Sistem pengkondisian udara gedung auditorium Universitas Sanata Dharma Yogyakarta - USD Repository

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

SISTEM PENGKONDISIAN UDARA GEDUNG AUDITORIUM
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat sarjana S-1

Diajukan oleh:
RONALD HINDARTO
NIM: 105214023

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2014
i

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

AIR CONDITIONING (AC) SYSTEM OF
SANATA DHARMA UNIVERSITIE’S AUDITORIUM
YOGYAKARTA

FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering

by
RONALD HINDARTO
Student Number: 105214023

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2014
ii

!!!

'I'IN 'rpu^\rnd snlsruu) srulod'rl

Bruuln Eurqrurqtue4

V

l0Z llttt 17'e1n4e

KB o

a

:qolo rnfnlesrg rlBIeJ

EZOVIZgOL:NtrIN

ouupulH pleuou :u{ueN

:qelo unsnsrc

YIU\TXYACOA YHIUYHO VIYNYS SYIISUIAINO
I,{OTUOJ,IONY 3NN(

g9 YUY(IN NYISI(NOXCNfld I,lItrIS TS

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

'cS'ntr

''rg'g 'uso6 Eiupd qrs8ur

srrusqc uluuBs ssJISJeAruo
lEo1ou>1e1 usp surus SBIIn>IEC

VrcZWtt 17'elm4e(?oa

u1o3?uy

-uwtzq,
{luBurBCI

uusv'ro

enlo)

:lfn8uod Bqrued u€unsns
IINI OI

'IOZ

:1e33uu1upe4

r3o1ou1e1 uup suleS selln>IeC

ISdlqS lfn8ue4 u4rrrud uedepuq rp uu{uur1ugedl6l

tzjvtzgUr:hiIN
ouspurH plBuou :uIu8N
:qelo srlnlrp uup uuldurs:edrq

YJUI}IVA9OA YI{TUYHO VJYAIVS SYJISUflAINN

WNruOIIffIV 9NN(IUC YUY(IN NYISI(NOXCNId WIISIS
TSdTU>IS

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT

PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRAK

Perancangan sistem pengkondisian udara dilakukan untuk memperoleh
temperatur, kelembaban, kebersihan, kesejukan udara dan pendistribusian udara
yang nyaman pada gedung auditorium. Pada skripsi ini penulis menggunakan
Gedung Auditorium Universitas Sanata Dharma Yogyakarta sebagai gedung
auditorium yang akan dirancang. Pengkondisian udara yang dirancang adalah
Ground Floor, meliputi Stage, Bookshop, Ruang Operator dan pada First Floor
meliputi Ruang Seminar, Stage, Sekretariat Ruang Seminar dan IT Room pada
Gedung Auditorium Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Sistem
pengkondisian udara yang digunakan dalam percangan ini menggunakan sistem
air-udara. Sistem air-udara ini menggunakan AHU (Air Handling Unit) dan FCU
(Fan Coil Unit). Komponen utama pada mesin pendingin/refrigerasi adalah
evaporator, kompresor, katup ekspansi, kondenser. Komponen pendukung sistem

pengkondisian udara yang digunakan adalah pompa, air cooled chiller, AHU dan
FCU. Refrigeran yang digunakan adalah R-134a. Dengan diagram Psychometric
dapat ditentukan suhu ruangan yang dikondisikan dengan Dry Bulb sebesar 77°F
dengan kelembaban (RH) sebesar 52%.
Perhitungan beban pendinginan untuk gedung Auditorium Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta diperoleh sebesar 144,98 TR. Pada perancangan
sistem pengkondisian udara ini menggunakan Air Cooled Chiller Carrier 30GTN
GTR150-60Hz, AHU I Carrier 39G 1926 BCG 15-800, AHU II Carrier 39G 1926
BCG 15-800, AHU III Carrier 39G 1722 BCG 15-710, FCU I Carrier 42 GWC –
016, FCU II Carrier 42 GWC – 008, FCU III Carrier 42 GWC – 016, FCU IV
Carrier 42 GWC – 008.

vi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala
rahmat dan anugerah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi merupakan sebagian persyaratan yang wajib ditempuh oleh setiap
mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta. Skripsi ini juga wujud pemahaman dari hasil belajar
mahasiswa selama mengikuti kegiatan perkuliahan di Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta.
Dalam

skripsi

ini

akan

dibahas

mengenai

perancangan

sistem

pengkondisian udara (AC) untuk Gedung Auditorium Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta. Dalam skripsi ini penulis merancang sistem pengkondisian udara
pada gedung auditorium dengan menggunakan sistem AC sentral.
Penulis menyadari bahwa penyusunan skrispi ini melibatkan banyak
pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1.

Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2.

Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3.

Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., Dosen Pembimbing Skripsi.

4.

A. Prasetyadi, M.Si., Dosen Pembimbing Akademik.

5.

Romo H. Van Opzeeland, SJ., Ketua Panitia Pembangunan Gedung
Auditorium Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
viii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

6.

M. Suseno, selaku pemberi izin untuk meninjau proyek pembangunan
Gedung Auditorium Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

7.

Orang tua penulis yang memberikan motivasi dan semangat paling kuat serta
membiayai penulis dalam menyelesaikan kuliah dan skripsi ini.

8.

Rudy Hindarto dan Robby Hindarto, sebagai kakak kandung penulis.

9.

Teman-teman Teknik Mesin USD angkatan 2010.

10. Seluruh staff pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan
kepada penulis.
11. Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah
ikut membantu dalam menyelesaikan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang
perlu diperbaiki dalam skripsi ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan dan
kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga skripsi
ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca. Terima kasih.

Yogyakarta, 1 Juni 2014

Penulis

ix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................

i

TITLE PAGE ...............................................................................................

ii

HALAMAN PENGESAHAN .....................................................................

iii

HALAMAN PERSETUJUAN ....................................................................

iv

HALAMAN PERNYATAAN .....................................................................

v

ABSTRAK ...................................................................................................

vi

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ...............................................

vii

KATA PENGANTAR .................................................................................

viii

DAFTAR ISI ................................................................................................

x

DAFTAR TABEL ........................................................................................

xiii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................

xv

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN .....................................................................

1

1.1 Latar Belakang ....................................................................

1

1.2 Tujuan ..................................................................................

2

1.3 Manfaat.................................................................................

3

1.4 Langkah Perancangan .........................................................

3

1.5 Batasan Masalah ..................................................................

4

LANDASAN TEORI ................................................................

8

2.1 Pengertian Tentang Chiller, AHU dan FCU .......................

8

x

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.2 Mekanisme Perpindahan Kalor ...........................................

13

2.3 Tujuan Penyegaran Udara ...................................................

14

2.4 Sistem Penyegaran Udara ....................................................

14

2.5 Mesin Pendingin dengan Siklus Kompresi Uap ..................

18

2.6 Faktor Pertimbangan Dalam Pemilihan Sistem Penyegaran

BAB III

Udara ...................................................................................

23

2.7 Komponen Utama Mesin Pendingin/Refrigasi ...................

25

2.8 Komponen Pendukung Dalam Sistem Penyegaran Udara ..

31

2.9 Refrigeran ............................................................................

33

2.10 Sistem Perpipaan ...............................................................

34

BEBAN PENDINGINAN .........................................................

36

3.1 Kalor Sensibel .....................................................................

36

3.2 Kalor Laten ..........................................................................

37

3.3 Kondisi Umum Bangunan ...................................................

37

3.4 Rumus yang Digunakan Dalam Perhitungan Beban
Pendinginan .........................................................................

43

3.5 Perhitungan Beban Pendinginan pada Gedung Auditorium
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta .............................

47

3.6 Psychrometric Charts ..........................................................

89

xi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB IV

BAB V

PEMILIHAN AIR COOLED CHILLER, AHU dan FCU .......

95

4.1 Air Cooled Chiller ...............................................................

95

4.2 AHU (Air Handling Unit) ...................................................

100

4.3 FCU (Fan Coil Unit) ...........................................................

106

RANCANGAN SISTEM PERPIPAAN DAN DUCTING ......

113

5.1 Sistem Perpipaan yang Digunakan ...................................... 113
5.2 Debit Air Pendingin melalui Unit Penyegar Udara ............. 114
5.3 Perhitungan Sistem Perpipaan Gedung Auditorium
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta .............................

117

5.4 Perhitungan Head Pump Gedung Auditorium Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta ................................................

126

5.5 Sistem Ducting Gedung Auditorium Universitas Sanata

BAB VI

Dharma Yogyakarta ............................................................

128

KESIMPULAN .........................................................................

137

6.1 Kesimpulan .......................................................................... 137
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................

xii

139

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR TABEL
Tabel 3.1

Nilai Koefisien Perpindahan Panas Melalui Dinding .............

49

Tabel 3.2

Maximum Solar Heat Gain Factors untuk Kaca ....................

51

Tabel 3.3

Shading Coefficients untuk Kaca ...........................................

52

Tabel 3.4

Cooling Loads Factors untuk Kaca dengan Interior Shading
.................................................................................................

53

Tabel 3.5

Sensible and Latent Heat Gain pada Manusia ........................

56

Tabel 3.6

CFM untuk Ventilasi ..............................................................

57

Tabel 3.7

Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Bookshop
.................................................................................................

Tabel 3.8

Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Ruang
Operator ..................................................................................

Tabel 3.9

59

64

Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Ruang
Seminar ...................................................................................

70

Tabel 3.10 Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan IT Room
.................................................................................................

75

Tabel 3.11 Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Sekretariat
Ruang Seminar ........................................................................

81

Tabel 3.12 Data Hasil Perhitungan Total Beban Pendinginan Stage .......

87

Tabel 4.1

Unit Sizes and Modular Combinations Carrier Tipe 30GTN3PD Malaysia .........................................................................

xiii

97

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel 4.2

Spesifikasi Air Cooled Chiller Tipe 30GTN, GTR150-60Hz
.................................................................................................

98

Tabel 4.3

Jenis-jenis AHU Carrier 39G .................................................

102

Tabel 4.4

Spesifikasi FCU Carrier 42GW .............................................

108

Tabel 5.1

Hasil Perhitungan Laju Aliran Pendinginan ...........................

117

Tabel 5.2

Equivalent Feet of Pipe for Fittings and Valves ..................... 121

Tabel 5.3

Tabel Perhitungan Friction Loss dan Pressure Drop
Perpipaan Jalur 1 ..................................................................... 124

Tabel 5.4

Tabel Perhitungan Friction Loss dan Pressure Drop
Perpipaan Jalur 2 ..................................................................... 125

Tabel 5.5

Recommended Maximum Duct Velocity for Low Velocity
System (FPM) .........................................................................

130

Tabel 5.6

Perhitungan Friction Loss dan Ukuran Ducting AHU 1 ........

135

Tabel 5.7

Perhitungan Friction Loss dan Ukuran Ducting AHU 2 ........

136

Tabel 5.8

Perhitungan Friction Loss dan Ukuran Ducting AHU 3 ........

136

xiv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1

Ground Floor Proyek Pembangunan Gedung Auditorium
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta ............................

Gambar 1.2

First Floor Proyek Pembangunan Gedung Auditorium
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta ............................

Gambar 1.3

Stage

Proyek

Pembangunan

Gedung

5

Auditorium

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta ............................
Gambar 1.4

4

5

Proyek Pembangunan Gedung Auditorium Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta ...............................................

6

Gambar 1.5

Rancangan Sistem Pengkondisian Udara ..........................

7

Gambar 2.1

Sistem Air-Udara ...............................................................

16

Gambar 2.2

Sistem Udara Penuh ...........................................................

17

Gambar 2.3

Sistem Air Penuh ...............................................................

18

Gambar 2.4

Siklus Kompresi Uap .........................................................

20

Gambar 2.5

Diagram P-h .......................................................................

21

Gambar 2.6

Kompresor Torak ...............................................................

26

Gambar 2.7

Langkah Kerja Kompresor .................................................

27

Gambar 2.8

Kondensor Berpendingin Udara ........................................

28

Gambar 2.9

Flooded Evaporator dan Direct Expantion Evaporator

Gambar 2.10

.............................................................................................

30

Pemisah Minyak Pelumas ..................................................

32

xv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.1

Denah Ground Floor Gedung Auditorium Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta ...............................................

Gambar 3.2

Denah First Floor Gedung Auditorium Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta ...............................................

Gambar 3.3

38

39

Sistem Pengkondisian Udara di Dalam Ruangan Ber-AC
.............................................................................................

93

Gambar 3.4

Psychrometric Charts untuk 2 AHU di Stage ...................

94

Gambar 4.1

Air Cooled Chiller Tipe 30GTN, GTR150-60Hz ...............

99

Gambar 4.2

Dimensi Ukuran Air Cooled Chiller Tipe 30GTN,
GTR150-60Hz ....................................................................

99

Gambar 4.3

Dimensi Ukuran AHU 39G ................................................ 103

Gambar 4.4

Grafik Pemilihan AHU ......................................................

Gambar 4.5

AHU Carrier 39G Galaxy .................................................. 105

Gambar 4.6

FCU Carrier 42GW ...........................................................

Gambar 4.7

Dimensi Ukuran FCU 42GW ............................................. 112

Gambar 5.1

Two Pipe Direct Return .....................................................

Gambar 5.2

Grafik Friction Loss Untuk Pipa Baja (Closed Hydronic

104

109

114

System) ...............................................................................

120

Gambar 5.3

Sistem Perpipaan First Floor (3 AHU dan 2 FCU) ..........

122

Gambar 5.4

Sistem Perpipaan Ground Floor (2 FCU) .......................... 123

Gambar 5.5

Sistem Perpipaan First Floor Jalur 1 (3 AHU dan 2 FCU)
............................................................................................. 124

xvi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 5.6

Sistem Perpipaan Ground Floor Jalur 2 (2 FCU) .............. 126

Gambr 5.7

Friction Loss for Air Flow in Galvanized Steel Round
Ducts ..................................................................................

131

Gambar 5.8

Equivalent Round Duct Sizes .............................................

132

Gambar 5.9

Sistem Ducting AHU 1 dan AHU 2 ................................... 133

Gambar 5.10

Sistem Ducting AHU 3 ......................................................

xvii

134

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

1

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Pada masa sekarang ini tuntutan kebutuhan hidup makin lama makin
banyak. Salah satu dari sekian banyak kebutuhan manusia adalah kebutuhan akan
rasa nyaman di dalam beraktivitas. Kenyamanan di dalam beraktivitas dapat
dicapai dengan tersedianya lingkungan yang bersih, sejuk, dan bebas dari polusi.
Tentu keadaan yang seperti ini sudah sangat jarang ditemukan di lingkungan
tempat tinggal kita, khususnya daerah perkotaan.
Dalam kondisi seperti ini, manusia dituntut untuk aktif di dalam berbagai
kegiatan/aktivitas. Akan tetapi, dengan keadaan udara yang panas, kotor dan
kurangnya suplai oksigen yang kita hirup dalam udara dapat menyebabkan
manusia lebih cepat lelah, mengantuk, malas beraktivitas, dan sangat
dimungkinkan timbulnya penyakit-penyakit yang berhubungan dengan saluran
pernapasan.
Udara kotor dapat disebabkan karena adanya berbagai macam polusi
udara. Polusi udara ini dapat disebabkan dari berbagai macam sumber, yaitu asap
knalpot kendaraan bermotor, asap rokok, asap dari pabrik-pabrik yang beroperasi,
asap pembakaran sampah, bakteri/virus, bau keringat manusia. Berbagai macam
upaya telah dilakukan manusia untuk mengurangi udara panas dan kotor. Salah
satunya dengan menggunakan AC (Air Conditioning), yang dapat digunakan pada

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2

berbagai macam bangunan dan kendaraan. AC pada bangunan dapat berupa AC
sentral atau AC split. Untuk bangunan dengan ukuran yang besar, seperti gedung
serbaguna, rumah sakit, bank, perkantoran, hotel, mall dan lain-lain lebih cocok
menggunakan AC sentral, tetapi bangunan dengan ukuran kecil ataupun sedang
akan lebih cocok menggunakan AC split.
Gedung Auditorium Universitas Sanata Dharma Yogyakarta merupakan
salah satu gedung yang berperan penting dalam mendukung acara-acara besar,
seperti wisuda, seminar umum dan lain-lain khususnya untuk acara intern
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Oleh karena itu, untuk mendukung
seluruh kegiatan yang ada di dalamnya, maka sirkulasi udara di dalam gedung
auditorium harus dibuat sedemikian rupa sehingga pengunjung di dalamnya
merasa nyaman dan betah.

1.2 Tujuan
Tujuan pembuatan sistem pengkondisian udara adalah:
1.

Mengkondisikan udara dalam suatu ruangan pada suhu yang nyaman.

2.

Mengkondisikan udara dalam suatu ruangan pada kelembaban (RH) tertentu.

3.

Mengkondisikan ruangan agar udara segar tercukupi.

4.

Menjaga agar udara di dalam ruangan bersih dan terbebas dari polusi, baik itu
dari debu, kuman, virus, bakteri, maupun bibit penyakit.

5.

Menghilangkan bau-bau yang menyengat dari ruangan.

6.

Membuang udara kotor yang ada dalam ruangan.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

7.

3

Mengatur sistem aliran udara supaya kondisi udaranya baik serta suhu dan
kelembabannya merata.

1.3 Manfaat
Manfaat adanya sistem pengkondisian udara:
1.

Membuat pengunjung merasa nyaman untuk melakukan aktivitas di dalam
gedung auditorium.

2.

Memberikan suplai udara segar pada pengunjung gedung auditorium.

3.

Meningkatkan produktifitas para staff yang bekerja di dalam gedung
auditorium.

1.4 Langkah Perancangan
Langkah perancangan sistem pengkondisian udara sebagai berikut:
1.

Menentukan gedung yang akan dijadikan sebagai latar perancangan.

2.

Mengetahui atau menggambar terlebih dahulu denah ruangan.

3.

Melakukan perhitungan beban pendinginan dalam setiap ruangan.

4.

Menentukan Air Cooled Chiller yang akan digunakan sesuai beban
pendinginan.

5.

Menentukan AHU (Air Handling Unit) dan FCU (Fan Coil Unit).

6.

Menggambar dan merancang sistem pengkondisian udara, baik itu ducting
maupun sistem perpipaannya.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

4

1.5 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam perancangan ini adalah merancang sistem
pengkondisian udara (AC) untuk gedung auditorium yang masih dalam proses
pembangunan yang terletak di Jalan Affandi, Mrican, Depok, Sleman,
Yogyakarta.
Sistem pengkondisian yang dipilih adalah sistem AC sentral,
 AC sentral ini dirancang menggunakan mesin pendinginan udara (Air Cooled
Chiller), AHU (Air Handling Unit) dan FCU (Fan Coil Unit).
 Air Cooled Chiller, AHU dan FCU yang digunakan pada rancangan ini sudah
terdapat dipasaran.
 Temperatur udara lingkungan yang terletak diluar dan didalam ruangan
dianggap tetap (tidak berubah terhadap waktu).

Gambar 1.1 Ground Floor Proyek Pembangunan Gedung Auditorium
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 1.2 First Floor Proyek Pembangunan Gedung Auditorium
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

Gambar 1.3 Stage Proyek Pembangunan Gedung Auditorium
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

5

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 1.4 Proyek Pembangunan Gedung Auditorium
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

6

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 1.5 Rancangan Sistem Pengkondisian Udara Gedung Auditorium
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Jalur 1 dan 2

7

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

8

BAB II
LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian Tentang Chiller, AHU dan FCU
2.1.1 Chiller
Chiller adalah sebuah mesin yang memindahkan panas dari suatu cairan
melalui kerja suatu kompresi uap ataupun siklus refrigerasi absorpsi, cairan ini
kemudian dapat diedarkan melalui penukar panas ke udara dingin atau peralatan
lain yang memerlukan. Sehingga dari pengertian di atas dapat diambil kesimpulan
bahwa chiller bertugas mendinginkan air, sehingga semua mesin yang
mendinginkan air disebut chiller (dengan catatan diperuntukannya di bawah ini).
Untuk air yang didinginkan chiller, ada dua perbedaan peruntukannya:
1.

Untuk kebutuhan bangunan dan peralatannya, biasanya menggunakan air
dengan temperatur 4 – 7°C.

2.

Untuk kebutuhan industri, biasanya menggunakan cairan glycool dengan
temperatur -5 – -8°C.

Untuk perbedaan chiller dari segi pendinginan kondensernya, maka dibagi dua:
1.

Air Cooled Chiller, yaitu chiller yang menggunakan udara sebagai media
pendingin kondensernya.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.

9

Water Cooled Chiller, yaitu chiller yang menggunakan air sebagai media
pendingin kondensernya.

2.1.2 AHU (Air Handling Unit)
Sesuai dengan fungsinya, AHU merupakan seperangkat alat yang dapat
mengontrol suhu, kelembaban, tekanan udara, tingkat kebersihan (jumlah
partikel/mikroba), pola aliran udara, jumlah pergantian udara dan sebagainya, di
ruang produksi sesuai dengan persyaratan ruangan yang telah ditentukan. Unit
atau sistem yang mengatur tata udara ini disebut AHU (Air Handling Unit).
Disebut “unit” karena AHU terdiri dari beberapa alat yang masing-masing
memiliki fungsi yang berbeda.
Pada dasarnya AHU terdiri dari:
1.

Cooling Coil (Evaporator)
Evaporator berfungsi untuk mengontrol suhu dan kelembaban relatif (RH)
udara yang akan didistribusikan ke ruangan produksi. Hal ini dimaksudkan
agar dapat dihasilkan output udara sesuai dengan spesifikasi ruangan yang
telah ditetapkan. Proses pendinginan udara sendiri dilakukan dengan
mengalirkan udara yang berasal dari campuran udara balik (return air) dan
udara luar (fresh air) melalui kisi-kisi evaporator yang bersuhu rendah.
Proses tersebut menyebabkan terjadinya kontak antara udara dan permukaan
kisi evaporator yang akan menghasilkan udara dengan suhu yang lebih
rendah. Proses ini juga akan menyebabkan kalor yang berada dalam uap air
yang terdapat di dalam udara ikut berpindah ke kisi evaporator, sehingga uap
air akan mengalami kondensasi. Hal ini menyebabkan kelembaban udara

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

10

yang keluar dari evaporator juga akan berkurang. Evaporator harus dirancang
sedemikian rupa sehingga kisi-kisinya memiliki luas permukaan kontak yang
luas, sehingga proses penyerapan panas dari udara di dalam evaporator dapat
berlangsung dengan efektif.
2.

Static Pressure Fan (Blower)
Blower adalah bagian dari AHU yang berfungsi untuk menggerakkan udara di
sepanjang sistem distribusi udara yang terhubung dengannya. Blower yang
digunakan dalam AHU berupa blower radial yang memiliki kisi-kisi
penggerak udara yang terhubung dengan motor penggerak blower. Motor ini
berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Energi gerak
inilah yang kemudian disalurkan ke kisi-kisi penggerak udara hingga
kemudian dapat menggerakkan udara. Blower ini dapat diatur agar selalu
menghasilkan frekuensi perputaran yang tetap, hingga akan selalu
menghasilkan output udara dengan debit yang tetap. Dengan adanya debit
udara yang tetap tersebut maka tekanan dan pola aliran udara yang masuk ke
dalam ruang produksi dapat dikontrol.

3.

Filter
Filter merupakan bagian dari AHU yang berfungsi untuk mengendalikan dan
mengontrol jumlah partikel dan mikroorganisme (partikel asing) yang
mengkontaminasi udara yang masuk ke dalam ruang produksi. Filter
biasanya ditempatkan di dalam rumah filter (filter house) yang didesain
sedemikan rupa agar mudah untuk dibersihkan dan/atau diganti. Hal penting
yang harus diperhatikan dalam pemasangan filter adalah penempatan posisi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

11

filter harus diatur sedemikian rupa sehingga dapat “memaksa” seluruh udara
yang akan didistribusikan tersebut melewati filter terlebih dahulu. Filter yang
digunakan untuk AHU dibagi menjadi beberapa jenis atau tipe, tergantung
efisiensinya, yaitu (a) pre-filter (efisiensi penyaringan 35%); (b) medium
filter (efisiensi penyaringan 95%); dan (c) High Efficiency Particulate Air
(HEPA) filter (efisiensi penyaringan 99,997%). Hal penting yang perlu
diperhatikan dalam pemasangan filter ini adalah posisi penempatan filter
harus diatur berdasarkan jenis dan efisiensi penyaringan filter yang akan
menentukan kualitas udara yang dihasilkan.
4.

Ducting
Ducting adalah bagian dari AHU yang berfungsi sebagai saluran tertutup
tempat mengalirnya udara. Secara umum, ducting merupakan sebuah sistem
saluran udara tertutup

yang menghubungkan blower dengan ruangan

produksi, yang terdiri dari saluran udara yang masuk (ducting supply) dan
saluran udara yang keluar dari ruangan produksi dan masuk kembali ke AHU
(ducting return). Ducting harus didesain sedemikian rupa sehingga dapat
mendistribusikan udara ke seluruh ruangan produksi yang membutuhkan,
dengan hambatan udara yang sekecil mungkin. Desain ducting yang tidak
tepat akan mengakibatkan hambatan udara yang besar sehingga akan
menyebabkan efisiensi energi yang cukup besar. Ducting juga harus didesain
agar memiliki insulator di sekeliling permukaannya, yang berfungsi untuk
menahan penetrasi panas dari udara luar yang memiliki suhu lebih tinggi bila
dibandingkan dengan suhu di dalam ducting.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

5.

12

Dumper
Dumper adalah bagian dari ducting AHU yang berfungsi untuk mengatur
jumlah (debit) udara yang dipindahkan ke dalam ruangan produksi. Besar
kecilnya debit udara yang dipindahkan dapat diatur sesuai dengan pengaturan
tertentu pada dumper. Hal ini amat berguna terutama untuk mengatur
besarnya debit udara yang sesuai dengan ukuran ruangan yang akan
menerima distribusi udara tersebut.

2.1.3 FCU (Fan Coil Unit)
Fan Coil Unit adalah perangkat sederhana yang terdiri dari pemanasan
atau coil dan kipas pendingin. Ini adalah bagian dari sistem HVAC yang biasa
dipasang di perumahan, gedung komersial dan industri. Untuk FCU tidak
terhubung dengan ductwork dan digunakan untuk mengontrol suhu di dalam
ruangan yang ditentukan saja atau beberapa ruangan saja. Unit ini dikontrol oleh
manual on/off switch atau dengan thermostat. Karena sangat sederhana sehingga
unit ini sangat ekonomis untuk menginstal dari sistem pemanas menyalurkan atau
pusat dengan unit pengkondisian udara. Kelemahannya adalah FCU bisa saja
bersuara bising karena berada di dalam ruangan yang dikondisikan itu sendiri.
Konfigurasi unit ini banyak, termasuk horizontal (ceiling mount) atau vertikal
(lantai terpasang). Untuk komponennya sendiri tidak jauh beda dengan AHU,
hanya saja FCU tidak perlu menggunakan ducting atau ductwork untuk
menyalurkan udara yang sudah dikondisikan.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

13

2.2 Mekanisme Perpindahan Kalor
Panas didefinisikan sebagai bentuk energi yang berpindah antara dua
sistem yang dikarenakan perbedaan temperatur. Sedangkan dalam kehidupan
sehari-hari, kalor sering digunakan untuk mengartikan tenaga dalam (energi
internal). Dalam termodinamika, kalor dan energi internal adalah dua hal yang
berbeda, energi adalah suatu sifat tetapi kalor bukan merupakan sifat. Suatu benda
mengandung energi tetapi bukan kalor, energi berhubungan dengan suatu keadaan
sedangkan kalor berhubungan dengan proses. Maka dalam termodinamika, kalor
berarti heat transfer. Perpindahan kalor (heat transfer) adalah energi sebagai hasil
dari perbedaan temperatur. Adapun mekanisme perpindahan kalor dapat terjadi
secara konduksi, konveksi dan radiasi.
2.2.1 Perpindahan Kalor Secara Konduksi
Perpindahan kalor secara konduksi adalah proses mengalirnya kalor dari
daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur lebih rendah di
dalam satu medium atau antar medium berlainan yang bersinggungan secara
langsung.
2.2.2 Perpindahan Kalor Secara Konveksi
Perpindahan kalor secara konveksi adalah perpindahan kalor yang
disebabkan karena adanya fluida yang mengalir. Perpindahan kalor konveksi
dapat terjadi secara alami (natural convection) dan secara paksa (forced
convection). Konveksi alami terjadi karena adanya fluida yang mengalir tanpa ada
sumber gerakan dari luar. Sedangkan konveksi paksa terjadi karena adanya

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

14

sumber gerakan dari luar yang menyebabkan fluida mengalir, misalnya kipas,
pompa, kompresor, blower dan sebagainya.
2.2.3 Perpindahan Kalor Secara Radiasi
Perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan panas oleh adanya
gerakan gelombang elektromagnetik. Pada perpindahan panas konduksi dan
konveksi memerlukan adanya media, tetapi pada perpindahan kalor secara radiasi
di ruang hampa atau tanpa adanya perantara medium juga dapat terjadi.

2.3 Tujuan Penyegaran Udara
Tujuan dari penyegaran udara adalah supaya temperatur, kelembaban,
kebersihan dan distribusi udara dalam ruangan dapat dipertahankan pada tingkat
yang diinginkan.

2.4 Sistem Penyegaran Udara
Jenis sistem penyegaran udara yang digunakan dalam percangan adalah
sistem air-udara. Adapun sistem penyegaran udara lainnya adalah sistem udara
penuh dan air penuh.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

15

2.4.1 Sistem Air-Udara
Dalam sistem air-udara, seperti terlihat pada Gambar 2.1, unit koil-kipas
udara atau unit induksi dipasang di dalam ruangan yang akan disegarkan. Air
dingin (dalam hal pendinginan) atau air panas (dalam hal pemanasan) dialirkan ke
dalam unit tersebut, sedangkan udara ruangan dialirkan melalui unit tersebut
sehingga menjadi dingin atau panas. Selanjutnya, udara tersebut bersirkulasi di
dalam ruangan. Demikian pula untuk keperluan ventilasi, udara luar yang telah
didinginkan dan dikeringkan atau udara luar yang telah dipanaskan dan
dilembabkan dialirkan dari mesin penyegar sentral ke ruangan yang akan
disegarkan.
Oleh karena berat jenis dan kalor spesifik air lebih besar dari pada udara,
maka baik daya yang diperlukan untuk mengalirkan maupun ukuran pipa yang
diperlukan untuk memindah kalor yang sama, adalah lebih kecil.
Seperti terlihat pada Gambar 2.1, untuk sistem air-udara jumlah
pemasukan udara ke dalam ruangan biasanya sama dengan jumlah udara luar
untuk ventilasi atau jumlah udara yang dikeluarkan dari ruangan. Udara luar
tersebut di atas, didinginkan dan dikeringkan, atau dipanaskan dan dilembabkan
dan termasuk sebagian dari beban kalor ruangan. Udara tersebut dinamai udara
primer. Pada umumnya, sebagian dari kalor sensibel dari ruangan diatasi oleh unit
ruangan, sedangkan kalor laten diatasi oleh udara primer.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

16

Gambar 2.1 Sistem Air-Udara
2.4.2 Sistem Udara Penuh
Pada sistem udara penuh campuran udara luar dan udara ruangan
didinginkan dan dilembabkan, kemudian dialirkan kembali ke dalam ruangan
melalui saluran udara (ducting). Mesin pendingin dari sistem udara penuh terletak
di dalam ruangan yang akan disegarkan.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

17

Gambar 2.2 Sistem Udara Penuh
2.4.3 Sistem Air Penuh
Pada sistem air penuh air dingin dialirkan melalui FCU untuk penyegaran
udara. FCU diletakkan di dalam ruangan yang akan dikondisikan udaranya.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

18

Gambar 2.3 Sistem Air Penuh

2.5 Mesin Pendingin Dengan Siklus Kompresi Uap
2.5.1 Proses Siklus Kompresi Uap
Mesin pendingin dengan siklus kompresi uap menggunakan empat
komponen utama yaitu : kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator.
Sistem ini menggunakan kompresor utnuk mengalirkan refrigeran yang ada di
dalam sistem. Kompresor menghisap uap refrigeran dari ruang penampung uap.
Di dalam penampung uap, tekanannya diusahakan supaya tetap rendah agar
refrigeran senantiasa berada dalam keadaan uap dan bertemperatur rendah. Di
dalam

kompresor,

tekanan

refrigeran

dinaikkan

sehingga

memudahkan

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

19

pencairannya kembali. Energi yang diperlukan untuk kompresi diberikan oleh
motor listrik yang menggerakkan kompresor. Uap refrigeran yang bertekanan dan
bertemperatur tinggi pada akhir kompresi dapat dengan mudah dicairkan dengan
mendinginkannya dengan air pendingin atau dengan udara lingkungan temperatur
normal. Di mana uap refrigeran melepaskan kalor laten pengembunannya kepada
air pendingin atau udara pendingin di dalam kondenser, sehingga mengembun dan
menjadi cair. Selama refrigeran mengalami perubahan dari fase uap ke fase cair,
terdapat campuran refrigeran dalam fase uap dan cair, tekanan pengembunan dan
temperaturnya pengembunannya konstan.
Kalor yang dikeluarkan di dalam kondenser adalah jumlah kalor yang
diperoleh dari udara yang mengalir melalui evaporator (kapasitas pendinginan)
dan kerja (energi) yang diberikan oleh kompresor kepada refrigeran. Uap
refrigeran menjadi cair sempurna di dalam kondensor, kemudian dialirkan ke
dalam pipa evaporator melalui katup ekspansi. Dalam hal ini, temperatur
refrigeran cair biasanya 5-10°F lebih rendah dari temperatur refrigeran cair jenuh
pada tekanan kondensasinya. Temperatur tersebut menyatakan besarnya derajat
pendinginan lanjut (degree of subcooling).
Untuk menurunkan tekanan dari refrigeran cair bertekanan tinggi yang
dicairkan di dalam kondensor supaya dapat mudah menguap maka dipergunakan
alat yaitu katup ekspansi dan pipa kapiler. Diameter dalam dan panjang dari katup
ekspansi ditentukan berdasarkan besarnya perbedaan tekanan yang diinginkan,
antara bagian yang bertekanan tinggi dan bagian yang bertekanan rendah, dan
jumlah refrigeran yang bersirkulasi. Tekanan cairan refrigeran yang keluar dari

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

20

katup ekspansi didistribusikan secara merata ke dalam pipa evaporator. Di dalam
evaporator, refrigeran akan menguap dan menyerap kalor dari udara ruangan yang
dialirkan melalui permukaan luar dari pipa evaporator. Apabila udara didinginkan
di bawah titik embun, maka air yang ada dalam udara, akan mengembun pada
permukaan evaporator.

Gambar 2.4 Siklus Kompresi Uap
Cairan refrigeran diuapkan secara berangsur-angsur karena menerima
kalor laten penguapan, selama mengalir di dalam pipa evaporator. Selama proses
penguapan, di dalam akan terdapat campuran refrigeran dalam fase cair dan gas.
Oleh sebab itu, biasanya dilakukan pemanasan lanjut (superheating) sebesar 5–
10°F lebih tinggi dari uap jenuh, agar refrigeran masuk ke dalam kompresor
semuanya berwujud gas. Selanjutnya refrigeran masuk ke dalam kompresor dan
siklus tersebut terjadi secara berulang-ulang. Tujuan lain dari subcooling dan
superheating adalah untuk menaikkan nilai COP (Coefficient of Performance).

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

21

Gambar 2.5 Diagram P-h
Proses-proses yang terjadi pada siklus kompresi uap yang ditunjukkan
pada Gambar 2.5:
1–2

: Proses kompresi berlangsung di kompresor

2 – 2a

: Proses penurunan suhu

2a – 3a : Proses pengembunan refrigeran
3a – 3

: Proses pendinginan lanjut (subcooling)

3–4

: Proses penurunan tekanan (throtling) berlangsung di katup ekspansi

4–1

: Proses penguapan berlangsung di evaporator

2.4.2 Perhitungan Siklus Kompresi Uap
Perhitungan siklus kompresi uap dengan berdasarkan diagram P-h dapat
menentukan besarnya daya kompesor yang diperlukan dan COP yang dihasilkan

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

22

oleh mesin pendingin. Daya kompresor yang diperlukan untuk mengkondisikan
udara pada temperatur tertentu adalah:
Wkomp = m. (h2-h1) (BTU/menit) ...................................................................... (2.1)
Pada persamaan (2.1):
m

: massa aliran refrigeran (lb/menit)

h1

: besarnya entalpi pada saat masuk kompresor (BTU/lb)

h2

: besarnya entalpi pada saat keluar dari kompresor (BTU/lb)

Refrigeration Effect (RE) adalah
RE = h1-h4 (BTU/lb) ......................................................................................... (2.2)
Pada persamaan (2.2):
h4

: besarnya entalpi pada saat masuk evaporator (BTU/lb)

Kalor yang diserap evaporator adalah
Qin = mr (h1-h5) (BTU/menit) ........................................................................... (2.3)

Dari persamaan (2.2) dan (2.3), maka laju aliran massa refrigeran dapat ditulis:
m=

(lb/menit) ............................................................................................. (2.4)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

23

Kalor yang dilepas kondensor adalah
Qout = m (h2-h3) (BTU/menit) ........................................................................... (2.5)
Pada persamaan (2.5):
m

: massa aliran refrigeran (lb/menit)

h2

: besarnya entalpi pada saat keluar dari kompresor (BTU/lb)

h3

: besarnya

entalpi pada saat proses subcooling (BTU/lb)

COP yang dihasilkan oleh mesin pendingin adalah
COPR =

................................................................................................. (2.6)

2.6 Faktor Pertimbangan Dalam Pemilihan Sistem Penyegaran Udara
Sistem penyegaran udara untuk kenyamanan manusia dirancang agar
temperatur,

kelembaban,

kebersihan

dan

pendistribusian

udara

dapat

dipertahankan pada keadaan yang diinginkan. Oleh sebab itu, perancangan harus
mempertimbangkan faktor-faktor pemilihan sistem penyegaran udara. Adapun
faktor-faktor pemilihan sistem penyegaran udara meliputi:
a.

Faktor kenyamanan
Kenyamanan pada sistem penyegaran udara yang dirancang ditentukan oleh
beberapa parameter, antara lain: aliran udara, kebersihan udara, bau, kualitas
ventilasi, tingkat kebisingan dan interior ruangan. Tingkat keadaan pada

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

24

sistem penyegaran udara dirancang dapat diatur dengan sistem pengaturan
yang ada pada mesin penyegar udara.
b.

Faktor ekonomi
Dalam proses pemasangan, operasi dan perawatan, serta sistem pengaturan
yang digunakan harus diperhitungkan pula segi-segi ekonominya. Oleh sebab
itu, dalam percancangan sistem penyegaran udara harus mempertimbangkan
biaya awal, operasional dan biaya perawatan yaitu sistem tersebut dapat
beroperasi maksimal dengan biaya total yang serendah-rendahnya.

c.

Faktor operasi dan perawatan
Pemilihan sistem penyegaran udara yang paling disukai adalah sistem yang
mudah dipahami konstruksi, susunan dan cara menjalankannya. Beberapa
faktor pertimbangan operasi dan perawatan meliputi:
 Konstruksi sederhana
 Tahan lama
 Mudah direparasi jika terjadi kerusakan
 Mudah perawatannya
 Dapat fleksibel melayani perubahan kondisi operasi
 Efisiensi tinggi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

25

2.7 Komponen Utama Mesin Pendingin/Refrigerasi
Komponen utama dari mesin pendingin/refrigerasi terdiri dari kompresor,
kondensor, katup ekspansi dan evaporator.
2.7.1 Kompresor
Dalam sistem penyegaran udara, fungsi dari kompresor adalah untuk
mengalirkan dan menaikkan tekanan refrigeran dalam mesin pendingin agar dapat
berlangsung proses pendingin. Kompresor terdiri dari beberapa jenis, yaitu:
 Kompresor torak (reciprocating compressor)
 Kompresor rotary (rotary compressor)
 Kompresor sentrifugal (centrifugal compressor)
 Kompresor hermetik (hermetic compressor)
 Kompresor semi hermetik (semi-hermetic compressor)
Perancangan penyegaran udara ini akan digunakan jenis kompresor torak
(reciprocating compressor) dengan pertimbangan efisiensi tinggi, tidak berisik
dan umur pakai lebih panjang. Pada Gambar 2.6 menunjukkan bagian-bagian dari
kompresor torak.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

26

Gambar 2.6 Kompresor Torak
Adapun cara kerja kompresor torak sebagai berikut:
Lubang yang dilalui refrigeran menuju ke kompresor dan dari kompresor
dikontrol oleh katup masuk (suction valve) dan katup keluar (discharge valve).
Kedua katup tersebut terletak pada bagian tutup silinder. Gerak naik turun katup
menyebabkan refrigeran dapat mengalir keluar melalui saluran keluar (discharge)
dan dapat masuk melalui saluran masuk (suction). Pada saat torak bergerak ke
bawah (menjauhi dari katup masuk) maka tekanan di dalam silinder menjadi
berkurang lebih kecil dibanding tekanan di atasnya, dengan demikian refrigeran
akan dapat mendorong katup masuk ke sebelah dalam dan mengalirlah refrigeran
masuk ke dalam silinder kompresor. Pada saat gerak katup ke atas dan katup
tertutup (karena telah dicapai keseimbangan) tekanan di dalam silinder naik
sedikit demi sedikit sesuai dengan jarak yang sudah ditempuh torak. Akibat daya
dorong ke atas maka uap refrigeran terkompresikan sehingga sanggup mendorong

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

27

katup keluar ke arah atas dan dapat mengalirkan refrigeran tersebut menuju
kondensor pada tekanan dan temperatur tinggi.

Gambar 2.7 Langkah Kerja Kompresor
Berdasarkan Gambar 2.7 torak berada di titik mati atas, katup masuk dan
katup keluar tertutup. Katup keluar tertutup karena gaya tekan dari luar
terhadapnya, sedangkan katup masuk tertutup karena tekanan yang ada pada ruang
antara (clearance) kepala torak dengan tutup silinder. Jika torak bergerak ke
bawah tekanan di dalam silinder menjadi menurun karena volumenya membesar.
Pada saat tekanannya lebih kecil dari tekanan masuk, katup saluran masuk terbuka
dan uap akan mengalir masuk ke dalam silinder. Kejadian ini akan terus terjadi
sampai torak mencapai titik mati di bawah. Setelah mencapai titik mati di bawah,
katup masuk akan tertutup lagi ke atas, volume di dalam silinder mengecil, berarti
uap yang ada di dalamnya tertekan dan tekanannya menjadi naik. Pada saat
tekanan uap tersebut lebih besar dari gaya pegas pada katup keluar maka katup
keluar akan terbuka dan uap akan mengalir ke dalam kondensor.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

28

2.7.2 Kondensor
Fungsi dari kondensor adalah untuk mendinginkan atau mengembunkan
uap refrigeran di dalam sistem penyegaran udara sehingga refrigeran tersebut
berubah fase menjadi cair. Jumlah kalor yang dilepaskan oleh kondensor ke media
pendingin merupakan jumlah kalor yang diterima dari evaporator dan kalor akibat
kompresi oleh kompresor. Berdasarkan media pendinginannya, kondensor dibagi
menjadi 3 macam yaitu:
 Kondensor berpendingin udara (air-cooled)
 Kondensor berpendingin air (water-cooled)
 Kondensor jenis campuran (evaporative)
Pada perancangan sistem penyegaran udara akan digunakan kondensor
berpendingin udara (air-cooled). Pada Gambar 2.8 menunjukkan salah satu jenis
dari kondensor berpendingin udara.

Gambar 2.8 Kondensor Berpendingin Udara

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

29

Kondensor berpendingin udara menggunakan udara yang berada di sekitar
kondensor untuk mendinginkan koil-koil kondensor. Kondensor ini memiliki
biaya perawatan yang lebih murah dan pengoperasiannya mudah. Kondensor tipe
ini harus dipasang pada bagian atap gedung, supaya mendapatkan udara pendingin
yang cukup.
2.7.3 Katup Ekspansi
Fungsi dari katup ekspansi adalah untuk menurunkan tekanan cairan
refrigeran dari tekanan tinggi ke tekanan rendah dan mengatur jumlah refrigeran
yang masuk ke dalam evaporator sesuai dengan beban pendinginan yang harus
dilayani oleh evaporator. Katup ekspansi yang banyak digunakan adalah:
 Katup ekspansi otomatis termostatik
 Katup ekspansi manual
 Katup ekspansi tekanan konstan
 Pipa kapiler
 Orifice Plates
2.7.4 Evaporator
Fungsi dari evaporator adalah menyerap kalor pada suatu produk yang
akan didinginkan serta untuk menguapkan cairan refrigeran yang ada di dalam
sistem penyegaran udara. Temperatur refrigeran di dalam evaporator selalu lebih
rendah dari pada temperatur sekelilingnya, sehingga kalor yang ada di

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

30

sekelilingnya dapat diserap oleh refrigeran. Evaporator menguapkan cairan
refrigeran juga bertujuan agar tidak merusak kompresor. Pada chiller, evaporator
digunakan untuk mendinginkan air dan merubah fase refrigeran menjadi gas. Air
yang telah didinginkan pada chiller akan digunakan untuk mengkondisikan udara
ruangan. Evaporator pada chiller yang digunakan adalah Direct Expansion
Evaporator, namun terdapat dua jenis evaporator yang sering digunakan pada
chiller yaitu:
 Flooded Evaporator
 Direct Expansion Evaporator

Gambar 2.9 Flooded Evaporator dan Direct Expansion Evaporator

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

31

2.8 Komponen Pendukung Dalam Sistem Penyegaran Udara
2.8.1 Pompa
Dalam hal ini, pompa berfungsi untuk mensirkulasikan air dingin dari
evaporator chiller menuju ke header supply atau AHU atau FCU yang ada di
ruangan yang akan dikondisikan udaranya serta untuk memompakan air ke
evaporator dari chiller untuk didinginkan. Pada perancangan penyegaran udara
ini digunakan pompa sentrifugal, dengan pertimbangan perawatan dan
pengoperasiannya yang mudah.
2.8.2 Kipas dan Blower
Kipas berfungsi untuk mengalirkan udara dari luar ruangan ke dalam
ruangan atau sebaliknya. Blower juga mempunyai fungsi yang sama, hanya saja
blower mampu menghisap udara dalam kapasitas yang sangat besar dengan beda
tekan yang besar.
2.8.3 Pemisah Minyak Pelumas
Kompresor

torak

merupakan

salah

satu

jenis

kompresor

yang

membutuhkan pelumasan untuk mengurangi gesekan antara bagian ring-piston
dan dinding silinder. Pelumas (refrigerator oil) yang digunakan untuk melumasi
kompresor akan bercampur dengan refrigeran. Pelumas akan mengganggu proses
perpindahan kalor yang terjadi di evaporator dan kondensor.
Untuk mencegah terjadinya minyak pelumas ikut masuk ke dalam
kondensor dan kemudian masuk evaporat