ANALISA PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN RUAN

JURNAL TERM ODINAM IKA TERAPAN

ANALISA PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN RUANGAN PADA BANGUNAN
KANTOR-2 LANTAI 26
(STUDI KASUS : GEDUNG WISMA 77-JAKARTA)
Suhardiyanto, dan Danar Setiawan
Universitas Mercubuana, Fakultas Teknik Industri, Jurusa Teknik Mesin
Jl. Meruya Selatan, Kebon Jeruk, Jakarta Barat, Kode Pos 11650, Indonesia

Abstrak- cooling load ruangan merupakan laju
aliran panas yang harus dipindahkan dari udara
dalam ruangan agar dapat mempertahankan
temperatur dalam ruangan sesuai dengan
temperature yang dibutuhkan. Dengan adanya
pengkondisian udara dalam ruangan diperlukan
beberapa parameter dalam menentukan
besarnya cooling load yang dikatagorikan dalam
dua bagian yaitu internal dan ekxternal heat
gain. Dengan melakuan perhitungan pendekatan
beban pendinginan sehingga ruangan yang
didesain dapat digunakan dengan nyaman dan

layak
Kata kunci: cooling load, beban pendingin,
internal dan external heat gain.
1. Pendahuluan
Ruangan yang baik memungkinkan tingkat
kenyamanan untuk dihuni, dengan temperatur
yang sejuk dan kondisi udara yang bersih pada
suatu ruangan akan memungkinkan penghuni
merasa nyaman berada didalam ruangan yang
dikondisikan. Penggunaan unit pendingin udara
(AC) harus diperhatikan mengingat energi yang
diperlukan untuk menjalankan mesin refrigerasi
tersebut cukup besar. Dengan melakukan analisi
terhadap beban pendinginan yang diperlukan
pada suatu ruangan diharapkan energy yang
dibutuhkan untuk menjalankan mesin AC akan
lebih optimal.
Proses pertambahan panas didalam ruangan
diakibatkan adanya beban panas yang masuk
sehingga temperature pada ruangan akan naik.

Dalam kasus tersebut terjadi karena adanya dua
faktor yang mempengaruhi seperti external heat
gain dan internal heat gain. External heat gain
merupakan : pertambahan panas yang disebabkan
adanya panas radiasi matahari secara langsung
dan perbedaan temperature dari udara luar
bangunan dengan udara dalam ruangan sehingga
kenaiknan temperature luar ruangan akan
mempengaruhi kondisi temperature dalam

bangunan. Internal heat gain merupakan
pertambahan panas yang disebabkan oleh
aktifitas di dalam ruangan, berasal dari :
penghuni, pencahayaan dengan lampu, mesinmesin dan peralatan, perbedaan temperature
ruangan dengan ruangan yang lainnya dan
infiltrasi.
Perpindahan panas yang disebebkan oleh
radiasi matahari terjadi karena adanya partikel
udara luar yang menerima radiasi matahari
sehingga temperature udara naik (solar-air

temperature), sehingga akan memberikan panas
pada material bangunan karena perbedaan
temperature udara luar dengan udara dalam
ruangan. Panas pada permukaan luar suatu
bangunan akan mengalir secara konduksi ke
permukaan material bagian dalam lainya
sehingga panas tersebut akan dikonveksikan ke
dalam ruangan dan sebagiannya akan
diradiasikan kepada material-material lainnya
dalam ruangan tersebut, sehingga pemanasan
yang
terjadi
mengakibatkan
kenaikan
temperature dalam ruangan. Penggunaan
peralatan yang mengeluarkan panas (heat gain)
akan ikut menaikan temperature ruangan dengan
kenaikan temperature suatu mesin akan ditransfer
secara langsung melalui udara yang berada
didalam ruangan.

2. Landasan Teori
Terdapat beberapa metode yang digunakan
dalam perhitungan cooling load, spertihalya Total
equivalent Temperature Diferent (TETD) yang
dikombinasikan dengan Time Averaging Method
(TA), ataupun dengan cara Cooling load
Temperature Diferent dan Cooling Load Factor
Method (CLTD/CEF). Metode pertama memiliki
ketelitian relative tinggi, tetapi pengerjaan yang
cukup rumit. Secara garis besar dengan cara
mencari temperature sol-air, yaitu fungsi dari
temperature udara luar desain, intensitas matahari
pada ham pereancangan dan sifat resistensi panas
1

JURNAL TERM ODINAM IKA TERAPAN

udara, kemudian hitung TETD yang merupakan
fungsi dari temperature sol-air, udara ruang,
decrement factor material, dan time lag (waktu

yang dibutuhkan material untuk memindahkan
panas dari permukaan luar ke permukaan dalam).
Dalam perhitungan ini diperlukan beberapa data
untuk masing-masing kategori:
1. Eksternal load: merupakan data-data
orientasi dan dimensi komponen
bangunan, material konstruksi, dinding,
glass, interior, partisi, floor, ukuran
ruangan dan fungsi dari ruang yang
dikondisikan.
2. Internal load: merupakan data-data
jumlah penghuni, aktivitas, dan wattage
lighting.
3. Infiltrasi udara: merupakan data jumlah
udara yang masuk kedalam ruangan
melalui konstruksi bangunan ataupun
bukaan pintu maupun jendela yang
digunakaan.

2. Cooling load temperature different (CLTD)

untuk wall dan roof
a) CLTD Wall
Pada ASHRAE Fundamental memberikan
data CLTD untuk enam kelompok material
pada dinding (Group a~g) berdasarkan sifat
perpindahan panas materuak dan berat
material persatuan luas. Dengan korelasi
yang dinyatakan dalam persamaan berikut:
CLTDcor=(CLTD+LM)K+(25.5-tr)+(to-29.4)

Dimana :
CLTD : cooling load
different (0C).

: latitude and month CLTD
correction (0C).
K

=

1

= 1/ ᴑ + ∑

Dimana :
R
ᴑ

+ 1/



: resistansi perpindahan panas
(kcal/m2.h.0C)
: perpindahan panas permukaan
udara luar (20 kcal/ m2.h.0C)
: ketebalan material-n, meter
:
ketebkoefisien
konduksi

thermal
material-n,
(kcal/
m2.h.0C)

: color adjustment factor of
material
K = 1 untuk material permukaan
gelap

Data-data yang diperlukan dapat diperoleh
dari penjelasan berikut:
1. Luas dan sifat panas material, data dari luas
material dinding, kaca, roof dan partisi
diperlukan untuk mendapatkan nilai
koefisien
perpindahan
panas
keseluruhan(overall-all
heat

transfer
coefficient), k-value ataupun u-value dalam
kcal/m2.h.0C), dan berat jenisnya (kg/m3).
Untuk K-value ditentukan dari persamaan
berikut:

temperature

K = 0.83 untuk permukaan
warna medium
K = 0.65 untuk
warna terang

permuakaan

25.5-tr :koreksi temperature udara
ruangan. (tr = desain temperature udara
ruangan)
To-29.4 : koreksi temperature udara luar
b) CLTD Roof

CLTD roof ditentukan dari ASHRAE
Fundamental Ch. 26, table 29, dan
berdasarkan persamaan berikut:
CLTDcor=[(CLTD+LM)K+(25.5-tr)+(to-29.4)]f

Dimana :
K

: color adjustment factor of
material
K = 1 untuk material permukaan
gelap.
K = 0.5 untuk permukaan warna
terang.

: perpindahan panas permukaan
udara dalam (8 kcal/ m2.h.0C)

2

JURNAL TERM ODINAM IKA TERAPAN

f

: merupakan factor ceiling atau
duct
f = 1 untuk tanpa ceiling atau
duct.
f = 0.75 untuk dengan ceiling
atau duct.

3. Heat gain dari human ditentukan berdasarkan
tingkat aktifitas dan temperature ruangan,
terdapat dua jenis heat dari manusia, panas
sensible dan latent. Panas sensible berasal
dari
perbedaan
temperature
antara
permukaan tubuh manusia dan udara
ruangan, sedangkan latent heat berasal dari
uap air pernafasan dan evaporasi pada
permukaan kulit manusia.
4. Heat gain lampu penerangan dan peralatan –
peralatan; alat yang digunakan akan
menghasilkan panas yang mengakibatkan
temperature ruangan naik, sehingga data-data
spesifikasi mesin ataupun peralatan bias
sebagai acuan.
5. Infiltrasi; merupakan proses perpindahan
panas karena adanya perpindahan massa
antara udara luar dan dalam ruangan.
Penyebab adanya perbedaan tekanan antara
udara luar dan dalam sehingga terjadi
perpibndahan massa pada struktur bangunan
atau pada saat pintu maupun jendela dibuka.

hg : enthalphy saturation vapor dari uap air
udara 24 0C DB/RH 50% menjadi kondensat
pada temperature atara 0~10 0C
Wo : rasio humidity dari out air, kg moist
air/kg dry air.
Wr : rasio humidity dari desain udara
ruangan, kg moist air/kg dry air
ho : enthalpy dari out air, kcal/kg.
hr : entalphy dari kondisi desain udara
ruangan, kcal/kg.
7. Peak load atau beban puncak; beban cooling
load maksimal pada jam dan bulan dari
perancangan. Peak load pada umumnya
tergantung besarnan relative jam puncak dari
eksternal load melalui kaca ataupun
bangunan eksterior.
3. Metode Perhitungan dan Analisis
Dala melakukan analisis perhitungan
digunakan diagram alir perancangan seperti
berikut:

6. Beban udara luar (OA Load); perhitungan
dengan menghitung beban panas sensible dan
latent dari udara luar, yaitu:
Sensible :
Qs = 1.2 x 0.24 x Qo x (to-tr), kcal/h
latent :
qt = 1.2 x hg x Qo x (Wo-Wr)
= 1.2 x 600 x Qo x (Wo-Wr)
= 720 x Qo x (Wo-Wr)
OA total load:
Qr=qs+ql atau qr = 1.2 x Qo x(ho-hr)
Dimana :
tr

:desain suhu ruangan (0C).

Pada perhitungan ini dibutuhkan data – data
seperti berikut:

to : temperature udara luar (0C).
A. Luasan Area dan Volume Ruangan:
Kaca Sisi Utara
: 44 m2
Kaca Sisi Timur
: 89.6 m2
3

JURNAL TERM ODINAM IKA TERAPAN

Kaca Sisi Selatan
Luas area kantor Lt.26
Tinggi Plafond
Volume Ruangan
Jumlah penghuni

: 2 m2
: 236 m2
:3m
: 708 m3
: 24 orang

B. Kondisi luar ruang :
temperature bola kering (DB)
temperature bola basah (WB)
Kelembaban relatif rata-rata
: 70 %
Perbandingan kelembaban
:0,0189 kg/kg’

Maka , Q

= (708 m³ x 1 orang) – 432
m³/jam x Δt
= (708 – 432 m²/jam )x (32-25)

: 32 °C
: 27 °C

= 276 x 7
= 1932 kcal/jam

rata-rata

C. Kondisi dalam ruang yang diinginkan :
Temperature bola kering :24±1°C
Kelembaban relatif rata-rata
: 55±10
%
Perbandingan kelembaban rata-rata
:0.011 kg/kg
D. Jumlah penghuni rata-rata dalam ruangan
Kantor : 10 m2/orang
Kebutuhan udara segar setiap penghun:
18 CMH/orang
1. Perhitungan beban kalor sensible daerah
perimeter (tepi):
a) Beban transmisi kalor melalui kaca sisi
utara
Qut= Akaca x Koefisien transmisi kalor x
Δt
= 44 m² x 5,5 x (32-25)
= 1694 kcal/jam
b) Beban transmisi kalor melalui kaca sisi
timur
Qtm = Akaca x Koefisien transmisi kalor
x Δt
= 89,6 m² x 5,5 x (32-25)
= 3449,6 kcal/jam
c) Beban transmisi kalor melalui kaca sisi
selatan
Qsel = Akaca x Koefisien transmisi kalor
x Δt
= 2 m² x 5,5 x (32-25)
= 77 kcal/jam
Beban total transmisi pada kaca :
Qkaca = Qut + Qti + Qse
= 1694 + 3449,6 + 77

d) Infiltrasi Beban Kalor Sensible dengan
asumsi penghuni ruangan sebesar 24
orang:

e) Beban Infiltrasi Kalor Melalui Atap
dengan nilai K sebesar 2,55 m² jam
0
C/kcal, dan ETD pada pukul 14.00
sebesar 18,9.
Maka, Qatap = (236) x (Katap ) x ETD
= (236) x (2,55) x (18,9)
= 11374,02 kcal/jam
Sehingga total beban kalor yang tersimpan
sebagai berikut:
= 5220,6 + 1932 + 11374,02 (kcal/jam)
= 18526,62 kcal/jam
2. Perhitungan beban kalor latent daerah
perimeter (tepi):
Q = volume ruang (m³) x jumlah ventilasi
alamiah x 597,3 x Δt
= 708 m³ x 1 x 597,3 x (0,0189-0,0105)
= 422888,4 x 0,0084
= 3552,26 kcal/jam
3. Perhitungan Beban Kalor Sensible Daerah
Interior dengan asumsi kalor sensible
manusia sebesar 49 kcal/jam dan faktor
koreksi 0,947, maka:
Q

= jumlah orang x kalor sensibel x fakt or
koreksi
= 24 x 49 x 0,947
= 1113,67 kcal/ jam
Beban peralat an unt uk ruang kantor:

a. Peralatan komputer:
Q = (peralatan,kW) x 0,860 kcal/kW x
faktor penggunaan
= (1 x 0,45) x (0,860) x (24)
= 9,28 kcal/jam
b. Peralatan penerangan lampu neon:
Q = (Σ lampu neon,kW) x ( kalor
sensibel lampu neon )
= (36x3) x (0,018) x (1)
= 1,94 kcal/jam

= 5220,6 kcal/jam
4

JURNAL TERM ODINAM IKA TERAPAN

Maka total dari a.+b.
= 9,28 + 1,94
=11,22 kcal/jam
4. Perhitungan Beban Kalor Laten Daerah
Interior, untuk perhitungan ini diakukan pada
jumlah orang yang berada di dalam ruangan
Maka, Q = ( jumlah orang) x ( kalor laten
manusia ) x ( faktor kelompok )
= ( 24 ) x ( 47 ) x ( 0,947 )
= 1068,21 kcal/jam
Total jumlah beban heat pada ruangan
tersebut sebesar:
Σ = (1 + 2 + 3 + 4) kcal/jam
= (18526,62 + 3552,26 + 1124,89 +
1068,21) kcal/jam
= 242719,98 kcal/jam
Beban
yang
diperlukan
untuk
mengkondisikan ruangan kantor-2 lantai 26 pada
gedung Wisma 77 Tower-2 adalah 242719,98
kcal/jam, sehingga didapat temperatur yang
nyaman untuk dihuni.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1

Kesimpulan

Dalam analisis perhitungan yang kami
lakukan harus diperhatikan terlebih dahulu
beberapa perimeter yang mempengaruhi
perhitungan seperti halnya bentuk dari ruangan
terhadap bangunan dan pengunaan material
sebagai pembentuk ruangan dalam gedung.

2. Menentukan jumlah penghuni yang ada
dalam ruangan.
3. Perhatikan posisi gedung terhadap arah mata
angin.
4. Perhatikan tebal kaca dan frame yang
terdapat pada sisi luar gedung.
5. Mencari sumber-sumber atau literatur untuk
dijadikan referensi dalam mempermudah
perhitungan.
DAFTAR PUSTAKA
1. ASHRAE Handbook Fundamentals. 2009.
2. SNI 03-6572. Tata Cara Perancangan
Sistem Ventilasi dan Pengkondisian Udara
Pada Bangunan Gedung. 2001
3. Arismunandar Wiranto, Heizo Saito.
Penyegaran Udara. Pradnya Paramita.
1995.
4. E.O. Doebelin, Measurement Systems –
Application and Design, 4-th Edition,
McGraw-Hill International Edition, 1990.
5. Fritz Dietzel. Pompa dan Kompresor.
Terjemahan, Dakso Sriyono. Erlangga.
Jakarta. 1990.
6. James L. Threlkeld, Thermal Enviromental
Engineering, 2-nd Edition, Prentice-Hall
Inc., 1970.
7. Uichi Inoue, Air Conditioning Handbook, 3th Edition, Maruzen Ltd., Japan, 1982.

Untuk melakukan perhitungan beban
pendinginan terlebih dahulu harus menentukan
temperatur udara yang diinginkan.
4.2

Saran

Dari perhitungan beban pendinginan yang
telah dilakukan maka penulis menyarankan
beberapa hal sebagai berikut:
1. Sebelum melakukan perhitungan beban
pendingin maka sebaiknya harus diketahui
terlebih dahulu desain dari bentuk ruangan
yang akan dikondisikan.

5