11

Bab III

Prosedur dan Data Teknis

3.1 Prosedur Analisis

Prosedur analisis kelayakan sistem tata udara dan penyediaan air panas

distrik adalah sebagai berikut:

• Pengumpulan data teknis berupa hasil perancangan sistem tata udara

distrik dan sistem penyediaan air panas distrik.

• Penggabungan data dari kedua sistem menjadi satu sistem utuh yang

sinkron.

• Analisis biaya yang mencakup biaya investasi awal (persiapan dan

pemasangan) dan biaya tahunan.

• Perbandingan sistem distrik dengan sistem konvensional.

• Analisis manfaat berupa penghematan energi yang dikonsumsi.

• Penentuan tarif jual energi kepada konsumen.

• Analisis aliran kas tahunan dan kelayakan investasi.

3.2 Data Umum

3.2.1 Penentuan Kawasan

Kriteria kawasan yang dicari untuk perancangan sistem tata udara dan

penyediaan air panas distrik ini adalah kawasan yang membutuhkan pendinginan

dan penyediaan air panas dalam jumlah besar. Kawasan yang dipilih adalah

perumahan Batununggal Indah yang terletak di Jalan Soekarno-Hatta, Bandung.

Kawasan ini terdiri dari tujuh tahap pembangunan. Tujuh daerah tahapan yang

dijadikan sebagai blok perancangan studi kasus penelitian ini dapat dilihat pada

Lampiran A.

12

3.2.2 Fungsi dan Data Bangunan

Fungsi bangunan dalam kawasan ini adalah rumah tinggal. Dalam

kawasan ini, terdapat beberapa tipe rumah yang tersedia. Untuk mempermudah

analisis, diambil lima belas tipe rumah yang berbeda disesuaikan dengan luas

tanah tiap kavling yang tersedia. Kapasitas hunian tiap rumah berbeda-beda sesuai

fasilitas yang terdapat pada masing-masing rumah. Jumlah rumah tiap blok dan

tiap tipe beserta kapasitas huniannya dapat dilihat pada tabel 3.1.

Tabel 3.1 Jumlah Rumah dan Kapasitas Hunian

Jumlah Rumah Tipe Rumah

Kapasitas Hunian Blok 1 Blok 2 Blok 3 Blok 4 Blok 5 Blok 6 Blok 7 Total

65/126 3 12 0 0 1 0 0 0 13

81/142 3 8 0 1 0 10 0 3 22

98/175 4 29 26 29 2 0 0 0 86

104/188 4 0 0 0 10 0 0 0 10

104/198 4 40 0 0 11 0 20 45 116

115/180 4 28 0 36 55 27 0 69 215

116/250 4 11 53 25 41 15 2 19 166

140/240 4 64 25 36 13 35 16 70 259

156/325 4 3 16 1 13 1 33 14 81

165/288 5 3 30 20 4 7 2 17 83

185/200 5 113 72 93 105 8 0 53 444

200/300 5 68 109 61 10 22 70 13 353

248/360 5 27 14 23 10 3 13 29 119

270/375 6 28 13 23 3 37 143 41 288

294/444 5 31 60 18 13 18 61 35 236

Total 465 418 366 291 183 360 408 2491

13

3.3 Data Teknis Sistem Tata Udara Distrik

3.3.1 Beban Pendinginan

Berdasarkan kondisi geografis Bandung yang terletak pada 6,5o LS, 107o

BT, ketinggian 791 meter di atas permukaan laut serta kondisi rancangan udara

dalam ruangan dengan temperatur bola kering 25°C+1°C dan kelembaban relatif

60%+10%, diperoleh estimasi beban pendinginan kawasan Batununggal Indah

seperti diberikan pada Tabel 3.2[5], sedangkan beban pendinginan maksimum per

ruangan dapat dilihat pada Tabel 3.3[5].

Tabel 3.2 Beban Pendinginan Kawasan (Watt)

1 2 3 4 5 6 7 8

Jan 9240153 8903170 8578292 8377484 8128904 13463839 15493461 16654152

Feb 9329640 8904259 8581025 8383194 8133547 13851873 16078208 17282457

Mar 9898335 9560442 9249367 9051773 8801059 14389439 16506214 17619341

Apr 9655706 9315164 9014488 8814643 8560014 14110799 16158929 17188105

Mei 9917973 9582431 9290356 9089409 8841771 14136277 15926740 16846899

Juni 9496350 9160917 8868795 8669498 8435107 13938543 15551021 16416390

Juli 9796322 9460954 9168467 8969143 8739680 14295318 15811427 16646685

Agus 9753812 9415213 9120232 8919436 8679953 14247476 15925488 16810969

Sept 10321385 9982349 9687210 9486245 9234455 14676971 16583138 17541396

Okt 11403449 11059041 10754547 10556716 10299585 16127484 18349205 19441386

Nov 10657045 10313443 9996456 9798910 9543020 15406172 17693862 18870703

Des 10654365 10315044 9989737 9788035 9533911 15040454 17204529 18378307

9 10 11 12 13 14 15 16

Jan 17070793 16801966 15748533 14858625 15839915 17096710 17955124 18101915

Feb 17611217 17150667 15862161 14835803 15878890 17285987 18303678 18539612

Mar 17758164 17054493 15568858 14456190 15560002 17151481 18426355 18874440

Apr 17133631 16170557 14465570 13251181 14401713 16151425 17657404 18296556

Mei 16754113 15808215 14197197 13059932 14156609 15816487 17277386 17922792

Juni 16375081 15518450 14030698 12973092 14025783 15582845 16949338 17524640

Juli 16631971 15826648 14409851 13397267 14428029 15933674 17252973 17795832

Agus 16755090 15861219 14320206 13228732 14311854 15927510 17348392 17953402

Sept 17426842 16417420 14712819 13516187 14654084 16394737 17930273 18612362

Okt 19376339 18343595 16521479 15230321 16436087 18288860 19880489 20602473

Nov 19009719 18252612 16665781 15483680 16638616 18320159 19663868 20132684

Des 18721314 18316706 17109808 16136140 17173425 18559539 19562839 19803647

14

Tabel 3.2 (lanjutan)

17 18 19 20 21 22 23 24

Jan 17872393 15801268 10827653 11059700 11330818 10618093 10384980 9843627

Feb 18312971 16147695 10904154 11093342 11346832 10628026 10384775 9845921

Mar 18745342 16637803 11468242 11696470 11969699 11251078 11020944 10488326

Apr 18263382 16233636 11145454 11397713 11683160 10976595 10756748 10235219

Mei 17957158 16136132 11308847 11594880 11893144 11209307 11004622 10491394

Juni 17595733 15955988 10927582 11196109 11483572 10799327 10591625 10076973

Juli 17885688 16333629 11238023 11501995 11785859 11103431 10895292 10380111

Agus 18018308 16316761 11204637 11467046 11752768 11063832 10852933 10336081

Sept 18632686 16720352 11751195 12023640 12317155 11623766 11413970 10897425

Okt 20490165 18327174 12973629 13196022 13469303 12744480 12513734 11986830

Nov 19972822 17736217 12307788 12507603 12769311 12033690 11791586 11253001

Des 19595418 17472915 12321597 12496862 12728964 12024457 11783311 10937456

Tabel 3.3 Beban Pendinginan Maksimum per Ruangan (Watt)

Tipe rumah

Ruang Tidur Utama

Ruang Tidur 1

Ruang Tidur 2

Ruang Tidur 3

Ruang Tidur 4

Ruang Tamu

Ruang Keluarga

Ruang Duduk

65/126 2979.53 1160.69 2754.93 2415.93

81/142 2032.36 2006.64 1742.51

98/175 1740.47 1520.9 884.86 3413.62 4662.33

104/198 1388.22 1180.38 1515.07 2372.53 3353.05

104/188 1294.43 1038.3 1038.3 2542.28 1922.83

115/180 2119.3 1955.21 2076.98 2799.38 3717.86

116/250 1784.58 1753.34 1269.76 2838.5 1139.43

140/240 1752.61 1805.35 1322.48 1911.89 6885.32

156/325 2902.35 1572.65 2045.45 2163.07 3198.32

165/288 2033.8 1304.12 1017.43 1008.55 1201.75 1515.14

185/200 4680.37 1470.77 1525.38 1551.93 3081.4 3758.51 1912.28

200/300 3006.74 1407.48 1467.78 1439.11 2400.85 3060.6 1707.78

248/360 2087.65 2432.56 2538.55 2430.35 3451.64 4143.07 1719.17

270/375 4624.69 750.61 1285.83 5054.8 1743.48 1495.36 1839.86 1590.68

294/444 2318 1369.73 1546.78 1529.23 2618.69 5502.36 1768.12

Dengan data-data di Tabel 3.2 dan 3.3, dipilih sistem pendingin sentral

water-cooled chiller yang secara skematis diberikan pada Gambar 3.1, dengan

pertimbangan sistem sentral lebih hemat energi dibandingkan konvensional.

Perancangan masing-masing komponen sistem seperti pemipaan, pompa,

cooling tower dan chiller diberikan pada sub pasal berikut[5].

15

Gambar 3.1 Skematis sistem central water-cooled chiller

3.3.2 Sistem Pemipaan Air Dingin

Layout sistem pemipaan air sistem tata udara distrik terdiri dari sistem

pemipaan air dingin (chilled water) dan sistem pemipaan air pendingin kondensor.

Layout piping ditampilkan pada Lampiran A. Pipa yang digunakan dalam sistem

tata udara distrik ini adalah jenis Black Steel Pipe, schedule 40. Pipa ini dipilih

karena ketersediaannya di pasaran, harga yang lebih murah dibanding dengan

pipa-pipa air pada umumnya dan memiliki ketahanan korosi yang baik.

Pemipaan dibagi menjadi pemipaan supply dan return. Ukuran pipa supply

yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 3.4, sedangkan untuk pipa return pada

Tabel 3.5.

16

Tabel 3.4 Sistem Pemipaan Supply

Fitting Pipa Supply

Header Suction GPM Dia(in) L(m)

elbow red tee tee Tahap 1 1-BB 2636,58 14 447,39 3 1

BB-BK 549,88 6 262,85 1 21 BK-BN 382,72 5 277 1 1 30 BN-BO 152,79 3,5 250,5 14

Tahap 6 1-CB 2314,34 12 754,3 3 1 CB-CK 522,3 6 266 1 1 15 CK-CL 356,71 5 315 1 1 38 CL-CM 130,61 3 250 15

Tahap 7 1-DB 2077,34 10 1109,03 3 1 DB-DK 388,245 5 265 1 1 13 DK-DL 279,675 5 261 1 1 32 DL-DM 146,855 3 246,3 18

Tahap 5 4-H 862,6 8 189,98 2 1 H-HQ 204,53 4 172,14 1 1 9 HQ-HP 122,78 3 329,78 29

Tahap 2 2550,16 14 421,45 2 1 406,85 6 264,1 1 1 17 304,41 5 307,5 1 1 36 172,69 3,5 243,5 20

Tahap 3 3606,09 16 392,81 3 1 2771,1 14 0,5 1 2700,9 14 59,71 1 2598,35 14 3,1 1 2494,1 14 5,4 1 2452,44 14 2,76 1 2338,34 14 43,24 1 2282,06 12 2,99 1 2186,34 12 5,11 1 2118,75 12 2,78 1 1979,72 12 44 1 1927,71 12 2,79 1 1820,4 12 5,71 1 1768,16 12 2,78 1 1610,74 10 39,22 1 1565,35 10 2,79 1 1442,33 10 8,5 1 1335,95 10 0,5 1

Tahap 4 1183,16 10 82,35 1 1053,18 8 49 1 946,32 8 8,5 1

17

Tabel 3.4 (lanjutan)

Fitting Pipa Supply

Header Suction GPM Dia(in) L(m)

elbow red tee tee 774,89 8 52,53 1 604,35 6 8,22 1 534,18 6 45,98 1 430,28 6 8,52 1 345,57 5 46 1 262,65 5 8,5 1 184,08 4 45,98 1 79,42 2,5 377,52 22

Tabel 3.5 Sistem Pemipaan Return

Fitting Pipa Return

Header Suction GPM Dia(in) L(m)

elbow red tee tee Tahap 1 1-BB 2636,58 14 468,85 4 1

BB-BK 549,88 6 262,85 1 21 BK-BN 382,72 5 277 1 1 30 BN-BO 152,79 3,5 250,5 14

Tahap 6 1-CB 2314,34 12 775,76 4 1 CB-CK 522,3 6 266 1 1 15 CK-CL 356,71 5 315 1 1 38 CL-CM 130,61 3 250 15

Tahap 7 1-DB 2092,65 10 1136,49 4 1 DB-DK 388,245 5 265 1 1 13 DK-DL 279,675 5 261 1 1 32 DL-DM 146,855 3 246,3 18

Tahap 5 4-H 862,6 8 185,18 1 1 H-HQ 204,53 4 172,14 1 1 9 HQ-HP 122,78 3 329,78 29

Tahap 2 2550,16 14 618,76 3 1 406,85 6 264,1 1 1 17 304,41 5 307,5 1 1 36 172,69 3,5 243,5 20

Tahap 3 3606,09 16 298,8 3 1 2771,1 14 0,5 1 2700,9 14 59,71 1 2598,35 14 3,1 1 2494,1 14 5,4 1 2452,44 14 2,76 1 2338,34 14 43,24 1 2282,06 12 2,99 1 2186,34 12 5,11 1

18

Tabel 3.5 (lanjutan)

Fitting Pipa Return

Header Suction GPM Dia(in) L(m)

elbow red tee tee 2118,75 12 2,78 1 1979,72 12 44 1 1927,71 12 2,79 1 1820,4 12 5,71 1 1768,16 12 2,78 1 1610,74 10 39,22 1 1565,35 10 2,79 1 1442,33 10 8,5 1 1335,95 10 0,5 1

Tahap 4 1183,16 10 82,35 1 1053,18 8 49 1 946,32 8 8,5 1 774,89 8 52,53 1 604,35 6 8,22 1 534,18 6 45,98 1 430,28 6 8,52 1 345,57 5 46 1 262,65 5 8,5 1 184,08 4 45,98 1 79,42 2,5 377,52 22

3.3.3 Head Loss dan Tebal Insulasi Sistem Pemipaan Air Dingin

Masing-masing blok memiliki kebutuhan pendinginan yang berbeda-beda

sehingga memiliki karakteristik pemipaan dan head loss yang berbeda pula.

Secara umum, pada setiap percabangan diberi katup penyeimbang, setiap cabang

ke rumah-rumah diberi dua katup gate sebagai penyeimbang dan pengatur laju

aliran air. Data head loss untuk tiap blok dapat dilihat pada Tabel 3.6.

Tabel 3.6 Head Loss Tiap Blok

Head Head total Q BLOK POMPA ft H2O mH2O mH2O GPM m3/h

1 1 227,32 69,29 77,91 2.636,58 598,77 6 2 247,53 75,45 84,97 2.314,34 525,59 7 3 306,07 93,29 97,86 2.092,65 475,30 5 4 152,36 46,44 55,73 862,60 195,90 2 5 276,06 84,14 88,71 2.550,16 579,14

3&4 6 358,63 109,31 113,88 3.606,09 818,94

19

Pompa 1 melayani blok 1, pompa 2 melayani blok 6, pompa 3 melayani

blok 7, pompa 4 melayani blok 5, pompa 5 melayani blok 2, dan pompa 6

melayani blok 3 dan blok 4.

Insulasi pada pemipaan air dingin dibutuhkan untuk mencegah kondensasi

pada bagian luar pipa. Selain itu juga agar kenaikan temperatur air rendah, yaitu di

bawah 2oC. Bahan insulasi yang digunakan adalah cellular glass dengan

konduktivitas termal 0,053 W/mK dengan tebal 1 inci.

3.3.4 Chiller

Beberapa pertimbangan dalam pemilihan chiller antara lain adalah

kapasitas pendinginan, efisiensi, refrigeran yang dipakai, kemudahan perawatan,

dan lain-lain.

Berdasarkan data beban pendinginan diketahui bahwa beban pendinginan

puncak terjadi pada bulan Oktober pukul 16.00 sebesar 5860 TR. Chiller yang

dipilih adalah water cooled chiller dari Trane tipe CenTraVac CDHG sebanyak

empat unit[]. Tiga unit untuk memenuhi kebutuhan pendinginan, satu unit

digunakan sebagai cadangan. Kapasitas pendinginan masing-masing unit adalah

sebesar 2.000 TR, sehingga kapasitas pendinginan total ketiga chiller adalah 6.000

TR. Spesifikasi chiller antara lain :

• Kapasitas Pendinginan : 2.000 TR

• Refrigeran : HCFC-123

• Fluida pendingin : Air

• Kompresor : Dual Centrifugal Compressor

• Daya Kompresor : 1.290 kW

• Laju air di evaporator : 4.800 GPM

• Laju air di kondensor : 6.000 GPM

• Kondisi operasi

- Temperatur air masuk evaporator : 13oC

- Temperatur air keluar evaporator : 6oC

- Temperatur air masuk kondensor : 29oC

- Temperatur air keluar kondensor : 35oC

20

Beban pendinginan puncak sebesar 5860 TR dapat diatasi dengan

menjalankan tiga unit chiller secara paralel. Kapasitas pendinginan total dari

ketiga chiller adalah 6.000 TR. Pada saat-saat tertentu misalnya malam hari

hingga pagi hari dimana beban pendinginan dapat diatasi dengan dua chiller saja,

salah satu chiller tidak perlu dioperasikan. Hal ini dapat menghemat pemakaian

energi sehingga mengurangi biaya operasi chiller.

3.3.5 Cooling Tower

Energi dalam bentuk panas yang harus dibuang ke lingkungan dari setiap

chiller pada kondisi operasi optimum adalah sebesar 7324,18 TR atau 17578,02

GPM. Untuk menunjang pengoperasian chiller tersebut digunakan cooling tower

buatan Super Tower Industries yang berkapasitas 6181,65 GPM. Spesifikasi

cooling tower antara lain:

• Tipe : Round Cooling Tower

• Kapasitas : 23400 L/min (6181,65 GPM)

• Jumlah yang digunakan : 3 unit beroperasi, 1 unit cadangan

• Daya Fan : 60 HP (44,76 kW)

• Dimensi

Diameter Fan : 6 m

Diameter Casing : 9,6 m

Tinggi : 9 m

• Temperatur air masuk : 35oC

• Temperatur air keluar : 29oC

• Temperatur udara sekitar : 27oC

3.3.6 Pompa Sistem Pemipaan Air Dingin dan Menara Pendingin

Sistem pemipaan air dingin menggunakan pompa primer dan pompa

sekunder. Pompa primer berfungsi mensirkulasikan air dingin dari dan menuju

chiller melalui header. Sedangkan pompa sekunder mensirkulasikan air dingin

dari header ke rumah-rumah sampai kembali lagi ke header. Pompa dipilih

berdasarkan head total dan kapasitas yang harus dilayani. Pompa primer harus

21

mengatasi debit sebesar 14.062,42 GPM dan head total 8,43 mH2O. Pompa

primer yang dipilih adalah Torishima tipe 98CDM 400x350 MN. Spesifikasi

pompa ini antara lain:

• Tipe : Double Suction

• Kapasitas : hingga 5500 l/s

• Jumlah yang digunakan : 4 unit beroperasi, 1 unit cadangan

• Daya motor : @37kW x 4 unit = 148 kW

Untuk air pendingin kondensor, dibutuhkan pompa yang dapat mengatasi

head sebesar 17,62 mH2O dengan kapasitas 17578,02 GPM. Tipe dan spesifikasi

pompa air pendingin kondensor ini sama dengan pompa primer. Jumlah pompa

yang digunakan empat unit beroperasi dan satu unit cadangan.

Pompa sekunder melayani rumah-rumah per blok yang kapasitas dan head

totalnya berbeda-beda. Terdapat enam jenis pompa sekunder yang masing-masing

berjumlah satu unit beroperasi dan satu unit cadangan. Data pompa sekunder

dapat dilihat pada Tabel 3.7.

Tabel 3.7 Spesifikasi Pompa Sekunder

Pompa Head Total (m)

Flow rate

(m3/s)

Merk Pompa

Jenis Pompa Effisiensi

(%)

Daya Motor (kW)

Putaran motor (rpm)

1 77,91 0,17 Torishima 98CDM 300x250 EN 84 170 1470 2 84,97 0,15 Torishima 98CDM 300x250 EN 81 170 1470 3 97,86 0,13 Torishima 98CDM 250x150 BN 77 180 1470 4 55,73 0,05 Torishima CPCN 125-400 77 45 1470 5 88,71 0,16 Torishima 98CDM 300x250 EN 81 170 1470 6 113,88 0,23 Torishima 98CDM 300x200 CN 82 355 1470

3.3.7 Fan Coil Unit

Unit-unit fan coil diletakkan di setiap ruangan yang dikondisikan.

Penentuan unit didasarkan atas besarnya beban pendinginan yang harus dilayani

oleh unit tersebut. Pemilihan dilakukan dengan melihat beban maksimum yang

terjadi pada ruangan tersebut.

22

Unit-unit fan coil yang digunakan berasal dari satu perusahaan yaitu

McQuay Italia. Spesifikasi secara umum unit-unit fan coil dapat dilihat pada

Tabel 3.8, sedangkan pemilihan unit fan coil setiap ruangan dalam setiap tipe

rumah dapat dilihat pada Tabel 3.9.

Tabel 3.8 Spesifikasi unit fan coil

Daya Kapasitas Kapasitas Temperatur air (oC) No. Tipe listrik

(W) Pendinginan

(W) Pendinginan

(TR) masuk keluar

1 MWM007GW 30 1732 0,49 7 12 2 MWM010GW 30 2029 0,58 7 12 3 MWM015GW 45 2351 0,67 7 12 4 MCM007BW 30 1460 0,42 7 12 5 MCM015BW 45 2509 0,72 7 12 6 MCM030DW 90 5527 1,56 7 12 7 MCE025EW 75 4777 1,36 7 12 8 MCK015CW 64 3221 0,92 7 12 9 MCK040AW 105 7466 2,12 7 12

Tabel 3.9 Pemilihan unit fan coil

tipe rumah R.Tidur U R. Tidur 1 R.Tidur 2 R.Tidur 3 R.Tidur 4 R.Tamu R. Kel R. Duduk

65/126 MCK 015CW

MCM 007BW MCK

015CW MCM

015BW

81/142 MWM 015GW

MWM 010GW MWM

010GW

98/175 MWM 010GW

MWM 007GW

MCM 007BW MCE

025EW MCE

025EW

104/198 MCM 007BW

MCM 007BW

MWM 007GW MCM

015BW MCE

025EW

104/188 MCM 007BW

MCM 007BW

MCM 007BW MCK

015CW MWM 010GW

115/180 MWM 015GW

MWM 010GW

MWM 015GW MCK

015CW MCE

025EW

116/250 MWM 010GW

MWM 010GW

MCM 007BW MCK

015CW MCM

007BW

140/240 MWM 010GW

MWM 010GW

MCM 007BW MWM

010GW MCK

040AW

156/325 MCK 015CW

MWM 007GW

MWM 015GW MWM

015GW MCK

015CW

165/288 MWM 015GW

MCM 007BW

MCM 007BW

MCM 007BW MCM

007BW MWM 007GW

23

Tabel 3.9 (lanjutan)

tipe rumah R.Tidur U R. Tidur 1 R.Tidur 2 R.Tidur 3 R.Tidur 4 R.Tamu R. Kel R. Duduk

185/200 MCE 025EW

MWM 007GW

MWM 007GW

MWM 007GW MCK

015CW MCE

025EW MWM 010GW

200/300 MCK 015CW

MCM 007BW

MWM 007GW

MCM 007BW MCM

015BW MCK

015CW MWM 007GW

248/360 MWM 015GW

MCM 015BW

MCK 015CW

MCM 015BW MCE

025EW MCE

025EW MWM 007GW

270/375 MCE 025EW

MCM 007BW

MCM 007BW

MCM 030DW

MWM 010GW

MWM 007GW

MWM 010GW

MWM 007GW

294/444 MWM 015GW

MCM 007BW

MWM 007GW

MWM 007GW MCK

015CW MCM

030DW MWM 010GW

3.4 Data Teknis Sistem Penyediaan Air Panas Distrik

3.4.1 Kebutuhan Air Hangat dan Air Panas

Kebutuhan air hangat per rumah per hari ditentukan oleh jumlah penghuni

rumah tersebut. Diasumsikan kebutuhan air hangat per orang per mandi adalah 50

liter, dua kali sehari[6]. Air hangat merupakan campuran dari air dingin dan air

panas dengan persentase air panas sebesar 42,9% dengan asumsi air panas

bertemperatur 60oC dan air dingin 25oC. Kemudian untuk mencegah pengurangan

jumlah air akibat kebocoran dalam pipa, maka diberikan tambahan air sebesar

20% dari kebutuhan total. Data kebutuhan air hangat dan air panas per satu kali

mandi untuk tiap blok dapat dilihat pada Tabel 3.10.

Tabel 3.10 Kebutuhan Air Hangat dan Air Panas

Blok Kebutuhan air hangat (l) Kebutuhan air panas (l) 1 107150 45967 2 98650 42321 3 85950 36873 4 65550 28121 5 42700 18318 6 93600 40154 7 92950 39876

Total 586550 251630

24

Berdasarkan perkiraan kebutuhan air panas seperti pada Tabel 3.10, dipilih

sistem penyediaan air panas dengan memanfaatkan panas buang kondensor

chiller sebagai pemanas awal, ditambah sistem boiler untuk memenuhi kebutuhan

tersebut. Skematis sistem yang dirancang dapat dilihat pada Gambar3.2,

sedangkan rancangan komponen sistem penyediaan air panas distrik diberikan

pada sub pasal berikut.

Gambar 3.2 Skematis sistem penyediaan air panas distrik

3.4.2 Sistem Pemipaan Air Panas, Head Loss dan Tebal Insulasi

Layout sistem pemipaan air sistem penyediaan air panas distrik

ditampilkan pada Lampiran A. Pipa yang digunakan adalah jenis Black Steel Pipe,

schedule 40. Pipa ini dipilih karena ketersediaannya di pasaran, harga yang lebih

murah dibanding dengan pipa-pipa air pada umumnya dan memiliki ketahanan

korosi yang baik. Ukuran pipa beserta head loss yang terjadi pada tiap blok dapat

dilihat pada Tabel 3.11.

25

Tabel 3.11 Sistem Pemipaan Air Panas

Bagian Flow (m3/s) Jenis Dia (in) L (m) Jumlah Pressure

drop Blok1

Run pipe 440 1 413,85 Elbow 1 0,59 D-dc 0,0051

Tee 3,5

1 0,003 Run pipe 262 1 1192,79

Elbow 1 0,97 Tee 16 2,32

dc - dv 0,0012

Valve

1,50

1 35,94 Run pipe 277 1 1221,81

Elbow 1 0,54 dv - dw 0,0004 Tee

1,00 33 2,00

Run pipe 250,5 1 2851,95 Elbow dw - dx 0,0003

Tee 0,75

18 1,65 Run pipe 22 1 33,28

Elbow 3 0,21 0,000035 Valve

0,5 1 37,88

Total Penurunan Tekanan mbar 5795,79 Blok 2

Run pipe 421 1 752,02 Elbow 1 0,93 A-aa 0,0047

Tee 3,0

2 0,08 Run pipe 64,5 1 64,59

Elbow - aa- ac 0,0035 Tee

3,00 4 0,42

Run pipe 59 1 98,46 Elbow - ac - ae 0,0028

Tee 2,5

4 0,18 Run pipe 59 1 147,22

Elbow - ae - ag 0,0019 Tee

2,0 4 0,16

Run pipe 44 1 200,32 Elbow - ag - ai 0,0012

Tee 1,5

4 0,06 Run pipe 49 1 334,87

Elbow - ai - aj 0,0005 Tee

1,0 2 0,49

Run pipe 251 1 631,26 Elbow -

Tee 32 1,256 aj - a4 0,0003

Valve

1,0

11,372

26

Tabel 3.11 (lanjutan)

Bagian Flow (m3/s) Jenis Dia (in) L (m) Jumlah Pressure

drop Run pipe 22 1 33,28

Elbow 3 0,21 0,000035 Valve

0,5 1 37,88

Total Penurunan Tekanan mbar 1398,37 Blok 3

Run pipe 237,5 1 324,357 Elbow 1 0,672 F - fa 0,0040

Tee 3,0

2 0,087 Run pipe 58,5 1 119,236

Elbow - fa - fe 0,0300 Tee

2,50 4 0,33

Run pipe 41,5 1 55,456 Elbow - fe - fi 0,0020

Tee 2,5

4 0,208 Run pipe 39,5 1 98,562

Elbow - fi - fm 0,0018 Tee

2,0 4 0,236

Run pipe 37,5 1 44,506 Elbow - fm - fp 0,0012

Tee 2,0

4 0,051 Run pipe 53 1 362,202

Elbow - fp - fq 0,0005 Tee

1,0 2 0,493

Run pipe 269 1 676,531 Elbow -

Tee 19 0,596 fq - fr 0,0003

Valve

1,0

11,372 Run pipe 22 1 33,28

Elbow 3 0,21 0,000035 Valve

0,5 1 37,88

Total Penurunan Tekanan mbar 1265,919 Blok 4

Run pipe 449 1 915,162 Elbow 1 0,837 G - ga 0,0031

Tee 2,5

1 0,075 Run pipe 58,5 1 104,591

Elbow 1 0,732 ga - gd 0,0029 Tee

2,50 2 0,124

Run pipe 66,5 1 82,035 Elbow - gd - gf 0,0024

Tee 2,5

2 0,071 Run pipe 55 1 151,794

Elbow - gf gh 0,0020 Tee

2,0 2 0,095

27

Tabel 3.11 (lanjutan)

Bagian Flow (m3/s) Jenis Dia (in) L (m) Jumlah Pressure

drop Run pipe 54,5 1 97,071

Elbow - gh - gj 0,0016 Tee

2,0 2 0,041

Run pipe 55 1 250,395 Elbow - gj - gl 0,0012

Tee 1,5

2 0,027 Run pipe 380,5 1 1678,337

Elbow 1 gn - gz 0,0004 Tee

1,0 37 2,693

Valve 20,217 Run pipe 22 1 33,28

Elbow 3 0,21 0,000035 Valve

0,5 1 37,88

Total Penurunan Tekanan mbar 2272,04 Blok 5

Run pipe 92 1 253,91 Elbow 1 0,85 E -ea 0,0020

Tee 2,0

1 0,006 Run pipe 174 1 767,492

Elbow 1 0,544 ea - ev 0,0004 Tee

1,00 8 0,618

Valve 20,217 Run pipe 402 1 4576,773

Elbow 1 0,968 ev - ew 0,0003 Tee

0,8 40 5,137

Run pipe 22 1 33,28 Elbow 3 0,21 0,000035 Valve

0,5 1 37,88

Total Penurunan Tekanan mbar 5697,885 Blok 6

Run pipe 745,5 1 1222,496 Elbow 1 0,85 C - cc 0,0045

Tee 3,0

1 0,01 Run pipe 265 1 544,651

Elbow 1 0,43 Tee 16 1,039

cc - cv 0,0008

Valve

1,50

1 15,974 Run pipe 314 1 368,427

Elbow 1 0,242 cv - cw 0,0006 Tee

1,50 39 1,362

Run pipe 250 1 1285,208 Elbow - cw - cx 0,0002

Tee 0,8

15 0,629

28

Tabel 3.11 (lanjutan)

Bagian Flow (m3/s) Jenis Dia (in) L (m) Jumlah Pressure

drop Run pipe 22 1 33,28

Elbow 3 0,21 0,000035 Valve

0,5 1 37,88

Total Penurunan Tekanan mbar 3512,688 Blok 7

Run pipe 1049 1 1645,839 Elbow 1 0,813 C - cc 0,0044

Tee 3,0

1 0,009 Run pipe 265 1 544,651

Elbow 1 0,43 Tee 16 1,033

cc - cv

0,0008

Valve

1,50

1 15,974 Run pipe 261 1 306,24

Elbow 1 0,242 cv - cw 0,0006 Tee

1,50 33 1,144

Run pipe 246 1 1264,645 Elbow - cw - cx 0,0002

Tee 0,8

18 0,734 Run pipe 22 1 33,28

Elbow 3 0,21 0,000035 Valve

0,5 1 37,88

Total Penurunan Tekanan mbar 3853,124

Air dalam pipa memiliki temperatur yang lebih tinggi dari temperatur

lingkungan sekitarnya sehingga terjadi perpindahan panas dari air ke lingkungan

yang dapat menyebabkan turunnya temperatur air. Untuk dapat mengurangi

penurunan temperatur air maka pipa perlu dinsulasi.

Dengan mengambil asumsi bahwa temperatur udara sekitar adalah 25°C,

temperatur awal air dari tangki penyimpanan air panas adalah 60°C dan

penurunan temperatur yang diperbolehkan sepanjang jalur terpanjang pipa adalah

2°C. Material insulasi yang digunakan berupa styrofoam dengan konduktivitas

termal sebesar 0,033 Watt/mK dengan ketebalan 0,5 inci.

3.4.3 Chiller

Sistem penyediaan air panas distrik menggunakan chiller yang juga

digunakan pada sistem tata udara distrik. Perbedaannya adalah air dilewatkan

29

pada kondensor sehingga temperaturnya naik sebagai pemanas awal sebelum

dipanaskan kembali hingga temperatur desain 65oC oleh uap dari boiler.

3.4.4 Boiler

Air yang memiliki temperatur masih kurang dari 60°C perlu dipanaskan

kembali. Selain itu, untuk menghindari rendahnya temperatur akibat kebocoran

yang mungkin terjadi maka proses pemanasan dilakukan sampai 65°C. Sumber

panas akan berasal dari uap boiler, sehingga diperlukan pemilihan boiler yang

dapat menghasilkan uap sesuai dengan kebutuhan untuk memanaskan air.

Laju aliran air panas yang dibutuhkan adalah 27.9 kg/s. Diketahui jumlah

panas yang harus diterima air agar temperaturnya naik dari 35°C menjadi 65°C

adalah 2343.6 kW.

Kriteria pemilihan boiler didasarkan pada kebutuhan tersebut. Terdapat

dua alternatif pemilihan boiler, antara lain akan digunakan satu boiler untuk

memenuhi semua kebutuhan pemanasan atau digunakan beberapa boiler untuk

digunakan secara paralel.

Berdasarkan pada ketersediaan boiler di pasaran diketahui bahwa apabila

akan digunakan satu boiler dapat digunakan boiler Ferolli tipe PREX 3G AS

dengan kapasitas daya kerja 5.815 kW. Atau digunakan dua boiler dengan tipe

yang sama tetapi dengan kapasitas daya kerja yang berbeda yaitu 2.907 kW.

Dengan mempertimbangkan diperlukannya pembelian satu boiler lain

sebagai cadangan apabila terjadi kerusakan, maka dipilih boiler pada alternatif

kedua sebagai alat penyuplai panas.

Spesifikasi boiler yang digunakan adalah

• Daya kerja : 2.907 kW.

• Tekanan kerja : 5 bar

• Temperatur uap keluar : 175°C

30

3.4.5 Penukar Panas

Air akan melewati penukar panas untuk dipanaskan kembali oleh uap

boiler. Dengan mengetahui bahwa nilai entalpi saat terjadi perubahan fasa, uap

menjadi air, jauh lebih besar dari pada entalpi ketika satu fasa, hanya uap atau

hanya air, maka diharapkan proses perpindahan panas meliputi proses perubahan

fasa uap menjadi air. Kemudian, ketika uap telah menjadi air jenuh, diharapkan

penurunan temperatur tidak terlalu besar. Hal tersebut diakibatkan karena air hasil

kondensasi akan masuk kembali ke dalam boiler sebagai bagian dari air pengisi,

sehingga apabila temperaturnya terlalu rendah, ketika dicampur dengan make up

water temperaturnya akan jauh lebih rendah lagi. Keadaan ini menyebabkan

dinding pipa boiler mengalami perubahan temperatur yang cukup besar sepanjang

waktu pemakaian air panas. Perubahan temperatur ini menyebabkan perubahan

tegangan dalam dinding pipa yang dapat memperpendek umur dan kekuatan pipa,

sehingga untuk menghindari perbedaan temperatur yang sangat jauh antara uap

dengan air yang akan dipanaskan maka dipilih jenis aliran counterflow.

Heat exchanger yang dipilih merupakan jenis shell and tube. Karena fluida

panas berupa uap mengalami perubahan fasa, maka dinding pipa yang

bersentuhan dengan uap rawan terjadi korosi. Atas pertimbangan kemudahan

proses pembersihan, maka uap dialirkan dalam tube sementara air pada shell.

Spesifikasi heat exchanger yang dipilih yaitu:

• Jumlah tube : 52 buah

• Diameter dalam tube : 1,18 inci

• Diameter luar tube : 1,25 inci

• Diameter shell : 18 inci

• Panjang heat exchanger : 1,63 meter

• Material pipa : carbon steel

3.4.6 Pompa Sistem Pemipaan Air Panas

Pada sistem pemipaan air panas akan digunakan beberapa jenis pompa,

yaitu pompa tangki air hangat, pompa tangki air panas, pompa boiler dan pompa

sirkulasi. Pompa tangki air panas memompakan air ke heat exchanger dan

31

berjumlah dua unit dengan satu unit cadangan. Pompa tangki air panas

memompakan air panas kembali ke tangki air hangat untuk mencegah temperatur

air hangat turun. Pompa ini berjumlah dua unit dengan satu unit cadangan.

Sementara itu, pompa sirkulasi mensirkulasikan air hangat ke rumah-rumah,

berjumlah satu unit dengan satu cadangan untuk masing-masing blok.

Pemilihan pompa didasarkan pada besar kebutuhan aliran dan head, juga

efisiensi yang dimiliki saat pompa dioperasikan. Data pompa dapat dilihat pada

Tabel 3.12.

Tabel 3.12 Spesifikasi Pompa Air Panas

Debit Head Pompa Daya

Pompa m3/s Bar

Merk Pompa Type

kW Tangki

air hangat 0,03089 3,1 FPUC 207 2,085

Tangki air panas 0,03089 3,1 FPUC 207 2,085

Boiler 0,00874 5,5 Torishima MMK40/15 1,5 1 0,0051 12,277 Torishima MMK 40/5 15 2 0,0047 3,487 Torishima MMK 50/6 3,7 3 0,004 3,217 Torishima MMK 50/5 3,7 4 0,0031 5,227 Torishima MMK 40/10 3,7 5 0,002 12,087 Torishima MMK 50/15 5,5

6 0,0045 7,717 Torishima MMK 40/5 7,5

7 0,0044 8,397 Torishima MMK 40/5 7,5

3.4.7 Tangki Penyimpan

Terdapat beberapa macam tangki penyimpanan yang digunakan untuk

sistem pemanasan ini, antara lain tangki air hangat untuk menyimpan air dengan

temperatur 45°C dan tangki air panas untuk menyimpan air dengan temperatur

65°C. Kebutuhan volume penyimpanan air kedua tangki sama sehingga

spesifikasi ukuran keduanya sama.

Perhitungan kapasitas penyimpanan tangki dihitung dengan mengambil

faktor pengali 0,2. Hal ini memiliki arti bahwa ketika penuh tangki hanya

memenuhi 0,2 dari kebutuhan total sehingga dalam pelaksanaannya tangki akan

32

mengalami lima kali masa pengisian. Hal ini diperbolehkan selama masa

pengisian lebih cepat daripada masa pemakaian.

Selain itu, sebelum dialirkan ke rumah-rumah, air disimpan dalam tangki

tekan. Ukuran tangki dipilih berdasarkan pada kebutuhan dan kesesuaian tempat

penyimpanan. Detail hasil perhitungan dimensi tangki penyimpan dan tangki

tekan dapat dilihat pada Tabel 3.13

Tabel 3.13 Spesifikasi Tangki Penyimpan dan Tangki Tekan

Tangki Diameter

(m) Tinggi

(m) Tebal dinding tangki (cm)

Volume (m3)

Tangki air hangat 3,5 5,3 1 51,01 Tangki air panas 3,5 5,3 1 51,01 Tangki tekan 1 2 3 2 9,43 Tangki tekan 2 2 2,8 1,2 8,8 Tangki tekan 3 2 2,5 1,1 7,86 Tangki tekan 4 2 2 1,4 6,29 Tangki tekan 5 1,5 2,25 1,7 3,98 Tangki tekan 6 2 2,75 1,5 8,64 Tangki tekan 7 2 2,75 1,5 8,64