SISTEM TATA UDARA (AC) PADA BANGUNAN GEDUNG
Dr. SUKAMTA, S.T., M.T. Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta 2015
Sistem Pengkondisian Udara (AC) • TATA UDARA Daerah di Indonesia kebanyakan kurang memberikan kenyamanan karena udaranya panas (23 -34°C), kotor (berdebu, berasap) dan angin tidak menentu, khususnya pada bangunan tinggi dimana angin mempunyai kecepatan tinggi. Karena keadaan alam yang demikian, maka diperlukan suatu cara untuk mendapatkan kenyamanan dengan menggunakan alat penyegaran udara (air condition). • Pengkondisian udara adalah perlakuan terhadap udara untuk mengatur suhu, kelembaban, kebersihan dan pendistribusiannya secara serentak guna mencapai kondisi nyaman yang diperlukan oleh orang yang berada di dalam suatu ruangan. Atau dapat didefinisikan suatu proses mendinginkan udara sehingga mencapai temperatur dan kelembaban yang ideal. Sistem pengkondisian udara pada umumnya dibagi menjadi 2 golongan utama : • Pengkondisian udara untuk kenyamanan kerja • Pengkondisian udara untuk industri
Air Conditioning PRINSIP KERJA SISTEM AC (AIR CONDITIONING SYSTEM) Prinsip AC yaitu memindahkan kalor dari satu tempat ke tempat yang lain. AC sebagai pendingin memindahkan kalor dari dalam ke luar ruangan, AC sebagai pemanas, memindahkan kalor dari sistem pemanas ke dalam ruangan (di negara beriklim kutub). •
•
Refrigerant adalah zat pendingin yang berasal dari gas metan (CH4) yang hidrogennya diganti dengan Halogen Fluor atau Chloor, dalam bahasa perdagangan adalah Freon. Contoh ; Freon 11: C C13F (Trichloro mono fluoro methan), dan Freon 12: C C12F3 (Dichloro difluoro methan). Refrigerant Freon mempunyai sifat dapat menguap pada tempratur biasa, tidak berbau dan tidak beracun. Untuk refrigerant Industri seterti pabrik es dan gudang pendingin, dipakai zat pendingin amoniak (NH3) yang berbau tetapi lebih murah dari pada Freon. FUNGSI AC Sebagai pengatur suhu ruang sesuai dengan yang dikehendaki, sehingga tercipta kondisi udara yang nyaman. Karena itu, AC memberikan fasilitas bagi bangunan:
a. Sebagai pengatur suhu - pendingin - pemanas b. Pengatur kelembaban c. Memperlancar distribusi O2, agar mempunyai komposisi ideal bagi pernafasan.
Seperti yang pernah di utarakan sebelumnya, bahwa tujuan pengkondisian udara adalah untuk mendapatkan kenyamanan bagi penghuni yang berada didalam ruangan. Kondisi udara yang dirasakan nyaman oleh tubuh manusia adalah berkisar antara : • Suhu dan kelembaban : 200 C hingga 260 C, 45% hingga 55% • Kecepatan udara : 0.25 m/s Faktor Pengaruh Pada Rancangan AC a. Primer • Kecepatan udara • Temperatur udara • Kelembaban udara • Rapat udara, yaitu udara yang dibutuhkan manusia berkisar: 30-50 m3/jam per-orang. • Pabrik (adaptasi) 80 m3/jam/orang • Sinar Matahari
b. Sekunder • Kondisi ruangan • Fungsi dan kapasitas ruangan • Jenis dan macam material yang dipakai Prinsip dasar AC sebagai pemindah kalor menggunakan media pembawa kator yang berupa larutan pendingin / refrigerant yang tidak berbahaya terhadap lingkungan.
1. Sistem ekspansi langsung Ada beberapa sistem pengkondisian udara yang dapat dilakukan, yaitu : Sistem ekspansi langsung Dengan sistem ini, pendinginan secara langsung dilakukan oleh refrigerant yang diekspansikan melalui koil pendingin, sedangkan udara disirkulasikan dengan cara menghembuskannya dengan menggunakan blower / fan melintasi koil pendingin tersebut. Sistem ini biasanya dipergunakan untuk beban pendinginan udara yang tidak terlalu besar seperti keperluan ruangan di rumah
Mesin AC jenis Direct Expantion / Ekspansi Langsung
2.
SISTEM TIDAK LANGSUNG (Indirect Cooling)
Media yang dipakai adalah air es / chilled water dengan temperatur 5°C. Air es di produksi dlm chiller, mesin pembuat air es yang menggunakan refrigerant sebagai zat pendingin. Udara di serempetkan pada kumparan pipa di mana air es disirkulasikan, mesin pengolah udara/Air Handling Unit (AHU) yang berisi; kumparan pipa (coil), blower dan filter udara. AHU dapat ditempatkan di setiap lantai atau satu AHU mlayani 2-3 lantai atau jika lantai tingkat sangat luas, maka satu lantai dilayani 2 atau lebih AHU. Mesin AC Dibagi menurut cara kerjanya : Unit Refrigerant Kompresi Uap : 1. Sistem expansi langsung (direct expansion) - Penyegar udara paket - Penyegar udara ruangan (AC Room Unit)
2. Sistem expansi tak langsung (indirect expansion) - Unit pendingin air (Chilled water system) - Dipakai untuk gedung yang luas dan tinggi Dibagi menurut sistem pendinginannya: Air Cooled (pendingin udara) - Digunakan untuk mesin-mesin dengan kapasitas kecil - Efisiensi rendah - Maintenance rendah. Water Cooled (Pendingin Air) - Digunakan untuk mesin-mesin dengan kapasitas besar. - Efisiensi lebih besar - Maintenance lebih tinggi karena menyangkut persoalan penyediaan air.
JENIS SISTEM PENGKONDISIAN UDARA SISTEM DISTRIBUSI AC 1. AC unit Jarak inlet (evaporator) dan outlet (condensor) cooling unit cukup dekat atau terdapat dalam satu wadah (container). Misalnya AC window (self contained AC unit) dan AC split (fan coil filter unit). 2. AC central Adatah satu sistem AC yang digunakan untuk seturuh bangunan. Untuk multi stories building ditengkapi dengan AHU (Air Handling Unit) di tiap lantai. Fungsi AHU adalah untuk mengatur distribusi udara yang dikondisikan pada setiap lantai. Evaporator terdapat pada setiap AHU atau pada tiap ruang, bila dikehendaki untuk diatur suhunya.
JENIS AC MENURUT MEDIANYA a. All Air System Adalah sistem AC dengan suplai udara olahan yang didistribusikan dari pendingin sudah berupa udara, bukan cairan pendingin. Peralatan ditempatkan secara memusat pada suatu ruang yang dikondisikan, pemusatan dengan penyediaan udara dan refrigerant plants memungkinkan operasi dan pemeliharaan tidak mengganggu ruang yang lainnya. Keuntungan sistem ini: • Ruang yang dikondisikan bebas dari pipa pembuangan, kabel daya listrik dan filter. • Adanya kebebasan untuk distribusi udara yang optimal cocok untuk penggunaan exhaust dan make-up udara yang besar. • Fleksibilitas dan kontrol kelembaban pada semua kondisi operasi yang mudah. Kerugiannya: • Balancing sukar sekali untuk daerah yang tidak serentak dihuni. • Out clearance dapat mengganggu floor space untuk duct-riser dan fan.
b. All Water System Suatu sistem yang menggunakan media air atau cairan lain sebagai pendingin. Disirkulasikan lewat coil dari suatu terminal udara ke dalam ruang. Pada musim dingin dapat diubah menjadi penyediaan panas. Suhu ruang dikontrol oleh katup air / larutan lain yang teratur dalam coil. Pengatur Suhu Evaporator terdapat pada setiap ruang dari distribusi All Water System. c. Water To Air System Adalah sistem AC dengan AHU. Peralatan pengatur udara dan refrigerant plant diletakkan terpisah dari ruang yang dikondisikan. Pengaturan temperatur untuk tiap ruang dapat semaksimal mungkin balk suku maupun kecepatan udaranya dengan fan. Dari pendingin ke AHU berupa air / larutan pendingin, dari AHU ke ruang berupa udara. d. Direct Expansion System Adalah sistem AC yang mempunyai satu self compact unit, bisa diletakkan di dalam maupum dengkat ruang yang dikondisika.
AC Non Sentral Bagian-Bagian AC (Air Conditioner) Unit BesertaFungsinya. a) Compressor (kompresi). Yaitu berfungsi untuk memompa gas refrigerant b) Evaporator (pengembunan). Berfungsi untuk tempat pembuangan temperatur dingin c) Recervoir. Yaitu berfungsi untuk manyimpan gas dari condensor sebelum dialirkan ke compressor. d) Condensor (penguapan). Berfungsi untuk tempat pembuangan temperatur panas e) Filter Dryer. Berfungsi sebagai penyaring sisa-sisa kotoran gas dan oli f) Motor Fan Dan Blower. Motor berfungsi untuk memutar kipas fan dan blower agar terjadinya sirkulasi udara
2. Sistem Pengkondisian Udara secara Sentral
• AC Central AC Central adalah satu sistem AC yang digunakan untuk seluruh bangunan. Untuk multi stories building dilengkapi dengan AHU (Air Handling Unit) di tiap lantai. Fungsi AHU adalah untuk mengatur distribusi udara yang dikondisikan pada setiap lantai. Evaporator terdapat pada setiap AHU atau pada tiap ruang, bila dikehendaki untuk diatur suhunya. • Unit pendingin utama digunakan 2 unit Water Cooled Water Chiller dimana satu unit beroperasi dan satu unit sebagai cadangan, unit Chiller beroperasi dengan menggunakan “Primary Refrigerant” berupa refrigerant R123 pada unit Chiller & R 134A pada unit purging yang sudah ramah lingkungan, nantinya akan mendinginkan “Secondary Refrigerant” berupa air, dimana air yang sudah didinginkan ini di sirkulasikan oleh Chilled Water Pump ke AHU dan FCU di LQB.
Skema Kerja AC Central
Cara Kerja AC Sentral : 1. Air dari cooling tower masuk refrigerator melalui condensor,refrigerator ini difungsikan untuk mendinginkan air panas dari AHU. 2. Dalam refrigerator ini terjadi proses pendinginan air, air panas dari AHU masuk chiller dalam refrigerator diubah menjadi air dingin,yang kemudian air dingin tersebut disirkulasikan kembali ke dalam AHU yang mana AHU digunakan untuk mengkondisikan / mengubah udara panas dalam ruang menjadi dingin. 3. Udara panas dalam ruang akan dihisap kedalam AHU melalui lubang register yang kemudian diubah menjadi udara dingin dengan penambahan O2. 4. Udara segar dari AHU ini akan didistribusikan kembali pada setiapruangan dengan tekanan velocity yang cuku
Bagian Bagian AC Sentral •
Water Cooled Water Chiller Unit Chiller yang digunakan pada sistem ini merupakan jenis Water Cooled Water Chiller dengan menggunakan kompresor jenis sentrifugal 3 tahap / 3 stage centrifugal compressor ( Kompresor sentrifugal 3 tingkat ), yang diproduksi oleh salah satu pabrikan unit AC yang cukup terkenal yaitu Trane Company. Unit ini berkapasitas 320 Ton Refrigerant / 320 TR, dengan menggunakan sistim negative pressure, dimana jika terjadi kebocoran pada unit Chiller maka refrigerant yang terdapat didalamnya tidak akan terbang ke udara, melainkan udara luar yang akan masuk ke dalam sistem
Water Cooled Centrifugal Chiller
Chilled Water & Condenser Water Pump
• Guna keperluan mensirkulasikan air yang sudah didinginkan oleh unit Chiller ke AHU maupun air yang mendinginkan unit condenser di Chiller ke Cooling Tower, maka di gunakan masing-masing sistem satu paket Pompa sirkulasi air dingin dan Pompa sirkulasi air pendingin.
Cooling Tower Unit • Unit ini berfungsi sebagai pendingin unit condenser pada unit Chiller dengan media yang digunakan adalah air, dimana sistem kerja Cooling Tower dapat dijelaskan sebagai berikut : condenser di unit Chiller akan memiliki temperatur dan tekanan yang tinggi akibat tekanan kerja dari Kompresor, sehingga diperlukan media pendingin untuk merubah fase refrigerant di condenser tersebut, untuk itu dibuat suatu sistem pendinginan dengan menggunakan media air yang disirkulasikan oleh pompa ke unit Cooling Tower, dimana air yang disirkulasikan tersebut akan membawa kalor dari condenser untuk kemudian di lepaskan kalornya ke udara di Cooling Tower, sehingga air akan mengalami penurunan temperatur dan kembali disirkulasikan kembali ke unit condenser. • Unit Cooling Tower sendiri terdiri dari : satu unit casing Cooling Tower, Motor Blower, Basin dan Water Filler atau jika diartikan menjadi sirip – sirip pendingin air.
Unit Cooling tower
Air Handling Unit (AHU) dan Fan Coil Unit • Baik Air Handling Unit maupun Fan Coil Unit memiliki kesamaan fungsi, Air Handling unit difokuskan untuk menangani kapasitas pendinginan yang lebih besar sedangkan Fan Coil Unit difokuskan untuk kapasitas pendinginan yang lebih kecil, dalam sistem ini AHU di gunakan untuk mengkondisikan fresh air (udara segar) dari udara luar yang akan didistribusikan sebagai tambahan udara segar untuk FCU dan kamar juga sebagai distribusi suplai udara dingin guna keperluan koridor di masing-masing lantai. • Komponen – komponen dari AHU maupun FCU sebenarnya cukup sederhana yang terdiri dari : Casing, Koil, Filter Udara dan Motor Blower.
APLIKASI DARI AC SENTRAL GEDUNG KANTOR Dapat dibagi menurut jumlah tingkat lantai satu AHU dapat melayani 1 lantai atau lebih tergantung kapasitas AHUnya dan beban kalor yang akan didinginkan. RUMAH SAKIT • Rumah sakit berbeda dengan jenis bangunan lainnya, di mana lingkungannya harus dijaga supaya tetap bersih untuk mencegah penyebaran dan berkembangnya bakteribakteri. Oleh karena itu ruangan yang tersedia hendaknya dibagi menjadi beberapa daerah, sehingga tidak terjadi pencampuran udara yang mengandung kuman penyakit. • AC yang sesuai adalah type unit coil kipas udara (fan-coil) yang dipasang pada setiap ruangan atau package yang dipasang pada setiap daerah.
Lanjutan Toko Serba Ada dan Pusat Pertokoan Dapat dibagi sama dengan gedung kantor, dengan ducting horizontal. GEDUNG-GEDUNG PERTEMUAN (BIOSKOP DAN LAIN-LAIN) Dapat digunakan 1 (satu ) buah AC Package atau lebih + ducting dara bagi para karyawan a.Penyegaran udara yang digunakan dalam proses produksi, b.penyimpanan, lingkungan kerja mesin dan sebagainya. Hotel • Apartemen dan asrama umumnya menggunakan fan-coil unit. Ruangruang umum pada hotel biasanya menggunakan AC package ataupun horizontal ducting.
Lanjutan Bangunan Industri Dibedakan atas dua bagian, yaitu penyegaran udara bagi para karyawan dan penyegaran udara yang digunakan dalam proses produksi, penyimpanan, lingkungan kerja mesin, dsb. Sedangkan jenis yang digunakan disesuaikan dengan kebutuhan.
Skema AC Sentral Bersirkulasi Air dan Udara
Pengglongan Sistem Udara Penuh • Jenis yang mendasari adalah sistem pengkondisian udara sentral. Untuk menjamin pengaturan pengkondisian udara ruangan yang diteliti, maka sesuai dengan kemajuan teknik pengkondisian udara yang telah dicapai sampai pada saat ini, dapat dikembangkan beberapa sistem. Hal tersebut terutama menyangkut perkembangan elemen pendinginnya. Jenis – jenis sistem penghantar udara adalah sebagai berikut :
Sistem Udara Penuh
• Sistem Saluran Tunggal Sistem ini merupakan sistem penghantar udara yang paling banyak dipergunakan. campuran udara ruangan didinginkan dan dilembabkan, kemudian dialirkan kembali kedalam ruangan melalui saluran udara. Keuntungan dari sistem ini adalah : • Sederhana, mudah perancangannya, pemasangan, pemakaian dan perawatannnya. • Biaya awal lebih rendah dan murah.
Kerugian dari sistem ini adalah : • Saluran utama berukuran besar, sehingga memerlukan tempat yang lebih besar. • Kesulitan dalam mengatur temperatur dan kelembaban dari ruangan yang sedang dikondisikan, karena beban kalor dari ruangan yang berbeda satu dengan yang lainnya.
Sistem Dua Saluran
Sistem ini kebanyakan digunakan di gedung-gedung besar, dalam hal tersebut udara panas dan udara dingin dihasilkan secara terpisah oleh mesin penyegar udara yang bersangkutan. Kedua jenis udara itu pun disalurkan melalui saluran yang terpisah satu sama lain. Tetapi kemudian dicampur sedemikian rupa sehingga tercapai tingkat keadaan yang sesuai dengan beban kalor dari ruangan yang akan disegarkan. Sesudah itu disalurkan ke dalam ruangan yang bersangkutan. Sistem ini dinamakan sistem dua saluran.
Sistem Air Udara • Ciri-ciri Sistem Air Udara • Dalam sistem air udara, unit koil kipas udara atau unit induksi dipasang di dalam ruagan yang akan dikondisikan. Air dingin dialirkan ke dalam unit tersebut, sedangkan udara ruangan dialirkan melalui unit tersebut sehingga menjadi dingin. Selanjutnya udara tersebut bersirkulasi di dalam ruangan. Demikian pula untuk keperluan ventilasi, udara luar yang telah didinginkan dan dikeringkan atau udara luar yang telah dipanaskan dan dilembabkan dialirkan dari mesin pengolah udara jenis sentral ke ruangan yang akan dikondisikan.
ALHAMDULILLAH
