KONSERVASI ENERGI PADA SISTEM TATA UDARA

KONSERVASI ENERGI PADA
SISTEM TATA UDARA DAN
SELUBUNG BANGUNAN GEDUNG

Oleh :
Ir. Parlindungan Marpaung

1.
SISTEM
SISTEM AC

2. PRINSIP
KONSERVASI
PADA AC

3
KASUS

Indonesia – iklim tropis
• Indonesia berada pada garis katulistiwa dengan iklim
tropis (panas dan lembab)

• Kondisi udara yang panas dan lembab tidak nyaman

untuk bekerja, sehingga perlu dikondisikan agar
nyaman.

Indonesia

Kondisi Udara Daerah Tropis

Iklim Tropis - Psychromatic Chart

Kenyamanan Termal
• Kenyamanan termal di dalam ruangan ber AC
ditetapkan dalam Standar Nasional Indonesia
(SNI) sebagai berikut :
• Suhu tabung kering : ( 25.5 + 1.5) C
• Kelembaban udara : (60 + 5) %

Transformasi Energi Dari Hulu Hingga ke Pemanfaat Akhir

ENERGI

DI

BANGUNAN GEDUNG

AC adalah Konsumen Energi Terbesar
8

FAKTOR YG MEMPENGARUHI KONSUMSI ENERGI SISTEM TATAUDARA

9
Butir 1 – 3; dan 6 gambar di atas berkaitan langsung dengan sistem tata udara, sedangkan butir 4; 5 dan 711 berhubungan dengan selubung bangunan dan pencahayaan

TOPIK BAHASAN 1

10

4/23/2014

SISTEM TATA UDARA
Sistem tata udara atau AC adalah
utilitas bangunan gedung untuk
mengkondisikan udara dalam
ruangan gedung agar nyaman
untuk beraktifitas.
 AC bukan mendinginkan tetapi
membuat ruangan nyaman.
 Jenis AC terdiri atas :
– Split
– Sentral


11

AC Split

AC Sentral

KOMPONEN SISTEM AC (REFRIGERASI)

ta

Kondenser
M

XV

Kp
M

Evaporator

ti

M

12

Kompresor
Luar ruangan

 Kondensor
 Evaporator (di ruangan).


CARA KERJA SISTEM AC SPLIT


Evaporator menyerap panas dari
dalam ruangan dengan suhu
tertentu (rendah) dan melalui
kompressor dipindahkan ke
kondensor di luar ruangan
(udara luar) yang suhunya
lebih tinggi.



Sistem kendali AC mengatur suhu
dan RH udara dalam ruangan
sesuai standar kenyamanan

termal.

Sumber Panas pada Bangunan Gedung
(Beban AC) :

• Radiasi Matahari
• Konduksi malalui dinding, atap
• Penghuni.
• Peralatan listrik, produk dll
• Infiltrasi udara

CARA KERJA AC SPLIT

MESIN AC SPLIT
AC Split
Energi
panas
diserap
Katup
ekspansi

Energi
listrik
digunakan

Refrigran

Energi
panas
dilepas

16

KOMPONEN AC : EVAPORATOR

18

KOMPONEN AC : KONDENSOR AC

19

SIKLUS KERJA AC - SISTEM REFRIGERASI

20

DIAGRAM P-H UNTUK SISTEM REFRIGERASI

21

Mengendalikan Kenyamanan Termal.




Bila beban AC (panas sensibel ruangan) bervariasi yang
ditandai dengan berubahnya suhu di dalam dan di luar
ruangan, maka sistem responsip dilakukan dengan
mengatur CFM - laju alir udara pendingin.
Kalau beban AC (panas laten) yang berubah yang tampak
dengan berubahnya kelembaban - RH dari ruangan, maka

sistem AC harus responsip terhadap perubahan tersebut
dengan mengatur temperatur coil.
Sebuah termostat dapat
memberi sinyal pada
modulating damper atau
pengendali putaran fan,
sedangkan humidistat
melakukan hal serupa
untuk pompa dan atau
katup pengatur (valve)
agar menyesuaikan laju
aliran media pendingin.

SISTEM AC SENTRAL - WATER CHILLER

Keterangan gambar :
23

1.Mesin Chiller.
2.Pompa air dingin.

3.AHU-Fan coil.
4.Saluran-duct.
5.Pompa air pendingin
6.Ruangan ber AC
7.Cooling tower.

SISTEM AC SENTRAL
Pada gambar berikut ditunjukkan siklus kerja dalam skema diagram
sistem AC sentral pada bangunan gedung.
24

•
•

•
•
•

Sirkuit udara dalam ruangan
Sirkuit air dingin

Sirkuit refrigran
Sirkuit pendingin kondensor
Sirkuit air pendingin.

KAPASITAS DAN KINERJA AC
 Kapasitas AC : Efek pendinginan yang dihasilkan AC : Qev (BTU/Jam).

 Kinerja AC : perbandingan antara efek pendinginan dengan daya
kompressor yang digunakan (COP)
25

ta
Qkd
Kondenser
Wkp
Kp

XV
Evaporator

Qev
ti

Output
COP =

Input

=

Qev
Wkp

KONSERVASI ENERGI PADA AC

26

PRINSIP KONSERVASI ENERGI
(PENCEGAHAN)

- AC

Jenis & Kapasitas, sesuai kebutuhan
 Efisiensi & Instalasi AC, gunakan yang
terbaik.
 Pengoperasian sistem AC




Mendinginkan ruangan bukan tujuan,
tetapi kenyamanan.
√ Setting Suhu indoor sesuai standar
Perawatan Rutin



Modifikasi AC

27

√

PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC
(PENCEGAHAN)
 MENENTUKAN KAPASITAS SISTEM AC
(BANGUNAN GEDUNG - ACUAN PRAKTEK )

28

PERKIRAAN KAPASITAS AC
Luas Ruangan

Kapasitas AC

Daya

Daya

Daya/m2

(m2)

(BTU/Jam)

(PK)

(Watt)

Watt/m2)

14 - 23

5000

0,60

447,00

19 - 32

19 - 28

6000

0,75

558,75

20 -30

23 - 33

7000

0,80

596,00

18 - 26

28 - 37

8000

0,90

670,50

18 - 24

33 - 42

9000

1,00

745,00

18 - 23

37 - 51

10000

1,20

894,00

17 - 24

46 - 60

12000

1,50

1117,50

18 -24

53 - 74

14000

1,70

1266,50

17 - 24

70 - 93

18000

2,00

1490,00

16 - 21

PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC
(PENCEGAHAN)
 MEMILIH JENIS SISTEM AC:

INDIKATOR EFISIENSI SISTEM AC
 Energy efficiency ratio (EER).
EER : Efek pendinginan (Btu/Jam) / Energi Input (W).
 Coefficient of performance (COP)
COP: Efek pendinginan (kW) / Energi Input (kW).

KINERJA AC SPLIT DI PASARAN.
2.0

2.5 – 3.0

3.0 – 4.0

4.0

6.0

EER

6.8

8.5 - 10

11- 14

> 14

20

KRITERIA

Sangat

Buruk

Baik

Baik Sekali

Superior

EVALUASI

Buruk

CATATAN

Existing (Indonesia)

31

COP

Market Indonesia

Jepang

PERKEMBANGAN KINERJA AC SENTRAL

32

KINERJA AC SENTRAL (CHILLER)

33

KINERJA AC – MENURUT SNI :

34

PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC
(PENCEGAHAN)


MENGOPERASIKAN AC - INDOOR

 Suhu : 25.5 + 1.5 C
 Kelembaban relatif (RH) : 60 + 5 %.

KODISI NYAMAN
TERMAL

35

Menurut SNI Kondisi nyaman dalam ruang kerja :

PENGOPERASIAN AC

Suhu
ruangan
33 C.

36

Suhu
ruangan
16 C.

Fan “on”
AC ; COP = 2
Efisien ...??

PARAMETER OPERASI KRITIS AC


INDOOR
SUHU
 RH




OUTDOR


SUHU UDARA
PENDINGIN

PENGARUH SUHU DAN KELEMBABAN TERHADAP
KENYAMANAN TERMAL DAN KONSUMSI ENERGI AC.
•

Setiap setting suhu naik 1oC, konsumsi listrik akan naik 6%.

•

Setiap kelembaban relatif udara ruangan naik sebesar 5%,
maka untuk mendapatkan kondisi kenyamanan yg sama
suhu udara ruangan harus diturunkan sebesar 1oC - 1.5oC .

•

Kenyamanan termal yang sama dapat diperoleh misalnya
dengan suhu 21oC dan RH 75%, atau dengan suhu 25oC dan
RH 55% akan tetapi pemakaian energi listrik berbeda.

•

Untuk kondisi suhu 21oC dan RH 75%, konsumsi listrik AC
lebih besar sekitar : 24% (4 x 6%) dibandingkan dengan
kondisi ruangan dengan suhu 25oC dan RH 55%.

Setiap 1 C suhu chilled water diturunkan, maka
konsumsi energi AC naik 6 %.

39

Suhu ruangan disetting rendah tidak sesuai standar
kenyamanan termal …????
40

Setting suhu : Cool atau Rendah

Karena Setting Suhu Rendah, maka :
PENGHUNI DINGIN

Jendela dibuka,.

41

Saluran udara sejuk/diffuser
di ruang kerja ditutup

PENGOPERASIAN AC YANG BENAR ..!!

√

42

Komponen bangunan dan sistem AC yang dioperasikan harus
memenuhi hal sebagai berikut.
1. Pintu dan jendela ruangan yang dikondisikan harus dijaga
selalu dalam keadaan tertutup, sebaiknya menggunakan
penutup otomatis;
2. Dinding kaca diusahakan tidak meneruskan sinar matahari
langsung ke dalam ruangan, caranya dengan memberi peneduh,
tirai atau kaca film;
3. Ruangan yang dikondisikan harus dijaga agar tidak terjadi
infiltrasi atau kebocoran udara luar, caranya antara lain
dengan butir 1 di atas, dan dengan mamasukkan udara segar
secukupnya.
4. Hindarkan peralatan-peralatan yang menghasilkan panas;
5. Pemanfaatan ruangan sesuai dengan perencanaan.
6. Sistem AC, peralatan utama (Chiller, AHU, Fan Coil dan
Pompa) HARUS efisien.
7. Instalasi AC harus sesuai.

KARAKTERISTIK OPERASI AC
Kinerja (BTU.H/W),
 Kapasitas pendinginan (BTU/jam) dan
 Konsumsi daya (W) sistem AC


43

Sangat dipengaruhi oleh
parameter operasi seperti kondisi
suhu udara indoor maupun suhu
udara outdoornya

AC SENTRAL
:

SETIAP SUHU AIR PENDINGIN TURUN 1 C,
DAYA KOMPRESSOR TURUN 2.5 %.
44

Dari contoh di muka dengan asumsi suhu air pendingin turun sama dengan
turunnya Tw = 9.4 C, maka penghematan energi dengan meanfaatkan adara
exchaust ruangan akan menghemat energi = 2.5 x 9.4 = 23.5 %

PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC
(PENCEGAHAN)
EFEKTIFITAS COOLING TOWER DI KONTROL ?
Monitor CT range dan approach
secara terus menerus .



Mengatur laju alir air pendingin
berdasarkan suhu dan approach.



Meningkatkan laju alir/water loads
saat musim panas dimana approach
tinggi.



Meningkatkan laju alir udara
pendingin saat approach rendah.



Mengatur putaran fan cooling tower
berdasarkan exit water
temperatures.

45



PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC
(PENCEGAHAN)

PERAWATAN COOLING TOWER
46

Kondenser
Hilangkan kerak (scale) dan jamur, gunakan water treatment
Bersihkan sirp-sirip koil.
Semakin rendah suhu air, semakin tinggi COP yang
dihasilkan.
Periksa jumlah aliran udara pendingin kondensor.
Periksa range dan approach cooling tower.

PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC
(INOVASI EFISIENSI)
UDARA EXCHAUST DARI RUANGAN DIMANFAATKAN
MENDINGINKAN COOLING TOWER?
47

PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC
(INOVASI EFISIENSI)

RETROFIT AC- REFRIGRAN HC


Refrigerant AC yang banyak digunakan saat ini adalah Freon.
Bahan ini tidak ramah lingkungan, merusak lapisan ozon dan
meningkatkan pemanasan global.



Sebagai pengganti freon dapat digunakan antara lain
refrigerant Hidrokarbon (HC) – tidak merusak lapisan ozon
dan tidak menimbulkan pemanasan global, dan menghemat
daya listrik pada unit kompresor sampai dengan 20%,



Dapat secara langsung dipergunakan pada unit mesin AC
serta aman dipakai,



Sudah ada SOP penggunaan HC, SNI (standar Nasional
Indonesia) bahkan SOP berdasarkan Standar Internasional
(British, Australian , German DLL).

48

IKLAN RETROFIT - REFRIGRAN HC

CONTOH :
RETROFIT AC SPLIT- KANTOR PUSDIKLAT KEBTKE

Retrofit dilakukan pada dua unit AC
berikut :
• AC split 1,Merek Nasional, 2 PK.
•AC split 2, Merek Nasional, 4 PK
Penghematan energy pada AC adalah :
21- 25 %.

PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC
(PENCEGAHAN)


INSTALASI AC


PENEMPATAN OUTDOOR & INDOOR AC SPLIT..!!

KARAKTERISTIK OPERASI SISTEM AC SPLIT


Semakin tinggi suhu udara luar (outdoor AC) semakin
rendah Kinerja AC

52

Kinerja AC RSX 8H vs Suhu Udara Outdoor
(Suhu Udara Indoor 16 C WB)
16
y = -0,3273x + 20,351
R² = 0,9933

BTU.H/Watt

14
12
10
8
6

Series1
Linear (Series1)

4
2
0
0

10

20

30

40

Suhu Udara Outdoor (C DB)

50

KARAKTERISTIK OPERASI SISTEM AC SPLIT


Semakin rendah suhu indoor AC semakin berkurang
kinerja AC.

53

PENEMPATAN OUTDOOR AC SPLIT

Menghalangi
sirkulasi udara
& pendinginan
Outdoor AC

54

PENEMPATAN OUTDOOR UNIT AC
(DI TANGGA DARURAT)
FAKTA DI LAPANGAN
55

Outdoor AC Saling Memanasi

56

?

CONTOH KASUS AC

57

4/23/2014

FAKTA DI LAPANGAN

SETTING & SUHU AKTUAL DI SUATU HOTEL
(GORONTALO)
58

Setting & Suhu ruangan pertemuan hotel pagi jam 9

CONTOH LAIN : FAKTA DI LAPANGAN
SETTING SUHU RUANG PERTEMUAN HOTEL (PALU)

59

CONTOH Lain : FAKTA DI LAPANGAN

SETTING SUHU HOTEL (ACEH)

60

CONTOH Lain :FAKTA DI LAPANGAN

SETTING SUHU RUANG HOTEL (SERANG)

61

FAKTA DI LAPANGAN
Instalasi AC - Bangunan Gedung

Instalasi Outdoor AC Salah

Outdoor unit AC diblokir
Kinerja AC turun

62

FAKTA DI LAPANGAN
Instalasi AC, Out door AC di dalam ruang tertutup

63

Out door dan Indoor AC dipasang di ruang kerja

64

 Instalasi AC

AC SPLIT ON

EXCHAUST FAN
ON

X

65

Contoh : Penempatan dan instalasi outdoor AC

Posisi AC di atas Pintu
yang terbuka

66

Outdoor unit AC diblokir tembok

67

FAKTA DI LAPANGAN

HOTEL – BALIKPAPAN

68

FAKTA DI LAPANGAN - BALI

PENEMPATAN OUTDOOR AC - SALAH
Instalasi AC : Out door AC diblokir tembok
: Aliran udara pendingin terhalang

DATA HASIL PENGUKURAN :
•
•
•

Arus aktual : 8.2 amp; name plate : 7.5 amper.
Suhu udara ambient : 28.4 C
Suhu udara pendingin out door AC : 35 C

 Aliran udara pendingin Out door AC dihalangi Jemuran

71

SAMPAH MENGHALANGI ALIRAN UDARA PENDINGIN
OUTDOOR AC
FAKTA DI LAPANGAN

72

PEMELIHARAAN

SIRIP KOIL AC KOTOR

74

FILTER KOTOR

75

PERAWATAN COOLING TOWER

76

Kondenser
Hilangkan kerak (scale) dan jamur, gunakan water treatment
Bersihkan sirp-sirip koil.
Semakin rendah suhu air, semakin tinggi COP yang
dihasilkan.
Periksa jumlah aliran udara pendingin kondensor.
Periksa range dan approach cooling tower.

OUTDOOR AC KOTOR

77

PENGUKURAN AC SANYO (OUTDOOR
KOTOR)

Arus name plate = 4.6 amp

Arus aktual = 5.2 amp

Outdoor kotor
Suhu udara pendingin relatif tinggi

PENGUKURAN AC SANYO (OUTDOOR BERSIH)




Suhu : 31 C.
Arus name plate = 4.6 amp
Arus aktual = 4.3 amp (??) ;

PRINSIP KONSERVASI ENERGI AC
(PENCEGAHAN)

80

KONSERVASI ENERGI PADA
SELUBUNG BANGUNAN

4/23/2014

SELUBUNG BANGUNAN
Konsep selubung bangunan efektif diterapkan
untuk gedung yang dikondisikan (ber AC)
 Sebagian besar energi termal berpindah lewat
elemen bangunan tersebut


RADIASI DAN KONDUKSI MATAHARI


Panas akibat radiasi dan konduksi matahari
sangat besar. Gambar di bawah menunjukkan
radiasi total melalui kaca mencapai 30 kWh/m2.

83

84

RUMAH TURI

85

HANGING GARDEN HOTEL –
UBUT BALI

Sebelum dan sesudah dibangun Hotel

ATAP ALANG-ALANG

KAMAR DENGAN BANYAK BUKAAN

KOLAM RENANG MENYATU DENGAN VILLA

Transportasi

SIMULASI SEBELUM MODIFIKASI

SIMULASI SESUDAH MODIFIKASI

Rumah Atap Alang-alang

Rumah Adat Sumbawa

ROOF TOP GARDEN
Roof top garden dimaksudkan agar suhu atap bangunan turun sehingga
, mengurangi beban AC
103

The Interface: gedung apartemen dengan sistim atap hijau
dan passive solar

The Interface dari OMA adalah sebuah gedung apartemen yang rencananya akan di bangun di Singapura.

POND COOLING SYSTEM

PENGARUH VEGETASI TERHADAP SUHU

PENGARUH

VEGETASI TERHADAP SUHU

SIMULASI PERUBAHAN SUHU PADA PERMUKAAN BETON

SIMULASI SUHU PERMUKAAN RUMPUT

PENURUNAN SUHU KARENA VEGETASI

TERIMAKASIH