Perancangan sistem pengkondisian udara untuk mall - USD Repository

  i

  

PERANCANGAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA

UNTUK MALL

TUGAS AKHIR

No : 874 / TA / FST – USD / TM / Januari / 2008

Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S1

  

Program Studi Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh :

Jemy Wijaya

  

Nim : 045214091

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2008 ii

  

AIR CONDITIONING SYSTEM DESIGNING FOR MALL

FINAL ASSIGNMENT

No : 874 / TA / FST – USD / TM / Januari / 2008

Presented as meaning

  

For gaining engineering holder

in Mechanical Engineering study programme

By :

Name : Jemy Wijaya

  

Nim : 045214091

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2008 iii

iv

  

PERNYATAAN

  Dengan ini penulis menyatakan bahwa Tugas Akhir ini belum pernah ada dan belum pernah diajukan di suatu Perguruan Tinggi manapun. Penulis dapat mempertanggung jawabkan bahwa Tugas Akhir ini merupakan hasil karya penulis yang otenti k dan belum pernah dituli s atau diter bitkan oleh ora ng lain, kecual i yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, 26 Juli 2007 Penulis v

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

  Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Jemy Wijaya Nim : 045214091

  Demi pengembangan ilmu pengetahuan , saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

  

Perancangan Sistem Pengkondisian Udara untuk Mall

  beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kedapa saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Semikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 13 Agustus 2008-08-13 Yang menyatakan (Jemy Wijaya) vi

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir.

  Tugas Akhir ini merupakan salah satu mata kuliah yang wajib ditempuh setiap Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tugas Akhir ini merupakan sarana penuangan pengetahuan yang telah diterima penulis dari perkuliahan awal semester hingga akhir semester.

  Dalam Tugas Akhir ini membahas mengenai perancangan, pemilihan alat, perhitungan beban pendinginan dari Mall ITC-BSD Tangerang, dengan harapan mendapatkan cara untuk penghematan energi listrik di Mall tersebut.

  Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih atas segala bantuan, saran, dan fasilitas yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis mohon maaf apabila ada nama yang terlupakan sehingga tidak disebutkan dalam ucapan terima kasih ini. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

  1. Bapak Ir. Gregorius Heliarko SJ., S.S., B.S.T., M.A., M.Sc., selaku dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

  2. Bapak Ir. PK. Purwadi, M.T. selaku dosen pembimbing dalam menyelesaikan Tugas Akhir

  3. Bapak Surya Dirja Wijaya, S.H. selaku Manager CR di ITC-BSD Tangerang tahun 2008 yang memberikan ijin untuk kerja praktek dan pengambilan data Tugas Akhir. vii

  4. Sel uru h dos en Tek nik Mes in yan g tel ah mem ber ika n sem ang at dan dorongan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini

  5. Rek an-rek an sek ret ari at, khu sus nya Ign . Tri Wid ary ant o yan g tel ah membantu dalam segala urusan administrasi Tugas Akhir

  6. Or an g tu a yan g se la lu me mb er ik an do ron gan da n se ma ng at da la m mengerjakan Tugas Akhir

  7. Seluruh rekan mahasiswa teknik mesin angkatan 2004, yang telah memberikan dorongan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir Usaha yang penulis lakukan sudah semaksimal mungkin, namun penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu penulis mohon maaf atas segala kekurangan dan kesalahan yang terdapat dalam penulisan ini. Saran dan kritik yang membangun dari pembaca sangat penulis harapkan demi perbaikan dikemudian hari.

  Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini memberikan manfaat bagi pembaca.

  Penulis viii

  

INTISARI

  Sistem pengkondisian udara merupakan suatu sistem perlakuan terhadap udara untuk mengatur suhu, kelembaban, kebersihan, dan pendistribusiannya secara serentak guna mencapai kondisi nyaman yang dibutuhkan. Suatu sistem pengkondisian udara biasanya digunakan untuk kebutuhan kenyamanan dan untuk kebutuhan suatu industri. Pemilihan suatu sistem pengkondisian udara hams tepat berdasarkan kegunaannya, sehingga keseluruhan sistem yang digunakan dan unit instansi pengkondisian yang digunakan bisa memberikan hasil yang maksimal.

  Sistem pengkondisian udara pada dasarnya terdapat empat perlakuan penting terhadap refrigeran, yaitu pemampatan, pengembunan, penurunan tekanan, dan penguapan. Di evaporator terjadi penyerapan kalor dari ruangan yang akan di kondisikan, sedangkan di kondenser, kalor itu dibuang ke lingkungan.

  Besarnya beban pendinginan yang diterima evaporator berasal dari dua jenis beban kalor, yaitu beban kalor sensibel, dan beban kalor laten. Besarnya beban kalor ini dapat dihitung berdasarkan perbedaan temperatur, perbedaan kelembaban udara, juga faktor-faktor lain yang mempengaruhi.

  Pada perancangan suatu sistem pengkondisian udara harus terlebih dahulu dihitung total beban pendingnan, setelah itu dapat dipilih dan di pasang kapasitas mesin pendiginan yang sesuai dengan ruangan yang akan dikondisikan. ix

  

DAFTAR ISI

  HALAM AN JUDU L………… …………… …………… …………… ……........ i HALAM AN JUDU L BAHAS A INGGR IS .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... ii HALAM AN PENGE SAHAN PEMBI MBING .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .. iii HALAM AN PENGE SAHAN PENGU JI DAN DEKAN .... .... .... .... .... .... .... .... iv HALAM AN PERNY ATAAN KEASL IAN KARYA .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. v HALAM AN PERS EMBAH AN .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ vi KATA PENGA NTAR .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .vii ABSTR ACT.... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .....ix

  INTIS ARI .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ ix DAFTA R ISI .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... x DAFTA R TABEL .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... . xiii DAFTA R GAMBA R.... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .. xiv

  BAB I PENDA HULUAN .... .... .... .... .... .... .... ........ .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... 1

  1.1 Latar Belakang Perancangan.............................................................1

  1.2 Tujuan Perancangan ..........................................................................2

  1.3 Manfaat Perancangan ........................................................................3

  1.4 Pembatasan Masalah .........................................................................3

  1.5 Dasar Teori Sistem Pengkodisian Udara...........................................4

  BAB II KONDISI UMUM PERANCANGAN ......................................................7

  2.1 Kondisi Umum Bangunan.................................................................7

  2.2 Alokasi Tempat Setiap Lantai...........................................................8

  2.3 Bahan Dinding dan Isolasi ................................................................9

  2.4 Faktor Pertimbangan Pemilihan Sistem Penyegaran Udara............11

  2.5 Sistem Operasi Tata Udara..............................................................13 x

  2.6 Data-data Teknis Perencanaan Sistem Penyegaran Udara ..............13

  2.7 Sistem Chilled Water (Air Cooled Chiller).....................................15

  2.8 Refrigerant.......................................................................................18

  BAB III PEMILIHAN KOMPONEN UTAMA.....................................................21

  3.1 Perhitungan Beban Pendingin .........................................................21

  3.2 Perhitungan Beban Pendinginan Pada Lantai Ground....................... 24

  3.2.1. Perpindahan Panas Melalui Bangunan ................................25

  3.2.2 Perpindahan Panas Radiasi Melalui Kaca...........................30

  3.2.3 Beban Pendinginan Karena Lampu Penerangan .................31

  3.2.4 Beban Pendinginan Akibat Penghuni Ruangan ..................32

  3.2.5 Beban Pendinginan Akibat Peralatan Elektronik ................32

  3.2.6 Beban Pendinginan Akibat Perembesan/ Infiltrasi..............34

  3.2.7 Beban Pendinginan Akibat Kebutuhan Pergantian Udara/ Ventilasi ................................................35

  3.2.8 Beban Pendinginan Karena Sumber Lain ...........................35

  3.2.9 Diagram Psikometri.............................................................36

  3.3 Perhitungan Beban Pendingin Total................................................41

  3.4 Mesin Chiller yang Digunakan .......................................................49

  BAB IV PEMILIHAN KOMPONEN PENDUKUNG ..........................................51

  4.1 Sistem Perpipaan .............................................................................51

  4.2 Menentukan Ukuran Pipa Air Dingin .............................................51

  4.3 Menentukan Pompa Air Pendingin dari Evaporator–Koil ..............53

  4.4 Menentukan Ukuran Saluran Udara (Ducting) ...............................56

  BAB V PENGOPERASIAN DAN PEMELIHARAAN MESIN PENYEGARAN UDARA xi

  xii

  5.1 Menjalankan Unit System Air Cooled Chiller ................................59

  5.2 Urutan Pengoperasian System Chiller ............................................59

  5.3 Urutan Pengoperasian Pompa Chiller .............................................60

  5.4 Urutan Pengoperasian AHU............................................................61

  5.5 Pemeliharaan Tata Udara ................................................................61

  5.6 Pemeliharaan Unit Chiller...............................................................62

  BAB VI KESIMPULAN

  6.1 Data Teknis .....................................................................................63

  6.2 Kesimpulan......................................................................................64

  6.3 Saran................................................................................................64

  6.5 Penutup............................................................................................65 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Luas bangunan ITC-BSD Mall yang akan dikondisikan ........................8Tabel 3.1. Harga konduktivitas panas bahan ..........................................................26Tabel 3.2. Koefisien perpindahan panas dinding bangunan...................................28Tabel 3.3. Koefisien perpindahan panas melalui kaca ...........................................28Tabel 3.4. Koefisien perpindahan panas pada bagian lantai ..................................28Tabel 3.5. Koefisien perpindahan panas pada bagian atap kubah..........................29Tabel 3.6 Nilai Perpindahan Panas Karena penghuni Ruangan ............................32Tabel 3.7 Perhitungan Beban Pendingin Lantai Ground.......................................41Tabel 3.8 Perhitungan Beban Pendingin Upper Ground.......................................43Tabel 3.9 Perhitungan Beban Pendingin Lantai 1 .................................................45Tabel 3.10 Perhitungan Beban Pendingin Lantai 2 .................................................47Tabel 3.11 Data Mesin Pendingin yang Digunakan................................................49Tabel 4.1 Data Perpipaan Air Dingin untuk Chiller yang Dipararelkan ...............53Tabel 4.2 Data Perpipaan Air Dingin untuk Chiller Tunggal ...............................53Tabel 4.3 Dimensi Saluran Udara .........................................................................58 xiii

  xiv

  

DAFTAR GAMBAR

  Gambar 1. 1

  ITC-BSD Mall ..................................................................................1

Gambar 2.2. Penampang Konstruksi Dinding .....................................................10Gambar 2.3. Penampang Konstruksi Atap...........................................................11Gambar 2.4 Skema Water Chiller .......................................................................15Gambar 3.1 Mesin Chiller (Carrier, air cool system, type 30 GBN 200) ...........49Gambar 4.1 Schematic two pipe reverse return system ......................................51Gambar 4.2 Skematik sirkulasi pipa air dingin chiller tunggal dan ganda .........52Gambar 4.3 Rangkaian Ducting AHU G-2 .........................................................57

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Perancangan

  Penulis melakukan perancangan ulang suatu sistem pengkondisian udara pada Mall ITC-BSD, Serpong, Tang erang, yang merupakan kelanjutan dari Kerja Praktek yang dilaksanakan bulan Desember 2007 sampai Januari 2008. Perancangan ulang merupakan suatu perhitungan kembali agar penulis dapat menemukan cara untuk menghemat energi listrik dari sistem pengkondisian udara yang digunakan.

  Gambar 1. 1 ITC-BSD Mall

  Kemampuan merancang suatu sistem atau suatu mesin untuk kebutuhan masyarakat luas juga merupakan hal yang mendasar untuk menjadi seorang insinyur teknik. Dalam hal ini, perancangan sistem pengkondisian udara untuk Mall dibuat agar udara panas di dalam Mall dapat dihilangkan sehingga memberikan kenyamanan pada pengunjung. Karena manusia akan merasa nyaman bila berada pada suhu 24 - 26°C dengan kelembaban udara berkisar 55 – 65 %.

  1 Di lingkungan tempat kerja, sistem pengkondisian udara bukan hanya sebagai pemberi kenyamanan tetapi dimanfaatkan sebagai salah satu cara dalam upaya meningkatkan produktivitas kerja. Untuk Mall pada umumnya menggunakan sistem pengkondisian udara sebagai salah satu cara meningkatkan keinginan pengunjung untuk dapat tinggal lebih lama dan nyaman untuk melakukan aktivitasnya atau keperluan lain seperti berbelanja, bermain, ataupun nonton film. Tentu saja untuk tempat seperti ini perancangannya harus disesuaikan pada beberapa faktor, seperti kapan pengunjung lebih banyak berdatangan.

  Dalam proses perancangan sistem pengkondisian udara untuk Mall, orang lebih banyak berdatangan pada akhir pekan atau hari libur nasional, lebih banyak lagi jika terdapat acara seperti pameran. Pada acara tesebut sistem pengkondisian udara ditambahkan dengan mesin cadangan yang sudah tersedia, tinggal mengaktifkannya saja.

1.2 Tujuan Perancangan

  Tujuan dari perancangan sistem pengkondisian udara untuk Mall yaitu : a. Memberikan kenyamanan bagi pengunjung yang datang.

  b. Membuat temperatur dan kelembaban udara yang sesuai agar dapat menjaga kualitas barang-barang yang dijual dalam pemeliharaan dan penyimpanannya.

  c. Membuat udara di dalam ruangan segar dan bersih.

  d. Membuat temperatur dan kelembaban udara di dalam ruangan konstan dan merata.

  2

  1.3 Manfaat Perancangan

  Kegunaan dari pengkondisian udara dapat dibagi menjadi dua. Pertama, untuk kenyamanan manusia, dan kedua, untuk kebutuhan industri. Pada suatu mall kegunaan sistem pengkondisian udara selain untuk kenyamanan pengunjung juga diperuntukkan bagi kebutuhan industri makanan yang memasarkan hasil produksinya di Mall sebagai tempat perbelanjaan masyarakan perkotaan.

  Perancangan sistem pengkondisian udara ini sangat bermanfaat untuk memberikan kenyamanan kepada orang – orang dalam suatu ruangan. Karena dalam beberapa hal keadaan suhu dan kelembaban relatif diudara luar tidak dapat konstan untuk waktu yang lama, siang dan malam keadaannya sudah berubah.

  Perubahan suhu menjadi lebih besar lagi dinegara yang mempunyai empat musim, kelembaban relatif akan berubah sesuai dengan keadaan musim dan suhu sekitar.

  Dengan sistem pengkondisian udara ini, maka keadaan suhu dan kelembaban relatif diudara luar yang berubah – ubah tidak akan mengganggu kenyamanan orang – orang dalam suatu ruangan, sebaliknya mereka dengan nyaman dapat terus melakukan aktivitasnya dengan optimal.

  1.4 Pembatasan Masalah

  ITC – BSD adalah salah satu Mall di Jakarta yang terdiri dari empat lantai, yaitu lantai Ground, lantai Upper Ground, lantai I, dan lantai II. Perancangan sistem pengkondisian udara untuk Mall terdapat disemua lantai. Dalam perancangan sistem pengkondisian udara untuk Mall ITC – BSD ada beberapa pembatasan masalah perancangan, yaitu penulis tidak merancang mesin Chiller melainkan menggunakan mesin Chiller yang telah dirancang secara khusus oleh

  3 pabrik untuk sistem AC Central, yaitu Chiller dengan merk Carrier, air cool system, type 30 GBN 200, dengan kapasitas 190 TR.

Gambar 1.2 Mesin Chiller (Carrier, air cool system, type 30 GBN 200)

  Maka penulis akan menentukan jumlah beban pendinginan tiap lantai, perancangan ducting, perancangan pipa air pendingin, pemilihan AHU dan menentukan jumlah mesin Chiller yang akan digunakan.

1.5 Dasar Teori Sistem Pengkodisian Udara

  Pengkondisian udara merupakan proses perpindahan panas untuk mencapai temperatur dan kelembaban sesuai dengan yang diinginkan, dengan kata lain dapat dicapai kenyamanan dalam ruangan.

  4 Kompresor Evaporator

  Kondensor Katub Ekspansi

Gambar 1.3. Skema Siklus Pendingin

  Pada dasarnya siklus sistem pendingin ini menggunakan dasar hukum thermodinamika. Adapun siklus tersebut terdiri dari :

  1. Kompresor Kompresor dapat dibagi dalam 2 jenis utama yaitu kompresor positif, dimana gas diisap masuk kedalam silinder dan dikompresikan; dan jenis kompresor non positif, dimana gas yang diisap masuk dipercepat alirannya oleh sebuah impeller yang kemudian mengubah energi kinetic untuk menaikan tekanan. Fungsi kompresor ini adalah untuk mengkompresikan atau menekan substainsi refrigerant gas sehingga bertekanan tinggi. Refrigerant ini secara isothermis masuk ke dalam kondensor.

  2. Kondensor Fungsi kondensor adalah salah satu alat pemindah panas. Refrigerant gas yang masuk kedalam kondensor ini dikondensasikan menjadi refrigerant cair tekanan tinggi. System pengkondisian atau pengembunan gas ini dapat menggunakan media: a. Air dikenal dengan istilah water cooled

  b. Udara dikenal dengan istilah air cooled Pada gedung ini menggunakan system air cooled.

  5

  3. Katup ekspasi Katup ekspansi dipergunakan untuk mengekspansikan secara adiabatic cairan refrigerant yang bertekanan dan bertemperatur tinggi sampai mencapai tingkat keadaan tekanan dan temperatur rendah; jadi melaksanakan proses trofel atau proses ekspansi enthalpy konstan. Selain itu katub ekspansi mengatur pemasukan refrigerant sesuai dengan beban pendinginan yang harus dilayani oleh evaporator. Refrigerant cair ini diekspansikan melalui katub ekspansi menuju evaporator. Karena diekspansikan maka pada refrigerant ada 2 jenis katub ekspansi, yaitu berbentuk katub dan berbentuk pipa kapiler.

  4. Evaporator Adalah penukar kalor yang memegang peranan paling penting dalam siklus refrigerasi yaitu mendinginkan media sekitarnya. Ada beberapa macam evaporator, sesuai dengan tujuan penggunaannya, bentuknya pun berbeda-beda. Hal tersebut disebabkan karena media yang hendak didinginkan dapat berupa gas, cairan atau zat padat. Maka evaporator dapat dibagi kedalam beberapa golongan, sesuai dengan keadaan refrigerant yang ada di dalamnya yaitu jenis ekspansi kering, jenis setengah basah dan system pompa cairan. Fungsi evaporator ini juga merupakan alat pemindah panas yang mana refrigerant cair tersebut diuapkan. Sehingga refrigerant cair tersebut berubah menjadi refrigerant gas dengan temperatur dan tekanan rendah. Kemudian refrigerant gas ini masuk ke dalam kompresor secara isotermik pula.

  6

BAB II KONDISI UMUM PERANCANGAN

2.1 Kondisi Umum Bangunan

  Sistem pengkondisian udara akan dirancang untuk sebuah bangunan yang merupakan sebuah pusat perbelanjaan masyarakat perkotaan yaitu pada sebuah mall yang diperkirakan akan dikunjungi oleh 20.000 orang setiap harinya.

  Lokasi bangunan terletak di daerah Tangerang, Banten, dengan batas Astronomi 105º1'11² - 106º7'12² BT dan 5º7'50² - 7º1'1² LS. Bangunan memiliki empat lantai, yaitu Ground Floor, Upper Ground, First Floor dan yang paling atas Second Floor.

  6

  4

  3

  5

  2

  1 Gambar 2.1 Sketsa bangunan ITC-BSD Mall

  Keterangan : 1) Zone mall satu 3) Zone mall tiga 5) Area parkir 2) Zone mall dua 4) Zone mall empat 6) Kantor pengelola

  Ukuran bangunan : Panjang bangunan : 192 m Lebar bangunan : 120 m Tinggi tiap lantai : 4 m Tinggi total gedung : 16 m

2 Luas total bangunan : 23040 m

Tabel 2.1 Luas bangunan ITC-BSD Mall yang akan dikondisikan

  Lantai Bagian Panjang Lebar Tinggi Luas

  2

  (m) (m) (m) (ft ) Barat

  72 4 3100 Timur

  72 4 3100 Utara 108 4 4650

  Ground Selatan 108 4 4650 Upper Grd.

  Atap 72 108 83700 Lantai 1

  Lantai 72 108 83700 Lantai 2

  Kaca (Lt.G)

  69 4 2971 (Lt.UG) 161 1,5 2600

  120 2 2583 (Lt.1) 191,5 1,5 3092

• (Lt.2) - -

2.2 Alokasi Tempat Setiap Lantai

  Sebagai pusat tempat perbelanjaan pada umumnya, sebuah mall berisi segala macam produk kebutuhan masyarakat sehari-hari, mulai dari kebutuhan primer seperti pakaian dan makanan sampai kebutuhan sekunder seperti alat-alat elektronika.

  Pada lantai Ground terdapat ruang pameran, toko-toko yang menjual produk kebutuhan sekunder dan tempat-tempat yang memberikan pelayanan jasa, seperti penjualan tiket transportasi, salon kecantikan, sampai tempat khusus pijat refleksi.

  Pada lantai Upper Ground juga berisi toko-toko yang menjual produk kebutuhan sekunder pada umumnya, juga terdapat toko obat-obatan dan apotik.

  Demikian juga pada lantai 1, hanya saja pada lantai ini terdapat Carefour dengan sistem pendingin yang terpisah dengan yang lainnya.

  Lantai yang paling atas, yaitu lantai 2 dikhususkan untuk penjualan makanan (food court) dan juga terdapat Ramayana yang menjual produk kebutuhan sekunder seperti pakaian.

2.3 Bahan Dinding dan Isolasi

  Untuk menghitung besarnya perpindahan kalor pada suatu dinding bangunan, maka sangat perlu diperhatikan bahan-bahan yang digunakan pada dinding tersebut. Hal ini disebabkan karena setiap bahan yang digunakan memiliki konduktifitas thermal yang berbeda.

  Pada dinding bangunan biasanya dipilih bahan yang mempunyai sifat menghambat laju perpindahan kalor yang baik (karena radiasi sinar matahari) Bahan dinding yang digunakan untuk dinding mall tersebut adalah batu bata (terbuat dari tanah), yang tebalnya 5 cm.

  Spesifikasi dari batu bata :

  (Sumber : J.P. Holman,Perpindahan Kalor, hal 586)  Mempunyai sifat tidak mudah terbakar.

   Temperatur bahan = 20°C.

   Konduktifitas thermal bahan = 0,69 W/m°C.  Da pa t di gu na ka n se ba ga i is ol as i te rh ad ap te mp er at ur lu ar at au

  se ba ga i penghalang uap keluar pada suatu ruangan yang dikondisikan (pada temperatur rendah).

  Bahan isolasi (plester) yang digunakan adalah plester semen (cement) dengan ketebalan 0,5 cm. Plester semen tersebut digunakan pada dua bagian sisi dinding, bangunan, yaitu sisi luar dinding dan sisi dalam dinding bangunan. Untuk bahan konstruksi atap digunakan beton bertulang, sedangkan plester digunakan plester semen dengan ketebalan yang sama dengan plester pada dinding. Berikut adalah karakteristik dari plester semen :

  (Sumber : J.P. Holman, Perpindahan Kalor, hal 564)  Digunakan untuk meratakan permukaan suatu konstruksi  Pengerjaannya lebih mudah.

   Tidak mudah terbakar karena komposisi bahan yang padat.  Mempunyai temperatur bahan 23°C  Mempunyai konduktifitas thermal yang rendah, yaitu 0,29.

   Ber fun gsi seb aga i iso las i ter lua r ter had ap pen gar uh rad ias i sin ar mat aha ri, temperatur, kelembaban dan kecepatan angin.

Gambar 2.2. Penampang Konstruksi Dinding

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7 Keterangan : 1) Lapisan udara luar 2) Plester 3) Semen 4) Batu bata 5) Semen 6) Plester 7) Lapisan udara dalam

Gambar 2.3. Penampang Konstruksi Atap

  1

  2

  3

  4 Keterangan :

  1) Lapisan udara luar 3) Beton 2) Semen 4) Lapisan udara dalam

2.4 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 dalam 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 aliran udara, kebersihan udara, bau, kualitas ventilasi, dan tingkat kebisingan. Tingkat keadaan pada sistem penyegaran udara dirancang dapat diatur dengan sistem pengaturan yang ada pada mesin penyegar udara.

  b. Faktor ekonomi Dala m pros es pem asan gan, oper asi dan pera wata n, sert a sist em peng atu ran yang digunakan harus diperhitungkan Pula segi-segi ekonominya.

  Oleh sebab itu, dal am per anc ang an sis tem pen yega ran uda ra har us memp ert imb ang kan Ma ya awa l, ope ras ion al, dan bia ya per awa tan yait u sis tem ter sebu t dapa t ber ope ras i maksimal dengan Minya 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

  1. Konstruksi sederhana

  2. Tahan lama

  3. Mudah direparasi jika terjadi kerusakan

  4. Mudah perawatannya

  5. Dapat fleksibel melayani perubahan kondisi operasi

  6. Efisiensi tinggi

  2.5 Sistem Operasi Tata Udara

  Sistem operasi tata udara yang akan dirancang prinsipnya ialah:

  1. Menggunakan sistem pendinginan sentral air cooled chiller yang melayani lantai dasar (ground), upper ground, lantai 1 dan lantai 2. AHU atau air handling unit diletakkan di ruang khusus (lantai) dan dipasang di atas ceiling digantung dengan konstriksi yang sedemikian rupa sehingga aman dan memenuhi kriteria konstruksi. Pada setiap AHU dipasang instalasi ducting pipa AC, drain dan electrical AC agar berfungsi dengan baik dan normal dari proses tata udara ini dan menghasilkan temperature yang diinginkan. Jenis AHU ini sudah dirancang sedemikian rupa sehingga tidak terjadi kondensasi pada unit dan saluran udara.

  2. Menggunakan sistem package. Yang terdiri dari satu paket unit indoor dan unit outdoor dengan tipe split duct dan split wall. AC split duct melayani restaurant pada lantai 2 termasuk ruang pengelola. AC split wall melayani ruang panel, ruang security, ruang control, lantai ground dan ruang escalator.

  Unit-unit ini adalah terpisah dari system tata udara yang manggunakan chiller, jenis tipe ini untuk melayani area khusus atau tenant yang beroperasi diluar pertokoan atau area yang membutuhkan operasional 24 jam tanpa berhenti dengan kapasitas kecil.

  2.6 Data-data Teknis Perencanaan Sistem Penyegaran Udara

  1. Air Handling Unit ( AHU )  AHU D, L1, L2 (General)

• Manufacturer : Carrier  Unit model

  : 39 G size 2230

• Design air flow
• Configuration : 6/12/DB
• Face area Sqft : 58,93
• Actual air flow
• Ent. Air DB/WB

• Leaving air DB/WB
• Ent. / Lvg. Air enthalpy
• Total Cooling Capacity : 884.00 MBH
• Sensible Clg. Cap : 699.63 MBH
• Fluid flow rate
• Fluid pressure drop
• Chilled water flow rate
• Chilled pressure drop
• Electrical characteristic
• Design capacity
• Motor size

  : 22 kw

  : 504,0 gpm

  3. Chilled Water Pump  CHWP : 1 ~ 8

  : 380 volt / 3 phase / 50 Hz

  : 14,2 ft wg

  : 503,8 gpm

  : 30 GBN size 200

  2. Air Colled Reciprocating Chiller  General  Manufacturer : Carrier  Unit model

  :1.2 ft.wg

  : 138,8 gpm

  : 29.5/24,8 Btu/lb

  F

  o

  : 68.02/57.64

  F

  o

  : 75.00/64.60

  : 32300 cfm

  : 32300 cfm  Chilled water coil

  4. Fan (Manufacturer) : Kruger / Singapure

2.7 Sistem Chilled Water (Air Cooled Chiller)

  Kompresor Evaporator

  Kondensor Katub Ekspansi

  Pompa AHU

Gambar 2.4 Skema Water Chiller

  Sirkulasi ini merupakan sirkulasi tertutup air dingin. Pendinginan air tersebut dilakukan oleh unit sentral yang disebut dengan chiller. Prinsip chiller itu sendiri merupakan prinsip sistem pendingin seperti yang telah dijelaskan pada bab

  2.4. Air yang disirkulasi oleh pompa didinginkan di dalam evaporator (tube evaporator) dan kemudian dialirkan menuju AHU, air tersebut mengambil kalor dari AHU, kemudian mengalir menuju pompa kembali disebut chilled water. Komponen-komponen utama unit pendingin tersebut sebagai berikut:

  1. Air Cooled Chiller Unit sentral ini disebut air cooled, karena system pendingin kondensor menggunakan udara. Adapun kompresor yang dipakai merupakan tipe reciprocating serviceble hermetic. Unit yang dipakai untuk gedung mall ini merupakan tipe air cooled foltronic chiller. Unit chiller pada gedung mall ini dipasang di lantai atap.

  Beberapa hal yang istimewa yang terdapat pada air cooled foltronic chiller adalah sebagai berikut : a. Penghematan energi yang lebih besar pada mesin air cooled chiller foltronic disebabkan oleh dipakainya system pengontrolan refrigerantnya dengan metode valve dibantu dengan pengontrolan digital canggih yang merasuk ke dalam system refrigerantnya. Dengan metode pengontrolan ini, tekanan kondenser maupun tekanan evaporator selalu berada pada tingkat atau keadaan optimum. Bila tekanan kondenser dan evaporator selalu berada pada tingkat optimum, maka kerja kompresor tidak berat, sehingga listrik yang dipakai dapat lebih efisien.

  b. Mesin ini dilengkapi dengan integral self diagnostic test, yang sangat membantu teknisi maupun engineer dalam menganalisa dengan sangat cepat akan kelainan atau kerusakan yang mungkin terjadi pada mesin hanya dengan menekan tombol-tombol pada panel control. Hal ini akan menghemat waktu pada saat trouble shooting, reparasi (yaitu para teknisi), mereka hanya bertugas memperbaiki saja, bukan mencari kerusakan yang seringkali membutuhkan waktu yang lama dan menjemukan (karena harus memeriksa titik-tiap titik dalam sirkuit refrigerant dalam jumlah yang banyak). Disamping itu karena kerusakan-kerusakan diketahui dengan tepat, bukan mengambil anggapan-anggapan yang belum benar (trial and error) yang berarti menghemat biaya operasi dan perawatan. Keuntungan lain ialah para teknisi dapat menset seluruh komponen peralatan dengan tepat yang mengakibatkan pemakaian energi selalu dapat terkontrol.

  2. Pompa Chilled Water Pompa sirkulasi ini digunakan untuk mensirkulasikan air dingin dari chiller (evaporator) menuju AHU atau yang disebut Chilled Water Supply (CHWS) dan keluar AHU menuju chiller (evaporator) atau yang disebut dengan Chilled Water Return (CHWR). Proses ini akan terus berlangsung secara bersamaan dengan operasinya Unit Chiller.

  3. AHU dan FCU AHU dan FCU merupakan peralatan pengambilan panas dari area service yang terdiri dari Unit Fan jenis sentrifugal dan coil section yang dirancang sedemikian rupa oleh pabrik pembuat system. Kerja unit AHU atau FCU sebagai berikut: Udara yang berada pada area servis akan diambil melalui ducting return atau ceiling return. Selanjutnya akan mengalir melalui unit AHU, di sini akan terjadi pemindahan panas udara ke coil section yang mengakibatkan

  o o

  temperatur udara akan turun mencapai 15 C di mulut AHU dan 22 C sampai di supply air diffuser dengan humidity 55-65%. Coil section tersebut berisi air dingin yang dipompa dari chiller menuju AHU dan kembali lagi ke Chiller. Temperatur udara ini akan dikontrol oleh motorized valve yang dipasang sensor sedemikian rupa sehingga temperatur ruangan akan stabil. Motorize valve ini akan bekerja berdasarkan sensor yang diterima secara analog dan akan dibuat menjadi 0-10 mA untuk menggerakan 3 way valve secara modulating.

2.8 Refrigerant

  Refrigeran atau bahan pendingin adalah suatu zat yang mudah mengalami perubahan fase dari gas menjadi cair atau sebaliknya yang dipakai untuk memindahkan panas dari evaporator dan membuangnya di kondensor. Dalam pemilihan refrigerant, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yang berhubungan dengan sifat-sifat refrigerant itu yaitu : 1) Tidak beracun

  Sifat ini perlu diperhatikan berhubungan dengan keselamatan kerja dan rasa nyaman. Pada pesawat pendingin sifat racun tidak berbahaya karena jumlahnya kecil. Selain sifat racun, bau yang merangsang juga diperhatikan

  

2

  demi kenyamanan. Amonia dan SO beracun dan berbau merangsang, tidak baik untuk pengkondisian udara ruangan. Sebaliknya Freon dan CO

  2 yang

  tidak berbau dan tidak beracun sangat baik untuk pengkondisian udara ruangan.

  2) Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri bila bercampur dengan udara dan pelumas.

  Refrigerant yang tidak eksplosif adalah SO

  2 , methalyln chloride, CO 2 , dan

  Freon. Selain itu refrigerant bersifat eksplosif pada konsentrasi tertentu adalah petrozon dan hidrokarbon lain.

  3) Ti da k menyebabkan korosi terhadap logam yang dipakai pada sistem pendinginan Sifat korosif harus diperhatikan supaya instalasi tidak termakan oleh refrigerant. Sifat korosif refrigeran yang banyak dipakai adalah : Amo nia : korosif terhadap tembaga

  Kar bon dio ksi da : korosif terhadap besi dan tembaga bila temperatur oksigen dan udara basah.

  Me thyle n Ch lo ri de : korosif terhadap seng, aluminium dan magnesium bila bercampur sedikit air.

  Su lf ur Di ox si de : korosif terhadap logam bila tercampur air

  Freon : tidak bersifat korosif terhadap logam, tetapi korosif terhadap karet alam.

  4) Tekanan evaporator dan kondensor Tekanan evaporator dan kondensor diusahakan positf, sedikit lebih besar dari tekanan 1 atmosfer. Tekanan positif mencegah udara masuk dan memudahkan mencari kebocoran, tetapi tekanan yang terlalu tinggi memerlukan konstruksi yang lebiln berat dan membutuhkan tenaga yang lebih besar. Refrigerant yang sesuai harus mempunyai titik didih di bawah 30°F dengan perbedaan tekanan 50 psi atau lebih.

  Sentrifugal kompresor baik untuk tekanan kerja yang rendah dan beda tekanan tidak terlalu tingai, rotary kompresor baik untuk tekanan kerja menengah dan beda tekanan sebesar 20-30 psi. 5) Daya dan Coefficient of Performance (COP)

  Dalam proses Carnot, untuk refrigeran ideal yang bekerja antara suhu evaporator 5°F dan suhu kondensor 86°F dicapai COP 5,47 dengan daya 0,82 HP/ton. Untuk pemakaian umum semua refrigeran mempunyai COP dan daya hampir sama kecuali CO

  2 .

  6) Mem pun yai sus una n ki mia yan g sta bil , tid ak ter ura i bil a set iap kal i dim amp atk an, die mbu nka n ata u diu apk an.

  Refrigeran tidak boleh berubah struktur kimianya pada suhu normal dan akibat yang terjadi adalah polimerisasi (reaksi kimia yang menggabungkan dua molekul kecil atau lebih untuk membentuk molekul yang lebih besar yang disebut polimer), disintegrasi (suatu keadaan tidak bersatu padu keadaan terpecah belah). Refrigeran tidak boleh kontak dengan bahan yang dapat bereaksi dengannya, karenanya bahan pipa dan gasket harus diperhatikan. 7 ) Harus ramah lingkungan. 8 ) Memiliki efek pemanasan global yang rendah. 9 ) Umur hidup refrigerant di udara rendah. 1 0 ) Tidak berbahaya bagi keselamatan manusia.

BAB III PEMILIHAN KOMPONEN UTAMA

3.1 Perhitungan Beban Pendingin

  Beban pendinginan (cooling load) merupakan suatu hal yang harus diperhatikan dalam merancang suatu sistem pendinginan untuk suatu keperluan tertentu yang dalam ukuran satuannya dinyatakan dalam BTU/jam. Proses-proses perpindahan panas baik secara konduksi, konveksi dan radiasi menjadi suatu titik acuan dalam perhitungan beban pendinginan ini. Untuk beban pendinginan dalam ruan gan dibe daka n dal am dua maca m, yait u pana s sens ibe l dan pana s late nt.

  Panas sensibel adalah jumlah panas akibat perubahan suhu saja, sedangkan panas late nt adal ah pana s kare na peru baha n fase . Perb andi ngan anta ra kedu a pana s tersebut lebih dikenal sebagai "sensibel-latent heat ratio".

  Dalam perhitungan beban pendinginan juga perlu mengacu pada diagram psik omet ri diman a sifa t ther mal dan udar a basa h pada umum nya ditu njuk kan dala m dia gram ters ebut . Pada diag ram psiko metr i ters ebut dipa kai bebe rapa istilah, yaitu: 1) Temperatur bola kering /dry bulb (°C)

  Temperatur tersebut dapat dibaca pada termometer dengan sensor kering dan terbuka. Namun, penunjukkannya tidaklah tepat karena adanya radiasi panas.

  2) Temperatur bola basah / wet bulb (°C) Dal am hal ini dig una kan ter mom ete r den gan sen sor yan g dib alu t den gan kai n bas ah unt uk meng hil angk an pen garu h rad ias i pan as.

  Namun, perlu diperhatikan bahwa melalui sensor harus terjadi aliran udara sekurang-kurangnya 5 m/s. Temperatur bola basah biasa dinamai temperatur jenuh adiabatik.

  3) Dewpoint temperatur Te mp er at ur di ma na pe ng em bu na n te rj ad i ke mb al i sa at ud ar a didinginkan.

  4) Relative Humidity Merupakan perbandingan antara tekanan uap air aktual dari udara menuju keadaan tekanan saturated uap air udara dalam waktu yang sama.

  5) Specific Humidity or Moisture Content Berat dari uap air dalam butiran atau satuan berat pound moisture per pound udara kering.

  6) Entalpy Merupakan sifat panas yang memperlihatkan kwantitas panas dalam udara, biasanya dalam satuan BTU/lb untuk dry air.

  7) Entalpy Deviation Merupakan entalpy dalam keadaan saturated (penjenuhan).

  8) Specific Volume

  3 Volume spesifik yang dinyatakan dalam ft / lb dari dry air.

  9) Sensible Heat Factor (SHF) Ratio dari panas total sensibel.

  10) Alignment Circle Terletak pada 80 °F db dan 50 % RH dan digunakan sebagai penghubung dengan SHF untuk menghasilkan garis proses pengkondisian udara.

  Dalam teknik pendinginan pada umumnya panas yang tidak dikehendaki dat ang dar i ber bag ai sum ber , mas ing -mas ing ber uba h sec ara kon tin yu dan periodis serta berhubungan satu dengan yang lain. Karena perhitungan beban pendinginan hanya pendekatan saja, disamping itu harus pula ditentukan untuk per iod e yan g man a beb an pen din gin an dip erh itu ngk an, bil a beb an pun cak sebentar saja, maka beban yang direncanakan dapat rendah.

  Kondisi ternyaman untuk pengkondisian udara dalam suatu tempat pe rb el an ja an di pe ro le h bi la su hu ru an ga n 22 -24 °C (7 2 -75 °F ), de ng an kelembaban 50-60 % (standard domestic – Wiranto Arismunandar). Perencanaan dan pemilihan suatu AC tidak perlu tepat kondisi ternyaman.

  Kondisi udara luar dan faktor ekonomi mempengaruhi pemilihan tersebut:

  a. Bil a su hu ud ar a lu ar 91 ,4 °F (33 °C ) ata u le bih mak a unt uk AC komersial direncanakan 71,6 °F (22 °C) suhu efektif b. Toko rokok, dan lain-lainnya memakai 75,2 °F (24 °C) suhu efektif rumah, kantor, toko-toko memakai suhu efektif 71-73 °F.

  Bila suhu udara luar turun 5 °F, suhu efektif dapat direncanakan 1 °F lebih rendah dari suhu efektif tersebut. Sumber beban pendinginan dalam perancangan mesin pengkondisian udara meliputi: 1) Panas sensibel, yang meliputi:

  a. Perpindahan panas melalui bangunan

  b. Penyinaran matahari

  c. Perembesan dan kebocoran udara ke dalam ruangan

  d. Panas lampu penerangan e. Panas benda yang suhunya lebih tinggi yang dibawa masuk

  f. Panas penghuni

  g. Panas dari motor listrik, proses kimia, gas uap, air panas, alat-alat listrik 2) Panas latent, yang meliputi:

  a. Pen gemb una n dan keb oco ran uda ra den gan tek ana n uap yan g berbeda.

  b. Kelembaban dari penghuni

  c. Kelembaban bahan-bahan yang disimpan

  d. Kelembaban permukaan basah, proses kimia, gas, air panas 3) Ventilasi udara luar

  a. Panas sensibel karena perbedaan suhu

  b. Panas latent karena perbedaan kelembaban

3.2 Perhitungan Beban Pendinginan Pada Lantai Ground

  Dengan melihat lokasi perancangan yaitu di Tangerang yang terletak 7° lintan g selata n, maka denga n melih at diagr am psiko metri pada lampir an, maka dapat diketahui data-data sebagai berikut :

  a. Di luar ruangan Temperatur kering udara lingkungan (DB) : 32 °C (89,6 °F) Temperatur udara basah (WB) : 78 °F Dari diagram Psikometri (Gbr.3.1 ) diperoleh : Entalpy

  : 41,6 BTU/lb Perbandingan kelembaban udara lingkungan (W ho ) : 126 gr/lb b. Di dalam ruangan Temperatur rancangan udara (DB) : 24 °C (75,2 °F) Kelembaban relatif rancangan (RH) : 50% Dari diagram Psikometri (Gbr.3.1 ) diperoleh : Temperatur bola basah : 62,5°F Perbandingan kelembaban udara ruangan (W hi ) : 65 gr/lb Entalpy

  : 28,3 BTU/lb Untuk memperingan kerja evaporator dalam pesawat pengkondisian udara, di ITC-BSD Mall menggunakan return air atau udara balik yaitu udara ruangan yang dikembalikan melalui evaporator dengan disaring dalam perangkat mesi n peng kond isia n udar a untu k men ghil angk an zat yang tida k dibu tuhk an dala m pern afas an man usia dan bahk an yang bera cun atau men gand ung bibi t penyakit. Udara balik dicampur dengan udara segar yang kemudian disirkulasikan ke dalam ruangan melalui evaporator.

3.2.1 Perpindaan Panas Melalui Bangunan

  Perpindahan panas berlangsung melalui dinding bangunan, jendela, lantai dan atap. Proses perpindahan panas yang demikian bila perubahan suhu kecil saja dianggap "steady state". Setiap bahan mempunyai nilai konduktivitas panas yang berbeda, seperti terlihat pada Tabel 3.1 di bawah harga konduktivitas panas yang digunakan dalam perancangan adalah :

Tabel 3.1. Harga konduktivitas panas bahan

  

(JP. Holman, Perpindahan Panas, Erlangga, hal. 585)

  Konduktivitas panas (k) Bahan

  W m  C  

  Semen 0,29 Plester 0,48

  Batu Bata 0,69 Cor/ beton 0,76

  Kaca 0,79 Keramik 2,07

  Asbes 0,74 Gabus 0,045

  Laju perpindahan panas dihitung dengan persamaan:

  (Sumber : Perpindahan Kalor, JP Holman, Erlangga, hal 33) Q = U x A x

  ΔT

  x x x

  1 ^{1 2 n}

  1 U =    

  f k k k f _{o 1 2 n 1} f , f 1 = 1,6 + 0,3 V

  

(Sumber : Teknik Pendingin, G. Harjanto, Universitas Sanata Dharma, hal 24)

  dengan : Q = Laju perpindahan panas (BTU/hr)

  2 U = Koefisien perpindahan panas (BTU/hr.ft .F)

  2 f , f = film coeficient (W/m °C)