materi pendingin

TATA UDARA

BEBAN PENDINGINAN.
Kita ketahui bahwa tujuan utama dalam melakukan pentataan udara, adalah agar kenyamanan dalam suatu ruang dapat dicapai, sehingga manusia didalam ruangan yang ditata udaranya akan merasakan nyaman, baik dari suhu, aliran udara maupun kelembaban didalam ruangan. Diiklim tropis seperti di Indonesia, maka pentataan udara lebih besar kearah pendinginan ruangan. Bila diiklim sub-tropis, maka ruangan perlu pendinginan pada waktu musim panas dan memerlukan pemanasan pada musim dingin.
Dalam proses pendinginan ruangan, maka kita perlu ketahui beban-beban apa yang mempengaruhi proses pendinginan. Adapun beban pendinginan ruangan adalah :
Beban Pendinginan dari luar ruangan.
a. Dari sinar matahari.
§ Melalui kaca jendela.
§ Melalui dinding dan atap.
b. Dari Udara Luar.
§ Melalui dinding, atap dan lantai..
§ Melalui infiltrasi.

Beban pendinginan dari dalam ruangan.
c. Dari Peralatan.
§ mesin listrik.
§ Lampu
§ dan peralatan lain yang mengeluarkan panas.
d. Dari Manusia
§ Manusia dalam ruangan
§ Manusia yang keluar-masuk ruangan
e. Dari udara ventilasi.
§ Melalui pintu.
§ Alat ventilasi untuk mendapatkan udara segar.

Pada umumnya faktor yang meningkatkan beban pendinginan dari sebuah gedung adalah :
Beban dari Sinar matahari dan udara luar 30 – 50%
Beban dari udara ventilasi 25 – 35%
Beban dari manusia 10 – 20%
Beban dari mesin listrik, lampu dll. 15 – 25%
Dari factor-faktor diatas, maka beban dari Sinar matahari, udara luar dan udara ventilasi memberikan kemungkinan beban pada pendinginan suatu gedung sebesar 55 – 80%.
Jadi pada waktu desain suatu gedung perlu betul menseleksi mulai dari bahan bangunan yang akan digunakan pada selubung bangunan, maupun melakukan pencegahan dengan mengunakan heat exchanger pada sistem pendinginan awal ataupun memperhatikan pada sambungan jendela, pintu, maupun atap, agar desainnya merinci isolasi yang maksimum pada area-area tersebut.

Peralatan tata udara.
Komponen utama dari peralatan tata udara adalah :
Kompresor
Kondenser
Katup ekspansi
Evaporator
Fan/Pompa
Bahan Refrigeran yang mudah menguap diberi tekanan oleh kompresor, dan keluar keruang evaporator melalui katup ekspansi. Karena adanya tekanan besar, maka refrigeran yang keluar katup ekspansi berupa embun. Embun refrigeran menguap, dimana dalam proses penguapan diperlukan panas, dan panas diambil dari dinding evaporator, dimana terjadi perpindahan panas konduksi mengambil panas dari bagian luar dinding evaporator.
Dengan Fan (blower), maka udara yang dihembuskan melalui dinding luar evaporator masuk ruangan yang dikondisikan. Udara mengalami perpindahan panas konveksi dengan dinding luar evaporator, sehingga menjadi dingin. Hembusan udara dingin inilah yang mendinginkan ruangan yang dihembuskan oleh Fan tersebut.
Embun Refrigeran kemudian melalui suatu alat perpindahan panas (heat exchanger) yang disebut sebagai kondenser, mencairkan refrigeran sampai menjadi cair kembali. Pada siklus ini panas yang diterima oleh refrigeran dibuang keluar melalui pipa-pipa kondenser ke udara luar. Cairan refrigeran kembali masuk ke kompresor dan mengalami proses ulang seperti diatas.
Panas yang keluar dari kondensor sering dimanfaatkan pada unit AC besar, dan proses ini disebut sebagai Heat Recovery. Panas buang yang diambil ini pada umumnya dipakai untuk memanaskan air, dan digunakan untuk mandi atau keperluan lainnya.
Dari kelima komponen utama dalam sistem tertutup ini, maka kompresorlah memerlukan biaya paling besar, mencapai 75% sampai 80%.
Macam peralatan tata udara untuk gedung.
Unitary - Air Conditioning
a. Window AC.
Tipe AC ini sudah jarang digunakan, karena unit tersebut memerlukan lobang didinding sebesar unitnya dimana dibelakang dinding harus menghadap kearah luar gedung untuk pelepasan panas buang dari kondensor. Dengan demikian tidak memungkinkan untuk menempatkan unit tersebut dimana belakang dindingnya adalah ruangan yang terpakai, apalagi yang juga dikondisikan.
Pada umumnya tipe AC ini dibawah 2 PK.
b. Mini split AC.
Disebut split, karena kompresor dan kondensor berada dalam satu unit diluar gedung, sedangkan evaporator dan Fan (blower) berada didalam ruangan. Untuk menghubungi kedua unit terpisah hanya diperlukan 2 pipa dengan lobang didinding relatif kecil, Evaporator dan blower dalam satu unit dapat ditempatkan dengan bebas, baik untuk segi teknisnya maupun segi estetikanya.
Untuk tipe ini dapat dirancang 1 unit luar (outdoor) dan dua atau lebih unit dalam (indoor). Dan disebut dengan multi split. Unit outdoor dapat ditempatkan diatas lantai atau ditempelkan didinding gedung, sedangkan unit indoor, ada unit untuk duduk dilantai dan ada unit yang ditempel didinding.
Dalam perkembangan mini split, maka salah satu jenis split buatan Taiwan, Nutec, dengan hak paten dibeberapa negara juga di Indonesia, dapat memberi penghematan sebesar 40% dibandingkan mini split konvensional yang ada dipasaran Indonesia. Pengembangan tipe ini hanya pada kondensor dengan tambahan pendinginan dengan kain khusus yang menyelimuti pipa kondensor dan penambahan pipa air untuk menteteskan air secara periodik keatas kain tersebut.
Pada umumnya tipe AC ini dibawah 5 PK.
c. Split duct AC.
Sesuai dengan sebutannya tipe AC ini juga memisahkan unit utama, yang terdiri dari kelima komponen utama, dengan penyaluran udara dingin menggunakan terowongan udara dingin yang disebut dengan ducting. Ducting ini dihubungkan dengan ruangan-ruangan yang mau dikondisikan, masuk ruangan melalui pengatur yang disebut dengan diffuser. Sistim ini di Indonesia disebut sebagai sentral AC. Kebocoran udara dingin diducting menjadi salah satu penyebab utama kerugian energi di tipe Split duct AC ini.
Dalam desain gedung dengan sistem ini harus perlu didesain alur dari ducting, sehingga jangan sampai ducting ini banyak berbelok ataupun harus menembus kolom-kolom beton.
Pada umumnya tipe AC ini 5 PK sampai 25 PK.
Chiller - Air Conditioning
Chiller atau mesin refrigerasi adalah peralatan yang biasanya menghasilkan media pendingin utama untuk bangunan gedung, dengan mengkonsumsi energi secara langsung berupa energi listrik, termal atau mekanis, untuk menghasilkan air dingin (chilled water) dan membuang kalor ke udara (atmosfir) melalui menara pendingin (cooling tower) atau kondensor.
Mesin utama dari sebuah chiller adalah Kompresor, dan jenis-jenis kompresor yang umumnya digunakan adalah :
Kompresor Piston (Reciprocating compressor)
Kompresor Kisar (Rotary compressor)
Kompresor Ulir (Screw compressor)
Kompresor Sentrifugal (Centrifugal compressor)
Beberapa jenis Chiller dilihat dari sistem pendinginan, adalah :
Air Cooled Chiller
Water Cooled Chiller
Perbedaan antara Air Cooled Chiller dan Water Cooled Chiller.
Air Cooled Chiller :
Efisiensi rendah
Waktu pemasangan cepat.
Biaya perawatan rendah.

Water Cooled Chiller :
Effisiensi tinggi
Waktu pemasangan lebih lama.
Biaya perawatan tinggi.
a. Air cooled Chiller (ACC)
Mesin refrigerasi dengan pendinginan udara (air cooled chiller), pada prinsipnya hampir sama dengan split duct AC, tetapi dalam ukuran besar. Unit mesin ini pada umumnya berada diatas atap beton dari sebuah bangunan.
Komponen utama dari 1 unit ACC adalah 2 kompresor atau lebih, dengan katup ekspansi dan evaporator berada dalam unit utama, termasuk kondensornya. Evaporator mendinginkan air dan air dingin disirkulasi kesetiap tingkat melalui alat pengatur udara (air handling unit) atau disingkat AHU. Dari AHU dengan blower besar menyalurkan udara dingin, yang diperoleh dari hembusan melalui pipa-pipa aliran air dingin unit utama diatas, keruangan yang akan dikondisikan. Udara dingin yang masuk kedalam ruangan dari AHU ini diatur dengan diffuser yang ada disetiap ruangan, Atau kadang-kadang dengan pipa-pipa langsung keruangan melalui alat kipas koil (Fan coil unit) atau disingkat FCU.
Dalam desain gedung, bila menggunakan air cooled chiller perlu diperhatikan lokasi dan luas atap beton untuk penempatan unit-unit chillernya. Yang sering kurang diperhatikan dalam desain atap untuk air cooled chiller adalah akses untuk pemeliharaan unit tersebut. Ada kalanya terjadi perubahan desain dari water cooled chiller ke air cooled chiller, karena terutama masalah waktu instalasi ataupun keadaan air setempat. Tetapi perubahan seperti itu pada akhirnya berakibat fatal terhadap konstruksi air cooled chiller tersebut yang mengambil ruang (space) apa adanya.
b. Water cooled Chiller
Mesin refrigerasi dengan pendinginan air (water cooled chiller), pada prinsipnya hampir sama dengan Mesin refrigerasi pendinginan udara (air cooled chiller) dalam distribusi udara dingin melalui AHU atau FCU. Perbedaan utamanya adalah pendinginan refrigerannya, bukan dengan udara, tetapi dengan air, dimana airnya didinginkan melalui menara air atau cooling tower. Mesin refrigerasi dengan pendinginan air, pada umumnya ditempatkan dalam lantai bawah (basement) suatu bangunan. Dalam desain yang perlu diperhatikan adalah ventilasi keruangan chiller harus dihitung dengan baik, agar ruangan tersebut jangan menjadi “neraka” bagi pengerjanya.
Sama halnya dengan Mesin refrigerasi pedinginan udara, refrigeran dari kompresor ditekan melalui katup ekspansi masuk berembun dalam alat evaporator. Evaporator mendinginkan air dan air dingin disirkulasi kesetiap tingkat melalui alat pengatur udara (air handling unit) atau disingkat AHU. Dari AHU dengan blower besar menyalurkan udara dingin, yang diperoleh dari hembusan melalui pipa-pipa aliran air dingin unit utama diatas, keruangan yang akan dikondisikan. Udara dingin yang masuk kedalam ruangan dari AHU ini diatur dengan diffuser yang ada disetiap ruangan, Atau kadang-kadang dengan pipa-pipa langsung keruangan melalui alat kipas koil (Fan coil unit) atau disingkat FCU.
Pendinginan air melalui menara air (cooling tower), dalam desain gedung perlu diperhatikan aliran udara yang diperoleh dari kipas udara. Aliran udara dan aliran air didalam menara pendingin ini dapat berlawanan arah (counter flow), arah melintang (cross flow), aliran paralel (paralel flow) aliran melalui dek atau aliran pancar.
c. Absorption Chiller.
Salah satu cara tertua untuk melakukan pendinginan suatu ruangan secara mekanis adalah teknologi absorbsi (absorption technology).  Kelihatan tak masuk akal dengan membakar sesuatu untuk menghasilkan pendinginan, tetapi hal itu yang terjadi dalam suatu chiller absorpsi.
 Teknologi absorbsi ini sebenarnya mudah pengoperasiannya maupun pemeliharaannya, tetapi pada masa kini teknologi ini mulai hampir tidak digunakan karena tidak fleksibel penggunaannya.

Refrigeran yang digunakan oleh chiller jenis ini adalah sebenarnya air, karena perubahan fase yang terjadi dan yang memberi dampak pendinginan adalah melalui media air. Fluide kedua yang mengatur proses ini adalah garam, yang dikatakan sebagai Litium Bromida (lithium bromide).  Panas dibutuhkan untuk memisahkan kedua fluida ini, yang kemudian dipertemukan kembali dalam lingkungan yang hampir vakum. Air ini mengalami perubahan fase pada waktu dicampur kembali dengan garam pada suhu yang sangat rendah. (pada tekanan atmosfir yang normal, air menguap pada suhu 212F, dalam suatu alat absorbsi, air menguap cukup dingin untuk menghasilkan air dingin pada 46F.
 Karena suhu air dingin yang dihasilkan oleh chiller absorbsi paling rendah adalah 46F, maka chiller jenis ini tidak dapat digunakan dalam penerapan refrigerasi dengan suhu rendah.
Peralatan tata udara dengan Sistem absorbsi ini sebenarnya sangat efisien dan pemeliharaanya mudah, tetapi bila ada kerusakan pada peralatan ini perbaikannya memerlukan waktu lama dan biaya yang besar. Bahkan untuk kerusakan tertentu, maka seluruh unit tidak dapat difungsikan kembali. Ini menyebabkan penggunaan peralatan pengkondisian udara dengan sistem absorbsi ini kurang diminati.
Jakarta, 5 April 2008.-.