Fisbang 2_w2-190311_penghawaan Buatan.pdf

FISIKA BANGUNAN 2

Penghawaan Buatan nva-2019

Penghawaan Suatu usaha pembaharuan udara dalam ruang melalui penghawaan buatan maupun penghawaan alami dengan pengaturan sebaik-baiknya, dengan harapan untuk mencapai tujuan kesehatan dan kenyamanan dalam ruang.

nva-2019

Termal (definisi KBBI): berkaitan dengan panas / kalor Kalor (definisi KBBI): tenaga panas yang dapat diteruskan ataupun diterima oleh suatu benda ke benda lain secara konduksi, konveksi, radiasi.

KENYAMANAN THERMAL adalah keadaan pikiran manusia yang mengekspresikan kepuasan terhadap lingkungan sekitar.

Standard 55-1992 ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers)

Kondisi termal pada suatu bangunan terkait dengan apa yang dirasakan secara fisik oleh pengguna bangunan tersebut.

Faktor yang mempengaruhi KONDISI NYAMAN manusia

1

Suhu udara

2

Kelembaban udara

3

Kecepatan udara

4

Radiasi termal

5

Tingkat aktivitas

6

Pakaian

Bersifat fluktuatif sepanjang waktu karena perubahan cuaca Bisa menjadi POTENSI atau KENDALA untuk memperoleh keadaan nyaman

Faktor eksternal (lingkungan)

Faktor internal (personal)

KENDALA KENYAMANAN TERMAL Suhu udara tinggi

Kelembaban udara tinggi Kecepatan udara rendah

24oC < T > 26oC KETIDAKNYAMANAN TERMAL

40% < RH > 60% 0.6 m/det < v > 1,5 m/det

SOLUSI ????? Suhu udara tinggi Kelembaban udara tinggi

Kecepatan udara rendah

Reduce solar-heat gain Increase passsive cooling effect Optimize natural-ventilation system

TEKNIK PASIF &/ TEKNIK AKTIF

VENTILASI Ventilasi = ventilation = ventus (latin) = pergerakan udara Proses penyediaan atau pergantian udara dalam ruang baik secara alamai maupun mekanik.

TEKNIK AKTIF

Ventilasi buatan/ artificial ventilation, sistem ventilasi menggunakan bantuan peralatan mekanis, seperti kipas dan mesin AC

TEKNIK PASIF

Ventilasi alami /natural ventilation, sisitem ventilasi yang terjadi secara alami tanpa bantuan perlatana mekanis.

Penghawaan Buatan Untuk mendapatkan kondisi ruangan yang memenuhi thermal comfort atau kondisi yang harus memenuhi persyaratan SNI sesuai dengan yang kita inginkan, tanpa adanya ketergantungan dengan lingkungan luar, maka digunakan penghawaan buatan (air conditioning). Penghawaan buatan di sini memiliki pengertian bahwa udara dalam ruang dikondisikan berdasarkan beban kalor yang terjadi pada ruangan tersebut.

nva-2019

Standar Penghawaan Buatan Tolok ukur yang digunakan untuk mengetahui Tata cara perancangan sistem ventilasi dan pengkondisian udara pada bangunan gedung adalah SNI adalah 25°C.

03-6572-2001 yang mensyaratkan nilai seting temperatur yang dianggap nyaman

nva-2019

Persyaratan Penghawaan Buatan 1. Sistem ventilasi mekanis harus diberikan jika ventilasi alami yang memenuhi syarat tidak memadai 2. Sistem ventilasi mekanis bekerja terus menerus selama ruang tersebut dihuni 3. Penempatan Fan harus memungkinkan pelepasan udara secara maksimal dan juga memungkinkan masuknya udara segar atau sebaliknya

nva-2019

Perancangan Penghawaan Buatan 1. Tentukan kebutuhan udara ventilasi yang diperlukan sesuai fungsi ruangan. 2. Tentukan kapasitas fan 3. Rancang sistem distribusi udara, baik menggunakan cerobong udara (ducting) atau fan yang dipasang pada dinding/atap.

nva-2019

Penghawaan Buatan Agar didapatkan suatu sistem serta kapasitas pendingin yang tepat, maka perlu diketahui besarnya beban kalor pada ruang/bangunan (karena fungsi AC adalah untuk menghapus beban kalor tersebut) Besar beban kalor yang terjadi ditentukan oleh: • Hantaran panas radiasi matahari • Hantaran panas secara transmisi • Hantaran panas ventilasi atau infiltrasi • Beban panas intern (manusia dan peralatan elektronik atau mesin).

nva-2019

SOLAR HEAT GAIN CONCEPT

External heat gain / Overall Thermal Transfer Value

Radiation heat gain through windows

70% to 80%

Heat conduction through windows

10% to 20%

Heat conduction through walls

0.2% to 5%

Tipe Penghawaan Buatan Penghawaan buatan dapat bersumber dari kipas atau AC. Dalam pasaran umum kita mengenal 3 (tiga) jenis AC yaitu: 1) AC window. Umumnya dipakai pada perumahan dan dipasang pada salah satu dinding ruang denga batas ketinggian yang terjangkau dan penyemprotan udara tidak menganggu si pemakai. 2) AC central biasa digunakan pada unit-unit perkantoran, hotel supermarket dengan pengkontrolan atau pengendalian yang dilakukan dari satu tempat. 3) AC split hampir sama bentuknya dengan AC window, bedanya hany terletak pada konstruksi di mana alat condensator terletak di luar ruang.

nva-2019

Tipe Penghawaan Buatan AC window

AC Window adalah AC yang evaporator dan kondensornya terletak pada 1 buah mesin (kotak).

nva-2019

Tipe Penghawaan Buatan AC central

nva-2019

Tipe Penghawaan Buatan AC split

nva-2019

Standar Efisiensi AC

nva-2019

Menghitung Kebutuhan Penghawaan Buatan 1. Dalam memilih AC, harus dilihat efisiensi dari AC tersebut. 2. Pilih yang efisiensinya tinggi yakni tingkat COP (Coefficient of Performance) atau EER (Efficiency Energy Ratio) nya tinggi 3. Standar COP = 2.7, EER = 12. 4. Dan pilih kapasitas pendinginan AC (Btu/hr atau pk) yang sesuai ukuran ruangan.

nva-2019

AC split

Menghitung Kebutuhan Penghawaan Buatan

Berikut adalah Kebutuhan Satuan Pendinginan tiap ruang : 1. Kantor 550 - 600 BTU/h/m2 2. Kamar/rumah 470 - 550 BTU/h/m2 3. Gudang 500 BTU/h/m2 + faktor x 4. Fasum (aula) 725 BTU/h/m2 5. Supermarket 675 BTU/h/m2 Satuan yang sering digunakan: BTU/h = British Thermal Unit per hour PK = 9.000 BTU/h (satuan AC yang umum dipakai masyarakat umum).

nva-2019

AC split

Menghitung Kebutuhan Penghawaan Buatan

Ruang dengan ukuran 9,5 x 9 (m) Luas Ruangan = 9,5 x 9 = 85,5 m2 Karena bangunan ini digolongkan bangunan kantor, maka Kebutuhan Satuan Pendinginan tiap ruangnya dipakai yang 550 EER ( Rasio Efisiensi Energi) = Luas Ruang x Kebutuhan Satuan Pendinginan tiap ruangnya = 85,5 m 2 x 550 = 47025 BTU/ hr Kebutuhan AC ( per PK ) = EER : satuan per PK = 47025 : 9000 = 5,225 PK Jadi ruang kuliah ini membutuhkan total 5,225 PK dalam satu ruang. Kapasitas AC yang dipakai = 2 buah AC kapasitas 2 PK dan 2 buah AC kapasitas ¾ PK

nva-2019

Penghawaan Buatan Pertimbangan pada penentuan jenis AC yang akan digunakan dengan memperhatikan pula besaran dan segi-segi ekonomis. Misal : 1. AC window lebih cocok untuk ruang kecil dan untuk menghemat energi bias dimatikan bilamana ruang tidak terpakai. 2. Jenis AC split banyak disukai oleh karena kelembutan suara mesin yang tidak bising sehingga menjamin ketenangan. 3. AC Central lebih efektif jika digunakan untuk bangunan bertingkat tinggi dengan kapasitas ruang yang banyak

nva-2019

Penghawaan Buatan VS Konsumsi Energi Pemahaman dan pengetahuan tentang implikasi-implikasi sistem AC untuk arsitektur sangat penting artinya untuk diperhatikan khususnya dari sisi penghematan energi.

nva-2019

Penghawaan Buatan VS Konsumsi Energi Kebutuhan pendinginan ruangan memiliki porsi

60-70%

dari total konsumsi energi

nva-2019

Penghawaan Buatan VS Konsumsi Energi Konsumsi Energi Terbesar Disebabkan Oleh Faktor Eksternal Beban pendinginan bangunan gedung terdiri atas beban internal dan beban eksternal

Cahaya matahari saat masuk ke dalam bangunan membawa energi panas, baik yang masuk secara langsung maupun tidak langsung dapat mengakibatkan suhu ruangan menjadi meningkat.

Perolehan panas selubung bangunan Sumber : Saud (2012)

Penghawaan Buatan VS Konsumsi Energi Pengaruh Variasi Window to Wall Ratio terhadap Konsumsi Energi

120 119 118 117 116 115 114 113 112 111 110

118.77

113.3

Total Energi WWR 40%

WWR 65%

>>> WWR >>> Energi nva-2019

Penghawaan Buatan VS Konsumsi Energi SOLUSI ????? Suhu udara tinggi

Reduce solar-heat gain

Kelembaban udara tinggi

Increase passsive cooling effect

Kecepatan udara rendah

Optimize naturalventilation system

REDUCE SOLAR HEAT GAIN

Building form & orientation

REDUCE SOLAR HEAT GAIN

Pengurangan Besarnya Bukaan

REDUCE SOLAR HEAT GAIN

Pengurangan Besarnya Bukaan

REDUCE SOLAR HEAT GAIN

Pengurangan Besarnya Bukaan

REDUCE SOLAR HEAT GAIN

Pengurangan Besarnya Bukaan

REDUCE SOLAR HEAT GAIN

Pengurangan Besarnya Bukaan

REDUCE SOLAR HEAT GAIN

Pemilihan Material Kaca yang tepat

REDUCE SOLAR HEAT GAIN

Pemilihan Material Kaca yang tepat

REDUCE SOLAR HEAT GAIN

Penggunaan Shading

REDUCE SOLAR HEAT GAIN

Penggunaan Shading

Studi Kasus : Bangunan Kantor Kementerian Kelautan dan Perikanan

ENERGY EFFICIENCY Building Form & Orientation

16 meter

Most of the windows are oriented north and south to minimize solar heat gain Opaque wall on east and west facades Narrow building form, improve daylight performance

16 meter

Glass Material Supersilver Grey SHGC U-value Visible Trans.

: Asahimas 8mm Stopsol

WWR OTTV manual OTTV simulasi

: 45.20% : 44.25 w/m² : 37.62 w/m²

Outside view

: 94.00%

: 0.423 : 5.731 : 0.226

gypsum

4.20 m

Curtai n wall

ENERGY EFFICIENCY Shading & Building Skin

2.00 m

gypsum OUTSIDE

INSIDE

ENERGY EFFICIENCY Daylighting Light shelves Reduce heat gain Better daylight distribution (more uniform and deeper penetration)

INSIDE

OUTSIDE

ENERGY EFFICIENCY Daylighting Standar illum. Area daylight

: 300 lux : 33.00% 100 lux

200 lux

300 lux

ENERGY EFFICIENCY Highly Energy Efficient Lighting System

Lighting System Density Power Office Service Parking Sensor

: T-5 electronic ballast : : 7.78 - 8.13 w/m² : 3.89 - 6.82 w/m² : 1.49 w/m² : Daylight Sensor

Daylight sensor

Daylight sensor

Conditioned Area 18,695.35 m³ Energy performance Index 134.30 kWh/m²/year

Greenship Gold Certified No additional Cost Firs winner 2018 Subroto Awards for Energy Efficient New Large Building Firs Runner UP 2018 ASEAN Energy Awards for Energy Efficient New Large Building Penghematan per tahun: Listrik: (225 – 134) x 1450 x 18695 = Rp. 2,466,805,250 Air: (50 – 22,69) x 1.408 x (12,500 – 5000) = Rp 269,167,360 (PAM) (50 – 22,69) x 1.408 x (23,333 – 5000) = Rp. 704,949,315 (Deep well).