8.1 Pendahuluan
Psychrometrics adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat udara lembap (moist air) dan perubahan kondisinya akibat proses pemanasan, pendinginan, pelembapan, dehumidifikasi, maupun pencampuran udara.
Dalam dunia HVAC, psychrometrics merupakan dasar dari:
Perhitungan beban pendinginan
Pengendalian kelembapan
Pemilihan cooling coil
Desain dehumidifier
Desain humidifier
Analisis efisiensi energi
Commissioning HVAC
Seorang HVAC Engineer yang memahami psychrometrics dapat memahami apa yang sebenarnya terjadi pada udara ketika melewati AHU, cooling coil, heater, maupun dehumidifier.
8.2 Apa Itu Udara Lembap (Moist Air)?
Udara yang kita hirup bukan hanya terdiri dari oksigen dan nitrogen.
Udara atmosfer terdiri dari:
Udara kering (Dry Air)
Uap air (Water Vapor)
Kombinasi keduanya disebut:
Moist Air
Jumlah uap air yang terkandung dalam udara akan menentukan kelembapan udara tersebut.
8.3 Properti Dasar Psychrometrics
Dry Bulb Temperature (DB)
Temperatur udara yang diukur menggunakan termometer biasa.
Satuan:
°C
°F
DB adalah temperatur yang paling sering digunakan dalam HVAC.
Wet Bulb Temperature (WB)
Temperatur yang diukur menggunakan termometer dengan sumbu basah.
WB selalu:
Lebih rendah atau sama dengan DB
Semakin kering udara:
Selisih DB dan WB semakin besar.
Dew Point Temperature (DP)
Dew Point adalah temperatur saat udara mulai mengalami kondensasi.
Ketika:
Temperatur udara turun hingga dew point
Maka:
Uap air berubah menjadi air.
Relative Humidity (RH)
Persentase kandungan uap air dibandingkan kapasitas maksimum udara pada temperatur tertentu.
RH=\frac{Actual\ Water\ Vapor}{Maximum\ Water\ Vapor}\times100%
Contoh:
RH 50% berarti udara mengandung setengah dari kapasitas maksimum uap air yang dapat ditampung pada suhu tersebut.
Humidity Ratio (W)
Jumlah uap air yang terkandung dalam udara.
Satuan:
kg air/kg udara kering
g/kg udara kering
Humidity Ratio merupakan parameter utama dalam perhitungan dehumidifikasi.
Enthalpy (h)
Total energi yang terkandung dalam udara.
Satuan:
kJ/kg
Enthalpy digunakan untuk menghitung:
Cooling Load
Heating Load
Energy Analysis
8.4 Hubungan Temperatur dan RH
Banyak orang menganggap RH adalah jumlah air di udara.
Padahal RH dipengaruhi oleh temperatur.
Contoh:
Udara:
25°C RH 50%
Jika dipanaskan menjadi:
35°C
Jumlah air tetap.
Namun RH akan turun.
Sebaliknya jika udara didinginkan:
RH akan naik.
Inilah alasan mengapa RH dan temperatur harus selalu dianalisis secara bersamaan.
8.5 Psychrometric Chart
Psychrometric Chart adalah alat grafis yang digunakan untuk membaca kondisi udara.
Chart ini memungkinkan engineer menentukan:
DB
WB
RH
Dew Point
Enthalpy
Humidity Ratio
Specific Volume
dari satu titik kondisi udara.
8.6 Membaca Psychrometric Chart
Minimal diperlukan dua parameter yang diketahui.
Contoh:
DB = 25°C
RH = 50%
Dari titik tersebut dapat diperoleh:
WB
Dew Point
Enthalpy
Humidity Ratio
dan properti lainnya.
8.7 Proses Pendinginan (Cooling)
Ketika udara melewati cooling coil:
Temperatur turun
Enthalpy turun
Jika suhu coil masih di atas dew point:
Hanya terjadi sensible cooling
Jika suhu coil di bawah dew point:
Terjadi sensible cooling dan latent cooling
Sensible Cooling
Udara:
25°C RH 50%
↓
18°C RH lebih tinggi
Tidak terjadi kondensasi.
Cooling & Dehumidification
Udara:
25°C RH 60%
↓
12°C RH mendekati jenuh
↓
Kondensasi terbentuk
↓
Humidity Ratio turun
Inilah proses utama pada AHU dan sistem AC.
8.8 Proses Heating
Saat udara dipanaskan:
Temperatur naik
RH turun
Humidity Ratio tetap
Contoh:
20°C RH 70%
↓
30°C RH 40%
Jumlah air tetap sama.
8.9 Proses Humidifikasi
Humidifier menambahkan uap air ke udara.
Akibatnya:
Humidity Ratio naik
RH naik
Digunakan pada:
Farmasi
Elektronik
Laboratorium tertentu
8.10 Proses Dehumidifikasi
Tujuan:
Mengurangi kandungan uap air.
Metode:
Cooling Coil
Metode paling umum.
Udara didinginkan hingga melewati dew point.
Desiccant Rotor
Menggunakan material penyerap kelembapan.
Contoh:
Silica Gel
Molecular Sieve
Mampu mencapai RH sangat rendah.
8.11 Mixing Air Process
Pada AHU sering terjadi pencampuran:
Fresh Air
Return Air
Kondisi hasil campuran berada di antara kedua titik tersebut pada psychrometric chart.
Proses ini digunakan untuk:
Mengurangi beban pendinginan
Menghemat energi
Menjaga kualitas udara
8.12 Sensible Heat Ratio (SHR)
SHR menunjukkan proporsi sensible load terhadap total load.
SHR=\frac{Sensible\ Load}{Total\ Load}
Nilai SHR:
| Aplikasi | SHR Umum |
|---|---|
| Kantor | 0,80–0,95 |
| Rumah Sakit | 0,70–0,85 |
| Cleanroom | 0,60–0,80 |
| Ruang RH Rendah | 0,40–0,70 |
Semakin rendah SHR:
Semakin besar beban kelembapan.
8.13 Apparatus Dew Point (ADP)
ADP adalah temperatur efektif permukaan coil yang digunakan dalam analisis psychrometric.
ADP membantu menentukan:
Kapasitas coil
Leaving Air Condition
Dehumidification Performance
8.14 Bypass Factor (BF)
Tidak semua udara bersentuhan sempurna dengan coil.
Sebagian udara "melewati" coil secara efektif.
Hubungan ini dinyatakan dengan:
BF=\frac{T_{leaving}-T_{ADP}}{T_{entering}-T_{ADP}}
Semakin kecil BF:
Performa coil semakin baik.
8.15 Aplikasi Psychrometrics pada HVAC
Psychrometrics digunakan untuk:
AHU Design
Menentukan kapasitas coil
Menentukan airflow
Cleanroom
Pengendalian RH
Recovery Time
Stability Analysis
Rumah Sakit
Temperatur ruang operasi
RH ruang isolasi
Dehumidifier Design
Menentukan kapasitas penghilangan kelembapan
Commissioning
Verifikasi performa sistem
8.16 Kesalahan Umum dalam Analisis Psychrometric
| Kesalahan | Dampak |
|---|---|
| Hanya melihat suhu | RH tidak terkendali |
| Mengabaikan dew point | Kondensasi tidak terprediksi |
| Tidak menghitung latent load | Coil undersized |
| Salah membaca chart | Desain tidak akurat |
| Mengabaikan fresh air | Beban pendinginan meningkat |
8.17 Kesimpulan
Psychrometrics merupakan bahasa dasar HVAC Engineering. Semua proses pendinginan, pemanasan, humidifikasi, dehumidifikasi, dan pencampuran udara dapat dianalisis menggunakan prinsip psychrometrics.
Pemahaman yang baik terhadap psychrometric chart dan properti udara akan membantu engineer melakukan desain, seleksi peralatan, troubleshooting, commissioning, serta optimasi sistem HVAC dengan lebih akurat dan profesional.
