4.1
Memperhitungkan Beban Pendingin
Untuk mengetahui berapa kebutuhan
kapasitas air conditioner yang dibutuhkan maka harus ada perhitungan beban
pendingin dari media yang akan di kondisikan.
Pengambilan data beban pendingin, penulis memilih salah satu ruangan
belajar yang ada di LLK-BS.
4.1.1
Pengambilan data
Di pengambilan data beban pendingin ini perancang harus
mengetahui beberapa parameter seperti bahan-bahan yang digunakan atau bahan
dari propertis, ketebalan atau luas permukaan dari porpetis. Dalam melakukan
perhitungan beban pendingin diperlukan rumus-rumus yang diperoleh dari refrensi
yang ada. Beban panas yang
menjadi beban pendinginan umumnya berasal dari bermacam-macam sumber
yang berbeda. Ada
dua faktor yang akan menjadi beban dari suatu sistim mesin pendingin yaitu
beban internal dan beban eksternal. Beban internal terjadi karena pengeluaran
kalor dari komponen-komponen baik penghuni ruangan (manusia) maupun barang yang
berada dalam ruangan yang akan dikondisikan udaranya, sedangkan beban eksternal
terjadi karena adanya proses perpindahan panas dari lingkungan luar atau dari
ruangan yang tidak dikondisikan baik secara konduksi, konveksi maupun radiasi.
Adapun
sumber panas yang umum adalah:
a.
Panas yang berasal dari sisi luar dinding berisolasi
transparan (melalui konduksi).
b.
Panas yang masuk melalui kaca atau bahan-bahan
transparan (melalui radiasi).
c.
Panas yang dibawa udara dari luar ruang
pendingin.
d.
Panas yang berasal dari benda-benda yang didinginkan.
e.
Panas yang berasal dari manusia
f.
Panas yang berasal dari peralatan yang di simpan
di dalam ruangan seperti motor listrik, lampu, peralatan listrik
lainnya.
Gambar 4.1 Sumber kalor beban pendingin
Pada perhitungan beban pendingin yang terjadi
secara konveksi diperlukan data kecepatan udara pada permukaan yang akan
dihitung, akan tetapi jika temperatur permukaan dinding tersebut telah
diketahui maka panas konveksi tidak perlu diperhitungkan lagi. Sedangkan untuk
beban pendingin yang terjadi secara konduksi data yang diperlukan adalah bahan-bahan
pembentuk tersebut, tebal, dan konduktivitas termal dari bahan-bahan tersebut.
Sedangkan dalam pengambilan data perhitungan kinerja Ac split meliputi,
daya kompresor, kapasitas evaporator, kapasitas kompresor, kerja kompresi ,efek
refrigerasi, dan koefisien prestasi (COP) harus dihitung dahulu laju aliran
massa yang mengalir ke dalam sistem.
4.1.2
Pengambilan data beban pendingin
Pengumpulan data dimaksudkan untuk mendapatkan
gambaran dalam perhitungan beban pendingin pada ruangan Rockwell, data-data
yang diperlukan antara lain:
Nama ruangan :
Ruang Rockwel
Lokasi :
Bekasi Utara
Fungsi ruangan : Kegiatan Belajar Mengajar
Furniture dalam ruangan rockwel dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 4.2 Skema ruangan rockwel LLK-BS
Untuk menghitung semua beban
terutama beban eksternal akan dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya :
a. Letak dan posisi gedung berada yang
akan berpengaruh pada iklim
b. Jenis bahan yang dipakai dalam
konstruksi bangunan
c. Temperatur lingkungan
Dalam menentukan perolehan kalor, dasar yang dipakai pada
beban terpanas dari rata
-rata beban terpanas dalam satu
tahun.
Berikut ini adalah data furniture pengambilan ruangan pengujian :
Tabel 4.1 Data beban
pendingin
|
Jenis Kalor
|
Jumlah
|
|
Lantai
|
|
|
Atap
|
|
|
Dinding
|
|
|
Kaca Jendela
|
|
|
Lemari
|
1
|
|
Pintu
|
1
|
|
Lampu
|
8
|
|
Kursi Siswa
|
6
|
|
Meja Siswa
|
6
|
|
Kursi Instruktur
|
1
|
|
Meja Instruktur
|
1
|
|
Komputer
|
1
|
4.2
Perhitungan Beban Pendingin
Sumber dari beban pendinginan
dapat berasal dari dalam maupun luar ruangan. Beban pendinginan yang berasal
dari luar ruangan disebut sebagai beban eksternal, sedangkan beban pendinginan
yang berasal dari dalam ruangan disebut sebagai beban internal
4.3.1
Perhitungan Beban Pendinginan Eksternal
1.
Perhitungan
Beban Pendingin Dari Kaca
Bahan yang digunakan untuk kaca adalah single flat
glass heat absorsing with indoor shading by venesion blind, dengan ketebalan
kaca 5 mm.
Ø Q sensibel kaca secara radiasi
·
Kaca
sebelah utara
Diketahui :
luas kaca sebelah utara adalah 3.92 m2
= 42.19 ft2
Shanding Coefisien 0.59
faktor transmisi radiasi
matahari melalui kaca sebelah utara
19 Btu/h ft2
Cooling Load
Factor 0.81
Qs = A x Se x SHGF x
CLF
= 42.19 ft2 x
0.59 x 19 Btu/h ft2 x 0.81
= 383.08 Btu/h
·
Kaca
sebelah timur
Diketahui :
Luas kaca sebelah timur adalah 3.92 m2
= 42.19 ft2
Shanding Coefisien 0.59
faktor transmisi
radiasi matahari melalui jendela
adalah 46 Btu/h ft2
Cooling Load
Factor 0.81
Qs
= A x Se x SHGF x CLF
= 42.19 ft2 x 0.59 x 46 Btu/h ft2 x 0.81
= 927.47 Btu/h
·
Kaca
sebelah barat
Diketahui :
luas kaca sebelah timur adalah 1.96 m2
= 21.09 ft2
Shanding Coefisien 0.59
faktor transmisi
radiasi matahari melalui jendela
adalah 46 Btu/h ft2
Cooling Load
Factor 0.81
Qs = A x Se x SHGF x CLF
=
21.09 ft2 x 0.59 x 46 Btu/h ft2 x
0.81
=
463.62 Btu/h
Ø Q laten konduksi melalui kaca
·
Kaca
sebelah utara 3.92 m2 = 42.19 ft2
Diketahui :
luas kaca sebelah utara adalah
Koefisien perpindahan
panas 0.81 Btu/h ft2
Perbedaan teperatur beban
pendingin 13 0F
QL
= A x U x CLTD
= 42.19 ft2 x 0.81 Btu/h ft2 x 13
=
444.26 Btu/h
·
Kaca
sebelah timur
Diketahui :
Luas kaca sebelah timur adalah 3.92 m2
= 42.19 ft2
Koefisien perpindahan
panas 0.81 Btu/h ft2
Perbedaan teperatur
beban pendingin 13 0F
QL
= A x U x CLTD
= 42.19 ft2 x 0.81 Btu/h ft2 x 13
= 444.26 Btu/h
·
Kaca
sebelah barat
Diketahui :
luas kaca sebelah timur adalah 1.96 m2
= 21.09 ft2
Koefisien perpindahan
panas 0.81 Btu/h 0F ft2
Perbedaan teperatur
beban pendingin 13 0F
QL
= A x U x CLTD
= 21.09 x 0.81 x 13
= 222.07 Btu/h
2.
Beban
pendingin dari dinding
Bahan yang digunakan untuk dinding adalah
beton dengan ketebalan 0.15 m terdiri dari adukan semen (beton), batu bata dan
plesteran. Dinding atas adalah gypsum dengan ketebalan 0.035 mm. Untuk dinding
sebelah selatan terbuat dari rolling door alumunium (sebagai penyekat dengan
ruangan di sebelahnya), dengan tebal plat besi 0.01 m
Diketahui :
·
Hambatan
bagian luar (Rso) = 0.05 m2
h 0C/kcal
·
Hambatan
bagian dalam (Rsi) = 0.125 m2
h 0C/kcal
·
R
beton = r beton x tebal beton
= 0.714 x 0.2
= 0.14 m2 h 0C/kcal
·
R
batu bata = r batu bata x
tebal batu bata
= 3.07 x 0.13
= 0.4 m2 h 0C/kcal
·
R
plesteran = r plester x
tebal plester
= 5.46 x 0.02
= 0.109 m2 h 0C/kcal
R total beton = Rso+Rsi+R beton
+ R batu bata + R plesteran
= 0.824 m2 h 0C/kcal
Ubeton =
1/R total beton
= 1/0.824
= 1.213 m2 h 0C/kcal
= 0.261 Btu / h ft2 0F
·
R
almunium = 96.7 x 0.01
= 0.967m2 h 0C/kcal
R total
alumunium = Rso + Rsi + R alumunium
= 1.142 m2 h 0C/kcal
Ualumunium =
1/R total alumunium
=
1/1.142
=
0.875 m2 h 0C/kcal
=
0.188 Btu / h ft2 0F
·
Perbedaan teperatur beban pendingin 13 0F
v Q dinding beton utara
Diketahui :
Luasnya adalah 6.05 m2 = 65.12 ft2
Q beton utara = A x U x CLTD
=
65.12 X 0.261 x 13
=
220.38 Btu/h
v Q dinding beton timur
Diketahui :
Luasnya adalah 5.8 m2 = 62.43 ft2
Q beton timur = A x U x CLTD
=
62.43 X 0.261 x 13
=
211.82 Btu/h
v Q dinding beton barat
Diketahui :
Luasnya adalah
Q beton barat = A x U x CLTD
=
62.43 X 0.261 x 13
=
211.82 Btu/h
v Q dinding selatan
Diketahui :
Luasnya adalah 17.84 m2 = 192.02 ft2
Q beton barat = A x U x CLTD
=
192.02 x 0.188 x 13
=
469.97 Btu/h
3.
Beban
pendingin dari atap
Atap di ruang rockwel mempunyai dinding
langit yang terbuat dari gypsum dengan ketebalan 0.015 m. Dan bahan dari
atapnya sendiri adalah asbes dengan ketebalan 0.02 m
Diketahui :
·
Luas
atap asbes =
36.6 m2 = 393.95 ft2
·
Luas
gypsum =
35.09 m2 = 382.11 ft2
·
Hambatan
bagian luar (Rso) = 0.05 m2
h C/kcal
·
Hambatan
bagian dalam (Rsi) = 0.125 m2
h C/kcal
·
Ugypsum
= 1/R total gypsum
R gypsum = 73.4 x 0.015
= 1.101 m2 h C/kcal
R total gypsum = Rso + Rsi + R gypsum
= 1.276 m2 h
C/kcal
Ugypsum = 1/R total gypsum
= 1/1.276
= 0.783 m2
h C/kcal
= 0.167 Btu
/ h ft2 0F
·
Uasbes = 1/R total asbes
R asbes = 49.5 x 0.02
= 0.99 m2 h C/kcal
R total asbes =
Rso + Rsi + R asbes
=
1.165 m2 h C/kcal
Uasbes =
1/1.165
=
0.858 m2 h C/kcal
=
0.1832 Btu / h ft2 0F
·
Perbedaan teperatur beban pendingin 13 0F
Q asbes
= A x U x CLTD
= 393.95 x 0.1832 x 13
= 938.2 Btu/h
Q gypsum =
A x U x CLTD
= 382.11 x 0.167 x 13
= 829.5 Btu/h
4.3.2
Perhitungan Beban Pendinginan Internal
a.
Beban
pendingin dari penghuni
Jumlah orang yang berada di ruangan
Rockwel adalah 6 siswa dan 1 instruktur dengan aktivitas belajar (duduk, kerja
amat ringan)
·
Menghitung kalor
penghuni sensibel
Diketahui
Jumlah penghuni 7 orang
Panas sensibel penghuni berdasarkan
aktivitas 245 Btu/h
Qp
sensibel = N x Qs sensible
= 7 x 245
= 1715 Btu/h
·
Menghitung kalor
penghuni laten
Diketahui
Jumlah penghuni 7 orang
Panas
laten penghuni berdasarkan aktivitas
155 Btu/h
Qp
laten = N x Qa
laten
= 7 x 155
=1085 Btu/h
b.
Beban
pendingin dari peralatan listrik
·
Lampu
Lampu yang digunakan adalah lampu PHILIPS
TLD 36W/54 dengan jenis lampu fluorescent. Sistem pendingin dianggap
bekerja selama 8 jam. Sehingga Cooling load factor = 0.78.
Diketahui :
Jumlah lampu = 8 pcs
Daya 1 lampu = 36 W
Cooling Load Factor Lampu = 0.78
Q lampu = 1,25 x q x N x CLFlampu
=
1.25 x 36 x 8 x 0.78
=
280.8 W
=
958.98 Btu/h
·
Komputer
Komputer yang ada diruangan rockwel produk
HP yang memiliki prosesor intel pentium dual core dengan input daya A = (8/4),
V = (100-127 / 200-240) berjumlah 1 unit
dan monitor produk HP spesifikasi HP W185q monitor berjumlah 1 unit
dengan input daya 100-240 V / 1.5 A.
Q CPU
=
Total watt x 3,4 Btu/hr
= 880 x 3,4
=
2992 Btu/hr
Q monitor
= Total watt x 3,4 Btu/hr
= 360 x 3.4
= 1224 Btu/h
c.
Beban
Pendingin Dari Peralatan di Dalam Ruangan
·
Pintu
Di ruang rockwel terdapat satu pintu yang
berbahan baku kayu dengan ketebalan 0.04 m.
Diketahui :
·
Hambatan
bagian luar (Rso) = 0.05 m2
h C/kcal
·
Hambatan
bagian dalam (Rsi) = 0.125 m2
h C/kcal
·
Rkayu
= 7.35 m h 0C/kcal x 0.04
= 0.294 m2 h C/kcal
Rtotal = 0.05 + 0.125 + 0.294
=
0.469 m2 h C/kcal
U pintu =
1/0.91
= 2.132 m2 h C/kcal
= 0.458
Btu / h ft2 0F
·
Luas
permukaan papan tulis = 1.87 m2 = 20.12 ft2
·
Perbedaan teperatur beban pendingin 13 0F
Q pintu =
A x U x CLTD
= 20.12
x 0.458 x 13
= 119.7
Btu/h
·
Papan
tulis
Papan tulis yang ada di ruang rockwel
berjumlah 1, papan tulis tersebut berbahan papan kayu flexibel dengan tebal
0.04 m.
Diketahui :
·
Hambatan
bagian luar (Rso) = 0.05 m2
h C/kcal
·
Hambatan
bagian dalam (Rsi) = 0.125 m2
h C/kcal
·
R papan
flexibel = 1.89 x 0.04
=
0.075 m2
h C/kcal
R total = 0.05 + 0.125 + 0.075
= 0.25 m2 h C/kcal
Upapan flexibel = 1/0.25
=
3.99 m2 h C/kcal
=
0.857 Btu / h ft2 0F
·
Luas
permukaan papan tulis = 3.31 m2 = 35.62 ft2
·
Perbedaan teperatur beban pendingin 13 0F
Q papan tulis = A x U x CLTD
=
35.62 x 0.857 x 13
=
396.9 Btu/h
·
Kursi
Kursi yang ada di ruang rockwel berjumlah
6 kursi siswa yang berbahan baku dari kain woll dan stenless. Tebal dari
masing-masing bahan adalah 0.003 dan 0.005 m.
Diketahui :
·
Hambatan
bagian luar (Rso) = 0.05 m2
h C/kcal
·
Hambatan
bagian dalam (Rsi) = 0.125 m2
h C/kcal
·
R stenless = 84.32 x 0.005
=
0.421 m2
h C/kcal
R total = 0.05 + 0.125 + 0.421
=
0.5966 m2 h C/kcal
Ustenless =
1/0.5996
=
1.676 m2 h C/kcal
=
0.358 Btu / h ft2 0F
·
Rkain
woll = 10 x 0.003
= 0.03 m2 h C/kcal
R total = 0.05 + 0.125 + 0.03
=
0.205 m2 h C/kcal
U kain
woll = 1/0.205
= 4.878 m2 h C/kcal
= 1.043 Btu / h ft2 0F
·
Luas
permukaan batang stenless = 0.043 m2 = 0.462 ft2
·
Luas
permukaan batang kain woll = 0.26 m2 = 2.79 ft2
·
Perbedaan teperatur beban pendingin 13 0F
ü Q batang stenless = A x U x CLTD
=
0.462 x 0.358 x 13
=
2.15 Btu/h
ü Q kain woll = A x U x CLTD
=
2.79 x 1.043 x 13
=
37.82 Btu/h
Q kursi =
(Q batang stenless + Q kain woll) x N
=
(2.15 + 37.82) x 6
=
239.87 Btu/h
·
Meja
Meja yang ada di ruang roclwel berjumlah 6
meja siswa dan 1 meja instruktur, meja tersebut berbahan baku kayu dengan
ketebalan sekitar 0.03 m.
Diketahui :
·
Hambatan
bagian luar (Rso) = 0.05 m2
h C/kcal
·
Hambatan
bagian dalam (Rsi) = 0.125 m2
h C/kcal
·
R
kayu = 7.35 m h 0C/kcal x
0.03
= 0.22 m2 h C/kcal
Rtotal = 0.05 + 0.125 + 0.22
=
0.395 m2 h C/kcal
U meja =
1/0.395
= 2.528 m2 h C/kcal
= 0.542 Btu / h ft2 0F
·
Luas
permukaan meja siswa = 3.33 m2 = 35.84 ft2
·
Luas permukaan
meja instruktur = 4.72 m2 = 50.8 ft2
·
Perbedaan teperatur beban pendingin 13 0F
Q meja
siswa = A x U x CLTD x N
=
35.84 x 0.542 x 13 x 6
=
1515.17 Btu/h
Q meja instruktur = A x U x CLTD
=
50.8 x 0.542 x 13
=
357.93 Btu/h
·
Lemari
Lemari yang ada di ruang rockwel berjumlah
satu dan terbuat dari plat besi dengan ketebalan plat 0.002 m
Diketahui :
·
Hambatan
bagian luar (Rso) = 0.05 m2
h C/kcal
·
Hambatan
bagian dalam (Rsi) = 0.125 m2
h C/kcal
·
R
plat besi = 0.0242 m h 0C/kcal x 0.002
= 0.000048 m2 h
C/kcal
R total =
0.05 + 0.125 + 0.000048
= 0.175 m2 h C/kcal
Ulemari = 1/0.175
= 5.714 m2 h
C/kcal
= 0.213 Btu / h ft2
0F
·
Luas
permukaan lemari = 2.43 m2 = 26.15 ft2
·
Perbedaan
teperatur beban pendingin 13 0F
Q lemari = A x U x CLTD
=
26.15 x 0.213 x 13
=
72.4 Btu/h
4.3
Menghitung Kebutuhan Kapasitas AC Ruangan
Tepat
atau tidaknya kapasitas AC yang dibeli, dapat berpengaruh pada daya yang
diperlukan.Jika terlalu kecil, maka akan dibutuhkan waktu yang lebih lama untuk
mencapai suhu yangdiinginkan, sehingga kebutuhan listriknya pun akan lebih
banyak. Jika kapasitas AC terlalubesar, listrik yang diperlukan juga besar. Oleh sebab itu,
memperhitungkan kebutuhan kapasitas AC ruangan sangat diperlukan. Di bagian ini
ada beberapa cara untuk menghitung kebutuhan kapasitas AC ruangan.
Dari keseluruhan perhitungan beban kalor diatas dapat diketahui besar
kapasitas AC ruangan melalui jumlah beban kalor. Jumlah besar kalor dapat ditabelkan
sebagai berikut :
Tabel 4.2 Jumlah beban pendingin sensibel
|
Perhitungan Beban Pendingin Sensibel
|
|
|
Parameter
|
Besar Kalor (Btu/h)
|
|
Beban transmisi kalor melalui kaca :
·
Utara
·
Timur
·
Barat
|
383.08
927.47
463.62
|
|
Beban pendingin
dari penghuni
|
1715
|
|
SUB TOTAL
|
3489.17
|
Tabel 4.3 Jumlah beban pendingin laten
|
Perhitungan Beban Pendingin Laten
|
|
|
Parameter
|
Besar Kalor (Btu/h)
|
|
Beban transmisi kalor melalui kaca :
·
Utara
·
Timur
·
Barat
|
444.36
444.36
222.07
|
|
Beban pendingin
dari atap :
·
Asbes
·
gypsum
|
938.2
829.5
|
|
Beban pendingin dari dinding :
·
utara
·
selatan
·
timur
·
barat
|
220.38
469.97
211.82
211.82
|
|
Beban pendingin dari penghuni
|
1085
|
|
Beban pendingin dari lampu
|
958.98
|
|
Beban pendingin dari komputer :
·
CPU
·
monitor
|
2992
1224
|
|
Beban pendingin dari lemari
|
72.4
|
|
Beban pendingin dari meja
|
1873.1
|
|
Beban pendingin dari kursi
|
239.87
|
|
Beban pendingin dari papan tulis
|
396.9
|
|
Beban pendingin dari pintu
|
119.7
|
|
SUB TOTAL
|
12954.43
|
Jumlah Kalor Beban pendingin = Sub Total Kalor Sensibel + Sub total kalor
laten
=
3489.17 + 12954.43
=
16443.6 Btu/jam
Jadi kompresor yang dibutuhkan sebesar =
= 1.82 PK dibulatkan menjadi (2 PK)
Ada
satu cara sederhana untuk menghitung besarnya kapasitas pendinginan AC (dalam
satuan Btu/hr atau pk) yang dibutuhkan untuk mengkondisikan suatu ruangan.
Langkah pertama adalah menghitung luasan ruang yang akan dipasangi AC.
Selanjutnya kalikan dengan standar panas dalam ruangan seluas 1 meter persegi,
500 Btu/hr.
Misalnya ukuran ruang rockwell adalah 6×6 meter. Untuk menghitung AC yang dibutuhkan: luas
ruangan (6 × 6 m2) x 500 Btu/hr = 18.000 Btu/hr.
Atau menggunakan tabel dibawah ini :
Tabel 4.4 Kapasitas
AC berdasarkan PK
|
Kapasitas
AC
|
setara
dengan
|
untuk
ruangan
|
|
1/2
PK
3/4 PK 1 PK 1,5 PK 2 PK 2,5 PK 3 PK 5 PK |
5.000
Btu/hr
7.000 Btu/hr 9.000 Btu/hr 12.000 Btu/hr 18.000 Btu/hr 24.000 Btu/hr 27.000 Btu/hr 45.000 Btu/hr |
uk
3 x 3 m
uk 3 x 4 m uk 4 x 4 m uk 4 x 6 m uk 6 x 8 m uk 8 x 8 m uk 10 x 8 m uk 10 x 10 m |
