C +R = Konveksi kehilangan panas per unit area W m
- 2
E
sk
= Total penguapan kehilangan panas dari kulit W m
-2
E
max
= Maksimum potensial penguapan per unit area W m
-2
C
res
+ E
res
= Respirasi kering kehilangan panas per unit area permukaan tubuh + Evaporative loss dari Pernapasan W m
-2
w = Skin wattedness ND
E
re
= Evaporative loss yang diperlukan per unit area untuk keseimbangan panas W m
-2
r = Efisiensi keringat
S
req
= Keringat yang diperlukan W m
-2
HSI = Heat stress index
5.12. Perhitungan Pembebanan Pendinginan Ruang Kelas
Profil panas di dalam ruang kelas J15 202 DTI FT USU dapat dilihat pada Gambar 5.25.
Radiasi Matahari
Konduksi melalui
dinding Konduksi
melalui dinding
Konduksi melalui kaca
Panas lampu Panas lampu
Panas dari in focus
Panas dari laptop
Panas manusia
Lantai 1 Lantai 3
Gambar 5.25. Gambar Panas di Dalam ruang Kelas J15 202 Untuk meghitung beban pendinginanan ruang kelas yang diperlukan maka
data-data yang tersedia adalah: -
Ruang kelas berukuran lebar 9 m, panjang 10 m dan tinggi 4 m. -
AC yang digunakan adalah 2 AC tipe split, masing-masing berkapasitas 1 PK, Daya input = 0.78 kWh, Daya output = 2.65 kWh.
- Lampu yang ada di ruang kelas adalah lampu neon sebanyak 16 buah,
dengan daya 40 watt diasumsikan lampu tersebut mengeluarkan panas 70. 16 × 40 × 70 = 448 Watt dan banyaknya pengguna ruang kelas
adalah 28 orang. -
Panas dari in focus diperkirakan sebesar 50 Watt -
Panas dari laptop diperkirakan sebesar 30 Watt -
Ventilasi = 3 ACH Air Change per Hour, pergantian udara per jam. -
Radiasi matahari rata-rata I = 600 Wm
2
- Transmitan lapisan udara luar f
o
= 10 Wm
2o
C
- Suhu di dalam ruang kelas yang diinginkan T
i
24
o
C -
Temperatur luar sekitar 33
o
C -
Bahan dinding luar bangunan adalah batu bata yang diplester kedua sisinya U
dimdimg
= 3,24 Wm
2o
C, α
w
= 0,89 -
Cat dinding luar bewarna putih, maka absorbsi permukaan yang dicat adalah α
p
= 0,30 -
Bagian dinding yang berbatasan dengan luar rangan adalah dinding sebelah timur dengan ukuran lebar 9 m dan tinggi 4 m, termasuk kaca
jendela dengan ukuran lebar 8 m dan tinggi 2,7 m U
kaca
= 4,48 Wm
2o
C -
Dinding bagian utara, barat dan selatan berhadapan dengan bagian dalam bangunan yang bertemperatur sekitar 31
o
C -
Dinding batu bata bagian utara memiliki ukuran lebar 10 m dan tinggi 4 m, bagian barat memiliki ukuran lebar 9 m dan tinggi 4 m termasuk bagian
kaca dengan ukuran lebar 8 m dan tinggi 1 m, sedangkan bagian selatan memiliki ukuran lebar 10 m dan tinggi 4 m termasuk pintu dengan ukuran
lebar 1,2 m, tinggi 2 m dan bagian kaca dengan ukuran lebar 1,2 m dan tinggi 1 m
Maka beban pendinginan yang diperluakan adalah: Rumus:
Q
m
= Q
i
+Q
s
+ Q
c
+Q
v
Dimana: Q
m
= panas yang harus diangkut oleh mesin penyejuk, W Q
i
= panas dari sumber di dalam ruangan, W Q
s
= panas matahari yang menembus kaca, W
Q
c
= panas dari ruangan luar yang menembus dinding, W Q
v
= panas dari udara luar, W Penyelesaian:
ΔT
kaca
untuk dinding yang menghadap sisi luar = 33 – 24 = 9
o
C ΔT
kaca
untuk dinding yang menghadap sisi dalam = 31 – 24 = 7
o
C α = 0.5 α
dinding
+ α
cat
= 0.5 0.89 + 0.30 = 0.595
Suhu permukaan luar dinding Untuk dinding yang menghadap sisi luar,
T
s
= T
o
+ I. α. cos β f
o
= 33 + 600 0.595 cos 6010 = 33 + 16.5
= 50,85
o
C Maka ΔT
dinding
= 50,85 – 24 = 26,85
o
C untuk dinding yang menghadap sisi dalam,
ΔT
dinding
= 31 – 24 = 7
o
C Q
i
= ∑ panas manusia, peralatan
= panas lampu + panas manusia + panas in focus + panas laptop = 448 + 28 × 140 + 50 + 30
= 4.448 W
Q
s
= panas matahari yang menembus kaca = A
kaca
I θ = 2,7 × 8 600 0,75
= 9.720 W Q
c
= panas melalui dinding + panas melalui kaca Untuk dinding yang berhadapan dengan sisi luar bangunan,
Q
c1
= A
dinding
. U
dinding
. ΔT + A
kaca
.U
kaca.
ΔT = 9 × 4 – 2,7 × 8 3,24 26,85 + 2,7 × 8 4,48 9
= 1.252,71 + 870,91 = 2.123,62 W
Untuk dinding yang berhadapan dengan sisi dalam bangunan, Q
c2
= A
dinding
. U
dinding
. ΔT + A
kaca
.U
kaca.
ΔT = 29 × 4 – 11,6 3,24 7 + 1 × 8 + 1 × 1,2 4,48 7
= 2.367,79 + 288,51 = 2.656,30 W
Q
c
= 2.123,62 + 2.656,30 = 4.779,92 W
Q
v
= panas karena ventilasi Q
v
= 1300. V. ΔT = 1300 0.525 7
= 4.777,5 W
Jadi : Q
m
= Q
i
+ Q
s
+ Q
c
+ Q
v
= 4.448 + 9.720 + 4.779,92 + 4.777,5 = 23.725,42 W
= 23,73 kW beban pendinginan
Kebutuhan AC =
65 ,
2 73
, 23
= 8,95 PK ≈ 9 PK
Pemakaian Energi = 0,78 × 9
= 7,02 kWh
Jadi, dengan kondisi yang ada saat ini pembebanan pendinginan ruang kelas untuk AC agar dapat menjaga temperatur ruang kelas stabil pada 24
o
C adalah
≈ 23,73 kW. Jadi jumlah AC yang diperlukan adalah ≈ 9 buah AC
berkapasitas 1 PK atau masih diperlukan penambahan 7 unit lagi AC yang
masing-masing berkapasitas 1 PK. Pada kondisi seperti itu maka energi yang
dibutuhkan tiap jamnya adalah sebesar 7,02 kWh.
Tabel 5.25. Rekapitulasi Hasil Perhitungan Pembebanan Pendinginan Ruang Kelas
Beban Pendinginan Kebutuhan Energi
kWh Panas dari sumber di dalam
ruangan Q
i
4,45
Panas matahari yang menembus kaca Q
s
9,72
Panas dari ruangan luar yang menembus dinding
Qc 4,78
Tabel 5.25. Rekapitulasi Hasil Perhitungan Pembebanan Pendinginan Ruang Kelas Lanjutan
Beban Pendinginan Kebutuhan Energi
kWh
Panas dari udara luar yang terkonveksi Q
v
4,78
Panas yang harus diangkat mesin pendingin ruangan Q
m
23,73
Daya listrik Input 7,02
Jumlah AC Diperlukan 9 PK
BAB VI ANALISIS DAN PEMBAHASAN
6.1. Analisis
6.1.1. Analisis Jumlah Pengguna Ruang Kelas
Pada Tabel 5.5. dan Gambar 5.4. dapat dilihat bahwa jumlah rata-rata mahasiswa pengguna ruang kelas sangat fluktuatif dengan jumlah terkecil
sebanyak 21 orang pada jam kuliah 1 dan jumlah mahasiswa pengguna ruang kelas terbanyak adalah pada jam kuliah 3 sebanyak 40 orang. Hal tersebut
menunjukkan bahwa jumlah pengguna ruang kelas masih dalam batas wajar yang ditetapkan pemerintah, yaitu dibawah 2 orang per 2 m
2
.
6.1.2. Pengaruh Ketinggian terhadap Temperatur
Pada Tabel 5.1 dan Gambar 5.1 dapat dilihat bahwa di dalam ruang kelas terjadi kecenderungan peningkatan temperatur dari titik yang lebih rendah ke titik
yang lebih tinggi. Temperatur terendah terdapat pada titik 0,1 m sedangkan temperatur tertinggi terdapat pada titik 2,5 m. Kondisi ini disebabkan oleh dua
hal, yaitu pengaturan swingpengarah aliran udara dari Air Conditioner AC yang ditujukan ke bawah sehingga menyebabkan temperatur menjadi lebih rendah di
titik yang lebih rendah, dan juga posisi jendela pada ketingggian 0,8 m sampai
