BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Inverter adalah konverter DC ke AC dengan tegangan dan frekuensinya yang dapat diatur sehingga motor ac dapat dikendalikan secara flexible. Jenis inverter yang sering dipakai untuk mengontrol kecepatan dari motor AC 3 fasa adalah Variable Speed Drive ( VSD ), VSD adalah sebuah alat rectifier, filter, inverter, dan panel control untuk mengontrol nilai output yang dihasilkan, Variable Speed Drive (VSD) mempunyai kelebihan sebagai soft starting, pengatur kecepatan putaran motor AC 3 Phase, dan juga sistem balik putaran motor AC 3 Phase. Karena tegangan dan frekuensi yang bervariasi keuntungan menggunakan VSD sebagai alat control menjadi lebih bervariatif jika mengetahui parameter setting yang tepat untuk menjalankan motor sesuai kebutuhan. VSD juga digunakan pada sistem Ventilasi udara untuk bangunan bertingkat seperti untuk mengontrol Air Handling Unit. Dengan latar belakang diatas penulis memberi judul : ANALISIS START MOTOR 3 FASA PADA AIR HANDLING UNIT DENGAN MENGGUNAKAN VARIABLE SPEED DRIVE DI GEDUNG DBS CIPUTRA WORLD 1 JAKARTA 1.2 Alasan Pemilihan Judul Berdasarkan pada latar belakang masalah , maka sebagai alasan dalam pemilihan judul ini adalah bahwa penulis tertarik untuk membahas masalah ini. Hal ini dikarenakan masalah yang timbul pada saat motor 3 fasa ahu start ITBU 2017 Page 1 mengakibatkan adanya lonjakan Aus yang tinggi pada saat motor start tanpa menggunakan VSD. 1.3 Pembatasan Masalah Pemasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini dibatasi pada; 1. Penggunaan VSD untuk kesetabilan motor pada saat start hingga motor running agar dapat mengetahui nilai efisiensi motor 3 fasa. 2. Perbandingan Biaya Operasional AHU dengan menggunakan VSD 1.4 Tujuan Penulisan Dari hasil Analisis start motor 3 fasa pada air handling unit dengan menggunakan variable speed drive diatas adalah 1. Untuk memenuhi syarat kelulusan dan meraih gelar Sarjan Teknik (ST) di Institut Teknologi Budi Utomo (ITBU) 1.5 2. Mengetahui efisiensi motor pada saat awal start dengan menggunakan VSD 3. Memahami aplikasi penggunaan VSD untuk motor AHU Metodologi Pengumpulan Data 1. 2. Studi Referensi Teori Variable Speed Drive Teori Motor Listrik 3 Fasa Teori Heating, Ventilation, Air Conditioning ( HVAC) Teori sistem kerja Air Handling Unit Pengumpulan data ITBU 2017 Data data operasional Data spesifikasi VSD dan Motor AHU dilapangan Page 2 3. Uji Lapangan Pelaksanaan start motor 3 fasa pada AHU kemudian dilanjutkan dengan memonitoring motor yang sudah running. 1.6 Sistematika Penulisan Uraian pembahasan tugas akhir ini disusun secara terperinci, sehingga diperoleh hubungan dan ruang lingkup yang jelas. Pembahasan tersebut disusun dalm beberapa bab yang masing masing babnya terdiri dari beberapa sub yang diantara sebagai berikut ; BAB I PENDAHULUAN, Bab ini membahas latar belakang masalah, alasan pemilihan judul, batasan masalah, tujuan penulisan, metodologi penelitian dan struktur penulisan, sistematika pembahasan. BAB II TEORI DASAR MOTOR LISTRIK, VARIABLE SPEED DRIVE, DAN HEATING VENTILATION AIR CONDITIONING (HVAC) Bab ini membahas tentang teori dasar cara kerja Motor Listrik dan VSD yang diterapkan pada mesin AHU BAB III SISTEM PENDINGIN GEDUNG DBS Bab ini membahas tentang sistem pendingin di gedung DBS, Luas area ruangan gedung DBS, Spesifikasi Motor AHU dan VSD, BAB IV PENGAMBILAN DATA DAN PENYELESAIAN MASALAH, Bab ini membahas data yang dikumpulkan dari data operasional, perhitungan biaya operasional AHU, dan keuntungan menggunakan VSD ITBU 2017 Page 3 BAB V PENUTUP, Bab ini menyajikan tentang kesimpulan dan saran-saran DAFTAR PUSTAKA ITBU 2017 Page 4 BAB II Landasan Teori 2.1 Motor Listrik Motor listrik adalah suatu perangkat elektromagnetik yang digunakan untuk mengkonversi atau mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Hasil konversi ini atau energi mekanik ini bisa digunakan untuk berbagai macam keperluan seperti digunakan untuk memompa suatu cairan dari satu tempat ke tempat yang lain pada mesin pompa, untuk meniup udara pada blower, digunakan sebagai kipas angin, dan keperluan yang lain. Gambar 2.1 Motor Listrik Berdasarkan jenis dan karakteristik arus listrik yang masuk dan mekanisme operasinya, motor listrik dibedakan menjadi 2, yaitu motor AC, dan motor DC. ITBU 2017 Page 5 2.1.1 Motor AC 1. Motor sinkron, yaitu motor AC (arus bolak-balik) yang bekerja pada kecepatan tetap atau konstan pada frekuensi tertentu. Kecepatan putaran motor sinkron tidak akan berkurang (tidak slip) meskipun beban bertambah, namun kekurangan motor ini adalah tidak dapat menstart sendiri. Motor ini membutuhkan arus searah (DC) yang dihubungkan ke rotor untuk menghasilkan medan magnet rotor. Motor ini disebut motor sinkron karena kutup medan rotor mendapat tarikan dari kutup medan putar stator hingga turut berputar dengan kecepatan yang sama (sinkron). 2. Motor asinkron atau yang lebih dikenal sebagai motor induksi, yaitu motor AC yang paling umum digunakan atau diaplikasikan pada mesin-mesin di industri. Motor induksi sangat berbeda dengan motor DC, jika pada motor DC arus listrik dihubungkan secara langsung ke rotor melalui sikat-sikat (brushes) dan komutator (commutator). Jadi kita bisa mengatakan motor DC adalah motor konduksi karena menggunakan sikat-sikat sebagai konduktornya. Sedangkan pada motor AC rotor tidak menerima sumber listrik secara konduksi tapi dengan induksi, Oleh karena itu motor AC jenis ini disebut juga sebagai motor induksi. 2.1.2 Motor DC 1. Motor DC sumber daya terpisah/separately excited, jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya terpisah. 2. Motor DC sumber daya sendiri atau self-excited, pada motor DC sumber daya sendiri ini terbagi menjadi 3 type, yaitu motor seri, motor shunt, dan motor kompon/gabungan. Motor seri, yaitu motor DC dimana gulungan medan dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo. Sehingga arus medan sama dengan arus dynamo. ITBU 2017 Page 6 Motor shunt, yaitu motor DC dimana gulungan medan dihubungkan secara pararel dengan gulungan dinamo. Sehingga total arus jalur merupakan jumlah arus medan dan dinamo. Motor kompon atau gabungan, yaitu motor DC dimana gulungan medan dihubungkan secara seri dan pararel dengan gulungan dinamo. Sehingga setting awal torque bagus dan stabil kecepatannya. 2.2 Variable Speed Drive Variable speed drive merupakan sebuah alat pengatur kecepatan motor dengan mengubah nilai frekuensi dan tegangan yang masuk ke motor. pengaturan nilai frekuensi dan tegangan ini dimaksudkan untuk mendapatkan kecepatan putaran dan torsi motor yang di inginkan atau sesuai dengan kebutuhan. Secara sederhana prinsip dasar inverter untuk dapat mengubah frekuensi menjadi lebih kecil atau lebih besar yaitu dengan mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC kemudian dijadikan tegangan AC lagi dengan frekuensi yang berbeda atau dapat diatur. Gambar 2.2 Diagram VSD Untuk mengubah tegangan AC menjadi DC dibutuhkan penyearah (converter ACDC) dan biasanya menggunakan penyearah tidak terkendali (rectifier dioda) namun ITBU 2017 Page 7 juga ada yang menggunakan penyearah terkendali (thyristor rectifier). Setelah tegangan sudah diubah menjadi DC maka diperlukan perbaikan kualitas tegangan DC dengan menggunakan tandon kapasitor sebagai perata tegangan. Kemudian tegangan DC diubah menjadi tegangan AC kembali oleh inverter. Didalam rangkaiannya ada 3 blok utama ; Rectifier adalah rangkaian penyearah yaitu suatu rangkaian yang mengubah tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan searah (DC). DC Bus yang dimaksud adalah Rangkaian Filter dimana rangkaian tersebut berfungsi untuk mengurangi faktor ripple yang terjadi pada suatu rangkaian penyearah. Inverter adalah rangkaian yang mengubah tegangan searah menjadi tegangan bolak balik. Mengatur kecepatan motor dengan inverter akan memperoleh banyak keuntungan yang lebih bila dibandingkan dengan cara-cara yang lain. Seperti : jangkauan yang luas untuk pengaturan kecepatan dan torsi motor, mempunyai akselerasi dan deselerasi yang dapat diatur, mempermudah proses monitoring/pengecekan, sistem proteksi motor yang baik, mengurangi arus starting motor dan menghemat pemakaian energi listrik, memperhalus start awal motor dll. ITBU 2017 Page 8 Gambar 2.3 Variable Speed Drive 2.3 HVAC ( Heating, Ventilating, Air Conditioning ) HVAC merupakan sitem pemanas, sirkulasi udara dan pendingin yang pada umumnya dirangkum dalam satu sistem. Tujuan dari sebuah sitem HVAC adalah memberikan lingkungan yang nyaman bagi penghuninya dengan mengkondisikan variabel dalam udara ruangan yang meliputi ; temperature, humidity, air velocity, dan menyebarkannya ke dalam seluruh gedung. Dan kepanjangan Heating, Ventilating, Air Conditioning, dimana: Heating: proses pengaturan udara untuk menciptakan udara panas. Ventilating: Proses pertukaran udara. Sistem ventilasi yang ada di gedung modern terdiri dari sistem; ITBU 2017 Page 9 Paksa (Forced) : ventilasi udara dengan bantuan alat mekanis, seperti: Supply fan,exhaust fan. Alami (natural): ventilasi yang terjadi secara alami tanpa bantuan alat mekanis, seperti: pertukaran udara melalui jendela / pintu. Campuran : ventilasi gabungan antara paksa dan alami. Air Conditioning: Pengkondisian udara. Ketiga fungsi diatas saling berhubungan, karena menentukan suhu dan kelembaban udara dalam suatu ruangan. Dalam rancangan suatu gedung modern rancangan, instalasi, control dari fungsi ini dijadikan dalam suatu system tunggal, yaitu “HVAC”. 2.3.1 Air Handling Unit AHU adalah alat yang digunakan untuk pengkondisian dan sirkulasi udara sebagai bagian dari system HVAC. AHU biasanya berupa kotak besar yang terbuat dari logam yang berisi; motor, blower, elemen pendingin, filter, peredam suara. Di AHU terjadi proses pengkodisian udara seperti suhu, kelembaban dan kebersihan udara. Di AHU terdapat Cooling Coil, Filter dan Blower (fan). Sedangkan Ducting adalah saluran yang berfungsi menyalurkan udara. Dalam gambar 1 menunjukkan bagai mana aliran udara dalam ducting dan AHU. ITBU 2017 Page 10 Gambar 2.4 Air Handling Unit Untuk satuan kapasitas pendinginan adalah British Thermal Unit (BTU), dan untuk konverter perhitungan pendinginan ruangan di AHU adalah sebagai berikut; 1 KW = 3412,14 BTU 1 TR = 12000 BTU 1 TR = 3,517 KW Sedangkan untuk perhitungan AC split atau ac dengan kapasitas yang lebih kecil adalah PK= paar de kraft = Horse Power jadi ; 1 PK = 1 Hp = 745 Watt 1 PK = 9000 BTU Aliran udara di AHU berasal dari blower yang di gerakkan oleh motor induksi 3 fasa lalu mengambil udara dingin dari pipa coil yang dialiri air dingin dari chiller, berasal dari evaporator chiller lalu di distribusikan oleh pompa secondary melalui pipa instalasi AHU. Udara dihembuskan atau di distribusikan ke ruangan melalui instalasi ducting yang mengarah ke area ruangan tersebut. ITBU 2017 Page 11 Gambar 2.5 Skema Ducting dan AHU Return Air (RA) adalah udara yang disirkulasikan untuk didinginkan kembali dari ruangan yang didalamnya terdapat beban panas. Outdoor Air (OA) adalah udara segar dari luar gedung. Di dalam gedung terdapat banyak manusia yang membutuhkan udara segar. Sedangkan di dalam gedung, terutama di gedung-gedung besar hanya memiliki sedikit jendela. Oleh karena itu udara segar ini disisipkan ke dalam sistem ducting untuk keperluan manusia di dalam gedung. Banyaknya udara luar yang dialirkan dalam sistem ini harus disesuaikan dengan keperluan. Mixing Air adalah udara campuran dari Return Air dan Outdoor Air. Udara campuran inilah yang akan disupply ke dalam gedung atau ruangan dengan terlebih dahulu dibersihkan dan didinginkan. RA dan OA bercampur menjadi Mixing air atau udara campuran. Kemudian udara campuran ini melewati filter untuk dibersihkan. Debu-debu akan disaring ITBU 2017 Page 12 disini sehingga menjadi lebih bersih. Setelah melewati filter udara campuran ini akan mengalami pendinginan oleh Cooling Coil. Seteleh itu udara yang bersih dan dingin dialirkan ke ruangan-ruangan dan gedung. Di dalam ruangan terdapat beban panas. Udara dingin yang dialirkan ke ruangan sehingga udara menjadi lebih sejuk. Karena udara dingin tadi menarik kalor dari beban panas ruangan maka udara tersebut menjadi lebih panas dibandingkan sebelum memasuki ruangan. Udara yang lebih panas inilah yang disebut dengan Return Air (RA). Setelah itu RA akan kembali ke Ducting dan mengalami proses yang sama. Di dalam AHU terdiri dari beberapa bagian atau komponen diantaranya adalah Cooling coil, Blower, dan Filter yang berfungsi untuk ; Cooling coil merupakan sebuah penukar kalor (Heat Exchanger). Pertukaran kalor terjadi dengan udara yang lewat penukar kalor tersebut. Cooling coil yang lebih dingin akan menarik kalor dari udara yang lewat (Mixing Air) sehingga udara menjadi lebih dingin, Cooling coil ini dingin karena adanya sistem refrigerasi (bagian evaporator) atau sistem chiller. Blower dapat berupa kipas (fan) yang berfungsi untuk mengalirkan udara yang di gerakkan oleh motor Filter mempunyai fungsi untuk membersihkan udara. Filter dapat berupa saringan yang menahan debu-debu sehingga tidak masuk ke ruangan. 2.3.1.1 Perawatan Air Handling unit Dalam pengoprasiannya ahu yang operational di gedung DBS mendapatkan schedule perawatan untuk dilakukan pengecekan komponen – komponen yang ada di AHU untuk mencegah terjadinya kerusakan dan dapat memprediksi akan terjadinya ITBU 2017 Page 13 kerusakan pada komponen yang ada di AHU, Air Handling Unit dirawat secara berkala yaitu ; Weekly = Perawatan yang dilakukan dalam waktu 1 minggu Pekerjaan yang biasanya dilakukan adalah melakukan pengecekan filter AHU dan melakukan pengecekan temperature air yang bersikulasi di evaporator AHU. Monthly = Perawatan yang dilakukan dalam waktu 1 bulan Pekerjaan perawatan yang dilaksakan tiap periode ini adalah seperti membersihkan filter,body, ruangan, serta panel AHU Quartly = Perawatan yang dilakukan dalam waktu per 4 bulan Pekerjaan perawatan yang dilakukan diperiode ini cakupannya lebih luas dan banyak dengan penambahan membersihkan coil AHU dengan menggunakan Chemical agar kerak atau lumut yang menempel dapat dengan mudah dibersihkan, dan pengecekan fan belt motor blower AHU untuk mengetahui kondisi VBelt tersebut apakah masih layak digunakan atau perlu diganti, serta melakukan injeksi pelumasan bearing dengan Grease. Yearly = Perawatan yang dilakukan dalam waktu 1 tahun Pekerjaan perawatan yang dilakukan diperiode ini cakupannya menyeluruh untuk AHU berserta Komponen yang ada di dalamnya seperti pengecekan noise pada bearing motor AHU dan bearing blower AHU, serta pengecekan Performance dari motor AHU itu sendiri yaitu dilihat dari Flow yang dihembuskan dalam kondisi frekuensi maksimal, serta disertai nilai arus yang di dihasilkan oleh AHU, 2.3.2 Cara Kerja AHU Dengan Menggunakan VSD Air Handling Unit atau AHU berfungsi untuk mengalirkan udara ke suatu area agar area tersebut sejuk atau dingin. Blower AHU digerakkan oleh Motor 3fasa yang dikendalikan melalui Variable Speed Drive, dimana VSD dapat menurunkan ITBU 2017 Page 14 frekuensi dengan sendirinya menyesuaikan dengan set point yang di inginkan mengikuti pembacaan sensor temperature yang terpasang di instalasi AHU yang terhubung dengan modul BAS ( Building Auto System ) bila dalam pengoperasiannya keadaan AUTO , dan apabila pengoperasiannya dalam Keadaan MANUAL untuk frekuensinya akan tetap tidak berubah meskipun temperature yang di inginkan sudah tercapai mengikuti set point yang diinginkan. 2.3.3 Sistem intalasi MOTOR AHU Untuk intalasi motor 3 phase yang di gunakan ada dua yaitu; Sistem DOL ( Direct On Line ) Sistem dengan menggunakan Variable Speed Drive Untuk sistem DOL daya motor disediakan langsung Oleh PLN dimana rangkaian instalasinya langsung ke motor 3 phase tersebut. Sedangkan sistem yang menggunakan Variable Speed Drive daya motor di alirkan oleh Variable Speed Drive dengan keluaran yang lebih rendah tetapi tidak mengurangi kecepatan maksimal dari motor tersebut. ITBU 2017 Page 15 Gambar 2.6 Sistem intalasi motor 3 Fasa Start Motor AHU dengan sistem Direct On Line (DOL) Start motor 3 phasa tanpa vsd akan menghasilkan Daya yang sangat besar bisa mencapai 2 kali beban penuh karena jatuhnya tegangan yang disebabkan Arus yang besar pada saat start, ITBU 2017 Page 16 Gambar 2.7 Instalasi Tanpa VSD Bila motor 3 fasa pada ahu ini start tanpa menggunakan VSD atau menggunakan sistem Direct On Line atau DOL perubahan aliaran udara yang dihasilkan oleh blower yang digerakan motor 3 fasa diatur dengan menggunakan katup atau Dumper. Saat diperlukan udara settingan 100% maka dumper akan dibuka 100% dan kebutuhan udara yang diperlukan diukur menggunakan alat ukur atau sensor udara Flow meter ITBU 2017 Page 17 Gambar 2.8 Penggunaan Damper pada AHU Start Motor AHU dengan Sistem VSD Start Motor 3 fasa dengan sistem VSD menimbulkan arus yang rendah karena memulai start running dari kecepatan nominal dan terus naik secara konstan ke kecepatan maksimal, serta start motor yang halus dibandingkan dengan sistem tanpa VSD. ITBU 2017 Page 18 Gambar 2.9 Instalasi dengan VSD Pada instalasi ini AHU tidak memerlukan penggunaan Damper. Perubahan dilakukan dengan merubah kecepatan motor melalui VSD, apabila diperlukan aliran udara sebesar 80% maka putaran motor akan berubah menjadi 80% atau 40 Hz bila setting untuk batas nominal frekuensi = 0 HZ dan batas maksimal frekuensi = 50 Hz Gambar 2.10 AHU tanpa Damper ITBU 2017 Page 19 BAB III SISTEM PENDINGIN GEDUNG DBS Di gedung DBS pendinginan ruangan menggunakan Chiller dengan jenis Water Cool atau pendinginan dengan media air yang di sirkulasikan oleh pompa untuk di alirkan ke pipa-pipa riser AHU. Jadwal perasional AHU di gedung DBS dimulai dari pagi sampai dengan sore hari dengan sistem AUTO di kontrol dari komputer BAS (Building Automatic System) yang sudah di jadwalkan untuk jam ON dan OFF nya. Pada dasarnya di Gedung DBS AHU bisa di operasionalkan secara dua sistem yaitu sistem AUTO dan MANUAL dimana ada selektor switch yang digunakan untuk melakukan pengaturannya, Bila AHU Operasional dengan cara Manual akan terjadi pemborosan waktu, tenaga dan energi listrik. Tabel 3.1 Jadwal Operasional AHU 3.1 HARI ON OFF Senin – Jum’at 06:00 18:00 Sabtu 06:00 13:00 Instalasi Sistem Pendingin Diagram satu garis sistem kelistrikan di Gedung DBS Untuk sistem kelistrikan sendiri gedung DBS Panel LVMDP, Genset dan Trafo berada di lt.11berikut single line Diagram Gedung DBS dari Panel LVMDP ke lantai lantai yang di distribusikan aliran listrik; ITBU 2017 Page 20 Gambar 3.1 Single Line Diagram LVMDP 1 Gambar 3.2 Single Line Diagram LVMDP 2 ITBU 2017 Page 21 Gambar 3.3 Single Line Diagram LVMDP ke lt. 1 sampai lt.17 ITBU 2017 Page 22 Gambar 3.4 Single Line Diagram LVMDP dari Panel lt.1sampai lt.12 ITBU 2017 Page 23 Gambar 3.5 Single Line Diagram Panel sampai lt.40 Sistem pendinginan ada di tiap lantai dan untuk mesin pendinginan central ada di lantai 11 dengan daya 1000 TR (Ton Refrigrant) dan ada 2 unit. Dengan spesifikasi sebagai berikut; Merk= YORK Model= SSS33LK – 50 Volt – Phase – Hz = 380 / 415 - 3 – 50 Max. Start Current = 3300 Max. FLA =1050 Min. FLA = 215 ITBU 2017 Page 24 Max. HP = 900 Max. LRA = 7333 Pengamanan instalasi di panel MCC (Motor Control Center) AHU adalah sebagai berikut; o MCCB 3 Fasa Mold Case Circuit Breaker adalah salah satu pengaman listrik yang mempunyai 2 fungsi yaitu sebagai pengaman dan alat penghubung, dari segi pengaman maka mccb berfungsi sebagai pengaman gangguan hubung singkat dan arus beban lebih. Pada jenis tertentu mccb mempunyai kemampuan pemutusan yang dapat diatur sesuai yang diinginkan. o MCB model GV 3 Fasa Mini Circuit Breaker berfungsi sebagai Proteksi melindungi circuit dari gangguan beban lebih (Overload), gangguan hubungan pendek (short circuit) bila terjadi di instalasi, MCB bekerja dengan cara pemutusan Hubungan yang diakibatkan oleh aliran listrik yang melebihi kapasitas dengan menggunakan elektromagnet/bimetal, cara kerja MCB ini memanfaatkan pemuaian dari bimetal yang panas akibat arus yang mengalir untuk memutus aliran listrik. Kapasitas MCB menggunakan Satuan Ampere (A). o Kontaktor LC1 D25 Kontaktor biasanya dipergunakan untuk proteksi dan otomasi yang dihubungkan terlebih dahulu dengan alat control ataupun timer yang diguakan sebagai pemicu pada kontaktor , sehingga mampu menghubungkan atau memutus aliran listrik bila mana diperlukan, dan untuk keamanan kontaktor dapat di hubungkan dengan alarm,sensor panas atau peralatan lainnya sebagai pengaman suatu peralatan ITBU 2017 Page 25 o Surge Arrester Surge Arrester adalah alat yang berfungsi sebagai pelindung sistem kelistrikan terhadap tegangan lebih tanpa harus memutus jaringan sesaatpun, dan berfungsi menetralkan arus petir yang masuk melalui jalur instalasi yang dilindunginya. Cara kerja arrester saat terjadi lonjakan tegangan di jaringan instalasinyta maka pada sisi kutup anoda surge arrester akan melepaskan lonjakan tegangan ke arah katoda yang terhubung dengan Grounding. o Relay Relay adalah komponen elektronika yang dioperasikan menggunakan listrik relay berfungsi sebagai pengaman dan penghubung dari sistem kontrol yang dihubungkan ke kontaktor. Cara kerja relay apabila kumparan coil dialiri arus listrik maka akan miuncul gaya elektromagnetik yang dapat menarik Armature (penghubung spring dengan contact point/saklar) sehingga dapta berpindah dari posisi sebelumnya (NC) menjadi posisi terbuka (NO). Letak Sistem Pendingin Untuk Gedung DBS BANK Tower sendiri terdiri dari 40 lantai dan yang digunakan untuk ruang perkantoran adalah lantai 8 sampai dengan lantai 40 dan Lobby lantai 1, Total = 34 lantai yang digunakan untuk ruang perkantoran dan untuk penempatan Ruang Air Handling Unit ada di dalam sisi bagian barat gedung. Di instalasi sistem pendingin ada Instrumen-instrumen pokok diantaranya adalah: Chiller ITBU 2017 Page 26 AHU Cooling Tower Pump Gambar 3.6 Skematik sistem pendingin Gedung Bagian – bagian penting dalam sistem pendingin udara; CHILLER (unit pendingin). Chiller adalah mesin refrigerasi yang berfungsi untuk mendinginkan air pada sisi evaporatornya. Air dingin yang dihasilkan selanjutnya didistribusikan ke mesin penukar kalor ( FCU / Fan Coil Unit ). ITBU 2017 Page 27 AHU (Air Handling Unit) AHU Adalah suatu mesin penukar kalor, dimana udara panas dari ruangan dihembuskan melewati coil pendingin didalam AHU sehingga menjadi udara dingin dan di distribuskan ke ruangan yang akan di dinginkan. COOLING TOWER ( khusus untuk chiller jenis Water Cooler ). Cooling tower adalah suatu mesin yang berfungsi untuk mendinginkan air yang dipakai pendinginan condenssor chiller dengan cara melewat air panas pada filamen didalam cooling tower yang dihembus oleh udara sekitar dengan blower yang suhunya lebih rendah. POMPA SIRKULASI. Ada dua jenis pompa sirkulasi, yaitu : o Pompa sirkulasi air dingin (Chilled Water Pump) pompa berfungsi mensirkulasikan air dingin dari Chiller ke Koil pendingin AHU / FCU. o Pompa Sirkulasi air pendingin (Condenser Water Pump). Pompa ini hanya untuk Chiller jenis Water Cooled dan berfungsi untuk mensirkulasikan air pendingin dari kondensor Chiller ke Cooling Tower dan seterusnya. 3.2 Spesifikasi Peralatan Di Gedung Bank DBS memiliki AIR HANDLING UNIT yang ada mempunyai spesifikasi sebagai berikut; Type Blower = ADH 630 R Cooling Capacity = 185 KW Flow = 9000 (l/S) Spesifikasi Motor AHU: ITBU 2017 Page 28 F.L Input = 16,6 A Freq = 50 Hz Rpm = 1450 KW = 15 HP = 20 Dan untuk spesifikasi VSD yang digunakan adalah 3.3 Type = ATV212HD15N4 Input Volt = 380/480 b Capacity = 15KW Kebutuhan Energi untuk Luas ruangan perkantoran yang akan di dinginkan AHU sebagai berikut Panjang = 56,5 meter Lebar = 20 meter Tinggi ruangan = 3,25 meter Untuk Lantai gedung DBS yang digunakan untuk ruang perkantoran terdiri dari 33 lantai dimulai dari lantai 8 sampai dengan lantai 40 yang masingmasing lantai disupply oleh 1 unit AHU dan 1 unit AHU untuk mensupply lobby utama dengan spesifikasi AHU yang sama, namun berbeda instalasinya yaitu tanpa menggunakan Variable Speed Drive (VSD) dan 33unit lainnya menggunakan VSD. ITBU 2017 Page 29 Perhitungan untuk beban yang di dinginkan AHU adalah ( L x W x H x I x E ) : 60 = kebutuhan AC atau pendinginan dalamBTUh Keterangan ; L = 56,5 x 3,28 = 185,32 feet ( Panjang Ruangan ) W = 20 x 3,28 = 65,6 feet ( Lebar Ruangan ) H = 3,25 x 3,28 = 10,66 feet ( Tinggi Ruangan ) I = 18 (ruangan berada di lantai atas dan tidak ber insulasi) E = 16 (Pengaruh arah dinding terpanjang menghadap utara) Maka beban yang akan di dinginkan oleh AHU adalah ; = ( 185,32 x 65,6 x 10,66 x 18 x 16) : 60 = 37.322.938 : 60 = 622.049 BTUh Dan untuk kapasitas Pendinginan yang dapat dihasilkan AHU adalah = 185 x 3412,14 = 631.245,9 BTUh Maka dikatakan cukup untuk mendapatkan suhu ruangan yang nyaman 24 derajat celcius untuk standarnya. 3.4 Cara kerja Air Handling Unit Secara umum pada sitem pendingin udara yang menggunakan AHU ini adalah menyedot udara dari ruangan (return air) yang kemudian dicampur dengan udara segar dari lingkungan (fresh air) dengan komposisi yang bisa diubah-ubah sesuai keinginan. Campuran udara tersebut masuk menuju AHU melewati filter, fan sentrifugal dan koil pendingin. Udara menjadi dingin setelah melewati koil. Setelah itu udara yang telah mengalami penurunan temperature (udara terkondisi) di distribusikan secara merata ke setiap ruangan melewati saluran instalasi ducting. ITBU 2017 Page 30 Untuk pengaturan kecepatan putaran motor atau frekuensi motor di atur oleh VSD sesuai dengan settingan temperatur ruangan yang di inginkan. Apabila suhu temperature sudah tercapai maka frekuensi Motor VSD akan menurun dengan sendirinya, dan apabila temperature yang di inginkan belum tercapai maka frekuensi motor akan naik sampai frekuensi maksimal untuk mendapatkan nilai temperature yang diinginkan. Gambar 3.7 Komponen AHU Komponen-komponen yang ada di dalam AHU : 1. Filter merupakan penyaring udara dari kotoran, debu, atau partikel-partikel lainnya sehingga diharapkan udara yang dihasilkan lebih bersih. Filter ini dibedakan berdasarkan kelas-kelasnya. 2. Motor merupakan komponen penggerak utama blower yang dihubungkan oleh v-belt untuk menggerakkan Blower. ITBU 2017 Page 31 3. Centrifugal fan merupakan kipas/blower sentrifugal yang berfungsi untuk mendistribusikan udara melewati ducting menuju ruangan-ruangan 4. Koil pendingin, merupakan komponen yang berfungsi menurunkan temperatur udara. ITBU 2017 Page 32 BAB IV PENGUKURAN DAN ANALISA Pada bab ini membahas hasil pengukuran dan analisa, pengukuran dilakukan pada motor Air Handling Unit yang pada instlasinya menggunakan Variable Speed Drive dan tidak menggunakan Variable Speed Drive atau Direct On Line. Dengan Spesifikasi Motor 3 phasa F.L Input = 16,6 A Freq = 50 Hz Rpm = 1450 KW = 15 HP = 20 4.1 Pengukuran Dengan Instalasi Direct On Line Pengukuran yang dilakukan dengan sistem DOL (tanpa VSD) pada instalasi motor AHU 3 fasa menggunakan peralatan Tang Ampere. Arus motor pada saat start yang di dapat dari hasil pengukuran adalah di angka 16,7A lalu naek ke 19,6 A di awal dan langsung melonjak ke 28,4 A baru turun kembali Running normal setelah Start dan turun ke = 16,5 A ITBU 2017 Page 33 Gambar 4.1 Grafik Start Motor AHU tanpa VSD 4.2 Pengukuran Dengan menggunakan Instalasi Variable Speed Drive Pengukuran dilakukan dengan sumber tegangan dari panel 3 fasa (380), sumber daya melalui Variable Speed Drive terlebih dahulu sebelum masuk ke terminal Motor, pengukuran dilakukan dengan tang ampere dan settingan di VSD ITBU 2017 Low Frequency = 0 Hz High Frequency = 50 Hz Page 34 Saat start arus motor Ahu Naik secara pelahan dimulai dari 0 A di frekuensi 0 Hz lalu mulai naik di frekuensi10Hz = 1,2 A dan di frekuensi 25 Hz = 3,8 A sampai dengan Frekuensi 50 Hz = 11,2 A, dan setelah Running Normal ; 11,2 A pada keluaran atau out put VSD Gambar 4.2 Grafik Start Motor AHU dengan VSD ITBU 2017 Page 35 4.3 Perbandingan Arus Start Motor Antara sistem Direct On Line dan Variable Speed Drive Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Start Motor tanpa VSD dan VSD Terlihat perbedaan yang sangat jauh dari arus start yang dihasilkan dari kedua Start motor AHU tersebut. Start motor yang menggunakan VSD sangat halus karena mototr bergerak dari frekuensi terendah dan secara perlahan naik ke frekuensi tertinggi. ITBU 2017 Page 36 4.4 Analisa Arus Motor Tabel 4.1 Arus Motor AHU Start & Running Kondisi Motor AHU tanpa VSD Motor AHU Dengan VSD ( Arus ) ( Arus ) Start 16,7 A 0A Running 16,5 A 11,2 A Untuk Arus motor pada saat running adalah arus rata-rata dari hasil pengukuran yang dilakukan.dari masing-masing phasa. Tabel 4.2 Pengukuran Arus Motor AHU 3 Fasa I I I I I (r) (s) (t) (total) (rata-rata) Tanpa VSD 16,5 16,6 16,4 49,5 16,5 VSD 11,2 11,3 11,1 33,6 11,2 Arus Motor yang diukur pada saat Start “ON’ 4 detik dan Arus running di ukur setelah AHU running Normal dan Stabil Start Motor 3 Fasa AHU tanpa VSD menghasilkan Arus yang tinggi mencapai 130% dari arus Motor, berbeda dengan Motor AHU yang menggunakan VSD pada saat start Motor running secara perlahan dan lebih soft, sehingga penggunaan Variable Speed Drive untuk Motor AHU 3 Fasa sangat baik digunakan untuk efisiensi sumber daya ITBU 2017 Page 37 Listrik, namun terkadang yang menjadi kendala suatu perusahaan adalah harga VSD yang masih sangat Tinggi. 4.5 Analisa Perhitungan Biaya Operasional Konsumsi Listrik Operasional AHU = 06;00 – 18;00 (senin s/d jum’at) = 07;00 – 13;00 (sabtu) LWBP = 22;00 - 17;00 = 61 jam / minggu WBP = 17;00 - 22;00 = 5 jam/ minggu Tarif PLN Gol B3 = Rp. 1.035,78,- ( LWBP ) = Rp. 1.553,67,- ( WBP ) Total pengoprasian Dalam waktu 1 Bulan LWBP = 61 jam x 4(minggu) = 244 jam (perbulan) WBP = 5 jam x 4(minggu) = 20 jam (perbulan) Instalasi tanpa Variable Speed Drive Arus listrik rata-rata = 16,5 A Tegangan rata-rata = 389 V Cos φ = 0,99 Daya aktif ( P ) = √3 x V x I x Cos φ = 1,73 x 389 x 16,5 x 0,99 = 10.992,96 watt = 11 kW ITBU 2017 Page 38 Perhitungan biaya operasional = P x jam x tarif LWBP / WBP LWBP = 11 x 244 x Rp. 1.035,78,- = Rp. 2.780.033,- / bulan WBP = 11 x 20 x Rp. 1.553,67,- = Rp. 341.807,- / bulan Biaya total pengoperasian AHU selama 1 bulan = Rp. 2.780.033,- + Rp. 341.807,= Rp. 3.121.840, Instalasi dengan Variable Speed Drive Arus listrik rata-rata = 11,2 A Tegangan rata-rata = 389 V Cos φ = 0,99 Daya aktif ( P ) = √3 x V x I x Cos φ = 1,73 x 389 x 11,2 x 0,99 = 7.461,89 Watt = 7,5 kW Perhitungan biaya operasional = P x Jam x Tarif LWBP / WBP LWBP = 7,5 x 244 x Rp. 1.035,78 = Rp. 1.895.477,- / bulan WBP = 7,5 x 20 x Rp. 1.553,67 = Rp. 233.050,- / bulan Biaya total pengoperasian AHU selama 1 bulan = Rp. 1.895.477,- + Rp. 233.050,= Rp. 2.128.527,- ITBU 2017 Page 39 Perbandingan Biaya tanpa VSD dan dengan VSD = Rp. 3.121.840,- ˗ Rp. 2.128.527,= Rp. 993.313,- / unit AHU Dengan adanya penggunaan Variable speed Drive di AHU maka pengelola atau Manajemen gedung dapat menghemat Rp.993.313,- untuk setiap unit AHU sehingga untuk 33 unit VSD ; 33 x Rp. 993.313,- = Rp. 32.779.329,- per bulan 4.6 Analisa Ekonomi Pemasangan VSD Biaya Investasi dengan adanya Variable Speed Drive yang dipasang pada instalasi AHU di gedung Bank DBS maka akan mempunyai rincian Sbiaya sebagai berikut; Harga Satuan VSD = Rp. 17.100.000,= 33 x Rp. 17.100.00,= Rp. 564.300.000,Biaya Pemasangan Ppn 10% Total Biaya Investasi VSD = Rp. 350.000,= 33 x Rp. 350.000,= Rp. 11.550.000,= Rp. 564.300.000,- + Rp. 11.550.000,= Rp. 575.850.000,= Rp. 57.585.000,= Rp. 633.435.000,- Dengan adanya perhitungan biaya investasi seperti diatas dapat disimpulkan bahwa ; Return On Investment (ROI) atau pengembalian biaya investasi dapat yang dilakukan oleh pengelola Gedung Bank DBS melalui penghematan biaya energy listrik dapat kembali dalam jangka waktu ; = Rp. 633.435.000,- : Rp. 32.779.329,= ± 19 Bulan ITBU 2017 Page 40 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari hasil Pengukuran dan pembahasan bahwa Motor Air Handling Unit (AHU) yang berkapasitas 20HP, Dapat dioperasikan: 1. Secara Langsung / Direct On Line (DOL) 2. Dengan Variable Speed Drive (VSD) A. Pengoperasian menggunakan VSD memberikan keuntungan: Arus Start Yang tadinya mencapai 28 A sebelum ke arus operasi sebesar 16.5A, menjadi 0 A yang kemudian merambat naik ke arus operasi sebesar 11.2 A Disini ada penghematan Daya Tersambung ke PLN Arus Running Arus yang di dapatkan Turun dari 16.5 A menjadi 11.2 A sehingga ada penghematan daya dari 11 kW menjadi 7.5 kW , bila dirupiahkan dengan TDL PLN, menghemat sebesar Rp.993.313,- / bulan / unit AHU B. Investasi Variable Speed Drive Biaya untuk Investasi 1 unit VSD sebesar Rp.19.195.000,-, Return On Investment (ROI) atau pengembalian investasi yang dilakukan selama = Rp.19.195.000,- : Rp.993.313,- = 19 bulan ITBU 2017 Page 41 5.2 Saran Karena ROI dari Investasi VSD selama 19 bulan, maka Pengelola Gedung DBS Ciputra World 1 Jakarta, telah memasang VSD untuk33 Unit Motor AHU nya. Namun untuk masing-masing Motor AHU belum terpasang kWH meter, maka sebaiknya dipasang kWH meter tersebut untuk mengetahui berapa pemakaian energi untuk masing-masing AHU nya dalam 1 bulan. ITBU 2017 Page 42 DAFTAR PUSTAKA 1. Modul Mata kuliah Mesin Tak Serempak Institut Teknologi Budi Utomo 2. Modul Mata Kuliah Konversi Energi Institut Teknologi Budi Utomo 3. Zulchairi.2008. Analisa Penghematan Energi Di Senayan City Pada Instalasi Air Handling Unit Dengan Penggunaan Variable Speed Drive 4. Hariyanto J. 2017. Pemakaian Utilitas 5. AS Build Drawing Ciputra World 1 Jakarta 6. Muhammad Taufan.2011. Jenis Sistem Pengkondisian Udara http://engineeringbuilding.blogspot.com/2011/02/jenis-sistem-pengkondisianudara.html ITBU 2017 Page 43
