8.1 Pendahuluan
Jika Bab 4 menjelaskan bagaimana cooling coil bekerja, maka Bab 8 menjelaskan mengapa cooling coil bekerja seperti itu.
Psychrometrics adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat udara lembab (moist air) dan perubahan kondisinya selama proses HVAC.
Bagi engineer HVAC, psychrometrics merupakan salah satu dasar terpenting untuk memahami:
Pendinginan udara
Pemanasan udara
Dehumidifikasi
Humidifikasi
Ventilasi
Perhitungan beban pendinginan
Kontrol temperatur dan kelembapan
Tanpa memahami psychrometrics, seorang engineer akan kesulitan memahami perilaku udara dalam sistem HVAC.
8.2 Apa Itu Udara Lembab?
Udara yang kita hirup bukan hanya terdiri dari udara kering.
Udara atmosfer terdiri dari:
Udara Kering
Campuran:
Nitrogen
Oksigen
Argon
Gas lainnya
Uap Air
Jumlahnya berubah-ubah tergantung:
Temperatur
Lokasi
Cuaca
Musim
Gabungan keduanya disebut:
Moist Air
atau
Udara Lembab
8.3 Parameter Dasar Psychrometrics
Dalam HVAC terdapat beberapa parameter penting.
Dry Bulb Temperature (DB)
Temperatur udara yang dibaca termometer biasa.
Satuan:
°C
Contoh:
25°C
30°C
35°C
Wet Bulb Temperature (WB)
Temperatur yang dipengaruhi oleh proses penguapan air.
WB selalu:
≤ DB
Dew Point Temperature (DP)
Temperatur saat uap air mulai mengembun.
Jika permukaan lebih dingin dari Dew Point:
Maka kondensasi akan terjadi.
Relative Humidity (RH)
Perbandingan antara jumlah uap air aktual dengan kapasitas maksimum udara menahan uap air.
Satuan:
%
Contoh:
40%
60%
80%
8.4 Relative Humidity (RH)
RH adalah parameter yang paling sering digunakan dalam HVAC.
Namun RH sering disalahartikan.
RH bukan jumlah air.
RH adalah tingkat kejenuhan udara terhadap uap air.
Contoh:
Udara:
30°C
RH 50%
Tidak berarti udara berisi 50% air.
Artinya:
Udara tersebut mengandung 50% dari kapasitas maksimum uap air yang dapat ditahannya pada temperatur tersebut.
8.5 Mengapa RH Berubah Saat Udara Dipanaskan?
Misalnya:
25°C
RH 70%
Kemudian udara dipanaskan menjadi:
30°C
Jumlah air tetap.
Namun RH turun.
Mengapa?
Karena udara yang lebih panas mampu menampung lebih banyak uap air.
Inilah alasan mengapa heater dapat menurunkan RH tanpa menghilangkan air.
8.6 Humidity Ratio
Humidity Ratio menunjukkan jumlah uap air yang terkandung dalam udara.
Satuan:
g/kg
atau
kg/kg udara kering
Parameter ini sering digunakan dalam perhitungan HVAC.
Karena lebih akurat dibanding RH.
8.7 Dew Point
Mengapa Dew Point Penting?
Dew Point menentukan kapan kondensasi akan terjadi.
Contoh:
Udara:
30°C
RH 70%
Dew Point sekitar:
24°C
Jika coil memiliki temperatur:
12°C
Maka:
Kondensasi akan terjadi.
Inilah dasar proses dehumidifikasi.
8.8 Sensible Heat
Sensible Heat adalah panas yang menyebabkan perubahan temperatur.
Contoh:
30°C
↓
25°C
Temperatur berubah.
Namun kandungan uap air tidak berubah.
8.9 Latent Heat
Latent Heat adalah panas yang terkait dengan perubahan kandungan uap air.
Contoh:
Udara:
30°C RH 70%
↓
Cooling Coil
↓
Sebagian uap air mengembun
↓
Kandungan air berkurang
Inilah latent cooling.
8.10 Total Heat
Total Heat terdiri dari:
Sensible Heat
Latent Heat
Hubungan ini dikenal sebagai:
Q_{Total}=Q_{Sensible}+Q_{Latent}
8.11 Sensible Heat Ratio (SHR)
SHR menunjukkan proporsi sensible heat terhadap total heat.
SHR=\frac{Q_{Sensible}}{Q_{Total}}
Contoh
Office HVAC
SHR = 0,85
Artinya:
85% beban berupa sensible heat.
Cleanroom
SHR = 0,65 – 0,80
Karena beban kelembapan lebih besar.
8.12 Psychrometric Chart
Psychrometric Chart adalah peta kondisi udara.
Melalui chart ini kita dapat menentukan:
DB
WB
RH
Dew Point
Humidity Ratio
Enthalpy
dalam satu grafik.
Chart ini merupakan alat utama engineer HVAC.
8.13 Proses HVAC pada Psychrometric Chart
Cooling
Garis bergerak ke kiri.
Temperatur turun.
Heating
Garis bergerak ke kanan.
Temperatur naik.
Dehumidification
Garis bergerak ke kiri bawah.
Temperatur turun.
Kandungan air berkurang.
Humidification
Garis bergerak ke atas.
Kandungan air bertambah.
8.14 Proses AHU pada Cleanroom
Contoh:
Udara Luar
30°C RH 70%
↓
Cooling Coil
12°C RH 95%
↓
Re-Heater
22°C RH 45%
↓
Supply Air
Inilah proses psychrometric yang paling umum pada cleanroom.
8.15 Mengapa Cooling Coil Menurunkan RH?
Cooling coil bekerja dengan dua cara:
Menurunkan Temperatur
dan
Mengurangi Kandungan Uap Air
Saat temperatur coil lebih rendah dari dew point:
Uap air mengembun
Humidity ratio turun
Udara menjadi lebih kering
8.16 Hubungan Psychrometrics dan HVAC Design
Psychrometrics digunakan untuk:
✓ Cooling Load Calculation
✓ Dehumidification Calculation
✓ Coil Selection
✓ Heater Selection
✓ Humidifier Selection
✓ Energy Analysis
✓ HVAC Commissioning
8.17 Kesalahan Umum
Fokus pada Temperatur Saja
Padahal RH sama pentingnya.
Menganggap RH Sebagai Jumlah Air
Padahal RH adalah tingkat kejenuhan.
Tidak Memahami Dew Point
Akibat:
Kondensasi sering terjadi.
Tidak Memisahkan Sensible dan Latent Load
Akibat:
Sizing AHU tidak akurat.
8.18 Contoh Kondisi HVAC
Tabel 8.1 Typical Design Conditions
| Application | Temperature | RH |
|---|---|---|
| Office | 23–26°C | 40–60% |
| Hospital | 22–24°C | 40–60% |
| Laboratory | 22–25°C | 40–60% |
| Cleanroom ISO 8 | 20–24°C | 45–60% |
| Cleanroom ISO 7 | 20–24°C | 45–60% |
| Pharmaceutical GMP | 20–24°C | 45–60% |
| Electronics Industry | 20–24°C | 35–55% |
8.19 Prinsip Penting
Temperatur yang nyaman belum tentu memiliki kelembapan yang nyaman.
Sebaliknya:
RH yang baik belum tentu memiliki temperatur yang tepat.
Sistem HVAC harus mengendalikan keduanya secara bersamaan.
8.20 Ringkasan Bab
Pada bab ini telah dibahas:
Dry Bulb Temperature
Wet Bulb Temperature
Relative Humidity
Dew Point
Humidity Ratio
Sensible Heat
Latent Heat
Total Heat
SHR
Psychrometric Chart
Proses Cooling
Proses Heating
Proses Dehumidification
Bab berikutnya akan membahas AHU untuk Cleanroom, termasuk ISO 14644, Air Change Rate, Pressure Cascade, HEPA Filtration, dan konfigurasi AHU untuk lingkungan terkendali.
