Komponen Dasar Sistem HVAC

Komponen Dasar Sistem HVAC adalah singkatan dari heating ventilation and air conditioning yang merupakan jenis sistem otomasi yang digunakan untuk menangani kualitas udara dan kenyamanan termal yang diberikan kepada lingkungan manusia untuk kelangsungan hidup. Ini didasarkan pada termodinamika, mekanika fluida, dan perpindahan panas. Sama seperti berbagai jenis sistem otomasi, HVAC juga merupakan jenis sistem otomasi.

Tujuan Sistem HVAC

Seperti yang kita ketahui bahwa hvac adalah singkatan dari heating ventilation and air conditioning yang memiliki maksud utama dari sistem ini adalah Kenyamanan penghuni yang memiliki tujuan utama lainnya, yaitu :

• Menjaga kondisi lingkungan (suhu dan kelembaban) sesuai dengan persyaratan operasi.
• Peningkatan Produktivitas.
• Ketahanan Bangunan & Peralatan.
• Mempertahankan tekanan antara area berbahaya dan tidak berbahaya.
• Meningkatkan Hidup & Kesehatan.
• Pengenceran dan penghilangan konsentrasi yang berpotensi berbahaya dari campuran gas yang mudah terbakar/beracun di area berbahaya.
• Filtrasi debu, kontaminan kimia, dan bau melalui filter kimia dan karbon aktif.
• Di dalam kondisi 21–24 °C & 50–60% Kelembaban Relatif paling nyaman & kemurnian udara.
• Isolasi area individu dan kontrol ventilasi dalam kondisi darurat, melalui antarmuka dengan logika shutdown sistem deteksi kebakaran dan gas serta keamanan alarm.

Baca Juga : Definisi, Jenis, dan Aplikasi Continuous Level Sensor

Cara Kerja Sistem HVAC

Gambar 1 di bawah ini menunjukkan diagram skema yang menjelaskan fungsi dasar sistem HVAC:

Siklus Pendinginan Dasar :

Kapasitas AC – “Ton”

• Satu Ton Refrigerasi (TR) didefinisikan sebagai jumlah panas yang dipindahkan untuk membekukan 1 Ton (1 ton pendek Amerika adalah 2000 pon) air menjadi es dari dan pada 0 ° C dalam 24 jam.
• 1 Ton Refrigerasi = 12000 Btu/jam atau 3024 Kkal/jam

TR = Q x Cp x (Ti – Ke) / 3024

• Q = laju aliran massa pendingin dalam kg/jam
• Cp = kalor jenis pendingin dalam KCal /kg deg C
• Ti = inlet, suhu cairan pendingin ke evaporator (chiller) dalam °C
• To = suhu keluar cairan pendingin dari evaporator (chiller) dalam °C

Alur Kerja Utama di HVAC

• Sistem HVAC desain untuk bangunan pabrik, yang membutuhkan suhu, kelembaban, tekanan internal, dan kebersihan tertentu dalam berbagai kondisi.
• Persiapan Perhitungan Beban Panas, Diagram Sistem dan Duct/Piping Plan.
• Ukuran & Pemilihan Peralatan.

Baca Juga : Perbedaan antara Compact PLC dan Modular PLC

Komponen Dasar Sistem HVAC

Ini adalah salah satu bagian terpenting yang diperlukan saat mendirikan gedung bertingkat, kompleks komersial, unit industri, rumah sakit, unit parkir, hotel, dll. Di mana kualitas udara dan parameter termal perlu dijaga agar personel di sekitar dapat hidup dengan baik.

Memahami bagian-bagian sistem HVAC akan membantu Anda merawatnya dengan benar, dan mempelajari tentang pemanas dan penyejuk udara Anda membuat pencarian dan perbaikan masalah menjadi lebih mudah. Dengan begitu, Anda dapat mencegah kerusakan yang tidak diduga dan biaya yang pastinya mahal. Sistem HVAC tradisional bekerja tanpa PLC; tetapi saat ini, hampir semuanya memiliki PLC yang terpasang untuk kontrol yang lebih baik dan lebih akurat.

Baca Juga : Prinsip Kerja, Keunggulan, dan Kekurangan Limit Switch

Tahap Air

Tahap air adalah langkah pertama dari kontrol suhu. Udara bukanlah media yang efisien untuk memanaskan atau mendinginkan secara langsung. Media yang paling efisien dan murah yang dapat kita panaskan atau dinginkan adalah air. Air ini kemudian dapat digunakan untuk mengubah suhu udara yang lewat. Pemanasan air sangat sederhana. Air yang disuplai dari pemerintah kota dipompa ke dalam boiler yang terkena panas dari minyak, gas, batu bara, atau listrik.

Air panas tersebut kemudian dipompa keluar ke dalam kumparan yang digunakan untuk memanaskan udara gedung. Air pendingin atau air conditioning ac sedikit lebih kompleks dan berputar di sekitar perangkat yang disebut chiller. Sebuah chiller terdiri dari kompresor, kondensor, dan evaporator. Dua sirkuit air terpisah ada di chiller; satu sirkuit menghilangkan panas dari udara gedung dan satu sirkuit menghilangkan panas itu melalui menara pendingin.

Baca Juga : Apakah Mudah Mengukur Aliran dan Volume Gas Alam?

Tahap Udara

Tahap udara merupakan media pertukaran panas di dalam ruang-ruang bangunan. Udara terus-menerus disirkulasikan melalui gedung untuk membawa atau membawa panas sesuai kebutuhan. Jika udara perlu didinginkan, itu diarahkan ke gulungan air dingin. Jika udara perlu dipanaskan, ia mengalir di atas gulungan air panas. Udara luar juga kadang-kadang dibuang untuk menghemat energi chiller ketika suhu udara luar cukup dingin untuk membantu sistem.

Baca Juga : Pengukuran Aliran Kompensasi Suhu Tekanan

Chiller atau Pendingin

Chiller adalah sarana sentral pertukaran panas antara bagian dalam dan luar gedung. Chiller memiliki dua fungsi dasar: mendinginkan udara di dalam gedung dan menyediakan dehumidifikasi. Air masuk ke evaporator dan kondensor melalui pipa eksternal. Tubing di dalam perpipaan dikelilingi oleh media chiller, yang merupakan gas kompresibel seperti freon. Saat air bersirkulasi di dalam pipa, panas dipindahkan antara air dan media chiller.

Media chiller mengalami dua tahap tekanan. Pertama, media diumpankan ke kondensor pada tekanan tinggi oleh kompresor. Ketika media dikompresi, suhunya meningkat. Media chiller kemudian meninggalkan kondensor melalui alat ekspansi yang tiba-tiba menurunkan tekanan media sebelum memasuki evaporator. Ketika media demikian diperluas, suhu menurun.

Perubahan tekanan antara dua tahap ini adalah kunci pendinginan yang disediakan oleh chiller. Panas dihilangkan dari udara bangunan saat udara melewati kumparan di saluran udara tempat air dingin mengalir.

Air ini mengalir ke evaporator dimana panas dipindahkan ke media chiller. Media chiller diberi tekanan di kompresor, kemudian mentransfer energi panas yang dihasilkan, yang merupakan kombinasi dari panas bangunan yang diambil di evaporator dan efek kompresi, ke dalam air di sirkuit kondensor.

Air kondensor dipompa ke menara pendingin di mana panas yang dikirim dari kompresor dibuang ke udara luar. Akibatnya, evaporator bertindak sebagai alat untuk menyerap panas dari udara gedung sementara kondensor bertindak sebagai alat untuk menghilangkan panas itu dari gedung setelah diambil.

Baca Juga : Teknologi untuk Mengukur Gas Oksigen

Cooling Tower atau Menara Pendingin

Tugas menara pendingin adalah memancarkan panas bangunan. Terletak di luar gedung, menara menghilangkan panas dari air kondensor karena air kondensor menghilangkan panas dari chiller. Air dalam menara pendingin didinginkan dengan penguapan.

Setiap pon air yang diuapkan oleh menara pendingin menghilangkan 1.000 BTU dari sistem. Ini menurunkan suhu 1.000 pon air sebesar 1 derajat Fahrenheit. Air kondensor dilepaskan dari puncak menara dengan semprotan halus. Semakin halus semprotan, semakin banyak luas permukaan yang tersedia untuk penguapan.

Saat kipas menara pendingin meniupkan udara melalui semprotan, udara membawa sebagian uap air yang dipanaskan, selanjutnya membantu proses penguapan. Air di menara mendingin sekitar 10 derajat Fahrenheit dan disirkulasikan kembali ke chiller untuk dipanaskan lagi oleh kondensor.

Efisiensi penguapan di menara pendingin pada waktu tertentu ditentukan oleh kombinasi suhu dan kelembaban udara luar. Jenis skala khusus, yang disebut suhu bola basah, diciptakan untuk mengendalikan menara pendingin.

Suhu bola basah ditentukan oleh termometer tertutup dalam sumbu yang direndam air. Sebuah menara menghilangkan panas lebih baik pada hari yang sejuk dan kering daripada pada hari yang panas dan lembab. Oleh karena itu, pembacaan ini digunakan untuk mengontrol sebagian besar menara pendingin.

Baca Juga : Prinsip Kerja Sensor Konduktivitas

Dehumidifier

Udara hangat mengandung lebih banyak uap air daripada udara dingin. Semakin banyak uap air di udara, semakin lambat keringat menguap. Karena penguapan keringat merupakan mekanisme penting untuk mendinginkan tubuh manusia, kelembaban tinggi meningkatkan ketidaknyamanan selama cuaca hangat.

Sistem HVAC yang baik tidak hanya mendinginkan bangunan tetapi juga menghilangkan kelembapan berlebih. Dehumidifikasi kondensasi adalah proses yang paling sering digunakan dalam sistem HVAC untuk menghilangkan kelebihan uap air dari udara.

Ketika udara hangat dan lembab melewati koil pendingin, suhunya bisa turun ke titik di mana udara tidak bisa lagi menahan semua kelembaban yang dikandungnya. Kelembaban kemudian mengembun pada koil sebagai tetesan yang dapat dikeringkan. Biasanya tugas ini diselesaikan dengan kumparan menggunakan air dingin untuk mendinginkan bangunan dan kondensasi hanya dikeringkan dari kumparan ini saat dibangun.

Baca Juga : Prinsip Kerja dan Aplikasi Pressure Sensor

Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal terdiri dari impeller berputar di dalam cangkang berbentuk khusus. Saat baling-baling berputar, cairan diambil pada sumbu baling-baling dan didorong keluar sepanjang baling-baling ke ujungnya.

Cairan bergerak lebih cepat di ujung impeller daripada di sumbu. Cairan kemudian dikumpulkan di bagian difusi berbentuk khusus yang disebut volute, di mana ia dibuang pada tekanan tinggi.

Sistem pemompaan dirancang untuk meningkatkan aliran dan tekanan cairan. Di gedung-gedung tinggi, tekanan di mana air meninggalkan pompa sangat penting. Pikirkan pipa air di gedung sebagai kolom air yang berdiri.

Untuk memindahkan air dari bawah ke atas, air di bagian bawah harus didorong ke atas dengan kekuatan yang cukup untuk mengatasi berat air di atas dan gesekan sistem perpipaan tempat air mengalir. Gaya ini disebut sebagai kepala dinamis total dari sistem.

Baca Juga : Prinsip Kerja Pengukuran Kelembaban

Kipas Sentrifugal

Kipas tradisional, tiga bilah, “gaya baling-baling” tidak terlalu umum. Mereka sering berisik dan tidak efisien. Kipas sentrifugal diklasifikasikan menurut susunan bilah seperti radial, airfoil, dan melengkung ke depan. Banyak digunakan dalam sistem HVAC yang lebih besar, terutama di industri, kipas sentrifugal memindahkan volume udara yang cukup besar pada berbagai tekanan.

Kipas sentrifugal memiliki silinder berputar (impeller) yang dipasang di dalam rumah tipe gulir yang agak menyerupai cangkang siput. Kipas ini memiliki bilah seperti sendok yang mengumpulkan udara dan membuangnya ke bagian dalam wadah untuk menciptakan aliran udara yang diinginkan untuk pendinginan yang efisien. Kipas ditempatkan dalam sistem sesuai dengan fungsi yang dimaksudkan. Kipas suplai, misalnya, membawa udara dan harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga udara mengalir melaluinya ke saluran udara.

Exhaust fan berada di ujung lain aliran udara. Kipas yang memasok beberapa ruang sekaligus terletak di tengah. Jika tidak, laju aliran ke ruang yang berbeda bervariasi dan kipas beroperasi secara tidak efisien, membuang-buang energi. Dalam merancang sistem, insinyur harus memperhitungkan suhu udara yang digerakkan oleh kipas. Udara dingin lebih padat daripada udara panas. Ini mempengaruhi kinerja dan efisiensi kipas. Cara udara mengalir menuju kipas merupakan faktor penting dalam menentukan efisiensinya.

Jika seluruh aliran udara bergerak dengan kecepatan seragam, misalnya, semua bagian kipas melakukan kerja yang sama, dan efisiensi dimaksimalkan. Jika kecepatan udara tidak merata, pekerjaan tidak terdistribusi secara merata, menyebabkan efisiensi operasi yang lebih rendah. Masalah ini sering diselesaikan dengan menempatkan panjang saluran lurus pada asupan kipas.

Saluran memperlancar aliran udara sebelum udara memasuki kipas. Desain yang tepat dari pekerjaan saluran adalah seni itu sendiri. Jika ini tidak dilakukan dengan benar, sistem akan memiliki efisiensi yang sangat buruk dan juga dapat memiliki masalah kebisingan yang signifikan. Kipas AC biasanya diatur dalam saluran persegi panjang. Terbuat dari baja galvanis, saluran dapat dipasang ke langit-langit, dinding, atau lantai ruang yang dikondisikan.

Saluran sering mengandung baling-baling logam yang mengarahkan aliran udara untuk meningkatkan efisiensi sistem. Saluran masuk dan keluar udara ruangan biasanya berbentuk persegi panjang dan dilengkapi dengan panggangan logam, yang sering kali memiliki peredam yang membuka dan menutup untuk mengontrol aliran.

Baca Juga : Prinsip Kerja Penganalisis Gas Buang Inframerah

Sistem Saluran

Anda mungkin tidak akan melihat sistem saluran itu sendiri direferensikan pada daftar bagian HVAC di banyak artikel. Saluran bisa sangat tua dan bahkan mungkin ada sebelum sistem HVAC Anda saat ini. Namun, ini tidak boleh diabaikan. Sebagai bagian penting dari kinerja sistem, karena mereka mendistribusikan udara ke seluruh bangunan Anda. Agar sistem HVAC Anda berfungsi, saluran Anda harus bersih dan utuh.

Di gedung-gedung tua, saluran sempit yang tidak sesuai dengan standar HVAC modern dapat tersumbat tanpa pemberitahuan. Membersihkan saluran setiap tahun dapat membantu Anda memperpanjang masa pakai komponen lainnya. Jangan lupa untuk membersihkan atau mengganti filter sesuai petunjuk pabrikan untuk jenis filter Anda.

Baca Juga : Prinsip Kerja Mechanical Vibration Switch

Jenis Sistem HVAC

Ada empat jenis utama sistem HVAC yang tersedia dalam berbagai ukuran. Yaitu:

• Membagi sistem HVAC
• Sistem HVAC Perpecahan Panas Hibrida,
• Sistem HVAC tanpa saluran atau tanpa saluran, dan
• Sistem HVAC pemanas dan udara dalam kemasan.

Sistem HVAC Terpisah

Sistem HVAC split adalah jenis sistem HVAC yang paling umum dan klasik yang memberikan efisiensi energi dengan biaya lebih rendah. Dalam model ini, komponen disimpan baik di luar maupun di dalam gedung dan sistem dibagi antara dua unit utama, satu untuk pemanasan, dan satu untuk pendinginan. Pemasangan sistem HVAC split cukup rumit; Jadi harus dilakukan di bawah pengawasan ahli. Biasanya, sistem HVAC split terdiri dari:

• Komponen luar ruangan, atau kondensor, seperti AC atau pompa panas.
• Komponen dalam ruangan yang terdiri dari koil atau kipas evaporator, bersama dengan tungku yang mengubah zat pendingin dan membantu sirkulasi udara.
• Sistem saluran yang mengalirkan udara dari unit HVAC ke seluruh gedung.
• Termostat yang dapat diprogram atau tidak dapat diprogram untuk mengelola sistem.
• Aksesori seperti pembersih udara, pembersih udara, lampu UV, atau pelembab udara untuk meningkatkan kualitas dan kenyamanan udara dalam ruangan.

Baca Juga : Katup Blok Otomatis – Jenis Butterfly dan Ball Valves

Sistem HVAC Perpecahan Panas Hibrida

Sistem Hybrid Heat Split HVAC pada dasarnya merupakan bentuk lanjutan dari sistem split dengan peningkatan efisiensi energi dan tagihan utilitas yang lebih rendah. Jenis sistem HVAC ini biasanya terdiri dari:

• Sebuah kumparan evaporator dan tungku yang bekerja untuk mengubah refrigeran dan mensirkulasikan udara.
• Pompa panas untuk mendinginkan atau memanaskan refrigeran.
• Tungku minyak atau gas.
• Saluran untuk mengambil udara hangat atau dingin ke seluruh bangunan.
• Aksesoris untuk meningkatkan kualitas udara dalam ruangan.

Baca Juga : Pengertian Motor Listrik dan Universal

Sistem HVAC tanpa saluran atau dengan saluran

Sistem HVAC tanpa saluran atau mini-split adalah sistem HVAC ultra-efisien yang unik dengan biaya awal yang besar. Ini memberikan manfaat besar untuk kebutuhan dan aplikasi tertentu di mana sistem saluran konvensional tidak dapat digunakan. Sistem HVAC tanpa saluran atau tanpa saluran terdiri dari komponen berikut:

• Sebuah AC atau pompa panas untuk mendinginkan atau memanaskan refrigeran.
• Kabel dan tabung untuk menghubungkan refrigeran dari unit luar ke koil kipas.
• Kumparan kipas yang ringkas.
• Sebuah termostat untuk mengelola sistem.
• Aksesori kualitas udara dalam ruangan.

Baca Juga : Perbedaan Antara Linear dan Rotary Actuactor

Sistem HVAC pemanas dan udara dalam kemasan

Sistem HVAC pemanas dan udara dalam kemasan paling cocok untuk bangunan tanpa ruang dalam ruangan yang cukup untuk komponen sistem terpisah. Dalam sistem HVAC seperti itu, semua komponen disatukan dalam satu paket tunggal. Jadi, lebih mudah untuk menginstal. Tetapi sistem yang dikemas berada di luar, terkena kondisi cuaca ekstrim, sehingga dapat dengan mudah rusak. Sistem HVAC pemanas dan udara yang dikemas umumnya terdiri dari:

• Pompa panas, atau tungku gas, dan AC, dan koil kipas dan evaporator berada dalam satu unit
• Antarmuka/termostat di bagian depan unit untuk mengontrol sistem.
• Aksesori kualitas udara dalam ruangan opsional.

Tergantung pada lokasi peralatan utama, sistem HVAC dapat diklasifikasikan sebagai:

• Sistem HVAC Terpusat dan
• Sistem HVAC Terdesentralisasi atau Lokal.

Perbedaan utama antara Sistem HVAC Terpusat dan Terdesentralisasi disajikan dalam tabel berikut:

Baca Juga : Cara Memilih Actuactor Valve

Kesimpulan

Setelah pembahasan panjang tentang “Komponen Dasar Sistem HVAC” dapat di tarik kesimpulan sebagai berikut :

• Komponen Dasar Sistem HVAC atau Heating, Ventilation, and Air Conditioning adalah jenis sistem otomasi yang digunakan untuk menangani kualitas udara dan kenyamanan termal yang diberikan kepada lingkungan manusia untuk kelangsungan hidup.
• Terdapat 8 Komponen Dasar Sistem HVAC yaitu : tahap air, tahap udara, chiller, cooling tower, dehumidifier, pompa sentrifugal, kipas sentrifugal, dan sistem saluran.
• Terdapat 4 Sistem HVAC yaitu : Sistem HVAC Terpisah, Sistem HVAC Perpecahan Panas Hibrida, Sistem HVAC tanpa saluran atau dengan saluran, Sistem HVAC pemanas dan udara dalam kemasan.

Sumber : whatispiping.com | instrumentationtools.com