TUGAS AKHIR
ANALISA BEBAN PENDINGIN PADA KERETA API ARGO BROMO DENGAN MENGGUNAKAN REFRIGERANT R-22 di PT.KERETA API INDONESIA
Diajukan untuk Memenuhi Syarat Mencapai Gelar Strata Satu (S-1)
Disusun Oleh :
NURKHOLIS 01301 – 083
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCUBUANA JAKARTA 2007
Tugas Akhir
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCUBUANA JAKARTA 2007
LEMBAR PENGESAHAN Telah Diperiksa dan Disahkan
Jakarta, September 2007 Menyetujui,
( Ir. Yuriadi Kusuma, Msc ) Pembimbing Tugas Akhir
FTI – Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana ii
Tugas Akhir
ABSTRAK
Sistem pengkondisian udara adalah proses perlakuan udara sedemikian rupa yang diatur secara simultan temperatur, kelembaban, sirkulasi dan distribusi udara sebagai syarat pendinginan suatu ruangan sehingga dapat dicapai kondisi udara sesuai dengan yang diinginkan. Pada Tugas Akhir dianalisa total pembebanan pada cold storage room di PT. ACS Bandara Internasional Soekarno Hatta yang luasnya 11m2, dimana beban maksimum diambil dari beban luar dan beban dari dalam. Hasil perhitungan didapatkan 7471,6 Watt untuk total beban pendinginan dari cold strorage room dan kapasitas mesin yang diperlukan 2 ton refrigerasi.
FTI – Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana vii
Tugas Akhir
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................
iii
LEMBAR PERNYATAAN ...........................................................................
iv
KATA PENGANTAR ...................................................................................
v
ABSTRAK ......................................................................................................
vii
DAFTAR ISI ..................................................................................................
viii
DAFTAR NOTASI ........................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR......................................................................................
xiii
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
xiv
BAB I
PENDAHULUAN ...........................................................................
1
1.1 Latar Belakang Masalah .............................................................
1
1.2 Maksud dan Tujuan ....................................................................
2
1.3 Pembatasan Masalah ...................................................................
2
1.4 Metodologi Analisa.....................................................................
2
1.5 Sistematika Penulisan .................................................................
2
BAB II TEORI DASAR BEBAN PENDINGINAN DARI SUATU PENDINGINAN..............................................................................
4
2.1
Macan Pengkondisian Udara....................................................
5
2.2
Prinsip Dasar Mesin Pendingin................................................
9
FTI – Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana viii
Tugas Akhir
2.3
Jenis Beban...............................................................................
15
2.4
Koefisien Perpindahan Panas Keseluruhan .............................
20
2.5
Klasifikasi Perhitungan Beban.................................................
22
2.6
Rumus Perhitungan Beban.......................................................
23
BAB III DATA – DATA RUANGAN...........................................................
30
3.2
Orientasi Ruangan ...................................................................
30
3.2
Waktu Operasi .........................................................................
30
3.3
Penerangan ...............................................................................
31
3.4
Data Ruangan ...........................................................................
31
BAB IV PERHITUNGAN BEBAN PENDINGINAN.................................
33
4.1
Kondisi Perencanaan................................................................
33
4.2
Perhitungan Beban Pendingin...................................................
34
4.3
Perhitungan Beban Luar...........................................................
34
4.4
Perhitungan Beban Dalam........................................................
38
4.5
Ventilasi dan Infiltrasi..............................................................
42
4.6
Hasil Total Perhitungan Beban.................................................
43
BAB V PENUTUP........................................................................................
47
5.1
Kesimpulan ..............................................................................
47
5.2
Saran ........................................................................................
48
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
FTI – Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana viii iv
Tugas Akhir
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Orientasi Ruangan ...........................................................................
30
Tabel 3.2 Data ruangan ....................................................................................
31
Tabel 4.1 Perhitungan beban pendinginan penerangan untuk lampu pijar.......
35
Tabel 4.2 Perhitungan beban pendinginan dari orang......................................
36
Tabel 4.3 Beban sensibel dari peralatan...........................................................
37
Tabel 4.4 Beban laten dari peralatan................................................................
38
Tabel 4.5 Perhitungan beban luar melalui dinding dan atap............................
40
Tabel 4.6 Perhitungan beban pendinginan sensibel dari dalam........................
40
Tabel 4.7 Perhitungan beban pendinginan laten dari dalam.............................
41
FTI – Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana xiv
Tugas Akhir
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Siklus kompresi uap .....................................................................
6
Gambar 2.2 Absorpsi kimia..............................................................................
7
Gambar 2.3 Siklus gas......................................................................................
8
Gambar 2.4 Skema sistem pendingin...............................................................
13
Gambar 2.5 Diagaram Mollier..........................................................................
13
Gambar 2.6 Komponen dari tahanan perpindahan kalor..................................
21
FTI – Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana xiii
Tugas Akhir
DAFTAR NOTASI
[m2] [m] [%] [m] [W] [W] [W] [W] [W] -
A CL COP CLF CLFcoor CLTD CLTDcoor EF f I I/s K LM LHG No P Q QL Qs R
Luas penampang Panjang celah dari pintu atau jendela Coffisien of performace Cooling load faktor Cooling load faktor for people Cooling load temperature difference Cooling load temperature difference correcion Efisiensi motor Faktor koreksi untuk saluran diatas langit-langit Udara infiltrasi yang masuk per meter celah Jumlah udara ventilasi atau infiltrasi Koreksi terhadap warna atap Latitude month Laten heat gain of occupants Jumlah pneghuni ruangan Daya motor Laju aliran kalor Kalor Laten Kalor sensibel Tahanan perpindahan kalor dari struktur
RL
bangunan Tahanan perpindahan
dari
lapisan -
RD
permukaan struktur bangunan luar Tahanan perpindahan kalor dari
lapisan -
SC SHG SHGF TH TR TD Tr To U Ui
permukaan struktur bangunan dalam Shading cofficient Sensibel heat gain of occupants Solar heat gain factor Total heat Ton refrigerasi Design temperatue diffrence Temperatur bola kering ruangan Temperatur rata-rata udara luar Koefisien kalor Udara infiltrasi
FTI – Teknik Mesin
kalor
[W] [W] [W] [°C] [°C] [°C] [W] -
Universitas Mercu Buana xi
Tugas Akhir
V Wo
Udara infiltrasi yang dibutuhkan per orang Kelembaban udara luar
Wi
Kelembaban udara dalam
∆h
Perbandingan enthalpi udara dalam dan luar [kJ/kg]
∆t
ruangan Perbandingan
∆W
ruangan Perbandingan kelembaban udara dalam dan luar [kJ/kg]
temperatur
dalam
dan
-
[ kg [ kg
kg udara ker ing kg udara ker ing
] ]
luar [°C]
ruangan
FTI – Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana xi
Tugas Akhir
BAB I PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang Masalah Mesin pendingin telah banyak dipergunakan dan dimamfaatkan untuk
berbagai keperluan, penggunaan ini mencakup berbagai aspek kehidupan seiring dengan kemajuan teknologi dan peningkatan taraf hidup. Dalam alam tropis seperti Indonesia, udara panas dan kelembaban udara yang terjadi sangat tinggi membuat banyak sayur-sayuran dan daging mentah teramcam kelihatan tidak segar lagi seperti layu, membusuk, perubahan warna dan rasa. Begitu pula dengan bahan-bahan yang terbuat dari logam teramcam terkena korosi atau karat, yang membuat logam menjadi cacat dan rusak. Keadaan kelembaban yang tinggi tersebut membuat banyak perusahaan yang menyimpan bahan-bahan yang terbuat dari nabati dan hewani serta logam ke dalam ruangan yang telah diberi sistem pendingin (AC) dan pengering udara, dengan harapan agar kelembaban udara yang tinggi dapat dikurangi. Pada Aerowisata Catering Service, mesin pendingin dipergunakan untuk penyimpanan bahan makanan ataupun makanan jadi; baik yang masih dalam proses produksi maupun sudah berupa makanan jadi.
FTI – Teknik Mesin Buana
Universitas Mercu
1
Tugas Akhir
I.2
Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan tugas akhir ini untuk menghitung beban pendinginan
pada ruang penyimpanan makanan.
I.3
Pembatasan Masalah Pembatasan masalah dalam tugas akhir ini meliputi beban pendinginan
untuk mendinginkan ruang penyimpanan makanan.
I.4
Metodologi Analisa Metode analisa tugas akhir ini dengan melakukan pengukuran mengenai
beban kalor pada cold storage room sehingga dapat diketahui pendinginan dan kelembaban yang sesuai.
I.5
Sistematika Penulisan Adapun sistematika penulisan ini untuk memberikan gambaran secara
umum mengenai keseluruhan isi laporan ini, adalah sebagai berikut : BAB I
PENDAHULUAN Mengetahui beberapa hal yaitu, latar belakang, tujuan pnulisan, batasan masalah dan sistematika penulisan
FTI – Teknik Mesin Buana
Universitas Mercu
2
Tugas Akhir
BAB II
LANDASAN TEORI Landasan teori berisikan mengenai beberapa teori tentang pengkondisian udara serta teori dasar perhitungan beban pendingin.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN Bab ini berisikan tentang analisa data-data yang meliputi letak geografis, kondisi lingkungan, penerangan dan peralatan yang dapat memberikan kalor.
BAB IV
PERHITUNGAN BEBAN PENDINGINAN Bab ini menguraikan tentang perhitungan beban pendinginan ruangan dari data-data yang ada.
BAB V
PENUTUP Bab ini berisikan kesimpulan yang bersifat umum dana khusus serta saran penulis yang mengarah pada pengembangan hasil penulisan
DAFTAR PUSTAKA LAMPRAN
FTI – Teknik Mesin Buana
Universitas Mercu
3
BAB II TEORI DASAR BEBAN PENDINGINAN DARI SUATU RUANGAN
Untuk mengetahui kapasitas masin pendingin yang dibutuhkan dan sistem pendingin yang akan digunakan, maka kita harus tentukan dahulu beban pendinginan dari Ruangan yang akan dikondisikan. Teknik pengkondisian udara tidak hanya berfungsi sebagai pendingin, tetapi sebagai pengkondisian udara untuk mencapai keadaan nyaman yang dibutuhkan oleh penghuni ataupun barang yang ada dialam ruangan yang dikondisikan melalui proses perlakuan terhadap udara untuk mengatur suhu, kelembaban, kebersihan dan pendistribusiannya secara serentak. Besar kecilnya beban pendinginan menentukan kapasitas yang diperlukan dari mesin pengkondisian udara untuk mencapai kondisi yang nyaman sesuai dengan yang diinginkan. Dalam menentukan beban pendinginan, terlebih dahulu dipelajari gambar arsitektur dari Ruangan tersebut. Dari gambar arsitektur didapat aspek fisik dari Ruangan yaitu :
1. Orientasi Ruangan : •
Lokasi Ruangan yang akan dikondisikan.
•
Arah mata angin.
4
2. Karakteristik Ruangan : •
Bentuk dan dimensi Ruangan/ruangan.
•
Material yang digunakan.
•
Warna permukaan luar.
3. Penghuni Ruangan/ruangan : •
Jumlah.
•
Jenis aktifitas.
•
Lamanya berada didalam ruangan.
4. Peralatan dan perlengkapan yang digunakan : •
Lampu, peralatan elektronik.
•
Pintu, jendela.
5. Ventilasi : •
Kebutuhan udara per orang.
•
Jumlah penghuni yang merokok.
6. Waktu pemakaian dalam satu hari.
2.1
Macam Pengkondisian Udara
2.1.1
Siklus Kompresi Uap (Vapor Compression Cycle) Siklus pendinginan yang menggunakan
zat cair sebagai medium
pendingnya. Perubahan fasa dari zat cair tersebut menjadi uap dan dari menjadi uap mejadi zat cair kembali itulah yang digunakan untuk pendingin.
5
2
P
Kondensor
3
2
3
Kompresor
Katup Ekspansi
4
1
1
Evaporator 4
h Gambar 2.1 Siklus Kompresi Uap
Pada gambar siklus kompresi uap diatas pada keadaan 1, disini uap yang jenuh (kadang-kadang juga dipanaskan lanjut) pada tekanan rendah masuk kedalam kompresor dan dalam keadaan ideal, ditekan secara adiabatic ke keadaan 2. Ini diikuti dengan pembuangan panas dari tekanan tetap (proses 2 – 3), dengan fluida kerja (refrigerant) meninggalkan kondensor
sebagai fluida jenuh atau
fluida yang didinginkan lanjut (sub – cooled). Refrigeran kemudian memasuki katup ekspansi (trottling valve) dan keluar pada keaadan 4, sebahagian diantaranya langsung menguap selama proses trottling tadi. Selanjutnya refrigeran di uapkan pada tekanan tetap (proses 4 – 1) didalam evaporator dimana ia menyerap panas dari ruang yang didinginkan. Langkah terakhir ini merupakan efek pendinginan.
6
2.1.2
Absorsi Kimia
Uap tekanan tinggi Larutan Generator Katup trottle
Kalor
Evaporator
Kalor
Uap tekanan rendah Absorber
Kalor
Kondensor
Kalor
Pompa Gambar 2.2 Absorpsi Kimia
Sistem ini banyak dimanfaatkan di Ruangan-Ruangan yang memiliki sumber tenaga listrik tersendiri seperti genset, dimana dalam prosesnya memanfaatkan gas buang dari genset dan pemakaian listrik dapat diminimalkan. Pada sistem ini selain menggunakan refrigeran juga dipergunakan zat lain seperti absorber misalnya LiBr. 1. Evaporator Terjadi pendinginan chilled water oleh penguapan dari refrigeran, refrigeran ini kemudian mengalir ke bagian absorber.
7
2. Absorber Refrigeran di absorber oleh absorbent dan panas dari absorpent diserap oleh condensate water. Campuran absorber dari refrigeran kemudian mengalir ke generator. 3. Generator Panas ditambahkan pada campuran absorpent dari refrigeran untuk memisahkan kedua zat tersebut. Absorbent kemudian dialirkan kembali ke bagian absorber, sedangkan refrigeran mengalir ke kondensor. 4. Kondensor Refrigeran didinginkan untuk diubah kembali menjadi cairan dan dialirkan lagi ke evaporator.
2.1.3
Siklus Gas/Udara (Air Cycle Refrigeran) Siklus ini menggunakan udara sebagai medium pendingin. Pada sistem ini
tidak terjadi perubahan fasa dari medium pendinginnya.
Penukar kalor
Turbin ekspansi
Kalor
Kalor
T
Kompresor
Beban pendinginan
s
Gambar 2.3 Siklus Gas
8
Pada dasarnya dibagi atas tiga langkah dasar : 1. Kompresi (compression) Udara sebgai refrigeran masuk kedalam kompresor, kemudian di kompresikan hingga mencapai tekanan yang lebih tinggi dari ruangan yang akan di beri pengkondisian udara. Pada saat dikompresikan tekanan (P) dan temperatur (T) naik. 2. Pertukaran panas (heat excharger) Pada saat meninggalkan kompresor, udara yang mempunyai tekanan dan temperatur tinggi mengalir masuk ke heat excharger. Di heat excharger terjadi pertukaran kalor, dimana udara panas yang berasal dari kompresor didinginkan oleh udara luar (ram air) yang suhu relatif rendah. 3. Ekspansi Setelah meninggalkan heat excharger suhu udara turun dan mengalir menuju turbin yang berfungsi untuk mengekspansikan udara. Proses ekspansi dari turbin mengakibatkan penurunan tekanan dan temperatur. Setelah keluar dari turbin dialirkan kebeban pendinginan.
2.2
Prinsip Dasar Mesin Pendingin Mesin pendingin adalah alat yang digunakan dalam proses pendinginan
dengan cara memindahkan sejumlah panas/kalor dari suatu medium yang lainnya dengan bantuan perantara, yaitu refrigeran. Mesin pendingin itu sendiri memiliki 4 (empat) komponen utama yaitu :
9
•
Evaporator Berfungsi untuk menguapkan refrigeran cair, proses penguapan refrigeran ini dikondisikan pada tekanan penguapannya sehingga dapat menyerap panas disekitarnya.
•
Kompresor Berfungsi untuk menghisap uap refrigeran dari evaporator, menaikkan tekanan dan temperaturnya serta mengalirkannya ke kondensor sehingga memungkinkan terjadinya siklus tertutup dari refrigeran.
•
Kondensor Berfungsi untuk mencairkan kembali refrigeran yang telah menguap dengan membuang panas. Panas yang dibuat disini adalah panas yang diserap dari lingkungan sekitar oleh evaporator dan panas dari kompresi.
•
Katup ekspansi Berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran sehingga mencapai tekanan penguapannya. Penurunan tekanan ini dapat terjadi, karena adanya gesekan yang besar antara refrigeran cair bertekanan tinggi hasil pengembunan kondensor dengan dinding katup di karenakan saluran dipersempit.
Banyak jenis refrigeran, karena itu agar proses pendinginan dapat berlangsung sempurna hendaknya dipilih jenis refrigeran yang paling sesuai
10
dengan kompresor yang dipakai. Persyaratan yang harus dimiliki refrigeran untuk proses pendinginan yakni : 1. Kalor laten penguapannya harus tinggi. Dengan kalor laten penguapan yang tinggi, maka kalor yang dapat diserap oleh evaporator besar ini sangat menguntungkan untuk kapasitas refrigeran yang sama jumlah refrigeran yang bersikulasi lebih kecil. 2. Tekanan penguapannya relatif tinggi. Tekanan penguapannya relatif sedikit lebih tinggi dari tekanan atmosfir sehingga terjadi kebocoran, udara luar tidak dapat masuk kedalam sistem pendinginan. 3. Tekanan pengembunannya tidak terlalu tinggi. Tekanan pengembunan yang tinggi memerlukan kompresor yang besar dan kuat, juga pipa-pipa harus lebih kuat dan ada kemungkinan terjadi kebocoran, kerusakan, ledakan dan lain-lain. 4. Viskositas yang rendah dalam fasa cair maupun gas. Dengan viskosotas yang rendah maka tahanan aliran refrigeran dalam pipa akan turun, sehingga kerugian tekanannya akan berkurang. 5. Mempunyai sifat kimia stabil dan tidak korosif. Dengan sifat kimia yang stabil dan tidak dapat dengan mudah terurai setiap kali dimampatkan, diuapkan, dan diembunkan dan tidak korosif terhadap logam yang dipakai pada sisitem refrigerasi. 6. Tidak beracun, berwarna dan tidak berbau dalam setiap keadaan.
11
7. Tidak mencemari lingkungan 8. Harus mudah dideteksi bila ada kebocoran dengan alat yang sederhana. 9. Harganya tidak mahal.
Dalam siklus pendinginan tertutup, terjadi proses perubahan fasa pada 4 (empat) bagian, yaitu : •
Evaporasi o Proses penyerapan panas karena penguapan. o Terjadi perubahan fasa cair ke fasa gas. o Tekanan dan temperatur konstan.
•
Kompresi o Proses penaikan tekanan untuk menaikkan temperatur. o Terjadi pada perubahan entropi kostan.
•
Kondensasi o Proses pelepasan panas karena pengembunan. o Terjadi perubahan dari fasa gas ke fasa cair. o Tekanan dan temperatur konstan.
•
Ekspansi o Proses penurunan tekanan. o Terjadi pada enthalpy konstan.
12
Siklus mesin pendingin dengan 4 (empat) komponen utamanya.:
2
Kondensor 3
Kompresor
Katup Ekspansi 1
Evaporator 4
Gambar 2.4 Skema Sistem Pendingin
Sedangkan proses yang terjadi pada mesin pendingin dapat di gambarkan pada diaram mollier.
( Kg
P
cm 2
)
D
A
D’
C’
B’
C
B
Enthalpi
kcal kgudara ker ing
Gambar 2.5 Diagram Mollier
13
Proses yang terjadi : A–B
: Proses yang terjadi adalah penyerapan panas oleh evaporator karena berubahnya cairan menjadi uap (proses penguapan).
A – B’
: Proses penguapan pada evaporator dimana refrigeran cair berubah menjadi uap jenuh. Proses berlangsung pada tekanan dan temperatur konstan.
B’ – B
: Terjadi pemanasan lanjut didalam evaporator yang menyebabkan penambahan panas (uap super heated).
B–C
: Proses yang terjadi ialah kompresi uap oleh kompresor dari uap tekanan rendah menjadi uap tekanan tinggi. Hal ini diperlukan untuk menaikkan temperatur uap refrigeran agar temperaturnya diatas temperatur
medium
pendingin
pada
kondensor
yang
memiliki
temperatur lebih rendah sehingga refrigeran dapat diembunkan dan berubah menjadi cair. C–D
: Proses yang terjadi ialah pengembunan dengan melepas kalor refrigerant, agar refrigeran dapat berubah menjadi cair dan disirkulaiskan kembali
C – C’
: Proses pendinginan pada kondensor, dimana uap super heated menjadi uap jenuh. Berlangsung pada tekanan konstan.
C’ – D’ : Proses pendinginan pada kondensor dimana uap jenuh berubah menjadi cairan jenuh. Proses berlangsung pada tekanan konstan. D’ – D : Terjadi pendinginan lanjut dalam kondensor (sub – colling).
14
D–A
: Proses yang terjadi adalah penurunan tekanan agar tekanannya sesuai dengan yang diinginkan untuk masuk kedalam evaporator. Cairan tekanan tinggi diturunkan tekanannya menjadi cairan dan uap tekanan rendah. Dalam hal ini timbulnya uap ialah karena dengan penurunan tekanan maka terjadi pula penurunan temperatur sehingga terjadi perbedaan temperatur antara temperatur cairan tekanan tinggi dengan cairan tekanan rendah.
2.3
Jenis Beban Dalam perhitungan beban pendinginan terhadap suatu Ruangan atau
ruangan terdapat dua jenis beban pendinginan, yaitu : 2.3.1
Beban Kalor Sensibel
2.3.1.1 Perhitungan Beban Kalor Sensibel di dalam Daerah Tepi Ruangan ♦ Jumlah Radiasi Matahari Melalui Jendela Apabila sebuah jendela atau jendela-jendela dibayangi oleh Ruangan sebelah atau tepi atapnya sendiri, maka tidak semua panas matahari masuk ke dalam ruangan;jadi, jumlah radiasi matahari yang masuk ke dalam menjadi kecil. Sebaliknya, apabila jendela ruangan berhadapan dengan benda lain yang memantulkan cahaya (misalnya kaca jendela dari Ruangan sebelah atau lantai serambi rumah, dsb), maka dipandang perlu menambahkan sebanyak 10 sampai 30 % dari radiasi matahari langsung dalam perhitungan beban kalor, pada siang hari yang panas.
15
♦ Pemasukan Tambahan Kalor ( Heat Gain ) Melalui Jendela Ada dua macam dinding, yaitu dinding termal tipis (memindahkan panas dengan cepat) dan dinding termal tebal (memindahkan panas dengan lambat). Kaca jendela adalah salah satu contoh dinding termal tipis. Banyaknya perpindahan kalor melalui dinding termal tipis adalah: (selisih temperatur ruangan dalam dan ruangan luar) x ( koefisien perpindahan kalor)
♦ Beban Kalor Sensibel Karena Adanya Ventilasi Jumlah penggatian udara dalam ventilasi dapat diperoleh dengan membagi jumlah udara yang masuk karena adanya gaya gesekan alamiah (misalnya angin) oleh volume ruangan. ♦ Beban Tansmisi Radiasi Matahari Melalui Dinding (atau Atap), Luas Dinding (atau Atap) Dalam hal ini luas dinding adalah luas dinding (dikurangi luas jendela); sedangkan luas atap adalah luas bagian atap yang dikenai udara luar. Koefisien perpindahan kalor dari dinding (atau atap) dapat dinyatakan sebagai laju perpindahankalor setiap jam (kcal/jam) per 1 m2 luas dinding, apabila perbedaan temperatur dalam dam temperatur luar dinding (atau atap) dapat di pertahankan 1°C untuk jangka waktu yang lama, sesuai dengan kapasitas kalor dari dinding (atau atap).
16
♦ Beban Kalor Tersimpan di dalam Ruangan dengan Penyegaran Udara Tidak Kontinu Dalam perhitungan beban kalor dari suatu ruangan yang akan didinginkan, tetapi yang sebelumnya mengalamai pemanasan oleh matahari , beban kalor sensibel dari ruangan bagian tepi Ruangan haruslah ditambah dengan 10-20%. 2.3.1.2 Perhitungan
Beban Kalor Sensibel di dalam Daerah Tengah
Ruangan ♦ Beban Perpindahan Kalor Melalui Partisi, Langit-langit, dan Lantai Perbedaan temperatur pada pertisi (perbedaan temperatur di dalam sebuah ruangan dengan ruangan di sebelahnya). Apabila dua ruangan yang berdampingan memperoleh penyegaran udara (didinginkan), maka perbedaan temperatur antara kedua permukaan partisi yang memisahkan kedua ruangan tersebut dapat dianggap sama dengan nol. ♦ Beban Kalor Sensibel karena Adanya Sumber Kalor di dalam Ruangan Jika jumlah orang yang ada di dalam ruangan diketahui dengan pasti, pergunakanlah jumlah tersebut. Hal ini dikarenakan perbedaan usia, berat badan misalnya bagi wanita haruslah di pakai faktok kelompok pria dewasa kali 0,82; sedangkan bagi anak-anak, haruslah dipakai faktor kelompok pria dewasa kali 0,75. Faktor kelompok pria dewasa
17
saja dapat diperoleh dengan membaginya dengan faktor kelompok tersebut. 2.3.1.3 Perhitungan Beban Kalor Sensibel dari Mesin Penyegar Udara ♦ Beban Kalor Sensibel karena Adanya Pemasukan Udara Luar Jumlah pemasukan udara luar yang diperlukan tergantung pada jenis kegiatan yang ada. Selisih temperatur udara luar dan temperatur udara ruangan adalah selisih antara temperatur udara luar sesaat dan temperatur udara ruangan yang di rencanakan. Periksalah dan catat daya penggerak kipas udara dari mesin penyegar udara yang dipilih. Efisiensi kipas udara dari penyegar udara biasanya 0,80. ♦ Jumlah Beban Kalor Sensibel dalam Ruangan Untuk memperoleh beban kalor mesin penyegar udara, maka haruslah ditambahkan beban kalor ruangan. ♦ Kenaikan Beban Kalor karena Adanya Kebocoran pada Saluran Udara Faktor kebocoran saluran udara dipergunakan hanya apabila saluran udara, dari mesin penyegar udara ke ruangan yang akan disegarkan, melalui udara atmosfir. Faktor kebocoran tersebut tergantung dari cara dan kualitas pekerjaan pemasangannya. Faktor kebocoran dari saluran lingkarang boleh dikatakan sama dengan nol, sedangkan untuk saluran segi empat kira-kira di antara 0,1 dan 0,2.
18
2.3.2
Beban Kalor Laten
2.3.2.1 Perhitungan Beban Kalor Laten di dalam Daerah Tepi Ruangan ♦ Beban Kalor Laten karena Adanya Infiltrasi Beban kalor laten oleh infiltrasi dihitung dengan :
(Volume
ruangan, m3) x (Jumlah ventilasi alamiah Nn) x 597,3 kcal/kg x (selisih perbandingan kelembaban di dalam dan di luar ruangan (kg/kg’) 2.3.2.2 Perhitungan Beban Kalor Laten di dalam Daerah Tengah Ruangan ♦ Beban Kalor Laten karena Adanya Sumber Penguapan di dalam Ruangan Kalor laten dari orang yang ada di dalam ruangan tergantung dari kondisi kerja (duduk di kursi, bekerja di belakang meja, berdiri atau berjalan lambat, dansa, bekerja) dan jenis bangunan ( Ruangan, kantor atau hotel, toko serba ada atau eceran, ruang dansa, pabrik) 2.3.2.3 Perhitungan Beban Kalor Laten dari Mesin Penyegar Udara ♦ Beban Kalor Laten karena Adanya Pemasukan Udara Luar Selisih perbandingan kelembaban udara luar dan udara ruangan adalah selisih antara perbandingan kelembaban udara luar tersebut di luar ruangan dan perbandingan kelembanan udara ruangan di dalam ruangan.
19
♦ Jumlah Beban Kalor Laten Ruangan Untuk memperoleh beban kalor laten dari mesin penyegar udara, maka haruslah ditambahkan beban kalor laten ruangan. ♦ Kenaikan Beban Kalor Adanya Kebocoran pada Saluran Udara Faktor kebocoran saluran udara dipergunakan hanya apabila saluran udara, dari mesin penyegar udara ke ruangan yang akan disegarkan, melalui udara atmosfir. Faktor kebocoran tersebut tergantung dari cara dan kualitas pekerjaan pemasangannya. Faktor kebocoran dari saluran lingkarang boleh dikatakan sama dengan nol, sedangkan untuk saluran segi empat kira-kira di antara 0,1 dan 0,2.
2.1
Koefisien Perpindahan Panas Keseluruhan Untuk perhitungan beban pendinginan perlu diketahui harga koefisien
perpindahan energi-energi kalor dari setiap jenis bahan yang dipergunanakan. Dasar perhitungan R dan U pada table 8-6 dan 8-7 (ASHRAE,1977 :118-119) adalah dengan menggunakan analogi rangkaian listrik. Dalam hal tahanan thermal tiap-tiap bahan bentuknya dianalogikan sebagai tahanan listrik yang disusun secara seri untuk mendapatkan tahanan total, perlu ditambahkan harga lapisan udara pada posisi luar dan dibawah struktur bangunan. Pada gambar dibawah ini, diperlihatkan contoh perhitungan untuk menentukan harga koefisien perpindahan panas keseluruhan untuk dinding luar.
20
R2
R1 RD
R3 RL
Diluar
Didalam
Aliran kalor
Gambar 2.6 Komponen dari tahanan perpindahan kalor
Maka bentuk persamaan dari harga koefisien transmisi kalor tersebut adalah : U=
1 R
R = RD + R1 + R2 + R3 + RL Dimana : (Btu
h.Ft 2 .° F )
U
= Koefisien perpindahan kalor
R
= Tahanan perpindahan kalor dari struktur bangunan
°F Btu
h Ft 2
21
RD
= Tahanan perpindahan kalor dari lapisan permukaan struktur
°F Btu
bangunan dalam RL
h Ft 2
= Tahanan perpindahan kalor dari lapisan permukaan struktur
bangunan luar R1, R2, R3
°F h.Ft 2 Btu
= Tahanan perpindahan kalor dari setiap lapisan struktur
bangunan
°F h.Ft 2 Btu
Harga RD dan RL dapat di peroleh dari table 8-8 (ASHRAE, 1977 : 119), sedangkan harga R1, R2, R3, didapat dari table 8-9 (ASHRAE, 1977 : 120)
2.5. Klasifikasi Perhitungan Beban Sumber beban pendinginan dari suatu Ruangan/ruangan berasl dari luar maupun dari dalam Ruangan/ruangan itu sendiri yang dapat berupa beban sensibel atau laten. Adapun sumber-sumber beban itu sebagai berikut : 2.5.1
Beban dari Luar : A. Tranmisi panas melalui atap. B. Transmisi panas melalui dinding. C. Tranmisi panas melalui kaca :
22
•
Secara konduksi.
•
Secara radiasi.
D. Tranmisi panas melalui partisi, langit-langit dan lantai.
23
2.5.2
Beban dari Dalam : A. Panas dari penghuni ruangan. B. Panas dari lampu. C. Panas dari peralatan. D. Panas dari Elektromotor
2.5.3
Ventilasi dan Infiltrasi : A. Penambahan panas sensibel. B. Penambahan panas laten.
. 2.6. Rumus Perhitungan Beban 2.6.1
Beban dari Luar
2.6.1.1 Atap q = U . A . CLTD corr
(W)
CLTD corr = [ ( CLTD + LM ).K + ( 25.5 − Tr ) + ( To − 29.4 ) ]. f Dimana: U
= Koefisien perpindahan panas bahan total, W/m2.0C
A
= Luas atap dilihat dari gambar arsitektur, m2
CLTD
= Cooling Load Temperature Difference.
CLTDcorr
= Cooling Load Temperature Difference Correction.
LM
= Latitude Month.
K
= Koreksi terhadap warna atap.
24
K = 1 ( jika warna terang atau gelap di daerah industri). K = 0.5 ( jika terang di daerah pedalaman). Tr
= Temperatur bola kering ruangan.
To
= temperatur rata-rata udara luar.
f
= Faktur koreksi untuk saluran di atas langit-langit f = 1 (jika tanpa kipas dan saluran). f = 0.75 (jika menggunakan ventilasi mekanis pada langit-langit disekat, seta dipasang kipas diantara langit-langit dan atap)
2.6.1.2 Dinding q = U . A . CLTD corr
(W)
CLTD corr = [ ( CLTD + LM ).K + ( 25.5 − Tr ) + ( To − 29.4 ) ] Dimana : U
= Koefisien perpindahan panas bahan total, W/m2.0C
A
= Luas atap dilihat dari gambar arsitektur, m2
CLTD
= Cooling Load Temperature Difference.
CLTDcorr
= Cooling Load Temperature Difference Correction.
LM
= Latitude Month.
K
= Koreksi terhadap warna atap. K = 1 ( jika warna terang atau gelap di daerah industri). K = 0.83 ( jika warna sedang di daerah pedalaman). K = 0.65 ( jika warna terang berada di daerah pedalamana).
25
Tr
= Temperatur bola kering ruangan.
To
= temperatur rata-rata udara luar.
2.6.1.3 Kaca Transmisi panas melalui kaca dapat dibagi dua. Yaitu : 1. Secara konduksi q = U . A . CLTD corr
(W)
CLTD corr = CLTD + ( 25.5 − Tr ) + ( To − 29.4 )
Dimana : U
= Koefisien perpindahan panas bahan total, W/m2.0C
A
= Luas kaca dilihat dari gambar arsitektur.
CLTD = Cooling Load Temperature Difference. CLTDcorr
= Cooling Load Temperature Difference Correction.
Tr
= Temperatur bola kering ruangan.
To
= temperatur rata-rata udara luar.
2. Secara radiasi q = A . SC . SHGF . CLF
(W)
Dimana : A
= Luas kaca dilihat dari gambar arsitektur.
SC
= Shading Cofficient.
26
SHGF = Solar Heat Gain Factor. CLF
= Cooling Load factor.
2.6.1.4 Partisi, Langit-Langit dan Lantai q = U . A . td
(W)
Dimana : U
= Koefisien perpindahan panas bahan total, W/m2.0C
A
= Luas partisi, langit-langit, dan lantai.
td
= Design Temperature Difference = t2-t1 t1 = teperatur udara yang dikondisikan. t2 = temperatur udara rata-rata diluar ruangan.
2.6.2
Beban dari Dalam
2.6.2.1 Panas dari Penghuni Ruangan Panas dari penghuni ruang terdiri dari panas sensibel dan panas laten. Jumlah panas yang dihasilkan tergantung dari jenis kelamin, usia, dan tingkat kegiatan yang dilakukan. Panas dari tubuh manusia dipancarkan dengan cara : 1. Radiasi dari permukaan tubuh ke permukaan sekitarnya. 2. Konveksi dari permukaan tubuh dan dari penafasan udara sekitanya. 3. Penguapan keringat dari permukaan tubuh.
27
Jumlah panas yang dikeluarkan dengan cara radiasi dan konveksi besarnya tergantung pada perbedaan temperatur antara tubuh manusia dengan udara ruang. Sedangkan laju penguapan besarnya tergantug pada tekanan uap udara sekitarnya.
1. Beban sensibel qs = No . SHG . CLFcorr
(W)
Dimana : No
= Jumlah penghuni ruangan.
SHG
= Sensibel Head Gain of Occupants.
CLFcorr
= Coolinf Load Factor for People.
2. Beban Laten qt = No . LHG
(W)
Dimana: No
= Jumlah penghuni ruangan.
LHG = Laten Head Gain of Occupants.
2.6.2.2 Panas dari Lampu qLampu = (Daya lampu, W) . CLF
(W)
Dimana : CLF
= Cooling Load Factor.
28
2.6.2.3 Panas dari Peralatan qalat = (Daya alat, W) . CLF
(W)
Dimana : CLF
= Cooling Load Factor.
2.6.2.4 Panas dari Elektromotor qelektromotor = P . Ef . CLF
(W)
Dimana : P
= Daya motor.
Ef
= Efisiensi motor.
CLF
= Cooling Load Factor untuk motor = 1 untuk penggunaan 24 jam sehari dan/atau pendinginan dimatikan pada malam hari atau liburan.
2.6.3
Ventilasi dan Infiltrasi Ventilasi sangan dibutuhkan untuk menggantikan udara ruangan yang
telah digunakan dengan udara segar. Udara segar tersebut berasal dari luar yang masuk ke dalam ruangan melewati filter sehingga kebersihan terjaga. Infiltrasi adalah udara luar yang masuk ke dalam ruangan terkondisi secara tidak sengaja. Infiltrasi dapat masuk melalui celah-celah pintu dan jendela yang tertutup maupun pintu dan jendela yang sering dibuka. Hal ini disebabkan adanya perbedaan temperatur dan tekanan udara luar dengan udara ruangan.
29
Beban pendinginan ventlasi dan infiltrasi merupakan beban sensibel dan laten.
1. Beban sensibel qs = 1,232 . L/s . (t2 – t1) Dimana : L/s
= jumlah udara ventilasi atau infiltrasi.
(t2 – t1)
= Selisih temperatur udara luar dan ruangan.
2. Beban laten. ql = 3012 . L/s .(W2 –W1) Dimana : L/s
= Jumlah udara ventilasi atau infiltrasi
W2 –W1
= Selisih kelembaban udara luar dan ruangan.
3. Total penambahan panas. Total penambahan panaas dari udara ventilasi dan infiltrasi dapat dihitung dengan menggunakan rumus : q = 4,334 . L/s . (h2 – h1) Dimana : L/s
= Jumlah udara ventilasi atau infiltrasi
h2 – h1
= Selisih enthalpi udara luar ruangan.
30
4. Jumlah udara Vebtilasi dan Infiltrasi 3.1 Ventilasi Jumlah udara yang dibutuhkan di tentukan dengan rumus : Uv = V . No Dimana : V
= Uadara ventilasi yang dibutuhkan per orang.
No
= Jumlah penghuni ruangan. 3.2 Infiltrasi Jumlah udara infiltrasi yang masuk melalui celah-celah ditentukan dengan
rumus : Ui= I . CL Dimana : I
= Udara infltrasi yang masuk, per meter celah
CL
= Panjang celah dari pintu atau jendela.
31
BAB III DATA – DATA RUANGAN
3.1
Orientasi Ruangan Dalam perencanaan perhitungan beban pendinginan pada Ruangan yang
akan dikondisikan oleh suatu mesin pendingin, didapat data-data sebagai berikut :
Tabel 3.1 Orientasi Ruangan Lokasi Letak geografis Fungsi Ruangan Fungsi ruangan Letak ruangan 3.2
ORIENTASI RUANGAN Jakarta 6° 11’ LS – 106° 6’ BT Catering Penyimpanan makanan jadi atau bahan baku makanan Lantai 2 (dua)
Waktu Operasi Pengoperasian
±
24
jam,
sedangkan
untuk
perencanaan
masin
pengkodisian udara ditentukan berdasarkan beban terbesar yang terjadi pada jam terpanas dari lokasi dimana Ruangan tersebut berada.
1
3.3
Penerangan Ruangan yang dikondisikan menggunakan penerangan jenis lampu pijar,
digunakan ± 24 jam. 3.4
Data ruangan Dibawah ini adalah data-data dari ruangan yang dikondisikan. Letak
kamar dingin yang akan dikondisikan berada di dalam kamar dingin.
Tabel 3.2 Data ruangan DATA RUANGAN 11 m2 2,75 m 1. Stailess steel (tebal = 0,025 m)
Luas lantai Tinggi rungan Dinding 1
2
3
2. Polyurethane ( tebal = 1,495 m) 3. Stailess steel (tebal = 0,025 m) 1. Stailess steel (tebal = 0,025 m)
Pintu
2. Polyurethane ( tebal = 1,495 m) 1
2
3
3. Stailess steel (tebal = 0,025 m) 1. Plat baja ( tebal = 0,01 m)
Atap
2. Polyurethane (tebal = 0,1 m) 1
2
3
4
3. Concrete (adukan pasir dominan) (tebal = 0,05 m)
1
Lantai 2
4. Plaster semen (tebal = 0,01) 1. Concrete (adukan semen dominan) (tebal = 0,05 m) 2. Concrete (adukan pasir dominan)
3 4 5
2
(tebal = 0,15 m) 3. Sand
agregate
(pasir
beton)
(tebal = 0,02) 4. Polyurethane (tebal = 0,01 m) 5. Pasir beton (tebal = 0,01 m)
3
BAB IV PERHITUNGAN BEBAN PENDINGAN
4.1 Kondisi Perencaanan 4.1.1
Kondisi Untuk Udara Luar Kota Jakarta •
Temperatur bola kering = 32 0C
•
Temperatur bola basah = 27 0C
•
Perubahan temperatur udara = 8 0C
Didapat dari tabel kondisi iklim negara-negara (lampiran 1) Dari tabel psycometric diperoleh (lampiran 2)
4.1.2
•
Rasio kelembaban
•
Entalpi
•
Kelembaban
= 0,0206 kg/kg udara kering = 85 kJ/kg udara kering = 70%
Kondisi Untuk Udara Ruangan Kondisi untuk udara ruang (lampiran 3) •
Temperatur bola kering
:
•
Kelembaban relatif
: 50%
25 °C
Dari tabel psycometric diperoleh (lampiran 4) •
Rasio kelembaban
: 0,098 kg/kg udara kering
29
•
Entalpy
: 50 kJ / ke udara kering
•
Temperatur bola basah
: 17,8 °C
4.2 Perhitungan Beban Pendingin Untuk mencari beban puncak harus dicari dahulu beban terbesar yang terjadi pada bulan panas. Beban puncak tersebut merupakan jumlah beban luar dan beban dalam pada bulan terpanas. Untuk kota Jakarta bulan panas adalah September, pada perhitungan ini hanya dilakukan pada jam 12.00, 14.00, 16.00, 18.00 dan 20.00, untuk menentukan beban pendingin yang mana pada saat jam-jam tersebut pembebanan paling besar, kemudian dipilih saat beban maksimum. Perhitungan dilakukan pada saat ruang dipakai pada jam operasinya yang terlama.
4.3 Perhitungan beban luar 4.3.1
Dinding yang dikondisikan berada di lantai 2 (dua) yang letaknya didalam kamar
dingin, yang dibatasi dinding-dinding pada sisi utara, selatan, barat dan timur. Dari sisi dinding yang mengelilingi tersebut, tidak ada yang berhubungan langsung dengan udara luar. Maka tidak ada beban konduksi dari matahari yang terjadi dan pada ruang pendingin tidak terdapat/menggunakan ventilasi dan kaca.
30
Perolehan kalor transmisi melalui dinding dalam Beban pendingin akibat perolehan kalor melalui dinding dalam diketahui koefisien transmisi dinding U, I/R, dimana tahanan thermal dinding R terdiri dari : -
Tahanan thermal udara ruangan RD 0,68 (ft1 hr °F/Btu)
-
Lapisan pertama stailess steel dengan ketebalan = 0,98 in (Btu
Tahanan thermal, R1 = 2,45 -
Lapisan kedua polyurethane ketebalan = 58,8 in (Btu
Tahanan thermal, R2 = 9,453 -
ft 2 .hr.° F )
Lapisan ketiga stailess steel dengan ketebalan = 0,98 in Tahanan thermal R3 = 2,45
-
ft 2 .hr.° F )
(Btu
ft 2 .hr.° F )
Tahanan thermal udara luar RL = 0,25 (ft2 hr °F/Btu)
Tabel 8-8 (ASHRAE, 1997 : 199) R
= RD + R1 + R2 + R3 + RL = 0,68 + 2,45 + 9,453 + 2,45 + 0,25 = 15,283 =
U
1 15,283
= 0,065
31
Luas dinding
= 4 m x 2,75 m = 11 m2 = 118,4 ft2 (dinding barat) = 4 m x 2,75 m = 11 m2 = 118,4 ft2 (dinding timur) = 4 m x 2,75 m = 11 m2 = 118,4 ft2 (dinding utara) = 4 m x 2,75 m = 11 m2 = 118,4 ft2 (dinding selatan)
persamaannya : Qs = U . A . Te (ASHRAE, 1997 : 116)
Perolehan kalor transmisi melalui dinding dalam barat Qs
= U . A . Te = (0,065). (118) . (6,2) = 47,554 Btu/h = 13,93 W
Perolehan kalor transmisi melalui dinding dalam timur Qs
= U . A . Te = (0,065). (118) . (18,7) = 143,429 Btu/h = 42,02 W
32
Perolehan kalor transmisi melalui dinding dalam utara Qs
= U . A . Te = (0,065). (118) . (2,8) = 21,476 Btu/h = 6,29 W
Perolehan kalor transmisi melalui dinding dalam selatan Qs
= U . A . Te = (0,065). (118) . (9,2) = 70,564 Btu/h = 20,67 W
4.3.2
Atap Karena pada akan dikondisikan berada pada lantai dua, yang letaknya
berada di dalam kamar dingin maka tidak ada panas matahari yang terkonduksi melalui gedung atap
Perolehan kalor transmisi melalui atap Luas atap = 11 m2 = 118,4 ft2 Persamaannya : Qs = U . A . T e
(ASHRAE, 1977 : 116)
33
Perolehan kalor transmisi dari atap Qs
= (0,065). (118) . (7,5) = 57,525 Btu/h = 16,85 W
4.4 Perhitungan beban dalam Perhitungan beban dalam dari dalam diestimasikan ruang digunakan selama jam operasi terlamanya, yang mana akan terjadi beban terbesar (dipengaruhi oleh lamanya beban berada di ruangan). Waktu yang dipilih pada jam 12.00, 14.00, 16.00, 18.00 dan 20.00 didasari perencanaan ruangan mendapatkan daya tampung maksimalnya dari jumlah makanan jadi atau bahan makanan dan juga oleh pengoperasian peralatan.
4.4.1
Penerangan •
Untuk penerangan digunakan lampu pijak dengan daya 40 watt (Fs = 1 dan semua lampu dinyatakan (Fu = 1)
•
Penggunaan lampu pada ± 24 jam
•
Kebutuhan rata-rata penerangan pada adalah
23,3 W/m2 lampiran
4) •
Daya yang digunakan ruangan dengan luas atap 11 m2.
•
Qi = 11 x 23,3 = 256,3 W
34
Perhitungan pada jam 12.00 CLF
= 0,82 (lampiran 15)
Qpijar
= Fs. Fu. Qi. CLF = 1 x 1 x 256,3 x 0,82 = 210,1 W
Tabel 4.1 perhitungan beban pendinganan dari penerangan untuk lampu pijar Jam 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 4.4.2
CLF 0,82 0,88 0,91 0,92 0,94
Q (W) 210,1 225,5 233,2 235,7 240,9
Orang •
Kebutuhan luas rata-rata bagi setiap pengunjung / penghuni pada yang ideal adalah 10 ft2 / orang atau sama dengan 0,9 m2 / orang (lampiran)
•
Untuk ruangan seluas 11 m2 maka kapasitas pengunjung yang dapat ditampung 11 = 12 orang 0,9
•
No
•
Sensibel heat gain SHG = 70 W (lampiran 16)
•
Llatent heat gain LHG = 45 W
•
Pada aktivitas yang dilakukan orang hanya aktivitas
ringan saja
seperti mengeluarkan atau memasukkan barang/makanan.
35
1.
Beban sensinbel
Perhitungan pada jam 12.00 CLF = 0,71 (lampian 17) No
= 12
Qs
= No. SHG. CLF = 12 x 70 x 0,71 = 596,4 W
Tabel 4.2 Perhitungan beban pendinginan dari orang Jam 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00
CLF 0,71 0,79 0,84 0,88 0,91
Q (W) 596,4 663.6 705.6 739.2 764.4
36
2. Beban laten Qi
= No. LHG = 12 x 45 = 540 W
4.4.3
Peralatan
1. Beban sensinbel Tabel 4.3 beban sensibel dari peralatan Peralatan Griddle/grill Trolly
Jumlah 2 3 Total SHG (W)
SHG (W) 1940 20
Total 3880 60 3940
Total SHG tiap jam = total SHG x CLF (lampiran 17) Jam 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00
CLF 0,71 0,79 0,84 0,88 0,91
SHG (W) 2797,4 3112,6 3309,6 3467,2 3585,4
2. Beban laten Tabel 4.4 Beban laten dari peralatan Peralatan Griddle/grill Trolly
Jumlah 2 3 Total SHG (W)
SHG (W) 1080 12
Total 2160 36 2196
37
Beban laten peralatan = 2196 W
4.5 Ventilasi dan Infilrasi 4.5.1
Ventilasi Pada tidak terdapat ventilasi.
4.5.2
Infiltrasi
Infiltrasi merupakan udara luar yang tidak dikondisikan yang dapat masuk ke dalam ruangan celah jendela, pintu dan sebagainya •
Kecepatan angin 5 mph Infiltrasinya 0,9 CFM per liner food of crack = 0,42
I liter ft Crack s
(lampiran 21) •
Infiltrasi untuk satu buah pintu
•
Keliling pintu adalah sebagai berikut : Tinggi
= 2,5 m
Lebar
=1m
Keliling pintu = 1[1 x 2,5) + (1 x 1)] = 3,5 m ~ 11,5 ft
Infiltrasi Ui
= 0,42
I liter ft Crack s
x 11, 5 ft
= 4,83 I/s
38
1.
Beban sensinbel infiltrasi Qs
= 1,232.Ui. (T2 – T1) = 1,232 x 4,83 x 34,8 = 60,6 W
2. Beban laten infiltrasi Qs
= 3012.Ui. (W2 – W1) = 3012 x 4,83 x 0,00198 = 84,3 W
4.6 Hasil total perhitungan beban Dari hasil beban perhitungan yang berasal dari sumber-sumber beban yang ada, maka diperoleh beban puncak dari yang dikondinasikan
39
4.6.1
Perhitungan beban luar
Tabel 4.5 perhitungan beban luar melaui dinding dan atap Perolehan kalor transmisi melalui Dinding atap Dinding utara Dinding timur Dinding barat Dinding selatan Atap Total
4.6.2
6,29 W 42,02 W 13,93 W 20,67W 16,85 W 99,76 W
Perhitungan Beban sensinbel
Tabel 4.6 Perhitungan beban pendinginan sensibel dari dalam Sensibel cooling load (W) 1. Penerangan 2,. Penghuni 3. Peralatan Total
12.00
14.00
JAM 16.00
210,1 596,4 2797,4 3603,9
225,5 663,6 3112,6 4001,7
233,2 705,6 3309,6 4248,4
18.00
20.00
235,7 739,2 3467,2 4442,1
240,9 764,4 3585,4 4590,7
Sensibel cooling load (beban sensibel) terbesar terjadi pada jam 20.00 yaitu sebesar 4590,7 Watt. Sensibel cooling load pada jam 20.00
= 4590,7
Infiltrastion sensibel cooling load
=
Total sensibel cooling load
= 4651,3 W
60,6 +
40
4.6.3
Perhitungan beban laten
Tabel 4.7 perhitungan beban pendinginan laten dari dalam 1. Orang 2. Peralatan Total
Latent cooling load (W) 540 2196 2736
Sensibel cooling load pada jam 20.00
= 2736
Infiltrastion sensibel cooling load
=
Total latent cooling load
= 2820,3 W
4.6.4
84,3 +
Kapasitas mesin pendingin
Kapasitas mesin pendingin, yang diperlukan sebesar : =
Total Heat 3157,2
=
7471,6 3517,2
= 2,124 TR ≈ 2 TR
41
refrigeran yang digunakan adalah R 12 (CCI2F2) yang mempunyai coeficient of performance sebesar 5,5 (lampiran 21) TH Kapasitas kompresor 7471,6 5,5 = Kapasitas pompa COP
kapasitas kompresor =
7471,6 = 1358,47 W 5,5
42
Tugas Akhir
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan Dari perencanaan dan perhitungan yang dilakukan pada sistem pendinginan, maka didapat hasil sebagai berikut : 1. Perolehan kalor yang menjadi beban pendingin pada sensinbel terdiri dari perolehan kalor yang berada dari luar Ruangan yaitu perolehan kalor dari matahari yang menembus dinding 2. Perolehan kalor dari dalam yaitu perolehan kalor dari manusia, barang (makanan), lampu penerangan dan peralatan listrik 3. Beban pendingin yang terjadi pada ruangan yang dikondisikan dengan luas 11 m2 adalah sebesar 7471,6 Watt yang mana terjadi pada pukul 20.00 WIB 4. Kapasitas mesin pendingin yang dibutuhkan sebesar 2 ton refrigerasi yang bekerja selama ± 24 jam dengan kapasitas kompresor 1358,47 Watt.
FTI – Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
1
Tugas Akhir
4.2 Saran Setelah penulis menyelesaikan laporan tugas akhir ini, penulis ingin memberikan beberapa saran yang mungkin dapat dipakai sebagai bahan pertimbangan, khususnya yang berkaitan dengan perencanaan pengkondisian udara pada. Adapun sarannya adalah sebagai berikut : 1. Perencanaan sitem pengkondisian udara sebaiknya harus diperhitungkan secara matang. Baik mulai dari perencanaan, pemasangan serta pemeliharaan yang intensif dari sistem tersebut, guna menjaga kualitas dari sistem itu sendiri itu sediri agar selalu dalam keadaan baik 2. Untuk meningkatkan produktivitas dan kenyamanan sebaiknya menjauhkan segala benda-benda yang dapat menimbulkan bau tak sedap yang ada di sekitar (didalam/diluar) ruangan yang dikondisikan yang dapat mempengaruhi kualitas makanan.
FTI – Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
2
Tugas Akhir
DAFTAR PUSTAKA
1. ASHRAE Hand Book, American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engginer, Fundamentaal and Various Industry Sources 1997. 2. Wiranto Arismunandar, Heizo Saito, Penyegaran Udara, Jakarta, Pradnya Paramita, 2002. 3. Jordan C, Richard and gayle B Paister, Refrigeration and Air Conditioning, edisi kedua, New delhi, Prentice Hall of India, Private Limated, 1985. 4. Handoko, Alat Kontrol Mesin Pendingin, Jakarta : PT. Ikhtiar Baru, 1987 5. Holaman J.P and E. Jasifi, Perpindahan Kalor, Jakarta, Geora Aksara Pratama, 1991. 6. PT. Sparindo Alfa Persada bekerja sama dengan STM Pembangunan (Bandung) : Dasar-dasr Sistim Refrigerasi, Jakarta, PT: Sparindo Alfa Persada bekerja sama dengan STM Pembangunan (Bandung), 1987. 7. RS. Khurmi RS, J.K. Gupta, A Textbook of refrigerant and Air Condition, Jakarta, 2003. 8. Wilbert F Stoecker, and Jerold W Jones, Refrigeration and Air Conditioning, Cetakan keempat, edisi kedua Jakarta, Erlangga, 1994. 9. Sumanto, Dasar-dasar Mesin Pendingin, Yogyakarta, Anoi Offset, 1985
FTI – Teknik Mesin
Universitas Mercu Buana
