Latihan

1. PENGANTAR
COOLING LOAD
SISTEM TATA UDARA
Windy Hermawan Mitrakusuma
Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
Politeknik Negeri Bandung
Disampaikan pada acara
“Akademik Berbagi”
Asosiasi Pendingin Indonesia
Bandung, 1 April 2012

2. Definisi tata udara
Air Conditioning: Suatu proses penanganan
udara untuk mengontrol (secara terus menerus)
temperatur, kelembaban, kebersihan, dan
distribusinya agar sesuai dengan kondisi udara
yang dibutuhkan ruangan.
BANDINGKAN DENGAN
Refrigeration: Suatu proses penarikan kalor
dari benda atau ruangan sehingga
temperaturnya lebih rendah dari temperatur
lingkungannya.

3. Kenyamanan termal
Temperatur dan
kelembaban udara
merupakan aspek
utama kenyamanan
termal

4. Kenyamanan termal
 Secara umum
manusia akan merasa
nyaman pada
lingkungan dengan
temperatur 25 0C dan
kelembaban relatif
50% – 60%

5. Kenyamanan termal
Radiation Vertical Air
Draft Temperature Floor
Asymmetry
Differences Temperature

6. Draft
Draft (aliran udara) :
merupakan keluhan yang
paling utama
manusia umumnya
akan merasa nyaman
jika kecepatan udara
kurang dari 0,25 m/s.

7. Radiation Asymmetry
Ketidaksamaan radiasi
temperatur (misal
Dinding dingin dan
dinding panas),
menimbulkan
ketidaknyamanan

8. Vertical Air Temperatur
Differences
Beda temperatur antara
mata kaki dan bahu
sekitar 5-6 oC

9. Temperatur Lantai
Temperatur Lantai berkisar
sekitar 25 oC

10. Kesimpulan
 Tata Udara menyangkut pengaturan
 Temperatur
 Humiditas
 Kebersihan Udara
 Distribusi dan kecepatan udara
 Faktor yang harus diperhatikan
 Aliran udara
 Distribusi/radiasi yang tidak merata
 Beda tenmperatur Vertikal
 Temperatur lantai

11. Prosedur Disain dan
Instalasi Sistem Tata Udara
1. Tentukan kriteria dan spesifikasi tiap ruangan;
2. Tentukan beban pendinginan tiap ruangan;
3. Tentukan spesifikasi umum sistem yang harus
digunakan;
4. Rancang sistem : Pemipaan (refrigeran dan air);
Sistem Saluran udara, Difuser dan grill (register
lainnya); Sistem kelistrikan dan proteksinya;
5. Instalasi sistem secara keseluruhan;
6. Start-up sistem, harus dihadiri oleh owner,
kontraktor, konsultan, vendor;
7. TAB : Testing Adjusting and Balancing
8. Commisioning.

12. Tahapan
Perancangan

13. Perancangan sistem Tata
Udara
 Perancangan sistem tata udara diperlukan oleh
seorang perancang untuk mengestimasi beban
pendinginan yang cukup akurat sebagai dasar
untuk memperkirakan berapa besar kapasitas
peralatan tata udara yang akan digunakan.
 Perancangan sistem tata udara juga
memungkinkan perancangan untuk menghemat
energi melalui pemilihan sistem kontrol dan
metode kontrol yang tepat.

14. Beban Kalor Ruangan
Radiasi Surya
Konduksi dari Atap
Radiasi Difus Beban Lampu
Beban
Orang Konduksi dari
Konduksi Beban Partisi
pada Kaca Internal
Infiltrasi Udara
Konduksi pada
Tembok
Konduksi dari Lantai

15. Beban Pendinginan
Eksternal
Beban eksternal umumnya berupa beban sensibel yang berasal dari
luar ruangan, yang berasal dari:
 Kombinasi antara pengaruh temperatur udara luar dan radiasi
matahari yang menyebabkan terjadinya aliran kalor dari luar
menuju dalam ruangan melalui atap dan dinding eksternal.
 Temperatur ruang yang berdekatan yang menyebabkan
terjadinya konduksi kalor, dari atau ke dalam ruangan yang
dikondisikan, melalui partisi internal, langit-langit, lantai, dan
jendela.
 Radiasi matahari, baik secara langsung maupun tidak, melalui
jendela atau fenestrasi (benda yang dapat melewatkan cahaya
yang dipasang pada struktur bangunan, misal glassblock).

16. Beban Pendinginan Internal
Beban internal adalah beban pendinginan yang bersumber dari dalam
ruangan yang dikondisikan. Beban ini dapat berasal dari sumber-sumber
berikut:
 1. Lampu/penerangan
 Energi listrik yang dicatukan ke lampu akan menghasilkan cahaya dan panas.
Sebagian energi ini akan mengalir secara konveksi ke dalam ruangan dan akan
menimbulkan beban sensibel.
 2. Orang/penghuni
 Tubuh manusia menghasilkan kalor melalui proses metabolisme,
melepaskannya ke ruangan dengan cara radiasi dari kulit atau pakaian dan
secara konveksi dan evaporasi dari kulit, pakaian, dan proses pernapasan.
Beban yang berasal dari evaporasi bersifat laten, lainnya bersifat sensibel.
 3. Peralatan
a) Perkakas ruangan, seperti kompor gas, setrika, dispenser akan melepaskan
kalor ke dalam ruangan. Kalor ini dapat bersifat sensibel maupun laten.
b) Peralatan listrik, seperti komputer, proyektor, printer, mesin fotokopi, mesin
kasir, televisi, dan motor listrik merupakan peralatan yang amat umum ditemui
pada bangunan komersial dan dapat menghasilkan beban internal yang cukup
besar. Semua beban yang ditimbulkan bersifat sensibel.

17. Infiltasi dan Ventilasi
 Udara luar yang masuk ke dalam ruangan dalam bentuk
infiltrasi dan ventilasi akan memberikan beban ke dalam
ruangan yang dikondisikan.
 Infiltrasi adalah udara luar yang masuk ke dalam ruangan
secara terkontrol ataupun tidak melalui kebocoran atau
bukaan pada dinding, jendela, dan pintu.
 Ventilasi adalah udara luar yang dikirimkan ke dalam
ruangan secara sengaja untuk menjaga kualitas udara,
menjaga kesegaran udara, dan mengurangi bau udara
ruangan.

18. INPUT Beban Eksternal
 Orientasi dan ukuran dari komponen
bangunan
 Bahan konstruksi untuk atap. Dinding,
langit-langit, partisi internal, lantai,
fenestrasi
 Ukuran ruangan/bangunan
 Kegunaan bangunan
 Kondisi lingkungan
 Kondisi ruang di sekitar ruang yang
dikondisikan

19. INPUT Beban Internal
 Lampu/pencahayaan: rating/wattage,
jenis lampu, jadwal penyalaan, aliran
udara di sekitar fixture lampu, cara
pemasangan
 Penghuni: jumlah, jenis aktivitas, lama
tinggal dalam ruangan, jadwal tinggal
 Peralatan internal: nameplate, lokasi,
jadwal penggunaan, konsumsi daya,
dengan cerobong atau tanpa cerobong

20. Beban Kalor Konduksi (dan
radiasi)
1. Konduksi kalor melalui dinding luar,
atap, overhang
2. Konduksi kalor melalui partisi dalam,
langit-langit, lantai
3. Konduksi kalor melalui fenestrasi
4. Radiasi matahari:
a) Yang dikonversikan menjadi efek konduksi
dan konveksi melalui atap, dinding, kaca
b) Yang ditransmisikan langsung melalui kaca
dari luar ruangan menuju ke dalam ruangan

21. Beban Kalor Konduksi
q  UA  t q  UA  CLTD
q = Laju aliran kalor, W atau Btu/hr
U = Koefisien transmisi kalor atau koefisien perpindahan kalor
menyeluruh, W/m atau Btu/hr.ft
Δt = Beda temperatur udara ke udara, 0C atau 0F
A = Luas penampang atap, dinding, atau kaca, m2 atau ft2
CLTD = Cooling load temperature difference, 0C atau 0F (dapat
diperoleh pada ASHRAE Cooling Load handbook)

22. Koreksi CLTD
CLTDcorr = [(CLTD + LM) x K + (78 - TR) + (TO – 85)] x f
 Koreksi CLTD
 CLTD: nilai CLTD dari Tabel 3.8
 LM: koreksi lintang-bulan (latitude-month correction) didapat dari Tabel 3.12 untuk
permukaan datar/horisontal
 K: koreksi warna
 K = 1.0 untuk warna atap gelap atau terang di daerah industri
 K = 0.5 untuk atap terang di daerah pemukiman/kota
 (78 - TR): koreksi jika temperatur udara ruangan rancangan bukan 780F
 (TO – 85): koreksi jika temperatur udara luar rancangan bukan 850F
 f adalah faktor koreksi untuk kipas atau saluran udara di atas langit-langit
 f =1 jika tidak ada kipas atau saluran udara
 f = 2 jika ada ventilasi/kipas attic

23. CLTD

24. Beban radiasi matahari
melalui kaca
=
q: beban pendinginan akibat radiasi matahari melalui kaca
A: luas penampang (dicari dari rencana gedung/bangunan)
SC: shading coefficient, dicari dari Tabel 3.17 sampai 3.22 pada
buku ASHRAE GRP158 Cooling and Heating Load Calculation
Manual
SHGFmax: perolehan kalor maksimum dari matahari, dicari dari
Tabel 3.25 dan 3.26 pada buku ASHRAE GRP 158 Cooling and
Heating Load Calculation Manual
CLF: cooling load factor, dicari dari Tabel 3.27 dan 3.28 pada buku
ASHRAE GRP 158 Cooling and Heating Load Calculation Manual

25. Estimasi Beban Internal :
Lampu
= 3.14 Dalam btu/hr
= Dalam Watt
 ql = Beban kalor lampu, Btu/hr
 q = Daya lampu/daya lampu, Watt
 3.41 = Konversi Watt ke Btu/hr
 Fu = Faktor penggunaan lampu (jumlah watt nyala/watt total)
 Fs = Ballast factor (1.06 s/d 1.44)
 CLF = Cooling load factor, tergantung lama penggunaan (berharga 1 jika
sistem tata udara bekerja hanya pada saat lampu menyala atau lampu
menyela lebih dari 16 jam per hari), lihat tabel.

26. Beban Kalor Sensibel
(penghuni/orang)
qs
qs  x N x CLF
orang
 qs= Beban sensibel, Btu/hr atau Watt
 qs/orang = Beban sensibel per orang. Nilainya dapat dilihat pada
Tabel 4.5 buku ASHRAE GRP 158 Cooling and heating load
calculation manual.
 N = Jumlah orang
 CLF = Cooling load factor untuk penghuni. Nilainya dapat dilihat
pada Tabel 6 atau Tabel 4.6 buku ASHRAE GRP 158 Cooling and
heating load calculation manual

27. Beban Kalor Laten
(penghuni/orang)
qs
ql  xN
orang
 ql= Beban sensibel, Btu/hr atau Watt
 qs/orang = Beban sensibel per orang.
Nilainya dapat dilihat pada Tabel 4.5
buku ASHRAE GRP 158 Cooling and
heating load calculation manual.
 N = Jumlah orang

28. Beban Kalor Orang
(Sensibel dan Laten)

29. Beban mesin dan
peralatan ruangan
 P 
qem   x FU x FLM
 EM 
 qem = beban kalor mesin, W
 P = rating daya motor, W
 EM = motor efficiency, < 1.0
 FUM = motor use factor, 1.0 atau kurang
 FLM = motor load factor, 1.0 atau kurang

30. Beban Peralatan
qsensibel  q input x FU x FR qsensibel  q input x FL
qsensible = beban pendinginan sensibel peralatan, W
qinput = daya input peralatan, W
FU = faktor penggunaan/usage factor, 1.0 atau kurang
FR = faktor radiasi/radiation factor (bagian kalor yang diradiasikan),
1.0 atau kurang
FL = load factor (perbandingan antara beban sensibel dengan daya
input), 1.0 atau kurang

31. Tipikal Beban Kalor peralatan
Catatan:
1 : Motor dan mesin dalam ruangan, (kW)
2: Motor di luar, mesin di dalam ruangan, (kW)
3: Motor di dalam, mesin di luar ruangan, (kW)
1 hp = 0.746 kW; 1 kW = 1.34 hp

32. Beban Infiltrasi
qsensibel = 1.23 x Qinf x (t0A – tRA) [Watt]
qlaten = 1.23 x Qinf x (w0A – wRA) [Watt]
qsensibel = beban pendinginan sensibel akibat infiltrasi, W
qlaten = beban pendinginan laten akibat infiltrasi, W
Qinf = debit infiltrasi, liter per detik (LPS)
tOA = temperatur udara luar/lingkungan (0C)
tRA = temperatur udara rancangan ruangan (0C)
wOA = rasio kelembaban udara luar/lingkungan (0C)
wRA = rasio kelembaban udara rancangan ruangan (0C)

33. Beban Infiltrasi (atau beban
ventilasi)
qsensibel = 1.08 x Qinf x (t0A – tRA) [BTU/hr]
qlaten = 1.23 x Qinf x (w0A – wRA) [BTU/hr]
qsensibel = beban pendinginan sensibel akibat infiltrasi, BTU/hr
qlaten = beban pendinginan laten akibat infiltrasi, BTU/hr
Qinf = debit infiltrasi, liter per detik (CFM)
tOA = temperatur udara luar/lingkungan (0F)
tRA = temperatur udara rancangan ruangan (0F)
wOA = rasio kelembaban udara luar/lingkungan (0F)
wRA = rasio kelembaban udara rancangan ruangan (0F)

34. Infiltrasi dari celah (Pintu,
jendela)

35. Laju Infiltrasi
A ceiling x h ceiling
Qinf  ACH x
2
 Qinf = debit infiltrasi, ft3 per menit (CFM)
 ACH= jumlah pertukaran udara ruangan per jam (air-change per
hour)
 Aceiling = luas langit-langit (ft2)
 hceiling = tinggi langit-langit (ft)

36. Pertukaran udara

37. Kebutuhan
Ventilasi

38. Kebutuhan
Ventilasi

39. Beban Pendinginan TOTAL
 Merupakan Jumlah Total dari
Seluruh Beban-beban tadi.
Aknowledgement:
Sebagian materi yang disampaikan, merupakan pateri kuliah dari Pak Andriyanto Setyawan