1

Name: Totok Sulistiyanto, Greenship Professional

Trainer dan Asesor di Green Building Council Indonesia

Company: PT. Narama Mandiri

Email: totok.sulis@naramamandiri.net

Associations: GBCI, MASKEEI, ASHRAE, IABHI, PII, KNI-WEC.

Penataan Tata Udara

dan Pencahayaan

dalam Ruang Belajar SMK

Webinar Bimtek Series Sarpras SMK 2020Direktorat Jenderal Pendidikan Vokasi - Kemendikbud

1

2

◼ Latar Belakang

◼ Petunjuk dan Perhitungan Empiris

◼ Teori Sistem Tata Udara

◼ Klasifikasi dan Standar

◼ Efisiensi Energi

◼ Kenyamanan Termal

◼ Kualitas Udara dalam Ruangan

◼ Fungsi Bangunan dan Tata Cahaya

◼ Teori Sistem Tata Cahaya

◼ Tipe-tipe Lampu dan Standar

◼ Contoh-contoh Kasus

◼ Sekolah Bersertifikat Gedung Hijau

◼ Menuju Arah Net Zero School

◼ Rangkuman2

3

Pemanasan Global dan Efek Rumah Kaca

3

4

Dampak Peningkatan Konsumsi Energi

4

5

Klasifikasi Sistem Tata Udara

❑ Memilih tipe peralatan yang tepat untuk

penggunaan spesifik:

▪ window room air conditioners

▪ split unit air conditioners; VRF=Variable Refrigerant Flow

▪ floor mounted package air conditioners

▪ rooftop liquid chillers (air cooled)

▪ chilled water plants

▪ absorption chillers

❑ Memilih tipe yang tepat dari kompresor:

▪ reciprocating

▪ rotary

▪ scroll

▪ screw 5

6

• Petunjuk praktis Sistem Tata Udara

• Petunjuk praktis Sistem Tata Cahaya:

5 watt/m2

15 watt/m2

8 watt/m2

18 watt/m2

DESAIN

BURUK

SANGAAT

EFISIENEFISIEN MEWAH

TIDAK

EFISIEN

Tipe lampu: TL Daylight

Jarak ke obyek: 3-4 m

0,04 PK/m2

30 watt/m2

0,08 PK/m2

60 watt/m2

0,06 PK/m2

45 watt/m2

0,1 PK/m2

75 watt/m2

DESAIN

BURUKSANGAT EFISIEN EFISIEN MEWAH

TIDAK

EFISIEN

Tipe sistem A/C: Window/Split/Central

Dengan ketinggian ruangan: 3-4 m

1 PK ~ 746 watt = 0,746 kW

Petunjuk Empiris

6

7

Perhitungan Empiris

7

Angka Faktor 1 adalah: untuk kamar tidur = 5, untuk kantor atau living room =

6, untuk sekolah; ruang training; restoran; salon; warnet atau mini market = 7

Angka Faktor 2 adalah: untuk orang dewasa = 600 Btu/h, untuk anak-anak =

300 Btu/h

contohnya:

untuk ruangan kamar tidur panjang 3m, lebar 3m dan tinggi ruangan 2.5m, dan

akan ditinggali oleh 2 orang dewasa misalnya. Perhitungannya jadi seperti ini:

(3 x 3 x 2,5 x 5 x 37) + (2 x 600)

= 4.162,5 + 1.200

= 5.362,5 Btu/h

5000 Btu/h ~ ½ PK → (ukuran ruangan ± 10m2)

7000 Btu/h ~ ¾ PK → (ukuran ruangan ± 14m2)

9000 Btu/h ~ 1 PK → (ukuran ruangan ± 18m2)

12000 Btu/h ~ 1½ PK → (ukuran ruangan ± 24m2)

18000 Btu/h ~ 2 PK → (ukuran ruangan ± 36m2)

88

Proses Termodinamika Sistem Tata Udara

hC=hD hA hB’ hB

P

A

BB’C

D

COP = (efek refrigerasi) / (kerja kompresi)

𝑪𝑶𝑷 =QeQw

=m hA− hDm hB− hA

=hA− hDhB− hA

Qe = efek refrigerasi [kW]

Qw = kerja kompresi [kW]

m = laju alir refrigeran yang disirulasi dalam sistem [kg/s]

hA = entalpi dari gas yang masuk kompresor [kJ/kg]

hB = entalpi dari gas yang masuk kodensor [kJ/kg]

hD = entalpi cair jenuh masuk ke katup ekspansi [kJ/kg]

99

Sistem Tata Udara dan Standar

10

Evaporator

Condenser

10

Windows Room Air Conditioners

WRAC banyak digunakan di:

▪ Tempat tinggal

▪ Hotel Melati

▪ Restoran

▪ Kantor, dll.

11

Warm air (recirculating)

Cool air

Outdoor air

Evaporator (Indoor Unit)

Condensor (Outdoor Unit) 11

Split Unit Air Conditioners

Maksimum Piping : Jarak antara 7 to 15 m and

Maksimum beda ketinggian antara

indoor dan outdoor unit : 5 to 7 m.

Liquid lineSuction line

12

Split Unit digunakan di:

▪ Bangunan tempat tinggal

▪ Hotel Melati

▪ Bangunan Komersial Kecil:

toko & kantor kecil.

▪ Restoran

▪ Apartemen

▪ Gedung Pemerintahan &

Sekolah

12

Aplikasi Split Unit Air Conditioners

Isu terkait Kesehatan ruangan:

▪ Tidak ada ketentuan untuk pemasukan udara luar dan /

atau pembuangan udara ruangan yang pengap

▪ Membutuhkan exhaust fan / kipas untuk memasukkan

udara segar ke dalam ruangan

▪ Udara ruangan hanya disaring dan disirkulasikan kembali

13

Ventilasi mekanik ini akan berfungsi sebagai fresh air fan intake

Tambahan Fresh Air Split Unit

1414

Aplikasi VRF Air Conditioners

1515

Split Unit Rentang Kapasitas

Wall Mounted 1.0 – 2.5 hp Most common

Ceiling Exposed 1.5 – 6.0 hp Not so common

Floor Standing 3.5 – 12 hp Not so common

Cassettes 2.0 – 5.0 hp Best Aesthetic

VRF Unit

1. Outdoor Unit kapasitas: 12.000 Btu/h - 300.000 Btu/h;

2. Indoor Unit kapasitas: 5.000 Btu/h - 120.000 Btu/h;

3. Outdoor Unit dapat mendukung hingga 48 unit evaporator

dalam ruangan dengan kapasitas

4. Secara kolektif menambah hingga 130% kapasitas unit

kondensasi.

Rentang Efisiensi : 1,3 – 1,4 kW/TR

15

Rentang Kapasitas SUAC dan VRF

Rentang Efisiensi: 0,84 – 0,95 kW/TR

16

Sistem Tata Udara Sentral

16

17171717

1818

Kenyamanan Termal

VARIABEL YANG DIUKUR:

1. DBT: Suhu Tabung Kering (oC)

2. WBT: Suhu Tabung Basah (oC)

3. Kecepatan Angin (m/s)

Sling termometer

Anemometer

19

Zona Optimum

10 20 30 40 50 60 70 80 90

% Kelembaban Relatif

Bakteri

Virus

Jamur

Serangga/Kutu

Infeksi Pernapasan

Alergi & Asma

Interaksi Kimiawi

Produksi Ozon

Makin tipis, makin

kecil pengaruhnya

KELEMBABAN UDARA OPTIMUM

dan

MUTU UDARA DALAM RUANG

Kita menghirup sekitar 10.000 liter udarasetiap hari, itu lebih dari 20.000 napas. Kita menghirup udara di 7-8 liter per menit, 20% O2 dan dikeluarkan 15% O2 + 5% CO2

▪ Sebagian diantaranya diisi denganpartikel atau gas halus yang sangat kecil, bahkan sebagian beracun bagi kesehatankita.

▪ Kebanyakan orang menghabiskan 90% waktunya di dalam ruangan

▪ Bangunan / Rumah berkonsep BangunanHijau bisa lebih baik untuk kesehatan kita

▪ Orang dengan alergi dan asma umumnyasensitif terhadap kualitas udara

▪ Bayi, lansia, dan orang yang lemahmenghabiskan waktunya di dalamruangan

▪ Rumah sekarang dibangun "ketat" dan tidak disadari bahan material bangunan, cat, furnitur mengandung racun

Kualitas Udara dalam Ruangan

2020

Kasus Penghematan Energi AC SentralSuatu ruang perkantoran sekolah SMK: 400 m2 x 3 m; jumlah penghuni 40 orang

Data Sebelum Implementasi: Data Sesudah iImplementasi:

Pemakaian listrik untuk penerangan

Konsumsi energi: 4.500 Watt 675 Watt

Intensitas: 200 LUX (rata-rata) 350 LUX (rata-rata)

Jenis lampu: flourecent diganti dengan lampu LED

Penghematan = 3,825 Watt (termal dan elektrik)

Kondisi AHU

Udara segar: vf = 1000 m3/jam vf1 = 400 m3/jam

Penghematan = 540 Watt (termal)

Menara Pendingin

Konstanta pendinginan: 0,54 0,65

Penghematan = 96.370 Watt (termal)

Sistem Chiller

Daya motor kompresor: 84,49 kW 68,39 kW

Penghematan = 16.100 Watt (elektrik)

Total biaya yang dapat dihemat bila chiller beroperasi 16 jam perhari (jenis tarif S-3/TR: Rp.795/kWh):

16 jam x 344 hari x (3.825 Watt + 16.100 Watt)/1000 x Rp. 795/kWh = Rp. 87.185.424,- pertahun

2121

Teknologi Tata Udara ke Depan

22

22

22

23

2424

Setiap fungsi bangunan / ruangan dengan aktivitas

tertentu memerlukan pencahayaan minimum yang

nilainya bergantung pada:

❑ Usia

❑ Ukuran object yang dilihat

❑ Ketelitian pekerjaan

❑ Tingkat kerumitan obyek

❑ Kecepatan gerak

A person of 60 yrs will need

about 15 times higher lighting

level than a 10 yr old.

Fungsi Bangunan vs Tingkat Pencahayaan

2525

Ketelitian dan Kecepatan Gerak

Sepakbola :Lambat, kecepatan

rendah, bola besar

tingkat pencahayaan:

50 Lux

Tennis :Kecepatan tinggi, bola

kecil, perlu reaksi cepat

Tingkat pencahayaan:

500 Lux

26

Spektrum Elektromagnetik

❑ Wavelength of 380nm-800nm is occupied by Light waves.

❑ It is identified by colours Violet to Red

800

27

Tipe-tipe Lampu

28

SNI – 6197-2020 Tata Cahaya

29

Typical Lighting levels a person is exposed during Daytime in Outdoor Areas

Tingkat Pencahayaan Outdoor

30

Scalar means a quantity which is not dependent on direction.

Vector quantity is dependent on direction; i.e. it has directional component.

E Lux (illuminance)is a scalar quantity

Iluminan (illuminance) adalah banyak arus cahayayang datang pada satu unit bidang, diukur dengan Lux atau Lumen/m²

L candela/m² (Luminance)is a vector quantity

Luminan (Luminace)adalah berapa banyak dayabercahaya yang akan dideteksi oleh mata manusia rata-rata dari suduttertentu.

Mengukur Tingkat Pencahayaan

3131

100 lux

6.25 lux

25 lux

1m

2m

4m

Hukum yang menyatakan bahwa intensitas efek sepertiiluminasi berubah dalam proporsi terbalik dengankuadrat jarak dari sumber.

Inverse Square Law

32

Incand-escent

Linear Fluores.

Compact fluores.

LED MercuryMetal Halide

High Pressure Sodium

Low Pressure Sodium

Wattage 25 - 150 18 - 95 13 – 26 2 - 10 50 – 1,00070 –

1,50035 – 1,000 18 – 180

Output (lumens)

210 –2,700

1,000 –7,500

1,000 –3,200

200 –1,000

1,000 –45,000

7,000 –150,000

2,000 –140,000

1,800 –40,000

Efficiency (lm/watt)

8 - 18 55 – 79 75 – 81 40 – 60 30 - 55 60 – 95 60 – 125 80 – 180

Lumen Maint’nce

90% (85%)

85% (80%)

85% (80%)75%

(65%)90% (70%)

100% (100%)

Lamp Life (hours)

750 –2000

10000 –20000

10,00035,000 –50,000

18000 –24000

10000 -20000

18000 -24000

16000

CRI 80 – 95 30 – 90 30 – 90 40 - 90 30 – 80 80 – 90 20 – 39 < 20

Note Wattage and output refers to the common available lamp rating for outdoor lightings.

Efficiency refers to luminous efficiency taken at 50% mean lifetime and do not include ballast loss.Lumen Maintenance refers to percent of initial lamp output at 50% of mean lifetime and at end of lifetime (parenthesis).Lamp life refers to the approximate mean lifetime of lamp.

Spesifikasi Lampu

33

Contoh Sistem Pencahayaan di SekolahSuatu sekolah SMK mempunyai 1300 buah lampu TL dan dari hasil pendataan

sampel diperkirakan sekurang-kurangnya 90% menggunakan lampu TL jenis

40/54. Menurut spesifikasi teknis, daya pencahayaan TL 40/54 40 watt adalah

2500 lumen sedangkan TL LED 14 watt adalah 3000 lumen. Dari data sekunder

dan hasil wawancara dengan pengelola sekolah tersebut diperoleh data bahwa:

1. 75% menyala selama 10 jam,

2. 25% menyala selama 20 jam,

3. golongan tarif S-3 (tarif 2020) atau biaya pemakaian adalah S-3/TR:

Rp.795/kWh

Dengan mengganti TL 40/54 40 watt ke jenis TL LED 14 watt maka dapat

sekaligus memperbaiki kuat pencahayaan dan penghematan sebesar 26

Watt/lampu.

Maka dengan perhitungan sederhana diperoleh potensi penghematan sebesar:

(75% x 1300 x 26 x 10) + (25% x 1300 x 26 x 20) = 422.500 Watt-jam/hari atau

12.675.000 Watt-jam/bulan

Penghematan listrik = (12.675 x Rp. 795) = Rp. 12.358.125,-/bulan atau:

Rp. 148.297.500,- setahun.33

34

Saving 33.4%

GOLD NB 1.1GREENSHIP New BuildingConstruction: 2011

Saving 43.6%

Platinum NB 1.2GREENSHIP New BuildingConstruction: Dec 2012

Sekolah/Kampus Bersertifikat Greenship

36

Sing Yin Secondary School in Hong Kong: 50 kWh/m2/y, Efficient Lighting with sensor, regenerative escalator, occupancy sensor, real-time weather

data, Rooftop PV Systems and Wind Turbine, Aquaponics Greeneries, Building Energy Management System Integrated, Science Laboratory.36

37

North Carolina

Aix La Duranne - France

Mississippi Stuttgart Germany – Saint Gobain

37

39

Masalah Lingkungan yang Mengglobal: 1. Climate change; 2. Peak oil; 3. Energy security; 4. Water scarcity and cost; 5. Increasing cost and decreasing availability of raw materials; 6. Environmental impact of centralized power generation; 7. Using New and Renewable Energy

Mekanisme Pasar: 1. Increasing and uncertain future cost of electricity and gas; 2. Proliferation of consumer electronics (increased plug loads); 3. More and cheaper products due to globalization of manufacturing; 4. Increase in available funding for EE; 5. Increased adoption of Green Building; 6. Market awareness, utility demos and outreach; 7. Energy efficiency promoted through mainstream media

Perubahan Perilaku: 1. Consumer desire to be “green” and reduce embedded & used energy; 2. Consumer desire for comfort and aesthetics; 3. Personal energy independence/interest in living off the grid; 4. Increased awareness of impact of behavior on energy usage; 5. People like cool, new technologies; 6. People more "plugged in" electronically, digital information, social networking

Peraturan Pemerintah: 1. Carbon emissions penalties and/or incentives; 2. Use of codes and standards to lock in efficiency gains; 3. Increasing budgets for emerging technology R&D; 5. Integrated resource planning; 6. Increased interest among legislators in efficiency and renewables; 7. Limits to existing transmission and generation capacity; 8. Smart grid technology development

Inovasi Teknologi: 1. Integration of info, communication & entertainment devices; 2. Availability of new technologies; 3. Availability of cross-cutting, low-cost technology for building

Rangkuman …

39

Terima Kasih

40