PENGKONDISIAN UDARA

PENGKONDISIAN UDARA 

  DASAR REFRIGERASI DAN PENGKONDISIAN UDARA
Udara panas menyebabkan rasa tidak nyaman untuk beraktifitas.
Kondisi akan semakin parah apabila orang bekerja atau beraktifitas di dalam ruang yang tertutup dengan sirkulasi udara yang terbatas. Udara dengan kelembaban tinggi dapat menimbulkan rasa tidak nyaman, hal ini karena pada kondisi tersebut orang menjadi mudah berkeringat. Untuk mengatasi kondisi tersebut, udara di dalam ruangan harus dikondisikan
sehingga mempunyai karakteristik yang cocok dengan kondisi tubuh orang yang menempati ruangan.
Di dalam suatu ruangan yang udaranya dikondisikan, temperatur dan kelembaban udara dapat dikontrol sampai kondisi dimana penghuni ruangan merasa nyaman. Peralatan yang dapat dipakai untuk pengkondisian udara biasanya adalah air conditioner (AC), humidifier (pelembab), fan atau blower. Disamping untuk mengontrol temperatur udara, AC dapat digunakan sekaligus untuk sirkulasi sehingga kondisi udara tetap bersih. Fan dan bower hanya digunakan untuk sirkulasi udara saja.
Air conditioner atau alat pengkondisi udara termasuk jenis mesin yang bekerja mengikuti siklus termodinamika yaitu siklus kompresi uap atau daur kompresi uap. Fluida kerja yang dipakai untuk daur ini biasa dinamakan refrigeran.
Daur kompresi uap diaplikasikan pada mesin-mesin refrigerasi.
Sebagai contoh adalah freezer, mesin ini banyak dipakai untuk mengkondiskan benda pada suhu rendah. Sebagai contoh bahan pangan seperti buah-buahan, sayur-mayur, makanan kaleng, atau lainnya sering ditempatkan di dalam freezer supaya lebih awet dan tetap segar. Freezer banyak dipakai industri makanan atau industri obat untuk pegawetan.

 
A. Klasifikasi Mesin Refrigerasi

 
Mesin refrigerasi berdasarkan cara kerjanya dibagi menjadi tiga yaitu ;
1. Mesin refrigerasi daur kompresi uap
2. Mesin refrigersi daur absorpsi
3. Pompa kalor
Mesin refrigerasi daur kompresi uap banyak dipakai untuk mesin mesin pengkondisi udara skala kecil, fluidanya menggunakan refrigeran khusus [gambar 22.1]. Untuk mesin refrigerasi absorpsi biasanya dipakai untuk skala besar pada industri. Fluida kerja yang dipakai ada dua macam yaitu sebagai absorpsi dan fluida sirkulasi. Pompa kalor merupakan jenis mesin refrigasi untuk pemanasan ruangan dengan cara memanfaatkan kalor yang dibuang dari kondensor.

 
B. Penggunaan

 
Mesin refrigerasi secara umum digunakan untuk pengkondisian udara suatu ruangan, rumah atau industri, sehingga setiap orang yang berada pada ruagan tersebut akan merasa nyaman. Berikut ini adalah contoh penggunaan mesin referigerasi;
B.1 Pengkondisian udara untuk industri
Pada industri terdapat banyak benda yang dapat menimbulkan panas seperti mesin-mesin, peralatan komputer, dan jumlah karyawan Pipa Udara ruangan yang banyak. Hal ini dapat menyebabkan kondisi lingkungan yang tidak segar, kotor dan lembab. Kelembaban yang tinggi dapat menyebabkan peralatan cepat korosi atau berkarat. Untuk peralatan komputer yang beroperasi pada temperatur di atas normal dapat menimbulakn kerusakan. Pemasangan pengkondisi udara menjadi penting sehingga temperatur dan kelembaban dapat datur.
B.2. Pengkondisian udara untuk Laboratorium
Peralatan-peralatan pada laboratorium biasannya harus besih dan higines, tidak boleh terkontaminasi dengan penyakit dan kotoran. Kelembaban udara harus dijaga pada kondisi dimana orang yang bekerja merasa nyaman dan juga menjamin tidak terjadi kondisi dimana kelembaban cocok untuk perkembangan jamur atau penyebab penyakit lainnya. Kebutuhan pengkondisi udara juga disesuaikan dengan fungsinya. Misalkan untuk pengujian peralatan yang akan beropersi suhu rendah hingga -20o C.
B.3 Pengkondisian udara Ruang Komputer Komputer adalah perangkat yang dapat menjadi sumber panas karena komponen-komponenannya , sedangkan kalau komputer bekerja pada kondisi dimana udara panas akan terjadi hank. Dengan alasan tersebut, pemasangan pengkondisi udara harus tepat. Fungsi utama pada kondisi tersebut adalah mengontrol temperatur.
B.4 Instalasi penkondisian udara pada Instalasi power plant Fungsi utama dari pengkondisian udara pada kondisi ini adalah untuk memperoleh udara nyaman dan bersih. Lingkungan yang cenderung kotor karena polusi dan panas yang berlebih menjadi masalah utama pada power plant. Sebgai contoh pada instalasi pembangkit listrik tenaga uap dan gas, dari proses pembakaran dihasilkan gas pembakaran bertemperatur tinggi, sebagian akan hilang kelingkungan yang akan menyebabkan kenaikan temperatur lingkungan. Karena hal tersebut, pengkondisi udara berfungsi untuk menyetabilkan temperatur sehingga tetap nyaman, terutama pada ruangan tempat pengendali pembangkit.
B.5. Pengkondisian udara pada rumah tangga
Rumah tinggal berfungsi untuk tempat berkumpulnya anggauta ke luarga, tempat menyimpan benda-benda mulai dari bahan makanan sampai pakaian. Fungsi utama dari pengkondisi udara pada rumah tangga adalah menjaga temperatur dan kelembaban udara pada kondisi yang dianggap nyaman untuk beristirahat. Pada rumah tangga juga banyak dipakai mesin pendingin untuk mengawetkan bahan makanan dan untuk keperluan pembuatan balok es untuk minuman.
B.6. Pengkondisian udara untuk Automobil
Pada mobil penumpang, pengkondisi udara dipakai untuk mengontrol suhu dan kelembaban sehingga udara tetap segar dan bersih. Sumber utama beban pendinginan adalah dari radiasi matahari langsung dan juga dari orang-orang yang mengendarai atau menumpang. Permasalahan pengkondisian udara biasanya pada penggerak kompresor AC, penggerak ini adalah dari putaran poros engkol, sehingga dapat mengurangi daya dari mesin, terutama pada beban tinggi.
B.7. Penyimpanan dan pendistribusian
Daging, ikan, sayur mayur dan buah buah sangat mudah membusuk sehingga diperlukan perlakuan khusus untuk pengawetan. Salah satu metodenya adalah dengan pendinginan. Metode pendinginan dimaksudkan untuk membunuh kuman-kuman dan memperlambat proses penguraian alamiah sehingga dengan proses ini kondisi bahan makanan tadi dapat bertahan sampai beberapa bulan. Urutan proses pengawetan bahan makan dengan pendinginan adalah sebagai berikut ;
a. Pembekuan
Proses pembekuan bahan makanan sampai -30 0C dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut ;
2 peniupan dengan kecepatan tinggi kearah timbunan paket makanan
2 pembekuan sentuh, meletakan bahan-makanan diantara pelatpelat logam
2 pembekuan celup, mencelupkan bahan makanan ke air garam yang bersuhu rendah
2 pembekuan hamparan dengan aliran fluida, paket makanan dihamparkan di atas conveyor kemudian di tiup udara dingin.
b. Ruang penyimpanan
Ruang atau gudang penyimpanan berguna untuk menyimpan bahan makan setelah pemanenan, karena tidak semua hasil panen dikonsumsi atau dijual. Untuk bahan makanan yang mudah membusuk peyimpanannya harus dengan pendingianan. Untuk menjaga agar tetap awet dan segar, bahan makanan disimpan sampai suhu -20 0C atau lebih rendah lagi.
c. Distribusi
Setelah proses peyimpanan di dalam gudang, bahan makanan kemudian didistribusikan untuk dijual ke pasar-pasar atau toko-toko. Proses pendistribusian juga harus dilengkapi mesin pendingin, sehingga bahan makanan tidak membusuk.

 
C. Sistem Pengkondisian Udara

 
Teknik pengkondisian udara adalah teknik memidahkan panas dari atau ke suatu rungan sehingga diperoleh temperatur dan kelembaban udara yang diinginkan. Mesin yang dapat melakukan perpindahan itu adalah heat pump. Ada dua macam pompa kalor bergantung dari kebutuhan akan panas atau tidak membutuhkan panas. Mesin pompa panas yang menyerap panas dari suhu ruangan kemudian dibuang kelingkungan disebut mesin pendingin. Sedangkan mesin pompa kalor yang menyerap panas dari lingkungan untuk dipakai untuk memanasii ruangan disebut pompa kalor
Tujuan dari memindahkan panas dari satu tempat ke tempat lainnya adalah untuk mengkondisikan udara dengan temperatur dan kelembaban yang pas untuk kenyamanan, atau untuk lainnya seperti pengawetan, dan pengeringan.
Sebagai contoh ruangan kelas untuk proses belajar mengajar, pada musim panas atau kemarau, ruangan cenderung panas pada waktu proses pengajaran. Beban pendinginan diperoleh dari suhu lingkungan, radiasi matahari, para siswa dan guru. Beban pendinginan paling besar diperoleh dari pemanasan radiasi matahari. Dengan menganalisis bebanbeban pendinginan, dapat dibuat rancangan sistem untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan kelas menjadi nyaman untuk proses pengajaran.
Seandainya indikasi kenyamanan kelas hanya terpaku pada temperatur saja, misalkan temperatur ruang kelas pada 25 0C yaitu sama dengan temperatur di luar kelas, proses pengkondisian udara harus dapat mencapai temperatur tersebut. Sebagai contoh penyelesaiannya adalah dengan memasang kipas sedemikian hingga sirkulasi udara lancar, ditambah dengan pemasangan tabir matahari pada jendela kaca untuk megurangi efek radiasi panas matahari.
Kalau kebutuhan kenyamanan dirasa pada temperatur yang lebih rendah lagi, misalkan pada 18 0C, sehingga harus dipasang air conditioner (AC) yang mampu mengkondisikan udara sampai temperatur tersebut. Jendela-jendela kaca harus dengan tabir matahari ditutup untuk menghindari beban pendinginan yang besar dari radiasi matahari. AC akan bekerja menyerap kalor dari ruangan kelas kemudian dibuang kelingkungan di luar kelas. Karena ruang kalas, sebagian kalor nya diserap AC, temperaturnya menjadi turun. Biasanya berbarengan dengan proses penyerapan kalor kelembaban udara juga ikut berubah karena temperatur turun, ada sebagian uap air di dalam kelas mengembun, sehingga kadar uap air di dalam ruangan kelas menurun. Dari contoh tersebut terlihat bahwa proses pengkondisian udara bukan berarti hanya proses pendinginan, tetapi proses untuk pencapaian temperatur yang dirasa nyaman bagi pengguna ruanga.

 
D. Peralatan Pengkondisian udara

Dari uraian di atas bahwa sistem pengkondisian udara bertujuan untuk mencapai kondisi dimana udara ruangan mempunyai temperatur dan kelembaban yang dirasa nyaman bagi pengguni ruangan tersebut. Adapun alat-alat untuk mengkondisikan udara ruangan sampai temperatur dan kelembaban yang diinginkan adalah sebagai berikut;
2 Koil pendingin. Koil pendingin adalah pipa pipa yang membawa refrigeran dan dilewatkan pada ruangan yang akan didinginkan. Koil pendingin adalah bagian evaporator dari mesin refrigerasi
2 Koil pemanas. Koil pemanas adalah pipa pipa yang membawa refrigeran dan dilewatkan pada saluran udara yang akan dikondisikan. Koil pemanas adalah bagian kondensor dari mesin refrigeasi.
2 Fan atau kipas. Sebagai alat untuk menarik atau mendorong fluida ke luar atau masuk ruangan. Sebagai alat sirkulasi udara.
2 Pelembab udara atau humidifier. Pelembab udara adalah alat yang dapat merespon kondisi kelembaban udara sehingga dapat menambah kelembaban udara yang dikondisikan. Alat ini dapat menyemprotkan uap air ke udara untuk meningkatkan kelembaban udara tersebut.
2 Katup-katup dan damper -damper untuk mengontrol aliran udara dan cairan refrigeran
2 Sensor-sensor untuk merespon kondisi udara. Alat tersebut seperti termostat, sensor kecepatan, humidistat, selektor tekanan, freezestat, dan lainnya

E. Beban Pemanasan dan Pendinginan

Sebelum melakukan pengkondisian udara di dalam suatu ruangan kita harus mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi karakteristik udara di dalam ruangan, terutama dua indikator penting yaitu temperatur udara dan kelembaban udara.
Untuk daerah daerah beriklim subtropis yang terdapat musim dingin, kondisi udara dapat dalam keadaan ekstrim, temperatur di bawah nol dan kecendrungan udara kering atau kelembaban udaranya kering.Oleh karena itu, pengkondisian udara ruangan pada daerah beriklim subtropis pada musim dingin bertujuan untuk pemanasan dan menaikkan kelembaban udara sampai pada kondisi udara yang nyaman. Sehingga semua faktor-faktor yang mempengaruhi proses pemanasan disebut dengan beban pemanasan. Sebagai contoh adalah kondisi ruangan yaitu model ventilasi, lampu-lampu terpasang, model dari jendela, dan kondisi lainnya [gambar 22.3].

 
Kondisi sebaliknya dengan kondisi daerah subtropis, pada daerah tropis kebanyakan ruangan-ruangan akan mengalami pemanasan sepanjang tahun dengan kelembaban udara yang tinggi, oleh karena itu pengkondisian udara pada daerah ini diarahkan untuk proses penurunan temperatur dan kelembaban sampai kondisi udara yang dirasa nyaman. Semua faktor yang mempengaruhi proses tersebut di atas disebut dengan beban pendinginan. Sebagai contoh beban pendinginan adalah radiasi panas matahari pada siang hari yang dominan, kondisi yang ada dalam ruangan, misalkan peralatan yang dapat menjadi sumber panas, seperti lampu-lampu, peralatan elektronik, kompor masak, oven kue dan lainnya yang mengeluarkan panas [gambar 22.3]. Di bawah ini beberapa macam proses perpindahan kalor dari atau ke sebuah bangunan rumah.

 
Untuk perhitungan beban penghangatan faktor faktor utama yang perlu diperhatikan adalah beban penghangatan transmisi termal, dan beban penghangatan perembesan udara (infiltrasi). Sedangkan untuk perhitungan beban pendinginan faktor-faktor utama adalah beban sumber internal (lampu-lampu dan orang), dan beban panas matahari.

 
F. Kualitas Udara

 
Setiap mahluk hidup pasti membutuhkan udara untuk hidup, demikian juga kita sebagai manusia, udara sangat penting, mulai bangun tidur sampai tidur lagi kita selalu berinteraksi dengan udara lingkungan terutama untuk pernafasan. Dengan alasan tersebut sangatlah penting untuk selalu menjaga kualitas dari udara. Salah satu cara dalam teknik pengkondisian udara adalah dengan pemasangan ventilasi pada ruangan ruangan. Fungsi ventilasi adalah untuk menyegarkan kondisi lingkungan dengan udara segar. Model ventilasi disesuaikan dengan kebutuhan dari ruangan yang akan dikondisikan. Untuk ruangan dengan tingkat pengotoran tinggi harus dibedakan dengan ventilasi dengan pengotoran rendah. Perlu diperhatikan juga bahwa ventilasi sangat berpengaruh terhadap beban pengkondisian untuk penghangatan atau pendinginan.