibel pada kayu: Kalor sensibel pintu kayu dpat diperoleh dengan menghitung luas pintu kayu (m²) dikali dengan nilai koefisien transmisi kalor yang melalui
62 | P a g e
jendela (kcal/ m².h.˚C) dikali dengan selisih temperatur interior dan exterior (˚C)". Secara matematis perhitungan kalor sensibel pada kayu dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut: Qk = Ak x Kk x ∆t Dimana: Qk = Kalor sensibel pada kayu (kcal/ m².h.˚C) Kk = Nilai koefisien kayu (kcal/ m².h.˚C) ∆t = Beda temperatur interior dan exterior (˚C) Tabel 4.6 Koefisien transmisi kalor dari beberapa bahan
Tebal atap (mm)
Kayu, asbeton semen, langit-langit (12 mm HARDTEX)
Bia sa
Tebal beton 100 mm Adukan Semen rapat air 20 mm
Bia sa Tebal beton 150 mm
Lapisan adukan semen 20 mm
Bia sa
Tebal beton 120 mm
Dengan Langitlangit Tanpa Langitlangit Dengan Langitlangit Tanpa Langitlangit Dengan Langitlangit
Koefisien transmisi kalor K (kcal/m²h˚C)
Kapasitas kalor per 1 m² ( kcal/m²h˚C)
2,86
7,5
1,94
53,8
3,45
57,8
1,81
77,9
3,78
81,9
1,58
63,4
63 | P a g e
Beton sinder 60 mm
Aspal rapat air 10 mm
Tebal beton 150 mm
Tanpa Langitlangit Dengan Langitlangit Tanpa Langitlangit
2,46
67,4
1,13
77,9
2,34
81,9
Diketahui Hasil Pengukuran: Sesuai dengan tabel 4.3.6 diatas koefisien K Pintu Kayu = 2,86 (kcal/m²h˚C) Luas Kaca jendela = (p. l) = (0,2 x 7,0) = 1,4 m2
Pengukuran
Suhu/Kelembaban Suhu/Kelembaban
Interior ruangan
21˚C / 50%
21˚C / 50%
Exterior ruangan
25˚C / 70%
30˚C / 75%
Jawab: ΔT = Te – Ti = (25 – 21)˚C = 4˚C (Kondisi 1) ΔT = Te – Ti = (30 – 21)˚C = 9˚C (Kondisi 2) Keterangan: ΔT = Selisih temperatur interior dan exterior (˚C). Ti = Temperatur interior (˚C). Te = Temperatur exterior (˚C).
64 | P a g e
∆
=
= 1,4 m² x 2,86 kcal/m². h. ˚Cx 4 ˚C k = 16.016 kcal/h
². ˚ (Hasil 1)
= 1,4 m² x 2,86 kcal/m². h. ˚Cx 9 ˚C k = 36.366 kcal/h
². ˚ (Hasil 2)
4.3.2 Kalor sensibel atap Menghitung kalor sensibel pada atap dengan rumus sebagai berikut: Kalor sensibel atap dapat diperoleh dengan menghitung jumlah luas lantai atap (m²) dikali dengan nilai koefisien transmisi kalor K dari atap (kcal/m².h.˚C) dan dikalikan dengan selisih temperatur dalam dan luar ruangan (˚C). Perhitungan ini dapat dituliskan secara matematis dalam persamaan sebagai berikut: Qa = Aa x Ka x ∆t Dimana: Qa = Kalor sensibel atap (kcal/h) Aa = Luas penampang atap (m2) Ka = Koefisian transmisi kalor atap 120 mm dengan langit-langit (1,58 kcal/m2/h) ∆t = Beda temperatur dalam dan luar ruangan (˚C).
a. Menghitung luas atap. 65 | P a g e
Diketahui: Pengukuran
Panjang
Lebar
Ruangan
5,5 m
3,0 m
Jawab: =
=(
x
)=
,
,0 =
, m2
b. Hitung koefisien transmisi kalor K dari atap. Menghitung koefisien transmisi kalor K dari atap: Diketahui bahwa Ruangan server menggunakan atap berbahan beton dan disertai langit-langit. Jawab: Berdasarkan tabel 4.6, koefisien transmisi kalor K dari atap yang terbuat dari beton solid, yaitu 1,94 kcal/m².h.˚C. c. Hitung selisih temperatur dalam dan luar ruangan. Hasil pengukuran dilapangan diketahui data sebagai berikut:
Pengukuran
Suhu/Kelembaban Suhu/Kelembaban
Interior ruangan
21˚C / 50%
21˚C / 50%
Exterior ruangan
25˚C / 70%
30˚C / 75%
Jawab:ΔT = Te – Ti = (25 – 21)˚C = 4˚C (Kondisi 1)
66 | P a g e
ΔT = Te – Ti = (30 – 21)˚C = 9˚C (Kondisi 2) Keterangan: ΔT = Selisih temperatur interior dan exterior (˚C). Ti = Temperatur interior (˚C). Te = Temperatur exterior (˚C).
Qa = Aa x Ka x ∆t =
∆
= 16,5x 1,94 x 4 =
,
kcal/h. (Hasil 1)
= 16,5x 1,94 x 9 =
,
kcal/h. (Hasil 2)
4.3.3 Kalor sensibel infiltrasi Menghitung kalor sensibel infiltrasi pada saat pintu dibuka, diketahui hasil dari pengukuran sebagai berikut: Pengukuran Dinding
Panjang
Lebar
Tinggi
5,5m
3,0 m
2,7 m
Volume ruangan = p x l x t = 5,5 x 3,0 x 2,7 = 44,55 m3 Jumlah penggantian ventilasi = 7 kali 67 | P a g e
Volume spesifik = DB = 32 WB = 27 spv = 12,45 (berdasarkan standar ruangan) Diketahui:
Pengukuran
Suhu/Kelembaban Suhu/Kelembaban
Interior ruangan
21˚C / 50%
21˚C / 50%
Exterior ruangan
25˚C / 70%
21˚C / 75%
Jawab: ΔT = Te – Ti = (25 – 21)˚C = 4˚C (Kondisi1) ΔT = Te – Ti = (30 – 21)˚C = 9˚C (Kondisi 2) Keterangan: ΔT = Selisih temperatur interior dan exterior (˚C). Ti = Temperatur interior (˚C). Selisih Δt = 4 ⁰C Qi = V x ∑ Cu x ∆t x (0.24/Vs) Dimana : Qi
= Kalor sensibel infiltrasi (kcal/m².h.˚C)
V
= Volume ruangan (m3)
∑ Cu = Jumlah pertukaran udara (satuan) ∆t
= Beda temperatur exterior dan interior (˚C)
68 | P a g e
Vs
= Volume spesifik ruangan (m3)
Qi = (44,55 x 7 ) x
, ,
= 311.85 x 0,0192771 x 4
= 24,05 kcal /h (Hasil 1)
Qi = (44,55 x 7 ) x
, ,
= 311.85 x 0,0192771 x 9
= 54,10407 kcal /h (Hasil 2)
4.3.4 Kalor sensibel dari manusia Kalor sensibel manusia dapat diperoleh hitunganya dengan cara jumlah orang yang ada dilokasi server dikali dengan faktor koefisien manusia (kcal/h). Perhitungan secara matematis dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut: Qm = ∑M x Km Dimana: Qm = Kalor sensibel manusia (kcal/h) ∑M = Jumlah manusia yang yang ada di dalam ruangan Km = Faktor koefisi manusia (0,897 kcal/h)
69 | P a g e
Tabel 4.7 Faktor koefisien manusia dan Faktor kelompok Bangunan
Jumlah Kalor Total Orang Dewasa
Faktor Kelompok Orang yang Bekerja
Duduk di kursi
Gedung
87 kcal/h
0,897
Bekerja di belakang meja
Kantor hotel
106 kcal/h
0,947
Berdiri atau berjalan lambat
Toko eceran
123 kcal/h
0,818
Dansa
Ruang dansa
201 kcal/h
0,944
Bekerja di belakang meja
Pabrik
335 kcal/h
0,967
Kondisi kerja
Diketahui:
Jumlah orang yang mempunyai akses masuk ke ruangan server yaitu dalam rata2 setiap hari ada 5 orang.
Kegiatan yang dilakukan di dalam ruangan server adalah mengecek atau install server berdiri atau duduk di kursi. Jawab: Berdasarkan tabel 4.7, faktor koefisien manusia, yaitu 0,897 kcal/h. Rumus kalor pada manusia adalah: Qm = ∑M x Km =5
0,897x87
70 | P a g e
=
,
/.
4.3.5 Kalor sensibel dari lampu penerangan Kalor sensibel penerangan dapat diperoleh dengan menghitung jumlah lampu (kW) yang digunakan dikali dengan faktor koefisien transmisi lampu (kcal/KWh). Secara matematis dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut: Qp = ∑Pt x Kl Dimana: Qp = Kalor sensibel penerangan (kcal/h) ∑Pt = Jumlah daya lampu yang digunakan (kW) Kl = Koefisien lampu neon (1,080 kcal/kWh) Tabel 4.8 Faktor Koefisien Transmisi Kalor Peralatan Listrik
Pemanas
per 1 kW
0,860 kcal/kWh
Motor listrik
per 1 kW
0,860 kcal/kWh
Lampu
per 1 kW
0,860 kcal/kWh ( Pijar ) 1,080 kcal/kWh ( Neon )
Sesuai dengan data properti yang tercatat diketahui penggunaan lampu penerangan sebagai berikut:
Jumlah lampu = 4 × 40 Watt = 160 Watt = 0,16 kW.
71 | P a g e
Jumlah lampu = 2 x 10 Watt = 20 Watt = 0,02 kW.
Total lampu yang digunakan = 0.16kW + 0,02 kW = 0,18kW
Lampu yang dugunakan dalam ruangan server adalah lampu neon.
Jawab: Berdasarkan tabel 4.8, faktor koefisien lampu, yaitu 1,080 kcal/kWh. Qp = ∑Pt x Kl = = 0,18
ℎ 1,08 kcal/ kWh =
,
kcal/h.
4.3.6 Kalor sensibel dari alat yang bermuatan listrik Kalor sensibel pada peralatan dapat diperoleh dengan menghitung jumlah daya dari peralatan (kW) dikali dengan faktor koefisien peralatan (kcal/KWh). Secara matematis rumusan tersebut dapat ditulis dalam persamaan sebagai berikut: Qp = ∑Pp x Kp Dimana: Qp = Kalor sensibel pada peralatan (kcal/h) ∑Pp = Jumalah daya dari peralatan (kW) Kp = Nilai koefisien peralatan bermuatan lsitrik (0.860 kcal/KWh)
72 | P a g e
Berdasarkan tabel 4.8, faktor koefisien pada peralatan listrik yaitu 0,860 kcal/kWh. berdasrkan hasil survei langsung lokasi penelitian berikut ini peralatanperalatan yang ada di ruangan tersebut, dan aktif menggunakan arus listrik adalah sebagai berikut:
No
Nama Perangkat
Nilai Daya
1 CT DEV (Server 2U)
1000-2000 Watt
2 SN DEV (Server 2U)
1000-2000 Watt
3 Storage (Server 1U)
1000-2000 Watt
4 CPCA Server (Server 1U)
1000-2000 Watt
5 SCF DEV (server 1U)
1000-2000 Watt
6 Server DSI (Server 1U)
1000-2000 Watt
7 CTB (Server 2U)
1000-2000 Watt
8 SN-DF3 (Server 2U)
1000-2000 Watt
9 SN-PSN (server 1U)
1000-2000 Watt
10 CT-A (Server 2U)
1000-2000 Watt
11 SOLACE Server (Server 2U)
1000-2000 Watt
12 Tools-50 (Server 1U)
1000-2000 Watt
13 SN-DF2 (Server 1U)
1000-2000 Watt
14 CT-Greep (server 1U)
1000-2000 Watt
15 SN-IDX-Virtual Line (Server 1U)
1000-2000 Watt
16 PABX Panasonic 16SLC
135 Watt
73 | P a g e
17 AC Split panasonic 2PK
1920 Watt
18 Modem Telepon (Huawei)
240 Watt
19 Adaptor modem Huawei
240 Watt
20 Switch Cisco 20 port
240 Watt
21 Switch publik 8 port
240 Watt
22 Switch 3com 24 port
240 Watt
23 Switch Cisco 24 port
240 Watt
24 Switch Cisco Catalys-2970 24 Port
240 Watt
25 Router Mikrotik 10 Port
240 Watt
26 Modem Internet Circle One
240 Watt
27 Decoder CCTV
240 Watt
28 Router Mikrotik 10 Port
240 Watt
29 Modem Leased Line NAP
240 Watt
30 Modem internet Arthatel
240 Watt
31 Modem Clear Chanel PSN
240 Watt
32 Router Cysco 2600
240 Watt
33 Mail Server (Tower)
350-500 Watt
34 Proxy Squid (Tower)
350-500 Watt
35 SC-44 (Tower)
350-500 Watt
36 SC-55 (Tower)
350-500 Watt
37 SN-BEI-Leased Line (Tower)
350-500 Watt
38 UPS Thosiba 1400XL
4200 Watt
39 UPS LAPLACE TX6000 VA
4200 Watt
74 | P a g e
40 FAN NLG
60 Watt
41 Monitor CRT 14 Inchi
60 Watt
Jawab: Berdasarkan tabel 4.8, kalor sensibel yang dipancarkan oleh peralatan listrik adalah 0,860 kcal/kWh.
=
Kp 1000
=
0,860 1000 ,
1 = ,
2 =
= 1,6512 Kcal ,
4 = ,
5 =
6 =
= 0,1161 Kcal
,
3 =
,
= 12,9 Kcal
= 3,096 Kcal
= 7,224 Kcal
= 0,1032 Kcal
Qp Total = 12,9 Kcal + 0,1161 Kcal +1,6512 Kcal + 3,096 Kcal + 7,224 Kcal +0,1032 Kcal = 25, 0905 Kcal
75 | P a g e
4.3.7 Kalor sensibel lantai beton Sesuai dengan hasil pengamatan lantai dari rungan server ini terbuat dari beton, tidak dibuat lantai seperti ruangan server yang sebagaimana mestinya, untuk menghitung kalor sensibel lantai yang terbuat dari beton adalah: Kalor sensibel lantai dapat diperoleh dengan perhitungan luas lantai (m²) dikali dengan nilai koefisien transmisi kalor K dari lantai (kcal/m².h.˚C) dan dikalikan dengan selisih temperatur dalam dan luar ruangan (˚C). Secara matematis perhitungan tersebut dapat dibuat dalam persamaan sebagai berikut: Ql = Al x Kl x ∆t Dimana: Ql = Kalor sensibel lantai (kcal/m².h.˚C) Al = Luas permukaan lantai (m²) Kl = Nilai koefisien lantai (kcal/m².h.˚C). ∆t = Beda temperatur dalam dan luar ruangan (˚C). a. Hitung luas lantai. Menghitung luas lantai sesuai dengan pengukuran dilapangan dimensi lantai dari ruang server diketahui sebagai berikut:
76 | P a g e
Pengukuran
Panjang
Lebar
Ruangan
5,5 m
3,0 m
Jawab: =
= ,
,
=
. m2
b. Hitung koefisien transmisi kalor K dari lantai. Diketahui: Ruangan Server menggunakan atap berbahan beton dan disertai langit-langit. Jawab: Berdasarkan tabel 4.3.6, koefisien transmisi kalor K dari lantai, yaitu 1,94 kcal/m².h.˚C.
c. Hitung selisih temperatur dalam dan luar ruangan. Diketahui: Pengukuran
Suhu / Kelembaban
Suhu/Kelembaban
Interior ruangan
21˚C / 50%
21˚C / 50%
Exterior ruangan
25˚C / 70%
30˚C / 75%
Jawab:ΔT = Te – Ti = (25 – 21)˚C = 4˚C (Kondisi 1)
77 | P a g e
ΔT = Te – Ti = (30 – 21)˚C = 9˚C (Kondisi 2) Keterangan:
ΔT = Selisih temperatur interior dan exterior (˚C).
Ti = Temperatur interior (˚C).
Te = Temperatur exterior (˚C).
Ql = Al x Kl x ∆t Q Lantai = Luas Lantai x K Lantai x ∆t Q Lantai = 16,5x 1,94 x 4 =
.
kcal/h. (Hasisl 1)
Q Lantai = 16,5x 1,94 x 9 =
.
kcal/h. (Hasil 2)
4.4 Hasil Penghitungan Beban Kalor Ruang Server Berikut ini adalah rekapitulasi dari hasil pengukuran beban pendinginan pada ruang server sebuah perkantoran, berdasarkan hasil penelitian seperti tertulis pada tabel dibawah ini:
No. Kalor yang dihitung 1 Q Dinding 2 Q Kaca 3 Q Pintu Kayu
Hasil kondisi 1
Hasil kondisi 2
Satuan
29175.53
65644.95 kcal/h
88
198 kcal/h
16.02
36.37 kcal/h
78 | P a g e
4 Q Atap
128.04
288.04 kcal/h
5 Q Infiltrasi
24.05
54.10 kcal/h
6 Q Manusia
390.20
390.20 kcal/h
7 Q Lampu penerangan
0.194
0.194 kcal/h
8 Q Peralatan Listrik
25.09
25.09 kcal/h
9 Q Lantai
128.04
288.04 kcal/h
Q Total
829.57
1347.40 kcal/h
Jadi nilai Q total dari masing-masing pengukuran sebagai berikut: Pengukuran pada kondisi 1 yaitu: kondisi dimana lingkungan terkondisikan oleh AC central dari gedung yang beroperasi adalah: = 829.57 kcal/h Pengukuran pada kondisi 2 yaitu: kondisi pengukuran dimana lingkungan tidak terkondisikan oleh AC central dari gedung karena sudah dimatikan adalah: = 1347.40 kcal/h Nilai Konversi 1Kcal/h = 3.97 BTU/h Q total 1 = 829.57 kcal/h x 3.97 = 3293.39 BTU/h Q total 2 = 1347.40 kcal/h x 3.97 = 5349.18 BTU/h
79 | P a g e
4.5 Analisa Pengkondisian Udara Ruang Server 4.5.1 Tahapan analisa pengkondisin udara ruang server Tujuan analisa sistem pengkondisian udara pada pokoknya adalah untuk menentukan laju aliran udara dingin dan kapasitas mesin pendingin yang diperlukan bagi sistem pengkondisian udara. Sedangkan tahapan analisanya adalah sebagai berikut : Berangkat dari kondisi udara ruangan server yang diinginkan terjadi di dalam ruangan yang akan dikondisikan udaranya maka kita lakukan perhitunganperhitungan di bawah ini : a) Memperkirakan besarnya temperatur udara dingin yang masuk ke dalam ruangan atau yang berasal dari hasil pendinginan di coil pendingin (T1) b) Memperkirakan laju aliran udara dingin yang diperlukan masuk ke dalam ruangan : c) Memperkirakan besarnya enthalpi udara dingin di tingkat keadaan (1) d) Memperkirakan besarnya kebutuhan udara segar dari luar ruangan (tk.0) e) Memperkirakan besarnya laju aliran massa udara by-pass (m3) f) Memperkirakan besarnya enthalpi aliran refrigeran masuk ke coil pendingin (h5) g) Memperkirakan besarnya kapasitas mesin pendingin yang diperlukan Untuk mendukukung dan mempermudah dalam memahami konsep tersebut di atas maka berikut ini pembahasan permasalahan tersebut secara sederhana di bawah ini: Data hasil pengukuran dan perhitungan yang diperoleh sbb:
80 | P a g e
Selanjutnya melakukan perhitungan analisa termal bagi sistem pengkondisian udara pada ruangan ruangan server, sebuah gedung perkantoran, kondisi udara yang diinginkan adalah sebagai berikut : Temperatur udara kering: 200C – 250C (680F-770F), dengan rata-rata keadaan temperatur normal diset menjadi 220C ±10C. Kelembapan relatif: 40%-50%, dengan titik normal berada pada 45% ±5%. Titik embun maksimum: 210C (69.80F) perubahan maksimum yang boleh terjadi dari batas suhu sekarang adalah sebesar 50C (90F) per jam, titik embun maksimum 210C. Sesuai dengan data tersebut udara yang diinginkan di dalam ruangan tersebut bertemperatur 21 oC dengan kelembaban 50% Udara luar ruangan dianggap rata-rata bertemperatur 30
o
C dengan
kelembaban 75% (panas dan lembab). Hasil perkiraan beban termal yang terus menerus masuk ke dalam ruangan adalah pada kondisi AC sentral beroperasi 1036.96 kcal/h, dengan beban panas sensibelnya sebesar 829.57 kcal/h, dan pengkuran pada kondisi AC sentral dimatikan beban termal yang dibutuhkan adalah 1684.25 kcal/h dengan beban pasnas sensibel 1347.40 kcal/h . Tujuan analisa perhitungan adalah memperkirakan berapa besar temperatur dan laju aliran udara dingin yang harus dihembuskan ke dalam ruangan untuk dapat mempertahankan kondisi udara ruangan agar tetap stabil bertemperatur 21 oC dengan kelembaban 50%, dan berapa besarnya kapasitas mesin pendingin (cooling coil) yang harus dipasang pada saluran intake sistem pengkondisian udara. Temperatur udara yang diinginkan ada di dalam ruangan yang ingin kita pertahankan harganya adalah (T2) = 21 oC, yaitu dengan kelembaban relatif 50%. Standar perancang yang disarankan bahwa pada umumnya besarnya beda temperatur antara temperatur udara di dalam ruangan dengan temperatur 81 | P a g e
udara dingin yang keluar dari cooling coil (T2 – T1) dapat dipilih di sekitar harga : 7 oC samp sampai dengan 8 oC. Pada perhitungan ini kita memilih harga (T2 – T1) = 7 oC. Sehingga dalam perancangan ini kita tetapkan bahwa temperatur udara dingin yang keluar dari cooling coil adalah T1 = 16 oC.
Gambar 4.1 4. sistem kesetimbangan energi aliran udara ruangan
4.5.2 Memperkirakan laju aliran udara dingin yang diperlukan masuk ke
dalam ruangan Laju aliran atau kapasitas aliran udara dingin yang bertemperatur 16oC yang diperlukan masuk ke dalam ruangan untuk melaksanakan fungsinya mempertahankan tingkat keadaan udara nyaman di dalam ruangan dengan menyerap sejumlah energi panas pada kondisi saat AC sentral nyala sebesar
82 | P a g e
1036.96 kcal/h dan pengkukuran saat AC central dimaikan sebesar 1684.25 kcal/h adalah bergantung kepada kenaikan energi panas yang terjadi pada udara yang bersirkulasi di dalam ruangan (E2 – E1) dan dapat ditentukan dari penerapan prinsip kesetimbangan energi bagi aliran udara yang bersirkulasi di dalam ruangan tersebut. Gambar sistem kesetimbangan energi pada aliran udara di dalam ruangan, yang masuk dengan tingkat keadaan (1), kemudian aliran udara dingin yang bersirkulasi di dalam ruangan menyerap energi panas dari beban termal total 15 000 Btu/h sehingga menjadi hangat atau panas, dan selanjutnya mengalir keluar ruangan dengan tingkat keadaan (2) diperlihatkan pada gambar 4.1. Selanjutnya apabila beda energi kinetik dan beda energi potensial di antara aliran udara di (1) dan di (2) kita abaikan karena bisa dianggap kecil, maka persamaan di atas menjadi : Beban panas yang masuk ke ruangan (Q) = kenaikan energi enthalpi udara (h2 – h1) Atau : Q = mud (h2 – h1)
(J/s)
Atau, besarnya laju aliran massa udara yang diperlukan bagi ruangan tersebut adalah : mud = Q / (h2 – h1)
(kgudara kering /s)
Di mana : Q : beban panas yang masuk ke ruangan (J/s) h2 adalah enthalpi udara saat akan meninggalkan ruangan (J/kgudara kering) h1 adalah enthalpi udara dingin saat masuk ke dalam ruangan (J/kgudara kering)
83 | P a g e
Dalam persoalan ini besarnya h2 dapat ditentukan dengan menggunakan diagram psikrometrik, karena tingkat keadaan (2) telah diketahui yaitu : dengan Temperatur udara nyaman yang ada di dalam ruangan (T2) = 21 oC, dan kelembaban relatif 50%. Sedangkan harga h1 enthalpi udara dingin saat masuk ke dalam ruangan belum diketahui, karena di tingkat keadaan (1) baru temperaturnya yang diketahui, yaitu T1 = 16 oC
Gambar 4.2 Diagram psikhometrik udara atmosfir
4.5.3 Memperkirakan besarnya enthalpi udara dingin di tingkat keadaan (1) Untuk memperkirakan besarnya enthalpi udara dingin di tingkat keadaan (1) Terlebih dahulu kita tentukan besarnya SHF (Sensibel Heat Factor) bagi sistem aliran udara di dalam ruangan : SHF = Qsensibel / Qtotal 84 | P a g e
Dalam persoalan kita di sini diketahui bahwa beban termal total yang masuk ke dalam ruangan pada kondisi AC cenral beroperasi adalah sekitar 1036.96 kcal/h, dan beban panas sensibelnya sebesar 829.57 kcal/h sehingga kita memiliki SHF = 0.8, dan pengukuran saat AC sentral dimatikan beban termal sekitar
1684.255 kcal/h, dan beban panas sensibelnya sebesar 1347.404
kcal/h sehingga kita memiliki SHF = 0.8. Tingkat keadaan (1) atau titik (1) pada diagram psikrometrik dapat ditentukan dengan menarik garis temperatur T1 = 16 oC vertikal ke atas, dan kemudian mensuperposisikan dengan garis SHF = 0,8 yaitu garis yang sejajar dengan garis SHF = 0,8 pada diagram psikrometrik. Setelah Tingkat keadaan (1) atau titik (1) pada diagram psikrometrik dapat ditentukan letaknya maka dengan mudah kita dapat menentukan harga enthalpi h1 dan volume jenisnya ν1 (m3/kgudara kering) Selanjutnya, pada pengukuran kondisi 1 dengan menggunakan persamaan : mud = Qtotal / (h2 – h1)
(kgudara kering /s)
mud = 1036.96 / (42-35.5) mud = 1036.96 /6.5 mud = 160 kgudara kering /s Kemudian, pada pengukuran kondisi 2 dengan menggunakan persamaan : mud = Qtotal / (h2 – h1)
(kgudara kering /s)
mud = 1684.255 / (42-35.5) mud = 1684.255 /6.5 mud = 259 kgudara kering /s
Catatan:
mud = m1 = m5
85 | P a g e
kita dapat menghitung besarnya laju aliran massa udara kering per detik. Kemudian, debit aliran atau kapasitas aliran udara (Qv) dapat dihitung menggunakan persamaan masing : persamaan, dengan kondisi masing-masing Pengkuran pada kondisi AC Sentral dimatikan: Qv1 = mud . ν1
(m3/s)
Qv1 = 160 kgudara kering /s x 0.829 m3/s Qv1 = 132,64 m3/s Pengkuran engkuran pada kondisi AC Sentral dimatikan: Qv2 = mud . ν1
(m3/s)
Qv2 = 259 kgudara kering /s x 0.829 m3/s Qv2 = 214.71 m3/s
Gambar 4.3 Garis sensible heat factor
86 | P a g e
4.5.4 Memperkirakan besarnya kebutuhan udara segar dari luar ruangan (tk.0) Sistem pengkondisian udara ruangan, terutama ruang perkantoran, pada umumnya diasumsikan kebutuhan udara segar bagi seorang dewasa untuk memenuhi kebutuhan oksigennya adalah sekitar 40 m3/h. Pada
persoalan
kita,
rancangan
sistem
pengkondisian
udara
yang
diperuntukan bagi sebuah ruangan server, sehingga debit aliran udara atmosfir dari luar ruangan yang diperlukan masuk ke dalam sistem adalah 109284 m3/h.
Di samping itu, udara luar ruangan masuk ke dalam sistem pada tingkat keadaan (0) (lihat gambar 4.1 ) di mana temperaturnya pada saat AC sentral nyala adalah 25 oC dengan kelembaban 70% dan saat AC sentral mati suhunya adalah 30 oC dan kelembaban 75%. Dari data tersebut dengan menggunakan diagram psikrometrik kita dapat menentukan besarnya : -
Entahlpinya, ho1 = 62 kJ/kg-udara kering
-
Entahlpinya, ho2 = 83 kJ/kg-udara kering
-
Volume jenisnya, vo1 = 0.865 m3/kg-udara kering
-
Volume jenisnya, vo2 = 0.879 m3/kg-udara kering -
Kemudian kita dapat menentukan besarnya laju aliran massa udara atmosfir dari luar ruangan yang diperlukan masuk ke dalam sistem yaitu : mo = debit aliran (…… m3/s) / volume jenisnya (……..m3/kg-udara kering) mo1 = 132,64 m3/s
dengan volume jenis =
m3/kg-udara kering 87 | P a g e
mo2 = 214.71 m3/s
dengan volume jenis =
m3/kg-udara kering
4.5.5 Memperkirakan besarnya laju aliran massa udara by-pass (m3) Laju aliran massa udara by-pass (m3) adalah laju aliran udara yang meninggalkan ruangan tetapi kemudian dibelokkan kembali ke arah hulu intake sistem pengkondisian udara untuk bercampur dengan aliran udara atmosfir dari luar ruangan yang akan masuk ke dalam sistem. Tinjau daerah pencampuran antara aliran udara atmosfir yang masuk dari tk (0) dengan aliran udara dari dalam ruangan yang masuk dari tk (3), kemudian keduanya bergabung menjadi tk (5) (lihat gambar 4.1 ). Penerapan prinsip kesetimbangan massa aliran udara pada titik pencampuran tersebut memberikan persamaan, Dan besarnya laju aliran massa udara bypass (m3) dapat dihitung menggunakan persamaan : mo + m3 = m5 m3 = m5 - mo Dimana saat AC central beropersai: Mo1= 132,64 m3/s
(ρ= m/v) = (m= ρv)
M5 = M1 = Mud = 160 kgudara kering /s M3 = m5 – mo M3 = 160 – 132.64 M3 = 27.36 kgudara kering /s Kondisi saat AC sentral dimatikan: Mo2= 214.71 m3/s
(ρ= m/v) = (m= ρv)
M5 = M1 = Mud = 259 kgudara kering /s
88 | P a g e
M3 = m5-m0 M3 = 259 – 214.71 M3 = 44.29 kgudara kering /s Sementara itu, laju aliran massa udara yang kemudian melewati tk (5) selanjutnya akan mengalir melewati coil pendingin dan masuk ke dalam ruangan dengan laju aliran massa m1. Oleh karena itu kondisi saat AC sentral hidup: m5 = m1 M5 = M1 = 160 kgudara kering /s Sedang kondisi saat AC sentral dimatiakan adalah: m5 = m1 M5 = M1 = 259 kgudara kering /s 4.5.6 Memperkirakan besarnya enthalpi refrigeran saat masuk ke coil pendingin (h5) Untuk menentukan besarnya enthalpi refrigeran saat mengalir masuk ke dalam coil pendingin maka kita Tinjau daerah pencampuran antara aliran udara atmosfir yang masuk dari tk (0) dengan aliran udara dari dalam ruangan yang masuk dari tk (3), kemudian keduanya bergabung menjadi tk (5) (lihat gambar 4.1 ). Penerapan prinsip kesetimbangan energi pada aliran udara pada titik pencampuran tersebut memberikan persamaan pada saat AC sentral masih beroperasi : mo ho + m3 h3 = m5 h5 h5 =
(
) (
)
89 | P a g e
h5 =
(
) (
,
.
h5 =
.
)
.
.
h5 =
h5 = 58.58 h3 = h2 =46.5 Penerapan prinsip kesetimbangan energi pada aliran udara pada titik pencampuran tersebut memberikan persamaan pada saat AC sentral dimatikan: mo ho + m3 h3 = m5 h5 h5 = h5 = h5 = h5 =
(
(
) (
)
) (
.
.
.
. )
.
.
h5 = 76.758 h3 = h2 =46.5 Laju aliran massa udara di tk (0), mo pada prinsipnya telah dapat ditentukan besarnya dari perhitungan sebelum ini. Begitu pula dengan Laju aliran massa udara di tk (3), m3 dan m5 = m1 Kemudian enthalpi di tk (0) ho juga telah diketahui. Sementara itu enthalpi di tk (3) h3 adalah sama dengan enthalpi di tk (2) h2 Oleh karena itu, melalui persamaan di atas, kita dapat dengan mudah menghitung besarnya h5
90 | P a g e
4.5.7 Memperkirakan besarnya kapasitas mesin pendingin Kapasitas mesin pendingin adalah kemampuan mesin pendingin menyerap energi panas yang diangkut oleh aliran udara hangat yang melewatinya. Besarnya laju Energi panas yang diserap oleh mesin pendingin dari aliran udara, dan kemudian dibuang ke lingkungan udara luar sehingga udara saat masuk ke dalam ruangan memiliki temperatur yang lebih rendah (lihat gambar 4.1 ) dapat dihitung pada saat AC sentral beroperasi menggunakan persamaan berikut : Qp = m5 ( h5 – h1 ) Qp =
( 59 – 40 )
Qp = 160 x 19 Qp = 3040 kcal/h = 3040 x 3.9 = 12068.8 BTU/h ( ± 1.5 PK) Kemudian dapat dihitung juga pada saat AC sentral dimatikan menggunakan persamaan berikut : Qp = m5 ( h5 – h1 ) Qp =
(76.758 – 40 )
Qp = 259 x 36.758 Qp = 9520.3 kcal/h = 9520.3 x3.9 = 37796 BTU/h (± 4 PK) Berdasarkan hasil dari analisa perhitungan kebutuhan kapasitas AC untuk mendinginkan ruangan jika kita sesuaikan dengan kapasitas AC di pasaran biasanya kita akan menemukan data kapaistas AC rata-rata adalah: ½ PK >> 5000 BTU/h sekitar 1281 kcal/h ¾ PK >> 7000 BTU/h sekitar 1795 kcal/h
91 | P a g e
1 PK >> 9000 BTU/h sekitar 2308 kcal/h 2 PK >> 16000 BTU/h sekitar 4103 kcal/h 3 PK >> 24000 BTU/h seitar 6154 kcal/h Sesuai dengan pengukuran pada kondisi AC sentral gedung menyala untuk mendinginkan ruangan dengan suhu 21ºC kelembaban 50% dibutuhkan energi sekitar 3040 kcal/h atau 12068.8 BTU/h (± 1.5 PK), dan kebutuhan kalor yang diperlukan untuk mendinginkan saat AC sentral gedung dimatikan adalah 9520.3 kcal/h atau setara dengan 37796 BTU/h (± 4 PK) Berikut ini lampiran beberapa daftar AC yang ada di pasaran: Lampiran 5
92 | P a g e
Lampiran 6
93 | P a g e
Lampiran 6
94 | P a g e
Lampiran 7
95 | P a g e
