MODUL 4 COOLING LOAD (BEBAN PENDINGINAN) Langkah awal dalam perancangan sistem pendingin central ini adalah melakukan perhitungan beban pendinginan ruangan yang dikondisikan. Langkah-langkah perhitungan dapat dijelaskan dengan gambar sebagai berikut : (Arismunandar, Wiranto dan H Saito . 1995 . Penyegaran Udara . Jakarta : PT Pradnya Paramita) Gambar 1. Perhitungan Beban Pendinginan 1. Kondisi Dasar 1.1 Luas Lantai Luas lantai adalah jarak panjang dikalikan lebar ruangan seperti pada gambar dimana jarak antara garis- garis teras tembok digunakan dalam perhitungan ini. PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Yuriadi Kusuma SISTEM MEKANIKAL GEDUNG 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
MODUL 4
COOLING LOAD (BEBAN PENDINGINAN)
Langkah awal dalam perancangan sistem pendingin central ini adalah melakukan
perhitungan beban pendinginan ruangan yang dikondisikan. Langkah-langkah
perhitungan dapat dijelaskan dengan gambar sebagai berikut :
(Arismunandar, Wiranto dan H Saito . 1995 . Penyegaran Udara . Jakarta : PT
Pradnya Paramita)
Gambar 1. Perhitungan Beban Pendinginan
1. Kondisi Dasar
1.1 Luas Lantai
Luas lantai adalah jarak panjang dikalikan lebar ruangan seperti pada gambar
dimana jarak antara garis- garis teras tembok digunakan dalam perhitungan ini.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Yuriadi Kusuma
SISTEM MEKANIKAL GEDUNG 1
Gambar 2 Ukuran Lantai
1.2 Volume ruangan
Volume ruangan adalah luas lantai dikali jarak antara titik tengah lantai dan titik
tengah langit-langit.
Gambar 3 Tinggi Bangunan
1.3. Nama bulan perancangan.
Dalam hal ini harus diberikan bulan terpanas seperti yang terlihat pada lampiran
tabel 2 tentang data cuaca dibeberapa negara asia.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Yuriadi Kusuma
SISTEM MEKANIKAL GEDUNG 2
2. Kondisi udara dalam ruang
Temperatur Perubahan Temperatur Kelembaban
Perbandingan
kelembaban
bola kering temperatur bola basah relatif
rata-rata sepanjang
hari
harian
( o C ) ( o C ) ( o C ) ( % ) ( kg/ kg' )
Di dalam
Ruangan
Data Tdb, kelembaban rata-rata sepanjang hari, dan perbandingan kelembaban rata-
rata sepanjang hari di dalam ruangan untuk rancangan (tabel 2. temperatur ruang,
kelembaban, dan perbandingan pada lampiran).
2.1. Kondisi udara diluar ruang
Temperatur Perubahan Temperatur Kelembaban
Perbandingan
kelembaban
bola kering temperatur bola basah relatif
rata-rata sepanjang
hari
harian
( o C ) ( o C ) ( o C ) ( % ) ( kg/ kg' )
Di luar
Ruangan
Data Tdb, perubahan temperatur harian dan perbandingan kelembaban rata-rata
sepanjang hari di luar ruangan untuk rancangan ( tabel 2. tentang data cuaca
dibeberapa negara asia ).
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Yuriadi Kusuma
SISTEM MEKANIKAL GEDUNG 3
2.2. Temperatur udara luar sesaat .
Waktu
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Temperatur
luar ( 0C)
Temperatur udara pada suatu saat tertentu dapat diperkirakan dengan formula :
………………( 1 )
dimana :
to = temperatur udara luar sesaat, (oC)
to rancangan = temperatur udara luar untuk perancangan, (oC)
Δt = perubahan temperatur harian, (oC)
15 = perubahan waktu sudut ( )
τ = waktu penyinaran matahari
γ = saat terjadinya temperatur maksimum ( + 2 )
Untuk τ (waktu penyinaran matahari ), pukul 12.00 siang adalah 0, pagi hari (A.M)
adalah negatif (-) dan siang hari (P.M) adalah positif, dengan besarnya dinyatakan
sampai satu angka desimal, misalnya pukul setengah sepuluh pagi dinyatakan
dengan -2.5.
2.3. Radiasi panas matahari sesaat untuk perancangan.
Waktu
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Radiasi
matahari
( Kcal/ m2h )
Radiasi matahari dapat dibagi dalam golongan radiasi langsung dan radiasi tidak
langsung. Permeabilitas atmosferik adalah komplimen dari faktor reduksi yang
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Yuriadi Kusuma
SISTEM MEKANIKAL GEDUNG 4
memperhitungkan adanya panas radiasi matahari yang diserap oleh lapisan udara
atmosfir diatas permukaan bumi, hal ini dapat digambarkan seperti dibawah ini.
Gambar 4 Radiasi matahari
Jumlah kedua jenis radiasi tersebut dinamakan “radiasi matahari total”. Sesuai
dengan kedudukan permukaan bidang terhadap arah datangnya radiasi, maka
radiasi matahari langsung adalah :
Jn = 1164 P cosec h (kcal/ m2jam) ……………….………( 3 )
Jh = 1164 P cosec h sin h (kcal/ m2jam) …………………( 4 )
Jv = 1164 P cosec h cos h (kcal/ m2jam) ………..………( 5 )
Jβ = 1164 P cosec h cos h cos β (kcal/ m2jam) …….………..( 6 )
Dimana :
Jn = radiasi matahari langsung pada bidang tegak lurus arah datangnya
radiasi
Jh = radiasi matahari langsung pada bidang horizontal
Jv = radiasi matahari langsung pada bidang vertikal
Jβ = radiasi matahari langsung pada bidang vertikal, tetapi pada posisi
membuat sudut samping β dari arah datangnya radiasi
1164 = konstata panas matahari (kcal/ m2jam)
P = permeabilitas atmosfirik ( 0,6 - 0,75 pada hari yang cerah )
h = ketinggian matahari (dinyatakan dalam derajat dengan sistem desimal)
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Yuriadi Kusuma
SISTEM MEKANIKAL GEDUNG 5
Rumus Jn, Jh, dan Jv dapat dihitung dengan menggunakan gambar 1.1 pada
lampiran. Sebagai contoh besar radiasi matahari rancangan dapat dilihat pada tabel
2.3 yang diperoleh dari rumus yang telah dijelaskan diatas. Apabila lingkungan
gedung banyak memberikan refleksi atau tertutup oleh sesuatu maka besarnya
radiasi tak langsung pada bidang vertikal dapat dianggap ½ dari radiasi matahari tak
langsung pada bidang horizontal.
Sedangkan untuk ketinggian matahari (h) dan azimuth (A) dapat digambarkan
sebagai berikut.
Gambar 5 Ketinggian Matahari dan Azimuth
dan dapat diperoleh dari gambar diagram 1.3 tentang sudut matahari atau dapat
dicari dengan menggunakan rumus :
Sin h = sin ψ sin δ + cos ψ cos δ cos 15 τ………………………( 7 )
………………………( 8 )
dimana :
A = azimut matahari ( tepat sebelah selatan adalah 0, kearah barat positif dan
kearah timur adalah negatif )
h = ketinggian matahari
ψ = kedudukan garis lintang ( Lintang utara adalah positif dan lintang selatan
adalah negatif )
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Yuriadi Kusuma
SISTEM MEKANIKAL GEDUNG 6
δ = deklinasi matahari ( lihat diagram 1.4 )
τ = saat penyinaran matahari ( pukul 12 siang adalah 0, siang hari adalah
positif dan pagi hari adalah negatif )
nilai τ dapat di tulis sbb.
Pukul 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
τ -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6
2.4. Beban Kalor Sensibel Daerah Parimeter (tepi)
2.5. Tambahan kalor oleh transmisi radiasi matahari melalui jendela
Dapat dirumuskan :
Luas jendela (m2) x jml radiasi matahari (kcal/ m2jam) x faktor transmisi
jendela x faktor bayangan…………………………………………..……(9)
Jumlah radiasi matahari melalui jendela adalah adalah sama dengan jumlah radiasi
matahari total yang diperoleh dalam perhitungan 7
Faktor transmisi radiasi matahari melalui “window pane” dapat dicari dengan
mempergunakan tabel faktor transmisi jendela pada lampiran.
Faktor bayangan (shading faktor ) dari jendela, apabila sebuah jendela dibayangi
oleh suatu gedung sebelah atau tepi atapnya sendiri, maka tidak semua panas
matahari masuk ke dalam ruangan, jadi jumlah radiasi matahari yang masuk ke
dalam menjadi lebih kecil. Sebaliknya apabila jendela ruangan berhadapan dengan
benda lain yang memantulkan cahaya (misalnya kaca jendela dari gedung sebelah
atau lantai serambi rumah ), maka dipandang perlu menambahkan sebanyak 10%
sampai 30% dari radiasi matahari langsung dalam perhitungan beban kalor pada
siang hari yang panas.
2.6. Beban transmisi kalor melalui jendela
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Yuriadi Kusuma
SISTEM MEKANIKAL GEDUNG 7
Dapat dirumuskan :
Luas jendela (m2) x koefisien transmisi kalor melalui jendela, K (kcal/ m2jam oC)
x Δt ruangan (oC) …………………………………………..…………(10)
Untuk nilai K dapat dilihat pada tabel 2.5 tentang koefisien transmisi dari jendela.
2.7. Infiltrasi beban kalor sensibel
Dapat dirumuskan :
{(Volume ruangan (m3) x jumlah penggantian ventilasi alamiah, Nn) + jml udara
luar} x x Δt ruangan(oC) …………..………..……( 11 )
Jumlah penggantian udara dalam ventilasi alamiah dapat ditentukan dengan tabel
jumlah penggantian (pada lampiran).
0,24 (kcal/kg oC) adalah kalor spesifik dari 1 kg udara, maka jumlah kalor yang
diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 m3 udara ruangan sebesar 1 oC dapat
diperoleh dengan membagi 0,24 dengan volume spesifik (m3/kg’)udara luar tersebut.
2.8. Beban transmisi kalor melalui dinding dan atap
Dapat dirumuskan :
Q = A x K x ETD………………………(12 )
Dimana :
A = Luas dinding / atap (m2 )
K = Koefisien transmisi kalor dari dinding/ atap (kcal/ m2 jamoC)
ETD = Equivalent Temperature Difference (oC)
Koefisien perpindahan kalor dari dinding dan atap (K), dapat ditunjukkan dengan
tabel 2.7 pada lampiran tentang koefisien transmisi kalor dan kapasitas kalor dari
dinding, sedangkan koefisien perpindahan kalor dari atap dapat dilihat pada tabel 2.8
tentang koefisien transmisi kalor dan kapasitas kalor atap, sedangkan harga ETD
dapt dilihat pada tabel 2.11.
Apabila apabila tahanan perpindahan kalor R dari lapisan tidak diperoleh pada tabel,