BAB II DASAR TEORI SISTEM PENGKONDISIAN UDARA

BAB II
DASAR TEORI
SISTEM PENGKONDISIAN UDARA
2.1 Defenisi Sistem Pengkondisian Udara
Sistem Pengkondisian Udara adalah suatu proses mendinginkan udara
sehingga dapat mencapai temperatur dan kelembaban yang sesuai dengan yang
dipersyaratkan terhadap kondisi udara suatu ruangan tertentu, mengatur aliran
udara dan kebersihannya.
Prinsip pendinginan dan penyegaran ruangan berpedoman pada kondisi di
bawah ini :
Tabel 2.1 Prinsip pendinginan dan penyegaran ruangan
Temperatur, oC
Kelembaban Relatif, %
27
50 – 55
Tempat tinggal biasa
26
50 -55
Tempat tinggal mewah, atau
ruangan yang dikenai panas
radiasi
Jenis Ruangan
Sistem Pengkondisian Udara pada umumnya dibagi menjadi dua golongan
utama, yaitu:
1) Sistem Pengkondisian Udara untuk kenyamanan
Menyegarkan udara dari ruangan untuk memberikan kenyamanan kerja
bagi orang yang melakukan kegiatan tertentu.
2) Sistem Pengkondisian Udara untuk Industri
Menyegarkan udara dari ruangan karena diperlukan oleh proses, bahan,
peralatan atau barang yang ada di dalamnya.
2.2 Prinsip Sistem Pengkondisian Udara
Berdasarkan hukum thermodinamika pertama, panas Q1 yang dikeluarkan
dari siklus temperatur tinggi sama dengan jumlah panas Q2 yang dikeluarkan pada
temperatur rendah dan kerja W.
Q1 = Q2 + W
Input energi yang dibutuhkan untuk mengangkat panas Q2 dari temperatur
rendah ke temperatur tinggi membutuhkan kerja mekanik.
Sistem pendingin tidak bisa dilepaskan dari terjadinya proses perpindahan
panas dimana panas yang diproduksi oleh ruangan yang akan dikonddisikan
temperaturnya akan deserap oleh sistem pendingin dan kemudian akan dilepaskan
ke lingkungan.
Temperatur Tinggi
Sistem Penyegar Udara
Temperatur Rendah
Gambar 2.1 Prinsip Refrigrasi
W
Secara umum perpindahan panas dapat dikategorikan menjadi tiga bagian:
1) Konduksi
Perpindahan kalor secara konduksi sangat dipengaruhi oleh faktor rapat
massa, dimana semakin besar rapat massa suatu zat semakin besar pula
kondiktifitas zat Tersebut dan semakin mudah pula kalor berpindah
secara konduksi. Hal ini dikarenakan semakin rapat dan semakin rapi
molekul suatu zat, maka akan memindahkan energi yang semakin cepat
bila dibandingkan dengan susunan yang acak dan jarang sehingga logam
yang memiliki susunan molekul yang lebih padat dan teratur akan lebih
baik penghantar panasnya dibanding dengan material lain.
Fourir telah menurunkan persamaan matematis untuk perpindahan panas
seperti terlihat pada gambar dimana q adalah fluks panas, laju
perpindahan panas dalam arah x per satuan luas tegak lurus pada arah
perpindahan panas dan sebanding dengan gradien temperatur. Tanda
minus menunjukkan pada kenyataan bahwa perpindahan panas terjadi
dari temperatur tinggi ke temperatur rendah.
T1
T1 > T2
T2
Δx
Gambar 2.2 Perpindahan Panas Konduksi
Dimana k/L disebut kondiktifitas thermal, makin besar konduktifitas zat
maka makin besar pula daya hantar panas zat tersebut.
2) Konveksi
Perpindahan kalor secara konveksi terjadi dari benda padat dengan fluida
terdekat yang bergerak, persamaan laju perpindahan kalor dirumuskan
oleh Newton:
Q = hc A (ts – tf )
Dimana:
Q : Laju Perpindahan panas konveksi (W)
hc : Koefesien Konveksi (W/m2 oC)
A : Luas Penampang (m2)
ts : Suhu Permukaan (oC)
tf : Suhu Fluid a(oC)
Secara umum perpindahan kalor konveksi terbagi menjadi dua bagian
yaitu konveksi alami dimana fluida mengalir oleh sebab perbedaan
kerapatan yang disebabkan karena adanya perbedaan temperatur. Yang
kedua konveksi paksa dimana fluida didorong melewati permukaan
dengan peralatan baik fan maupun kompressor .
Tabel 2.2 Harga Koefesien Konveksi
Proses
Koefesien Konveksi
Konveksi alami, udara
5 – 25
Konveksi paksa, udara
10 – 200
Konveksi alami, air
20 – 100
Konveksi paksa, air
50 – 10000
3) Radiasi
Perpindahan kalor radiasi terjadi secara elektro magnetik sehingga
perpindahan panas ini tidak memerlukan perantara media seperti yang
terjadi pada perpindahan konduksi maupun konveksi. Pada perpindahan
panas secara radiasi, foton-foton dipancarkan dari satu permukaan ke
permukaan lain pada saat mencapai permukaan lain foton tersebut ada
yang diserap, diteruskan dan dipantulkan sehingga pada permukaan
tersebut mengalami perubahan temperatur.
2.3 Siklus Pendingin
Siklus pendingin terdiri dari empat proses, yaitu:
1) Evaporasi (Penguapan)
Merupakan proses pertukaran panas udara ruangan dengan refrigerant.
Pada tahap ini terjadi pertukaran kalor di evaporator, dimana kalor dari
lingkungan atau media yang didinginkan diserap oleh refrigerant cair
dalam evaporator sehingga refrigerant cair yang berasal dari katup
ekspansi yang bertekanan dan bertemperatur rendah berubah fasa dari
fasa cair menjadi uap yang mempunya tekanan dan temperatur tinggi.
Maka besar kalor yang diserap oleh refrigerant adalah:
QC = ṁ (h2 – h1)
Dimana QC
: Banyaknya kalor yang diserap di evaporator
persatuan waktu (kJ/s)
ṁ
: Laju aliran massa refrigerant (kg/s)
(h2 – h1) : Efek refrigerasi (kJ/kg)
2) Kompresi
Memiliki dua fungsi:
Pertama, untuk menghisap refrigerant dari evaporator dan menekannya
ke kondenser. Kedua, untuk meningkatkan tekanan refrigerant .
Pada tahap ini terjadi di kompressor dimana refrigerant yang berfasa uap
dengan temperatur dan tekanan rendah dikompresi secara isotrapic
sehingga temperatur dan tekanannya menjadi tinggi, besar kapasitas
pemanasan dapat ditulis dengan persamaan :
QW = ṁ (h3 – h2)
Dimana
Qw
: Kapasita pemanasan (kJ/s)
persatuan waktu (kg/s)
ṁ
: Laju aliran massa refrigerant (kJ/s)
(h3 – h2) : Kerja kompresi (kJ/kg)
3) Kondensasi (Pengembunan)
Memiliki dua fungsi:
Pertama, untuk membuang panas yang disimpan refrigerant pada
evaporator. Kedua, untuk mengubah fasa refrigerant dari uap menjadi
cairan. Pada tahap ini terjadi didalam kompressor, dimana panas dari
refrigerant yang berfasa uap dari kompressor dibuang ke lingkungan
sehingga refrigerant tersebut mengalami kondensasi. Pada tahap ini
terjadi perubahan fasa dari fasa uap superheat menjadi fasa cair jenuh,
pada fasa cair jenuh ini tekanan dan temperaturnya masih tinggi.
Besarnya kalor yang dilepaskan di kondensor adalah :
qc = h3 – h4
Dimana
qc : Kalor yang dilepas di kondensor (kJ/kg)
h3
: Entalphi refrigerant yang keluar dari kompressor (kJ/kg)
h2
: Entalphi refrigerant cair jenuh (kJ/kg)
4) Ekspansi
Mengubah cairan refrigerant yang panas menjadi cairan yang dingin
dengan menurunkan tekanannya.
Pada tahap ini terjadi di katup ekspansi dimana refrigerant diturunkan
tekanannya yang diikuti dengan turunnya temperatur entalphi.
Udara panas
dari ruangan
Cairan dingin
EKSPANSI
EVAPORASI
Cairan
panas
Uap
dingin
Uap panas
KOMPRESI
KONDENSASI
Gambar 2.3 Siklus Pendingin
Udara dingin
Proses penyegaran udara secara umum dapat dijelaskan menggunakan siklus
carnot, yaitu sebagaimana berikut :
a → b ekspansi isotermal pada T2 sementara Q2 ditransfer ke fluida kerja dari
sumber panas.
b → c Kompresi isentropik dari P2 ke T1 tanpa perpindahan panas.
c → d Kompresi isotermal pada T1 sementara Q2 ditransfer dari fluida kerja ke
temperatur tinggi.
d → a ekspansi isentropik dari T1 ke T2 tanpa perpindahan panas.
T
Q1
T1
T2
d
c
a
b
Q2
S
Gambar 2.4 Grafik siklus carnot
2.4 Terori Kenyamanan
Faktor yang harus diperhatikan dalam menghitung dan merancang
sistem
pendingin
adalah
kenyamanan
penghuni
ruangan
dikondisikan, tidak terlalu dingin dan terlalu panas.
Faktor- faktor yang mempengaruhi kenyamanan termal orang adalah

Temperatur udara kering
yang

Kelembaban udara relative

Kecepatan aliran udara

Radiasi permukaan yang panas

Aktivitas orang

Pakaian orang
2.4.1 Temperatur Udara Kering
Temperatur udara kering sangat besar pengaruhnya terhadap besar
kecilnya kalor yang di lepas melalui penguapan (evaporasi). Daerah
kenyamanan termal untuk daerah tropis dapat di bagi menjadi :
a.
Sejuk nyaman, antara temperatur efektif 20,5°C sampai 22,8°C
atau 68,9°F sampai 78,44°F
b.
Nyaman optimal, antara temperatur efektif 22,8°C sampai 25,8°C
atau 73,04°F sampai 78,44°F
c.
Hangat nyaman, antara temperatur efektif 25,8°C sampai 27,1°C
atau 78,44°F sampai 80,78°F
2.4.2 Kelembaban Udara Relatif
Kelembaban udara relatif dalam ruangan adalah perbandingan antara
jumlah uap air yang di kandung ole udara tersebut di bandingkan dengan
jumlah kandungan uap air pada keadaan jenuh pada temperatur udara
ruangan tersebut. Unttuk udara teropis, kelembaban udara tropis yang di
anjurkan antara 40% sampai 50% tetapi untuk ruangan yang jumlah
orangnya padat sepeerti ruangan pertemuan RH% masih di perbolehkan
berkisar antara 55% sampai 60%.
2.4.3 Kecepatan Aliran Udara
Untuk mempertahankan kondisi yaman, kecepatan udara yang jatuh diatas
kepala tidak boleh lebih besar dari 0,25 m/detik (49,2 fpm) dan sebaiknya lebih
kecil dari 0,15 m/detik (29,5 fpm). Kecepatan ini dapat lebih besar dari 0,25
m/detik (49,2 fpm) tergantung dari temperatur udara kering yang di rancang.
Tabel 2.2.1 Kecepatan udara dan kesejukan
Kecepatan udara, m/detik
(fpm)
Temperatur udar kering, °C
(°F)
0,1
(19,7)
25
(77)
0,2
(39,4)
26,8
(80,2)
0,25
(49,2)
26,9
(80,4)
0,3
(59)
27,1
(80,9)
0,35
(68,9)
27,2
(81)
(Sumber : SNI, Tata cara perancangan sistem ventilasi dan
pengkondisian udara )
2.4.4 Radiasi permukaan yang panas
Bila dinding di suatu ruangan panas, maka akan mempengaruhi
kenyamanan seseorang yang ada dalam ruangan tersebut. Meskipun
temperatur udara sekitarnya telah sesuai dengan tingkat kenyamanannya.
Usahakan temperatur radiasisama ddengan temperatur bola kering
ruangan. Bila temperatur radiasi rata-rata lebih tinggi dari temperatur
udara kering ruangan, maka temperatur udara ruangan harus di rancang
lwbih rendah dari temperatur rancangan biasanya. Temperatur operatif
adalah temperatur rata-rata dari temperatur radiasi rata-rata dan temperatur
udara kering.
2.4.5 Aktifitas orang
Aktifitas yang berbedda dalam suatu bangunan yang dikondisikan
memerukan perancangan yang berbeda pula, karena kalor yang dihasilkan
oleh aktivitas yang berbeda juga berbeda besarnya
2.4.6.iPakaian yang dipakai
Besar kalor yang di lepaskan oleh tubuh di pengaruhi oleh jenis pakaian
yang sedang di pakai pada saat itu, terutama engenai besar kecilnya isolasi
thermal dari bahan dan ketebalannya.di
TTabel 2.2.2 Isolasi Thermal Untuk Beberapa Jenis
Pakaian
a rPria
Singlet tanpa
lengan
Koa berkrah
Celana dalam
Kemeja lengan
pendek
Kemeja lengan
panjang
Waistcoat ringan
c
l
o
0
,
0
6
0
.
0
9
0
,
0
5
0
,
1
4
0
,
2
2
0
,
1
5
WWanita
coclo
Kutang dan celana
dalam
0,05
Rock dalam setengah
0,13
Rok dalam penuh
0,19
Blus ringan
0,20
Blus berat
0,29
Pakaian ringan
0,22
Waistcoat berat
Celana Ringan
Celana berat
Sweater ringan
Sweater berat
Jacket ringan
Jacket berat
Kaos tumit
Kaos dengkul
Sepatu
Sepatu bot
0
,
2
9
0
,
2
6
0
,
3
2
0
,
2
0
0
,
3
7
0
,
2
2
0
,
4
9
0
,
0
4
0
,
1
0
0
,
0
4
0
,
0
8
Pakaian berat
0,70
Rok ringan
0,10
Rok berat
0,22
Celana panjang
ringan
0,26
Celana panjang berat
0,44
Sweater ringan
0,17
Sweater berat
0,37
Jacket ringan
0,17
Jcket berat
0,37
Sandal
0,02
Kaos kaki panjang
0,02
Sepatu bot
0,08
(sumber : SNI : Tata Cara Perancangan Sisitem Ventilasi Dan
Pengkondisian Udara )
2.5 Dasar-Dasar Psikometrik
2.5.1 Komposisi Udara
Udara yang mengandung uap air disebut udara lembab atau udara
basah. Sedangkan udara kering adalah udara yang sama sekali tidak
mengandung uap air.
2.5.2 Diagram Psikometri dan Sifat Udara Basah
Sifat termal dari udara basah pada umumnya ditunjukkan dengan
mempergunakan diagram psikometri. Dalam hal tersebut dipakai
beberapa istilah dan simbol sebagai berikut:
1) Temperatur bola kering, t (oC)
Temperatur tersebut dapat dibaca pada termometer dengan sensor
kering dan terbuka. Namun, penunjukannya tidaklah tepat karena
adanya pengaruh radiasi panas, kecuali jika sensornya memperoleh
ventilasi yang cukup baik.
2) Temperatur bola basah t' (oC)
Dalam hal ini digunakan termometer dengan sensor yang dibalut
dengan kain basah untuk menghilangkan pengaruh radiasi panas,
Namun perlu diperhatikan bahwa melalui sensor harus terjadi aliran
udara sekurang-kurangnya 5 m/s. Temperatur bola basah biasanya
disebut
temperatur
jenuh
adiabatik
(adiabatic
saturated
temperature).
3) Tekanan parsial uap air, f (mmHg) (1 mmHg = 1,334 mb)
Hubungan antara tekanan parsial uap air f dan temperatur bola
basah t' dapat dilihat dari persamaan berikut ini:
f  f ' – 0,5  t – t ' 
Tekanan Atmosfir , mmHg
755
Persamaan diatas biasanya disebut persamaan empirik dari sprung,
t = temperatur bola kering (oC)
dimana:
t' = temperatur bola basah (oC)
f' = tekanan uap jenuh pada t' (mmHg)
4) Perbandingan Kelembaban, x (kg/kg udara kering, kg/kg ud, kg/kg')
Perbandingan kelembaban adalah perbandingan antara berat uap
air dan berat udara kering yang ada di dalam udara (lembab).
Hubungan antara tekanan uap f dan perbandingan kelembaban x
adalah sebagai berikut:
x  0, 6220
f
(kg / kg ')
Tekanan atmosfir  f
atau
f
x
 (Tekananatmosfir , mmHg )
0, 6220  x
5) Kelembaban Relatif, φ (%)
Kelembaban relatif adalah perbandingan antara tekanan parsial uap
air yang ada di dalam udara dan tekanan jenuh uap air pada
temperatur air yang sama.
6) Volume Spesifik (udara) lembab, υ (m3 kg')
Volume spesifik (udara lembab) adalah volume udara lembab per 1
kg udara kering.
7) Titik Embun, t '' (oC)
Titik embun adalah temperatur air pada keadaan dimana tekanan
uapnya sama dengan tekanan uap dari udara (lembab). Jadi, pada
temperatur tersebut uap air dalam udara mulai mengembun dan hal
tersebut terjadi apabila udara (lembab) didinginkan.
8) Entalpi, i (kcal/kg')
Entalpi adalah energi kalor yang dimiliki oleh suatu zat pada suatu
temperatur tertentu. Maka entalpi dari udara lembab dengan
perbandingan kelembaban x, pada temperatur t oC, didefenisikan
sebagai sejumlah energi kalor yang diperlukan untuk memanaskan
1 kg udara kering dan x kg air (dalam fasa cair) dari 0 oC sampai
mencapai toC dan menguapkannya menjadi uap air (fasa gas).
9) Persentase Kelembaban (perbandingan jenuh), φ (%)
Persentase
kelembaban
adalah
perbandingan
(%)
antara
perbandingan kelembaban dari udara lembab dan perbandingan
kelembaban jenuh temperatur yang sama.

x
 100 %
xs
dimana:
x = perbandingan kelembaban (kg/kg')
xs = perbandingan kelembaban jenuh pada temperatur yang sama
(kg/kg').
10) Faktor Kalor Sensibel SHF
Faktor kalor sensibel adalah perbandingan perubahan besarnya
kalor sensibel terhadap perubahan entalpi.
Psikometri merupakan kajian tentang sifat-sifat campuran udara dan uap
air, yang mempunyai arti penting di dalam bidang teknik pengkondisian udara,
karena udara atsmosfir tidak kering betul tetapi merupakan campuran antara udara
dan uap air. Pada beberapa proses pengkondisian udara, kandungan air sengaja
disingkirkan dari udara, tetapi pada proses lain, air ditambahkan.
2.6
Penggolongan Sistem Pengkondisian udara
Jenis yang mendasari adalah sistim pengkondisian udara sentral. Untuk
menjamin pengaturan pengkondisian udara ruangan yang di teliti, maka sesuai
dengan kemajuan teknik pengkondisian udara yang telah dicapai sampai pada
saat ini, dapat dikembangkan beberapa sistim. Hal tersebut terutama menyangkut
perkembangan elemen pendinginnya.
Jenis – jenis sistim penghantar udara adalah sebagai berikut :
2.6.1 Sistim Udara Penuh
Gambar 2.9 Sistem Udara Penuh
1) Sistim Saluran Tunggal
Sistim ini merupakan sistim penghantar udara yang paling banyak
dipergunakan.
campuran
udara
ruangan
didinginkan
dan
dilembabkan, kemudian dialirkan kembali kedalam ruangan
melalui saluran udara.
Keuntungan dari sistim ini adalah :
 Sederhana, mudah perancangannya, pemasangan, pemakaian
dan perawatannnya.
 Biaya awal lebih rendah dan murah.
Pada dasarnya sistim pengaturan untuk sistim saluran tunggal
menyangkut pengaturan temperature udara melalui bagian-bagian
utama dari saluran.
Dalam hal tersebut, laju aliran air dingin, laju aliran air panas atau
uap ke koil udara, diatur sedemikian rupa sehingga temperature
udara dapat diubah. Sistim ini dinamakan sistim volume konstan
temperatur variable, yang sudah banyak dipergunakan dalam sistim
penghantar udara.
Dalam keadaan dimana beban kalor dari beberapa ruangan yang
akan dilayani ini berbeda-beda, boleh dikatakan tidak mungkin
mempertahankan udara ruangan pada suatu temperature tertentu,
kecuali bagi beberapa ruangan utama saja.
Jadi masalah tersebut dapat dipecahkan dengan melayani ruangan
dengan beban kalor yang sama oleh satu pengolah udara secara
sentral.
Sistim saluran udara tunggal yang lain adalah sistim pemanasan
ulang, dimana udara segar yang mengalir didalam saluran utama
tersebut dapat dipertahankan konstan, pada temperature yang
rendah. Kemudian udara tersebut masuk kedalam ruangan melalui
alat pemanas yang dipasang pada saluran- saluran cabang masingmasing.
Pemanas tersebut memanaskan udara dan diatur sedemikian rupa
sehingga diperoleh temperature udara tang sesuai dengan
temperature udara ruangan yang di inginkan. Sistim ini dinamakan
sistim pemanasaan ulang terminal dan banyak digunakan untuk
melayani beberapa ruangan
pribadi yang ada didalam gedung
perkantoran umum. Ada pula sistim saluran tunggal yang bekerja
dengan volume variable dimana jumlah aliran udara dapat diubah
sesuai dengan beban kalornya, jadi, volume aliran udara akan
berkurang dengan turunnya beban kalor dari ruangan yang harus
dilayani. Pengaturan volume aliran udara dilakukan dengan
mengatur posisi damper atau dengan unit volume variable damper.
Ada beberapa macam unit volume variable damper. Salash satu
diantaranya seperti gambar dibawah ini
Gambar 2.10 Unit Volume Udara Variable
Pada hal tersebut terakhir terdapat dua saluran; satu saluran
menyalurkan jumlah udara yang minimal diperlukan, sedangkan
saluran lainnya menyalurkan jumlah udara sesuai dengan
pembukaan katup udara yang diatur oleh thermostat. Pemasukan
udara diatur oleh tekanan udara yang bekerja pada tirai dari alat
pengatur volume konstan dan gaya pegas. Pemasukan udara
minimum harus diatur supaya distribusi udara didalam ruangan
dapat berlangsung sebaik-baiknya, dengan jumlah ventilasi udara
yang minimal. Jumlah udara masuk akan berkurang dengan
turunnya beban kalor, sehingga apabila jumlah udara masuk
menjadi lebih kecil daripada jumlah udara masuk yang minimal,
maka temperature udara masuk akan berubah.
Dalam sistim volume variable, putaran atau sudu isap dari kipas
udara dapat diatus sesuai dengan perubahan pemasukan udara yang
diinginkan. Sistim pengaturan kipas udara tersebut
diatas
memungkinkan penghematan daya listrik yang diperlukan untuk
menggerakan kipas udara pada beban parsial.
2) Sistim Dua Saluran
Gambar 2.11 Sistem dua saluran
Selain sistim saluran tunggal, terdapat pula sistim dua saluran yang
dapat menutupi kekurangan daru sistim saluran tunggal. Sistim ini
kebanyakan digunakan di gedung-gedung besar, dalam hal tersebut
udara panas dan udara dingin dihasilkan secara terpisah oleh mesin
penyegar udara yang bersangkutan. Kedua jenis udara itupun
disalurkan melalui saluran yang terpisah satu sama lain. Tetapi
kemudian dicampur sedemikian rupa sehingga tercapai tingkat
keadaan yang sesuai dengan beban kalor dari ruangan yang akan
disegarkan. Sesudah itu disalurkan kedalam ruangan yang
bersangkutan. Sistim ini dinamakan sistim dua saluran.
Dalam sistim ini, alat yang diperlukan untuk mencampur udara
panas dan udara dingin dalam perbandingan jumlah aliran yang
ditetapkan untuk memperoleh kondisi akhir yang diinginkan,
dinamai alat pencampur. Sistim dua saluran dapat memberikan
hasil pengaturan yang lebih teliti. Tetapi memerlukan lebih banyak
energi kalor dan lebih tinggi harga awalnya. Ada dua jenis sistim
dua saluran, yaitu sistim volume konstan dan sistim volume
variabel.
2.6.2 Sistim Air Udara
1) Ciri-ciri Sistim Air Udara
Dalam sistim air udara, unit koil kipas udara atau unit induksi
dipasang didalam ruagan yang akan dikondisikan. Air dingin
dialirkan kedalam unit tersebut, sedangkan udara ruangan dialirkan
melalui unit tersebut sehingga menjadi dingin. Selanjutnya udara
tersebut bersirkulasi didalam ruangan. Demikian pula untuk
keperluan ventilasi, udara luar yang telah didinginkan dan
dikeringkan atau udara
luar
yang telah dipanaskan dan
dilembabkan dialirkan dari mesin pengolah udara jenis sentral
keruangan yang akan di kondisikan.
Oleh karena berat jenis dan kalor spesifik air lebih besar dari pada
udara, maka baik daya yang diperlukan untuk mengalirkan maupun
ukuran pipa yang diperlukan untuk memindahkan kalor yang sama
adalah lebih kecil. Dengan demikian, untuk mengatasi beban kalor
dari ruangan yang akan di kondisikan, banyaknya udara yang
mengalir dari mesin pengolah udara jenis sentral adalah lebih kecil.
Disamping itu, ukuran mesin pengolah udara maupun daya yang
diperlukan adalah lebih kecil jika dibandingkan dengan yang
diperlukan oleh sistim udara penuh. Dalam sistem air udara jumlah
pemasukan udara ke dalam ruangan biasanya sama dengan jumlah
udara luar untuk ventilasi atau jumlah udara yang dikeluarkan dari
ruangan. Udara luar tersebut, didinginkan dan dikeringkan atau
dipanaskan dan dilembabkan dan termasuk sebagian dari beban
kalor ruangan. Udara tersebut dinamai udara primer. Pada
umumnya, sebagian kalor sensibel dari ruangan diatasi oleh unit
ruangan, sedangkan kalor laten diatasi oleh udara primer.
Gambar 2.12 Sistem Air Udara
2) Unit Koil Kipas Udara dan Unit Induksi
Unit ini dinamakan unit terminal dan dipasang didalam ruangan.
Semua unit tersebut merupakan bagian dari sistim penghantar udara
yang berfungsi sama.
Didalam unit tersebut Koil udara
ditempatkan didalam kabinet kecil, dimana dialirkan air dingin.
Pada unit koil kipas udara, udara dialirkan oleh kipas udara yang
dipasang didalam unit tersebut. Pada unit induksi, udara primer
berkecepatan tinggi di alirkan melalui beberapa nosel. Selanjutnya
dengan efek induksi secara primer, udara ruangan terisap masuk
kedalam
unit
dan
didinginkanoleh
koil
udara,
kemudian
disirkulasikan kembali kedalam ruangan.
2.6.3 Sistem Air Penuh
Pada sistem air penuh air dingin dialirkan melalui unit koil kipas
udara, untuk penyegaran udara. Jadi berbeda dengan sisten udara-air
yang menggunakan udara primer.
Dalam hal ini, udara yang diperlukan untuk ventilasi dimasukkan sebagai
infiltran melalui celah-celah pintu atau jendela, atau udara luar yang
terhisap langsung melalui lubang masuk pada dinding. Disebelah belakang
unit koil-kipas udara yang bersangkutan. Hail ini akan menyebabkan
ventilasi yang kurang baik. Untuk mengatasi kekurangan tersebut, dalam
beberapa hal udara yang diperlukan untuk ventilasi dimasukkan kedalam
ruangan melalui saluran khusus.
Mengingat karakteristik unit koil-kipas udara tersebut, maka timbul
kesulitan pengontrolan kelembaban pada sistem air – penuh, sehingga
udara ruangan dapat menjadi terlampau lembab ataupun terlampau kering.
Kesulitan ventilasi dan pengaturan kelembaban menyebabkan jenis sistem
tersebut tidak sesuai untuk melayani gedung yang besar, mesipun harga
awalnya rendah.
2.7
Kecepatan Aliran Udara
Kecepatan aliran udara keluar yang dialirkan dalam saluran udara
diklasifikasikan menjadi dua, yaitu:
Untuk gedung atau pemakaian komersial
Kecepatan rendah
: 6 – 12,7 m/s
Kecepatan tinggi
: datas 12,7 m/s
Untuk Pabrik
Kecepatan rendah
: 11,27 – 12,7 m/s
Kecepatan tinggi
: 12,7 – 25,5 m/s
Sedangkan untuk aliran udara balik
Untuk gedung pemakaian komersial : 7,6 – 9,14 m/s
Untuk Pabrik : 12,7 – 25,4 m/s
2.8
Prinsip Perhitungan dan Penaksiran Beban Pendingan
Langkah awal dalam perancangan sistem pendingin ini adalah melakukan
perhitungan
beban
pendinginan
ruangan
yang
dikondisikan.
Langkah-langkah
perhitungan dapat dijelaskan dengan gambar sebagai berikut :
Gambar 2.13 Perhitungan Beban Pendinginan
2.8.1 Kondisi Dasar
a.
Luas Lantai
Luas lantai adalah jarak panjang dikalikan lebar ruangan seperti pada gambar dimana
jarak antara garis- garis teras tembok digunakan dalam perhitungan ini.
Gambar 2.14 Ukuran Lantai
b.
Volume ruangan
Volume ruangan adalah luas lantai dikali jarak antara titik tengah lantai dan titik
tengah langit-langit.
Gambar 2.15 Tinggi Bangunan
c.
Nama bulan perancangan.
Dalam hal ini harus diberikan bulan terpanas seperti yang terlihat pada lampiran 9
tentang data cuaca dibeberapa negara asia.
2.8.2 Kondisi udara dalam dan di luar ruang
Temperatur Perubahan
bola kering temperatur
(oC)
harian (oC)
Temperat
ur bola
basah (oC)
Kelemba
ban
relatif
(%)
Perbandingan
kelembaban
reta-rata
sepanjang hari
(kg/kg)
Di dalam
ruangan
Di luar
ruangan
a.
Temperatur udara luar sesaat .
Waktu/pukul
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Temperatur
luar (oC)
Temperatur udara pada suatu saat tertentu dapat diperkirakan dengan formula :
to  to , rancangan 
t t
 cos15(   ) ........................................ (2.10 )
2 2
dimana :
to
= Temperatur udara luar sesaat, (oC)
to rancangan
= Temperatur udara luar untuk perancangan, (oC)
Δt
= Perubahan temperatur harian, (oC)
15
= Perubahan waktu sudut (
τ
= Waktu penyinaran matahari
γ
= Saat terjadinya temperatur maksimum ( + 2 )
360 0
)
24 jam
Untuk τ (waktu penyinaran matahari ), pukul 12.00 siang adalah 0, pagi hari (A.M)
adalah negatif (-)
dan siang hari (P.M) adalah positif, dengan besarnya dinyatakan
sampai satu angka desimal, misalnya pukul setengah sepuluh pagi dinyatakan dengan 2.5.
b. Radiasi panas matahari sesaat untuk perancangan.
Waktu/pukul
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Radiasi
matahari
(kcal/m2h)
Radiasi matahari dapat dibagi dalam golongan radiasi langsung dan radiasi tidak
langsung. Permeabilitas atmosferik adalah komplimen dari faktor reduksi yang
memperhitungkan adanya panas radiasi matahari yang diserap oleh lapisan udara atmosfir
diatas permukaan bumi, hal ini dapat digambarkan seperti dibawah ini.
Gambar 2.16 Radiasi matahari
Jumlah kedua jenis radiasi tersebut dinamakan “radiasi matahari total”. Sesuai
dengan kedudukan permukaan bidang terhadap arah datangnya radiasi, maka radiasi
matahari langsung adalah :
Jn ................................................................................................... = 1164 P cosec h (kcal/
m2jam)
Jh ................................................................................................... = 1164 P cosec h sin h
(kcal/ m2jam)
Jv ................................................................................................... = 1164 P cosec h cos h
(kcal/ m2jam)
Jβ .................................................................................................... = 1164 P cosec h cos h
cos β (kcal/ m2jam)
Dimana :
Jn
= Rdiasi matahari langsung pada bidang tegak lurus arah datangnya
radiasi
Jh = Radiasi matahari langsung pada bidang horizontal
Jv = Radiasi matahari langsung pada bidang vertikal
Jβ
= Radiasi matahari langsung pada bidang vertikal, tetapi pada posisi
membuat sudut
samping β dari arah datangnya radiasi
1164
= Konstata panas matahari (kcal/ m2 jam)
P
= Permeabilitas atmosfirik ( 0,6 - 0,75 pada hari yang cerah )
h
= Ketinggian matahari (dinyatakan dalam derajat dengan sistem desimal)
Sedangkan untuk ketinggian matahari (h) dan azimuth (A) dapat digambarkan sebagai
berikut:
Gambar 2.17 Ketinggian Matahari dan Azimuth
dan dapat diperoleh dengan menggunakan rumus :
Sin h = sin ψ sin δ + cos ψ cos δ cos 15 τ
Cos( A) 
sin(h). sin  sin 
cos(h). cos
dimana :
A = Azimut matahari ( tepat sebelah selatan adalah 0, kearah barat positif dan kearah timur
adalah negatif )
h = Ketinggian matahari
ψ = Kedudukan garis lintang ( Lintang utara adalah positif dan lintang selatan adalah negatif )
δ = Deklinasi matahari ( lampiran 9 )
τ = Saat penyinaran matahari ( pukul 12 siang adalah 0, siang hari adalah positif dan pagi hari
adalah negatif )
nilai τ dapat di tulis sebagai berikut:
Pukul
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
τ
3
2.8.3 Beban Kalor Sensibel Daerah Parimeter (tepi)
a. Tambahan kalor oleh transmisi radiasi matahari melalui jendela
Dapat dirumuskan :
= Luas jendela (m2) x jml radiasi matahari (kcal/ m2jam) x
faktor transmisi jendela x faktor bayangan
Jumlah radiasi matahari melalui jendela adalah sama dengan jumlah radiasi matahari
total yang diperoleh dalam perhitungan radiasi panas matahari sesaat untuk perancangan.
Faktor transmisi radiasi matahari melalui “window pane” dapat dicari dengan
mempergunakan tabel faktor transmisi jendela pada lampiran 9.
Faktor bayangan (shading faktor ) dari jendela, apabila sebuah jendela dibayangi oleh
suatu gedung sebelah atau tepi atapnya sendiri, maka tidak semua panas matahari masuk
ke dalam ruangan, jadi jumlah radiasi matahari yang masuk ke dalam menjadi lebih kecil.
Sebaliknya apabila jendela ruangan berhadapan dengan benda lain yang memantulkan
cahaya (misalnya kaca jendela dari gedung sebelah atau lantai serambi rumah ), maka
dipandang perlu menambahkan sebanyak 10% sampai 30% dari radiasi matahari
langsung dalam perhitungan beban kalor pada siang hari yang panas.
b. Beban transmisi kalor melalui jendela
Dapat dirumuskan :
= Luas jendela (m2) x koefisien transmisi kalor melalui jendela,
K (kcal/ m2jam oC) x Δt ruangan (oC)
Untuk nilai K dapat dilihat pada lampiran 9 tentang koefisien transmisi dari jendela.
c. Infiltrasi beban kalor sensibel
Dapat dirumuskan :
= {(Volume ruangan (m3) x jumlah penggantian ventilasi alamiah, Nn) +
jml udara luar} x
0,24
x Δt ruangan(oC)
volumeSpesifik
Jumlah penggantian udara dalam ventilasi alamiah dapat ditentukan dengan tabel
jumlah penggantian (pada lampiran 9).
0,24 (kcal/kg oC) adalah kalor spesifik dari 1 kg udara, maka jumlah kalor yang
diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 m3 udara ruangan sebesar 1 oC dapat diperoleh
dengan membagi 0,24 dengan volume spesifik (m3 /kg’) udara luar tersebut.
d. Beban transmisi kalor melalui dinding dan atap
Dapat dirumuskan :
........................................................................................................ Q = A x K x ETD
Dimana :
A
= Luas dinding / atap (m2 )
K
= Koefisien transmisi kalor dari dinding/ atap (kcal/ m2 jamoC)
ETD
= Equivalent Temperature Difference (oC)
Apabila apabila tahanan perpindahan kalor R dari lapisan tidak diperoleh pada tabel,
maka R dapat diperoleh dengan :
K
1
(kcal/ m2jam. oC)............................................................... (2.21)
R
Rτ = Rsi + R1. tebalr1 + … + Rn.tebaln + Rso ............................. (2.22)
Dimana :
Rτ
= tahanan total, m2 jam oC /kcal
Rsi
= tahanan perpindahan kalor dari lapisan permukaan dalam
dinding (lampiran 9 hambatan kalor permukaan Rs )
Rso
= tahanan perpindahan kalor dari lapisan permukaan luar
dinding (lampiran 9 hambatan kalor permukaan Rs)
R1..Rn
= tahanan perpindahan kalor dari setiap lapisan dinding
e. Beban kalor tersimpan dari ruangan
Perhitungan beban ini untuk keadaan dimana penyegar udara dimulai 2 atau 3 jam
sebelum waktu beban kalor maksimum.
Dapat dirumuskan :
= Perhitungan ( 2.9.3.a + 2.9.3.b + 2.9.3.c + 2.9.3.d ) x
faktor beban kalor tersimpan
Faktor beban kalor tersimpan. Dalam perhitungan beban kalor dari suatu ruangan yang
didinginkan, tetapi sebelumnya mengalami pemanasan oleh matahari, beban kalor
sensibel dari ruangan bagian tepi gedung haruslah ditambah dengan 10% - 20%.
2.8.4 Beban Kalor Laten Daerah Parimeter (tepi)
Beban kalor laten oleh infiltrasi dapat dirumuskan :
= Vol ruang (m3) x jml ventilasi alamiah,Nn x 597,3 kcal / kg x
Δw (kg/kg’)
Jumlah ventilasi alamiah dapat dilihat pada lampiran 9, 597,3 kcal/kg merupakan kalor
laten penguapan.
2.8.5 Beban Kalor Sensibel Daerah Interior
a. Beban kalor kalor dari partisi
Dapat dirumuskan :
= Luas kompartemen (m2) x koefisien transmisi kalor dari kompartemen,
K (kcal/ m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC) (2.25)
b. Beban kalor dari Langit-langit
Dapat dirumuskan :
= Luas langit-langit (m2) x koefisien transmisi kalor dari langit-langit, K (kcal/
m2jam. oC) x selisih temperatur dalam dan luar ruangan,( oC) .... (2.26)
c. Beban kalor dari lantai
Dapat dirumuskan :
Luas lantai (m2) x koefisien transmisi kalor dari lantai, K (kcal/ m2jam. oC) x selisih
temperatur dalam dan luar ruangan,( oC)
Koefisien perpindahan kalor ( K ) dari partisi, langit-langit dan lantai dapat dihitung
dengan persamaan seperti pada perhitungan R dinding dan atap.
d. Beban kalor sensibel karena adanya sumber kalor interior
1) Beban orang
Dapat dirumuskan :
Jml orang x kalor sensibel manusia (kcal/ jam.orang ) x faktor kelompok (2.28)
Kalor sensibel dari orang dapat lampiran 9 mengenai jumlah kalor sensibel, kalor laten
dari orang dan faktor kelompok untuk laki-laki dewasa. Untuk faktor kelompok wanita
haruslah dipakai faktor kelompok laki-laki dewasa dikali 0,82, sedang untuk anak - anak
dikali 0,75
2) Beban peralatan
Dapat dirumuskan :
= Peralatan,Kw x kalor sensibel peralatan, kcal / Kw x faktor penggunaan
Peralatan
Besarnya kalor kalor sensibel dari peralatan listrik dapat dilihat pada lampiran 9.
2.8.6 Beban Kalor Laten Daerah Interior
a. Beban kalor laten orang
Dapat dirumuskan :
Jml orang x kalor laten manusia (kcal/ jam.orang ) x faktor kelompok
(2.30)
Kalor laten dari orang dapat dilihat lampiran 9 untuk laki-laki dewasa. Untuk faktor
kelompok wanita haruslah dipakai faktor kelompok laki-laki dewasa dikali 0,82, sedang
untuk anak-anak dikali 0,75
2.8.7 Beban Kalor Sensibel Mesin
a. Beban kalor sensibel udara oleh udara luar masuk
Dapat dirumuskan :
Jml udara (m2/jam) : volume spesifik udara luar (m3/kg’) x 0,24 kcal/kg’ oC x selisih
temperatur dalam dan luar ( oC)
Jumlah pemasukan udara luar yang diperlukan tergantung pada jenis kegiatan yang ada,
dan ini ditunjukkan pada lampiran 9 mengenai udara luar masuk ruangan penyegaran.
Volume spesifik udara luar adalah 0,24 yang merupakan kalor spesifik dari 1 kg udara
kering.
b. Tambahan kalor sensibel udara oleh motor kipas udara
Dapat dirumuskan :
Daya kipas (Kw) x 0,860 kcal/Kw x efisiensi kipas
Efisiensi kipas dari penyegar udara biasanya adalah 0,8
c. Beban kalor sensibel ruangan total
Dapat dirumuskan :
Total Perhitungan 2.9.3 + total perhitungan 2.9.5
Merupakan jumlah dari total kalor sensible daerah parimeter dan total kalor sensibel
daerah interior
Perhitungan beban ini digunakan untuk mencari beban kalor mesin penyegar
d. Kenaikan beban oleh kebocoran saluran udara
Dapat dirumuskan :
= Perhitungan ( 2.9.7.a + 2.9.7.b + 2.9.7.c ) x faktor kebocoran saluran udara
Faktor kebocoran saluran udara pada saluran lingkaran dapat dianggap 0, sedangkan
faktor kebocoran saluran udara untuk saluran segi empat kira-kira 0,1 dan 0,2
2.8.8 Beban Kalor Laten Mesin
a. Beban kalor laten oleh udara luar masuk
Dapat dirumuskan :
Jml udara luar masuk (m3/jam) x
597,3 kcal / kg
x Δw (kg/kg’)
vol spesifik (m3/kg' )
Jumlah pemasukan udara luar dapat dilihat pada lampiran 9.
b. Beban kalor laten ruangan total
Dapat dirumuskan :
Total perhitungan 2.9.4 + perhitungan 2.9.6
Merupakan jumlah dari total kalor laten daerah parimeter dan total kalor laten daerah
interior.
c. Kenaikan beban oleh kebocoran saluran udara
Dapat dirumuskan :
Total perhitungan ( 2.9.8.a + 2.9.8.b ) x faktor kebocoran saluran udara
Faktor kebocoran saluran udara untuk saluran segi empat kira-kira 0,1 dan 0,2.
2.9 Komponen Sistem Pendingin
2.9.1 Komponen Utama
1) Kompressor
Kompresor berfungsi untuk memberikan kompresi atau tekanan pada refrigerant
yang berasal dari section line sehingga temperatur dan tekanannya naik dan selanjutnya
dialirkan ke discharge line.
Gambar 2.18 Kompressor
2) Kondensor
Kondenser berfungsi sebagai media pemindah kalor dari refrigerant ke lingkungan
untuk mencairkan uap refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur tinggi dari
kompresor. Disini kalor dilepaskan ke lingkungan.
Berdasarkan media pendinginannya kondensor dibagi menjadi 3 macam, yaitu :
a) Kondenser berpendingin air ( Water Cooled Condenser ).
b) Kondenser berpendingin udara ( Air Cooled Condenser ).Kondenser berpendingin udara
dan air (Air and Water Cooled Condenser).
Gambar 2.19 Kondensor
3) Evaporator
Evaporator berfungsi sebagai alat penyerap kalor dari lingkungan ke refrigerant
sehingga refrigerant akan mengalami perubahan fasa dari cair menjadi uap.
Berdasarkan bentuk dan permukaan koilnya, evaporator dibagi menjadi 3 macam,
yaitu :
a) Evaporator Pipa Telanjang ( Bare Tube Evaporator ).
b) Evaporator Pelat ( Plate Surface Evaporator ).
c) Evaporator Bersirip ( Finned Evaporator ).
Gambar 2.20 Evaporator
4) Katup ekspansi
Katup Ekspansi berfungsi untuk mengekspansikan secara adiabatik cairan refrigerant
yang bertekanan dan bertemperatur tinggi sampai tingkat keadaan tekanan dan temperatur
rendah.
Ada bermacam-macam jenis katup ekspansi, antara lain :
a) Automatic Expantion Valve.
b) Thermostatic Expantion Valve.
c) Katup Apung Sisi Tekanan Tinggi.
d) Katup Apung Sisi Tekanan Rendah.
e) Manual Expantion Valve.
f) Pipa Kapiler.
g) Thermoelectric Expantion Valve.
h) Electronic Expantion Valve.
Dari banyak jenis katup ekspansi tersebut yang paling banyak digunakan untuk
sistem pendingin komersial adalah pipa kapiler karena beban yang didinginkan relatif
konstan dan mempunyai harga yang relatif murah.
Gambar 2.21 Katup Ekspansi
2.9.2 Komponen Tambahan
Untuk meningkatkan kinerja dari mesin pendingin diperlukan beberapa komponen
tambahan, antara lain :
1) Filter Drier
Filter drier berfungsi untuk menyaring kotoran dan menyerap uap air yang terkandung di
dalam sistem. Saringan di dalam komponen ini berupa anyaman kawat yang halus,
sedangkan bahan penyerapnya dari zat kimia desikan (Silica Gel). Selain dapat menyerap
uap air zat kimia ini dapat pula menyerap asam, hasil uraian minyak pelumas dll.
Pada alat pendingin udara sebaiknya dilengkapi filter drier ini karena jika tidak
dapat menyebabkan :
a) Membekunya uap air dalam sistem sehingga sistem dapat tersumbat.
b) Terbentuknya asam yang disebabkan bereaksinya uap air dengan bahan pendingin dan
minyak pelumas kompresor. Terbentuknya asam ini dapat menimbulkan korosi pada
komponen sistem.
c) Rusaknya kompresor dan tersumbatnya pipa kapiler karena terbentuknya endapan oleh
air dan asam yang terkandung dalam sistem sehinggga merusak minyak pelumas
kompresor.
Gambar 2.22 Filter Drier
2) Thermostat
Thermostat berfungsi untuk mempertahankan temperatur di dalam media yang
didinginkan agar tetap konstan dengan menjalankan dan menghentikan kompresor secara
otomatis. Pada thermostat ini dilengkapi dengan bulb yang berfungsi sebagai sensor
perubahan temperatur, jika temperatur yang diinginkan telah tercapai maka bulb terisi
dengan fluida tersebut mengirimkan sinyal untuk memutuskan arus listrik sehingga
kompresor berhenti bekerja.
Gambar 2.23 Thermostat
3) Liquid Receiver
Fungsi liquid receiver adalah untuk menampung refrigerant yang berasal dari kondensor
dan memastikan bahwa refrigerant yang memasuki katup ekspansi benar-benar berfasa
cair.
Gambar 2.24 Liquid Receiver
4) Sight Glass
Sight Glass berfungsi untuk mengetahui jumlah refrigerant yang mengalir di dalam
sistem. Jika kita melihat adanya gelembung udara pada sight glass maka dapat dipastikan
bahwa sistem mengalami kekurangan refrigerant. Disamping itu sight glass juga
berfungsi sebagai indikator adanya uap air di dalam sistem yang berubah warna apabila
ada kandungan uap air . Warna normal sight glass pada umumnya adalah biru atau hijau,
dan jika terdapat kandungan uap air maka warna biru akan berubah menjadi pink (merah
muda), sedangkan warna hijau akan berubah menjadi kuning.
Gambar 2.25 Sight Glass
5) Pressurestat
Pressurestat merupakan saklar pemutus arus listrik yang bekerja berdasarkan tekanan
sistem dengan membuka titik kontaknya. Alat ini berfungsi untuk melindungi sistem
refrigerasi dari tekanan yang terlalu tinggi atau terlalu rendah. Setelah tekanan dalam
sistem sudah tidak berbahaya lagi maka kontak saklar pemutus akan menutup kembali
dan sistem kembali bekerja.
Jenis-jenis pressurestat adalah :
a) Low Pressurestat / LP ( Saklar pemutus tekanan rendah).
b) High Pressurestat / HP ( Saklar pemutus tekanan tinggi).
c) High-Low Pressurestat / HLP ( Saklar pemutus tekanan tinggi dan rendah).
Gambar 2.26 Pressurestat
2.10
Refrigerant
Refrigeran merupakan suatu media pendingin yang dapat berfungsi untuk menyerap
kalor dari lingkungan atau untuk melepaskan kalor ke lingkungan. Sifat-sifat fisik
termodinamika refrigerant yang digunakan dalam sistem refrigerasi perlu diperhaatikan
agar sistem dapat bekerja dengan aman dan ekonomis, adapun sifat refrigerant yang baik
adalah :
1)
Tekanan penguapannya harus cukup tinggi, untuk menghindari kemungkinan terjadinya
vakum pada evaporator dan turunya efisiensi volumetrik karena naiknya perbandingan
kompresi.
2)
Tekanan pengembunan yang rendah sehingga perbandingan kompresinya rendah dan
penurunan prestasi kompresor dapat dihindari.
3)
Kalor laten penguapan harus tinggi agar panas yang diserap oleh evaporator lebih besar
jumlahnya, sehingga untuk kapasitas yang sama, jumlah refrigerant yang dibutuhkan
semakin sedikit.
4)
Koefisien prestasi harus tinggi, ini merupakan parameter yang penting untuk menentukan
biaya operasi.
5)
Konduktifitas thermal yang tinggi untuk menentukan karakteristik perpindahan panas.
Refrigeran
Titik
didih
Jenis
Temperatur penguapan
Temperatur
pengembunan
Penggunaan
Kompresor
0
( C)
R 11
23,8
Sentrifugal
Tinggi (pendinginan udara)
Biasa
(pendinginan air,
udara)
Pendinginan air
sentrifugal
R 12
29,8
Torak, putar
Tinggi-rendah (pembekuan,
pendinginan ruangan)
Biasa
(pendinginan air,
udara)
Penyegar
udara,
refrigerasi dan
pendinginan
R 13
81,4
Torak, putar
Temperatur sangat rendah
Pendinginan
biner
Refrigerasi
temperatur
sangat rendah
R 21
8,9
Torak, putar
Tinggi (pendinginan)
Tinggi
(pendinginan
udara)
Pendingin
kabin alat
pengangkat
R 22
40,8
Torak, putar
Tinggi-rendah (refrigerasi,
pendinginan
Biasa
(pandinginan air,
pendinginan
udara)
Penyegar
udara,
refrigerasi pada
umumnya,
pendinginan.
R 113
47,6
Sentrifugal
Tinggi (pendinginan)
Biasa
(pandinginan air,
pendinginan
udara)
Pendingin air
sentrifugal
ukuran kecil
R 502
45,6
Torak, putar
Tinggi-rendah (refrigerasi,
pendinginan)
Biasa
(pandinginan air,
pendinginan
udara
Lemari pamer,
unit temperatur
rendah
6)
Viskositas yang rendah dalam fasa cair atau gas. Dengan turunnya tahanan aliran
refrigerant dalam pipa kerugian tekanannya akan berkurang.
7)
Konstata dielektrik yang kecil, tahanan listrik yang besar serta tidak menyebabkan korosi
pada material isolasi listrik.
8)
Refrigeran hendaknya stabil dan tidak bereaksi dengan material yang digunakan sehingga
tidak menyebabkan korosi.
9)
Refrigeran tidak boleh beracun dan berbau.
10) Refrigeran tidak boleh mudah terbakar dan meledak.
11) Dapat bercampur dengan minyak pelumas tetapi tidak merusak dan mempengaruhinya.
12) Harganya murah dan mudah dideteksi jika terjadi kebocoran.
Tabel 2.3 Jenis dan Penggunaan Refrigerant
2.11
Faktor Perhitungan Beban Pendingin
Tujuan dari perhitungan beban pendingin adalah untuk mengetahui besarnya beban
kalor dari suatu ruangan yang dikondisikan dengan penyegar udara sehingga dapat
ditentukan besarnya kapasitas mesin refrigerasi yang akan dipasang.
Pada dasarnya ada dua cara perhitungan yaitu :
1) Perhitungan beban kalor puncak, untuk menetapkan besarnya instalasi.
2) Perhitungan beban kalor sesaat, untuk mengetahui biaya operasi jangka pendek dan
jangka panjang serta untuk mengetahui karakteristik dinamik dari instalasi yang
bersangkutan.
Dalam perhitungan beban kalor puncak terdapat dua macam versi perhiitungan,
yaitu :
1) Perhitungan beban dengan memakai anggapan kondisi ekstrim sering terjadi, dimana
kalor yang masuk kedalam ruangan disebut heat gain. Maksudnya radiasi matahari yang
masuk keruangan melalui jendela akan memanaskan lantai atau benda ruangan lainnya.
Hal ini berarti heat gain dari radiasi matahari lambat laun akan menjadi beban kalor.
Sehingga utamanya akan menjadi lebih kecil dari yang diperkirakan semula.
2) Perhitungan dengan memakai anggapan beban kalor yang dikoreksi terhadap heat gain.
Maksudnya adalah anggapan bahwa udara ruangan harus dapat dipertahankan konstan
pada temperatur dan kelembaban tertentu selama 24 jam. Tetapi kenyataannya, kalor
tersimpan di dalam lantai atau benda ruangan lainnya selama libur apabila dalam waktu
tersebut penyegaran udara dihentikan. Maka kalor tersebut harus ditambahkan dalam
perhitungan beban kalor tersebut.
2.11.1
Faktor Aspek Fisik
Faktor aspek fisik terdiri dari :
1) Karakteristik gedung
 Material yang digunakan
 Bentuk dan ukuran gedung
 Warna permukaan luar
2) Orientasi gedung
 Lokasi gedung
 Pengaruh sinar matahari dan mata angin
 Pengaruh bayangan lain
 Pengaruh pantulan panas
3) Penghuni
 Jumlah, usia, jenis aktifitas, lamanya berada dalam gedung
4) Fungsi gedung
 Kantor, hotel, rumah sakit, pertokoan, pabrik, mall dan lain-lain.
5) Ventilasi
 Kebutuhan udara per orang
 Penghuni merokok atau tidak
6) Peralatan
 Jenis dan jumlah
7) Tingkat pemakaian gedung
 Terus menerus atau terputus
2.11.2
Faktor Jenis Beban
Faktor jenis beban terdiri dari :
1) Beban kalor sensibel
Beban ini menyebabkan terjadinya perubahan temperatur yang dihasilkan oleh objek
yang berasa di dalam atau di luar ruangan yang masuk akibat perambatan kalor.
2) Beban kalor laten
Beban ini meyebabkan terjadinya perubahan dari suatu material tanpa adanya perubahan
temperatur. Beban ini terbawa oleh uap air sehingga naiknya kelembaban udara dalam
ruangan.
2.11.3
Sumber Beban Pendingin
Sumber beban pendingin dapat digolongkan dalam tiga jenis, yaitu :
1) Beban dari luar gedung
Yaitu kalor yang berasal dari luar gedung yang masuk ke dalam ruangan yang akan
dikondisikan.
Yang termasuk dalam beban pendingin dari luar gedung adalah :
 Kondisi melalui luar,dinding, atap atau kaca
 Radiasi matahari
2) Beban dari dalam gedung
Yaitu kalor yang berasal dari dalam ruangan yang akan dikondisikan. Yang termasuk
dalam beban dari dalam gedung adalah :
 Penghuni
 Penerangan dan Peralatan
3) Ventilasi dan Infiltrasi
Yaitu kalor yang berasal dari luar yang masuk ke ruangan yang akan dikondisikan
melalui celah pintu, jendela dan lubang-lubang keluaran lainnya.
2.12
Aplikasi Sistem Pengkondisian Udara pada Gedung
Dalam pemilihan sistem pengkondisian udara pada gedung hendaknya tetap mengacu
pada kebutuhan yang diperlukan sesuai dengan karakteristik dari jenis gedung itu sendiri
agar didapatkan sistem yang cocok untuk digunakan oleh gedung tersebut, Selain itu
karena tidak semua ruangan dipakai pada saat yang sama dalam perancangan sistem
pengkondisian udara, faktor penggunaan ruangan hendaknya dipertimbangkan dengan
seksama sehingga dapat dipilih mesin pengkondisian udara dengan kapasitas yang tepat.
1.12.1 Gedung Kantor
Untuk penyegaran udara gedung kantor sebaiknya pembagian daerah dilakukan
berdasarkan titik-titik kardinal, lama kegiatan, adanya ruangan khusus seperti ruangan
pertemuan dan sebagainya.
1) Untuk gedung kecil dimana daerah parameternya dan daerah interior tidak dapat
dibedakan lagi dan daerah parameter gedung besar menggunakan sistem saluran tunggal
dengan volume udara yang variabel dengan induksi atau unit koil kipas udara.
2) Untuk gedung besar interiornya menggunakan sistem saluran udara tunggal dengan
volume udara konstan.
2.12.2
Hotel
1) Untuk ruang tamu sebaiknya menggunakan sistem penyegar udara dengan pengatur
temperatur dan kelembaban, disini dapat digunakan sistem air udara dengan unit koil
kipas udara atau unit induksi dimana volume udara primer merupakan jumlah yang
diperlukan untuk memberikan ventilasi bagi kamar mandi dan closet.
2) Untuk ruang umum menggunakan saluran tunggal jenis sentral.
3) Untuk hotel yang khusus digunakan untuk keperluan pekerjaan sebaiknya menggunakan
sistem saluran tunggal untuk ruang tamu dan pemanas pada setiap saluran cabang ke
setiap ruang tamu atau dapat menggunakan unit koil kipas udara jenis air penuh,
pendinginan ruangan yang terpasang di dinding, atau pendingin ruangan jenis pompa
kalor.
4) Untuk rumah apartemen dan asrama sistem yang dipakai sama dengan yang dipakai di
hotel dengan harus mempertimbangkan ventilasi dapur.
2.12.3 Rumah Sakit
Rumah sakit adalah jenis bangunan yang mempunyai banyak ruangan dengan
berbagai fungsi yang berbeda dengan jenis bangunan yang lainnya dimana lingkungannya
harus dijaga agar tetap bersih untuk mencegah penyebaran dan perkembangbiakan bakteri
organik.
1) Unit bangsal digunakan sistem penyegar udara jenis air udara dengan unit koil kipas atau
unit induksi. Disini udara primer dimasukkan ke ruangan untuk ventilasi dan bekerja
dengan sistem udara luar penuh.
2) Saringan udara yang digunakan hendaknya dirawat dengan cermat, diperiksa dan
dibersihkan dengan sebaik-baiknya untuk mencegah penularan penyakit.
3) Untuk ruang konsultasi digunakan sistem penyegar udara jenis air udara dengan
pengaturan terpisah satu sama lain.
4) Untuk ruang tunggu diggunakan sistem sentral atau unit paket.
5) Untuk ruang operasi digunakan sistem saluran tunggal dengan penyegar udara yang
terpisah. Sistem ini juga dipakai untuk ruang periksa dan radioskop dengan catatan
dipakai sistem udara luar penuh dan udara yang masuk ke ruangan harus bebas debu.
6) Untuk ruang pengurus rumah sakit dan perawat digunakan sistem udara seperti pada
gedung kantor.
2.12.4
Toko Serba Ada dan Pusat Pertokoan
Dahulu toko serba ada dan pusat pertokoan biasanya menggunakan sistem dengan
beberapa unit paket (sesuai dengan beban kalor tiap lantai yang berasal dari penghujung
dan pramuniaga) dimana udara dingin dimasukkan langsung ke dalam ruangan dari unitunit tersebut. Akan tetapi saat ini khususnya pusat pertokoan modern telah banyak yang
menggunaka sisstem saluran tunggal jenis sentral.
2.12.4
Gedung Bioskop, Gedung pertemuan umum, Mesjid, gereja dan sebagainya.
Untuk melayani gedung-gedung tersebut perlu dilakukan operasi pemanasan ruangan
sebelum ruangan tersebut digunakan, maka untuk jangka panjang kita tidak dapat
memberikan pengaruh pemanasan itu kepada pengunjung. Untuk ruangan penonton dan
pengunjug sebaiknya menggunakan sistem saluran tunggal dimana udara dingin
dimasukkan ke dalam ruangan melalui langit-langit atau dinding samping ruangan
sehingga udara keluar melalui lantai dibawah tempat duduk dan melalui bagian samping
panggung.
Untuk gedung dengan langit-langit tinggialiran udara panas. Pemanasan sebaiknya
dilakukan dengan memasukkan udara panas melalui panel atau lantai. Karena tarikan
udara dingin dapat terjadi di panggung maka mesin mesin penyegar udara yang
digunakan harus dipasang dengan radiator pada dinding untuk mencegah jatuhnya udara
dingin.
2.12.5
Industri
Pada industri sistem penyegar udara yang dipakai menjadi dua golongan yaitu :
1) Penyegar udara untuk industri (prosess produksi, penyimpanan, lingkungan kerja mesin
dan sebagainya.
2) Faktor terpenting dalam sistem adalah faktor ekonomi, mutu produksi dan peningkatan
produktifitas.
2.12.6
Tempat Tinggal
Sistem penyegaran udara yang dipakai disini tergantung pada tingkat kegiatan
keluarga, pekerjaan, pendapatannya.
1) Untuk rumah mewah dan besar digunakan sistem penyegaran udara saluran tunggal
sentral dengan sistem air penuh dengan koil kipas udara atau sistem unit paket
2) Untuk rumah pada umumnya, biasanya menggunakan satu atau dua ruangan yang
dilayani oleh pendingin ruangan.
3) Untuk apartemen digunakan sama seperti rumah biasa atau menggunakan sistem saluran
tunggal sentral atau sistem unit koil kipa udara.