HANDBOOK HVAC FORMULA
RIJOMAC SYSTEM
Controlled Environment Engineering
13.1 PENDAHULUAN
Pada bab sebelumnya telah dibahas:
✓ Relative Humidity
✓ Dew Point
✓ Humidity Ratio
Ketiga parameter tersebut menjelaskan kondisi udara dari sisi kelembapan.
Namun dalam HVAC Engineering, terdapat satu parameter yang dapat menggambarkan seluruh energi yang terkandung dalam udara, yaitu:
Enthalpy
Enthalpy merupakan salah satu parameter terpenting dalam psychrometrics karena digunakan untuk:
✓ Cooling Load Calculation
✓ Fresh Air Load
✓ AHU Design
✓ Chilled Water Calculation
✓ Dehumidification Analysis
✓ Energy Efficiency Evaluation
13.2 APA ITU ENTHALPY?
Enthalpy adalah jumlah total energi yang terkandung dalam udara.
Energi tersebut terdiri dari:
✓ Sensible Heat
✓ Latent Heat
Karena itu Enthalpy sering disebut:
Total Heat Content
13.3 SATUAN ENTHALPY
Satuan yang umum digunakan:
kJ/kg Dry Air
atau
Btu/lb Dry Air
Dalam handbook ini digunakan:
kJ/kg Dry Air
13.4 MEMAHAMI ENTHALPY
Contoh:
Udara A
24°C
50% RH
Enthalpy:
≈ 47 kJ/kg
Artinya:
Setiap kilogram udara kering mengandung energi sekitar 47 kJ.
13.5 ENTHALPY DAN TOTAL HEAT
Semakin tinggi:
✓ Temperatur
✓ Kandungan Uap Air
Semakin tinggi Enthalpy.
Karena Enthalpy mencakup:
✓ Sensible Heat
✓ Latent Heat
13.6 ENTHALPY DAN RH
Dua kondisi dapat memiliki RH yang sama.
Namun Enthalpy berbeda.
Contoh:
24°C
50% RH
30°C
50% RH
RH sama.
Tetapi Enthalpy lebih tinggi pada 30°C.
Karena kandungan energi total lebih besar.
13.7 ENTHALPY DAN DEW POINT
Semakin tinggi Dew Point:
✓ Humidity Ratio meningkat
✓ Enthalpy meningkat
Karena kandungan uap air semakin besar.
13.8 PSYCHROMETRIC CHART
Enthalpy biasanya diperoleh dari:
✓ Psychrometric Chart
✓ HVAC Software
✓ Psychrometric Calculator
✓ BMS Trend
Dalam praktik HVAC modern, perhitungan Enthalpy hampir selalu menggunakan software atau chart.
13.9 ENTHALPY DIFFERENCE
Dalam HVAC, yang paling sering digunakan bukan nilai Enthalpy absolut.
Melainkan:
Enthalpy Difference
Dilambangkan:
Δh
13.10 RUMUS ENTHALPY DIFFERENCE
\Delta h=h_1-h_2
Dimana:
h₁ = Enthalpy awal
h₂ = Enthalpy akhir
13.11 MEMAHAMI Δh
Contoh:
Return Air
50 kJ/kg
Supply Air
35 kJ/kg
Δh
=
15 kJ/kg
Artinya:
Setiap kilogram udara kehilangan energi sebesar 15 kJ.
13.12 COOLING CAPACITY CALCULATION
Salah satu penggunaan utama Enthalpy:
Perhitungan kapasitas pendinginan.
Rumus:
Q=\dot m\times\Delta h
Dimana:
Q = Cooling Capacity
ṁ = Mass Flow Air
Δh = Perbedaan Enthalpy
13.13 CONTOH PERHITUNGAN
Data:
Mass Flow Air
2 kg/s
Enthalpy Return Air
50 kJ/kg
Enthalpy Supply Air
35 kJ/kg
Δh
=
15 kJ/kg
Cooling Capacity:
2 × 15
=
30 kW
Hasil:
Cooling Capacity
= 30 kW
13.14 KELEBIHAN METODE ENTHALPY
Metode Enthalpy lebih akurat dibanding hanya menggunakan temperatur.
Karena metode ini memperhitungkan:
✓ Sensible Heat
✓ Latent Heat
secara bersamaan.
13.15 ENTHALPY DAN FRESH AIR
Fresh Air sering menjadi sumber Cooling Load terbesar.
Terutama di negara tropis seperti Indonesia.
Karena udara luar memiliki:
✓ Temperatur tinggi
✓ Humidity tinggi
✓ Enthalpy tinggi
13.16 FRESH AIR HEAT LOAD
Beban Fresh Air dihitung menggunakan perbedaan Enthalpy.
Rumus:
Q_{FA}=\dot m\times(h_{out}-h_{room})
Dimana:
hout = Enthalpy udara luar
hroom = Enthalpy ruangan
13.17 CONTOH FRESH AIR LOAD
Udara Luar
80 kJ/kg
Udara Ruangan
50 kJ/kg
Δh
=
30 kJ/kg
Semakin besar Fresh Air:
Semakin besar Cooling Load.
13.18 ENTHALPY DAN AHU
Pada AHU:
Enthalpy digunakan untuk:
✓ Coil Capacity
✓ Mixed Air Calculation
✓ Outdoor Air Analysis
✓ Energy Calculation
Karena itu hampir semua software AHU menggunakan Enthalpy.
13.19 ENTHALPY DAN CLEANROOM
Pada cleanroom:
Fresh Air sering cukup besar.
Akibatnya:
Fresh Air Load dapat menjadi komponen dominan.
Perhitungan Enthalpy menjadi sangat penting.
13.20 ENTHALPY DAN DEHUMIDIFIKASI
Pada sistem dehumidifikasi:
Perubahan Enthalpy menunjukkan:
✓ Moisture Removal
✓ Cooling Effect
✓ Energy Requirement
Semakin besar moisture removal:
Semakin besar perubahan enthalpy.
13.21 STUDI KASUS
Kasus:
AHU Farmasi.
Target:
22°C
50% RH
Fresh Air:
30%
Cooling Load aktual jauh lebih besar dibanding perkiraan.
Investigasi:
Perhitungan awal hanya menggunakan temperatur.
Latent Heat dari Fresh Air tidak dihitung.
Setelah menggunakan metode Enthalpy:
Cooling Load meningkat signifikan.
Penyebab masalah ditemukan.
13.22 KESALAHAN UMUM
✗ Menghitung hanya berdasarkan temperatur.
✗ Mengabaikan Latent Heat.
✗ Mengabaikan Fresh Air Load.
✗ Tidak menggunakan Psychrometric Chart.
✗ Mengabaikan Enthalpy Difference.
13.23 CARA BERPIKIR ENGINEER
Ketika menghitung Cooling Load, banyak orang hanya melihat:
✓ Temperatur
✓ Airflow
Engineer akan bertanya:
✓ Berapa Enthalpy?
✓ Berapa Δh?
✓ Berapa Humidity Ratio?
✓ Berapa Fresh Air Load?
✓ Berapa Moisture Load?
Karena energi total udara tidak hanya berasal dari temperatur.
13.24 RINGKASAN
Enthalpy adalah total energi yang terkandung dalam udara.
Terdiri dari:
✓ Sensible Heat
✓ Latent Heat
Rumus utama:
\Delta h=h_1-h_2
Cooling Capacity:
Q=\dot m\times\Delta h
Fresh Air Load:
Q_{FA}=\dot m\times(h_{out}-h_{room})
Prinsip yang harus selalu diingat:
Temperatur hanya menunjukkan sebagian energi udara.
Enthalpy menunjukkan energi total udara.
Karena itu Enthalpy merupakan salah satu parameter paling penting dalam perhitungan HVAC modern.
