## CAKRAM

## ANALISA PERHITUNGAN BEBAN DAN
PERANCANGAN DISTRIBUSI SALURAN UDARA PADA RUANGAN APARTEMEN
Andri Setiawan, Abdul Choliq, Nur Rohmat * , Nurjaya
1 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Pamulang,
E-mail: dosen00597@unpam.ac.id
Masuk: 29 Agustus 2021 Direvisi: 17 September 2021             Disetujui: 30 September 2021
Abstrak :  Besarnya  konsumsi  listrik  untuk air  conditioner (AC)  yang  digunakan pada  ruangan  apartemen menjadi  permasalahan  yang  berujung  pada  pemborosan  keuangan.  Berlatar  belakang  masalah  tersebut, maka  dalam  penelitian  ini  akan  diperhitungkan  kembali  dalampememilihan  kapasitas  pendinginan air condotioning yang  tepat  sebagai  upaya  penghematan  energi  untuk  penurunan  efek  rumah  kaca  tanpa mengurangi  kenyamanan  dalam  ruangan.Temperatur  nyaman  suatu  ruangan menurut  Standar  Nasinonal Indonesia  berkisar  antara  24°C  -  27°C  dengan  kelembaban  relatif  60%±5%.  Dalam  penelitian  ini  akan dihitung  besarnya  beban  pendinginan  yang  diperlukanpada  ruangan  serta  mengetahui  desain  distribusi saluran udara. Metode penelitian dilakukan dengan tinjauan langsung dilapangan dengan mengukur beban pendinginan  pada  satu  unit  rumah  apartemen  meliputi  bedroom-1,  bedroom-2,  dan  bedroom-3, mengumpulkan  jenis  material  konstruksi,  barang-barang  elektronik,  jenis  lampu  yang  digunakan, mengukur  dimensi  ruangan  (dinding,pintu,  kaca),  mengukur  temperatur  di  dalam  dan  di  luar  ruangan, fungsi ruangan dan jumlah penghuninya. Perhitungan beban pendinginan pada ruangan ini menggunakan metode  CLTD/CLF  ( Cooling  Load  Temperature  Diffrence/Cooling  Load  Factor ),  sedangkan  untuk merancang  instalasi  tata  udara  menguunakan  metode Equal  Friction  Method. Setelah  dilakukan perhitungan  beban  pendinginan  pada  ketiga  ruangan  apartemen,  didapat  beban  pendinginan  pada  ruang bedroom-1 dengan luas ruangan 187,552 ft 2 sebesar 15163,535 BTU/HR, ruang bedroom-2 dengan luas ruangan 304,364 ft 2 sebesar 20791,292 BTU/HR dan ruang media room dengan luas ruangan 623,903 ft 2 sebesar 32246,135 BTU/H.
Kata  kunci :  Beban  pendinginan,  Distribusi  saluran  udara,  CLTD/CLF  ( Cooling  load  temperature diffrence/Cooling load factor, Equal friction method.
Abstract: The amount of electricity consumption for air conditioner (AC) used in apartment rooms is a problem that leads to financial waste. With this background in mind, in this study, it will be reckoned with in  choosing  the  right  cooling  capacity  for  air  conditioning  as  an  energy  saving  effort  to  reduce  the greenhouse effect without reducing indoor comfort. The comfortable temperature of a room according to Indonesian  National  Standards  ranges  from  24°C  -  27°C  with  a  relative  humidity  of  60%±5%.  In  this study, the amount of cooling load required in the room will be calculated and determine the design of the air duct distribution. The research method was carried out by direct observation in the field by measuring the cooling load in one apartment unit including bedroom-1, bedroom-2, and bedroom-3, collecting types of construction materials, electronic goods, types of lights used, measuring room dimensions (walls and walls).  ,  doors, glass),  measures  the  temperature  inside  and  outside  the  room,  the function  of the room and the number of occupants. Calculation of the cooling load in this room uses the CLTD/CLF (Cooling Load Temperature Diffrence/Cooling Load Factor) method, while the Equal Friction Method is used to
design the air conditioning installation. After calculating the cooling load in the three apartment rooms, the cooling load in the bedroom-1 room with an area of 187,552 ft2 is 15163,535 BTU/HR, the bedroom- 2 room with a room area of 304,364 ft2 is 20791,292 BTU/HR and the media room room with an area of 623,903 ft2 of 32246,135 BTU/H.
Keywords: Cooling load, Air duct distribution, CLTD/CLF (Cooling load temperature difference/Cooling load factor, Equal friction method.

## PENDAHULUAN
Ketika  terdapat  perbedaan  temperatur  tubuh  manusia  dengan  lingkungannya  makaakan  menimbulkan ketidaknyamanan  yang  diindikasikan  dengan  kepanasan  atau  kedinginan  yang  dirasakan  oleh  tubuh,  Masalah  ini tentunya  berakibat  tidak  baik  bagi  kehidupan  seluruh  mahluk  hidup  terutama  manusia.Mayoritas  besar meningkatnya  temperatur  rata-rata  global  terjadi  sejak  pertengahan  abad  ke-20  peningkatan  ini  dimungkinkan disebabkan oleh akibat kegiatan manusia melalui efek rumah kaca[1].
Posisi  geografis  Indonesia  yang  berada  di  garis  katulistiwa  dan  beriklim  tropis  menyebabkan  kebanyakan  daerah  di Indonesia tidak bisa memberikan rasa nyaman dikarenakan udara yang panas (23-34°C),kotor serta angin yang berubah-ubah. Temperaturnyaman  suatu  ruangan  berkisar  antara  23-34°Cdengan  kelembaban  relatif  berkisar  60%±5%[2],  maka diperlukan  usaha  untuk  dapat  mendapatkan  kenyamanan  dengan  memakaimesin  pengkondisian  udara  ( Air conditioning ). Saat  ini Air  conditioning (AC)sudah  menjadi  bagian  dari  kebutuhan  manusia . AC  sudah  banyak dimanfaatkan  diberbagai  tempat,  seperti  Mall,  perkantoran  dan  hunian.  Salah  satu  bentuk  hunian  yang  paling memerlukan  AC  adalah  apartemen,  karena  AC  biasanya  menjadi  paket  fasilitas  apartemen.  Sementara  itu, kebutuhan apartemen sebagai tempat tinggal di perkotaan cenderung bertambah. Jumlah apartemen di area Bogor, Depok,  Tangerang,  dan  Bekasi  (Bodetabek)  diperkirakan  akan  terus  tumbuh.  Lembaga  riset  properti,  Savills Indonesia  memproyeksikan  pasokan  apartemen  di  area  Bodetabek  akan  bertambah  sebanyak  129.000  unit  dalam empat  tahun  ke  depan  hingga  tahun  2022[3].  Dalam  pemasangan  AC,  banyak  pengguna  yang  kurang  memahami dalam  perhitungan  kapasitas  AC  dengan  beban  pendinginan  ruangan.  Setiap  ruangan  memiliki  beban  kalor  yang berbeda,  maka  perlu  perhitungan  teliti  sebelum  pemasangan  AC.  Pemilihan  kapasitas  AC  yang  terlalu  besar mengakibatkan konsumsi listrik yang besar, jika kapasitasnya terlalu kecil maka temperatur yang diinginkan  tidak tercapai.
Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan perhitungan ulang beban pendinginpada ruangan apartemen serta merancang sistem pengontrolan udara pada ruangan agar diperoleh kondisi temperatur yang nyaman dan konsumsi listrik untuk AC yang tidak berlebihan.

## METODOLOGI
Pada  penelitian  ini  dimulai  dengan  pengumpulan  data-data  yang  diperlukan  dalam  menganalisa  kebutuhan temperatur  atau  temperatur  ideal  dalam  sebuah  ruangan.  Untuk  mendapatkan  hasil  perhitungan  yang  akurat  dan maksimal maka dalam penelitian ini ada beberapa tahapan dalampengumpulan data, antara lain :
1. Perhitungan dimensi ruangan, fungsi ruangan, jumlah penghuni, jumlah dan jenis peralatan yang digunakan dan spesifikasi material bangunan yang akan digunakan.
2. Pengukuran  temperatur  luar  dan  kelembaban  udara  selama  satu  bulan  untuk  mengetahui  temperatur maksimal sebagai bagian dari perencanaan perhitungan beban pendinginan.
3. Perhitungan  beban  pendinginan  pada  ruang  Bedroom-1,  Bedroom-2  dan  Media  room  dengan memggunakan metode Cooling Load Temperatur Diffrence/Cooling Load Factor (CLTD/CLF).
4. Perancangan distribusi saluran udara dengan menggunakan metode Equal Friction dan menetapkan angka friction loss .

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Jenis Keterangan, Letak dan Posisi Ruangan
Ruangan yang akan dihitung beban pendinginannya dan dirancang distrbusi saluran saluran udaranya ialah ruang  kamar  tidur  dan  ruang  keluarga  sebuah  apartemen  yang  terletak  di  Jakarta.  Secara  astronomis  kota  Jakarta berada  di  posisi  5°19′  12″  –  6°23′  54″  Lintang  Selatan  (LS)  dan  106°22`  42″  –  106°58′  18″  Bujur  Timur  (BT). Temperatur yang akan dirancang berkisar 24ºC hingga 27ºC dengan kelembaban relative (RH) rata-rata adalah 60% ±  5%  berdasarkan  SNI-03-6390-2011[4].  Bebanpendinginansuatugedungterdiriatasduasumberyaitukalor  dari  luar ruangan  atau  kalor  yang  ditransfer  melalui  selubung  gedung  (beban  eksternal)  dan  kalor  yang  berasal  dari  dalam ruangan (beban internal)[5].

## Kondisi Udara Lingkungan Luar
Diambil data dari ASHRAE Hanbook Fundamental [8] , kondisi udara lingkungan luar kota Jakarta adalah sebagai berikut:
Tabel 1. Kondisi Udara Kota Jakarta (ASHRAE Cooling Load Manual ) No Tinjauan Nilai 1 Garis Lintang 6 o LS 2 Desain Temperatur Bola Kering(1%) 96,8 o F / 36 o C 3 Desain Temperatur Bola Basah(1%) 85,3 o F / 29,6 o C 4 Rasio Kelembaban 0,024 lb/lb 5 Kelembaban Relatif 65 % 6 Outdoor daily range (DR) 14 o F 7 Temperatur udara luar rata-rata design harian (ta) 89,8 o F

## Kondisi Udara Dalam Ruangan Rancangan
Berdasarkan  SNI-03-6390-2011,  Konservasi  energi  sistem  tata  udara  bangunan  gedung  tentang  kondisi perencanaan,  disebutkan  temperatur  bola  kering  (Tdb)  untuk  ruangan  biasa  atau  kamar  adalah  24ºC  hingga  27ºC, kelembaban relative rancangan (RH) rata-rata adalah 60% ± 5%.
Tabel 2. Kondisi Udara Rancangan
No Tinjauan Nilai 1 Garis Lintang 6 o LS 2 Desain Temperatur Udara di Ruangan (t r ) 75,2 o F / 24 o C 3 Kelembaban Relatif 60 % ± 5 % 4 Bulan Terpanas Mei

## Kondisi Udara Luar Ruangan
Kondisi  udara  luar  didapat  dengan  melakukan  pengukuran  temperatur  di  lokasi  penelitian  dengan menggunakan  termometer  digital  dan  selama  satu  bulan  pada  bulan  Mei  2021,  karena  pada  rentang  bulan  april sampai oktober terjadi angin muson timur yang bersifat kering dan membawa masa udara kering yang berdampak terjadinya  musim  kemarau  atau  panas.  Pengukuran  dimulai  pada  pukul  08:00  pagi  sampai  pukul  16:00  sore.  Dari
hasil  pengukuran  didapatkan  temperatur  udara  luar  bervariasi.  Temperatur  terendah  di  23°C  atau  73,4°F  dan temperatur terpanas di 36°C atau 96,8°F pada pukul 14:00.

## Data Ruangan Bedroom-1
Tabel 3. Dimensi Ruangan Bedroom-1 Objek Panjang (ft) Lebar (ft) Tinggi (ft) Luas (ft 2 ) Volume(ft 3 ) Kamar Tidur 14,436 12,992 9,843 187,552 1846,074 Tabel 4. Luas Dinding dan Kaca Bedroom-1 No Objek Feet Jumlah Luas (ft²) Keterangan 1 Dinding timur 12,992 9,843 1 127,880 Pengurangan akibat adanya kaca Kaca 4,101 6,562 1 26,910 Luas dinding timur 100,97 2 Dinding barat 12,992 9,843 1 127,880 Pengurangan akibat adanya pintu Pintu 2,952 7,873 1 23,241 Luas dinding barat 104,639 3 Dinding utara 17,061 9,843 1 142,097 4 Dinding selatan 17,061 9,843 1 142,097

## Data Ruangan Bedroom-2
Tabel 5. Dimensi Ruangan Bedroom-2 Objek Panjang (ft) Lebar (ft) Tinggi (ft) Luas (ft 2 ) Volume (ft 3 ) Kamar Tidur 21,326 14,272 9,843 304,364 2995,854 Tabel 6. Luas Dinding dan Kaca Bedroom-2 No Objek Feet Jumlah Luas (ft²) Keterangan 1 Dinding barat 21,326 9,843 1 209,911 Pengurangan akibat adanya kaca 2 Dinding timur 21,326 9,843 1 209,911 Pengurangan akibat adanya pintu Pintu 2,952 7,873 1 23,241 Luas dinding timur 186,67 3 Dinding utara 14,272 9,843 1 140,479 Pengurangan akibat adanya kaca Kaca 9,186 10,662 1 97,941 Luas dinding utara 42,538 4 Dinding selatan 14,272 9,843 1 140,479

## Data Ruangan Media Room
Tabel 7. Dimensi Ruangan Media Room Objek Panjang (ft) Lebar (ft) Tinggi (ft) Luas (ft 2 ) Volume (ft 3 ) Ruang Hiburan 27,56 22,638 10,827 623,903 6755 Tabel 8. Luas Dinding Media Room No Objek Feet Jumlah Luas (ft²) Keterangan 1 Dinding barat 27,56 10,827 1 298,392 Pengurangan akibat adanya pintu Pintu 3,772 9,843 1 37,127 Luas dinding barat 261,265 2 Dinding timur 27,56 10,827 1 298,392 Pengurangan akibat adanya pintu Pintu 1 3,772 7,873 1 29,696 Pintu 2 3,280 7,873 1 25,823 Luas dinding timur 242,873 3 Dinding utara 22,638 10,827 1 245,101 4 Dinding selatan 22,638 10,827 1 245,101

## Total Beban Pendinginan
Total beban pendinginan adalah penjumlahan dari seluruh beban kalor yang didapat dari beban kalor melalui dinding[6], beban kalor melalui kaca, beban radiasi matahari melalui kaca, beban kalor dari lampu, beban kalor dari penghuni dan beban kalor dari peralatan dan dikalikan safety factor sebesar 10%[7].
Tabel 9. Total Beban Pendinginan Bedroom-1
Ruang Beban Internal Beban Eksternal Q Ruangan Q Dinding Q Kaca Q Radiasi Melalui Kaca Q Lampu Q Penghuni Q Equipment Btu/hr Btu/hr Btu/hr Btu/hr Btu/hr Btu/hr Btu/hr Bedroom 1 11703,219 310,434 501,027 385,9 475 409,452 13785,032 Safety factor (10%) 1378,503 Q Total 15163,535
Tabel 10. Total Beban Pendinginan Bedroom-2
Tabel 11. Total Beban Pendinginan Media Room
Hasil perhitungan beban pendinginan bisa dilihat pada Grafik 1. Berdasarkan grafik tersebut terlihat bahwa beban pendinginan terbesar pada ruangan media room dan beban pendinginan terkecil pada bedroom-1. Dengan kata lain  besarnya  nilai  perhitungan  beban  pendinginan  sangat  dipengaruhi  oleh  luas  ruangan  tetapi  bahan  material, jumlah peralatan yang digunakan juga mempengaruhi besarnya nilai beban pendinginan[9].
Ruang Beban Internal Beban Eksternal Q Ruangan Q Dinding Q Kaca Q Radiasi Melalui Kaca Q lampu Q Penghuni Q Equipment Btu/hr Btu/hr Btu/hr Btu/hr Btu/hr Btu/hr Btu/hr Bedroom 2 15548,39 5 1129,84 7 1051,181 287,3 475 409,452 18901,175 Safety factor (10%) 1890,117 Q Total 20791,292 Ruang Beban Internal Beban Eksternal Q Ruangan Btu/hr Q Dinding Btu/hr Q Lampu Btu/hr Q Penghuni Btu/hr Q Peralatan Btu/hr Media Room 24456,149 735,42 711 3412,1 29314,669 Safety factor (10%) 2931,466 Q Total 32246,135

## Gambar 1. Grafik perhitungan beban pendingin

## Perancangan Saluran Distribusi Udara (Ducting)
Setelah  nilai  beban  pendinginan  sudah  didapat,  maka  langkah  selanjutnya  adalah  menentukan  dimensi saluran  distribusi  udara  atau ducting. Dalam  merancang  dimensi ducting ,  hendaknya  harus  mengetahui  berapa jumlah air  quantity yang  melalui  setiap  bagian  saluran  udara  dan  angka friction  loss yang  ditetapkan  dalam perancangan[10]. Batasan kecepatan udara pada ducting utama ( main duct) tidak melebihi dari 7,5 m/s, sedangkan pada ducting cabang ( branch duct) tidak melebihi dari 3,5 m/s[11]. Untuk merancang dimensi ducting diambil dari total  nilai  beban  pendinginan.  Nilai  tersebut  dikonversi  ke  laju  aliran  volume  udara  dengan  satuan  ft³/m  atau  l/s, sedangkan nilai friction loss ditentukan dengan nilai 0,8 Pa/m dari batasan maksimal 1 Pa/m[12].
Tabel 12.Hasil Perhitungan Ducting Bedroom-1 No Uraian Air Quantity Friction Loss Velocity Round Duct Rectangular Duct ft³/m l/s Pa/m m/s mm mm x mm Duct Supply 1. 3 titik grille 492 232 0,8 3,9 266 300 x 200 2. 3 titik frd - 77 0,8 3 165 - 3. Diameter frd - - - - 150 - Duct Return 4. Plenum Box - 209 - - - 800x 650 x 300 5. 2 titik grille - 105 0,8 3,8 256 300 x 200 6. 4 titik frd - 52 0,8 2,8 140 - 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 Bedroom-1 (15163,535ft2) Bedroom-2 (304,364ft2) Mediaroom (623,903ft2) 15163,535 20791,292 32246,136 Total beban pendinginan lu as ru an g d ala m ft2 Bedroom-1 (15163,535ft2)
Bedroom-2 (304,364ft2)
Mediaroom (623,903ft2)
7. Diameter frd - - - - 150 - Tabel 13. Tabel Hasil Perancangan Ducting Bedroom-2 No Uraian Air Quantity Friction Loss Velocity Round Duct Rectangular Duct ft³/m l/s Pa/m m/s mm mm x mm Duct Supply 1. 6 titik grille 673 317 0,8 4,4 286 350 x 200 2. 4 titik grille 448 211 0,8 3,9 260 300 x 200 3. 2 titik grille 225 106 0,8 3,3 219 200 x 200 4. 6 titik frd - 53 0,8 2,7 143 - 5. Diameter frd - - - - 150 - Duct Return 6. Plenum Box - 285 - - - 800x 650 x 300 7. 2 titik grille - 143 0,8 3,5 275 300 x 200 8. 4 titik frd - 71 0,8 2,95 165 - 9. Diameter frd - - - - 150 - Tabel 14. Tabel Hasil Perancangan Ducting Media Room No Uraian Air Quantity Friction Loss Velocity Round Duct Rectangular Duct ft³/m l/s Pa/m m/s mm mm x mm Duct Supply 1. 3 titik grille 1044 492 0,8 4,8 350 350 x 300 2. 3 titik frd - 164 0,8 3,5 240 - 3. Diameter frd - - - - 250 - Duct Return 4. Plenum Box - 443 - - - 1000x 650 x 300 5. 3 titik grille - 148 0,8 4,6 330 300 x 300 6. 3 titik frd - 148 0,8 3,4 225 - 7. Diameter frd - - - - 250 -

## KESIMPULAN
Setelah melakukan proses perhitungan beban pendinginan dan perancangan distribusi saluran udara, dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Dalam  menghitung  beban  pendinginan  pada  suatu  ruangan,  dipengaruhi  oleh  beban  internal  dan  beban eksternal  dan  dihitung  dengan  menggunakan  metode  CLTD/CLF  ( Cooling  Load  Temperature Diffrence/Cooling  Load  Factor ).  Dari  hasil  perhitungan  beban  pendinginan  didapatkan  hasil  bahwa  luas ruangan  mempengaruhi  besarnya  beban  pendinginan,  hal  ini  sesuai  dengan  hasil  perhitungan.  Untuk bedroom-1  dengan  luas  ruangan  187,552  ft 2 ,  beban  pendinginannya  sebesar  15.163,535  BTU/HR,  ruang bedroom-2 dengan luas ruangan 304,364 ft 2 sebesar 20.791,292 BTU/HR dan ruang media room dengan luas ruangan 623,903 ft 2 sebesar 32.246,135 BTU/H.
2. Untuk  merancang  distribusi  saluran  udara/ ducting dengan  menggunakan  metode Equal  Friction  Method. Beban  pendinginan  yang  sudah  didapatkan  dikonversi  ke  jumlah  aliran  udara  dan  angka friction  loss yang sudah  ditetapkan  dalam  perancangan.  Ukuran  saluran  udara  disesuaikan  dengan  jumlah  aliran  udara  yang melewati ducting tersebut.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Arismunandar,  Wiranto;  Saito,  Heizo.  1991. Penyegaran  udara , Cetakan  ke-4 .  Jakarta:  PT. PradnyaParamita.
[2] Hapsa Rianty, 2007. Ermal Freshment Level Evaluated from Orientated Building of Sitting Room in  Simple  House  Type  50  Nusa  Tamalanrea  Makassar  Housing.  Program  Pascasarjana UniversitasHasanuddin Makassar, 2007.
[3] Kontan.co.id, Hingga 2022, Savills Indonesia proyeksi apartemen di Bodetabek bertambah 129.000 unit,  2019.  https://industri.kontan.co.id/news/hingga-2022-savills-indonesia-proyeksi-apartemen- di-bodetabek-bertambah-129000-unit
[4] Badan  Standarisasi  Nasional.  2011. SNI  03-6390-2011 , Konservasi  Energi  Sistem  Tata UdaraBangunan Gedung , BSN. Jakarta.
[5] Stoecker,  W.F;  Jones,  J.W.  1989. Refrigerasi  dan  Pengkondisian  udara , 2 nd edition .  Terjemahan oleh Ir. Supratman Hara. Jakarta: Erlangga.
[6] Firman, Muhammad Anshar. 2019. Refrigerasi dan Pengkondisian udara , Cetakan ke-1 . Makasar: Garis Putih Pratama.
[7] Airah achieving recognition. 2007. AIRAH Technical Handbook, 4 th edition. Australia.
[8] American Society of Heating Refrigerant and Air Conditioning Engineers. 2001. Ashrae Hanbook Fundamental . Atlanta.
[9] Handbook of Air Conditioning System Design. 1965. Carrier Air Conditioning Company . United States of America: McGraw-Hill Company.
[10]   Bell,  Arthur  A.  2008. HVAC  Equation , Data , And  Rules  of  Thumb , 2 nd edition .  United  States  of America: The McGraw-Hill Companies
[11]   Dossat, R.J. 1961. Principle of Refrigeration. Texas.
[12]   Bell,  Arthur  A.  2008. HVAC  Equation , Data , And  Rules  of  Thumb , 2 nd edition .  United  States  of America: The McGraw-Hill Companies.