BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Utilitas bangunan adalah suatu kelengkapan fasilitas bangunan yang digunakan untuk menunjang tercapainya unsur-unsur kenyamanan, kesehatan, keselamatan,
kemudian
komunikasi
dan mobilitas
dalam bangunan.
Perancangan bangunan harus selalu memperhatikan dan menyertakan fasilitas utilitas yang dikoordinasikan dengan perancangan yang lain, seperti perancangan arsitektur, perancangan struktur, perancangan interior dan perancangan lainnya. Dalam perancangan fasilitas utilitas, seorang arsitek juga harus memperhatikan dan mempertimbangkan beberapa faktor di antaranya, kemudahan dalam penggunaan dan pemeliharaan, kesederhanaan jaringan sistem, kecilnya faktor resiko crossing antar jaringan, keamanan terhadap pelaku utilitas, dan keamanan terhadap lingkungan. Sistem utilitas itu sendiri terbagi menjadi beberapa sistem yang menunjang kinerja bangunan yaitu sistem plambing,
sistem
sampah,
pencahayaan
alami,
penghawaan
alami,
pengkondisian udara (Air Conditioner), dan sistem transportasi (non-mekanis). Dalam era modern ini, terutama di perkotaan dan daerah yang memiliki curah hujan yang rendah, sistem utilitas pengkondisian udara (Air Conditioner) seperti sudah menjadi fasilitas wajib yang harus ada di dalam setiap bangunan, terutama perkantoran dan bangunan-bangunan umum seperti rumah sakit, pertokoan atau mall, bioskop, hotel, dan lain-lain. Udara panas dan cuaca yang membuat gerah menjadi penyebab utama penggunaan pengkondisian udara (Air Conditioner) tersebut. Udara panas menyebabkan rasa tidak nyaman untuk beraktifitas. Kondisi ini akan semakin parah apabila orang bekerja atau beraktifitas di dalam ruang yang tertutup dengan sirkulasi udara yang terbatas. Udara dengan kelembaban tinggi dapat menimbulkan rasa tidak nyaman, hal ini karena pada kondisi tersebut orang menjadi mudah berkeringat. Untuk mengatasi kondisi tersebut, udara di dalam ruangan harus dikondisikan sehingga mempunyai karakteristik yang cocok dengan kondisi tubuh orang yang menempati ruangan. Di dalam suatu ruangan yang udaranya dikondisikan,
1
temperatur dan kelembaban udara dapat dikontrol sampai kondisi dimana penghuni ruangan merasa nyaman. Selain pengkondisian udara (Air Conditioner), sistem yang digunakan untuk mendinginkan udara lainnya antara lain humidifier (pelembab), fan atau blower. Disamping untuk mengontrol temperatur udara, AC dapat digunakan sekaligus untuk sirkulasi sehingga kondisi udara tetap bersih. Oleh karena pengkondisian udara (Air Conditioner) seperti sudah menjadi kebutuhan, seorang perancang juga harus tahu selukbeluk tentang pengkondisian udara (Air Conditioner) yang akan dipasang di suatu ruangan. Tujuannya adalah agar kriteria pengkondisian udara (Air Conditioner) yang dipilih bisa sesuai dengan kriteria ruangan yang telah dirancang, sehingga ruangan yang digunakan menjadi sejuk dan penghuni pun menjadi nyaman. Arsitek sebagai perancang rumah dalam penggunaan pengkondisi udara (Air Conditioner) juga harus bijaksana mengingat pengkondisi udara (Air Conditioner) memiliki beberapa dampak negatif yang secara tak langsung merusak lingkungan seiring dengan semakin bertambahnya perkantoran besar serta bangunan-bangunan umum seperti mall, hotel, rumah sakit, dan sebagainya. Berdasarkan latar belakang di atas, penulis mengambil judul “Sistem AC (Air Conditioner) Sentral”. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan judul di atas, penulis akan membahas beberapa masalah antara lain, sebagai berikut: 1.2.1 Bagaimana sistem struktur pada AC (Air Conditioner) sentral? 1.2.2 Bagaimana komponen dan prinsip kerja AC (Air Conditioner) sentral? 1.2.3 Apa kekurangan dan kelebihan AC (Air Conditioner) sentral? 1.3 Tujuan Adapun tujuan dari tugas ini adalah setelah mengetahui dan memahami mengenai sistem AC (Air Conditioner) sentral baik komponen dan struktur, prinsip kerja, jenis-jenis AC, kelebihan, serta kekurangannya. Mahasiswa diharapkan mampu untuk mengaplikasikan pengetahuan tersebut baik itu dalam ruang lingkup lingkungan kampus maupun ketika telah kembali ke masyarakat
2
dan lingkungan kerja nantinya. Adapun membahas kekurangan dan kelebihan AC (Air Conditioner) sentral sendiri adalah agar kita sebagai mahasiswa yang nantinya akan terjun ke masyarakat dapat menerapkan penggunaan AC (Air Conditioner) dengan bijaksana. 1.4 Manfaat 1.4.1 Untuk Mahasiswa a. Meningkatkan pengetahuan mahasiswa mengenai sitem kerja, komponen, layout, dan kapasitas pengkondisian udara (Air Conditioner) b. Meningkatkan kemampuan mahasiswa dalam pembuatan makalah dan presentasi 1.4.2 Untuk Dosen a. Memberi wawasan tambahan kepada Bapak/Ibu dosen mengenai siste kerja, komponen, layout, dan kapasitas pengkondisian udara (Air Conditioner). b. Membantu Bapak/Ibu dosen untuk mengetahui tingkat kemampuan mahasiswa dalam pembuatan makalah dan presentasi.
3
BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian AC (Air Conditoner) Sentral Awal dari AC (air Conditioner ) sudah dimulai sejak jaman Romawi yaitu dengan membuat penampung air yang mengalir di dalam dinding rumah sehingga menurunkan suhu ruangan , tetapi saat itu hanya orang tertentu saja yang bisa karena biaya membangunnya sangatlah mahal karena membutuhkan air dan juga bangunan yang tidak biasa. Hanya para raja dan orang kaya saja yang dapat membangunnya. Baru kemudian pada tahun 1820 ilmuwan Inggris bernama Michael Faraday Image menemukan cara baru mendinginkan udara dengan menggunakan Gas Amonia dan pada tahun 1842 seorang dokter menemukan cara mendinginkan ruangan dirumah sakit Apalachicola yang berada di Florida Ameika Serikat. Dr.Jhon Gorrie Image adalah yang menemukannya dan ini adalah cikal bakal dari tehnologi AC (air conditioner) tetapi sayangnya sebelum sempurna beliau sudah meninggal pada tahun 1855.
Gambar 2.1 Pengkondisi Udara Masa Lalu Sumber: http://asal-usul-motivasi.blogspot.com/2011/01/asalusul-sejarah-ac-atau-air.html
Willis Haviland Carrier Image seorang Insinyur dari New York Amerika menyempurnakan penemuan dari Dr.Jhon Gorrie tetapi AC ini digunakan
4
bukan untuk kepentingan atau kenyamanan manusia melainkan untuk keperluan percetakan dan industri lainnya. Penggunaan AC untuk perumahan baru dikembangkan pada tahun 1927 dan pertama dipakai disbuah rumah di Mineapolis, Minnesota. Saat ini AC sudah digunakan disemua sektor, tidak hanya industri saja tetapi juga sudah di perkantoran dan perumahan dengan berbagai macam bentuk dari mulai yang besar hingga yang kecil. Semuanya masih berfungsi sama yaitu untuk mendinginkan suhu ruangan agar orang merasa nyaman. Pengkondisian udara, atau yang lebih kita kenal dengan istilah air conditioner (AC), adalah salah satu upaya akal budi manusia untuk membuat ruangan menjadi lebih nyaman secara termal, dengan jalan menghilangakan panas laten udara ke lingkungan luar dengan bantuan siklus refrigerasi (pada umumnya) atau dengan evaporasi. Tujuan pengkondisian udara adalah untuk mendapatkan kenyamanan bagi penghuni yang berada didalam ruangan. Kondisi udara yang dirasakan nyaman oleh tubuh manusia adalah berkisar antara suhu dan kelembaban : 200C hingga 260C, 45% hingga 55% dengan kecepatan udara : 0.25 m/s Terdapat beberapa jenis sistem pengkondisi udara, diantaranya sistem ekspansi langsung dan sistem sentral. Namun, dalam hal ini yang akan di bahas adalah sistem sentral di mana sistem tata udara (AC) sentral berarti bahwa proses pendinginan udara terpusat pada satu lokasi yang kemudian didistribusikan ke semua arah atau lokasi. Sistem ini memiliki beberapa komponen utama yaitu unit pendingin atau Chiller, Unit penanganan udara atau Air Handling Unit (AHU), Cooling Tower, system pemipaan, system saluran udara atau ducting dan system control & kelistrikan. Pada unit pendingin atau chiller yang menganut system kompresi uap, komponennya terdiri dari kompresor, kondensor, alat ekspansi dan evaporator. Pada chiller biasanya tipe kondensornya adalah water-cooled condenser. Air untuk mendinginkan kondensor dialirkan melalui pipa yang kemudian outputnya didinginkan kembali secara evaporative cooling pada cooling tower. Pada komponen evaporator, jika sistemnya indirect cooling maka fluida yang didinginkan tidak langsung udara melainkan air yang dialirkan melalui system pemipaan. Air
5
yang mengalami pendinginan pada evaporator dialirkan menuju system penanganan udara (AHU) menuju koil pendingin.
Gambar 2.2 Skema Kerja AC Sentral Sumber: http:// http://hamparanmandiri.blogspot.co.id/2013/12/cara-kerja-ac-
Sistem AC Sentral (Central) merupakan suatu sistem AC dimana proses pendinginan
udara
terpusat
pada
satu
lokasi
yang
kemudian
didistribusikan/dialirkan ke semua arah atau lokasi (satu outdoor dengan beberapa indoor). Sistem ini memiliki beberapa komponen utama yaitu unit pendingin atau Chiller, Unit pengatur udara atau Air Handling Unit (AHU), Cooling Tower, system pemipaan, sistem saluran udara atau ducting dan sistem control & kelistrikan. Dari penjelasan diatas, jelas sistem AC Sentral sangat berbeda dengan AC Split baik dari segi fungsi maupun dari segi instalasi. Istilah Sistem AC
6
Sentral (Central) diperuntukkan untuk instalasi AC di satu gedung yang tidak memiliki pengatur suhu sendiri-sendiri (misalnya per ruang). Semua dikontrol di satu titik dan kemudian hawa dinginnya didistribusikan dengan pipa ke ruangan-ruangan. Dengan AC Central, yang bisa dilakukan hanya mengecilkan dan membesarkan lubang tempat hawa dingin AC masuk ke ruang kita. Contoh AC Central adalah di mall, gedung mimbar, gedung perkantoran yang luas atau di dalam bis ber-AC. Di dalam sistem Chiller yang dijelaskan diatas dapat dijadikan satu kesatuan sistem yang terdiri dari tiga buah siklus, yaitu: 1. Siklus refrigerasi (Chiller) 2. Siklus Chilled Water, dan 3. Siklus Cooling Water
Gambar 2.3 Diagram Skema Kerja AC Sentral Sumber: http://www.energystar.gov/ia/business/Web_art/EPABUM-HVAC 9-2.gifchiller-ac-sentral.htmlcentral.html
7
2.2 Komponen dan Prinsip Kerja AC (Air Conditioner) Sentral Sebelum membahas prinsip kerja AC (Air Conditioner) sentral, agar bisa berfungsi dengan baik, terdapat beberapa komponen pada AC (Air Conditioner) sentral, diantaranya: 1. Ducting
Gambar 2.4 Sistem Ducting pada AC Sentral Sumber: http://mepcons.blogspot.co.id/2015_08_01_archive.html
Ducting merupakan bahasa inggris yang kalau di terjemahkan ke dalam bahasa indonesia adalah penyaluran pipa udara. Jika di jabarkan kira-kira adalah alat yang digunakan untuk mengarahkan atau menyalurkan udara atau lainya ke arah tertentu dengan mempertimbangkan tiap-tiap tujuan akhir tersebut manjadi bagian beban terhadap dimensi atau diameter media penyalur. Fungsi dari Ducting adalah untuk mendistribusikan udara di dalam gedung terdapat berbagai macam ducting dalam penggunaannya, fungsi sebagai supply udara dingin ke ruang yang dikondisikan (supply air), ducting yang berfungsi sebagai supply dari udara luar (fresh air) dan ada
8
pula ducting yang berfungsi untuk membuang udara dari dalam ke luar (exhaust air). a. Supply Air Ducting
Gambar 2.5 Supply Air Ducting Sumber: http://jasapembuatanducting.blogspot.co.id/
Supply Air Ducting ini berfungsi sebagai penyalur udara dingin ke ruangan yang akan dikondisikan udaranya. Pada praktiknya, ducting ini biasanya berujung pada diffuser sebagai tempat keluarnya udara dingin tersebut. b. Fresh Air Ducting
Gambar 2.6 Fresh Air Ducting Sumber: http://jasapembuatanducting.blogspot.co.id/
9
Ducting ini adalah untuk menghisap udara dari luar ruangan yang nantinya akan dimix dengan hawa dingin dari air pada sistem AHU (Air Handling Unit) untuk kemudian disalurkan ke masing-masing ruangan yang dikondisikan udaranya. c. Exhaust Air Ducting
Gambar 2.7 Exhaust Air Ducting Sumber: http://jasapembuatanducting.blogspot.co.id/
Ducting yang satu ini mirip dengan fresh air ducting, yang membedakan adalah fungsinya yaitu sebagai jalur pembuangan udara dari AHU (Air Handling Unit) hasil pertukaran kalor di dalam ruangan. Secara fisik bentuk ducting supply air berinsulasi karena untuk mempertahankan udara dingin yang didistribusikan tidak terbuang, sedangkan untuk ducting fresh air dan exhaust air ini tidak menggunakan insulasi. Lapisan dari insulasi ini antara lain : Glasswool, Alumunium Foil, Spindle pin/pengikat/tali/flinkote.
10
Gambar 2.8 Lapisan Insulasi pada Ducting Sumber: http://jasapembuatanducting.blogspot.co.id/
Lapisan insulasi ini juga berfungsi untuk mencegah ducting mengalami kondesasi akibat suhu yang dingin yang melewatinya. Selain itu material glasswool / glass clotch pada supply air ducting juga berfungsi untuk meredam bunyi bising dari unit. Jenis material ducting itu sendiri beraneka ragam disesuaikan dengan udara yang akan di salurkan. Pengunaan material yang di gunakan akan mempengaruhi suhu udara di sepanjang perjalanan menuju titik akhir keluarnya udara. Berdasarkan bentuknya, ducting dibagi menjadi dua jenis, yaitu: I) Ducting Kotak atau Square Duct
11
Ducting kotak atau square duct adalah jenis ducting yang berbentuk kotak (segi empat) dengan ketebalan bahan yang disesuaikan dengan dimensi ducting tersebut. II) Spiral atau Round Duct
Ducting spiral dibuat dengan menggunakan mesin rol yang canggih, kelebihan ducting ini bisa panjang hingga 4-6 meter, namun jenis ducting ini ketebalan bahan nya terbatas, umumnya mesin rol pembuat ducting ini hanya mampu mengerol dengan ketebalan maksimal 1,2mm. Selain jenis spiral ada juga yang disebut rounduct. Jenis ducting ini umumnya dibuat dengan mesin manual dan mesin semi otomatis. Berdasarkan bahan yang digunakan, jenis ducting dibagi menjadi sebagi berikut: I) Polyurethane Duct
Gambar 2.9 Polyurethane Sumber: http://img.tradeindia.com/fp/3/001/135/420.jpg
12
Gambar 2.10 Polyurethane Duct Sumber: http://img.tradeindia.com/fp/3/001/135/420.jpg
Polyurethane Duct adalah ducting yang terbuat dari bahan polyurethane, hampir seperti stearofoam akan tetapi berbeda. Memiliki bobot yang sangat ringan namun memiliki density yang sangat baik. Mampu bertahan pada suhu -60ºc s/d +80º c dengan tekanan maksimal 2000Pa. Dan density 71,49 Kg/m3. Pada umumnya Polyurthane Duct ini dari prabik sudah dilapisi dengan lapisan insulasi baik luar maupun dalam. Kelebihan Polyurethane Duct: -
Pada Polyurethane isolasi suhu sangat baik karena isolasi ducting pada semua tempat sama dengan density : 45 – 47 Kg/m3.
-
Pada Polyurethane Duct isolasi udara pada sambungan ducting sangat
baik
karena
dipergunakan
sambungan
khusus
Polyurethane Duct silicon sehingga menjamin udara tidak ada bocor. System ini menjamin sampai 8 kali lebih baik dibandingkan BJLS, sehingga meninggkatkan efisiensi kerja pada unit AC dan mengurangi biaya yang terbuang. -
Pada Polyurethane Duct tidak ada hambatan udara yang berarti sehingga udara dapat mengalir dengan baik didalam ducting.
-
Pada Polyurethane Duct kebersihan dan kualitas udara sangat baik karena adanya lapisan alumunium pada lapisan dalam
13
ducting dan tidak dipergunakan glasswool yang serbuknya dapat mengotori udara. -
Masa pemakaian lebih lama ketimbang BJLS Duct
-
Polyurethane tidak merambatkan Api
-
Lebih ringan dan mudah dalam pemasangan
-
Pada Polyurethane Duct menghasilkan isolasi suhu yang sempurna serta isolasi udara yang optimal menyebabkan kapasitas Air Handling Unit (AHU) dapat bekerja dengan maksimal, meningkatkan efisiensi serta mengurangi biaya.
II) BJLS (Baja Lapis Seng) Rectangular Duct
Gambar 2.11 BJLS Rectangular Duct Sumber: http://jakarta-network.blogspot.co.id/2011/04/jenisjenis-ducting.html
Gambar 2.12 Model BJLS Duct Sumber: http://jakarta-network.blogspot.co.id/2011/04/jenisjenis-ducting.html
14
Ducting ini terbuat dari bahan BJLS atau juga disebut baja lapis seng dengan ketebalan BJLS yang disesuaikan dengan kebutuhan (lebar ducting). Bahan BJLS sendiri terbagi menjadi tiga jenis yaitu: a. Ducting BJLS (Seng) Tanpa Isolasi Jenis ini dalah jenis ducting yang di gunakan untuk menyalurkan
udara
dimana
ducting
ini
tidak
mempertahankan kesetabilan suhu udara yang akan di salurkan. Hanya berfungsi sebagai penyalur saja dari satu tempat ke tempat yang lain atau dari beberapa tempat ke dalam satu tempat.
Contohnya : 1. Ducting exhaust. Yaitu sirkulasi udara pada suatu ruangan misalnya toilet, tempat parkir an lain-lain. 2. Ducting fresh air. Yaitu ducting yang di gunakan untuk menyalurkan udara segar dari luar ruangan menuju indoor unit ac seperti AHU ataupun FCU. 3. Ducting Intake. Untuk menyalurkan udara dari luar gedung menuju ruangangan yang membutuhkan udara segar. Seperti lahan parkir yang tertutup atau lainya.
15
b. Ducting BJLS (Seng) Isolasi Luar Ducting ini merupakan ducting BJLS yang pada bagian luarnya diselimuti oleh glaaswool.
Gambar 2.13 Glasswool Sumber: http://www.ikingglasswool.com/upload/image/201408/bf2ea6e68ec31a701c4716 577257d729.jpg
Jenis glasswool ada yang tebal dan tipis sesuai dengan suhu udara yang akan disalurkan. Semakin dingin udara yang disalurkan semakin tebal isolasi yang digunakan. Jenis tebal glasswool yang biasa di gunakan adalah 24Kg / m3 dengan tebal isolasi 25mm.
Gambar 2.14 BJLS isolasi luar Sumber: http://www.ikingglasswool.com/upload/image/201408/bf2ea6e68ec31a701c4716 577257d729.jpg
16
c. Ducting BJLS (Seng) Isolasi Luar Dalam Ducting
ini
pada
umumnya
digunakan
untuk
mengalirkan udara dingin dari AHU (Air Handling Unit) ke ruangan yang memerlukan udara dingin. Isolasi di bagian dalam mencegah saluran ducting dari kondensasi yang berlebihan. Selain itu, juga untuk mencegah bunyi bising yang keluar dari unit karena bunyi bisa diredam dengan isolasi bagian dalam.
Gambar 2.15 BJLS isolasi luar dalam Sumber: http://www.ikingglasswool.com/upload/image/201408/bf2ea6e68ec31a701c4716 577257d729.jpg
Kelebihan BJLS sendiri yaitu: -
Tidak mudah terbakar apabila menggunakan BJLS tanpa isolasi
-
Ketebalannya lebih bervariasi
Kekurangan BJLS, antara lain: -
Harga lebih mahal dibandingkan dengan PU (Polyurethena Duct)
-
Massanya
lebih
besar
dan
berat
dibandingkan
PU
(Polyurethena Duct)
17
-
Lebih susah dalam pemasangannya
III) BJLS (Baja Lapis Seng) Round Duct / Spiral Duct
Gambar 2.16 BJLS Round Duct/Spiral Duct Sumber: http://www.airmike.net/here/images/ac_services_smallimg_ducts.jpg
BJLS (baja lapis seng) round duct juga umum disebut dengan spiral duct. Ducting ini memiliki bentuk melingkar layaknya tabung. Ducting jenis ini memiliki daya rugi gesekan (angin) yang sangat rendah, dikarenakan bentuknya seperti tabung (round). Bahan yang digunakan sama dengan BJLS Rectangular Duct seperti BJLS tanpa isolasi, BJLS isolasi luar, dan BJLS isolasi luar dalam Hanya saja, bentuknya yang berbeda. IV) Textile Duct
18
Gambar 2.17 Textile Duct Sumber: http://gocontractor.blogspot.co.id/2014/03/keunggulan-textileducting.html
Textile duct biasa juga disebut Fabric Duct atau ducting kain, banyak diaplikasikan pada ruangan yang tidak menggunakan plafon atau langit-langit. Penggunaannya banyak dijumpai pada stadion, supermarket, theater, hall/gedung olahraga, pabrik makanan, industri textile, dan lain-lain. Ada 3 sistim penyaluran udara pada textile duct : 1. Air - Porous / Pori pori : penyebaran udara dingin melalui poripori pada bahan (textile) duct. 2. Linear Vent : penyebaran udara dingin melalui lubang sejajar pada jalur ducting. 3. Nozzles : hampir sama dengan Linear Vent akan tetapi dilengkapi dengan Nozzel pada buang nya. Jenis ini diaplikasikan untuk tekanan udara tinggi/high static air flow. Kelebihan textile duct, antara lain: -
Lebih mudah dalam instalasi dan perawatan
Kekurangan textile duct, antara lain: -
Lebih mahal dibandingkan dengan kedua bahan di atas
-
Bahan masih sulit didapatkan karena harus mengimpor dari luar Indonesia
19
Pada ujung supply air ducting umumnya dilengkapi dengan diffuser (pada ducting supply) dan grill (pada ducting return). Serta damper adalah suatu alat untuk mengatur volume udara yang masuk atau keluar melalui ducting.
Gambar 2.18 Diffuser pada Ducting Supply Sumber: http://www.airmike.net/here/images/ac_services_smallimg_ducts.jpg
Gambar 2.19 Grille pada Ducting Return Sumber: http://www.airmike.net/here/images/ac_services_smallimg_ducts.jpg
Gambar 2.20 Damper Sumber: http://www.airmike.net/here/images/ac_services_smallimg_ducts.jpg
20
2. AHU (Air Handling Unit) Air Handling Unit merupakan bagian penting dalam sistem AC central sebagai alat penghantar udara yang telah dikondisikan dari sumber dingin ataupun panas ke ruang yang akan dikondisikan. AHU adalah komponen penukar kalor dimana air dingin hasil pendinginan oleh chiller disirkulasikan ke coil yang ada pada AHU, kemudian udara dinginnya di sirkulasikan oleh blower dan di distribusikan ke ruangan melalui ducting. Komponen
AHU
terdiri
dari
Casing,
Motor, Blower, Coil dan Filter. Penggunaan AHU biasanya untuk ruangan berkapasitas besar yang menggunakan AC sentral seperti pada hotel
biasanya
untuk
supplay
udara
pada
ruang
pertemuan
seperti ballroom, ruang meeting dan Lobby. Adapun komponen-kemponen pada AHU adalah sebagai berikut:
Gambar 2.21 Komponen AHU Sumber: http://alfitara.blogspot.co.id/2015/12/air-handlingunit-ahu.html?view=timeslide
21
Prinsip kerja secara sederhana pada AHU (air handling unit) ini adalah dengan menghisap udara dari ruangan (return air) yang kemudian di campur dengan udara segar dari lingkungan (fresh air) dengan komposisi yang bisa diubah ubah. Campuran tersebut masuk menuju AHU melewati filter, coil pendingin, dan fan (blower), setelah itu udara yang telah mengalami penurunan temperatur didistribusikan secara merata ke setiap ruangan melewati saluran udara (ducting) yang telah dirancang terlebih dahulu sehingga lokasi yang jauh bisa terjangkau dan merata.
Gambar 2.22 Cara Kerja AHU Sumber: http://alfitara.blogspot.co.id/2015/12/air-handlingunit-ahu.html?view=timeslide
22
3. FCU (Fan Coil Unit) FCU atau fan coil unit adalah perangkat sederhana yang terdiri dari kumparan (Coil) dan kipas. FCU digunakan untuk mengontrol suhu dalam ruangan yang dikendalikan oleh on/off switch atau thermostat. Karena kesederhanaannya FCU lebih ekonomis daripada AHU. Karena kesederhanaan dan fleksibilitasnya FCU dapat lebih ekonomis untuk diinstal sehingga dapat lebih efisien menyalurkan udara. FCU juga tidak menimbulkan bunyi bising sehingga tidak mengganggu.
Gambar 2.23 Komponen FCU Sumber: http://image.slidesharecdn.com/
Gambar 2.24 Bentuk FCU Sumber: https://en.wikipedia.org/wiki/Fan_coil_unit#/media/File:Fancoil_1.jpg
23
4. Cooling Tower Cooling tower adalah suatu sistem refrigerasi dalam AC (Air Conditioner) sentral yang melepaskan kalor ke udara. Cooling tower bekerja dengan cara mengontakkan air dengan udara dan menguapkan sebagian air tersebut. Cooling tower menggunakan penguapan dimana sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuanag ke atmosfer. Sebagai akibatnya, air yang tersisa didinginkan secara signifikan. Ada dua tipe dari Cooling tower ini, yaitu: 1. Atmospheric Draft 2. Mechanical Draft Namun, yang sering digunakan untuk AC (Air Conditioner) sentral adalah jenis Mechanical Draft di mana dalam pengoperasiaannya menggunakan tenaga listrik sebagai penggeraknya. Cooling tower Mechanical Draft terbagi beberapa jenis, yaitu: 1. Cooling Tower Forced Draft
Prinsip kerjanya adalah udara dihembuskan ke menara oleh sebuah fan yang terletak pada saluran udara masuk sehingga terjadi kontak langsung dengan air yang jatuh.
24
2. Cooling tower induced draft dengan aliran berlawanan
Prinsip kerjanya: a.
Air masuk pada puncak dan melewati Filler.
b.
Udara masuk dari salah satu sisi (menara aliran tunggal) atau pada sisi yang berlawanan (menara aliran ganda).
c.
Fan mengalirkan udara melintasi bahan pengisi menuju saluran keluar pada puncak menara.
3. Cooling Tower induced draft dengan aliran melintang
Prinsip kerjanya: a. Air panas masuk pada puncak menara, melalui bahan pengisi (Filler)
25
b. Udara masuk dari samping menara melewati Filler, sehingga terjadi kontak langsung dengan air (pendinginan) dan keluar menuju puncak. Komponen-komponen dari cooling tower adalah :
a. Rangka dan casing Hampir semua menara memiliki rangka berstruktur yang menunjang tutup luar (wadah/casing), motor, fan, dan komponen lainnya. b. Filler Terdapat dua jenis Filler, yakni : 1) Splash Filler : air jatuh dari atas lapisan yang berturut dari batang pemercik horizontal, secara terus menerus pecah menjadi tetesan yang lebih kecil, sambil membasahi permukaan Filler. Splash Filler dari kayu memberikan perpindahan panas yang lebih baik daripada Filler percikan dari plastik.
26
Gambar 2.25 Splash Filler Plastik Sumber: google images
Gambar 2.26 Splash Filler Kayu Sumber: google images
2) Filler berbentuk film : terdiri dari permukaan plastik yang tipis dengan jarak yang berdekatan dimana di atasnya terdapat semprotan air, membentuk lapisan film yang tipis dan melakukan kontak dengan udara. Permukaannya dapat berbentuk datar bergelombang, berlekuk, atau pola lainnya. Jenis film Filler lebih efisien dan memberikan perpindahan panas yang sama dalam volume yang lebih kecil daripada Filler jenis splash.
27
Gambar 2.27 Film Filler Sumber: google images
c. Pond Pond terletak pada bagian bawah menara dan menerima air dingin yang mengalir turun melalui menara dan Filler. Pond biasanya memiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk pengeluaran air dingin. d. Drift eliminator Alat ini menangkap tetesan air yang terjebak dalam aliran udara agar tidak hilang ke atmosfer.
Gambar 2.28 Drift Eliminator Sumber: google images
28
Gambar 2.29 Letak Drift Eliminator pada Cooling Tower Sumber: google images
e. Louvers Kegunaan louvers adalah titik masuk bagi udara menuju menara. Saluran masuk ini dapat berada pada seluruh sisi menara.
Gambar 2.30 Louvers Sumber: google images
29
f. Nosel/Sprinkler Alat ini menyemprotkan air untuk membasahi Filler. g. Fan Fan digunakan di dalam menara untuk mengeluarkan udara panas yang ada di dalam tower dan untuk menghisap udara dari luar melalui louvers. h. Make-up Water Air make-up memiliki pengaruh yang besar pada cooling tower karena mencegah timbulnya mikroorganisme atau hal lainnya yang membawa beberapa komponen yang dapat mengakibatkan timbulnya deposit maupun korosi. Make-up water biasanya dilengkapi dengan Filter Water Sistem. Prinsip kerja Cooling Tower:
Cooling tower ini menggunakan Fan / kipas untuk menghisap udara. Udara dihisap melalui louver/pengarah dari samping masuk ke dalam Cooling Tower kemudian dihisap ke atas. Udara dingin ini mengalami kontak langsung dengan air panas yang jatuh dari Nozel/Sprinkler atas menuju
kolam
bawah,
air panas ini sebelumnya disemprot dari
Nozel/Sprinkler ke bawah melewati filler. Udara panas akan dihembuskan kembali ke atmosfir oleh fan lewat bagian atas cooling tower. Air dingin yang telah melewati kontak dengan udara dan filler akan berkumpul di bak
30
penampung (pond) di bagian bawah cooling tower.
Selanjutnya
air
pendingin disirkulasikan lagi ke kondensor. 5. Mesin Chiller Chiller atau mesin refrigerasi adalah peralatan yang biasanya menghasilkan media pendingin utama untuk bangunan gedung, dengan mengkonsumsi energi secara langsung berupa energi listrik, termal atau mekanis, untuk menghasilkan air dingin (chilled water) dan membuang kalor ke udara (atmosfir) melalui menara pendingin (cooling tower) atau kondensor. Mesin utama dari sebuah chiller adalah kompresor. Fungsi Chiller dalam sistem tata udara adalah mendinginkan media air, dimana air disinggungkan pada bagian evaporator chiller. Air kemudian dialirkan ke AHU (Air Handling Unit) untuk diambil dinginnya dan dihembuskan ke ruangan. Pada Chiller terdapat beberapa parameter yang menunjukkan unjuk kerjanya, antara lain; suhu air masuk (inlet) ke evaporator dan suhu air keluar (outlet) dari evaporator, tekanan discharge, serta tekanan suction. Dengan pembacaan suhu inlet dan outlet maka dapat ketahui kapasitas atau kemampuan chiller untuk mendinginkan air. Adapun komponen dari chiller ini tidak jauh berbeda dengan komponen siklus refigerasi yang terjadi pada AC langsung. Komponen komponen tersebut adalah, sebagai berikut: a. Kompresor
Gambar 2.31 Kompresor Sumber: google images
31
Merupakan alat yang paling Vital dalam sebuah rangkaian Chilller dimana kompresor merupakan alat yang berfungsi sebagai sarana untuk mensirkulasi gas freon ke kondensor dan sebaliknya dimana sirkulasi tersebut terdapat proses gas freon dari liquid menjadi gas dan sebaliknya sehingga mendapatkan pengembunan yang cukup dan itulah disebut proses pendinginan. b. Kondensor
Gambar 2.32 Kondensor Sumber: google images
Di dalam kondenser terjadi proses pekepasan kalor dari gas refrigerant ke medium pendingin kondenser (air), sehingga refrigerant mengalami perubahan fase dari fase gas ke fase cair sedangkan temperatur air pendingin setelah keluar kondenser naik. c. Evaporator Refrigerant cair dari kondenser mengalir masuk ke cooler (evaporator) setelah mengalami ekspansi di katup ekspansi. Pada waktu masuk cooler temperatur dan tekanan refrigerant turun dalam fasa campuran.
32
Gambar 2.33 Evaporator Sumber: google images
Kemudian refrigerant menguap pada temperatur rendah sambil menyerap kalor dari air dingin, fasa refrigerant seluruhnya menjadi uap dan dihisap kembali kedalam kompresor. d. Katup Ekspansi
Gambar 2.34 Katup Ekspansi Sumber: google images
Refrigerant yang kelur dari kondenser dalam keadaan fasa cair dengan temperatur dan tekanan yang tinggi. Pada saat masuk kedalam katup ekspansi terjadi proses penurunan tekanan refrigerant sehingga refrigerant dapat menguap (sambil menyerap kalor) pada temperatur rendah didalam cooler.
33
e. Control Box
Gambar 2.35 Control Box Sumber: google images
Gambar 2.35 Control Box Sumber: google images
Control box merupakan suatu komponen yang digunakan untuk mengetahui dan memeriksa batasan-batasan dalam pengoperasian chiller. Di dalam control box terdapat beberapa komponen lainnya, yaitu: a. Freeze Protection Thermostat Sensor alat ini mendeteksi temperatur air dingin yan keluar dari cooler. Bila temperatur air dingin terlalu rendah, lebih
rendah dari set point thermostat, kontroler akan
34
mematikan kompresor. Pada umumnya tempratur air dingin keluar dari cooler adalah pada rentang 4-10 oC b. Oil Pressure Cut Off Kontroler ini akan mematikan motor kompresor jika perbedaan antara Suction Kompresor dan Discharge Pompa Oli berada dibawah harga minimum yang aman. Pada umumnya switch
kontroler
akan
membuka
(open)
jika
harga
differensialnya sekitar 10 psi dan kaan menutup kembal jika naik sekitar 15 psi. c. High & Low Pressure Cut Off High pressure switch akan mematikan motor kompresor sebelum tekanan Discharge kompresor mencapai harga setting relief valve.
Low Pressure Switch akan mematikan motor
kompresor sebelum tekanan cooler (evaporator) mencapai harga yang bersesuaian dengan temperatur refrigerant 32oF. sebagai contoh untuk sistem yang menggunakan R-12 akan menutup pada posisi 50 psi dan akan membuka pada 33 psi. d. Capacity Control Fungsi dari Kontrol kapasitas ssitem adalah untu mengatur kapasitas pemompaan refrigerant dari kompresor secara otomatis yang disesuaikan dengan beban peningin yang ada. Sensor dari alat ini mendeteksi temperatur air dingin yang masuk kecooler. Sinyal darisensor masuk ke arangkaian Kontroler. Jika tempratur air dingin berada di bawah/atas setpoint thermostat, kontroler akan mengatur bukanan selenoid valve yang selanjutnya secara sekuensial akan mengatur pembebanan dari satu atau dua set slilinder kompresor
35
Berdasarkan sistem pendinginannya Chiller dibagi menjadi: a. Air Cooled Chiller
Gambar 2.36 Air Cooled Chiller Sumber: google images
Mesin refrigerasi dengan pendinginan udara (air cooled chiller), pada prinsipnya hampir sama dengan split duct AC, tetapi dalam ukuran besar. Unit mesin ini pada umumnya berada diatas atap beton dari sebuah bangunan. Komponen utama dari 1 unit ACC adalah 2 kompresor atau lebih, dengan katup ekspansi dan evaporator berada dalam unit utama, termasuk kondensornya. Evaporator mendinginkan air dan air dingin disirkulasi kesetiap tingkat melalui alat pengatur udara (air handling unit) atau disingkat AHU. Dari AHU dengan blower besar menyalurkan udara dingin, yang diperoleh dari hembusan melalui pipa-pipa aliran air dingin unit utama diatas, keruangan yang akan dikondisikan. Udara dingin yang masuk kedalam ruangan dari AHU ini diatur dengan diffuser yang ada disetiap ruangan, Atau kadangkadang dengan pipa-pipa langsung keruangan melalui alat kipas koil (Fan coil unit) atau disingkat FCU. Dalam desain gedung, bila menggunakan air cooled chiller perlu diperhatikan lokasi dan luas atap beton untuk penempatan unit-unit chillernya. Yang sering kurang diperhatikan
36
dalam desain atap untuk air cooled chiller adalah akses untuk pemeliharaan unit tersebut. Ada kalanya terjadi perubahan desain dari water cooled chiller ke air cooled chiller, karena terutama masalah waktu instalasi ataupun keadaan air setempat. b. Air Cooled Chiller
Gambar 2.37 Water Cooled Chiller Sumber: google images
Mesin refrigerasi dengan pendinginan air (water cooled chiller), pada prinsipnya hampir sama dengan Mesin refrigerasi pendinginan udara (air cooled chiller) dalam distribusi udara dingin melalui AHU atau FCU. Perbedaan utamanya adalah pendinginan refrigerannya, bukan dengan udara, tetapi dengan air, dimana airnya didinginkan melalui menara air atau cooling tower. Prinsip kerja dari mesin Water chiller ini adalah mendinginkan suatu media yang menghasilkan panas dengan cara di aliri air yang dingin, sehingga melalui air ini panas bisa di redam sesuai dengan kemampuan mesin & temperature yang diharapkan. Air dingin dari mesin Water chiller ini di pompa menuju media yang di dinginkan, seperti Matras Mesin moulding, Transformator, SCR Tig Welding Dll. setelah melewati Media yang di kehendaki, air kembali menuju ke bak pendinginan untuk di dinginkan
37
oleh evaporator. di dinginkan dalam bak oleh evaporataor, air kembali di pompa menuju media yang dikehendaki. Water chiller mulai dengan cairan dijalankan melalui kompresor, yang menyebabkan cairan untuk bepergian bersama sistem perpipaan dan menyerap panas dari sumber yang dikehendaki. Hal ini kemudian pergi ke evaporator, di mana ia berubah menjadi gas dan menyebarkan panas ke atmosfer. Kemudian berjalan melalui kondensor, yang mengubah kembali menjadi cair dan mengirimkannya kembali ke kompresor.Perangkat metering digunakan untuk mengatur aliran air dan suhu kontrol. Siklus kompresi uap dapat menangani sampai dua ratus ton cairan pada satu waktu, dan dapat mendinginkan mesin besar atau kondisioner rumah tangga tunggal udara. Mesin refrigerasi dengan pendinginan air, pada umumnya ditempatkan dalam lantai bawah (basement) suatu bangunan. Dalam desain yang perlu diperhatikan adalah ventilasi keruangan chiller harus dihitung dengan baik, agar ruangan tersebut jangan menjadi “neraka” bagi pengerjanya. Perbedaan antara Air Cooled Chiller dan Water Cooled Chiller. 1. Air Cooled Chiller :
Efisiensi rendah
Waktu pemasangan cepat.
Biaya perawatan rendah.
2. Water Cooled Chiller :
Effisiensi tinggi
Waktu pemasangan lebih lama.
Biaya perawatan tinggi.
Prinsip kerja Chiller: Siklus refrigerasi dari water chiller system secara sederhana. Air masuk kedalam cooler (evaporator) dan didinginkan oleh cairan refrigerant yang menguap pada temperatur rendah. Uap refrigerant dihisap masuk ke kompresor dan tekanannya dinaikkan sehingga dapat mencair kembali pada temperatur tinggi di kondenser. Pada proses ini temperatur
38
medium pendingin kondenser (air atau udara) mengalami kenaikan. Refrigerant cair tersebut kemudian mengalir ke evaporator melalui alat kontrol refrigerant (katup ekspansi) dan siklus terus berulang seperti semula.
39
Prinsip Kerja AC (Air Conditioner) Sentral Untuk mengkondisikan udara gedung-gedung besar AC biasa mungkin sudah tidak efisien lagi. Dapat dibayangkan jika menggunakan AC biasa sangat banyak refrigerant yang harus digunakan. Begitu pula dengan kerja kompresornya. Oleh karena itu sering kali sistem yang digunakan adalah sistem Chiller. Siklus Chilled Water dan Refrigerasi Untuk mendinginkan udara dalam gedung, chiller tidak langsung mendinginkan udara melainkan mendinginkan fluida lain (biasanya air) terlebih dahulu. Setelah air tersebut dingin kemudian air dialirkan melaui AHU (Air Handling Unit). Di sinilah terjadi pendinginan udara di mana AHU (Air Handling Unit) meneruskan suhu air yang dingin ke sistem ducting dengan menghembuskan hawa dingin dari air itu sendiri. Untuk lebih jelasnya lihat gambar 2.4.
Gambar 2.4 Chiller Operation Sumber: http://fawwazservice.blogspot.co.id/2013/09/mekanisme-kerjachiller-ac-sentral.html
40
Chiller dapat dibuat dengan prinsip siklus refrigerasi kompresi uap atau sistem absorbsi. Sistem refrigerasi yang digunakan dalam chiller tidak jauh berbeda dengan AC biasa, namun perbedaannya adalah pertukaran kalor pada sistem chiller tidak langsung mendinginkan udara melainkan mendinginkan fluida lain yaitu air. Pada evaporator terjadi penarikan kalor. Heat Exchanger disini mungkin berupa pipa yang didalamnya terdapat pipa. Di pipa yang lebih besar mengalir air sedangkan pipa yang lebih kecil mengalir refrigeran (bagian evaporator siklus refrigerasi). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Pipa Refrigerasi Sumber: http://fawwazservice.blogspot.co.id/2013/09/mekanisme-kerjachiller-ac-sentral.html
41
Siklus Cooling Water Seperti dijelaskan sebelumnya dalam chiller juga terdapat perangkat refrigerasi yang sistemnya terdapat bagian yang menarik kalor dan membuang kalor. Dalam hal pembuangan kalor sering kali chiller menggunakan perantara air untuk media pembuangan kalornya. Untuk lebih jelasnya lihat gambar 2.6.
Gambar 2.6 Cooling Tower Sumber: http://fawwazservice.blogspot.co.id/2013/09/mekanisme-kerjachiller-ac-sentral.html
Hampir sama dengan Chilled water, pertukaran kalor chiller pada kondensernya juga melalui perantara air. Air dialirkan melalui kondenser. Kondenser ini juga merupakan Heat exchanger berupa pipa yang didalamnya terdapat pipa. Pipa yang lebih besar untuk aliran air dan pipa yang lebih kecil untuk aliran refrigeran. Di Heat exchanger ini terjadi pertukaran kalor dimana kalor yang dibuang kondenser diambil oleh air. Akibatnya air yang telah melewati kondenser akan menjadi lebih hangat. Kemudian air ini dialirkan ke cooling tower untuk didinginkan dengan
42
udara luar. Setelah air ini menjadi lebih dingin, kemudian alirkan kembali ke kondenser untuk mengambil kalor yang dibuang kondenser. Jadi di dalam sistem Chiller yang dijelaskan diatas dapat dijadikan satu kesatuan sistem yang terdiri dari tiga buah siklus, yaitu: siklus refrigerasi (Chiller), Siklus Chilled Water, dan siklus Cooling Water. Untuk menjelaskan hal ini dapat dilihat gambar 2.7.
Gambar 2.7 Sistem Kerja AC Sentral Sumber: http://fawwazservice.blogspot.co.id/2013/09/mekanisme-kerjachiller-ac-sentral.html
43
2.1 Kelebihan dan kekurangan AC (Air Conditoner) Sentral Dalam penggunaan benda apapun, tentunya terdapat dampak yang ditimbulkan, tidak terlepas dari penggunaan AC (Air Conditioner) sentral yang juga memiliki kelebihan dan kekurangan di dalam penggunaanya. Kelebihan dan kekurangan itu antara lain, sebagai berikut: a. Kelebihan: 1. Kebisingan dan getaran mesin pendingin hampir tidak mempengaruhi ruangan 2. Perbaikan dan pemeliharaan lebih mudah 3. Seluruh beban pendingin semua ruangan dalam bangunan dapat dilayani oleh satu system ( unit ) saja. Sehingga lebih hemat dan efisien. b. Kekurangan: 1. Harga mula cukup tinggi 2. Biaya operasional yang cukup mahal 3. Unit sentral tidak dapat dipakai untuk rumah sakit, karena kumankuman dari ruangan untuk penderita penyakit menular ( melalui saluran udara balik ) dapat disebarkan ke ruangan – ruangan lain. 4. Jika satu komponen mengalami kerusakan dan sistem AC sentral tidak hidup. 5. Jika temperatur udara terlalu rendah atau dingin maka pengaturannya harus pada termostat di koil pendingin pada komponen AHU.
44
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Dalam merancang sebuah bangunan, tentunya kita sebagai calon arsitek masa depan harus memperhatikan sistem utilitas yang digunakan pada bangunan, yang salah satunya sistem pengkodisian udara. Saat ini penggunaan AC Sentral sebagai pengondisian udara dalam ruang sudah menjadi hal lumrah di kehidupan masyarakat terutama untuk gedung-gedung besar yang kebutuhan akan AC langsungnya tidak dapat dipenuhi. Penggunaan AC sentral memang banyak keunggulannya, akan tetapi arsitek sebagai seorang perancang, selain mementingkan kebutuhan klien akan pengkondisi udara juga harus bisa menyesuaikan dan juga harus memperhitungkan penggunaan AC Sentral tersebut dikarenakan tidak semua gedung bisa menggunakan AC Sentral seperti rumah sakit. Maka dari itu, seorang arsitek diharapkan mampu dan bisa mengembangkan kreativitasnya dalam merancang sebuah gedung.
45
DAFTAR PUSTAKA Sukirman, Iwan. 2014. Sistem Tata Udara di Gedung Bertingkat. Bahan Ajar Perkuliahan (ITS). Turangan, John. 2012. Tata Udara. Bahan Ajar Perkuliahan (UMB). ____________. 2010. Bagian-bagian AC Sentral. Tersedia dalam https://iptech.wordpress.com/2010/05/11/bagian-%E2%80%93-bagianac-sentral/ diakses tanggal 25 Maret 2016. Hendri, Muhammad. 2014 AC Sentral. Tersedia dalam http://hendriword.blogspot.co.id/2014/02/ac-central.html diakses tanggal 25 Maret 2016. Haryanto, Budi. 2008. PRINSIP KERJA COOLING TOWER PADA SISTEM AC SENTRAL. Tersedia dalam https://bayu2191.wordpress.com/2010/04/19/prinsip-kerja-coolingtower-pada-sistem-ac-sentral/ diakses tanggal 25 Maret 2016.
46
