BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang
Dewasa ini, penggunaan mesin pengkondisian udara semakin marak digunakan disuatu ruangan. Penggunaan mesin pengkondisian udara pertama kali ditemukan oleh Carrier pada tahun 1902. Sejak saat itu teknologi mesin pengkondisian udara semakin berkembang, dan mengalami perbaikan dari waktu kewaktu. Berbagai mesin system pengkondisian udara telah dikembangkan mulai dari direct ekspansion sampai mengunakan water chiller dan menjadi bagian yang tidak terpisahkan dalam kehidupan manusia saat ini. Mesin pengkondisian udara menjadi kebutuhan utama untuk tempat-tempat umum seperti mall, gedung perkantoran, hotel, rumah sakit, supermarket, restoran dan sebagainya yang banyak ditempati banyak orang dimana kenyaman udara dalam suatu ruangan menjadi sangat penting. Pada beberapa tahun terakhir ini, kurang lebih dari setengah dari seluruh biaya pembangunan sarana yang diperlukan bangunan, Misalnya system untuk system mekanikal-electrical dan sebagainya, kira-kira 30 sampai 50 persen dihabiskan untuk system penyegaran udara saja. Dan seorang ahli kesehatan Frugge pada tahun 1905 mengatakan jika seorang berada didalam suatu ruangan tetutup untuk jangka waktu yang lama, maka pada suatu ketika ia akan
merasa kurang nyaman. Manusia dapat diibarat seperti motor bakar.
Manusia harus mengeluarkan panas yang dihasilkan akibat dari kerja yang dilakukanya. Jika panas tersebut tidak dapat dikeluarkan dari badan manusia, misalnya karena temperatur dan kondisi udara di sekelilingnya
tidak
memungkinkan hal itu untuk terjadi dengan baik, maka ia akan merasakan suatu keadaan yang tidak menyenangkan. Dan hasil penelitian tentang linkungan kerja menunjukan bahwa didalam ruangan yang berudara segar, karyawan dapat bekerja dengan baik dan jumlah kesalahan dapat dikurangi, sehingga efesiensi kerja dapat ditingkatkan.
1
BAB II SISTEM AIR CONDITIONING
II.1 Gambaran Umum Air Cinditioning Secara umum Air Conditioning (AC) dibedakan menjadi dua jenis, yaitu: AC comfort (untuk kenyamanan manusia) dan AC industri (untuk kebutuhankebutuhan khusus) (ASHRAE handbook, 1987). Sesuai namanya, AC comfort dipergunakan untuk keperluan kenyamanan manusia seperti di perumahan, perkantoran, pertokoan, supermarket, sekolah, bioskop, gelanggang olahraga, dan tempat-tempat lainnya yang ditempati oleh manusia. sedangkan AC industri dipergunakan untuk keperluan-keperluan khusus di industri seperti untuk pendinginan peralatan, bahan-bahan bio-kimia, mesin-mesin dan keperluankeperluan industri lainnya yang memerlukan penanganan khusus baik skala kecil maupun besar.
Gambar 2.1 Skema sistem air conditioning
Air Conditioning (AC) adalah proses pengkondisian udara suatu ruangan melalui pengaturan temperatur, kelembaban, aliran, dan kebersihannya sehingga diperoleh
2
kondisi udara yang diinginkan. Sistem air conditioning (AC) merupakan salah satu aplikasi dari sistem refrigrasi. Prinsip dasar dari sistem air conditioning ini adalah memindahkan panas dari suatu ruangan ke ruangan lain. Udara dari ruangan yang akan dikondisikan disirkulasikan melewati evaporator, karena temperatur fluida (refrigeran) yang ada di dalam evaporator lebih rendah daripada temperatur udara ruangan, maka panas dari udara tersebut diserap oleh refrigeran. Selanjutnya refrigeran yang bersirkulasi dalam sistem refrigrasi ini akan membuang panas dari evaporator tadi di kondensor ke ruangan lain. II.2. Jenis-jenis Air Conditioning Berdasarkan jenisnya air conditioning di bedakan menjadi beberapa macam yaitu: 1. AC Window Tipe AC seperti yang nampak pada Gambar 7.2 ini sudah jarang digunakan, karena unit tersebut memerlukan lobang di dinding sebesar unitnya dimana dibelakang dinding harus menghadap kearah luar gedung untuk pelepasan panas buang
dari
kondensor.
Dengan
demikian
tidak
memungkinkan
untuk
menempatkan unit tersebut dimana belakang dindingnya adalah ruangan yang terpakai, apalagi yang juga dikondisikan. Pada umumnya tipe AC ini di bawah 2 PK.
Gambar 2.2. AC windows 2. AC Mini split Jenis ac ini termasuk Split Wall Mounted, AC Cassette, AC Floor, AC Ceilling Concealed (duct), dll. Karena kompresor dan kondensor berada dalam satu unit diluar gedung, sedangkan evaporator dan Fan (blower) berada didalam ruangan.
3
Untuk menghubungi kedua unit terpisah hanya diperlukan 2 pipa dengan lobang didinding relatif kecil, Evaporator dan blower dalam satu unit dapat ditempatkan dengan bebas, baik untuk segi teknisnya maupun segi estetikanya. Untuk tipe ini dapat dirancang 1 unit luar (outdoor) dan dua atau lebih unit dalam (indoor). Selanjutnya disebut dengan multi split. Unit outdoor dapat ditempatkan di atas lantai atau ditempelkan didinding gedung, sedangkan unit indoor, ada unit untuk duduk dilantai dan ada unit yang ditempel didinding. Dalam perkembangan mini split, maka salah satu jenis split terbaru menggunakan sistim Inverter, dan dapat memberi penghematan energi listrik sampai 70% dibandingkan mini split konvensional yang ada dipasaran Indonesia. Pengembangan tipe ini pada kompresor yang menggunakan DC Inverter dimana putaran kompresor dapat menyesuaikan kebutuhan beban pendinginan. Pada umumnya tipe AC ini 1/2 ~ 5 PK
. Gambar 2.3 AC Split
3. AC Split Duct Sesuai dengan sebutannya tipe AC ini juga memisahkan unit utama, yang terdiri dari kelima komponen utama, dengan penyaluran udara dingin menggunakan terowongan udara dingin yang disebut dengan ducting, seperti nampak pada Gambar 7.4. Ducting ini dihubungkan dengan ruangan-ruangan yang mau dikondisikan, masuk ruangan melalui pengatur yang disebut dengan diffuser. Sistim ini di Indonesia disebut sebagai sentral AC.
4
Gambar 7.4 AC Split Duct
Kebocoran udara dingin diducting menjadi salah satu penyebab utama kerugian energi di tipe Split duct AC ini. Dalam desain gedung dengan sistem ini harus perlu didesain alur dari ducting, sehingga jangan sampai ducting ini banyak berbelok ataupun harus menembus kolom-kolom beton. Pada umumnya tipe AC ini 5 PK sampai 25 PK. 4. VRV System Sistem VRV atau VRF (variable refrigerant flow) yang telah diperkenalkan di Jepang lebih dari 20 tahun yang lalu, dan menjadi sangat popular dibanyak negara. Teknologi ini secara bertahap diperluas pemasarannya dan menjangkau benua Eropa pada tahun 1987, dan terus meningkatkan pangsa pasarnya diseluruh dunia. Di Jepang sendiri, sistem ini penggunaannya sekitar 50% dari ukuran medium gedung komersial (sampai 6500 m2) dan sepertiga dari gedung komersial yang besar (lebih dari 6500 m2). Sistem konvensional membuang udara dari ruangan yang diserap oleh refrigerant dengan cara mensirkulasikan udara (pada sistem duct) atau air (pada chiller) ke seluruh bangunan. Sistem VRV keunggulannya adalah dalam hal kapasitas yang lebih besar, versi yang lebih rumit dalam sistem multisplit dengan penggunaan duct yang lebih sedikit, dengan kemampuan tambahan dari hubungan antara duct dengan fan coil unit.
5
Gambar 2.5 VRV system
memindahkan panas dari suatu ruangan ke ruangan lain. Udara dari ruangan yang akan dikondisikan disirkulasikan melewati evaporator, karena temperatur fluida (refrigeran) yang ada di dalam evaporator lebih rendah daripada temperatur udara ruangan, maka panas dari udara tersebut diserap oleh refrigeran. Selanjutnya refrigeran yang bersirkulasi dalam sistem refrigrasi ini akan membuang panas dari evaporator tadi di kondensor ke ruangan lain. Sistem ini membutuhkan banyak evaporator dan pengaturan refrigerant yang rumit serta untuk sistem kontrolnya. Sistem ini juga memerlukan sistem saluran udara yang terpisah. Istilah variable refrigerant mengacu pada kemampuan sistem untuk mengontrol jumlah refrigerant yang
mengalir ke masing-masing
evaporator. Hal ini memungkinkan penggunaan banyak evaporator dengan kapasitas yang berbeda, pengontrolan kenyamanan secara individu serta proses pendinginan dan pemanasan dalam area yang berbeda secara serentak. Efisiensi energi sistem VRV lebih tinggi daripada sistem duct yang normal. Menurut LG HVAC Total Solution Provider, sistem VRV pada dasarnya mengurangi kerugian saluran (duct) yang diperkirakan antara 10% - 20% dari total aliran udara pada sistem duct. Sistem VRV atau VRF biasanya dilengkapi dengan dua atau tiga 6
buah kompresor dan jam operasi dari sistem HVAC biasanya pada kisaran 40% 80% (menurut LG HVAC Total Solution Provider) dari kapasitas maksimum. Terdapat beberapa kelebihan dalam sistem VRV ini. Kelebihan tersebut antara lain: a. Fleksibilitas desain Single condensing unit bisa dihubungkan ke banyak unit indoor dengan beban yang bervariasi (misalnya 1,75 – 14 kW) dan berbagai konfigurasi (ceiling, wall mounted, floor console). Produk terkini memungkinkan pemasangan 20 unit indoor yang ditangani oleh satu condensing unit. b. Pemeliharaan VRV termasuk kedalam jenis DX system, sehingga biaya pemeliharaan untuk sistem VRV menjadi lebih rendah dibandingkan dengan sistem chiller dengan pendingin air. Pemeliharaan secara normal untuk sebuah VRV hampir sama dengan sistem DX yang lain, utamanya terdiri dari penggantian filter dan pembersihan koil. c. Kenyamanan Banyak area yang memungkinkan dikontrol secara individu, karena sistem VRV menggunakan variable speed compressor dengan kapasitas yang besar. Sistem tersebut dapat mempertahankan temperatur secara presisi, biasanya dalam ±10F(±0,60C) (menurut LG HVAC Total Solution Provider). d. Penggunaan Sistem VRV bisa digunakan untuk bermacam-macam gedung yang memiliki area banyak dan memerlukan kontrol tersendiri, seperti gedung perkantoran, rumah sakit, atau hotel.
7
II.3 Prinsip kerja pendingin ruangan 1. Siklus Aliran Refrigeran Mesin pendingin udara ruangan (Air Conditioning) adalah alat yang menghasilkan dingin dengan cara menyerap udara panas sekitar ruangan. Proses udara menjadi dingin adalah akibat dari adanya perpindahan panas. Sedangkan bahan yang digunakan sebagai bahan pendingin dalam mesin pendingin disebut refrigeran. Di dalam Air Conditioning dibagi menjadi 2 ruang. Ruang dalam dan ruang luar. Dibagian ruang dalam udaranya dingin karena adanya proses pendnginan. Dibagian ruang luar digunakan untuk melepaskan panas ke udara sekitar. Secara umum gambaran mengenai prinsip kerja AC adalah: a. Penyerapan panas oleh evaporator b. Pemompaan panas oleh kompresor c. Pelepasan panas oleh kondensor
Gambar 2.6 siklus air conditioning Prinsip kerja AC tidak berbeda jauh dengan prinsip pada Kulkas, hanya saja pada AC pemindahan panas diperlukan energi tambahan yang ekstra besar karena yang udara dinginkan skalanya lebih besar dan banyak. Di dalam mesin Air Conditioning (AC) bentuk refrigeran berubah-ubah bentuk dari bentuk gas ke bentuk cairan. Pada kompresor refrigeran masih berupa uap, tekanan dan 8
panasnya dinaikkan dengan cara dimampatkanoleh piston dalam silinder kompresor. Kemudian uap panas tersebut didinginkan pada saluran pipa kondensor agar menjadi cairan. Pada saluran pipa kondenser diberi kipas untuk mempercepat proses pendinginan. Proses pelapasan panas ini disebut teknik pengembunan. Selanjutnya cairan refrigeran dimasukkan ke dalam evaporator dan dikurangi tekanannya sehingga menguap dan menyerap panas udara sekitar. Di dalam AC bagian dalam ruangan, udara dingin disebarkanmenggunakan kipas blower. Dalam bentuk uap (gas) refrigeran dihisap lagi oloeh kompresor. Demikian proses tersebut berulang terus sampai gas habis terpakai dan harus diisi kembali. 2. Siklus Aliran Udara Ruangan yang dikondisikan akan menjadi dingin akibat dari adanya perpindahan panas dari ruangan atau produk ke evaporator yang lebih dingin. Proses sirkulasi udara di ruang pendingin yaitu ketika udara panas dari produk bisa manusia, computer, lampu, motor dan lain sebagainya akan naik karena berat jenis udara panas lebih ringan di banding udara dingin. Udara panas naik maka udara dingin akan menggantikan tempat udara panas tersebut, sehingga semakin lama seluruh ruangan akan menjadi dingin.
Gambar. 2.7 siklus aliran udara
9
II.4. Precision Air Conditioning (PAC)
Gambar 7.8 Tampilan Precision Air Conditioning (PAC)
Pada tempat-tempat seperti ruang komputer (computer room atau data centre), ruang telekomunikasi (telecommunication equipment), ruang terkondisi bersih (clean room), ruang obat-obatan (Pharmaceutical manufacturing), dan ruang pengujian (test room) terdapat peralatan-peralatan elektronik yang sensitif dan memiliki respon yang sangat tinggi, sehingga memerlukan pengaturan suhu, kelembaban, dan kebersihan udara yang sesuai dengan spesifikasi dan tingkat akurasi yang tinggi. Oleh sebab itu, pengkondisian udara untuk industri pada tempat-tempat seperti yang disebutkan di atas lebih dikenal dengan sebutan AC Presisi (Precision Air Conditioning). Kelebihan ac presisi adalah sebagai berikut:
1. Keakuratan dalam pengontrolan temperatur & kelembaban ruangan Dalam AC presisi, tidak hanya temperatur yang dikontrol, tapi kelembaban juga harus dikontrol sesuai dengan spesifikasi perangkat yang dikondisikan. Oleh karena itu, dalam sebuah AC presisi dilengkapi dengan humidifier dan heater. Hal ini dilakukan karena bila ruangan terlalu lembab, maka akan terjadi pengembunan pada PCB alat elektronik & komputer, sedangkan bila terlalu kering maka akan
10
menempel debu-debu halus yang bermuatan statis, dan lama kelamaan akan terjadi hubungan singkat pada Card. Berbeda dengan AC comfort, dimana pengontrolan dilakukan hanya terhadap temperatur saja, sedangkan kelembaban (relative humidity) akan berubah ketika terjadi proses cooling tanpa ada pengontrolan kelembaban secara langsung.
2. Kualitas udara yang disirkulasikan Precision air conditioning beroperasi dengan aliran udara yang tinggi, biasanya 160 cfm/kW atau lebih besar. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan distribusi udara yang bergerak melalui ruangan. Peralatan teknologi modern biasanya membutuhkan sekitar 160 cfm aliran udara untuk setiap kW konsumsi daya listrik, sehingga jumlah supply udara dingin ini harus tersedia di saluran inlet peralatan. Jika tidak, hal ini dapat menyebabkan peralatan dalam ruangan menjadi overheat. Distribusi udara (cfm/Kw) yang tinggi pada AC presisi juga menyebabkan lebih banyak udara yang bergerak melalui air filter sehingga menghasilkan suatu lingkungan bersih. Hal ini penting karena bila ada debu-debu halus yang bermuatan statis yang menempel pada peralatan komputer dan elektronik, maka lama kelamaan akan terjadi hubungan singkat pada Card. 3. Jam operasi unit Ruangan-ruangan seperti data centre dan ruang telekomunikasi harus bekerja selama 24 jam. Oleh karena itu, AC presisi dirancang agar dapat beroperasi selama 24 jam tanpa henti. Kecuali bila terjadi kerusakan dan dilakukan perbaikan. Idealnya suatu ruangan data centre harus memiliki AC back-up untuk menanggulangi hal tersebut. Berbeda dengan AC comfort yang bekerja hanya ketika ada orang dalam ruangan yang dikondisikan
11
II.5. Fungsi Precision Air Conditioning Secara umum, AC Presisi memiliki empat fungsi utama. Diantaranya : 1. Cooling (pendinginan) Proses pendingin terjadi ketika temperatur ruangan lebih tinggi daripada temperature set point diluar batas sensitivitinya. Proses pendinginan ini dilakukan oleh koil evaporator dalam suatu siklus pendinginan. 2. Heating (pemanasan) Proses pemanasan terjadi ketika temperature ruangan lebih rendah daripada temperature setpoint diluar batas sensitivitinya. Proses pemanasan ini dilakukan oleh heater. 3. Dehumidifying (Pengeringan) Proses dehumidifying terjadi ketika kelembaban ruangan lebih tinggi daripada humidity setpoint diluar batas sensitifitinya. Proses ini dilakukan oleh koil evaporator dalam siklus pendinginan saat terjadi proses pendinginan. Artinya ketika kompresor bekerja, selain terjadi proses pendinginan pada evaporator, juga terjadi proses dehumidifying. Uap air yang terkandung dalam udara yang bersirkulasi menyentuh koil evaporator yang memiliki suhu lebih rendah daripada udara tersebut. Sehingga uap air akan mengembun pada dinding evaporator dan mengurangi kandungan uap air dalam udara. 4. Humidifying (Pelembaban) Proses humidifying terjadi ketika kelembaban ruangan lebih rendah daripada humidity setpoint di luar batas sensitivitinya. Proses ini dilakukan oleh suatu humidifier. 5. Filtering (Pembersihan udara) Selain pengaturan suhu, PAC Liebert juga dilengkapi dengan air filter yang berfungsi untuk menyaring kotoran yang masuk bersama udara. Sehingga udara yang keluar dari sistem akan lebih bersih.
12
II.6 Jenis-jenis PAC 1. Jenis PAC berdasarkan sistem kerjanya a. DX (Direct Expansion)
Gambar 2.9 PAC tipe Air cooled system Direct expansion merupakan sistem pengkondisian udara dimana pengambilan panas dari udara dilakukan oleh refrigerant yang bersirkulasi dalam suatu siklus pendinginan. Direct expansion system ini dapat dibagi lagi menjadi : - Air Cooled - Water Cooled - Glycool (Chilled Glycol Cooling) System
Pada air cooled system, pembuangan panas di kondensor dilakukan oleh udara. Sehingga condensing unit harus diletakkan di tempat yang sirkulasi udaranya baik. Biasanya, ditempatkan di luar ruangan sehingga sering disebut outdoor unit. Pada water cooled system, pembuangan panas pada kondensor dilakukan oleh air. Kondensor diletakkan dalam satu unit dengan komponen utama lainnya. Namun, unit ini memerlukan cooling tower untuk mendinginkan kembali air yang keluar
13
dari kondensor. Sistem Glycool memiliki semua fitur sistem kompresi baik air maupun udara, plus sebuah koil pendingin kedua (second cooling coil) yang dihubungkan
pada
mengsirkulasikan
saluran
air.
Proses
pendinginan
terjadi
dengan
fluida melewati koil pendingin kedua (alirannya dikontrol
oleh sebuah motorized valve). Koil ini merupakan sumber pendingin utama, sehingga dapat mengurangi kerja kompresor. Untuk lebih jelasnya, gambar 2.10 menunjukan skema kerja dari Glycool system
Gambar 2.10 PAC tipe Water cooled system
14
Gambar 2.11 PAC tipe Glycool system
b. Chilled Water Chilled water merupakan sistem pengkondisian udara dimana pengambilan panas dari udara dilakukan oleh air yang telah didinginkan terlebih dahulu dalam suatu chiller dan air tersebut bersirkulasi dalam suatu koil pendingin.
Gambar 2.12 PAC tipe Chilled water system
c. Dual Cooling System Dual Cooling System menggunakan sistem direct expansion yang dilengkapi dengan koil pendingin kedua (second cooling coil) yang disebut Econ-o-coil. Koil pendingin kedua ini menggunakan air dingin yang disuplai dari chiller gedung. Ketika beban pendinginan ruangan berada dibawah 25% dari beban puncak, maka second cooling coil (chiller) akan bekerja, sedangkan system kompresi akan mati. Bila beban ruangan mulai tinggi, maka system kompresi akan bekerja untuk mendinginkan ruangan.
15
Gambar 2.13 Dual cooling system 2. Jenis PAC berdasarkan arah alirannya a. Up flow Pada PAC jenis ini, udara dalam unit dialirkan dari bawah ke atas oleh blower, sehingga blower ditempatkan di bagian atas unit.
b. Down flow Pada PAC jenis ini, udara dalam unit dialirkan dari atas ke bawah oleh blower, sehingga blower ditempatkan di bagian bawah unit.
Gambar 2.14 Arah Aliran udara PAC
16
II.7 Prinsip kerja Precision Air Conditioning Precision Air Conditioning bekerja mendinginkan ruangan data center dengan menjaga tingkat keakuratan tinnggi, supaya temperature ruangan dingin dan kering. Oleh karena itu temperature ruangan di jaga antara 18 oC – 20 oC dengan 55% RH-60% RH. Jika terjadi temperature telalu tinggi maka akan terjadi alarm yang memberitahukan bahwa ada kesalahan pada system, yang di sebabkan oleh berbagai hal. Alarm alakan berbunyi sampai masalah ditemukan, dan di reset ulang. Jika ruangan data center memiliki RH nya yang kurang dari set point, maka unit akan melakukan proses humidifyng sampai RHnya sesuai set point, begitupun sebaliknya jika ruangan terlalu banyak RH maka unit PAC akan melakukan proses dehumidifying sampai RHnya tercapai.
II.8 Gambaran Umum AC Sentral Kalau kita jalan-jalan ke mall atau ke rumah sakit atau gedung-gedung perkantoran, kita dapat merasakan hawa dingin dari ruangan tersebut akan tetapi kita tidak melihat AC yang terpasang di sekitarnya. Dan setelah kita perhatikan bahwa di langit-langit ruangan tersebut terdapat lubang udara / diffuser yang menyemburkan udara dingin. Sistem udara yang kita lihat itu, itulah yang dimaksud dengan sistem AC
17
Central. AC Central adalah sistem pendinginan ruangan yang dikontrol dari satu titik atau tempat dan di distribusikan secara terpusat ke seluruh isi gedung dengan kapasitas yang sesuai dengan ukuran ruangan dan isinya dengan menggunakan saluran udara (ducting ac).
Gambar 2.15 AC Sentral Secara garis besar, sistem AC central terbagi atas beberapa komponen yaitu : Chiller / Condensing Unit / Outdoor AC AHU (Air Handling Unit) Ducting AC / saluran ac Cooling Tower Pompa Sirkulasi
18
Ada dua sistem AC central yang ada di pasaran saat ini yaitu sistem langsung dan tidak langsung. sistem langsung (direx), media yang dipakai untuk membawa dingin adalah refrigerant. Sedangkan system tidak langsung (indirex), media pembawa dingin yang berjalan dalam pipa distribusi adalah air (water) system ini memiliki kelebihan dapat digunakan dalam skala yang besar / gedung bertingkat atau mall yang berukuran besar. Sedangkan system langsung hanya dapat dipakai dalam sistem yang tidak terlalu besar / jauh jaraknya antara unit indoor dan outdoor.
1. Chiller Chiller adalah mesin pendingin yang berfungsi untuk mendinginkan air pada sisi evaporatornya. Evaporator yang digunakan pada system chiller menggunakan jenis shell and tube dan tube and tube. Agar air dalam evaporator tidak membeku maka di campur dengan bahan yang memiliki titik beku lebih rendah seperti garam dan glycol. Selain itu untuk menghindari terjadinya beku di evaporator maka dipasang evaporator pressure regulator (EPR). Jika terjadi beku di evaporator maka pipa-pipa di evaporator akan pecah dan air masuk kedalam sistem
Gambar 2.16 Chiller
19
Berdasarkan kompressornya chiller dibagi menjadi beberapa jenis yaitu: Kompresor Piston (Reciprocating compressor), Kompresor Kisar (Rotary compressor), Kompresor Ulir (Screw compressor), dan Kompresor Sentrifugal (Centrifugal compressor). 2. Jenis – jenis Chiller a. Air cooled Chiller Chiller dengan pendinginan udara (air cooled chiller), pada prinsipnya hampir sama dengan AC split duct, tetapi dalam ukuran besar. Unit mesin ini pada umumnya di tempatkan di atas atap beton dari sebuah bangunan. Komponen utama dari 1 unit air coold chiller adalah kompresor, dengan katup ekspansi dan evaporator berada dalam unit utama, termasuk kondensornya. Evaporator mendinginkan air ditransfer dalam tabung heat exchanger dan menjadi air dingin, lalu disirkulasi melalui pipa menuju Air Handling Unit (AHU). Udara dingin yang masuk kedalam ruangan dari AHU ini disalurkan menggunakan saluran udara ducting dan dengan diffuser yang ada disetiap ruangan. Dalam desain gedung, bila menggunakan air cooled chiller perlu
20
diperhatikan lokasi dan luas atap gedung untuk penempatan unit-unit chillernya. Yang sering kurang diperhatikan dalam desain atap untuk air cooled chiller adalah akses untuk pemeliharaan unit tersebut. Ada kalanya terjadi perubahan desain dari
Gambar 2.16 Air Coold Chiller b. Water cooled Chiller Chiller dengan berpendingin air (water cooled chiller), pada prinsipnya hampir sama dengan Chiller berpendingin udara (air cooled chiller) dalam distribusi udara dingin melalui AHU. Perbedaan utamanya adalah pendinginan refrigerannya, bukan dengan udara, tetapi dengan air, dimana airnya didinginkan melalui menara pendingin atau cooling tower. Chiller dengan pendinginan air, pada umumnya ditempatkan dalam lantai bawah (basement) suatu bangunan. Dalam desain yang perlu diperhatikan adalah ventilasi ke ruangan chiller harus dihitung dengan baik.
Gambar 2.17 Water coold chiller
21
Sama halnya dengan air coold chiller, refrigeran dari kompresor ditekan melalui katup ekspansi masuk dalam fasa campuran ke evaporator. Evaporator mendinginkan air dan air dingin disirkulasi kesetiap tingkat melalui AHU. Dari AHU udara dingin disalurkan kesetiap riuangan dengan bantuan ducting. Udara dingin yang masuk kedalam ruangan dari AHU ini diatur dengan diffuser yang ada disetiap ruangan, Atau kadang-kadang dengan pipa-pipa langsung keruangan melalui alat kipas koil fan coil unit (FCU).
c. Absorption Chiller Salah satu cara tertua untuk melakukan pendinginan suatu ruangan secara mekanis adalah teknologi absorbsi (absorption technology). Kelihatan tak masuk akal dengan membakar sesuatu untuk menghasilkan pendinginan, tetapi hal itu yang terjadi dalam suatu chiller absorpsi. Teknologi absorbsi ini sebenarnya mudah pengoperasiannya maupun pemeliharaannya.
Gambar 2.18 Absoption Chiller
22
Refrigeran yang digunakan oleh chiller jenis ini adalah sebenarnya air, karena perubahan fase yang terjadi dan yang memberi dampak pendinginan adalah melalui media air. Fluida kedua yang mengatur proses ini adalah garam, yang dikatakan sebagai Litium Bromida (lithium bromide). Panas dibutuhkan untuk memisahkan kedua fluida ini, yang kemudian bertemu kembali dalam lingkungan yang hampir vakum. Air ini mengalami perubahan fase pada waktu dicampur kembali dengan garam pada suhu yang sangat rendah. (pada tekanan atmosfir yang normal, air menguap pada suhu 212 oF, dalam suatu alat absorbsi, air menguap cukup dingin untuk menghasilkan air dingin pada 46 oF. Karena suhu air dingin yang dihasilkan oleh chiller absorbsi paling rendah adalah 46 oF, maka chiller jenis ini tidak dapat digunakan dalam penerapan refrigerasi dengan suhu rendah. Air Conditioner dengan Sistem absorbsi ini sebenarnya sangat efisien dan pemeliharaanya mudah, tetapi bila ada kerusakan pada peralatan ini perbaikannya memerlukan waktu lama dan biaya yang besar. Bahkan untuk kerusakan tertentu, maka seluruh unit tidak dapat difungsikan kembali. Ini menyebabkan penggunaan peralatan pengkondisian udara dengan sistem absorbsi ini kurang diminati.
3. Air Handling Unit (AHU) Air Handling Unit merupakan bagian penting dalam sistem AC cerntral 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 evaporator disirkulasikan ke coil di AHU, kemudian udara dinginnya di sirkulasikan oleh blower dan didistribusikan ke ruangan menggunakan ducting. Komponen AHU terdiri dari Motor, Blower, Coil, Heater, Filter
23
Gambar 2.19 Air Handling Unit
24
BAB III METODE PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN RUANGAN
III.1 Metode Perhitungan III.1.1 Defenisi beban pendingin dan kondisi perencanaan Beban pendingin adalah total seluruh kalor yang harus dikeluarkan dari sebuah ruangan agar temperature dan kelembaban udara dalam ruangan dapat dipertahankan pada tingkat kenyamanan tertentu. Komponen-komponen yang mengkonstribusikan kalor yang diserap oleh ruangan dapat dituliskan sebagai berikut : a. Transmisi kalor melalui struktur bangunan b. Radiasi panas matahari c. Emisi kalor dari manusia yang berada dalam ruangan d. Kalor dari lampu dan dari barang elektronik e. Kalor yang bersumber dari dalam ruangan, seperti halnya kompter, pemanas air dan sebagainya III.1.2 Perhitungan cooling load Untuk menentukan perhitungan total cooling load kita harus menghitung dari masing-masing cooling load dari beberapa aspek yang ada pada bangunan tersebut diantara : III.1.2.1 Perhitungan cooling load pada dinding bangunan/ruangan Besarnya panas yang diserap oleh dinding bangunan karena radiasi matahri dapat dihitung mengunakan rumus : Qdinding = U x A x TETD (Total equivalen temperature difference) U = Koefisien Perpindahan Panas A = Luas dinding/Penampang TETD = Total Equivalen Temperature Ddifference adalah perbedaan temperature ekivalen yang ditampilkan pada table 3.1 dibawah ini :
25
Table 3.1 untuk dinding
III.1.2.2 Perhitungan cooling load dari Atap Besarnya panas yang diserap oleh dinding bangunan karena radiasi matahri dapat dihitung mengunakan rumus : Qdinding = U x A x TETD (Total equivalen temperature difference) III.1.2.3 Perhitungan cooling load dari Kaca Energi radiasi matahari yang dipantulkan dan juga yang diserap oleh kaca jendela ataupun kaca pintu akan masuk kedalam ruangan dan menjadi beban mesin pendingin besaranya panas yang diserap oleh kaca dapat dihitung dengan rumus : Qkaca = SHGF x A x SC x CLF SHGF = Solar Heat Gain Factor yaitu panas matahari maksimum yang diserap pada setiap waktu A = Luas kaca SC
= shade coefisien yaitu suatu koefisien untuk factor koreksi Yang tergantng pada jenis kaca
CLF
= Cooling Load Factor koreksi beban pendingin dari kaca Yang tergantung pada waktu
III.1.2.4 Perhitungan cooling load dari Penerangan Lampu Besarnya beban pendingin yang dihasilkan oleh penerangan atau lampu dapat dihitung mengunakan rumus : Qpenerangan = 3,4 x W x BF
26
W = Total Daya lampu keseluruhan BF = Balast factor III.1.2.5 Perhitungan cooling load dari manusia Besarnya Total kalor yangdilepas oleh tubuh manusia sangat tergantung kepada kegiatan yang dilakukan oleh manusia tersebut untuk menghitung kalor yang dilepas oleh tubuh manusia dapat dihitung dengandapat dihitung mengunakan rumus : Qsensible = qsensible x n Qsensible = qLaten x n
27
