KONSERVASI ENERGI PADA SISTEM TATA UDARA DAN SELUBUNG BANGUNAN GEDUNG
Oleh : Ir. Parlindungan Marpaung
1. SISTEM SISTEM AC
2. PRINSIP KONSERVASI PADA AC
3 KASUS
Indonesia – iklim tropis • Indonesia berada pada garis katulistiwa dengan iklim tropis (panas dan lembab) • Kondisi udara yang panas dan lembab tidak nyaman
untuk bekerja, sehingga perlu dikondisikan agar nyaman.
Indonesia
Kondisi Udara Daerah Tropis
Iklim Tropis - Psychromatic Chart
Kenyamanan Termal • Kenyamanan termal di dalam ruangan ber AC ditetapkan dalam Standar Nasional Indonesia (SNI) sebagai berikut : • Suhu tabung kering : ( 25.5 + 1.5) C • Kelembaban udara : (60 + 5) %
Transformasi Energi Dari Hulu Hingga ke Pemanfaat Akhir
ENERGI
DI
BANGUNAN GEDUNG
AC adalah Konsumen Energi Terbesar 8
FAKTOR YG MEMPENGARUHI KONSUMSI ENERGI SISTEM TATAUDARA
9 Butir 1 – 3; dan 6 gambar di atas berkaitan langsung dengan sistem tata udara, sedangkan butir 4; 5 dan 711 berhubungan dengan selubung bangunan dan pencahayaan
TOPIK BAHASAN 1
10
4/23/2014
SISTEM TATA UDARA Sistem tata udara atau AC adalah utilitas bangunan gedung untuk mengkondisikan udara dalam ruangan gedung agar nyaman untuk beraktifitas. AC bukan mendinginkan tetapi membuat ruangan nyaman. Jenis AC terdiri atas : – Split – Sentral
11
AC Split
AC Sentral
KOMPONEN SISTEM AC (REFRIGERASI) ta
Kondenser M
XV
Kp M
Evaporator
ti
M
12
Kompresor Luar ruangan Kondensor Evaporator (di ruangan).
CARA KERJA SISTEM AC SPLIT
Evaporator menyerap panas dari dalam ruangan dengan suhu tertentu (rendah) dan melalui kompressor dipindahkan ke kondensor di luar ruangan (udara luar) yang suhunya lebih tinggi.
Sistem kendali AC mengatur suhu dan RH udara dalam ruangan sesuai standar kenyamanan termal.
Sumber Panas pada Bangunan Gedung (Beban AC) :
• Radiasi Matahari • Konduksi malalui dinding, atap • Penghuni. • Peralatan listrik, produk dll • Infiltrasi udara
CARA KERJA AC SPLIT
MESIN AC SPLIT AC Split Energi panas diserap Katup ekspansi
Energi listrik digunakan
Refrigran Energi panas dilepas
16
KOMPONEN AC : EVAPORATOR
18
KOMPONEN AC : KONDENSOR AC
19
SIKLUS KERJA AC - SISTEM REFRIGERASI
20
DIAGRAM P-H UNTUK SISTEM REFRIGERASI
21
Mengendalikan Kenyamanan Termal.
Bila beban AC (panas sensibel ruangan) bervariasi yang ditandai dengan berubahnya suhu di dalam dan di luar ruangan, maka sistem responsip dilakukan dengan mengatur CFM - laju alir udara pendingin. Kalau beban AC (panas laten) yang berubah yang tampak dengan berubahnya kelembaban - RH dari ruangan, maka sistem AC harus responsip terhadap perubahan tersebut dengan mengatur temperatur coil. Sebuah termostat dapat memberi sinyal pada modulating damper atau pengendali putaran fan, sedangkan humidistat melakukan hal serupa untuk pompa dan atau katup pengatur (valve) agar menyesuaikan laju aliran media pendingin.
SISTEM AC SENTRAL - WATER CHILLER
Keterangan gambar : 23
1.Mesin Chiller. 2.Pompa air dingin. 3.AHU-Fan coil. 4.Saluran-duct. 5.Pompa air pendingin 6.Ruangan ber AC 7.Cooling tower.
SISTEM AC SENTRAL Pada gambar berikut ditunjukkan siklus kerja dalam skema diagram sistem AC sentral pada bangunan gedung. 24
• •
• • •
Sirkuit udara dalam ruangan Sirkuit air dingin Sirkuit refrigran Sirkuit pendingin kondensor Sirkuit air pendingin.
KAPASITAS DAN KINERJA AC Kapasitas AC : Efek pendinginan yang dihasilkan AC : Qev (BTU/Jam).
Kinerja AC : perbandingan antara efek pendinginan dengan daya kompressor yang digunakan (COP) 25
ta Qkd Kondenser Wkp Kp
XV Evaporator
Qev ti
Output COP =
Input
=
Qev Wkp
KONSERVASI ENERGI PADA AC
26
PRINSIP KONSERVASI ENERGI (PENCEGAHAN)
- AC
Jenis & Kapasitas, sesuai kebutuhan Efisiensi & Instalasi AC, gunakan yang terbaik. Pengoperasian sistem AC
Modifikasi AC
27
Mendinginkan ruangan bukan tujuan, tetapi kenyamanan. √ Setting Suhu indoor sesuai standar Perawatan Rutin √
PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (PENCEGAHAN) MENENTUKAN KAPASITAS SISTEM AC (BANGUNAN GEDUNG - ACUAN PRAKTEK )
28
PERKIRAAN KAPASITAS AC Luas Ruangan
Kapasitas AC
Daya
Daya
Daya/m2
(m2)
(BTU/Jam)
(PK)
(Watt)
Watt/m2)
14 - 23
5000
0,60
447,00
19 - 32
19 - 28
6000
0,75
558,75
20 -30
23 - 33
7000
0,80
596,00
18 - 26
28 - 37
8000
0,90
670,50
18 - 24
33 - 42
9000
1,00
745,00
18 - 23
37 - 51
10000
1,20
894,00
17 - 24
46 - 60
12000
1,50
1117,50
18 -24
53 - 74
14000
1,70
1266,50
17 - 24
70 - 93
18000
2,00
1490,00
16 - 21
PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (PENCEGAHAN) MEMILIH JENIS SISTEM AC:
INDIKATOR EFISIENSI SISTEM AC Energy efficiency ratio (EER). EER : Efek pendinginan (Btu/Jam) / Energi Input (W). Coefficient of performance (COP) COP: Efek pendinginan (kW) / Energi Input (kW).
KINERJA AC SPLIT DI PASARAN. 2.0
2.5 – 3.0
3.0 – 4.0
4.0
6.0
EER
6.8
8.5 - 10
11- 14
> 14
20
KRITERIA
Sangat
Buruk
Baik
Baik Sekali
Superior
EVALUASI
Buruk
CATATAN
Existing (Indonesia)
31
COP
Market Indonesia
Jepang
PERKEMBANGAN KINERJA AC SENTRAL
32
KINERJA AC SENTRAL (CHILLER)
33
KINERJA AC – MENURUT SNI :
34
PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (PENCEGAHAN)
MENGOPERASIKAN AC - INDOOR
Suhu : 25.5 + 1.5 C Kelembaban relatif (RH) : 60 + 5 %.
KODISI NYAMAN TERMAL
35
Menurut SNI Kondisi nyaman dalam ruang kerja :
PENGOPERASIAN AC
Suhu ruangan 33 C.
36
Suhu ruangan 16 C.
Fan “on” AC ; COP = 2 Efisien ...??
PARAMETER OPERASI KRITIS AC
INDOOR SUHU RH
OUTDOR
SUHU UDARA PENDINGIN
PENGARUH SUHU DAN KELEMBABAN TERHADAP KENYAMANAN TERMAL DAN KONSUMSI ENERGI AC. •
Setiap setting suhu naik 1oC, konsumsi listrik akan naik 6%.
•
Setiap kelembaban relatif udara ruangan naik sebesar 5%, maka untuk mendapatkan kondisi kenyamanan yg sama suhu udara ruangan harus diturunkan sebesar 1oC - 1.5oC .
•
Kenyamanan termal yang sama dapat diperoleh misalnya dengan suhu 21oC dan RH 75%, atau dengan suhu 25oC dan RH 55% akan tetapi pemakaian energi listrik berbeda.
•
Untuk kondisi suhu 21oC dan RH 75%, konsumsi listrik AC lebih besar sekitar : 24% (4 x 6%) dibandingkan dengan kondisi ruangan dengan suhu 25oC dan RH 55%.
Setiap 1 C suhu chilled water diturunkan, maka konsumsi energi AC naik 6 %.
39
Suhu ruangan disetting rendah tidak sesuai standar kenyamanan termal …???? 40
Setting suhu : Cool atau Rendah
Karena Setting Suhu Rendah, maka : PENGHUNI DINGIN
Jendela dibuka,.
41
Saluran udara sejuk/diffuser di ruang kerja ditutup
PENGOPERASIAN AC YANG BENAR ..!!
√
42
Komponen bangunan dan sistem AC yang dioperasikan harus memenuhi hal sebagai berikut. 1. Pintu dan jendela ruangan yang dikondisikan harus dijaga selalu dalam keadaan tertutup, sebaiknya menggunakan penutup otomatis; 2. Dinding kaca diusahakan tidak meneruskan sinar matahari langsung ke dalam ruangan, caranya dengan memberi peneduh, tirai atau kaca film; 3. Ruangan yang dikondisikan harus dijaga agar tidak terjadi infiltrasi atau kebocoran udara luar, caranya antara lain dengan butir 1 di atas, dan dengan mamasukkan udara segar secukupnya. 4. Hindarkan peralatan-peralatan yang menghasilkan panas; 5. Pemanfaatan ruangan sesuai dengan perencanaan. 6. Sistem AC, peralatan utama (Chiller, AHU, Fan Coil dan Pompa) HARUS efisien. 7. Instalasi AC harus sesuai.
KARAKTERISTIK OPERASI AC Kinerja (BTU.H/W), Kapasitas pendinginan (BTU/jam) dan Konsumsi daya (W) sistem AC
43
Sangat dipengaruhi oleh parameter operasi seperti kondisi suhu udara indoor maupun suhu udara outdoornya
AC SENTRAL :
SETIAP SUHU AIR PENDINGIN TURUN 1 C, DAYA KOMPRESSOR TURUN 2.5 %. 44
Dari contoh di muka dengan asumsi suhu air pendingin turun sama dengan turunnya Tw = 9.4 C, maka penghematan energi dengan meanfaatkan adara exchaust ruangan akan menghemat energi = 2.5 x 9.4 = 23.5 %
PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (PENCEGAHAN) EFEKTIFITAS COOLING TOWER DI KONTROL ?
Mengatur laju alir air pendingin berdasarkan suhu dan approach. Meningkatkan laju alir/water loads saat musim panas dimana approach tinggi. Meningkatkan laju alir udara pendingin saat approach rendah. Mengatur putaran fan cooling tower berdasarkan exit water temperatures.
45
Monitor CT range dan approach secara terus menerus .
PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (PENCEGAHAN)
PERAWATAN COOLING TOWER 46
Kondenser Hilangkan kerak (scale) dan jamur, gunakan water treatment Bersihkan sirp-sirip koil. Semakin rendah suhu air, semakin tinggi COP yang dihasilkan. Periksa jumlah aliran udara pendingin kondensor. Periksa range dan approach cooling tower.
PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (INOVASI EFISIENSI) UDARA EXCHAUST DARI RUANGAN DIMANFAATKAN MENDINGINKAN COOLING TOWER? 47
PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (INOVASI EFISIENSI)
RETROFIT AC- REFRIGRAN HC
Refrigerant AC yang banyak digunakan saat ini adalah Freon. Bahan ini tidak ramah lingkungan, merusak lapisan ozon dan meningkatkan pemanasan global. Sebagai pengganti freon dapat digunakan antara lain refrigerant Hidrokarbon (HC) – tidak merusak lapisan ozon dan tidak menimbulkan pemanasan global, dan menghemat daya listrik pada unit kompresor sampai dengan 20%, Dapat secara langsung dipergunakan pada unit mesin AC serta aman dipakai, Sudah ada SOP penggunaan HC, SNI (standar Nasional Indonesia) bahkan SOP berdasarkan Standar Internasional (British, Australian , German DLL).
48
IKLAN RETROFIT - REFRIGRAN HC
CONTOH : RETROFIT AC SPLIT- KANTOR PUSDIKLAT KEBTKE
Retrofit dilakukan pada dua unit AC berikut : • AC split 1,Merek Nasional, 2 PK. •AC split 2, Merek Nasional, 4 PK Penghematan energy pada AC adalah : 21- 25 %.
PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (PENCEGAHAN)
INSTALASI AC
PENEMPATAN OUTDOOR & INDOOR AC SPLIT..!!
KARAKTERISTIK OPERASI SISTEM AC SPLIT
Semakin tinggi suhu udara luar (outdoor AC) semakin rendah Kinerja AC
52
Kinerja AC RSX 8H vs Suhu Udara Outdoor (Suhu Udara Indoor 16 C WB) 16 y = -0,3273x + 20,351 R² = 0,9933
BTU.H/Watt
14 12 10 8 6
Series1 Linear (Series1)
4 2 0 0
10
20
30
40
Suhu Udara Outdoor (C DB)
50
KARAKTERISTIK OPERASI SISTEM AC SPLIT
Semakin rendah suhu indoor AC semakin berkurang kinerja AC.
53
PENEMPATAN OUTDOOR AC SPLIT
Menghalangi sirkulasi udara & pendinginan Outdoor AC
54
PENEMPATAN OUTDOOR UNIT AC (DI TANGGA DARURAT) FAKTA DI LAPANGAN 55
Outdoor AC Saling Memanasi
56
?
CONTOH KASUS AC
57
4/23/2014
FAKTA DI LAPANGAN
SETTING & SUHU AKTUAL DI SUATU HOTEL (GORONTALO) 58
Setting & Suhu ruangan pertemuan hotel pagi jam 9
CONTOH LAIN : FAKTA DI LAPANGAN SETTING SUHU RUANG PERTEMUAN HOTEL (PALU)
59
CONTOH Lain : FAKTA DI LAPANGAN
SETTING SUHU HOTEL (ACEH)
60
CONTOH Lain :FAKTA DI LAPANGAN
SETTING SUHU RUANG HOTEL (SERANG)
61
FAKTA DI LAPANGAN Instalasi AC - Bangunan Gedung
Instalasi Outdoor AC Salah
Outdoor unit AC diblokir Kinerja AC turun
62
FAKTA DI LAPANGAN Instalasi AC, Out door AC di dalam ruang tertutup
63
Out door dan Indoor AC dipasang di ruang kerja
64
Instalasi AC
AC SPLIT ON
EXCHAUST FAN ON
X
65
Contoh : Penempatan dan instalasi outdoor AC
Posisi AC di atas Pintu yang terbuka
66
Outdoor unit AC diblokir tembok
67
FAKTA DI LAPANGAN
HOTEL – BALIKPAPAN
68
FAKTA DI LAPANGAN - BALI
PENEMPATAN OUTDOOR AC - SALAH Instalasi AC : Out door AC diblokir tembok : Aliran udara pendingin terhalang
DATA HASIL PENGUKURAN : • • •
Arus aktual : 8.2 amp; name plate : 7.5 amper. Suhu udara ambient : 28.4 C Suhu udara pendingin out door AC : 35 C
Aliran udara pendingin Out door AC dihalangi Jemuran
71
SAMPAH MENGHALANGI ALIRAN UDARA PENDINGIN OUTDOOR AC FAKTA DI LAPANGAN
72
PEMELIHARAAN
SIRIP KOIL AC KOTOR
74
FILTER KOTOR
75
PERAWATAN COOLING TOWER
76
Kondenser Hilangkan kerak (scale) dan jamur, gunakan water treatment Bersihkan sirp-sirip koil. Semakin rendah suhu air, semakin tinggi COP yang dihasilkan. Periksa jumlah aliran udara pendingin kondensor. Periksa range dan approach cooling tower.
OUTDOOR AC KOTOR
77
PENGUKURAN AC SANYO (OUTDOOR KOTOR)
Arus name plate = 4.6 amp
Arus aktual = 5.2 amp Outdoor kotor Suhu udara pendingin relatif tinggi
PENGUKURAN AC SANYO (OUTDOOR BERSIH)
Suhu : 31 C. Arus name plate = 4.6 amp Arus aktual = 4.3 amp (??) ;
PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC (PENCEGAHAN)
80
KONSERVASI ENERGI PADA SELUBUNG BANGUNAN
4/23/2014
SELUBUNG BANGUNAN Konsep selubung bangunan efektif diterapkan untuk gedung yang dikondisikan (ber AC) Sebagian besar energi termal berpindah lewat elemen bangunan tersebut
RADIASI DAN KONDUKSI MATAHARI
Panas akibat radiasi dan konduksi matahari sangat besar. Gambar di bawah menunjukkan radiasi total melalui kaca mencapai 30 kWh/m2.
83
84
RUMAH TURI
85
HANGING GARDEN HOTEL – UBUT BALI
Sebelum dan sesudah dibangun Hotel
ATAP ALANG-ALANG
KAMAR DENGAN BANYAK BUKAAN
KOLAM RENANG MENYATU DENGAN VILLA
Transportasi
SIMULASI SEBELUM MODIFIKASI
SIMULASI SESUDAH MODIFIKASI
Rumah Atap Alang-alang
Rumah Adat Sumbawa
ROOF TOP GARDEN Roof top garden dimaksudkan agar suhu atap bangunan turun sehingga , mengurangi beban AC 103
The Interface: gedung apartemen dengan sistim atap hijau dan passive solar
The Interface dari OMA adalah sebuah gedung apartemen yang rencananya akan di bangun di Singapura.
POND COOLING SYSTEM
PENGARUH VEGETASI TERHADAP SUHU
PENGARUH
VEGETASI TERHADAP SUHU
SIMULASI PERUBAHAN SUHU PADA PERMUKAAN BETON
SIMULASI SUHU PERMUKAAN RUMPUT
PENURUNAN SUHU KARENA VEGETASI
TERIMAKASIH
