## PERENCANAAN PERHITUNGAN BEBAN PENDINGINAN RUANG FROZEN DENGAN KAPASITAS 100 TON PER HARI PADA PERGUDANGAN PENYIMPANAN BERPENDINGIN
Hari Purbatin 1 , Agung Wahyudi Biantoro 1
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana Jakarta Jl. Meruya Selatan No. 1, Kembangan, Jakarta Barat 11650, Indonesia
E-mail: purbatin.hari@gmail.com
Abstrak-- PT.  XYZ  adalah  perusahaan  penyewaan  pergudangan  yang  mempunyai  pergudangan dengan  multi  suhu  yang  dirancang  khusus  untuk  penyimpanan  produk  yang  bervariasi  dan membutuhkan  suhu  khusus.  Didalam  perancangan  Cold  storage  dibutuhkan  beberapa  faktor,  salah satunya adalah beban pendinginan yang digunakan untuk mengetahui kapasitas peralatan pendingin yang  akan  digunakan  untuk  cold  storage  tersebut.  Pada  tugas  akhir  ini,  akan  difokuskan  bagaimana menghitung  beban  pendinginan  untuk  cold  storage,  nantinya  dapat  diketahui  kondisi  beban pendinginan  yang  disebabkkan  oleh  jumlah  produk  yang  akan  disimpan  dalam  cold  storage  setiap harinya.  Total  beban  pendinginan  ruang  Frozen  di  Cold  Storage  adalah  243222,57  W.  Total  beban pendinginan tersebut dengan kondisi suhu perencaan ruang frozen adalah  -25 o C, dimensi 16875 m 3 dan produk daging sapi yang disimpan 100 ton/hari.
Kata kunci : cold storage, air blast freezer, beban pendingin,
Abstract-- PT.  XYZ  is  a  warehousing  company  that  has  multi-temperature  warehouses  specifically designed for the storage of products that vary and require special temperatures. In the design of cold storage, several factors are needed, one of which is the cooling load used to determine the capacity of the cooling equipment that will be used for the cold storage. In this final project, it will be focused on how to calculate the cooling load for cold storage, later it can be seen the condition of the cooling load caused by the number of products that will be stored in cold storage every day. The total cooling load in the Frozen room in Cold Storage is 243222.57 W. The total cooling load is -25 o C, with dimensions of 16875 m 3 and beef products stored 100 tons/day.

## 1. PENDAHULUAN
Cold  storage adalah  ruangan  untuk  menyimpan suatu  produk  yang  memerlukan  suhu  dingin. Fungsi  dari  cold  storage  sendiri  adalah  sebagai tempat  penyimpanan  produk  baik  itu  makanan maupun barang-barang tertentu yang membutuhkan  suhu  khusus.  Selain  sebagai ruang penyimpanan, cold storage dapat digunakan  untuk  pembekuan  makanan.  Tujuan dari penyimpanan makanan dalam keaadan beku adalah  untuk  pengawetan.  Proses  pembekuan makanan  pada  suhu  dibawah  titik  beku  air  akan menghambat  pertumbuhan  mikrobiologi  yang akan merusak komposisi makanan.
PT.  XYZ  adalah  perusahaan  penyewaan pergudangan  yang  mempunyai  pergudangan dengan multi suhu  yang dirancang khusus untuk penyimpanan  produk yang  bervariasi  dan membutuhkan  suhu  khusus.  Gudang  XYZ terletak  di  Kawasan  Industri  di  area  Bekasi tersebut  mengoperasaikan  gudang  berpendingin dengan  suhu  beku,  dingin,  dan  normal  yang terkait dengan penyimpanan. Didalam perancangan  Cold  storage  dibutuhkan  beberapa faktor,  salah  satunya  adalah  beban  pendinginan yang  digunakan  untuk  mengetahui  kapasitas
peralatan  pendingin  yang  akan  digunakan  untuk cold  storage  tersebut.  Beban  pendinginan  untuk cold  storage  dengan  kapasitas  yang  sama sangat  bervariasi,  hal  ini  disebabkan  oleh  : desain  bangunan,  perbedaan  suhu  dalam  dan luar  ruangan.  Penelitian  ini  difokuskan  pada perhitungan  beban  pendinginan  untuk  ruang Frozen pada cold storage, produk yang disimpan di dalam ruang frozen adalah daging sapi dengan kapasitas  100  ton/hari.    Hasil  penelitian  ini nantinya  dapat  mengetahui  kondisi  beban pendinginan  yang  disebabkkan  oleh  jumlah produk  yang  akan  disimpan  dalam  cold  storage setiap harinya.

## 2. METODOLOGI
Penelitian ini adalah perhitungan beban pendingian  pada  perencanaan  pembangunan gudang  cold  storage  di  PT.  XYZ.  Penelitian dimulai  dengan  melakukan  studi  literatur  dengan mempelajari  teori  dan  pengumpulan  data  -  data yang  terkait  dengan  penulisan  penelitian  ini. Studi  literatur  adalah  pengumpulan  teori  dari buku  maupun  dari  penelitian  terdahulu  atau sumber  lainnya  yang  nantinya  digunakan  dalam penelitian.  Terkait  data  -  data  yang  terkait
dengan penelitian ini, data-data tersebut diperoleh  dari  pihak  perencana  PT.  XYZ  terkait desain struktural bangunan cold storage. Setelah memperoleh  data  dan  bahan  yang  cukup,  maka dilakukan perhitungan beban pendingan dari data yang  sudah  dikumpulkan  tersebut.  Beban pendingin  yang  akan  dihitung  adalah  beban transmisi,  beban  infiltrasi,  beban  pekerja,  beban produk, beban peralatan. Setelah selesai menghitung semua beban pendinginan, selanjutnya  adalah  menganalisis  beban-beban pendingian tersebut..
Gambar 1. Diagram Alir
2.1.  Data Cold Storage Gambar 2. Lokasi Ruang Frozen
Gambar 3. Dimensi Ruang Frozen
Tabel 1. Data Perancangan Cold Storage Parameter Spesifikasi Dimensi ruangan (P x L x T) 16875 m 3 Kapasitas penyimpanan 5500 Ton Suhu ruangan (rancangan) -25 o C Suhu evaporator -35 o C Kelembaban relatif 90 % Suhu kondensor 40 o C Produk yang didinginkan Daging sapi Jumlah produk /hari 100 Ton suhu produk sebelum masuk ruang Frozen -10 o C Waktu pengoperasian 24 jam Jumlah pekerja 10 orang Lampu 20 Watt

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Beban  pendinginan  pada cold  storage dihitung untuk  mengetahui  kapasitas  mesin  pendingin yang  akan  digunakan  untuk cold  storage .  Beban pendinginan pada cold storage terdiri dari :
1.  Beban Transmisi
2.  Beban Infiltrasi
3.  Beban produk
4.  Beban Orang
5.  Beban peralatan

## 3.1.  Beban Transmisi
Perbedaan  temperatur  di  dalam  ruangan  dan  di luar  ruangan  dapat  mengakibatkan    beban pendinginan  melalui  dinding  bangunan.  Setiap bahan  bangunan  yang  digunakan  sebagai selubung,  mempunyai  nilai  termal  konduktivitas. Besarnya  beban  pendingan  dipengarui  oleh  luas isolasi,  ketebalan  isolasi  dan  temperatur  luar ruangan.
Tabel 2. Luas Dinding, Atap dan Lantai Keterangan Luas m 2 Suhu luar ruangan, T 1 o C
Suhu dalam ruangan T 2 o C Atap 1125 30 - 25 Dinding Utara 675 - 15 - 25 Dinding Barat 375 - 5 - 25 Dinding Selatan 675 15 - 25 Dinding Timur 375 15 - 25 lantai 1125 27 - 25
1. Beban Transmisi Atap Gambar 4. Lapisan Insulasi Dinding Dan Atap Bagian dalam Cold storage Bagian luar Cold storage 1 148 1 h o h i T 1 T 2 k 1 k 2 k 3
Tabel 3. Lapisan Insulasi Atap
Nama Bahan Tebal, L m Konduktivitas Termal, k W/m.K Alumunium 0,001 45,3 Polyurethane 0,148 0,023 Alumunium 0,001 45,3
Koefisien perpindahan panas konveksi di peroleh  dari  tabel,  maka  beban  transmisi  atap dihitung dengan persamaan :
(1)
(     (   ))
2. Beban Transmisi Dinding a.  Dinding timur
(     (   ))
b.  Dinding selatan
(     (   ))
c.  Dinding barat
(     (   ))
d.  Dinding utara (      (   )) e.  Total Beban Transmisi dinding

## 3. Beban Transmisi Lantai
Gambar 5. Lapisan Lantai Cold Storage
Tabel 4. Lapisan Insulasi Lantai
Nama Bahan Tebal, L m Konduktivitas termal, k W/m.K Concrete 0,25 1,1 Polyurethane 0,1 0,023 Concrete 0,05 1,1
(     (   ))

## 6.  Beban Transmisi total
(2)

## 3.2.  Beban Infiltrasi
Pertukaran  massa  udara  melalui  pintu  pada pengoperasian cold storage akan mengakibatkan beban  pendinginan.  Beban  infiltrasi  dipengeruhi oleh dimensi pintu, lama proses pintu menutup/melipat,  lama  pintu  terbuka,  faktoor aliran  udara  melalui  pintu  dan  faktor  efektifitas bukaan pintu.
Tabel 5. Tabel Desain Pintu Parameter Spesifikasi Dimensi pintu  Lebar 2,05 m  Tinggi 2,1 m Lama proses pintu menutup, θp 10 detik Lama pintu terbuka, θo 3 jam Tabel 6. Faktor Aliran Udara Melalui Pintu Parameter Nilai D f Untuk aliran udara dingin melalui pintu tanpa penghalang 1 Untuk perbedaan suhu lebih kecil dari 11 K 1,1 Untuk perbedaan suhu lebih besar dari 11 K 0,8 Sumber : ASHRAE Handbook 2018 : Refrigeration

## Tabel 7. Faktor Efektivitas Bukaan Pintu
Paramameter Nilai E Untuk ruang freezer 0,85 – 0,95 Untuk ruang lainnya 0,9 – ,95 Untuk pintu dengan air curtain 0,7 Untuk pintu tanpa perangkat 0 Sumber : ASHRAE Handbook 2018 : Refrigeration
Beban infiltrasi dihitung dengan persamaan :
(     ) (3)
kalor  infiltrasi  sensibel  dan  laten  dapat dihitung menggunakan persamaan :
( )   ( ) (4) 50 100 250 T 1 T 2 h o h i k 1 k 2 k 3 Lantai Cold storage
Faktor  efektivitas  bukaan  pintu  dapat dihitung menggunakan persamaan :
( ) (5)
(      )   (           )
Sehinga didapatkan beban infiltrasi : (     )
(6)
(       )

## 3.3.  Beban Produk
Data  Produk  yang  akan  disimpan  pada  ruang Frozen adalah sebagai berikut:
Tabel 8. Data Produk Yang Disimpan Item Spesifikasi Jenis produk Daging Sapi Kapasitas ruang penyimpanan 5500 ton Kapsitas harian 100 ton/hari Suhu ruangan -25 o C Suhu produk sebelum masuk ruangan -10 o C Kalor spesifik setelah pembekuan, C P 2,31 kJ/(kg.K) Waktu pendinginan, n 12 jam
Beban produk dihitung dengan persamaan :
(7)
Sehingga diperoleh beban produk :
((      (   ))      )

## 3.4.  Beban Orang
Tabel 9. Daftar Jumlah Pekerja Parameter Spesifikasi Jumlah pekerja 10 orang Jam kerja 3 jam Suhu ruang penyimpanan - 25 o C
Besar  panas  setara  yang  dihasilkan  per orang dapat dihitung menggunakan persamaan
(8)
Sehingga  diperoleh  panas  setara  yang dihasilkan per orang:

## (   )
Besar beban pendinginan
yang dihasilkan oleh pekerja dapat dihitung menggunakan persamaan:
⁄ (9)
Sehingga diperoleh beban orang :
(10)

## 3.5.  Beban Peralatan
Peralatan  yang  digunakan  di  dalam  cold  storage dapat menghasilkan beban pendinginan, peralatan  tersebut  antara  lain  :  lampu, fan evaporator , heater defrost , pallet shuttle .
Tabel 10. Daftar Peralatan
Peralatan Jumlah Daya W Daya total W Waktu operasi Jam Heater defrost 4 900 3600 12 Fan evaporator 7 1900 13300 16 Lampu 20 20 400 3 Pallet shuttle 10 30 300 3
Besar  beban  pendinginan  yang  dihasilkan  oleh pekerja
dapat dihitung menggunakan persamaan:
(11)
Sehingga diperoleh beban peralatan :
1. Heater defrost
2. Fan evaporator
3.  Lampu
4. Pallet shuttle
5.  Total beban peralatan

## 3.6.  Beban Pendinginan Total
Beban  pendinginan  total  adalah  jumlah  dari seluruh  komponen  beban  pendinginan.  Total
beban  pendinginan  untuk  Ruang  Frozen  adalah sebagai berikut :
Tabel 11. Hasil Perhitungan Beban Pendinginan Total Sumber Beban Pendinginan Jumlah beban Pendinginan W 1. Transmisi a. Atap 56.874,50 b. Dinding  Timur 17.581,42  Selatan 31.646,56  Barat 16.458,01  Utara 28.613,34 c. Lantai 77.558,95 2. Infiltrasi 1.668,12 3. Produk 1.540,00 4. Orang 527,50 5. Peralatan 1.0754,17 Total Beban Pendinginan 243.222,57 3.7.  Pembahasan Beban Pendinginan Beban
pendinginan digunakan untuk menentukan  kapasitas  mesin  pendingin  yang akan  digunakan  pada  cold  storage,  semakin tinggi  beban  pendinginan  akan  semakin  tinggi kapasitas mesin pendingin. Dari hasil perhitungan  beban  pendinginan  terdapat  nilai beban  pendinginan  yang  tinggi  yaitu  beban transmisi.  Nilai  beban  transimisi  yang  tinggi dipengaruhi  oleh  luas  ,  perbedaan  temperatur dan konduktivitas termal. Semakin luas bidangnya  maka,  beban  transmisi  akan  semakin besar.  Semakin  tinggi  perbedaan  suhu  ruang cold storage dengan suhu luar, maka nilai beban pendinginan  akan  semakin  tinggi.  Pada  hasil perhitungan  beban  transmisi  melalui  dinding, terdapat perbedaan hasil perhitungan.
Perbedaan  hasil  perhitungan  beban transmisi  melalui  dinding  disebabkan  oleh perbedaan  suhu  antara  dinding  bagian  ruang frozen  dengan  dinding  luar  ruang  frozen. Semakin  besar  nilai  konduktivitas  termal,  maka beban  pendinginan  akan  semakin  besar.  Bahan yang  mempunyai  nilai  konduktivitas  termal  yang tinggi  dapat  mengalirkan  panas  melalui  bahan tersebut sesuai dengan temperatur lingkungan

## 4. KESIMPULAN
Hasil  dari  analisis  yang  telah  dilakukan  maka didapat  kesimpulan.  Total  beban  pendinginan ruang Frozen di Cold Storage adalah 243.222,57 W.  Total  beban  pendinginan  tersebut  dengan kondisi suhu perencaan ruang frozen  adalah  -25 o C,  dimensi  16875  m 3 dan  produk  daging  sapi yang  disimpan  100  ton/hari.  Beban  transmisi menjadi  salah  satu  faktor  utama  penyumbang beban  pendinginan  tertinggi  yaitu  228.732,78 W. Beban  transmisi  pada  ruang Frozen pengaruhi
oleh luasan permukaan selubung dan konduktivitas  termal  material  insulasi  selubung. Semakin  tebal  insulasi  selubung,  maka  semakin besar  hambatan  kalor  yang  mengalir.  Semakin kecil  nilai  konduktivitas  termal,  maka  kalor  yang mengalir akan semakin kecil.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  ASHRAE Handbook : Fundamentals. (2017). Atlanta.
[2].  ASHRAE Handbook :  Refrigeration.  (2018). Atlanta
[3].  ASHRAE,  &  Wang,  S.  (2015).  Ashrae Handbook Of Air Conditioning And Refrigeration.
[4].  Biantoro,  A.  W.  (N.D.).  Analisis  Beban Pendinginan  Ruang  Gardu  Traksi  Stasiun Mrt  Lebak  Bulus  Berdasarkan  Standar  Sni 6389-2011 Dan Ashrae 2019.
[5].  Biantoro,  A.  W.,  &  Permana,  D.  S.  (2017). Analisis  Audit  Energi  Untuk  Pencapaian Efisiensi  Energi  Di  Gedung  Ab,  Kabupaten Tangerang,  Banten.  In  Jurnal  Teknik  Mesin (Jtm) (Vol. 06).
[6].  Çengel,  &  Boles.  (2015).  Thermodynamics. New York.
[7].  Cengel,  Y.  A.  (2015).  Heat  And  Mass Transfer. New York.
[8].  Fajarani,  R.  M.,  Handoyo,  Y.,  &  Rahmanto, R.  H.  (2019).  Analisis  Beban  Pendinginan Pada  Cold  Storage  Untuk  Penyimpanan Daging.  In  Jurnal  Ilmiah  Teknik  Mesin  (Vol. 7, Issue 1).
[9].  Hadi  Iswandari,  R.,  &  Wahyudi  Biantoro,  A. (2019).  Simulasi  Perancangan  Cooling  Box
Kapasitas 12 Liter Menggunakan Termoelektrik. 4(1), 163 –165. [10]. Nabil Arighi, I., Pembimbing Sutopo Purwono Fitri, D.,  & Teknik Sistem
Perkapalan Fakultas Teknologi  Kelautan,  D. (N.D.). Cooling Management Sistem Refrigerasi  Pada  Cold  Storage  Bahan Makanan Dengan Variasi Beban Pendinginan. [11]. Siagian, S., Studi, P., Mesin, T., Jakarta, V., &  Selatan,  J.  (2017).  Perhitungan  Beban Pendingin Pada Cold Storage Untuk Penyimpanan Ikan Tuna Pada Pt.X (Vol. 13, Issue 1).
[12]. Wisely Ziliwu, B., Preston Siahaan, J., Kapal Politeknik  Kelautan  Dan  Perikanan  Dumai, P., Wan Amir No, J., Pangkalan Sesai, K., & Dumai  Barat,  K.  (2020).  Perhitungan  Beban Pendinginan  Pada  Sistem  Refrigerasi  Air Blast  Freezer  (Calculation  Of  The  Cooling Load  In  The  Air  Blast  Freezer).  Jurnal Teknologi Terapan) |, 6(2).