UNIVERSITAS INDONESIA PERHITUNGAN COOLING LOAD DAN DISTRIBUSI UDARA PADA RUMAH SAKIT MENGGUNAKAN SOFTWARE ELITE CHVAC SKRIPSI

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


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


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


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


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



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.



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



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



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



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



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.



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.



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



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.



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



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



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



UNIVERSITAS INDONESIA PERHITUNGAN COOLING LOAD DAN DISTRIBUSI UDARA PADA RUMAH SAKIT MENGGUNAKAN SOFTWARE ELITE CHVAC SKRIPSI

Recommend Documents