menghitung kapasitas pendingin

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

Q_L = 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

Q_L = 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

Q_L = 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

U_beton                            = 1/R total beton

                                                            = 1/0.824

                                                            = 1.213 m² h ⁰C/kcal

                                                            = 0.261 Btu / h ft^{2 0}F

·         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

U_alumunium                      = 1/R total alumunium

                                                            = 1/1.142

                                                            = 0.875 m² h ⁰C/kcal

                                                            = 0.188 Btu / h ft^{2 0}F

·         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

·         U_gypsum                         = 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

U_gypsum                         = 1/R total gypsum

                                                            = 1/1.276

                                                            = 0.783 m² h C/kcal

                                                            = 0.167 Btu / h ft^{2 0}F

·         U_asbes                             = 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

U_asbes                                     = 1/1.165

                                    = 0.858 m² h C/kcal

                                    = 0.1832 Btu / h ft^{2 0}F

·         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

Q_{p sensibel}      = N x Q_{s sensible}

= 7 x 245

= 1715 Btu/h

·         Menghitung kalor penghuni laten

Diketahui

Jumlah penghuni 7 orang

Panas laten penghuni berdasarkan aktivitas 155 Btu/h

Q_{p laten}          = N x Q_{a 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 CLF_lampu

                        = 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

·         R_kayu     = 7.35 m h ⁰C/kcal x 0.04

= 0.294 m² h C/kcal

                        R_total      = 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 ft^{2 0}F

·         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

U_{papan flexibel}         = 1/0.25 

                              = 3.99 m² h C/kcal

                              = 0.857 Btu / h ft^{2 0}F

·         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

U_stenless                 = 1/0.5996

                              = 1.676 m² h C/kcal

                              = 0.358 Btu / h ft^{2 0}F

·         R_{kain 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 ft^{2 0}F

·         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

                        R_total      = 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 ft^{2 0}F

·         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

                        U_lemari               = 1/0.175

                                                = 5.714 m² h C/kcal

                                                = 0.213 Btu / h ft^{2 0}F

·         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