1. Diketahui : a. Volume ruang = 10 m x 12 m x 4,5 m
b. Kapasitas
ruang = 100 orang
c. Waktu
Kerdam = 0,5 detik
d. Koefisien
penyerapan (a) = manusia (0,5), lantai keramik
(0,04), plafon
(0,6), pintu kayu (0,06), jendela kaca (0,01),
kursi (0,08)
e.
Luas pintu = 10 m² ,
luas jendela = 8 m²
Ditanya
: a. Besarnya koefisien
penyerapan dinding (adinding)
b. Jenis material penutup dinding yang sesuai
koefisien
penyerapannya
Dijawab
:
Rumus
Waktu Kerdam
T = 0,16 V
∑Aa
0,5 = 0,16 (10x12x4,5)
∑Aa
diuraikan amanusia = 100 x 0,5 =
50
alantai keramik = (10x12) x 0,04 = 4,8
aplafon =
(10x12) x 0,6 = 72
apintu = 10 x
0,06 = 0,6
ajendela = 8 x 0,01 = 0,08
akursi = 100 x 0,08 = 8
adinding =
{(10x4,5x2)+(12x4,5x2)}- (10+8)
=
180 x adinding =
180adinding
0,5 = 0,16 (10x12x4,5)
50+4,8+72+0,6+0,08+8+180adinding
0,5 = 86,4
135,48 + 180adinding
135,48 +
180adinding = 86,4 : 0,5
135,48 +
180adinding = 172,8
180adinding = 172,8 - 135,48
adinding = (172,8 – 135,48) / 180
adinding = 0,2
maka besarnya koefisien penyerapan dinding adalah 0,2. Material penutup
dinding yang memiliki koefisien penyerapan sebesar 0,2 adalah panil-panil
papan atau jenis karpet (lihat tabel 3.11 Buku FISIKA BANGUNAN I , Prasasto
Satwiko, halaman 160)
2. Diketahui : a. Ruang kantor berukuran 14 m x 9 m dan tinggi 3 m
b. Kapasitas ruang 40 orang, kalor dihasilkan 100 watt/orang
c. Dinding luar seluas 27 m², dari batu bata diplester (U dinding
=3,24 W/m²deg C, dan daya serap
radiasi a=0,86) berwarna cat
putih, daya serap radiasi a=0,30
d. Jendela kaca (pada permukaan dinding luar) seluas 9 m², U kaca
=4,48 W/m²deg C
e. Pencahayaan ruang dengan TL di 8 titik (masing-masing 2 lampu),
dengan kalor yang dihasilkan 40
watt/lampu.
f. Suhu stabil (nyaman optimal) dalam ruang 25ºC, luar ruang 31ºC,
radiasi matahari (I) 600 W/m²
g. Daya transmisi lapisan udara ruang luar (foutdoor)
10 W/m²deg C
h. Sudut datang matahari b=60º sehingga faktor panas matahari yang
tersimpan dalam permukaan bidang kaca (solar gain factor) u =0,60
i. Panas jenis udara 1300 joule/m³deg C
j. Pergantian
udara perjam (ACH) = 3 kali
Ditanya : a. Besarnya beban penyejukan oleh
mesin AC
b.
Jumlah mesin AC yang diperlukan agar terjadi keseimbangan
termal
c. Upaya untuk
mengurangi/ meringankan beban kerja AC
Dijawab : Rumus
Keseimbangan Termal :
Qm
= Qi + Qs + Qc + Qv
a. Menghitung perbedaan
suhu luar dan dalam ruang, berdasarkan bidang
permukaan ruang yang
berhubungan langsung dengan luar ruang.
ΔTkaca = Toutdoor – T indoor
= 31ºC – 25 ºC
= 6 ºC
ΔTdinding =
? Penyerapan panas dari dinding luar adalah rata-rata
penyerapan material dinding (bata) dan cat
dinding :
a = ½ (adinding +a cat)
a = ½ (adinding +a cat)
a = ½
(0,86+0,30)
a = ½
(1,16) a = 0,58
Suhu permukaan luar dinding :
T = Toutdoor + (I x a x cos b /foutdoor
T = 31 + (600 x 0,58 x cos 60º)/10
T = 31 + 17,4 T
= 48,4 ºC
ΔTdinding = 48,4 ºC – 25 ºC
=
23,4 ºC
Mencari panas dari setiap komponen
ruang :
Qi = ∑panas
manusia dan lampu
=
(40 orang x 100 watt) + (16 lampu x 40 watt)
=
4000 + 640
=
4640 watt
Qs =
panas matahari yang menembus kaca
= A kaca x I x u
= 9 x 600 x 0,60
= 3240 watt
Qc = panas
yang masuk ke ruang melalui bidang dinding dan kaca
= (Adinding
x Udinding x ΔTdinding ) + (Akaca x Ukaca x ΔTkaca)
= (18 x 3,24 x 23,4) + (9 x 4,48 x 6)
= 1606,6 watt
Qv = panas karena ventilasi (adanya aliran udara)
= (panas jenis
udara x volume aliran udara x selisih suhu ruang )
mencari
dahulu volume aliran udara :
=
volume ruang x jumlah pergantian udara / 3600 detik
=
(14 x 9 x 3 ) x 3 ACH / 3600
=
0,315 m ³ / detik
Qv = 1300 x 0,315 x 6
=2457 watt
Maka besarnya beban
penyejukan adalah :
Qm = Qi + Qs + Qc + Qv
Qm = 4640 + 3240 + 1606,6 + 2457
Qm = 11943,6 watt atau 11,9 kiloWatt
b. Jumlah mesin AC yang
diperlukan agar terjadi keseimbangan termal adalah
dengan melihat konversi 1 PK = 767 watt (sumber : Hartono
Purbo, Utilitas Bangunan, hal 99),
maka diperlukan 11943,6 / 767 = 15 PK. Untuk efisiensi, maka dapat dipilih
jenis AC split 2 PK, sehingga hanya diperlukan 7 – 8 mesin AC saja.
c. Berdasarkan hasil
perhitungan di atas, maka upaya untuk mengurangi beban kerja AC bisa dilakukan
dengan cara :
1. Mengurangi jumlah lampu
(karena beban terbesar adalah dari dalam ruang, mencapai 4640 watt)
2. Mengurangi daya lampu
3. Memberikan shading / penghalang cahaya pada jendela
kaca, agar radiasi matahari bisa berkurang (lebih kecil dari 600 watt/m²