Kondisi pada saat perancangan berdasarkan pengukuran dengan HOBO Micro Station Data Logger dan Agilent Sistem Akuisisi Data.
Adapun data-datanya ialah sebagai berikut : a.
Kondisi udara luar adalah: temperatur bola kering 36
o
C dan bola basah 26
o
C dan perbedaan temperatur harian 10
o
C. b.
Kondisi udara di ruangan yang ingin dicapai adalah T
R
= 24
o
C dan RH
70. c.
Penghuni ruangan: 44 orang mahasiswa dan 1 orang dosen. Pengukuran dilakukan mulai jam 9 pagi sd jam 5 sore.
d. Total daya lampu 0,96 kW jenis fluorescent beroperasi mulai jam 9 pagi
sd jam 5 sore. Konfigurasi lampu adalah type tidak perlu ventilasi. e.
Ventilasi pada ruangan beban adalah sebesar 7Lsorang, maka total udara ventilasi adalah 55 x 7 = 385 Ls.
f. Infiltrasi: Pada saat dilakukan pengukuran, ruangan ini dipergunakan
untuk 3 mata kuliah. Dimana total orang yang berada pada ruangan untuk 3 mata kuliah ini sekitar 165 orang. Oleh karena kemungkinan terjadi
infiltrasi pada ruangan ini hanyalah dari pembukaan pintu, dengan mempertimbangkan terjadi pergantian jam kuliah sebanyak 3 kali pada
hari pengukuran dan orang keluar masuk dari pintu sebanyak 55 orang selama 3 x 0,15, jam maka diperkirakan jumlah udara infiltrasi adalah
43,128 Ls. g.
Termal Respon bangunan dikategorikan medium. h.
Lokasi peralatan groundcooling direncanakan di dinding A.
4.3.3 Analisa Beban Pendingin
1. Atap
� = � � � � ����. ���� Atap yang digunakan adalah mass inside the insulation massa isolasi
dalam tanpa asbes dengan R=1,96. Maka dari tabelASHRAE
Fundamental Handbook Tabel 31atap yang sesuai adalah atap nomor 4.
T
R
= temperatur ruangan = 24
o
C T
m
= temperatur udara luar rata-rata
Universitas Sumatera Utara
T
p
= temperatur perancangan T
m
= temperatur udara luar maksimum - perbedaan temperatur udara harian2 = 35°C – 10°C2 = 30°C
T
p
=Corr.CLTD = CLTD + 25.5 - T
R
+ T
m
–29.4 = CLTD + 25.5 - 24 + 30 - 29.4
= CLTD + 2,1 Sehingga beban pendinginan pada atap dapat kita lihat pada tabel berikut
ini : Tabel 4.3 Beban Pendinginan Dari Atap Ruang Beban
Pukul CLTD
Corr.CLTD Q
atap
W 9
2,1 143,451
10 4
6,1 416,691
11 9
11,1 758,241
12 16
18,1 1236,411
13
23 25,1
1714,581
14
30 32,1
2192,751
15 36
38,1 2602,611
16 41
43,1 2944,161
17 43
45,1 3080,781
2. Dinding A yang memiliki jendela
� = � � � � ����. ���� U = 1,36 Wm
2
K A = Luas dinding – {6 × Luas jendelafixed type 1 + 8 x Luas
jendela fixedtype 2 + 8 x luas jendela non fixed = 6,9 m × 3,9 m – {3,96 m
2
+ 2,88 m
2
+ 2,88 m
2
= 26,91 m
2
– 9,72 m
2
= 17,19 m
2
CLTD diperoleh dari tabel 32 dinding tipe 10 Corr. CLTD = CLTD + 2,1
Universitas Sumatera Utara
Sehingga beban pendinginan pada dinding A dapat kita lihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.4 Beban Pendinginan Dari Dinding A Ruang Beban
Pukul CLTD
Corr.CLTD Q
dinding A
W 9
4 6,1
142,60824
10 7
9,1 212,74344
11
9 11,1
259,50024
12
11 13,1
306,25704
13 12
14,1 329,63544
14 13
15,1 353,01384
15 14
16,1 376,39224
16 14
16,1 376,39224
17 15
17,1 399,77064
3. Dinding B
U = 1,36 Wm
2
K A = Luas dinding – Luas pintu
= 9,9m × 3,9 m – 1,4 m × 2 m = 35,81 m
2
CLTD diperoleh dari tabel 32 untuk dinding 10ASHRAE Fundamental Handbook.
Corr. CLTD = CLTD + 2,1 Sehingga beban pendinginan pada dinding B dapat kita lihat pada tabel
berikut ini : Tabel 4.5 Beban Pendinginan Dari Dinding B Ruang Beban
Pukul CLTD
Corr.CLTD Q
dinding B
W 9
4 6,1
297,08
10 7
9,1 443,185
11 9
11,1 540,588
12
11 13,1
637,991
13 12
14,1 686,693
14 13
15,1 735,394
15 14
16,1 784,096
16 14
16,1 784,096
17 15
6,1 297,08
Universitas Sumatera Utara
4. Dinding C yang memiliki jendela
U =1,36 Wm
2
K A = Luas dinding – {8 x luas jendela fixedtype 2 + 8 x luas
jendela non fixed} = 6,9 m
2
x 3,9 m
2
– 2,88 m
2
+ 2,88 m
2
= 21,15 m
2
CLTD diperoleh dari tabel 32 untuk dinding 16 Corr. CLTD
= CLTD + 2,1 Sehingga beban pendinginan pada dinding C dapat kita lihat pada tabel
berikut ini : Tabel 4.5 Beban Pendinginan Dari Dinding C Ruang Beban
Pukul CLTD
Corr.CLTD Q
dinding C
W 9
4 6,1
175,46
10 7
9,1 261,752
11 9
11,1 319,28
12 11
13,1 376,81
13 12
14,1 405,572
14 13
15,1 434,336
15 14
16,1 463,1
16
14 16,1
463,1
17
15 6,1
175,46 5.
Dinding D U = 1,36 Wm
2
K A = 9,9 m x 3,9 m
= 38,61 m
2
CLTD Diperoleh dari tabel 32 dinding 10 Corr CLTD
= CLTD + 2,1 Sehingga beban pendinginan pada dinding D dapat kita lihat pada tabel
berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.6 Beban Pendinginan Dari Dinding D Ruang Beban
Pukul CLTD
Corr.CLTD Q
dinding D
W 9
4 6,1
320,309
10 7
9,1 477,837
11 9
11,1 582,857
12 11
13,1 687,876
13 12
14,1 740,357
14 13
15,1 792,895
15 14
16,1 838,16
16
14 16,1
838,16
17
15 6,1
317,564
6. Jendela
a. Jendela Non Fixed operable pada dinding A
A = 0,6 m×0,4 m x 8 buah = 1,92 m
2
Pada jendela ini terjadi konveksi dan radiasi karena pada saat pengukuran dilakukan, jendela dalam kedaan terbuka.
Beban dapat dihitung dengan persamaan : � = � �����
SC = shading coefficient koefisien teduh = 0.55
SCL = solar cooling load Wm
2
dapat dilihat pada Tabel 36 ASHRAE Fundamental Handbook
Sehingga beban pendinginan jendela Non Fixed operabledinding A dapat kita lihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.7 Beban Pendinginan Dari jendela Non Fixed operable dinding A Ruang Beban
Pukul SCL
Q
jendela non fixed dinding A
W 9
318 335,808
10 230
242,88
11 183
193,248
12
164 173,184
13 151
159,456
14 142
149,952
15 129
136,224
Universitas Sumatera Utara
16 113
119,328
17 95
100,32 b.
Jendela Non Fixedoperable pada dinding C A = 0,6 m x 0,4 m x 8 buah = 1,92 m
2
SC = shading coefficient koefisien teduh = 0.35
SCL = solar cooling load dari Tabel 36 Wm
2
Sehingga beban pendinginan jendela Non Fixed operabledinding C dapat kita lihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.7 Beban Pendinginan Dari Jendela Non Fixed operable dinding C Ruang Beban
Pukul SCL
Q
jendela non fixed dinding C
W 9
318 213,696
10
230 154,56
11
183 122,976
12 164
110,208
13 151
101,472
14 142
95,424
15 129
86,688
16 113
75,936
17
95 63,84
c. Jendela Fixed non operabletype 1 pada dinding A
U = 4.6 Wm
2
K CLTD diperoleh dari tabel 34 ASHRAE Fundamental Handbook
Corr. CLTD = CLTD + 2,1 A= 6 × Luas jendela
= 6 0,6 m × 1,1 m = 3,96 m
2
Beban pendinginan akibat konduksi dapat dihitung dengan persamaan : � = � � � � ����. ����
Sehingga beban pendinginan jendela non fixed operable dinding C
dapat kita lihat pada tabel berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.8 Beban Pendinginan Dari jendela Fixed non operable type 1 pada dinding A
d. Jendela Fixed non operable type 2 pada dinding A
A = 8 x Luas jendela = 8 0,6 m x 0,6 m
= 2,88 m
2
Sehingga beban pendinginan jendela Fixed non operabletype 2 pada dinding A dapat kita lihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.9 Beban Pendinginan Dari jendela Fixed non operable type 2 pada dinding A
Pukul CLTD
Corr.CLTD Q
jendela fixed type 2 dinding A
W 9
1 3,1
41,0688
10 2
4,1 54,3168
11
4 6,1
80,8128
12
5 7,1
94,0608
13 7
9,1 120,5568
14 7
9,1 120,5568
15 8
10,1 133,8048
16 8
11,1 147,528
17 7
9,1 120,5568
e. Jendela Fixed non operabletype 2 pada dinding C
A = 8 x Luas jendela
Pukul CLTD
Corr.CLTD Q
jendela fixed type 1 dinding C
W 9
1 3,1
56,4696
10 2
4,1 74,6856
11
4 6,1
56,4696
12
5 7,1
129,3336
13 7
9,1 165,765
14 7
9,1 165,765
15 8
10,1 183,9816
16 8
11,1 202,1976
17 7
9,1 165,765
Universitas Sumatera Utara
= 8 0,6 m x 0,6 m = 2,88 m
2
Sehingga beban pendinginan jendela Fixed non operabletype 2 pada dinding C dapat kita lihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.9 Beban Pendinginan Dari jendela Fixed non operable type 2 pada dinding A
Pukul CLTD
Corr.CLTD Q
jendela fixed type 2 dinding C
W 9
1 3,1
41,0688
10 2
4,1 54,3168
11
4 6,1
80,8128
12
5 7,1
94,0608
13 7
9,1 120,5568
14 7
9,1 120,5568
15 8
10,1 133,8048
16 8
11,1 147,528
17 7
9,1 120,5568
7. Pintu pada dinding B
U = 1,08 Wm
2
K A = 1,4 m × 2 m
= 2,8 m
2
CLTD diperoleh dari tabel 32ASHRAE Fundamental Handbook. Corr. CLTD = CLTD + 2,1
Sehingga beban pendinginan Pintu pada dinding B dapat kita lihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.10 Beban Pendinginan Dari Pintu pada dinding B
Pukul CLTD
Corr.CLTD Q
pintu dinding B
W 9
1 3,1
9,38
10 3
5,1 15,42
11 5
7,1 21,47
12 7
9,1 27,52
Universitas Sumatera Utara
13 11
13,1 39,61
14 17
19,1 57,76
15 23
25,1 75,91
16
29 31,1
94,05
17 34
36,1 109,17
Untuk mendapatkan total beban pendinginan dari komponen-komponen ruangan, kita harus menjumlahkan total beban pendinginan yang dialami
ruangan pada tiap bagian ruangan untuk tiap jamnya. Total beban maksimum yang dicapai akan dijadikan sebagai beban pendinginnya. Total
beban maksimum itu nantinya akan dijumlahkan dengan beban pendinginan akibat sumber panas dari dalam ruangan beban, sehingga
didapat harga beban pendingin total. Untuk menentukan total beban maksimum dari ruangan, kita dapat
melihat tabel 4.11 berikut ini : dari tabel kita diperoleh bahwa beban pendinginan maksimum terjadi
pada pukul 16:00. Maka, beban pendinginan maksimum yang digunakan ialah beban pada pukul 16:00 sebesar 6192,489 W
Universitas Sumatera Utara
8. Beban Pendinginan Akibat Sumber Panas Dari Dalam Ruangan Beban
a. Beban Pendinginan Akibat Lampu
Lampu pada ruangan beban adalah lampu jenis tungsten berjumlah 24 buah, dengan daya = 40 W. Pada saat pengukuran temperatur
ruangan, lampu sengaja dioperasikan selama 8 jam. Beban pada lampu dapat dihitung dengan persamaan :
� = � � �
��
� �
��
Dimana : Q = Beban pendingin
W = Daya lampu W F
ul
= Faktor guna penerangan F
sa
= Faktor ijin khusus Untuk lampu fluorescent, nilai F
ul
= 1,0 dan F
sa
= 1,2 Sehingga, beban dari lampu fluorescent :
Q = 960 w x 1,0 x 1,2 Q = 1152 W
Karena lampu beroperasi selama 8 jam, maka nilaibeban tersebut harus dikalikan dengan CLF. Dan nilai CLF untuk lampu yang
beroperasi selama 8 jam = 0,86. Maka, beban pendinginan dari 24 lampu fluorescent yang
beroperasi selama 8 jam : Q
fluorescent
= 1152 x 0,86 = 990,72 W
b. Beban Pendinginan Akibat Manusia
Beban pendinginan dari tubuh manusia terdiri dari beban sensibel dan beban laten. Untuk menghitung beban tersebut, dapat
digunakan persamaan : �
��������
= � � �������� ���� ���� � ���
�
�����
= � � ����� ���� ����
Dimana : Q
sensibel
= Panas sensibel yang dikeluarkan manusia berdasarkan aktifitasnya
Universitas Sumatera Utara
Q
laten
= Panas laten yang dikeluarkan manusia berdasarkan aktifitasnya
CLF = Cooling Load Factor
Dari tabel 37 ASHRAE Fundamental Handbook , diperoleh : Q
sensibe
= 75 , untuk manusia yang melakukan aktifitas perkantoran Q
laten
= 55, untuk manusia yang melakukan aktifitas perkantoran Dari tabel 3 ASHRAE Fundamental Handbook , diperoleh nilai
CLF untuk manusia yang melakukan kegiatan perkantoran = 0,92. Harga ini diambil karena pada saat melakukan pengukuran
temperatur ruangan, aktifitas yang terjadi di dalam ruangan adalah kegiatn perkuliahan. Kegiatan ini diasumsikan sama dengan
kegiatan perkantoran. Sehingga,
Q
sensibel
= 55 x 75 W x 0,92 = 3795 W Q
laten
= 55 x 55 W = 3025 W c.
Beban Pendinginan Akibat VentilasiPeranginan dan InfiltrasiPerembesan
Ventilasi untuk bangunan ini ditetapkan 7 Ls untuk tiap orang. Dengan jumlah manusia = 55 orang, maka ventilasi pada ruangan
ini = 7 Ls x 55 orang = 385 Ls. Sedangkan infiltrasi melaui pintu = 43,128 Ls
Beban pendinginan untuk ventilasi dan infiltrasi terdiri dari beban sensibel dan beban laten. Dapat dihitung dengan persamaan :
�
��������
= 1,23 � � � �
− �
�
�
�����
= 3010 � � � �
�
− �
�
Dimana t = 30,079
C temperatur maksimum yang terjadi pada saat pengukuran temperatur ruangan tanggal 22 September 2011
t
i
= 24 C temperatur ruangan yang didinginkan
Universitas Sumatera Utara
W
o
= 0.0159 W
i
= 0.0140 Maka, beban pendinginan untuk ventilasi dan infiltrasi dapat
dilihat pada tabel berikut ini : Tabel 4.12 Beban Pendinginan Akibat Ventilasi
Ls Factor
to - ti Wo - Wi
Q Watt 385
1.23 6,079
2878,71 Sensible
385 3010
0.0055 6373,675
Latent
Tabel 4.13 Beban Pendinginan Akibat Infiltrasi
Qs Factor
to - ti Wo - Wi
Q Watt 43,128
1,23 6,079
100,64Sensi ble
43,128 3010
0,0055 713,984
Latent
9. Total Beban Pendingin
Total beban pendingin merupakan penjumlahan dari beban sensibel dan beban laten yang dialami oleh ruangan.
Rekapitulasi beban pendingin sensibel dan beban pendingin laten dapat kita lihat pada tabel 4.14 dan tabel 4.15 berikut ini :
Tabel 4.14 Total Beban Pendingin Sensibel
Daerah Beban Pendingin Sensibel Pada Pukul 16:00
Q W Atap
2944,161
Dinding A 376,392
Dinding B 784,096
Dinding C
463,1
Dinding D 838,16
Pintu 94,05
Universitas Sumatera Utara
Jendela Fixed 497,26
Jendela Non Fixed 195,27
Manusia 3795
Lampu 1152
Infiltrasi 100,64
Ventilasi
2878,71 TOTAL BEBAN SENSIBEL
14118,839
Tabel 4.15 Total Beban Pendingin Laten
Maka, total beban pendingin pada ruangan J17.402 yang pada penelitian ini digunakan sebagai ruangan beban adalah :
Total beban sensibel + Total beban laten = 24231,498 W = 24,24 kW.
Daerah Beban Pendingin Laten Pada Pukul 16:00
Q W Manusia
3025
Ventilasi
6373,675
Infiltrasi 713,984
TOTAL BEBAN LATEN 10112,659
Universitas Sumatera Utara
BAB V PROSES DAN ANALISA SIMULASI
5.1 Pendahuluan
Proses simulasi yang dilakukan dan dibahas pada bab ini terdiri dari 3 bagian simulasi, yaitu :
1. Simulasi aliran udara yang dialirkan melalui kontainer.
2. Simulasi ruangan beban sebelum menggunakan groundcooling.
3. Simulasi ruangan beban sesudah menggunakan groundcooling.
Simulasi dimulai dengan langkah-langkah umum untuk 3 jenis bagian yang akan dilakukan. Dimulai dengan pemodelan meshing yang akan digunakan
sebagai domain komputasi, diskritisasi, penetapan kondisi batas, penetapan kondisi operasi, dan proses iterasi. Data-data yang digunakan pada proses simulasi
ialah data-data hasil analisa pada bab IV. Khusus untuk desain dan dimensi kontainer yang digunakan, tidak terdapat parameter yang mutlak dalam
penentuannya. Perencanaan desain dan dimensi kontainer lebih terujuk kepada bagaimana model kontainer yang memungkinkan efek groundcooling bisa
dimanfaatkan secara maksimal. Selain itu, perangkat lunak yang digunakan tidak akan dibahas secara mendetail. Hanya terbatas pada langkah-langkah utama
proses simulasi yang dilakukan.
5.2 Simulasi Aliran Udara yang Dialirkan Melalui Kontainer
Proses simulasi ini dilakukan untuk mengetahui performansi kontainer yang merupakan komponen pendingin tunggal dalam siklus groundcooling.
Dengan melakukan simulasi ini, kita akan mengetahui temperatur udara keluaran yang dapat didinginkan oleh siklus groundcooling. Proses simulasi yang
dilakukan adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
