HVAC CONTROL

*) = Pembimbing 1 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik –Universitas Pakuan

ANALISA SISTEM OTOMATIS HVAC (HEATING,

VENTILATING, AIR CONDITIONING) PADA GEDUNG WISMA

BCA PONDOK INDAH

Ade Firmansyah, Didik Notosudjono *), Dede Suhendi *)

Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Pakuan Bogor, Jl. Pakuan P.O. Box 452 Bogor

e-mail : [email protected]

Abstrak

Dengan banyaknya pembangunan gedung-gedung di Indonesia, khususnya di Jakarta, untuk kebutuhan

pemakaian energi listrik juga harus meningkat. Karena hal ini dimungkinkan penggunaan peralatan

MEP (Mekanikal, Elektrikal, Plumbing) pada setiap gedung yang jumlahnya sangat banyak

memerlukan energi listrik yang besar, untuk pengkonsumsian energi listriik yang paling besar dari

keseluruhan pemakaian energi listrik pada gedung adalah untuk sistem tata udara atau HVAC (heating,

ventilating and air conditioning).

Sistem HVAC (heating, ventilating and air conditioning) itu sendiri yang ada pada gedung WISMA

BCA Pondok Indah dimanfaatkan untuk ruangan-ruangan yang terhubung dengan para karyawan dan

nasabah, sehingga sistem HVAC (heating, ventilating and air conditioning) disini merupakan hal yang

sangat penting, dan jenis peralatan sistem HVAC (heating, ventilating and air conditioning) yang

digunakan berupa sistem tata udara sentral atau AC sentral dan nilai temperatur yang dijadikan standar

menurut SNI (Standar Nasional Indonesia) adalah sebesar 22ºC - 25ºC.

Dari hasil analisa dengan perbandingan nilai temperatur sebesar 25ºC dan 22 ºC maka konsumsi

energi listrik menurun dan kapasitas pendinginan meningkat. Penggunaan BAS (Building Automation

System) sangat membantu teknisi dan hasil yang diperoleh juga sangat memuaskan.

Kata Kunci : BAS, HVAC, Chiller, AHU,

1. PENDAHULUAN

Semakin tinggi tingkat industri dan

perusahaan suatu Negara semakin besar pula

tingkat kebutuhan tenaga listrik untuk

memenuhi kebutuhan energinya. Sehingga

kecenderungan pemakaian listrik dimasa yang

akan datang akan terus meningkat. Upaya

yang diperlukan adalah melakukan

penghematan penggunaannya agar biaya

operasi dapat ditekan, usaha seperti ini dikenal

dengan istilah konservasi energi, yang

kemudian dapat diterjemahkan dalam bentuk

efesiensi dan penghematan biaya operasi.

Upaya-upaya penghematan lainnya bisa pula

menggunakan sistem-sistem yang mendukung

dan berkaitan dengan penghematan energi,

salah satunya adalah sistem otomatis, atau

lebih dikenal dengan Building Automation

System (BAS).

Mengontrol dan memonitoring energi

listrik dengan menggunakan sistem BAS

(Building Automation System) merupakan

solusi yang baik dan efisien pada industri,

perkantoran, apartemen dan semua sistem

yang memiliki kontrol kelistrikan yang luas.

Dengan sistem ini akan memudahkan operator

dalam melakukan kontrol terhadap kinerja

alat-alat listrik yang harus dimonitoring

setiaap saat, dan apabila terjadi gangguan

maka operator akan langsung mengetahui apa

jenis permasalahan yang terjadi pada mesin

atau alat listrik tersebut.


Pada sistem building yang diterapkan

pada gedung WISMA BCA Pondok Indah

harus mampu memantau dan mengendalikan

dan merecord semua fungsi instalasi listrik

dan mekanik yang ada di dalam gedung agar

dapat beroprasi dengan efektif dan hemat

energi sehingga dapat menghemat biaya

operasi. Sistem yang digunakan harus

berbentuk module agar dimungkinkan untuk

pengembangan tanpa harus membuang

peralatan yang sudah ada.

Secara umum kemampuan sistem yang

diminta mencakup :

Memonitoring, mengontrol dan merecord

peralatan instalasi listrik penerangan daya

dan electronic terkait (Fire Alarm).

Memonitor, mengontrol dan merecord

peralatan HVAC dan plumbing.

Program mencatat jangka waktu operasi

peralatan utama untuk agenda

maintenance.

Monitor pada display adalah colour

graphic display untuk semua sistem MEP.

Konsumsi pemakaian energi listrik pada

suatu bangunan gedung umumnya adalah

perbandingan sebagai berikut :

55 – 70% untuk sistem tata udara/HVAC.

15 – 18% untuk sistem penerangan.

5 – 10% untuk alat transfortasi gedung.

2 – 5% untuk sistem air.

s,d 2% untuk peralatan dan perlengkapan

kantor.

Pengkonsumsian energi yang paling besar

dari keseluruhan pemakaian energi listrik

suatu gedung adalah untuk sistem tata

udara/HVAC. Sehingga salah satu cara untuk

menghemat energi adalah mengusahakan

beban pendinginan (cooling load) sekecil

mungkin. Cara yang dapat dilakukan untuk

menghemat energi yang digunakan untuk

sistem tata udara, yaitu :

a. Tahap perencanaan bangunan, dapat

dilakukan dengan :

Perhitungan kapasitas mesin AC yang

tepat dan akurat.

Pemilihan lokasi dengan orientasi dan

lingkungan yang tepat.

Desain arsitektural yang hemat

energi.

b. Tahap operasional, dapat dilakukan

dengan :

Penerapan sistem automatik gedung

(BAS/Building Automation System).

Maintenance yang teratur dan

terjadwal untuk mesin AC.

Untuk mengatasinya, pada jurnal ini akan

dibahas untuk mengetahui mamfaat dan

penerapan sistem automatik pada HVAC

(Heating Ventilation and Air Conditioning)

yang ada pada gedung dan juga untuk

memudahkan teknisi melakukan kontrol

peralatan melalui computer workstation dan

tidak perlu harus menuju peralatan yang

dikontrol, serta penggunaan DDC (Direct

Digital Control) sebagai kontrol jarak jauh.

2. TEORI

2.1. Istilah Komputer BAS (Building

Automatic System)

Sistem Building atau lebih dikenal dengan

istilah BAS (Building Automation Sistem) atau

BMS (Building Management System) ada juga

yang menyebut BMS (Building Monitoring

System) dan lain-lain adalah sistem otomatisasi

gedung yang di implementasikan untuk

menghemat energi yang efisien dan berguna.

Untuk penerapan sistem building pada

gedung WISMA BCA Pondok Indah selain

untuk menghemat pemakaian energi. tetapi

juga untuk memudahkan para teknisi di

gedung tersebut agar bisa lebih fleksibel,

nyaman, effisien dan lebih aman bila pada saat

monitoring dan melakukan ON/OFF pada

suatu sistem kelistrikan, contohnya seperti

pada sistem penerangan dan HVAC (Heating

Ventilation and Air Conditioning) mealalui

display Building Automatic System (BAS)

yang ada pada ruang kontrol gedung.


Gambar 1. Contoh display kontrol dalam

system building

Teknologi komputer semakin lama

semakin berkembang, istilah Building

Automation System adalah sebuah

pemrograman, komputerisasi, intelligent

network dari peralatan elektronik yang

memonitor dan mengontrol sistem mekanis

dan sistem penerangan dalam sebuah gedung

salah satunya pada gedung WISMA BCA

Pondok Indah. Building Automation Systems

(BAS) mengoptimasi start-up dan performansi

dari peralatan HVAC dan sistem alarm. BAS

menambah dalam jumlah besar interaksi dari

mekanikal subsistem dalam gedung,

meningkatkan kenyamanan pemilik, minimasi

energi yang digunakan, dan menyediakan off-

site kontrol gedung. BAS berbasis kontrol

komputer untuk mengkoordinasi,

mengorganisasi, dan mengoptimasi kontrol

subsistem pada gedung seperti keamanan,

kebakaran atau keselamatan, elevator, dan

lain-lain. [17]

2.2. Sistem Dari BAS (Building

Automatic System)

Controller

Controller yang digunakan biasanya

terdiri dari satu atau lebih PLC

(Programmable Logic Controllers),

dengan pemrograman tertentu. PLC dalam

BAS digunakan untuk mengontrol

peralatan yang biasanya digunakan dalam

sebuah gedung. [17]

Occupancy Sensor

Occupancy biasanya didasarkan pada

waktu dari skejul harian. Override switch

atau sensor dapat digunakan untuk

memantau occupancy pada beberapa

daerah internal gedung. [17]

Lighting

Lighting dapat dinyalakan maupun

dimatikan dengan Building Automation

System (BAS) berdasarkan waktu harian,

atau pengatur waktu dan sensor. Contoh

sederhana sistem tersebut adalah

menyalanya lampu pada suatu ruangan

setelah setengah jam orang terakhir keluar

dari ruangan tersebut. [17]

Air Handler

Air handler digunakan untuk

mengatur keluar masuknya udara dalam

gedung. Pengaturan ini dilakukan untuk

menjaga agar udara tetap sesuai dengan

kebutuhan serta kesehatan manusia yang

ada dalam gedung tersebut. [17]

Central Plant

Central Plant dibutuhkan untuk

menyuplai air-handling unit dengan air.

[17]

Alarms and Security

Banyak Building Automation System

(BAS) memiliki kemampuan alarm. Jika

sebuah alarm dideteksi, alarm tersebut

dapat diprogram untuk memberitahukan

seseorang. Pemberitahuan dapat dilakukan

melalui computer, maupun suara alarm.

Sistem sekuriti dapat disambungkan pada

Building Automatic System (BAS). Jika

occupancy sensor ada, maka sensor

tersebut dapat juga digunakan sebagai

alarm pencuri. [17]

Topologi

Jaringan otomatis gedung terdiri dari

primary dan secondary bus yang terdiri

dari Programmable Logic Controllers,


input/output dan sebuah user interface

(human interface device). Primary dan

secondary bus dapat berupa kabel fiber

optik, ethernet, ARCNET, RS-232, RS-

485 atau wireless network. Controller

digunakan dengan software yang akan

bekerja dengan standar BACnet, LanTalk,

dan ASHRAE. Input dan output berupa

analog dan digital (binary). Input analog

digunakan untuk membaca pengukuran

variabel. Input digital mengindikasikan

apabila device menyala atau tidak. Output

analog mengontrol kecepatan atau posisi

dari peralatan, seperti variable frequency

drive, sebuah I-P transducer, atau sebuah

aktuator. Output digital digunakan untuk

membuka dan menutup relay dan switch.

[17]

2.3. Gambaran Umum Sistem HVAC


Sistem tata udara biasa disebut sistem

pengkondisian udara atau sistem HVAC

(heating, ventilating and air conditioning).

Sistem HVAC (heating, ventilating and air

conditioning) merupakan salah satu sistem

pemanas, sirkulasi udara, dan pendingin yang

ada pada umumnya dirangkum dalam satu

sistem. [10]

Tujuan dari sebuah sistem HVAC adalah

untuk memberikan sebuah lingkungan yang

nyaman untuk penghuninya dengan

mengkondisikan variabel dalam udara ruangan

yang meliputi: temperature, humidity, air

velocity, dan cleanliness, dan menyebarkannya

ke seluruh gedung. [10]

Variabel – variabel udara yang diatur pada

sistem HVAC adalah sebagai berikut :

1. Temperatur

Secara umum berarti temperatur dry-

bulb, dan mengindasi panas dan dingin.

Derajat temperatur harian adalah cara

yang digunakan untuk membantu

mengidikasikan panas atau dingin yang

diperlukan untuk setiap harinya.

Kenyamanan temperatur menurut

ASHRAE (the American Societe Of

Heating, Refregerating, and Air

Conditioning Engineers) adalah 21°C

(70°F)–29,5°C (85°F). Di Indonesia juga

terdapat standar umum yang digunakan

untuk menentukan temperatur yang

nyaman, yang digunakan dalam suatu

ruangan. Di Indonesia standard ini

dikeluarkan oleh SNI (Standar Nasional

Indonesia) yaitu temperatur sebesar 25°C

± 1°C dengan kelembapan relative 60% ±

10%. [10]

2. Kelembapan (Humidity)

Menggambarkan rasio kelembapan

yaitu istilah yang digunakan menunjukan

presentasi kadar uap air di udara.

Kelembapan udara ini bergantung pada

temperatur udara. Udara yang panas atau

hangat mengandung uap air lebih banyak

dari pada udara dingin. Kelembapan

relativ/ relative humidity ratio atau

perbandingan dari jumlah uap air di udara

dengan jumlah uap air yang paling baik

pada temperatur sama. Kelembapan relatif

dimana manusia merasa nyaman adalah

40% - 60% dari jumlah total uap air di

udara. [10]

3. Kecepatan Udara (Air Velocity)

Berdasarkan standar dari ASHRAE

dan SNI maka nilai air velocity adalah

sebesar 0.15 m/s. Air flow yang terlalu

cepat dapat menyebabkan gangguan

thermal atau masalah body temperature

control, saat air flow terlalu lambat dapat

menyebabkan pencemaran, atau

temperatur ruangan menjadi naik. [10]

4. Kebersihan (Cleanliness)

Selama ruang udara tercemar oleh

penguapan manusia, asap rokok,

pembakaran, atau zat-zat yang tersebar

dari material gedung, udara harus

dicairkan melalui ventilasi. Zat-zat yang

diatur dalam masa cleanliness yang

meliputi partikel yang mengapung, karbon

monoksida, karbon dioksida, dan

formaldehyde. [10]

2.4. Fungsi Pada Sistem HVAC


Pengkondisian udara merupakan salah

satu hal yang paling penting dalam suatu

industri atau gedung. Karena dengan sistem

pengkondisian udara yang baik akan

menghasilkan udara segar sehingga diperoleh

kenyamanan yang baik bagi manusia, mesin

maupun lingkungan yang berada dilingkungan


sekitar. Karena dengan tingkat kenyamanan

yang baik akan meningkatkan kinerja dari

manusia maupun mesin yang digunakan. [10]

Fungsi sistem HVAC pada umumnya

dibagi menjadi dua golongan utama, yaitu :

1. Penataan udara untuk kenyamanan

Mengkondisikan udara pada ruangan

untuk memberikan kenyamanan kerja bagi

orang yang melakukan kegiatan tertentu.

Diterapkan pada bangunan atau ruangan

dimana manusia merupakan faktor yang

dominan dalam peruntukan huniannya seperti

gedung perkantoran, pertokoan, rumah sakit,

hotel, apartemen, kereta dan lain-lain. [10]

2. Penataan udara untuk industri

Mengkondisikan udara dalam ruangan

karena diperlukan oleh proses bahan peralatan

atau barang yang ada didalamnya. Diterapkan

pada bangunan atau ruangan dimana prosesing

atau barang merupakan faktor yang dominan

dalam huniannya, seperti pabrik obat-obatan,

pengawet makanan, ruang komputer dan lain-

lain. [10]

2.5. Mamfaat BAS Untuk Sistem

HVAC

Sasaran dari pemamfaatan BAS pada

sistem HVAC adalah untuk mencapai suatu

tingkatan yang optimal dalam pengendalian

sistem HVAC dengan penggunaan energi yang

seefisien mungkin. [5]

Yang dimaksud dengan pengendalian

sistem HVAC dalam suatu ruangan adalah :

Untuk mengatur sistem sedemikian rupa

sehingga kondisi ruangan tetap nyaman

bagi pengguna dan sesuai dengan

kegunaannya.

Mengoprasikan alat pendingin secara

efisien, dengan artian bahwa penggunaan

energi tidak berlebihan. [5]

Secara umum sistem HVAC didisain

untuk menangani beban puncak pendinginan

atau pemanasan yang sebenarnya jarang

terjadi, padahal akan lebih sering terjadi

perubahan pada beban pendinginan. Oleh

karena itu sistem kontrol ini pada dasarnya

adalah pengendalian variabel dalam udara dari

suatu ruangan agar variabel tersebut berada

dalam batas yang diharapkan, melalui unit

pengendali sistem yang mengintegritaskan

komponen fan, pompa, peralatan

heating/cooling, thermostat dan peralatan

lainya. Proses monitoring dan optimasi

temperatur, tekanan, kelembaban, dan laju alir

udara adalah fungsi penting dari sistem kontrol

bangunan yang modern. [5]

Kita menggunakan kontrol otomatis untuk

sistem HVAC sebagai penggganti kontrol

yang manual. Kontrol otomatis mengeleminasi

kebutuhan tenaga manusia yang terus menerus

untuk melakukan monitoring dari suatu proses,

dan hal ini juga mengurangi biaya tenaga kerja

dan menghasilkan kinerja yang lebih baik,

konsisten, dan dapat ditingkatkan. [5]

Untuk pemakaian energi listrik dengan

pemakaian dan pengoprasian mesin secara

manual/kontinu akan mengakibatkan semua

mesin refrigrasi bekerja 100% dan

mengakibatkan konsumsi daya yang

dibutuhkan sangatlah besar.

PkWh = Pmesin X hour ............................ (2.1)

Ptotal (manual) = PkWh X (jumlah mesin

pendingin) ................................................ (2.2)

Apabila menggunakan pemamfaatan

sistim dengan BAS (Building Automation

System) pada mesin pendingin beroprasi secara

bergantian sesuai kebutuhan kalori, pada

pengoprasian mesin dengan sistem BAS

(Building Automation System) kinerja mesin

refrigraasi adalah sebesar 80% dari pemakaian

secara kontinu/manual, maka untuk

penghitungannya adalah :

Ptotal (otomatis) = PkWh X (jumlah mesin

pendingin) X 0,8 ....................................... (2.3)

2.6. Peralatan Utama AC Sentral

Sesuai dengan fungsinya sistem tata udara

sentral dapat dibagi menjadi beberapa bagian,

yaitu :

1. Peralatan sistem plant


Peralatan ini terdiri dari : Sistem

pembangkit kalor, mesin refrigasi (chiller),

menara pendingin dan sistem pemipaan (pipa

air, refrigasi, pompa). Peralatan ini berfungsi

untuk menyediakan air dingin yang diperlukan

oleh koil/pipa pendinginan pada mesin AHU.

Gambar 2. Skema sederhana mesin refrigrasi

2. Peralatan sistem distribusi udara

Perangkat ini terdiri dari : Saringan udara

(filter), koil pendingin, kipas udara, ketiga alat

ini dikemas menjadi satu unit pengolahan

udara (Air Handling Unit/AHU). Peralatan ini

bertanggung jawab terhadap pengkondisian

udara dalam ruangan.

Gambar 3. Skema sederhana mesin AHU

Pada dasarnya pendingin udara (AC)

sentral merupakan unit pendinginan udara

yang besar. Udara yang telah didinginkan

tersebut selanjutnya didistribusikan ke

berbagai ruangan. Dalam pendistribusian

udara dingin, maka dapat dibagi menjadi dua

macam distribusi udara dingin ke dalam

ruangan, yang pertama adalah

menghembuskan udara dingin dari AHU (Air

Hundling Unit) besar ke beberapa ruangan,

sedangkan yang kedua adalah masing-masing

ruang mempunyai AHU kecil-kecil atau

kombinasi dari sebuah AHU dan beberapa

FCU (Fan Coil Unit).

Adapun perhitungan untuk mengetahui

persentase AHU dalam menurunkan suhu

udara adalah :

R1 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑠𝑢ℎ𝑢 𝑟𝑒𝑡𝑢𝑟𝑛

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑘𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛 ..................... (2.4)

R2 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑠𝑢ℎ𝑢 𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑘𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛 ..................... (2.5)

E = 𝑠𝑢ℎ𝑢 𝑟𝑒𝑡𝑢𝑟𝑛 – 𝑠𝑢ℎ𝑢 𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦

𝑅𝑎𝑡𝑎 −𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑠𝑢ℎ𝑢 𝑠𝑝𝑝𝑙𝑦 x 100%... (2.6)

Keterangan :

R1 = Rata-rata suhu return

R2 = Rata-rata suhu supply

E = Efisiensi

2.7. Intensitas Konsumsi Energi (IKE)

Nilai pada Intensitas Energi (IKE)

sangatlah penting untuk dijadikan sebagai

tolak ukur seberapa potensi efisiensi energi

listrik dalam ruangan setiap gedung, seperti

ruangan seperti ruang tunggu, ruang office,

ruang kontrol, dan lain-lain. Dengan

membandingkan intensitas konsumsi

energi dengan standar nasional, bisa untuk

mengetahui apakah sebuah ruangan

ataupun keseluruhan ruangan sudah

efisien.

IKE = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑎𝑟𝑒𝑎 ............... (2.7)

Tabel dibawah adalah standar nasional

konsumsi energi (IKE) untuk AC pada

bangunan komersial, termasuk gedung

WISMA BCA Pondok Indah.


Tabel 2.4. Standar Intensitas

Konsumsi Energi Indonesia (IKE)

3. Sistim Distribusi Pada Otomatisasi

HVAC

3.1. Ketentuan Teknis Peralatan BAS

Pada peralatan sistem otomatisasi pada

gedung atau dikenal dengan BAS (Building

Automation System) adalah suatu sistem

pengendalian dan pemantauan yang terpusat

dari seluruh peralatan mekanikal dan elektrikal

yang terdapat disuatu gedung. BAS terdiri dari

beberapa Direct Digital Control (DDC) yang

mempunyai input dan output baik secara

analog ataupun digital. Input dan output

tesebut berguna sebagai indikator untuk

mengetahui status dari perangkat yang akan

dikontrol.

Untuk beberapa macam bangunan,

Building Automatic System adalah sebuah

solusi untuk mengatur, mengontrol dan

mengotomatisasi perlengkapan dan fungsi dari

gedung tersebut, termasuk Heating Ventilating

dan Air Conditioning (HVAC).

Untuk perencanaan instalasi dari DDC

(Direct Digital Control) ke point digital

menggunakan kabel tipe AWG-18, kemudian

instalasi dari DDC (Direct Digital Control) ke

panel daya menggunakan kabel NYM 3 x 2.5

mm² dan dari instalasi dari DDC (Direct

Digital Control) ke peralatan yang akan di

kontrol/dimonitor menggunakan kabel NYA 2

x 1.5 mm² (in PVC conduit). Pada instalasi

kabel harus dimasukan dalam pipa galvanized

steel conduit dengan ukuran yang sesuai

dengan jumlah kabel didalamnya dimana

ruang dalam pipa harus disisakan 40% untuk

ventilasi.

Gambar 1. Sistem hardware BAS pada AHU

Building Automatic System (BAS) terdiri

dari beberapa bagian utama, yaitu ;

Berdasarkan gambar diatas. sistem pada

BAS ini dibagi menjadi beberapa bagian-bagian

utama seperti personal komputer, perangkat

sensor-sensor pada input, tombol-tombol tekan,

tombol tekan dengan jarak jauh sebagai

masukan. Indikasi lokal, perangkat lokal sebagai

keluaran dan sistem-sistem kontrol.

1. Personal komputer.

Pada Personal computer ini yang posisinya

ditempatkan pada ruangan kendali atau ruangan

kontrol pusat untuk mensupervisi keseluruhan

sistem yang ada pada HVAC pada seluruh

gedung, mengendalikan seluruh point-point yang

menyimpan informasi untuk dievaluasi.

2. Sensor-sensor.

Pada perangkat sensor input ini terdiri dari

beberpa sensor yang digunakan untuk

pengontrolan sistem HVAC antara lain yaitu:

Pressure Transmitter, Room Temperatur and

Humidity sensor, Pipe Insertion Sensor,

Insertion Temperature/Humidity Sensor, Flow

Switch.

3. Tombol-tombol tekan.

Pada perangkat ini merupakan perangkat-

perangkat masukan yang menerima respon

Ruangan Dengan AC Ruangan Tanpa AC

(kWH)/m²/bulan (kWH)/m²/bulan

Sangat Efisien 4,17 - 7,92 Cukup Efisien 1,67 -2,50

Efisien 7,92 - 12,08 Cenderung Tidak Efisien

2,50 - 3,34

Cukup Efisien 12,08 - 14,58 Tidak Efisien 3,34 - 4,17

Cenderung Tidak

Efisien

14,58 - 19,17 Sangat Tidak

Efisien

4,17 - 5,75

Tidak Efisien 19,17 - 23,75

Sangat Tidak

Efisien

23,75 - 37,50


langsung dari operator dan berasal dari tempat.

Masukan ini dapat berfungsi untuk mengaktifkan

dan non-aktifkan (on/off) sistem atau perangkat

lokal yang diatur oleh sistem ini.

4. Tombol tekan dengan jarak jauh.

Pada perangkat ini merupakan perangkat

masukan yang menerima respon langsung dari

pemakai atau user yang diberikan izin untuk

masuk dan berasal dari jarak jauh. Masukan ini

dapat berfungsi adalah untuk mengaktifkan dan

menon-aktifkan (on/off) sistem atau perangkat

lokal yang diatur oleh sistem dan juga

melakukan perubahan-perubahan yang

diperlukan pada sistem.

5. Perangkat-perangkat lokal.


keluaran dari sistem yang menerima respon

langsung dari controller dan posisinys terdapat di

lokal site. Perangkat keluaran ini dapat berupa:

mesin CHILLER, AHU, motor-motor listrik, dan

perangkat-perangkat yang memebutuhkan catu

daya sebagai penggeraknya.

6. Indikasi lokal.


keluaran yang menerima respon langsung dari

sistim controller dan terdapat di local site.

Perangkat keluaran ini berfungsi sebagai indikasi

yang menunjukan kondisi operasi terakhir

(realtime) dari suatu perangkat yang ada pada

gedung.

7. Sistem kontroler BAS.

Pada peralatan kontrol yang digunakan

adalah satu set perangkat BAS dari Produsen

Yamatake, antara lain terdiri dari : SCS, MIS,

Infilex Controller, Modul-modul I/O.

3.2. DDC (Direct Digital Control)

DDC (Direct Digital Control) pada

awalnya, sistem ini menggunakan cara

konvesional yaitu dengan sistem sambungan

menggunakan beberapa komponen seperti

timer, relay, counter dan kontaktor. Generasi

selanjutnya, sistem control sudah

menggunakan microprocessor dengan bahasa

pemograman assembler.

Jadi, DDC (Direct Digital Control) adalah

suatu rangkaian micro controller yang

digunakan pada sistem kontrol dan

pengendalian jarak jauh (remote station) dari

pusat monitoring untuk mengontrol unit

individual. Controller ini secara otomatis

mengontrol operasi, operasi akan tetap terjaga

bahkan jika bagian lain dari sistem berhenti.

DDC (Direct Digital Control) terdiri dari

controller dan modul I/O yang terhubung

langsung dengan point-point dilapangan.

Peralatan DDC (Direct Digital Control)

controller mempunyai beberapa kemampuan

sebagai berikut:

a. Peralatan ini beroprasi sendiri melakukan

control perintah terhadap point-point

sesuai dengan instal program dari operator

BAS.

point-point tersebut adalah:

- Analog pada input

- Analog padad output

- Digital pada input

- Digital pada output

b. Alarm Management bila terjadi problem.

c. Menyiapkan dan mengumpulkan data.

Dengan menggunakan DDC (Direct

Digital Control) Controller mampu mengakses

beberapa data, mengirimkan control perintah,

dan mengirimkan laporan alarm secara

langsung ke beberapa DDC (Direct Digital

Control) Controller lainnya. Selain itu juga

dapat mengirimkan laporan alarm kepada

operator BAS (Building Automation System)

tanpa tergantung pada peralatan yang lain.

Bagian-bagian utama yang terdapat DDC

(Direct Digital Control) Controller adalah

Microprocessor Base dengan ukuran

minimum 16 bits. Pada processor ini

dilengkapi dengan plug in, power supply,

communication controller, input dan output

modul. Dengan adanya microprocessor ini,

DDC (Direct Digital Control) controller dapat

berdiri sendiri, melakukan pengontrolan dan

penyimpanan report point terhadap peralatan

yang dikontrol.

Beberapa alasan penggunaan DDC

(Direct Digital Control) dalam sistem kontrol

adalah :


Penghemat komponen seperti timer, relay

dan counter.

Tidak memerlukan pekerjaan wiring kabel

yang rumit.

Dapat digunakan untuk sistem yang

kompleks dan dapat dikomunikasikan

antar DDC.

Cara kerja pada DDC (Direct Digital Control)

adalah sebagai berikut:

Untuk menggunakan peralatan-peralatan

DDC (Direct Digital Control), dengan cara

menghubungkan sensor-sensor yang ada pada

bagian modul input DDC dan alat – alat yang

akan dikontrol pada bagian modul output DDC

tersebut. Kemudian pada programnya yang

ada dalam DDC controller tersebut akan

memproses data-data dari masukan input

device DCC controller dan autputnya akan

langsung bekerja sesuai dengan program yang

telah dibuat dan tersimpan di dalam memori.

Peralatan input dapat berupa sensor

temperatur, push button dan panel control,

limit switch atau peralatan lainnya dimana

dapat menghasilkan suatu sinyal yang dapat

diterima DDC kontroller. Peralatan output

dapat berupa switch yang menggerakan lampu

indicator, relay yang mengoprasikan valve,

motor atau peralatan lain yang dapat digerakan

oleh sinyal output dari DDC kontroller.

Pada sebuah kontrol skematik adalah

sebuah kontrol diagram dimana pada atomatic

control device ditunjukan secara grafis.

gambar dibawah ini menggambarkan sebuah

typical constant air volume, air handler,

dengan one-cooling coil dan one-heating coil

yang dikontrol oleh direct digital controller

(DDC). Pada beberapa tahun terakhir, DDC

diaplikasikan untuk sebagian besar air handler

control. Selain itu untuk schematic diagram,

fungsi kontrol juga dijelaskan untuk

pemahaman yang tepat.

3.3. Peralatan Utama HVAC

1. Motor Pompa Pendingin (CHWP)

Pada motor pompa pendingin fungsinya

adalah untuk mensuplai air yang akan digunkan

oleh chiller untuk menghasilkan air dingin dan

juga untuk mensuplai ke AHU (Air Hundling

Unit).

2. Chiller

Merupakan mesin pendingin yang

merupakan bagian penting dalam sistem HVAC

(Heating Ventilation and Air Conditioning).

Air yang disuplai oleh chiller ini akan

didistribusikan ke unit-unit AHU (Air Hundling

Unit).

3. AHU (Air Hundling Unit)

Yaitu merupakan alat pengolahan udara

yang memiliki cooling (pendingin) dan heating

(panas) yang berbentuk pipa-pipa yang dibentuk

seperti anyaman, sehingga udara yang melewati

pipa pada AHU (Air Hundling Unit) akan

mengalami perpindahan kalor yang kemudian

digunakan untuk mengkondisikan udara dalam

plant/ruangan.

4. Plant

Merupakan ruangan-ruangan yang nilai

variabel udaranya (temperatur, humidity, dan air

velocity, diatur sesuai dengan kondisi dan

fungsinya yang ada pada ruagan.

4. Analisa Kerja HVAC

4.1. Analisa Penggunaan Chiller

Pada gedung WISMA BCA Pondok Indah

untuk memenuhi kebutuhan pengkondisian

udara digunakan chiller yang memiliki

kemampuan mensuplai air dingin pada satu

mesin chiller. Unit pendingin utama yang

digunakan adalah 3 unit Air Cooled Water

Chiller dimana masing-masing unit beroprasi

sesuai dengan kapasitas kalori masing-masing

chiller. Sehingga untuk melakukan

pengontrolan pada chiller maka harus

mengetahui terlebih dahulu kapasitasnya

tersebut. Adapun perhitungan kapasitas kalori

masing-masing chiller adalah sebagai berikut :

Untuk ketiga chiller yang dipergunakan

yaitu sebesar masing-masing 265 TR (Ton

Refrigant), dimana : 1 TR = 3.024 kalori

Maka 1 chiller akan menghasilkan sebanyak :

265 TR x 3.024 kalori = 801,36 Kkalori


Maka energi untuk ketiga chiller yang

dipakai maka akan menghasilkan sebanyak :

768 TR x 3.024 kalori = 2322,432 Kkalori

Penggunan kapasitas kalori yang

disediakan oleh chiller sebagai dasar

pengontrolan chiller merupakan cara yang

lebih baik dibandingkan dengan penggunaan

timer untuk pergantian operasi chiller. Hal ini

dikarenakan pengontrolan chiller berdasarkan

kapasitas kalori dapat menjaga agar operating

time semua chiller sama sehingga umur chiller

dapat lebih lama dan mengoptimalkan kerja

chiller sesuai kebutuhan dalam ruangan.

4.2. Analisa Penggunaan AHU

Dalam sistem ini pengontrolan pada AHU

dilakukan dengan melakukan monitoring dan

pengontrolan pada bagian :

1. Sistem pada AFS (Air Flow Switch)

berfungsi sebagai status fan dan

terhubung pada point-point digital input.

2. Start/stop (on/off) yang berfungsi untuk

mengkondisikan fan/kipas AHU dan

terhubung pada digital output dan hanya

dilakukan secara two-position kontrol saja

(On-Off) berdasarkan pada perbedaan

kondisi pada ruangan gedung dari nilai-

nilai setpoint temperatur dan setpoint

humadity.

3. Sensor-sensor temperatur pada peralatan

suplai dan return AHU hanya untuk

monitoring saja dan juga hanya terhubung

pada point analog input.

4. Motorized valve yang ada pada peralatan

berfungsi untuk membatasi jumlah air

yang di supply chiller yang sehingga akan

masuk kedalam coil AHU dan untuk

instalasi BAS terhubung pada point-point

analog output.

Dalam persentase suhu udara dengan

menggunakan AHU (Air Hundling Unit)

pengontrolan pada pompa-pompa masukan

dan keluaran dilakukan untuk mengetahui

seberapa besar faktor kerja dari AHU (Air

Hundling Unit) dalam menurunkan suhu udara

adalah jumlah temperatur dari chiller yang

kemudian terperatur tersebut dirubah kembali

oleh AHU (Air Hundling Unit), temperatur

yang dirubah kembali inilah yang disebut

return. Pada tabel dibawah ini merupakan

contoh tabel kontol harian pada AHU (Air

Hundling Unit) dari tanggal 1 juli 2012 sampai

dengan 31 juli 2012 yang mempunyai suplay

dan return yang berbeda-beda. Sebagai contoh

pada tanggal 1 juli 2012 temperatur supply

16ºC dan kemudian dirubah kembali oleh

mesin penukar kalor AHU (Air Hundling Unit)

yang ada pada lantai

satu menjadi 23ºC. Adapun data lainnya

yang didapat dari kontrol harian AHU oleh

teknisi diperlihatkan pada tabel berikut.

Tabel 4.1. Data temperatur supply dan

return AHU lantai 1 pada bulan juli 2012

Tanggal Return (ºC) Supply (ºC)

1 23 16

2 24 15

3 24 16

4 24 15

5 24 15

6 23 16

7 23 16

8 23 16

9 22 15

10 24 16

11 23 16

12 22 15

13 22 14

14 22 14

15 22 15

16 22 14

17 22 15

18 23 14

19 24 16

20 23 16

21 22 15

22 22 15

23 22 16

24 24 16

25 23 16

26 24 16

27 23 16

28 23 15

29 23 15

30 23 15

31 22 14

Pada tabel 4.1. didapat bahwa untuk

kerja AHU yang ada pada Lantai 1 memiliki

nilai rata-rata efisiensi kerja sebesar :


= 22,90−15,29

15,29 x 100% = 49,78% hal ini

berarti bahwa AHU yang ada pada lantai 1

mampu merubah suhu udara sebesar 49,78%.

4.3. Analisa Penggunaan Energi

Tabel 4.2. Nilai setpoint temperatur terhadap

pemakaian energi listrik

Untuk nilai setpoint pada temperatur

sebesar 22ºC dari pengujian yang dilakukan

membutuhkan suhu evaporator kurang lebih

6ºC yang disuplai chiller tersebut akan

didistribusikan ke cooling coil/pipa pada AHU

untuk mendinginkan udara pada ducting.

Udara yang melewati AHU akan menjadi

lebih dingin dari sebelumnya, udara tersebut

langsung didistribusikan ke dalam ruangan.

Sistem akan menjaga agar nilai temperatur

ruangan sesuai dengan nilai setpoint. Pada

suhu evaporator sebesar 6ºC ini daya yang

dibutuhkan oleh satu mesin refrigrasi adalah

sebesar 185,3 kW dan kapasitas pendinginan

sebesar 522,4 kW. Sehingga energi yang

dibutuhkan oleh satu mesin pada nilai setpoint

22ºC adalah sebesar :

PkWh = Pmesin pendingin X 240

= 185,3 X 240 = 44.472 kWh

(Keterangan : Sistem HVAC pada gedung

BCA (Bank Central Asia) dioperasikan secara

kontinu selama 12 jam sehari dan 30 hari

dalam sebulan sehingga berarti 336 jam dan

dikurang hari libur sabtu dan minggu 240 jam

dalam sebulan). Untuk pemakaian tiga buah

mesin refrigrasi secara kontinu (tanpa sistem

BAS) selama satu bulan maka pemakaian

energi sebesar :

Pt (manual) = PkWh X 3

= 44.472 kWh X 3 = 133.416 kWh

Dengan penerapan sistim BAS seperti

yang dijelaskan sebelumnya, maka

pengoprasian mesin berdasarkan kebutuhan

kalori dari ruangan. Sehingga ketiga mesin

beroprasi secara bergantian sesuai kebutuhan

kalori. Diasumsikan dari hasil pengamatan,

pengoprasian mesin dengan sistem BAS

adalah sebesar ±80% dari pemakaian kontinu.

Maka pemakaian energi tiga buah mesin

refrigrasi adalah sebesar :

Pt(otomatis) = PkWh X 3 X 0,8

= 44.472 kWh X 3 X 0,8 = 106.732,8 kWh

Jika perubahan nilai setpoint menjadi

sebesar 25ºC maka sistem akan

membandingkan antara nilai temperatur aktual

di ruangan dan setpoint yang diberikan. Untuk

suhu sebesar 25ºC maka suhu evaporator yang

dibutuhkan untuk mendinginkan air dingin

pada chiller juga mengalami kenaikan menjadi

sebesar 9ºC. Peningkatan suhu evaporator ini

menyebabkan chiller membutuhkan energi

yang lebih sedikit untuk mendinginkan air.

Sehingga hal ini akan mengurangi daya yang

dibutuhkan satu mesin refregrasi menjadi

sebesar 178,8 kW dan kapasitas pendinginan

menjadi 571,7 kW. Sehingga energi yang

dibutuhkan oleh satu mesin pada nilai setpoint

25ºC adalah sebesar :

PkWh = Pmesin pendingin X 240

= 178,8 X 240 = 42.912 kWh

Bila pemakaian tiga buah mesin refrigrasi

secara kontinu (tanpa sistem BAS) selama satu

bulan maka pemakaian energi sebesar :

Pt (manual) = PkWh X 3

= 42.912 kWh X 3 = 128.736 kWh

Apabila penerapan sistim BAS seperti

yang dijelaskan sebelumnya, maka

Nilai Set

Point

(ºC)

Temperatur

Evaporator

(ºC)

Temperatur

Kondensor

(ºC)

Pemakaian

Daya Mesin

(kW)

Kapasitas

Pendinginan

(kW)

21 5 30 188,9 500,9

22 6 30 185,3 522,4

23 7 30 183,7 537,9

24 8 30 180,7 553,2

25 9 30 178,8 571,7


pengoprasian mesin berdasarkan kebutuhan

kalori dari ruangan. Sehingga ketiga mesin

beroprasi secara bergantian sesuai kebutuhan

kalori. Diasumsikan dari hasil pengamatan,

Pengoprasian mesin dengan sistem BAS

adalah sebesar ±80% dari pemakaian kontinu.

Maka pemakaian energi tiga buah mesin

refrigrasi adalah sebesar :

Pt (BAS) = PkWh X 3 X 0,8

= 42.912 kWh X 3 X 0,8 = 102.988,8 kWh

Dari hasil pengujian ini didapatkan bahwa

dengan menaikan nilai setpoint temperatur

ruang dari 22ºC menjadi 25ºC akan

menyebabkan penghematan konsumsi energi

yang dibutuhkan oleh satu mesin refrigrasi

sebesar :

Selisih Pt (otomatis)

= 106.732,8 - 102.988,8 = 3.744 kWh

Jadi penghematan/saving yang didapat

dengan perubahan nilai setpoint tersebut

adalah :

Saving (persen)

= 106.732,8 − 102.988,8

106.732,8 = 3,507 ≈ 5%

Saving (Rupiah)

= 3.744 kWh X Rp. 800/kWh = Rp. 2.955.200

5. Kesimpulan

1. Dengan penggunaan dan penerapan sistem

otomatisasi pada gedung sangat

membantu operator dalam melakukan

pengontrolan, monitoring, dan mengatasi

gangguan yang terjadi sehingga lebih

efisien dan mudah dalam mendeteksi

kerusakan sistem kelistrikan.

2. Untuk menggunakan mesin AHU

memiliki perbedan efisiensi yang

dipengaruhi oleh temperatur air chiller

dan rugi-rugi pada duckting yang

berfungsi sebagai pendistribusian udara.

3. Pada perubahan nilai temperatur ruangan

dari setpoin 22º C menjadi 25º C akan

menyebabkan penghematan energi

sebesar 3.744 kWh.

4. Untuk pemakaian tiga buah mesin

refrigrasi dengan pengoprasian secara

bergantian sesuai kebutuhan kalori, bisa

menghemat ±25.742,2 kWh.

6. DAFTAR PUSTAKA

[1] Yamatake. Building Management System

(BMS) Savicnet-FX Basic Guide.

Yamatake Corp. 2006

[2] Yamatake. Instrumentation Guide

Comfort Control. Yamatake Corp. 2006.

[3] McDowall, Fundamentall Of HVAC

System. SI edition. ASHRAE Learning

Institute.

[4] Azbil. Training BMS WISMA BCA

Pondok Indah. PT. Azbil Barca Indonesia.

[5] PT. Eltronindo Kamalasapta. Pekerjaan

Instalasi Building Management System.

Jakarta, 2012

[6] AS Pabla, Abdul Kadir, Ir, Sistem

Distribusi Daya Listrik. Jakarta, 1986.

[7] P. Van Harten dan E. Setiawan, Ir,

Instalasi Listrik Arus Kuat, Penerbit

BINACIPTA, Bandung, 1981.

[8] Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik, PT.

Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1995.

[9] Hasan Basri, Sistem Distribusi Daya

Listrik, ISTN, 1997.

[10] Ibnu El Hurry. Studi Sistem Automatik

Pada Gedung Untuk Sistem HVAC

(Heating System, Ventilating and Air

Conditioning) Berbasis Direct Digital

Controller (Studi Kasus Pada Pabrik “X”

di Cibitung, Skripsi. Fakultas Teknik,

Universitas Indonesia. 1999.

[11] Senly Hidayat. Penggunaan Sistem

Otomatisasi Building Untuk Penghematan

Energi Pada Lembaga Biologi Molekuler

Eijkman (LBME), Skripsi. Fakultas

Teknik Elektro, Universitas Pakuan

Bogor.

[12] Kristoper Lisuan Palungan. Analisa

Efisiensi Kebutuhan Daya Listrik Pada

Gedung Bertingkat Bogor Trade Mall

(BTM) Bogor, Skripsi. Fakultas Teknik

Elektro Universitas Pakuan Bogor.

[13] (www.energyeficientcyasia.com/)

[14] (http://digilib.petra.ac.id/)

[15] (www.brighthubengineering.com/hvac/).

[16] (http://www.wikipedia.org/)

[17] (www.ittelkom.ac.id)

http://www.energyeficientcyasia.com/

http://www.wikipedia.org/

http://www.ittelkom.ac.id/

Documents

HVAC CONTROL