Mari berkenalan dengan HVAC dan fungsinya!
HVAC adalah singkatan dari Heating, Ventilation, and Air Conditioning. Ini adalah sistem atau mesin yang memiliki tiga fungsi utama, yaitu memanaskan, mendinginkan, dan menjaga ventilasi atau aliran udara. Sistem ini sangat penting untuk struktur gedung apartemen, hotel, bangunan industri, perkantoran, rumah sakit, dan sebagainya.
Heating
Untuk pemanasan HVAC menggunakan pemanas atau heater yang efektif sehingga dapat menurunkan konsumsi listrik dan menciptakan lingkungan yang nyaman.
Ventilation
Untuk ventilasi, HVAC melakukan proses pembuangan udara pengap di ruangan sehingga menciptakan aliran udara yang nyaman dan sehat.
Air Conditioning
Sedangkan untuk pendinginan, HVAC memasang unit pengatur udara di tempat-tempat strategis baik secara terpusat atau individual sehingga dapat menghemat penggunaan energi. Penting juga untuk memastikan proses pembuangan panas dapat terjadi dengan cepat dan efektif sehingga menciptakan kondisi suhu yang seragam.
Tujuan dari sistem HVAC adalah untuk menciptakan ruangan dengan suhu dan udara yang nyaman. Kualitas udara dalam ruangan yang baik dapat dicapai dengan pengaturan suhu dan kelembaban dan menggunakan udara segar dari luar.
Fungsi Sistem HVAC
Ada dua fungsi utama dari sistem HVAC. Yang pertama adalah untuk menciptakan kondisi udara yang nyaman untuk orang yang melakukan kegiatan tertentu. Fungsi ini diterapkan pada bangunan atau ruangan di mana manusia merupakan faktor dominan dalam peruntukan huniannya seperti gedung perkantoran, pertokoan, rumah sakit, hotel, apartemen, kereta, mobil, dan sebagainya.
Yang kedua adalah untuk mengkondisikan udara pada ruangan untuk kebutuhan suatu proses, bahan, peralatan atau barang yang ada di dalamnya. Fungsi ini diterapkan pada bangunan atau ruangan di mana processing atau barang merupakan faktor yang dominan, seperti pabrik farmasi, pengawetan makanan, ruang komputer, cold storage, dan lain-lain.
Variabel Udara
Ada beberapa variabel udara yang harus dikendalikan dalam sistem HVAC, seperti suhu, kelembapan udara, perbedaan tekanan, pertukaran udara, dan aliran udara.
-
Suhu (Temperature)
Kenyamanan suhu menurut ASHRAE (the American Society Of Heating, Refrigerating, and Air Conditioner Engineers ) adalah 21ºC – 29,5ºC. Di Indonesia standar ini dikeluarkan oleh SNI (Standar Nasional Indonesia) yaitu temperatur sebesar 25ºC ± 1ºC dengan kelembapan relatif 60% ± 10%.
-
Kelembapan (Humidity)
Rasio kelembapan menunjukan presentasi kadar uap air di udara. Kelembapan udara sangat dipengaruhi oleh suhu. Udara yang panas atau hangat mengandung uap air lebih banyak dari pada udara dingin. Pada umumnya penghuni ruangan akan merasa nyaman jika kelembapan relatif di suatu ruangan berkisar 40% - 60% dari jumlah total uap air di udara.
-
Kecepatan Udara (Air Velocity)
Menurut standard dari ASHRAE dan SNI, nilai kecepatan udara yang normal adalah 0,15 m/s. Aliran udara yang terlalu cepat dapat menyebabkan gangguan thermal atau masalah kontrol suhu tubuh. Dan ketika aliran udara terlalu lambat dapat menyebabkan pencemaran udara, atau naiknya temperatur ruangan.
-
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 meliputi partikel yang mengapung, karbon monoksida, karbon dioksida, dan formaldehida.
Peralatan Utama Sistem HVAC
Peralatan utama dari sistem HVAC dapat dibagi menjadi dua, yaitu peralatan sistem tata udara sentral (HVAC) untuk tujuan komersial dan peralatan tata udara untuk tujuan industri.
-
Peralatan Sistem plant
Peralatan sistem plant terdiri dari beberapa komponen yaitu sistem pembangkit kalor, mesin refrigrasi (chiller), menara pendingin dan sistem pemipaan (pipa air, refrigrasi, pompa). Peralatan sistem plant ini akan menyediakan air dingin yang diperlukan oleh koil pendinginan pada mesin Air Handling Unit (AHU).
-
Peralatan sistem distribusi udara
Perangkat sistem distribusi udara terdiri dari: saringan udara (filter), koil pendingin, dan kipas udara. Ketiga alat tersebut dalam satu unit pengolah udara (AHU). Peralatan ini bertanggung jawab terhadap pengkondisian udara dalam ruangan.
Proses Pengkondisian Udara pada Sistem HVAC
Proses pengkondisian udara pada sistem HVAC berawal dari mesin chiller yang bekerja untuk menghasilkan air dingin. Kemudian air dingin tersebut didistribusikan oleh pompa ke air handling unit (AHU) atau Fan Coil Unit (FCU).
Udara akan dialirkan melewati coil AHU dan FCU dimana di dalamnya mengalir air dingin yang dihasilkan oleh mesin chiller. Udara yang melewati coil AHU dan FCU temperaturnya akan menjadi lebih rendah setelah bertukar kalor dengan air dingin yang melewati coil AHU. Udara dengan temperatur yang rendah dan relatif humidity tertentu nantinya akan disalurkan ke ruangan-ruangan dan akan meningkatkan kenyamanan dari penggunanya.
Prinsip AHU dan FCU
AHU merupakan suatu alat penukar panas udara. Udara luar yang temperaturnya lebih tinggi masuk ke AHU yang di dalamnya terdapat rangkaian pipa air dingin dan kipas angin.
Kemudian udara yang menjadi dingin ini dihembuskan oleh kipas angin ke dalam beberapa ruangan.
Di dalam saluran air dingin dilengkapi dengan katup yang bekerja untuk mengendalikan temperatur udara kering. Ketika batas bawah temperatur ruangan telah tercapai, maka katup akan menutup yang membuat temperatur udara di dalam ruangan akan berangsur-angsur naik.
Demikian pula ketika temperatur udara di dalam ruangan telah mencapai batas atasnya, maka katup akan terbuka kembali, sehingga temperatur udara di dalam ruangan berangsur-angsur dingin.
Kombinasi penggunaan AHU dan FCU biasanya diperlukan pada suatu ruangan yang bebannya seringkali berubah-ubah, namun kenyamanan diharapkan tetap. Sehingga dalam kondisi beban berubah seperti ini FCU akan berperan untuk mengkondisikan udara di tiap bagian ruang dapat tercapai. Namun FCU tidak bekerja ketika kondisi ruangan tersebut masih tetap.
Mengenal HVAC Lebih Dalam
-
Heating/Pemanasan
Heater/pemanas adalah peralatan yang tujuannya adalah untuk menghasilkan panas untuk suatu bangunan. Ini dilakukan dengan penggunaan pemanas sentral, yang terdiri atas boiler, tungku, atau pompa panas untuk memanaskan air, uap, atau udara di lokasi.
Untuk mengalirkan air panas atau uap, perpipaan digunakan untuk mendistribusikan panas ke ruangan. Kebanyakan sistem pemanas/boiler air modern memiliki sirkulator, yang merupakan pompa, untuk memindahkan air panas melalui sistem distribusi.
Panas dapat ditransfer ke udara sekitar menggunakan radiator, kumparan air panas (hydro-air), atau penukar panas lainnya. Radiator dapat dipasang di dinding atau dipasang di dalam lantai untuk menghasilkan panas lantai.
-
Ventilasi
Ventilasi adalah proses mengubah atau mengganti udara di setiap ruang untuk mengontrol suhu atau menghilangkan kombinasi kelembaban, bau, asap, panas, debu, bakteri di udara, atau karbon dioksida, dan menggantinya dengan oksigen.
Ventilasi meliputi pertukaran udara dengan luar dan sirkulasi udara di dalam ruangan atau gedung. Ini adalah salah satu faktor terpenting untuk menjaga kualitas udara dalam ruangan yang dapat diterima di gedung-gedung.
Metode ventilasi bangunan dapat dibagi menjadi tipe mekanis dan alami. Ventilasi mekanis disediakan oleh pengendali udara/air handling unit (AHU) dan digunakan untuk mengontrol kualitas udara dalam ruangan.
Kelembaban berlebih, bau, dan kontaminan dapat dikontrol melalui pengenceran atau penggantian dengan udara luar. Namun, di iklim lembab lebih banyak energi diperlukan untuk menghilangkan kelebihan uap air dari udara.
Dapur dan kamar mandi biasanya memiliki exhaust mekanis untuk mengontrol bau dan terkadang kelembapan. Faktor-faktor dalam desain sistem tersebut meliputi laju aliran (yang merupakan fungsi dari kecepatan kipas dan ukuran ventilasi buang) dan tingkat kebisingan.
Pada umumnya sistem ini menggunakan kipas penggerak langsung untuk mengurangi kebutuhan perawatan. Kipas langit-langit dan kipas meja/lantai mengedarkan udara di dalam ruangan dengan tujuan mengurangi suhu dengan meningkatkan penguapan keringat pada kulit penghuni.
Ketika udara panas naik, kipas langit-langit dapat digunakan untuk menjaga ruangan tetap hangat di musim dingin dengan mengedarkan udara hangat bertingkat dari langit-langit ke lantai.
Ventilasi alami adalah penghawaan suatu bangunan dengan udara luar tanpa menggunakan kipas angin atau sistem mekanis lainnya. Di sinilah pentingnya membuat jendela yang dapat di buka-tutup, kisi-kisi, atau lubang ventilasi jika arsitekturnya memungkinkan
-
Air Conditioning (AC)
Sistem pendingin udara, atau AC mandiri, menyediakan kontrol pendinginan dan kelembaban untuk semua atau sebagian bangunan.
Bangunan ber-AC sering kali memiliki jendela tertutup, karena jendela yang terbuka akan bekerja melawan sistem yang dimaksudkan untuk mempertahankan kondisi udara dalam ruangan yang konstan.
Di luar, udara segar umumnya ditarik ke dalam sistem melalui ventilasi ke bagian penukar panas dalam ruangan, menciptakan tekanan udara positif.
Pendingin udara dan pendinginan disediakan melalui penghilangan panas. Kalor dapat dihilangkan melalui radiasi, konveksi, atau konduksi. Media konduksi refrigerasi seperti air, udara, es, dan bahan kimia disebut sebagai refrigeran.
Refrigeran digunakan baik dalam sistem pompa panas di mana kompresor digunakan untuk menggerakkan siklus pendinginan termodinamika, atau dalam sistem pendingin bebas yang menggunakan pompa untuk mensirkulasikan refrigeran dingin (biasanya air atau campuran glikol).
Sistem HVAC berperan penting dalam menjaga suhu, kebersihan dan aliran udara dalam suatu ruangan atau gedung. Sehingga dapat menciptakan lingkungan yang nyaman dan sehat bagi orang-orang di dalam ruangan atau gedung tersebut. Selain itu HVAC juga sangat penting jika Anda membutuhkan ruangan dengan suhu tertentu demi menjaga kualitas suatu produk tetap baik dan memuaskan konsumen.