-
Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan
Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003
ISSN NO: 1693 -3346
REKAYASA OTOMATISASI AIR HANDLING UNIT (AHU)SISTIM PENDINGIN
G.71
Suripto, P2PN - BAT AN
ABSTRAK
Telah dilakukan DISAIN REKAYASA OTOMATISASI AIR HANDLING UNIT
(AHU) SISTIMPENDINGIN GEDUNG 71. Pada rancangan / disain ini
dilakukan pemrograman waktuoperasi AHU sistim pendingin yang ada di
gedung 71 yang bila diaplikasikan akan dapatberoprasional secara
terprogram dan diharapkan ada penghematan daya listrik
sertaketergantungan pada operator secara penuh dapat dikurangi
sehingga akan meningkatkaneffisiensi ataupun optimalisasi dalam
pemakaian sistim pendingin yang pada akhirnya akanmengurangi dan
menghemat biaya operasional terutama maintenance cost.
I.PENDAHULUAN
Pada suatu bangunan laboratoriumI instalasi yang didisain untuk
keperluantertentul penelitian, sering dilengkapiinstalasi sistem
pendingin ruangan(Air Conditioning I AC). Hal ini memangdiperlukan
untuk kebutuhan ataupunsyarat pengoperasian suatu peralatantertentu
yang memerlukan suhu udararuang yang stabil dan relatip lebih ding
indibandingkan suhu udara luar ruang,disamping untuk kenyamanan
penghuniruang/karyawan yang bekerja di dalamgedung itu.Seperti
halnya instalasi AC di PusatPengembangan Perangkat Nuklir,Kawasan
Serpong, gedung 71, yangdiinstal sejak tahun 1989 yang lalu .Dari
permulaan AC diinstal hingga saatini, sudah barang tentu
membutuhkanpengelolaan dan perawatan dalampengoperasiannya. Dengan
bertambahnya umur operasional AC dan bertambahnya pemakaian karena
bertambahnya juga pengguna/karyawanyang ada, jelas pendinginan AC
sudahtidak efektip lagi. Hal ini karena sudahtidak berfungsinya
"automation building"yang ada, karena ada kerusakan diperangkat
lunak maupun perangkatkerasnya. Sehingga operasional
sistempendingin semuanya harus dilakukansecara manual. Hal ini
selain secaraoperasional ada ketergantungan penuhpada operator,
dimana terdapat faktorkelalaian dan ketidak disiplinan,
jugapendinginan sudah tidak efektif lagi
Dari semua pertimbangantersebut diatas perlu kiranya
direkayasasuatu sistem untuk mengoperasikanAHU secara otomatis. Hal
ini akanmenghilangkan ketergantungan total
pada operator sehingga dapatmeningkatkan efisiensi
pengoperasiansistem pendingin, dan penghematandaya listrik, karena
AHU dapatdiprogram operasinya sesuaikebutuhan.
11.2. Lingkup dan Rencana Kegiatan
Kegiatan rekayasa otomatisasi AHU inimelingkupi sebagai
berikut:. Pengambilan data tentang sistem
kelistrikan dari semuaAHU. Penelusuran rangkaian instalasi
power line AHU. Perancangan rangkaianlinstalasi
otomatis dan jalur instalasinya. Penetapan spesifikasi bahan
Ikomponen yang akan digunakan. Pengadaan bahan/komponen.
Pemasangan/konstruksi dan uji
coba
III. HASIL DAN PEMBAHASAN.
111.1. Analisa sistimDari hasil pengamatan sistim
kontrol dan pengendalian suhudilapangan, diketahui bahwa
sistimoperasi dari chiller York menggunakanmikroprosesor dan sistim
kontrolparametrik. Namun karena sudah rusaksistim parametrik sudah
tidak sesuai lagidengan program yang ada padaprogram kontrol
mikroprosesor chillersehingga dalam operasinya dilakukanseluruhnya
secara manual. Sedangkanuntuk Air handling Unit (AHU) Yangsemula
dikendalikan oleh komputer dariruang kontrol namun karena
otomationbuilding sudah tidak berfungsi lagi AHUakan direkayasa
operasionalnya dibuatsecara otomatis maupun manual secara
Halaman 19
-
Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan
Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003
terpisah/ split dengan masing masingAHU diprogram kapan hidup/On
dankapan mati/ Off. Pemograman dilakukandengan merangkaikan timing
programpada power line motor blower AHUdalam hal ini programingnya
tidak lagiterpusat dikontrol room, namun secaraindividual timing
program dimasing-masing (12) AHUnya (gb. lampiran 2).
Untuk menjamin kelancaransuatu sistim pending in berfungsi
secarabaik pada saat operasi normal, suatusistim tidak terlepas
pada kehandalankomponen yang terkait pada sistemterse but. Yang
dimaksud dengankehandalan komponen disini adalahprobabilitas
komponen untuk dapatberfungsi secara tepat pada waktu dankondisi
tertentu. Kegagalan suatukomponen, unit atau peralatan terjadibila
ia gagal untuk menunjukanfungsinya dalam kondisi operasi
normal,kegagalan tersebut dapat berupahilangnya output, perubahan
nilai padakarakteristik diluar batas yang ditolerir/yang
dispesifikasikan. Batas spesifikasiterse but adalah sangat perlu
karenadalam peralatan yang komplek, toleransidi dalam berbagai
rangkaian haruslahsedemikian kecil sehingga kesalahanyang
terakumulasi tidak menjadi sangatbesar.Tingkat kegagalan suatu
komponenatau alat adalah jumlah kegagalandibagi dengan waktu yang
dipergunakansampai keadaan gagal tersebut. Padaumumnya tingat
kegagalan komponendinyatakan sebagai prosentasekegagalan per 1000
jam, tetapi untukrelai, saklar biasanya dinyatakansebagai
prosentase kegagalan per 1000kali operasi.Biasanya masa pakai
komponen sudahdiperhitungkan oleh produsen, akantetapi waktu ini
dapat berkurang apabilacara pengoperasian komponen tidakbenar dan
perawatan kurang baik.Suatu komponen dapat bersifat dapatdiperbaiki
( repairable), misal motorblower dan tidak dapat
diperbaik(unrepairable) misal bearing, timing belt,van belt
dll.Oari hasil analisa ini diperolehgambaran kehandalan komponen
sistimpendingin sentral gedung 71, yangnantinya dapat digunakan
untukpengembangan/ rekayasa otomatisasisistim pendingin G. 71.
ISSN NO: 1693 - 3346
111.2. Analisa beban pendinginanSistim pending in yang
melayanisejumlah ruang dengan orientasiberbeda-beda, beban puncak
sistemdapat terjadi pada suatu waktu yangberbeda dengan waktu-
waktu puncakmasing- masing ruangan.Beban biasanya dibagi dalam
duakelompok sebagai berikut :
a. Beban pendinginan dalam ruangan( internal loads), terdiri
dari :
. Lampu penerangan.
. Penghuni/ manusia
. Peralatan yang dapat menimbulkanpanas.
b. Beban pendinginan luar ruangan(ekternalloads), terdiri
dari:
. Panas matahari melalui jendela/dinding.. Panas akibat
perembesan (infiltrasi)
. Udara luar yang lebih panas masuk(Iewat jendela/pintu yang
terbuka)
Analisa beban pendinginan ini, sebagaisuatu upaya agar sistem
pendingindapat beroperasi secara optimal.
111.3.Analisa pemakaian/ Konsumsidaya listrikMesin pending in
sentral gedung 71
adalah produk York (YCHA- 150) ,merupakan mesin pendingin air
cooled(media pendingin udara) dan mediayang didinginkan adalah air
(waterchilled). Jenis kompresornyareciprocating,bagian kompresor
danmotor penggeraknya berada dalamkesatuan unit (hermatic) katup
ekvansimenggunakan jenis TXV (thermostaticexpansion valvle)
sehinggapengontrolan refrigerant menjadisempurna. Mesin pendingin
jugadilengkapi dengan filter dryer dan katupselenoid sebelum masuk
katup expansiuntuk menutup aliran refrigerant padasaat mesin
pendingin mati (Off).
Satu unit mesin pendingin terdiridari dua buah sistem rangkaian
mesinpendingin yang terpisah. Mediapendingin dihasilkan oleh udara
dariblower yang terletak pada bagian atasmesin, setiap unit mesin
pendinginterdapat delapan (8) buah motorpenggerak blower yang
masing- masingberkapasitas 2,2 KW (ada 3 unit, 2,2 x8 x 3) .
sedangkan media yangdidinginkan adalah air yang
Halaman 20
-
Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan
Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003
ISSN NO : 1693 -3346
disirkulasikan oleh sebuah pompa yangberkapasitas 15 KW ( ada 3
buahpompa 3 x 15 KW ) untukmensirkulasikan refrigerant
(bahanpendingin) keseluruh sistem dilayanioleh dua buah kompresor
chiller yangmasing -masing berkapasitas 166,6 KW( ada tiga unit
kompresor chiller: 166,6KW x 2 buah x 3)
Untuk mensirkulasikan udarakeruangan- ruangan dialyani oleh
12unit AHU dengan kapasitas dayasebagai berikut :AHU1 = 14KW
,AHU2 = 15KWAHU 3 = 23 KWAHU 4 = 26 KWAHU 5 = 23 KWAHU6 =
12KWAHU 7 = 23 KWAHU 8 = 17 KWAHU 9 = 22 KWAHU 10 = 18 KWAHU 11 = 8
KWAHU 12 = 14 KWJumlah daya = 215 KW
Dari data tersebut diatas diketahuibahwa :
. Daya motor blower:@ 2,2 KW x 8 x 3 = 52,8 KW
. Daya motor CWP@ 15 KW x 3 = 45,0 KW
. Daya kompresor chiller:@ 166,6 KW x 6 = 999,6 KW
. Daya AHU (12 unit) = 215,0 KWTotal daya = 1312,4 KW
Dari hasil analisa ini diperolehgambaran penggunaan energi
listriksistem pendingin sentral yang ada dandiharapkan dapat
digunakan untukpengembangan disain otomatisasi AHUsehingga dapat
menekan biayaoperasiona!.
111.4. PembahasanDari hasil pengambilan data
sistem kelistrikan masing - masing AHUdiperoleh data kapasitas
daya AHUseperti tersebut diatas.Jaringan distribusi tegangan
rendahPLN umumnya memiliki tegangan220/380 V.Sebuah motor harus
digunakan dalamhubungan bintang atau hubungan segitiga tergantung
pada teganganjaringannya. Jaringan yang harus
dihubungkan dengan motor biasanyadinyatakan di pelat mereknya,
misal2201 380 V atau 3801 660 V. untuksebuah motor yang diberi
tandategangan 2201 380 V , hubungan yangharus digunakan adalah
sebagai berikut
. Kalau sistem tegangan jaringannya2201 380 V , motor ini
harusdigunakan dalam hubungan bintangkarena kumparan -
kumparannyaharus mendapat tegangan 220 V.
. Kalau sistem tegangan jaringannya127/ 220 V motor ini
harusdigunakan dalamhubungan segitiga.
Kalau daya motor ini sarna dengan 6,6KVA, pada beban penuh
arusnya maka:. Untuk sistem tegangan jaringan
220/ 380 VIn = (6600/380 V3) = 10 A
Arus ini adalah arus yang mengalirdalam kumparan - kumparan
motor.Kalu motor ini langsung dihubungkandengan jaringan arus asut
akanmenjadi 6 x arus nominalnya . jadi 6 x10 A = 60 A.
Sebuah motor lebih dahulu dihubungkandalam hubungan bintang dan
kemudiansetelah kecepatan putarnya sudahcukup tinggi baru
dipindahkan dalamhubunga segi tiga, sehingga arusasutnya akan lebih
keci!.Dalam hubungan bintang kumparanmotor hanya mendapat 127 V
gaia,bukan 220 V, jadi arus asut dalamkumparan motor sekarang akan
V 3lebih kecil, yaitu :
6 x (10/ V3) A = 34,6 A.Cara pengasutan motor-motor
yangdihubungkan dengan jaringan distribusitegangan rendah PLN
harussedemikian rupa sehingga tidakmenimbulkan goncangan-
goncangantegangan yang mengganggu dalamjaringan. Goncangan-
goncangantersebut akan sangat menggangguinstalasi penerangan yang
dihubungkandengan jaringan itu.
Dari data ini selanjutnya dibuatrancangan/ disain otomatisasi
AHU,dengan cara mengganti saklar ONI Offdengan Automatis timer (
gambar 2.adan 2.b ).
Halaman 21
-
Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan
Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003
ISSN NO: 1693 -3346
Oari analisal konsumsi daya listrikdiketahui bahwa kapasitas
daya terpakaiadalah sebagai berikut :. Oaya motor blower:
@ 2,2 KW x 8 x 3 = 52,8 KW. Oaya motor CWP
@ 15 KW x 3 = 45,0 KW. Oaya kompresor chiller:
@ 166,6 KW x 6 = 999,6 KW. OayaAHU(12unit) = 215,OKW
Total daya = 1312,4 KW
Oari data tersebut diatas jika diandaikandalm sehari mesin
pendingin beroperasi8 jam dengan biaya pemakaianRp285,301 KWH
(LBWP), berarti:1312,4 x 8 jam = 10499,2 KWH10499,2x285,30/KWH =
Rp2.995.421.76jika diandaikan dalam sehari mesinberoperasi 7 jam,
maka :(1312,4 - 215,0) KW = 1097,4 KW1097,4 KW x 7 jam = 7681,8
KWH7681,8 KWH x 285,301 KWH =Rp2.191.617,5jika dalam satu bulan
mesinberoperasi22 hari kerja , maka:2.995.421,76 x 22 =
65,899.273.722.191.617.5 x 22 = 48.215.585,5 -
17.683.688.2265,899.273.72 x 100 % = 13,917.683.688.22
Penggantian saklar ONI Off (manual)dengan rangkaian otomatis
timer inimenggunakan rangkaian akhir yang
~ DAFTAR PUSTAKA
1.2.3.4.
ada, sehingga tidak memerlukanpenggantian bahan instalasi yang
terlalubanyak. Namun dengan tidakmengesampingkan faktor
keselamatan(K3).
IV. KESIMPULANOari hasil uji coba disainl
rangkaian (proto board) dengan bebanmotor AHU 6 diperoleh hasil
yangcukup baik yang bila diaplikasikan akandapat beroperasional
secaraterprogram. Hal ini tentunya akanmenghilangkan ketergantungan
totalpada operator sehingga dapatmeningkatkan efisiensi
pengoperasiansistem pending in dan di harapkan adapenghematan daya
listrik karena AHUdapat diprogram operasinya sesuaikebutuhan.
Sehubungan programable timernya adalah "weekly" (mingguan)
jadidalam sebulan operator harusmengecek kalender kerja dimana
bilamingguan dalam sebulan tidak ada hari"off" kecuali hari sabtu
& Minggu, makaprogram jalan terus. Namun kalau adahari "off"
maka harus ditambahkanprogram "off" untuk hari tersebut. Hal
initidak masalah karena disamping jugauntuk recek dan
pemantauansistem.oleh operator.
P.Van Harten, instalasi listrik arus kuat 3.NMEI Nuclear Mechano
Electronic Instalation, PT Panca Prakasa Inti KonstruksiPetunjuk
pengoperasian equipment Air Conditioning G.71.W.F. Stoecker, S.
Hara, Refrigrasi & pengkondisian udara, Erlangga. 1987.
Halaman 22
-
Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan
Instrumentasi Nuklir. Serpong 20 Mei 2003
ISSN NO: 1693 -3346
BAB.VI. LAMPIRANLAMPIRAN 1.
AIR HANDLING UNIT (SISTEM PENDINGIN SENTRAL)GEDUNG 71 PUSPIPTEK
SERPONG
Lampiran 3 Hasil Proqraminq Time AHU 6 G. 71
Keterangan :P1 & P3 = AHU ONI hidupP2 & P4 = AHU Off I
mati
Halaman 23
No A HU LOKASI AHU KETERANGAN OPERASI
1 AHU 11 Lantai 1, ruangan depan Untuk supply Perpust.
Manualkiri Satpam P2TIK
2. AHU 3 Lantai 1, belakang kiri Untuk supply Ruang Manual(dekat
Koperasi) Lab.P3IB savap kiri Lt.1
3. AHU4 Lantai 2, kiri Untuk supply ruang Lab. ManualP31BLt.1
kiri
4. AHU 1 OJatap Lt 1, bag. Belakang Untuk supply R.Satpam,
ManualWorkshop P2TIK
5. AHU 2 Oi atap Lt 1, bag. Belakang Untuk supply R.P2TIK
Manualdan P31Bbelakanq kanan
6. AHU 12 Oi atap Lt.1 bag. belakang Untuk supply ruang RPI I
ManualRuang laula PertemuanGd.71
7. AHU 6 Oi atap Lt.2 bag. kanan Untuk supply ruang UPT
ManualBBI sid R.Ka.P2PN
8. AHU 5 Oi atap Lt.2 bag.kanan Untuk supply R. PSJMN Manualsid
TU Lt.2
9. AHU 7 Oi atap Lt.2 bag.kiri Untuk supply R.BIN sid
ManualR.Benakel UPT Lt.2
10. AHU 8 Oi atap Lt.2 bag.kiri Untuk supply R.BPP sid
ManualR.Ka. PSJMN Lt.2
11. AHU 9 Oi atap Lt 3 Untuk supply R.P2PLR ManualLt.3 baa.
Kiri
12. AHU 10 Oi atap Lt.3 Untuk supply R.P2PLR ManualLt.3 baa.
Kanan
Hari AHU P1 P2 P3 P4Senin 6 08 - 00 11 - 30 12 - 30 15 -
30Selasa 6 08 - 00 11 - 30 12 - 30 15 - 30Rabu 6 08 - 00 11 - 30 12
- 30 15 - 30Kamis 6 08 - 00 11 - 30 12 - 30 15 - 30Jum'at 6 08 - 00
11 - 30 12 - 30 15 - 30
-
Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan
Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003
ISSN NO : 1693 -3346
LAMPIRAN 2. Skema tipikal otomatisasi AHU dengan programable
timer.
sKBvtA TJPIKA!. OTOMATISASI AIR HANDLING UNIT (AHU)
~
e>
POWERLINE22Dt.33OV
WeeklyProgr3mTImer
VSD ; V.ariabl