## ANALISA KEBUTUHAN DAYA LISTRIK MELALUI PERHITUNGAN KEBUTUHAN PENDINGIN UDARA

## Evtaleny R. Mauboy
Jurusan Teknik Elektro, Universitas Nusa Cendana Kupang Email: rollanboy@yahoo.com

## ABSTRAK
Kondisi udara di kota-kota di Indonesia terutama daerah dengan ketinggian cukup dekat dengan permukaan air laut, kurang memberikan kenyamanan karena udaranya yang panas akibat meningkatnya pemanasan global. AC (Air Conditioner) adalah alat yang dapat digunakan untuk membuat kondisi udara berubah menjadi nyaman. Perhitungan daya listrik dari kebutuhan AC untuk sebuah gedung perkantoran yang beralih fungsi menjadi ruang serbaguna dilakukan. Dari hasil perhitungan maka terlihat bahwa daya yang dibutuhkan untuk sebuah gedung perkantoran yang beralih fungsi menjadi ruang serbaguna adalah sebesar 92,5 kW.
Kata kunci : Daya Listrik, Pendingin Udara, Air Conditioner

## 1. PENDAHULUAN
Kenyamanan, kesehatan dan kesegaran dalam ruang tinggal  atau  bangunan-bangunan  bertingkat  adalah hal yang dicari oleh setiap orang. Diperlukan usaha untuk mendapatkannya, khususnya untuk kegiatan- kegiatan  yang  dilakukan  di  daerah  yang  beriklim tropis  dengan  udaranya  yang  panas  dan  juga kelembaban udaranya yang tinggi. Udara segar dari aliran udara alam dan juga aliran udara buatan perlu diusahakan  dengan  memperhitungkan  berbagai faktor.
Kenyamanan udara yang baik mempunyai kecepatan  tidak  lebih  dari  5  km/jam  atau  1,4  m/s dengan  suhu  lebih  rendah  dari  30  C  dan  banyak mengandung  oksigen.  Dengan  persyaratan  ini, kenyaman dan kesegaran dapat dinikmati dan semua kegiatan dapat berjalan dengan baik.
Kondisi  udara  di  kota-kota  di  Indonesia  terutama daerah  dengan  ketinggian  cukup  dekat  dengan permukaan air laut, kurang memberikan kenyamanan  karena  udaranya  yang  panas  (25-35  C),  udara  yang  kotor,  berdebu  dan  berasap,  serta kecepatan  angin  yang  tidak  menentu.  Oleh  karena hal-hal  tersebut  di  atas,  perlu  diusahakan kenyamanan dengan menggunakan alat penyegaran udara AC.
AC adalah sebuah alat yang dapat digunakan untuk membuat kondisi udara berubah dengan mengontrol temperatur  dan  kelembaban  udara  dalam  ruangan tertentu  sesuai  dengan  yang  diinginkan  dan disyaratkan.
Tulisan ini akan membahas perhitungan kebutuhan AC  untuk  bangunan  perkantoran  tiga  lantai  yang
diubah  fungsinya  menjadi  aula  atau  ruang serbaguna.

## 2. METODE PENELITIAN
Untuk  merancang  penempatan  AC  untuk  berbagai macam  ruangan  dengan  kegiatan  yang  berbeda- beda,  maka  alat  penyegaran  udara  yang  sesuai dengan  fungsi  ruangan  tersebut  yang  digunakan. Gedung kantor yang beralih fungsi menjadi sebuah aula  serbaguna  biasanya  memerlukan  pembagian daerah atau zona yang terdiri dari bagian pinggir yan gbiasanya  banyak  dipengaruhi  oleh  kondisi  udara luar  Gedung dan  daerah  bagian  interior  yang  tidak banyak  dipengaruhi  udara  luar.  Dengan  kondisi seperti  ini,  maka  biasanya  diperlukan  atau digunakan  sistem  penyegaran  udara  tunggal  yang terpusat  dengan  cara  menggunak  unit  induksi ataupun unit coil kipas udara.
Komponen  utama  dari  AC  adalah  kompresor, kondensor, pipa kapiler dan evaporator.

## Kompresor
Kompresor  adalah  jantung  dari  rangkaian  sistem pendingin.  Kompresor  terdiri  dari  pompa  untuk menaikan  tekanan  dan  seperti  halnya  jantung manusia  yang  disirkulasi  oleh  darah,  kompresor mensirkulasikan refrigeran (fluida  yang  dapat menyerap kalor) ke seluruh bagian AC,. Kompresor juga  berfungsi  sebagal  sebuah  medium  dimana mengambil udara panas atau udara sekitar dari satu tempat  dan  menyemburkan  udara  yang  dingin  ke ruangan

## Kondenser
Kondensor digunakan  untuk  mendinginkan  dan menyerap  panas  dari  gas refrigeran yang  telah dinaikkan  tekanannya  oleh  kompresor  hingga
bertekanan  tinggi.  Biasanya,  kondensor  AC menggunakan  udara  sebagai  media  pendinginnya. Sejumlah  kalor  yang  terdapat  pada  refrigeran dilepaskan  ke  udara  bebas  dengan  bantuan  kipas. Agar  proses  pelapasan  kalor  bisa  lebih  cepat,  pipa kondensor  didesain  berliku  dan  dilengkapi  dengan sirip. Pembersihan sirip-sirip pipa kondensor sangat penting  agar  perpindaban  kalor  refrigeran  tidak terganggu.  Pada  kondensor  wujud refrigeran dari diubah dari bentuk gas menjadi cair.

## Pipa Kapiler
Pipa  kapiler  merupakan  komponen  utama  yang berfungsi  menurunkan  tekanan  refrigeran  dan mengatur  aliran  refrigeran  menuJn  evaporator. Fungsi  utama  pipa  kapiler  ini  sangat  vital  karena menghubungkan dua bagian tekanan berbeda, yaitu tekanan tinggi dan tekanan rendah.

## Evaporator
Fungsi evaporator sendiri kebalikkan dari kondensor. Di  dalam  alat  ini  cairan refrigeran diubah  menjadi  gas  sebagai  dasar  untuk  proses pendinginan yang akan dialirkan ke ruangan.
Selain  komponen  diatas,  masih  terdapat  juga beberapa  komponen-komponen  lain  seperti  kipas (blower), termistor (alat pengatur temperatur), PCB Control,  Kapasitor,  Overload  Motor  Protector, Motor Listrik, Motor Kompressor, dst.
Komponen-komponen  dari  AC  tersebut  biasanya diletakkan dalam suatu ruangan tertutup dan di atas lantai  yang  berpondasi  kuat  untuk  mencegah terjadinya  getaran  mesin  terhadap  bangunannya. Bisa  juga  diberikan  lapisan  untuk  meredam  suara sehingga  suara  mesin  tidak  terdengar  di  ruangan yang  didinginkan.  Syarat-syarat  lain  juga  perlu dipertimbangkan seperti dapat terhubungnya ruangan tempat mesin pendingin diletakkan dengan udara luar atau udara yang segar dan adanya pipa air untuk  pembersihan  serta  panel  daya  untuk mengoperasikannya.

## Prinsip Kerja AC
Refrigeran  sebagai  fluida  yang  memiliki  sifat menyerap  kalor,  biasanya  freon,  diberikan  tekanan oleh  kompressor  dalam  sistem  mesin  pendingin. Oleh  karena  pendinginan  di  kondensor,  refrigerant yang  bertekanan  mencair  dan  akan  dialirkan  ke evaporator  melalui  pipa  kapiler.  Pada  evaporator, refrigeran  mengalami  perubahan  fase  dari  cair menjadi  gas  sehingga  mengakibatkan  daerah  di sekitar  evaporator  menjadi  dingin.  Lalu  gas  yang berupa  uap  dingin  ini  disirkulasikan  ke  dalam ruangan  dengan  bantuan  kipas  sirkulasi  sehingga suhu  ruangan  menjadi  turun.  Gas  refrigeran  yang terbentuk  oleh  karena  penyerapan  tadi  selanjutnya
dialirkan ke dalam kompressor dengan menggunakan daya isap kompres untuk selanjutnya dikompres/ ditekan kembali mengikuti siklus awal. Udara yang terisap akan disirkulasikan secara terus menerus  oleh  kipas  sirkulasi (blower) oleh  sirip evaporator sehingga AC berlaku sebagai sebuah alat elektronik  yang  mengatur  sirkulasi  udara  di  dalam ruangan.  Saat  melewati  evaporator,  udara  yang bertemperatur  lebih  tinggi  dari  evaporator  diserap panasnya oleh bahan pendingin, kemudian dilepaskan  di  luar  ruangan  ketika  aliran  refrigeran melewati  kondensor.  Oleh  karena  itu,  temperatur udara yang rendah atau dingin yang dirasakan dalam ruangan  sebenarnya  adalah  hasil  sirkulasi  udara yang dikeluarkan evaporator dan bukan udara yang dihasilkan  oleh  perangkat  AC.  Unit  AC  hanyalah tempat  bersirkulasinya  udara  yang  sekaligus menangkap  kalor  (panas)  pada  udara  ruangan sampai tercapai temperatur yang diinginkan.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Bangunan perkantoran tiga lantai yang dialihfungsikan  menjadi  aula  mempunyai  panjang, lebar  dan  tinggi  berturut-turut  adalah  30,20  dan  4 meter.  Untuk  perhitungan  kebutuhan  AC  maka beberapa  parameter  perlu  diketahui.  Kondisi ruangan  dalam  dan  luar  rata-rata,  berapa  tingkat okupasi atau jumlah penghuni yang akan menempati ruangan tersebut, beban kalor yang terdiri dari beban yang melalui kaca atau beban  sensible, beban oleh transmisi bidang dinding atau beban transmisi serta beban intern yang terdiri dari beban sensibel orang dan lampu. Selain kondisi-kondisi tersebut, ventilasi atau infiltrasi juga perlu diperhitungkan.
Kondisi ruangan luar rata-rata untuk daerah Kupang adalah  untuk  temperatur  25  –  35  C  dengan kelembaban sebesar 60 – 90 %. Dengan menetapkan kondisi  temperatur  luar  rata-rata  (t 0 )  adalah  38  C atau 86  F. Dengan temperatur ruang 25  C atau 77  F (t 1 ) maka perbedaan t 1 dan t 0 adalah 9  F, yang adalah  sesuai  untuk  kondisi  di  Indonesia  yang ditetapkan antara 5 – 10  F.
Kondisi  ruangan  dalam  rata-rata  berdasarkan temperatur  pada  18  –  27  C  dengan  kelembaban sebesar 50 – 80 %.
Tingkat okupasi dalam ruang dihitung berdasarkan perbandingan luas daerah terhadap luas satu orang. Dengan  luas  ruangan  600  m 2 dan  luas  per  orang adalah 6 – 8 m 2 maka tingkat okupasinya adalah 100 orang.
Perhitungan  selanjutnya  adalah  beban  kalor  yang melalui kaca dan transmisi bidang miring serta atap. Dengan  diketahui  besar  kalor  dari  tiap  arah  mata angin yang melalui kaca dan dinding serta atap maka total beban kalor bisa didapatkan.
Beban sensible: Utara: 150m 2 x 686 BTU/jam/m 2 = 102.900 BTU /h Selatan: 150m 2 x 398 BTU/jam/m 2 = 59.700 BTU /h TImur: 40m 2 x 967 BTU/jam/m 2 =   38.600 BTU /h Barat:  40m 2 x  1.063  BTU/jam/m 2 =  42.520 BTU/jam Karena  direncanakan  perubahan  adalah  untuk  tiga lantai  maka  total  beban  kalornya  adalah  731.160 BTU/jam.
Transmisi bidang miring: Utara: 360m 2 x 3,22 BTU/jam/m 2 = 1158 BTU /h Selatan: 306m 2 x 3,22 BTU/jam/m 2 = 1158 BTU/jam Timur: 240m 2 x 3,22BTU/jam/m 2 = 772,8 BTU /h Barat: 240m 2 x 3,22BTU/jam/m 2 = 772,8 BTU/jam Total beban kalor untu transmisi bidang miringnya adalah 11.584,8 BTU/jam Transmisi bidang atap: 2500m 2 x 11,5 BTU/jam/m 2 x 9  F
Beban kalor intern juga diperhitungkan berdasarkan tingkat okupasi dan beban sensible lampu.
Beban  sensible  orang  adalah  tingkat  okupasi  yaitu 300  maka  total  beban  kalornya  adalah  60000 BTU/jam.
Beban  laten  orang  lebih  dari  beban  sensible  orang sebesar 25% yaitu 75000 BTU/jam.
Beban  sensible  lampu:  jika  dipakai  lampu  25  watt sebanyak 20 dengan factor 1,25 dan kalor beban 3,4 BTU/jam  maka  total  beban  kalor  intern  adalah 137.125 BTU/jam.
Selanjutnya  adalah  perhitungan  ventilasi  atau infiltrasi  yang  tergantung  dari  luas  dan  tinggi ruangan serta jumlah pertukaran udara per jam yang menghasilkan 2.824,4.
Untuk  beban  kalor  infiltrasi  udara  luar  terdiri  dari beban sensible dan beban laten.
Total  beban  pendingin  yang  dibutuhkan  dihitung berdasarkan  total  beban  kalor  yang  telah  dihitung sebelumnya  sehingga  mendapatkan  total  888.343 BTU/jam. Dengan mengetahui total beban pendingin  secara  kesleuruhan  maka  total  kapasitas AC yang dibutuhkan didapatkan. Dengan mengkonversi  nilai  kalor  ke  satuan  daya  maka didapatkan  total  kebutuhan  daya  listrik  melalui perhitungan kebutuhan AC tersebut. 1 ton R adalah setara  12000  BTU/jam,  dan  setara  1,25  kW.  Maka total  daya  listrik  yang  dibutuhkan  adalah  74  ton  R atau senilai 92,5 kW.
Dengan  catatan  kapasitas  AC  berdasarkan  daya kuda (PK) seperti di bawah ini, maka pemilihan dan kebutuhan AC dapat dengan mudah ditentukan.
Kapasitas AC berdasarkan PK:
AC 0,5 PK = ± 5.000 BTU/jam
AC 0,75 PK = ± 7.000 BTU/jam AC 1 PK = ± 9.000 BTU/jam AC 1,5 PK = ± 12.000 BTU/jam AC 2,0 PK = ± 18.000 BTU/jam AC 2,5 PK = ± 24.000 BTU/jam

## 4.  KESIMPULAN
Perhitungan kebutuhan daya AC harus memperhitungkan  beberapa  faktor  terutama  tata letak  bangunan  dengan  fungsinya  dan  juga  cara penempatan AC dalam ruangan tersebut.
Dari  hasil  perhitungan  maka  terlihat  bahwa  daya yang dibutuhkan untuk sebuah gedung perkantoran yang beralih fungsi menjadi ruang serbaguna adalah sebesar 92,5 kW.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Tangoro, “D.  Utilitas  bangunan”. UI  Press. Jakarta. 2010.
[2] Depdiknas  RI “Teknik  penghematan  energi pada  rumah  tangga  dan  banguan  Gedung”. Jakarta. 2005.
[3] Priyadi, I , “Optimasi penggunaan AC sebagai alat pendingin ruangan”. Universitas Bengkulu. Bengkulu. 2009.
[4] https://www.nationalelektronik.com/2014/08/ cara-menghitung-kebutuhan-pemakaian-pk- ac-sesuai-ruangan/ diakses tanggal 24
September 2018.