perhitungan beban kalor ruangan - sistem pengkondisian udara
DESCRIPTION
Perhitungan Beban Kalor Ruangan - Sistem Pengkondisian UdaraTRANSCRIPT
-
TUGAS BESAR
TF 4011 REKAYASA LINGKUNGAN DAN TERMAL
LAPORAN PERHITUNGAN BEBAN KALOR
PENDINGINAN PADA RUANGAN DI LANTAI 4
GEDUNG TP RACHMAD LABTEK VI ITB
Oleh
Maria Sri Suratmi 13311035
Faris Abdala 13311036
Elfi Yulia 13311091
Program Studi Teknik FIsika
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Bandung
2014
-
1
I. Denah Gedung
Pengukuran dilakukan di lantai 4 gedung TP Rachmad Labtek VI yang
berada di ketinggian 768 m di atas permukaan laut.
II. Pembagian dan Pendefinisian Zona (Zoning)
Berdasarkan daerah kerja yang telah ditentukan, daerah kerja ini akan dibagi
menjadi beberapa zona menurut karakteristik dari masing-masing zona tersebut
untuk mempermudah perhitungan. Hasil pembagian zona adalah sebagai berikut
-
2
2.1. Zona 1 (Ruang PII 1)
Zona 1 terdiri dari 4 sisi dinding, lantai, langit-langit, dan
atap. Pada bagian utara terdapat dinding penyekat, pada
bagian barat dan selatan terdapat kaca sedangkan pada
bagian timur sebagian sisi berkaca dan sebagian lagi dinding
dalam. Zona ini juga memiliki sistem pendingin berupa air
conditioner. Di zona ini terdapat 15 orang yang akan berada
di aktivitas belajar-mengajar dengan bantuan sebuah proyektor selama kurang
lebih 10 jam mulai dari pukul 8 pagi, serta terdapat 3 buah lampu TL 40 Watt
yang akan menyala selama 10 jam
2.2. Zona 2 (Ruang Seminar TF 2)
Zona 2 terdiri dari 4 sisi dinding, lantai, langit-langit,
dan atap. Pada bagian utara terdapat dinding luar
berkaca, pada bagian selatan terdapat dinding bagian
dalam yang sebagian dinding atasnya juga berkaca,
serta pada bagian timur dan bagian barat terdapat
dinding dalam. Di zona ini terdapat 80 orang yang akan berada di aktivitas
belajar-mengajar dengan bantuan sebuah proyektor selama kurang lebih 10 jam
mulai dari pukul 7 pagi, serta terdapat 50 buah lampu TL 40Watt yang akan
menyala selama 11 jam.
2.3. Zona 3 (Laboratorium Praktikum A)
Zona 3 terdiri dari 4 sisi dinding, lantai, langit-
langit, dan atap. Pada bagian utara terdapat dinding
luar berkaca, pada bagian selatan terdapat dinding
bagian dalam yang sebagian dinding atasnya juga
berkaca, serta pada bagian timur dan bagian barat
terdapat dinding dalam. Di zona ini terdapat 30 orang yang akan beraktivitas
selama kurang lebih 10 jam mulai dari pukul 8 pagi, serta terdapat 30 buah lampu
TL 40 Watt yang akan menyala selama 10 jam. Zona ini dilengkapi oleh alat-
alat seperti heat exchanger, thermometer comparison, resistance low measuring
-
3
apparatus, proyektor, osiloskop dan juga generator sinyal yang masing-masing
menghasilkan kalor saat dinyalakan.
2.4. Zona 4 (Laboratorium Komputer)
Zona 4 terdiri dari 4 sisi dinding, lantai, langit-langit,
dan atap. Pada bagian selatan terdapat dinding luar
berkaca, pada bagian utara terdapat dinding bagian
dalam yang sebagian dinding atasnya juga berkaca,
serta pada bagian timur dan bagian barat terdapat
dinding dalam. Di zona ini terdapat 78 orang berinteraksi dengan computer.
Ruangan ini selain dilengkapi computer sebanyak 78 buah juga dilengkapi 4
buah Air Conditioner selama kurang lebih 10 jam mulai dari pukul 7 pagi, serta
terdapat 15 buah lampu TL 40Watt yang akan menyala selama 11 jam.
2.5. Zona 5 (Ruang Seminar TF 4)
Zona 5 ini terdiri dari 4 sisi dinding, lantai, langit-langit, dan
atap. Pada bagian Selatan terdapat dinding luar berkaca, pada
bagian utara terdapat dinding bagian dalam yang sebagian
dinding atasnya juga berkaca, serta pada bagian timur dan
bagian barat terdapat dinding dalam. Di zona ini terdapat30
orang yang akan berada di aktivitas belajar-mengajar dengan bantuan sebuah
proyektor selama kurang lebih 10 jam mulai dari pukul 8 pagi, serta terdapat 12
buah lampu TL 40 Watt yang akan menyala selama 10 jam.
2.6. Zona 6 (Ruang Seminar TF 5)
Zona 6 ini terdiri dari 4 sisi dinding, lantai, langit-langit, dan
atap. Pada bagian Selatan terdapat dinding luar berkaca, pada
bagian utara terdapat dinding bagian dalam yang sebagian
dinding atasnya juga berkaca, serta pada bagian timur dan
bagian barat terdapat dinding dalam. Di zona ini terdapat30
orang yang akan berada di aktivitas belajar-mengajar dengan bantuan sebuah
proyektor selama kurang lebih 10 jam mulai dari pukul 8 pagi, serta terdapat 12
buah lampu TL 40 Watt yang akan menyala selama 10 jam.
-
4
2.7. Zona 7 (Ruang Praktek)
Zona 7 terdiri dari 4 sisi dinding, lantai, langit-langit, dan
atap. Pada bagian Selatan terdapat dinding luar berkaca, pada
bagian utara terdapat dinding bagian dalam yang sebagian
dinding atasnya juga berkaca, serta pada bagian timur dan
bagian barat terdapat dinding dalam. Di zona ini terdapat 30
orang yang akan beraktivitas selama kurang lebih 10 jam mulai dari pukul 8
pagi, serta terdapat 10 buah lampu TL 40 Watt yang akan menyala selama 10
jam.
III. Pengolahan Data dan Perhitungan
Dalam menghitung besar cooling and heat load dapat digunakan persamaan
berikut :
=
Dimana U = Koefisien heat transmission, A = Luas daerah yang akan dihitung
dann CLTD = cooling load temperature difference.
Dalam menghitung besar nilai U digunakan persamaan sebagai berikut :
=
Dengan = 1
=
=
Untuk perhitungan beban kalor pendinginan kali ini, terdapat beberapa asumsi
yang digunakan, antara lain:
Temperatur existing luar gedung sebesar 29C.
Tinggi ruangan yang dihitung 3.53m
Pada perhitungan dibutuhkan informasi temperatur terendah dan tertinggi di
Bandung, sehingga diasumsikan temperatur terendah Bandung 17C (79F)
dan temperatur tertertinggi Bandung 31C (95F).
Lampu yang digunakan pada tiap-tiap ruangan diasumsikan memiliki daya
sama yaitu 40 Watt
-
5
Ruangan digunakan sebagian besar ruang belajar-mengajar
4.1 Perhitungan Koefisien Transmisi Kalor (U)
Perhitungan nilai koefisien transmisi dilakukan pada dinding luar yang terkena
cahaya matahari, kaca, atap, dinding dalam (partisi), lantai, langit-langit, kaca
dalam (partisi). Berikut ini dijabarkan cara perhitungan nilai U pada masing-
masing bagian di atas beserta asumsi yang digunakan :
Dinding luar
Dinding luar diasumsikan memiliki tebal total 10 inch.
Plester muka menghadap luar setebal 1 inch, bata common
dan plester antar bata tersusun paralel dengan tebal 8 inch
dan plester muka menghadap dalam setebal 1 inch.
Untuk mencari Nilai R :
= =
.
Menurut Tabel 3.1A = = 5
() = 1
Menurut Tabel 3.3 (luar) = 4 . Maka =
0,25
() = 1
Menurut Table 3.3 (dalam) = 1.46 . Maka =
0.68
= 1
+
1
1
=
5
8+
5
8=
10
8= 0.8
Maka nilai koefisien transmisi dinding luar
-
6
=1
=
1
+ + + +
= 1
0,25 + 0,2 + 0,8 + 0,2 + 0,68
= 1
2,13= ,
Kaca (Luar)
Kaca diasumsikan berjenis gelas arsitektur.
Berdasarkan tabel 3.1A nilai C = 10.
= 1
=
1
10= 0.1
Maka nilai koefisien transmisi kaca :
=1
= 1
+ +
= 1
0,25 + 0,1 + 0,68=
1
1,03
= ,
Atap
Atap diasumsikan berjenis sirap aspal.
Berdasarkan tabel 3.1A nilai C = 2,27 .
= 1
=
1
2,27= 0,44
Maka nilai koefisien transmisi atap :
=1
= 1
+ +
= 1
0,25 + 0,44 + 0,68=
1
1,37
-
7
= ,
Dinding dalam (partisi)
A Dinding dalam diasumsikan memiliki ketebalan 6 inch
yang terdiri atas 2 inch plester muka yang menghadap
masing-masing bagian dan gabungan bata dan plester yang
tersusun paralel dengan tebal 4 inch. Berdasarkan table
3.1A nilai C = 2,27.
1
=
1
+
1
=
5
4+
5
4=
10
4, = 0,4
Maka nilai koefisien transmisi dinding dalam (partisi):
=1
=
1
+ + + +
= 1
0,68 + 0,2 + 0,4 + 0,2 + 0,68
= 1
2,16= ,
Lantai
Lantai diasumsikan memiliki ketebalan 10 inchi yang
terdiri atas gabungan bata dan plester yang tersusun
paralel serta ubin yang menutupi bagian atas. Nilai C dari
ubin pada tabel 3.1A mengikuti C dari ubin- asphalt,
lynoleum, vinyl. Nilai C = 20.
= 1
=
1
20= 0,05
Maka nilai R = 0.05
1
=
1
+
1
=
1
0.05+
1
0,05= 1, = 1
Maka nilai koefisien transmisi lantai :
=1
-
8
= 1
+ + +
= 1
0,68 + 0,05 + 1 + 0,68
= 1
2,41= ,
Langit-langit
Langit langit diasumsikan tersusun atas ubin akustik
setebal 0,75 inch dan insulasi atap setebal 4 inch.
Berdasarkan tabel 3.1A nilai C dari ubin akustik =
0,53
= 1
=
1
0.53= 1.88
Sedangkan Kinsulasi atap = 0,34 (tabel 3.1A),
=
=
4
0.34= 11.76
Maka nilai koefisien transmisi langit-langit :
=1
=
1
+ + +
= 1
0,68 + 1,88 + 11,76 + 0,68
= 1
15= 0,067
Kaca (dalam)
Kaca diasumsikan berjenis gelas arsitektur. Berdasarkan tabel
3.1A nilai C = 10..
= 1
=
1
10= 0.1
-
9
Maka nilai koefisien transmisi kaca :
=1
=1
+ +
= 1
0,68 + 0,1 + 0,68
=
, = ,
4.2 Perhitungan Cooling Load Temperature Difference (CLTD)
Dalam menghitung nilai CTLD dilakukan pada waktu puncak yang
diasumsikan berada pada jam 10.00, 12.00 dan 14.00 dengan rincian sebagai
berikut.
Dinding berdasarkan table 3.10 Grup B disesuaikan dengan arah dinding
terhadap cahaya matahari.
Kaca
Asumsi tidak diperhitungkan
Atap berdasarkan pada table 3.8
Sedangkan koreksi pada CLTD ditinjau dari koreksi lintang, koreksi
warna dan koreksi suhu luar-dalam.
CLTDkor = [(CLTD + LM) x K + (78 - Tr) +( To-85 ) x f
Keterangan
LM = Koreksi lintang dan bulan ( berada di 8o LS pada bulan Juni)
T = Koreksi Suhu luar dan dalam ( table 3.13)
Tr = Suhu ruangan
To = Suhu lingkungan
K = koreksi warna
K = 1.0 untuk warna gelap
K = 0.83 untuk permukaan warna sedang
K = 0.65 untuk permukaan warna terang
f = Faktor untuk attic fan
f =1 no attic ( yang digunakan )
f = 0.75 ventiasi positif
-
10
IV. Analisis Data
Perhitungan laju kalor pendinginan pada ruangan dipengaruhi oleh beban
internal dan beban eksternal ruangan tersebut. Beban internal berasal dari jumlah
kapasitansi ruangan, peralatan dan jenis lampu yang digunakan. Nilai beban
internal diukur pada waktu puncak jam 10.00, 12.00 dan 14.00 dengan
penjabaran sebagai berikut :
Beban internal Tabel Keterangan
Kapasitansi
Ruangan
Tabel 4.5
(Qs dari penghuni
disesuai dengan
aktivitas yang
dilakukan)
Tabel 4.6
Faktor beban
pendinginan kalor
sensibel untuk manusia
Zona 1,2,,5,6 :
belajar-mengajar dengan nilai
sebesar 230 Btu/hr,
zona 4 : duduk ringan,mengetik
dengan nilai 255Btu/hr,
Zona 3 dan 7 : kerja mesin ringan
dengan nilai 345 Btu/hr.
Nilai Cooling Load Factor
10.00 : 0.89
12.00 : 0.34
14.00 : 0.23
Jenis Lampu Tabel 4.1
Faktor ballast untuk
lampu fluorescent
Table 4.11
Faktor beban
pendinginan -
peralatan tak
bertudung
Jenis lampu yang digunakan
adalah lampu TL dengan ballas 1,2
Nilai CLF
10.00 : 0.9
12.00 : 0.29
14.00 : 0.2
Peralatan
Peralatan yang digunakan adalah
LCD asumsi 450 Watt dengan
heat loss 460.65 Btu/hr
Komputer asumsi 450 Watt
dengan heat loss 460.65 Btu/hr
-
11
Table 4.11
Faktor beban
pendinginan -
peralatan tak
bertudung
Asumsi seluruh alat bekerja
dengan efisiensi 70%.
Nilai CLF
10.00 : 0.9
12.00 : 0.29
14.00 : 0.2
Sedangkan nilai beban eksternal berasal dari konduksi (dinding, kaca,
langit-langit, lantai dan atap) dan solar (arah kaca terhadap matahari) yang
dipengaruhi oleh arah dan material yang digunakan pada bangunan. Nilai beban
eksternal terlampir.
-
12
V. Kesimpulan
Berdasarkan perhitungan besar beban kalor pendinginan pada ruangan di
lantai 4 gedung TP Rachmat Labtek VI ITB dengan membagi ruangan menjadi
7 zona di peroleh besar nilai laju kalo perndinginan sebagai berikut :
Zona - Ruang Laju Kalor Pendingin (Btu/hour)
10.00 12.00 14.00
1. Ruang PII 1 14441.84 13497.00 17221.70
2. Ruang Seminar TF 2 52498.92 45858.00 51328.00
3. Laboratorium Praktikum A 41122.51 41500.00 41147.50
4. Laboratorium Komputer 74779.77 71229.00 71682.00
5. Ruang Seminar TF 4 24742.44 20206.00 20649.40
6. Ruang Seminar TF5 30629.14 27497.00 28182.00
7. Ruang Praktek 40124.27 37231.00 37921.20
Total 278338.89 257018.00 268131.80
Besar laju kalor pendinginaan dipengaruhi oleh besar koefisien heat
transmission, luas daerah dan nilai cooling load temperature difference yang
sangat bergantung pada jenis bahan yang digunakan.