## Perhitungan Ulang Beban Pendinginan Pada Ruang Auditorium Gedung Manggala Wanabakti Blok III
Kementerian Kehutanan Jakarta

## Sabaruddin Harahap, Abdul Hamid, Imam Hidayat
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana, Jakarta Email. sabaruddinharahap@rocketmail.com
Abstrak --  Ruang  Auditorium  Gedung  Manggala  Wanabakti  diresmikan  sejak  24  Agustus  1983 yang  merupakan  salah  satu  ruang  yang  multifungsi  diantaranya  sebagai  ruang  rapat/kongres, seminar,  wisuda,  pameran  dan  pegelaran,  serta  resepsi  pernikahan.  Perhitungan  beban pendinginan pada gedung ini menggunakan metode CLTD (Cooling Load Temperature Difference). Perhitungan beban pendinginan berdasarkan data sekunder yang kemudian hasilnya dibandingkan dengan  kapasitas  beban  pendinginan  terpasang.  Dari  hasil  perhitungan  beban  pendingin  di  atas dapat  disimpulkan  bahwa  kapasitas  mesin  AHU  (Air  Handling  Unit)  yang  terpasang  belum mencukupi dalam memenuhi kebutuhan sistem penyegaran udara pada ruang Auditorium  Gedung Manggala Wanabhakti Kementerian Kehutanan RI.
Kata Kunci: Beban pendinginan, set point, Air Handling Unit.
Abstract -- Mangala Wanabakti Auditorium Hall inaugurated since August 24, 1983, which is one multifunctional  space  such  as  conference  /  congress,  seminars,  graduation,  exhibitions  and performances, as well as wedding receptions. Cooling load calculation on this building using CLTD (Cooling Load Temperature Difference) method. Cooling load calculation based on secondary data results  are  then  compared  with the  installed  capacity  of the  cooling  load.  Based  on  calculation  of the  cooling  load  can  be  concluded  that  the  capacity  of  the  machine  AHU  (Air  Handling  Unit) installed  yet  sufficient  to  meet  the  needs  of  air  refresher  system  in  the  Mangala  Wanabhakti Auditorium Hall of Ministry of Forestry .
Keywords: Cooling load calculation, Set Point, Air Handling Unit.

## 1. PENDAHULUAN
Pengkondisian  udara  adalah  perlakuan terhadap udara untuk mengatur suhu, kelembaban,  kebersihan  dan  pendistribusian- nya  secara  serentak  guna  mencapai  kondisi nyaman  yang  diperlukan  oleh  orang  yang berada  di  dalam  suatu  ruangan.  Selain  itu, pengkondisian  udara  dapat  didefinisikan  suatu proses mendinginkan udara sehingga mencapai  temperatur  dan  kelembaban  yang ideal.
Pada  saat  ini  AC  ( Air  Conditioning ) sudah  banyak  dimanfaatkan  untuk  keperluan sehari –hari dan sudah menjadi kebutuhan yang harus  dipenuhi,  salah  satunya  adalah  pada gedung  perkantoran  dan  auditorium,  karena selain  untuk  mendapatkan  kondisi  udara  yang nyaman,  juga  dapat  meningkatkan  produktiftas manusia.  Dalam  pemasangan  dan  peng- gunaannya,  sistem  tata  udara  memerlukan biaya  yang  tidak  sedikit.  Pemakaian  tata  udara yang  tidak  tepat  dengan  kebutuhannya  akan mengakibatkan  pemborosan,  baik  itu  energi maupun  biaya  yang  cukup  mahal.  Setiap
bangunan  atau  ruangan  selain  mempunyai kondisi beban pendinginan  puncak juga mempunyai  beban  total  pendinginan  ruangan, yang  biasanya  berubah-ubah  setiap  jamnya. Berdasarkan  hal  tersebut,  suatu  gedung  atau ruangan  yang  akan  dikondisikan  dengan memasang  sistem  tata  udara  maka  perlu diketahui terlebih dahulu beban maksimum dan beban parsial yang ada dan harus ditanggulangi  dengan  tepat  agar  dapat  dipakai peralatan yang tepat untuk dipasang. Sehingga, tidak  terjadi  pemborosan  energi  dan  biaya, serta  kemungkinan  kurangnya  kapasitas  mesin yang  menyebabkan  tidak  tercapainya  kondisi yang  diinginkan.  Untuk  mengatasi  hal  tersebut diperlukan  perhitungan  besaran  beban  yang tepat  pada  sistem  pengkondisian  udara  dan menentukan  beban  yang  diterima  oleh  mesin tersebut.
Ruang  Auditorium  Gedung  Manggala Wanabakti  diresmikan  sejak  24  Agustus  1983 merupakan  salah  satu  ruang  yang  multifungsi diantaranya  sebagai  ruang  rapat/kongres,
seminar, wisuda, pameran dan pegelaran, serta resepsi pernikahan.
Alasan  dilakukannya  perhitungan  ulang beban  pendingin  pada  Ruang  Auditorium Gedung  Manggala  Wanabakti  ini  adalah dikarenakan kondisi awal sistem pengkondisian udara  pada  gedung  ini  beroperasi  dengan  baik dimana setpoint suhu  di  dalam  ruangan  masih dapat  tercapai  sesuai  dengan  kondisi  di lapangan.  Namun  saat  ini,  kondisi  suhu  udara pada  ruang  Auditorium  saat  digunakan  pada acara-acara tidak sesuai dengan set point suhu yang  diharapkan  sehingga  para  penghuni/ pengguna  merasa  kurang  nyaman.  Hal  ini diperkuat dengan adanya komplain dan keluhan dari para pengguna ruang Auditorium.
Tujuan  dari  penulisan  ini  adalah  untuk menghitung  ulang  beban  pendinginan  dan membandingkan  jumlah  beban  pendingin  hasil perhitungan  dengan  kondisi  yang  terpasang pada  sisitem  pengkonsisian  udara  ruang Auditorium  gedung  Manggala  Wanabakti  Blok III Kementerian Kehutanan Jakarta.

## 2. TEORI DASAR Sistem Pengkondisian Udara
Sistem  Pengkondisian  Udara  adalah suatu  proses  mendinginkan  udara  sehingga dapat  mencapai  temperatur  dan  kelembaban yang  sesuai  dengan  yang  dipersyaratkan terhadap  kondisi  udara  suatu  ruangan  tertentu, mengatur aliran udara dan kebersihannya.

## Prinsip Sistem Pengkondisian Udara
Berdasarkan hukum thermodinamika pertama, panas Q 1 yang dikeluarkan dari siklus temperatur  tinggi  sama  dengan  jumlah  panas Q 2 yang  dikeluarkan  pada  temperatur  rendah dan kerja W .
Q 1 = Q 2 + W ........................................... (1)
Input  energi  yang  dibutuhkan  untuk mengangkat  panas  Q 2 dari  temperatur  rendah ke  temperatur  tinggi  membutuhkan  kerja mekanik.
Sistem  pendingin  tidak  bisa  dilepaskan dari  terjadinya  proses  perpindahan  panas dimana  panas  yang  diproduksi  oleh  ruangan yang  akan  dikonddisikan  temperaturnya  akan deserap  oleh  sistem  pendingin  dan  kemudian akan dilepaskan ke lingkungan.

## Siklus Pendingin
Siklus  pendingin  terdiri  dari  empat proses, yaitu:
1)  Evaporasi (Penguapan)
Merupakan  proses  pertukaran  panas  udara ruangan  dengan  refrigerant.  Pada  tahap  ini terjadi  pertukaran  kalor  di  evaporator,  dimana kalor  dari  lingkungan  atau  media  yang didinginkan  diserap  oleh  refrigerant  cair  dalam evaporator  sehingga  refrigerant  cair  yang berasal  dari  katup  ekspansi  yang  bertekanan dan  bertemperatur  rendah  berubah  fasa  dari fasa cair menjadi uap yang mempunya tekanan dan  temperatur  tinggi.  Maka  besar  kalor  yang diserap oleh refrigerant adalah:
Q C = ṁ (h 2 – h 1 ) ............................ (2) dimana Q C :  Banyaknya kalor yang diserap di evaporator  persatuan waktu (kJ/s) ṁ :  Laju aliran massa refrigerant (kg/s) (h 2 – h 1 ) :  Efek refrigerasi (kJ/kg)
2)  Kompresi Kompresi  memiliki  dua  fungsi,  yaitu:  Pertama, untuk  menghisap  refrigerant  dari  evaporator dan  menekannya  ke  kondenser.  Kedua,  untuk meningkatkan  tekanan  refrigerant.  Pada  tahap ini  terjadi  di  kompressor  dimana  refrigerant yang  berfasa  uap  dengan  temperatur  dan tekanan  rendah  dikompresi  secara  isotrapic sehingga  temperatur  dan  tekanannya  menjadi tinggi, besar kapasitas pemanasan dapat ditulis dengan persamaan :
Q W = ṁ (h 3 – h 2 ) ........................... (3) dimana Q w :  Kapasita pemanasan (kJ/s) persatuan waktu (kg/s) ṁ :  Laju aliran massa refrigerant
(kJ/s)
(h 3 – h 2 ) :  Kerja kompresi (kJ/kg)
3)  Kondensasi (Pengembunan) Memiliki  dua  fungsi,  yaitu:  Pertama,  untuk membuang  panas  yang  disimpan  refrigerant pada evaporator. Kedua, untuk mengubah fasa refrigerant dari uap menjadi cairan. Pada tahap ini  terjadi  didalam  kompressor,  dimana  panas dari refrigerant yang berfasa uap dari kompressor  dibuang  ke  lingkungan  sehingga refrigerant  tersebut  mengalami  kondensasi. Pada tahap ini terjadi perubahan fasa dari fasa uap  superheat  menjadi  fasa  cair  jenuh,  pada fasa  cair  jenuh  ini  tekanan  dan  temperaturnya masih tinggi. Besarnya kalor yang dilepaskan di kondensor adalah:
q c =  h 3 – h 4 ...................................... (4) Dimana q c :  Kalor yang dilepas di kondensor (kJ/kg) h 3 :    Entalphi  refrigerant  yang  keluar dari kompressor (kJ/kg) h 2 : Entalphi refrigerant cair jenuh (kJ/kg) 4)  Ekspansi
Mengubah  cairan  refrigerant  yang  panas menjadi cairan yang dingin dengan menurunkan tekanannya. Pada tahap ini terjadi di katup ekspansi dimana refrigerant diturunkan tekanannya  yang  diikuti  dengan  turunnya temperatur entalphi.

## Gambar 1. Siklus Pendingin

## 3. METODOLOGI
Perhitungan beban pendinginan ini menggunakan  metode  metode  CLTD (Cooling Load  Temperature  Difference). Perhitungan beban pendinginan berdasarkan data sekunder yang  kemudian  hasilnya  dibandingkan  dengan kapasitas beban pendinginan terpasang.
Data sekunder yang dipakai meliputi:
 Luas  lantai,  luas  permukaan  bangunan, volume  bangunan,  luas  permukaan  kaca, masing-masing  dibedakan  antara  yang dikondisikan dan tidak.
 Luas  permukaan  selubung/fasade,  terdiri dari luas dinding dan kaca.
 Luas  tiap-tiap  material  bangunan  arah hadapnya.
 Jenis  bahan,  tebal  material  selubung bangunan dan atap.
 Nilai  U  untuk  material  yang  digunakan  baik dinding, kaca dan atap.
 Nilai koefisien peneduh (SC).
Prosedur  yang  ditempuh  dalam  penelitian  ini antara lain:
 Observasi langsung untuk pengambilan data pada  ruang  yang  dikondisikan  dengan sistem  pendingin  dengan  memperhatikan beban  internal  dan  eksternal  dengan  dasar teori pada sumber pustaka yang ada.
 Pengolahan data dan perhitungan data.
 Evaluasi  hasil  perhitungan  jumlah  beban pada  mesin  terpasang  dengan  hasil  data dilapangan.
 Mengambil kesimpulan dari hasil penelitian.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Beberapa  data  didapatkan  dari  data sekunder.  Tabel  1  memperlihatkan  data ruangan yang dianalisa.

## Tabel 1. Data Ruangan

## DATA RUANGAN
Luas Lantai 4.448,81 m 2 Tinggi ruangan (Tinggi tembok) 9,34 m Tinggi ruangan (Lantai sampai plafon) 11,74 m
Waktu pengoperasian ruang perkantoran dimulai  pada  pukul  06.00  WIB  sampai  dengan pukul 20.00 WIB.
Penerangan untuk ruangan meng- gunakan  jenis  lampu  yang  berbeda-beda tergantung fungsi dan letak penempatan lampu dengan  lama  operasi  sebanyak  12  jam  atau sama  dengan  jam  operasional  kantor.  Data lampu penerangan ditampilkan pada Tabel 2.

## Tabel 2. Data lampu Penerangan

## DATA LAMPU
NO JENIS LAMPU JUMLAH 1 Center Pin Spot Light 2000 Watt 1 Unit 2 Mercury 1400 Watt 155 Unit 3 Floor Receptacle 3500 Watt 2 Unit 4 Ceiling Spot Light 1000 Watt 12 Unit 5 Foot Light 60 Watt 72 Unit 6 Border Light 150 Watt 72 Unit 7 Suspension Light 500 Watt 8 Unit 8 Lower Horison Light 100 Watt 117 Unit 9 Down Light 100 Watt 65 Unit 10 Reflector Lamp 300 Watt 126 Unit Jumlah Lampu 630 Unit
Cairan dingin Udara panas dari ruangan Udara dingin Uap dingi n Uap panas Caira n pana s EKSPANSI EVAPORASI KOMPRESI KONDENSASI
Dalam  ruang  perkantoran  khususnya ruang  Auditorium  tentu  tidak  terlepas  dari penggunaan  alat  perkantoran.  Penggunaan peralatan  tersebbut  tentu  menghasilkan  kalor yang  harus  diperhitungkan  dalam  perhitungan beban pendingin. Tabel 3 memperlihatkan data peralatan yang digunakan.

## Table 3. Data Peralatan
DATA PERALATAN NO NAMA ALAT/BARANG JUMLAH 1 Laptop 2 Unit 2 Proyektor 2 Unit 3 Speaker Aktif 6 Unit 4 Mixer 24 Channel 1 Unit 5 Amplifire 7 Unit 6 Speaker Ceiling 4 Unit 7 Microphone 10 Unit 8 Kamera CCTV 1 Unit 9 Video Shooting 1 Unit
Manusia dalam aktifitasnya tentu mengeluarkan  kalor  dari  dalam  tubuhnya  yang harus diperhitungkan dalam perhitungan beban pendingin.  Asumsi  jumlah  penghuni  sebanyak 1.250 orang yang rinciannya terlihat pada Tabel 4.

## Tabel 4. Data Jumlah Penghuni

## DATA PENGHUNI RUANGAN
NO PENGHUNI JUMLAH 1 Tamu undangan acara yang hadir 1.150 Orang 2 Tim Pengelola Gedung 25 Orang 3 Tim Pushumas Kehutanan 8 Orang 4 Tim Cleaning Service 20 Orang 5 Karyawan yang bertugas 15 Orang 6 Tim Kesenian 17 Orang 7 Dan lain-lain 15 Orang Jumlah 1.250 Orang
Kapasitas  mesin  terpasang  untuk  ruang auditorium  dengan  4  unit  AHU  adalah:  201,08 TR atau setara dengan  268,1 PK dengan  daya sebesar 200 kW.
Untuk menghitung semua beban terutama  beban  eksternal  akan  dipengaruhi oleh  beberapa  faktor  diantaranya:  letak  dan
posisi  gedung  berada  yang  akan  berpengaruh pada  iklim,  jenis  bahan  yang  dipakai  dalam konstruksi bangunan serta temperatur lingkungan
Dalam  menentukan  perolehan  kalor, dasar  yang  dipakai  pada  beban  terpanas  dari rata-rata  beban  terpanas  dalam  satu  tahun (ASHRAE,  2001)  dan  (Handbook,  1965). Langkah-langkah perhitungan beban:
 Penentuan letak dan posisi gedung
 Penentuan dimensi ruangan
 Menentukan kondisi rancangan  yang  terdiri dari :
a.  Temperatur basah (wet temperature)
b.  Temperatur kering (dry temperature)
c.  Kelembaban
 Menentukan  temperatur  maksimal  di  luar sebagai acuan dari perhitungan beban
 Menganbil data beban yang diperlukan baik untuk beban internal maupun eksternal
 Menghitung beban pendingin
Dari  data  sekunder  yang  ada  dapat dihitung Beban Pendinginan maksimum ruangan  auditorium.  Hasil  perhitungan  terlihat pada Tabel 5, Tabel 6, dan Tabel 7.
Tabel 5. Jumlah Beban Pendinginan Jenis Perhitungan Beban Kalor kcal/jam kJ/jam
Perhitungan Beban Kalor Sensibel Daerah Parimeter
1 Tambahan kalor oleh transmisi radiasi matahari melalui jendela 1.167,075 4.886,309 2 Beban transmisi kalor melalui jendela 1.185,03 4.961,484 3 Infiltrasi beban kalor sensibel 15.042 62.977, 846 4 Beban transmisi kalor melalui dinding dan atap 132.892,75 556.395, 366 5 Beban kalor tersimpan dari ruangan dengan penyegaran udara (pendinginan) terputus-putus 15.028,685 62.922,1 Sub Total 165.315,54 692.143,103

## Tabel 6. Jumlah Beban Pendinginan (Lanjutan)
Beban Kalor Laten Daerah Parimeter 1 Beban kalor laten oleh infiltrasi 393.074,6 1.645.724,735 Beban Kalor Sensibel Daerah Interior 2 Beban kalor dari partisi 348, 614 1.459,577 3 Beban kalor dari langit-langit 12.223,249 51.176,299 4 Beban kalor dari lantai 9.858,633 41.276, 125 Sub Total 22.430,496 93.912
Beban Kalor Sensibel Karena Adanya Sumber Kalor Interior
1 Beban kalor sensibel dari penghuni 56.062,5 234.722,475 2 Beban kalor sensibel dari peralatan 9,384 39,290 3 Beban kalor sensibel dari lampu penerangan 269,295 1.127,484 Sub Total 56.341,18 235.889,252 Beban Kalor Laten Daerah Interior 1 Beban kalor laten dari penghuni (sumber penguapan interior) 31.395 131.444,586

## Tabel 7. Jumlah Beban Pendinginan (Lanjutan)
Beban Kalor Sensibel Mesin 1 Tambahan kalor (heat gain) sensibel oleh udara luar masuk 36.363,64 152.247,29 2 Kenaikan beban oleh kebocoran saluran udara 42.666,194 178.634,821 Sub Total 79.029,834 Beban Kalor Laten Mesin 1 Beban kalor laten mesin oleh udara luar masuk 50,91 213,149 2 Kenaikan beban oleh kebocoran saluran udara 61.966,1 259.439,605 Sub Total 61.556,218 257.723,573 Jumlah Perhitungan Beban Pendinginan 809.142,87 3.387.719,37
Total Beban Pendinginan Pada Ruang Auditorium  Gedung    Manggala Wanabakti  Blok III yang diperoleh adalah sebagai berikut:
Kalor beban = 809.142,87 kcal/jam Safety factor = 809.142,87kcal/jam x 5 % = 40.457,14 kcal/jam
Sehingga Jumlah beban pendinginan, = 809.142,87kcal/jam + 40.457,14 kcal/jam =  849.600  kcal/jam  =  3.557.105,28  kJ/jam
= 3.371.205,6 Btu/jam 12.000 / 3024, 2 / jam 849.600 / kcal j Btu jam
Perhitunganbeban kcal am  
Dipasaran kompresor 1 PK biasanya diperhitungkan 9.000 Btu/jam, maka :

## Kompresor yang dibutuhkan sebesar
= 3.371.205, 6
/
9000 Btu/jam Btu jam
= 374,58 PK
Sedangkan daya listrik yang dibutuhkan = 374,58 PK  x 746 Watt = 279.435,49 Watt = 279,435 kW
Keterangan :
1 TR =  12.000 Btu/ jam =  3.024,2 Kcal/ jam
=  3,5167  kW
Kapasitas  Pendingin  hasil  perhitungan pada  ruang  Auditorium  Gedung  Manggala Wanabakti  Blok  III  adalah  374,58  PK  dengan daya  listrik  sebesar  279,435  kW,  sedangkan Kapasitas beban mesin terpasang  pada Ruang Auditorium  Gedung  Manggala  Wanabakti  Blok III  yang  terdiri  dari  4  (empat)  unit  AHU  (Air Handling  Unit)  adalah  268,1  PK  dengan  daya listrik sebesar 200 kW.
Sehingga  dari  perhitungan  kapasitas beban  pendinginan  di  atas  dapat  diketahui selisih kapasitas beban yang terpasang dengan beban  pendingin  hasil  perhitungan  sebagai berikut:
=    Kapasitas  beban  terpasang –  Kapasitas beban pendingin hasil analisa
=  374,58 PK - 268,1 PK
=  113,48 PK.
Dan selisih daya listrik = 279,435 kW – 200 kW  = 79,435 kW
Dengan  demikian  dari  hasil  perhitungan beban  pendingin  di  atas  dapat  disimpulkan bahwa kapasitas mesin AHU (Air Handling Unit) yang  terpasang  belum  mencukupi  kebutuhan yang ada.

## 5. KESIMPULAN
Jumlah  total  beban  pendinginan  pada Ruang Auditorium Gedung
Manggala Wanabhakti  pada  beban  puncak  sebesar 3.387.719,37  kJ/jam  (374,58  PK)  dengan kebutuhan  daya  listrik  sebesar  279,435  kW, sedangkan  Kapasitas  beban  mesin  terpasang pada  Ruang  Auditorium  Gedung  Manggala Wanabakti  Blok  III  yang  terdiri  dari  4  (empat) unit  AHU  (Air  Handling  Unit)  adalah  268,1  PK dengan kebutuhan daya listrik sebesar 200 kW. Sehingga terjadi kekurangan beban pendinginan sebesar 113,48 PK dan kekurangan  kebutuhan  daya  listrik  sebesar 79,435 kW.
Berdasarkan  hasil  perhitungan  beban pendingin  di  atas  dapat  disimpulkan  bahwa kapasitas  mesin  AHU  ( Air  Handling  Unit )  yang terpasang  belum  mencukupi  dalam  memenuhi kebutuhan  sistem  penyegaran  udara  pada
ruang
Auditorium
Gedung
Manggala Wanabhakti Kementerian Kehutanan RI.

## DAFTAR PUSTAKA
America Society  of Heating Refrigerant and  Air Conditioning Engineers. ASHRAE Handbook Fundamental. Atlanta. 2001.
Arismunandar,  Wiranto  dan  Heizo  Saito.,
Penyegaran  Udara ,  Cet.  6.  Jakarta:  PT. Pradnya Paramita, 2002.
Handbook  of  Air  Conditioning  System  Design, Carier Air Conditioning Company. McGraw- Hill Company, 1965.
Pita, Edward.G., Air Conditioning Principles and System an Energy Approach , John Wiley &
Sons, New York, 1981.
Stoecker,  W.F  and  jones,  J.W. Refrigerasi  dan Pengkondisian Udara , Edisi ke-2.
Terjemahan  oleh  Ir.  Supratman  Hara. Jakarta : Erlangga, 1989 Sumanto. Dasar-dasar  Mensin  Pendingin .
Yogyakarta: Andi., 1994.
Sunarno. Mekanikal  Elektrikal ,  Edisi  ke-1. Yogyakarta: Andi, 2005