UNIVERSITAS INDONESIA
PERHITUNGAN COOLING LOAD DAN DISTRIBUSI UDARA PADA RUMAH SAKIT MENGGUNAKAN SOFTWARE ELITE CHVAC
SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
YUGO BITTRIANO 1006809805
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN DEPOK DESEMBER 2013 HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
i Universitas Indonesia
Skripsi ini adalah hasil karya Saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah Saya nyatakan dengan benar.
Nama
: Yugo Bittriano
NPM
: 1006809805
Tanda Tangan
: ...................
Tanggal
: 30 Desember 2013
ii Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
HALAMAN PENGESAHAN Skripsi ini diajukan oleh Nama
: Yugo Bittriano
NPM
: 1006809805
Program Studi
: Teknik Mesin
Judul Skripsi
:
PERHITUNGAN COOLING LOAD DAN DISTRIBUSI UDARA PADA RUMAH SAKIT DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ELITE CHVAC Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia DEWAN PENGUJI Pembimbing
: Ir. Rusdy Malin, MME.
(........................)
Penguji
: Prof.Dr.Ir. M. Idrus Alhamid
(........................)
Penguji
: Dr.Ir. Budihardjo, Dipl.Ing.
(........................)
Penguji
: Dr.-Ing.Ir. Nasruddin, MEng.
(........................)
Ditetapkan di
: Depok
Tanggal
: 17 Januari 2014 KATA PENGANTAR iii Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmatnya Saya dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Perhitungan cooling load dan distribusi udara pada rumah sakit menggunakan software Elite CHVAC. Penulisan skripsi ini dilakukan sebagai salah satu syarat untuk mengikuti sidang skripsi sebagai syarat untuk mendapat gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan oleh Saya demi melengkapi kekurangan yang ada dalam penulisan ini. Penulis juga tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini yaitu : 1.
Ir. Rusdy Malin M.Eng, selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga dan pikiran untuk mengarahkan Saya dalam penyusunan laporan skripsi ini.
2.
Kedua orang tua yang telah memberikan bantuan dan dukungan baik material maupun moral.
3.
Saudara yang juga telah memberikan bantuan dan dukungan baik material maupun moral.
4.
Seluruh pengajar di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia yang telah memberikan ilmunya.
5.
Teman satu kelompok dalam tugas akhir ini yang telah berbagi suka dan duka dari awal sampai akhir pengerjaan. Akhir kata Saya berharap penulisan skripsi ini dapat bermanfaat bagi pihak-pihak yang
membutuhkan. Depok, 30 Desember 2013 Penyusun
Yugo Bittriano
iv Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai civitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama
: Yugo Bittriano
NPM
: 1006809805
Program Studi
: Teknik Mesin
Departemen
: Teknik Mesin
Fakultas
: Teknik
Jenis karya
: Skripsi
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive Royalty-Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul : “Perhitungan Cooling Load Dan Distribusi Udara Pada Rumah Sakit Menggunakan Software Elite CHVAC” Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif ini Universitas Indonesia berhak menyimpan, mengalih media/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan mempublikasikan tugas akhir saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di
: Depok
Pada tanggal
: 30 Desember 2013 Yang menyatakan
(Yugo Bittriano)
v Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
PERHITUNGAN COOLING LOAD DAN DISTRIBUSI UDARA PADA RUMAH SAKIT MENGGUNAKAN SOFTWARE ELITE CHVAC Yugo Bittriano Departemen Teknik Mesin, FT UI, Kampus UI Depok 16425 Indonesia
[email protected] Pembimbing: Ir. Rusdy Malin M.Eng ABSTRAK Untuk melaksanakan perencanaan pembangunan rumah sakit, umumnya pemilik rumah sakit melakukan kerjasama dengan pihak konsultan dalam bidang arsitektur, ME (mechanical & electrical) dan sebagainya. Saya mendapat kesempatan untuk belajar dan membantu di suatu instansi pada bidang ME, khususnya perencanaan pada bagian sistem pendinginan dan distribusi udara gedung rumah sakit di Surabaya. Dalam pembahasan tugas akhir ini, akan dibahas mengenai perhitungan cooling load berdasarkan standar ASHRAE, data dan gambar arsitek yang ada saat ini serta dengan bantuan software chvac, lalu akan ditentukan sistem distribusi udara yang sesuai untuk gedung rumah sakit di Surabaya. Gedung terdiri dari sepuluh lantai dengan total luas sebesar 177.704,10 sq.ft , dan dengan perhitungan dari data-data variabel yang menyebabakan adanya cooling load, maka dengan bantuan software didapatkan nilai total cooling load sebesar 537,71 Tons dan total air quantity sebasar 194.179 CFM. Distribusi ducting diperoleh dengan metode equal friction, sehingga didapatkan ukuran ducting yang sesuai dan total friction loss. arsitektur dan ME. Ketiganya satu sama lain saling
1.PENDAHULUAN
terkait,
Saat ini pembangunan instansi pelayanan
struktur
dan
arsitektur
mengedepankan
masyarakat sedang berkembang, salah satunya adalah
kekuatan, bentuk dan estetika, sedangkan ME
lembaga rumah sakit. Hal ini disebabkan karena
mengedepankan fungsi. Dalam hal ini umumnya
adanya permintaan dari masyarakat akan kebutuhan
cakupannya adalah kelistrikan dan sistem mekanikal
atas rumah sakit. Saat ini grup rumah sakit swasta
gedung; plumbing, lift, sistem kebakaran dan sistem
semakin berkembang dan banyak mendirikan rumah
pendingin dan distribusi udara.
sakit di berbagai daerah baik di pulau Jawa maupun
Saya mendapat kesempatan untuk belajar dan
di luar pulau Jawa.
membantu di suatu instansi swasta dalam bisang ME, perencanaan
khususnya dalam proyek perencanaan pembangunan
pembangunan rumah sakit, umumnya pemilik rumah
suatu rumah sakit di Surabaya. Saya diberikan
sakit melakukan kerjasama dengan pihak konsultan
kesempatan
dalam
&
pendinginan dan distribusi udara. Akhirnya Saya
electrical) dan sebagainya. Bangunan suatu gedung
memutuskan untuk menjadikan kesempatan ini
Untuk
bidang
melaksanakan
arsitektur,
ME
(mechanical
membantu
pada
bagian
sistem
terdiri dari tiga komponen penting, yaitu, struktur,
1 Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
sebagai bahan tugas akhir dalam menyelesaikan
dan fungsi dari suatu ruangan atau bangunan.
program studi S1 Teknik Mesin.
Sedangkan desain kondisi luar ruang akan tergantung oleh lokasi dan data kondisi cuaca pada suatu
2. DASAR TEORI 2.1
wilayah.
Cooling Load
Informasi yang diharapkan (output)
Cooling load atau beban pendinginan adalah jumlah energi panas yang harus dipindahkan pada
Hasil dari kalkulasi adalah total cooling load
suatu ruangan atau bangunan oleh peralatan atau
dari suatu ruang, zona atau grup dari beberapa zona.
mesin
yang
Cooling load harus cukup akurat agar tepat dalam
dikondisikan tetap terjaga. Perhitungan cooling load
memilih peralatan atau mesin dan suplay udara.
juga dapat dimanfaatkan untuk tujuan-tujuan seperti
Untuk memudahkan dalam kalkulasi cooling load,
berikut :
maka kalkulasi dikategorikan menjadi tiga bagian :
•
•
HVAC
agar
temperatur
ruangan
Menyediakan informasi untuk pemilihan
1.
External loads
mesin dan desain sistem HVAC,
2.
Internal loads
Menyediakan data untuk evaluasi adanya
3.
Infiltration and Ventilation Loads.
2.1.1
kemungkinan penurunan beban pendinginan. Terdapat
dua
tipe
heat
gain
Komponen external load adalah sebagai
dalam berikut :
pembahasan cooling load, yaitu sensible heal dan
1.
latent heat, sensible heat/kalor sensibel merupakan kalor
yang
secara
langsung
dapat
External Loads
Konduksi kalor melalui dinding luar dan atap.
dirasakan, 2.
sedangkan latent heat/kalor laten merupakan kalor
Konduksi kalor melalui partisi interior, langit-langit ruangan dan lantai.
yang tidak dapat dirasakan secara langsung. Memperoleh komponen cooling load dari sumber beban
3.
Konduksi panas dari fenestration.
4.
Efek radiasi matahari.
Efek konduksi dan nilai U Komponen sensible cooling load yang didapat
Konduksi steady-state perpindahan kalor
dari sumber beban, dikalkulasi dengan menggunakan
melalui atap, dinding atau kaca adalah :
tabel faktor konversi, “Cooling Load Temperature Differences”(CLTD)
atau
“Cooling
! = !" × ∆! !" (
Load
! )×∆! !"
Factor”(CLF). Cooling loads dari atap,dinding luar
Dimana :
dan konduksi kaca dikalkulasikan dalam satu step
q = laju perpindahan kalor, Btu/hr
proses menggunakan faktor CLTD. Metode ini
∆! = perbedaan temperature, deg F
menggantikan metode sebelumnya yaitu metode
Rt = jumlah total resistansi termal, (hr.ft2.F)/Btu ;
“Total Equivalent Temperature Difference”(TETD).
Rt = R1 + R2 = … = 1/U U = koefisien transmisi, Btu/(hr. ft2.F) = 1/Rt A = luas permukaan area, ft2
Kondisi Indoor & Outdoor design Desain
temperatur
udara
ruang
yang
diinginkan akan bervariasi sesuai dengan aktivitas
2 Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
berkonveksi ke udara dan juga melalui radiasi. Kalor yang dihasilkan dari pencahayaan adalah sensible heat/kalor sensibel.
Persamaan unsteady-state untuk cooling load :
! = 3,41×!×!"#$×!!"×!"#
! = !×!×!"#$ Dimana :
Dimana :
q = cooling load
q = sensible cooling load, Btu/hr 3,41 = Faktor konversi Btu/hr per watt
CLTD = the Cooling Load Temperature Difference, deg F
W = total lamp wattage
Glass Solar Load
Fuse = faktor penggunaan lampu Fal = special ballast allowance factor
Konsep CLTD yang diaplikasikan pada kaca, hanya meperhitungkan cooling load karena
CLF = cooling load factor, menurut waktu
konduksi. Sedangkan solar heat gain melalui
penggunaan
fenestration, didapatkan dari shading coefficient (SC)
Manusia
dari jenis kaca tertentu dan Solar Heat Gain Factor
Tubuh manusia menghasilkan kalor melalui
(SGHF). Persamaan cooling load yang berlaku
proses metabolisme dan melepaskannya melalui
adalah :
radiasi kulit atau pakaian juga melalui proses ! = !× !" × !"#$%&' ×(!"#)
konveksi dan penguapan melalui kulit, pakaian dan
Dimana :
proses bernafas. Kalor yang dihasilkan melalui uap
q = cooling load akibat dari radiasi matahari melalui
lebab dari tubuh adalah kalor laten dan selain itu
kaca, Btu/hr
adalah kalor sensibel. !" !" = ×!"#$%ℎ !"#$%×!"# !"#$% !" !" = ×!"#$%ℎ !"#$% !"#$! Dimana :
A = permukaan area kaca, ft
2
SC = Shading coefficient SGHFmax = maksimum SGHF pada bulan, dan orientasi, Btu (hr.ft2) CLF = Cooling load factor 2.1.2
Qs = sensible cooling load, Btu/hr qs = sensible heat gain per orang
Internal Loads
Ql = latent cooling load, Btu/hr
Internal loads terdiri dari komponen cooling loads yang terbentuk dari sumber kalor yang ada di dalam
ruangan
yang
dikondisikan.
Komponen
Peralatan dan mesin
tersebut adalah; Pencahayaan, Manusia, dan peralatan
Kondisi
atau mesin.
mesin
yang
Peralatan elektrik, gas dan uap seperti pada peralatan masak dan mesin pengering dapat
Pencahayaan
melepaskan kalor ke ruangan. Hal ini
Pencahayaan menimbulkan kalor karena supply
dan
menghasilkan kalor adalah sebagai berikut : a.
adanya
peralatan
energi
listrik.
Energi
menimbulkan adanya kalor laten dan kalor
tersebut
sensibel.
3 Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
b.
Mesin elektrik seperti kalkulator, mesin tik,
ΔW = selisih desain rasio kelembaban luar dan
dan motor listrik berpotensi menghasilkan
desain rasio kelembaban dalam, grains of water/lb of
kalor yang siginifikan pada internal load
dry air
untuk pengaplikasian komersial.
Persamaan cooling load dari ventilasi :
!" = !"#!$%&" ×!"# !" = !"#$%# 2.1.3
!"#$%&'$%(# !"#$%&'
Infiltrasi and Ventilasi
= !"#$%ℎ !"#$% ×!"#/!"#
%$Udara luar dalam bentuk infiltrasi dan !" = 1,085×!"#$%&'×∆!
ventilasi menimbulkan tipe spesial dari beban pendinginan yang terjadi pada ruangan. Ventilasi
!" = 0,7×!"#$%&'×∆!
disuplay untuk memenuhi aroma dan standar udara 2.2
yang bersih, sedangkan infiltrasi timbul dari leakage
Ducting Selain
yang terkontrol atau tidak terkontrol pada pintu,
perlengkapan
Air
handler
dan
perlengkapan distribusi udara untuk ruangan yang
jendela atau pada dinding.
telah dikondisikan, ada juga sistem ducting yang Persamaan
cooling
load
dari
infiltrasi
merupakan perantara dari kedua sistem di atas.
dengan air change method : !"#$%&' =
Untuk memenuhi fungsi ducting, sistem perlu didesain
!"#$%&×!"# !ℎ!"#$ !"# ℎ!"# 60
terhadap
batasan
ketersediaan
ruang
ducting, friction loss, kecepatan, suara, kalor dan rugi kebocoran.
!" = 1,085×!"#$%&'×∆!
2.2.1
Duct Design Dalam
Dimana :
desain
ducting
dengan
sistem
kecepatan rendah atau sistem kecepatan tinggi
qs = sensible heat gain dari infiltrasi, Btu/hr
dibutuhkan data. Data-data yang dibutuhkan adalah
1,085 = produk dari density dan kalor spesifik,
data standar grafik air friction, data rekomendasi
Btu.min/hr.ft3. deg F
desain kecepatan, kerugian pada elbows dan fittings,
Airflow = kuantitas udara infiltrasi pada ruangan, cfm Δt = selisih antara desain temperatur luar dan temperatur dalam, oF
dan metode yang umum digunakan untuk mendesain sistem distribusi udara. Friction Chart Pada duct dimana ada aliran udara, maka di
!" = 0,7×!"#$%&'×∆!
sana akan terjadi rugi tekanan yang berkelanjutan. Kerugian ini disebut juga duct friction loss dan
Dimana :
tergantung pada hal berikut ini :
ql = latent heat gain dari infiltrasi, Btu/h 0,7 = latent heat factor, Btu.min.lb/hr.ft3.gr
•
Kecepatan udara
•
Ukuran duct
•
Kekasaran permukaan bagian dalam
•
Panjang duct
4 Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
Mengubah salah satu dari keempat faktor di
rekomendasi kecepatan udara untuk suplay dan
atas akan mempengaruhi rugi friction pada sistem
return air dalam sistem duct kecepatan rendah.
ducting. Hubungan faktor-faktor di atas dapat
Rekomendasi ini berdasarkan pengalaman.
diilustrasikan melalui persamaan berikut :
Friction Rate
∆! = 0,03!
! !!,!!
Tingkat friction pada grafik friction loss
! !,!" ( ) 1000
diberikan dalam bentuk inchies of water per 100 ft setara dengan panjang dari duct. Total panjang duct
Dimana :
pada bagian tersebut kemudian dikalikan dengan tingkat friction untuk mendapatkan nilai rugi friction.
ΔP = rugi friction (in.wg)
Total panjang duct termasuk semua elbow dan fitting F = kekasaran permukaan internal
yang ada pada salah satu bagian duct. Tekanan Kecepatan Udara
L = panjang duct (ft)
Grafik friction loss dapat menunjukkan garis d = diameter duct (in.)
konversi
udara.
Tekanan
vertical ke atas dari perpotongan antara garis konversi
persamaan di atas merupakan dasar dalam
dan kecepatan udara yang digunakan.
pembuatan standar grafik friction loss.
Flexible metal conduit pipa penyalur fleksibel sering digunakan
Kuantitas Udara kuantitas
kecepatan
kecepatan udara dapat dicari dengan membaca secara
v = kecepatan udara (fpm)
Total
tekanan
suplay
udara
untuk menyalurkan udara dari riser atau branch
yang
header ke terminal AC pada sistem kecepatan udara
dibutuhkan pada tiap-tiap ruang ditentukan dari
tinggi. Rugi friction pada pipa penyalur ini lebih
perhitungan cooling load.
tinggi dari pada duct bentuk bulat.
Diameter Duct Terdapat tabel yang menunjukan ukuran
Fan Convertion Loss or Gain Sebagai tambahan pada kalkulasi dalam
duct persegi panjang setara dengan berbagai diameter
menentukan tekanan statis pada fan discharge, fan
duct yang tertera pada grafik friction loss untuk duct
convertion loss or gain harus dimasukkan. Besar
berbentuk bulat. Duct bentuk persegi panjang ini
hasil konversi ini bisa saja signifikan, terutama pada
memiliki penampang area yang mampu membawa
sistem kecepatan udara tinggi.
kuantitas udara dan memiliki rugi friction setara
Jika kecepatan udara pada duct lebih tinggi
dengan duct bentuk bulat. Untuk menentukan ukuran
dari kecepatan fan outlet, gunakan persamaan di
duct persegi panjang ini, harus menentukan dahulu
bawah ini untuk mendapatkan nilai rugi tambahan
duct bentuk bulat yang didapat dari perhitungan
tekanan statis yang dibutuhkan :
kuantitas udara dan kecepatan udara. Kecepatan Udara
!"## = 1,1 (
Desain kecepatan udara bergantung kepada
!" ! !" ! ) −( ) 4000 4000
tingkat suara yang diperbolehkan, biaya awal dan biaya operasional. Terdapat tabel yang menunjukkan
5 Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
Dimana :
sesuai dengan batasan tingkat suara. Lalu dengan
Vd = kecepatan udara duct
menggunakan grafik friction loss dapat menentukan inisial friction loss dari nilai kecepatan udara dan
Vf = kecepatan udara fan outlet
nilai kuantitas udara. Inisial Friction loss ini
Loss = in.wg
digunakan di sepanjang sistem ducting dan digunakan
Jika kecepatan udara pada fan outlet lebih
untuk
tinggi dari pada kecepatan udara duct, maka gunakan
diameter
duct
yang
setara
berdasarkan grafik friction loss for round duct.
persamaan di bawah ini : !"#$ = 0,75 (
menetukan
Untuk mempercepat proses kalkulasi equal friction,
!" ! !" ! ) −( ) 4000 4000
sering digunakan tabel persentasi penampang area pada cabang duct. Area penampang yang didapat
Metode Desain duct Prosedur umum dalam merancang sistem
pada hasil tabel ini digunakan untuk meperoleh
duct adalah menjaga tatak letak secara sederhana dan
disetarakan lagi dengan tabel ukuran duct bentuk
membuat saluran duct secara simetris. Suplay
persegi
terminal dilokasikan untuk menyediakan distribusi
menurunkan kecepatan udara pada arah aliran.
diameter duct yang setara pada tabel friction loss, lalu
udara ke ruangan secara benar dan duct dibuat untuk
panjang.
Prosedur
ini
otomatis
akan
Untuk menentukan total friction loss pada
menghubungkan keluaran suplay udara tersebut.
sistem ducting, agar fan yang digunakan mampu
Desain untuk sistem distribusi udara dengan
mengalirkan udara, merupakan hal yang penting
kecepatan rendah dapat dilakukan dengan tiga
untuk menghitung kerugian pada tahanan tertinggi
metode seperti dibawah ini :
aliran duct. Friction loss pada elbow dan fitting harus
1.
Velocity reduction
2.
Equal Friction
3.
Static regain
diperhitungkan. 3. PENGUMPULAN DATA
Ketiga metode ini menghasilkan hasil yang berbeda
dalam
tingkat
akurasi,
ekonomi
dan
3.1
kegunaan.
Data Cooling Load
3.1.1 Data Umum Jenis Bangunan : Rumah sakit, lantai 1, lantai 11
Equal Friction Method Metode ini merupakan metode yang paling
sampai lantai 19 (merupakan bangunan mix-used)
umum digunakan dalam desain sistem ducting.
Lokasi bangunan : Surabaya, Indonesia
Metode pemilihan ukuran ducting ini digunakan
Kondisi luar (berdasarkan data lokasi software
untuk sistem ducting suplay, exhaust dan return air
(CHVAC) :
dimana diterapkannya kesamaan friction loss per foot panjang duct pada seluruh sistem. Prosedur umum yang dilakukan pertama kali
•
Outdoor dry-bulb temp.
: 89.6 deg F
•
Outdoor wet-bulb temp.
: 78.8 deg F
•
Daily range
: 14.4 deg F
adalah menentukan kecepatan inisial pada duct utama yang dekat dengan fan. Kecepatan udara dapat ditentukan dengan tabel rekomendasi kecepatan udara
6 Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
Kondisi desain ruang : •
Indoor Dry-bulb temp.
: 75.2 deg F
•
Indoor RH
: 50 %
berikut ini data arah, panjang dan tinggi ruangan : lantai
utara selatan barat timur utara selatan barat timur utara selatan barat timur
1
11 Tabel 3.1 Standar temperatur dan kelembaban rumah sakit 12 s/d 19
Waktu operasional bangunan : 24 jam Energi pencahayaan : 2 watts/sq.ft Energi peralatan dan mesin : 1 watt/sq.ft
19.7
16.4
13.12
lantai
lantai 11 sampai lantai 19, 16.792 sq.ft
Ø
tinggi (ft)
Tabel 3.2 Data dimensi dinding tiap
Luas bangunan tiap lantai : lantai 1, 26.576,1 sq.ft, 3.1.2
panjang (ft) 118.1 170.6 167.3 85.3 85.3 196.85 196.85 85.3 85.3 196.85 196.85
arah
Ø
Data Eksternal
Atap Jenis atap pada bangunan rumah
Dinding
sakit dipilih berdasarkan standar ASHRAE,
Jenis dinding pada bangunan rumah sakit
yaitu material no.11, roof terrace system,
seragam dan dipilih menurut standar ASHRAE grup
memiliki nilai U sebesar 0.106. Horizontal
E, 4 in. concrete, berwarna terang, memiliki faktor
dan
nilai U sebesar 0.585.
12.776,7 sq.ft.
memiliki
luas
permukaan
sebesar
Gambar 3.1 Data pemilihan material dinding Gambar 3.2 Gambar data pemilihan atap
7 Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
Jumlah orang ditentukan dengan Ø
Kaca jenis kaca yang dipilih adalah single glass,
standar jumlah orang per 1000 sq.ft, maka dipilihlah untuk perhitungan jumlah orang
clear, tanpa indoor shade, dengan nilai U
dengan batasan maksimal 20 orang per 1000
sebesar 1.04.
sq.ft, data pemilihan ditunjukkan pada gambar. Kemudian kalor sensibel dan kalor laten yang dipilih adalah 250 btuh dan 200 btuh. lalu profil operasi dari jam 07.00 hingga 17.00 adalah 100 %, sedangkan dari jam 17.00 hingga 07.00 adalah 90 %.
Gambar 3.3 Gambar data pemilihan kaca Karena belum ada detai gambar arsitektur untuk kaca, maka luasan kaca dibuat sebesar 10 % dari luasan dindingnya. Berikut ini data luas kaca tiap lantainya : Gambar 3.4 Gambar data pemilihan kalor panjang tinggi luas lantai arah luas kaca (ft) (ft) dinding utara 118,1 2326,57 232,657 selatan 170,6 3360,82 336,082 1 19,7 barat 167,3 3295,81 329,581 timur utara 85,3 1398,92 139,892 selatan 85,3 1398,92 139,892 11 16,4 barat 196,85 3228,34 322,834 timur 196,85 3228,34 322,834 utara 85,3 1119,136 111,9136 12 selatan 85,3 1119,136 111,9136 13,12 s/d barat 196,85 2582,672 258,2672 19 timur 196,85 2582,672 258,2672
sensibel dan kalor laten Ø Pencahayaan dan Peralatan atau Mesin Data
untuk
pencahayaan
dan
peralatan sudah disebutkan diatas, masingmasing 2 watt/sq.ft dan 1 watt/sq.ft. lalu profil operasi untuk peralatan dan mesin disamakan dengan profil operasi manusia, sedangkan
untuk
pencahayaan
berbeda,
yaitu dari jam 06.00 sampai jam 18.00 adalah 90%, sedangkan dari jam 18.00 sampai 06.00 adalah 100%.
Tabel 3.3 Data luas kaca tiap lantai 3.1.3 Ø
Data Internal
3.1.4
Manusia
Data Infiltrasi dan Ventilasi Data
infiltrasi
air
change/hour,
metode
menggunakan dengan
nilai
sebesar 0.3.
8 Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
Tabel 3.4 Tabel data udara infiltrasi Data ventilasi dipilih 25 cfm/orang, data tersebut diambil dari gambar berikut ini :
Gambar 3.6 Gambar contoh laporan check figures hasil cooling load dengan software CHVAC Pada laporan terlihat nilai total kebutuhan suplay udara sebesar 26.540 CFM, nilai ini selain dibutuhkan untuk perhitungan dimensi ducting bisa juga digunakan sebagai referensi dalam pemilihan Air Handling
Gambar 3.5 Gambar tabel data pemilihan udara ventilasi 3.2 Ø
tata
letak
Lantai 1 11 12 s/d 18 19
ducting
dibutuhkan gambar kerja dari ruangan dan bangunan. Data gambar arsitektur bangunan dapat dilihat pada lampiran. Ø
Total air quantity Total
kebutuhan
Berikut
tabel
hasil
didapatkan dari laporan check figures :
Gambar kerja arsitektur melakukan
(AHU).
perhitungan total kebutuhan suplay udara yang
Data Ducting Untuk
Unit
total air quantity (CFM) 26540 CFM 20382 CFM (18283 CFM x 7) 19275 CFM
Tabel 3.5 Tabel total air quantity tiap udara
tiap
lantai
lantai
didapatkan dari hasil perhitungan cooling load yang telah dilakukan dengan software CHVAC.
Ø
Berikut ini adalah contoh gambar laporan check
Kecepatan Udara Inisial Kecepatan udara inisial harus ditentukan
figures hasil perhitungan cooling load :
untuk mendapatkan ukuran luas penampang duct, dan kecepatan udara yang digunakan adalah 1500 FPM dari faktor batasan noise.
9 Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
Proses
penggunaan
software
ini
adalah
memasukan variabel-variabel data yang berpengaruh pada perhitungan cooling load, jadi data-data yang ada pada bab sebelumnya akan di-input ke dalam software CHVAC. Sekarang mari kita bahas proses input data pada software ini dengan data lantai 1. 4.1.1
General Project Data Setelah menjalankan software dan memulai
Tabel 3.6 Tabel rekomendasi kecepatan udara
proyek baru, akan muncul selanjutnya general
untuk sistem ducting kecepatan rendah
project data. Pada bagian ini yang paling terpenting adalah melakukan input data pada tab design dan
Ø
Data Tabel yang Diperlukan
more design.
(Terlampir)
Pada tab design akan muncul kolom isi
•
Grafik Friction loss for round ducts
variabel mengenai faktor-faktor beban internal.
•
Data tabel circular equivalent diameter,
Kemudian isi kolom kosong tersebut dengan data
equivalent area and ducts class of
yang telah ditentukan pada bab sebelumnya. Tab
rectangular ducts for equal friction
more design adalah untuk memilih metode dan
•
Data tabel friction of round elbows
persentasi faktor keselamatan
•
Data tabel friction of rectangular elbows
•
Data tabel percent section area in branches for maintaining equal area
4.
ANALISA PERHITUNGAN DAN HASIL
4.1
Perhitungan cooling load dengan bantuan
software CHVAC Software CHVAC adalah software yang besifat komersial dan umum digunakan dalam membantu dalam perhitungan yang berkaitan dengan sistem HVAC. Pada pembahasan kali ini, software ini digunakan untuk membantu mencari cooling laod dan total kebutuhan suplay udara. Dengan diketahuinya cooling
load,
dapat
dijadikan
acuan
sebagai
pemilihan kapasitas chiller yang akan digunakan. Lalu informasi total kebutuhan suplay udara, dapat membantu dalam perancangan distribusi udara, dan dalam pembahasan kali ini adalah sistem ducting.
Gambar 4.1 Tab design
10 Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
4.1.5
Air Handler Data
Gambar 4.6 Air Handler Data
Gambar 4.2 Tab More design 4.1.2 Operating Profiles
4.1.6
Zone Data
Gambar 4.3 Operating profiles 4.1.3
Indoor/Outdoor design condition
Gambar 4.7 Zone data 4.1.7
Gambar 4.4 design condition 4.1.4
Reports Pada bagian ini merupakan hasil akhir dari
Master Data
evaluasi perhitungan cooling laod dan total suplay udara.
Pada
reports
berisi
informasi-informasi
mengenai data-data yang telah diisi pada bagianbagian sebelumnya. Reports sangat berguna untuk melakukan cek ulang dari pengisian data, selain itu juga dapat digunakan untuk mengetahui adanya error dalam pengisian data. Data reports lengkap dapat
Gambar 4.5 Master data
dilihat pada lampiran.
11 Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
Berikut ini adalah tabel hasil cooling load dan total
Setelah itu gunakan grafik Friction loss for
suplay udara dari hasil reports : (Tabel 4.1)
round ducts untuk mendapatkan inisial friction loss, sebesar 0.038 in.wg.
Duct Design Lantai 1 Total suplay udara 26.540 CFM menurut perhitungan,
untuk
menghitung
duct
2.
section area in branches for maintaining equal area,
gunakan
lalu tentukan ukuran duct dengan tabel circular
kapasitas yang ada di pasaran menjadi 30.000 CFM.
equivalent diameter, equivalent area and ducts class
Skema tata letak ducting suplay udara :
of rectangular ducts for equal friction.
Gambar 4.8 skema supply duct lt.1
1.
Tentukan
luas
area
permukaan
untuk
mendapatkan equivalent diameter duct : 30.000 !"# = 20 !". !" 1500 !"# Cari
pada
tabel
circular
Duct area dapat dicari dengan tabel percent
equivalent
diameter, equivalent area and ducts class of
Duct section
air quantity (cfm)
cfm capacity (%)
Duct area (%)
area (sq.ft)
A
30.000
100
100
20
A -‐ 1
3750
12,5
19,5
3,9
A -‐ B
26.250
87,5
90
18
B -‐ 2
3750
12,5
19,5
3,9
B -‐ C
22.500
75
80,5
16,1
C -‐ 3
3750
12,5
19,5
3,9
C -‐ D
18.750
62,5
70
14
D -‐ 4
3750
12,5
19,5
3,9
D -‐ E
15.000
50
58
11,6
E -‐ 5
3750
12,5
19,5
3,9
E -‐ F
11.250
37,5
46
9,2
F -‐ 6
3750
12,5
19,5
3,9
6 -‐ G
7.500
25
32,5
6,5
G -‐ 7
3750
12,5
19,5
3,9
G -‐ 8
3750
12,5
19,5
3,9
rectangular ducts for equal friction, didapat 68 in x 46 in, dan equivalent round duct 60.8 in.
Duct size (in.) 68 x 46 34 x 18 64 x 44 34 x 18 54 x 46 34 x 18 52 x 42 34 x 18 42 x 42 34 x 18 52 x 28 34 x 18 36 x 28 34 x 18 34 x 18
Tabel 4.1 Tabel data ukuran duct
12 Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
3.
Duct dari fan hingga terminal delapan memiliki
perhitungan ini akan dijadikan dasar atau
hambatan terbesar. R/D = 1,25
acuan
Duct item panjang section A duct 13 elbow A -‐ B duct 65,6 elbow B -‐ C duct 26,2 C -‐ D duct 26,2 D -‐ E duct 26,2 elbow E -‐ F duct 26,2 F -‐ G duct 26,2 G -‐ 8 duct 26,2 Total 235,8
dalam
menentukan
faktor-faktor
sistem AC.
panjang tambahan 27 26 23 76
2.
Penggunaan
software
CHVAC
dapat
mempercepat
proses
perhitungan
yang
berkaitan dengan sistem air conditioning, karena
hampir
semua
pemilihan
data
variabel yang dibutuhkan dalam perhitungan ada dalam database software tersebut. 3.
Kelemahan software ini, yang didapat dari hasil tulisan ini adalah terbatasnya database informasi lokasi kota yang berpengaruh pada nilai CLTD.
4.
Dalam
sistem
distribusi
udara,
sistem
Tabel 4.2 tabel perhitungan panjang duct (resistansi
ducting sangat bervariasi baik dalam metode
tertinggi)
duct sizing, pemilihan materialnya, tata letak, pilihan aksesorisnya, sehingga sistem ducting
4.
harus
dijadikan
pertimbangan
menyangkut masalah biaya.
Total friction loss pada ducting dari fan hingga 5.
terminal 8 adalah :
Kondisi dan desain bangunan seringkali
5.
menentukan desain ducting, apabila desain
!"#$%&'( = !"!#$ !"#$"#% ×!"!#!$% !"#$%#&' !"##
suatu bangunan banyak terdapat “obstacle”
= 311,8 !" ×
0,038 !". !" = 0,12 !". !" 100 !"
dalam perancangan ducting, maka akan berdampak pada cost.
Total tekanan statis pada fan utama adalah :
5.2
Saran 1.
Variabel dalam menentukan cooling load
= Duct friction + terminal pressure
bervariasi, sehingga dibutuhkan ketelitian
= 0,12 in. wg + terminal pressure
dalam memilih data variabel yang akan diperhitungkan.
5.
2.
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Melakukan dengan
software
software
Kesimpulan
perhitungan
cooling
hendaknya
memahami
load
pengguna
dahulu
cara
menghitung cooling load secara manual. 1.
Perhitungan
cooling
load
3.
merupakan
Hendaknya
dalam
merancang
sistem
langkah awal yang harus dilakukan dalam
ducting, rancanglah sesederhana mungkin,
hal desain air conditioning, dari hasil
karena
rancangan
yang
rumit
13 Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia
memungkinkan terjadinya friction loss yang lebih besar. DAFTAR REFERENSI 1.
Dr. William Rudoy (1982). Cooling and Heating
Load
Calculation
Manual
3rd
edition. ASHRAE GRP 158, New York. 2.
ASHRAE
HVAC
2001
Fundamentals
Handbook 3.
HVAC Handbook, CARRIER, new edition, part 2. Air Distirbutor
14 Perhitungan cooling…, Yugo Bittriano, FT UI, 2014
Universitas Indonesia