Human Comfort & Konsep Dasar Perpindahan Panas pada Air Conditioning

Faktor apa saja yang mempengaruhi kenyamanan (human comfort) ?

Ada beberapa faktor yang membuat kenyamanan/human comfort terjadi, seperti suhu udara, kelembaban, pergerakan/aliran udara, udara segar (O2) yang memadai, kebersihan udara, tingkat kebisingan, pencahayaan, dan peralatan serta furniture  kerja yang tepat. Kali ini kita akan fokus membahas kenyamanan terkait panas (thermal comfort). Thermal comfort bergantung pada pengkondisian suhu (dry bulb), kelembaban (humidity), efek radiasi dan pergerakan udara (air motion).

Kebutuhan air conditioning umumnya disesuaikan dengan metabolisme tubuh manusia di dalam ruang tersebut. Tubuh manusia menghasilkan panas, panas yang dihasilkan tubuh manusia ditransfer melalui konveksi dan radiasi lalu dilepaskan ke lingkungan sekitar. Aktifitas dikantor menghasilkan rata-rata 450 Btu/hr dimana 60% panas ditransfer ke lingkungan melalui konveksi dan radiasi sisanya 40% dilepaskan melalui pernafasan dan keringat manusia.

Dan ketika manusia melakukan pekerjaan berat seperti di pabrik, tubuh akan menghasilkan 1.450 Btu/hr. Pada aktifitas pabrik proporsi berbalik dimana 40% panas ditransfer melalui konveksi dan radiasi, sedangkan 60% dilepaskan melalui keringat dan pernafasan manusia.

Prinsip Perpindahan Panas pada Human Comfort

Sebuah sistem pemanas atau pendingin ruangan juga memiliki prinsip perpindahan panas untuk kenyamanan manusia, ada tiga prinsip pada perpindahan panas yaitu :

1. Energi panas tidak dapat dihilangkan melainkan hanya dapat dipindahkan ke zat lain. Untuk menghasilkan proses pendinginan, panas harus dipindahkan dari suatu zat ke zat yang lain. Ini yang umumnya dinamakan konservasi energy. Sebagai contoh es batu yang ditempatkan dalam sebuah minuman sebelum disajikan es batu berguna untuk mendinginkan minuman tersebut. Proses yang terjadi adalah panas dari minuman ditransfer ke es batu maka suhu minuman akan menurun. Panas dari minuman tidak di hilangkan tetapi diserap oleh es batu sehingga es batu mencair.
2. Panas selalu mengalir dari suhu tinggi ke suhu lebih rendah, dengan kata lain dari panas ke dingin. Secara alami energi panas tidak dapat mengalir dari dingin ke panas. Sebagai contoh di atas minuman dan es batu dimana panas akan selalu mengalir dari minuman ke es batu.
3. Panas dapat dipindahkan dari suatu zat ke zat lain melalui 3 proses dasar yaitu konduksi, konveksi dan radiasi

Metode Perpindahan Panas :

sumber : EANDROIDFISIKA

1. Konduksi
   Konduksi adalah perpindahan panas melalui benda padat, sebagai contoh pada fan coil pendingin dimana air dingin mengalir tabung/tube bagian dalam pada konvektor/coil lalu mendinginkan seluruh tabung sehingga dingin ditransfer dengan cara konduksi ke sirip/fin yang menempel pada bagian luar tabung/tube.
2. Konveksi 
   Konveksi adalah proses perpindahan panas akibat pergerakan fluida (zat cair/gas). Pada Fan Coil pendingin, dingin ditransfer ke udara ketika udara dalam ruangan yang bersentuhan dengan fin. Ketika suhu udara turun maka udara makin padat dan mengalir ke bawah. Pergerakan udara ini dikenal sebagai konveksi current. Pada Fan Coil, fan menyebabkan perbedaaan tekanan dan udara di dorong melalui fin dan masuk ke ruangan. Konveksi dapat diakibatkan karena pergerakan udara secara natural (udara dingin turun atau udara panas naik karena perbedaan density) atau pergerakan udara yang disebabkan oleh fan yang mendorongnya.
3. Radiasi
   Radiasi adalah proses perpindahan panas melalui gelombang elektromagnetik, yang dipancarkan karena adanya perbedaan temperatur antara dua buah benda tanpa memerlukan adanya zat perantara. Hal yang menarik dari panas yang diradiasikan adalah bahwa panas tersebut tidak memanaskan udara di antara sumber dan benda yang dituju, melainkan hanya memanaskan benda itu sendiri.

Pengukuran Kuantitas Panas 

Satuan untuk mengukur kuantitas panas adalah British Thermal Unit (BTU). BTU didefinisikan sebagai jumlah energi panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu pound (lb) air satu derajat Fahrenheit (F). Dalam sistem systeme internationale (SI), kuantitas panas dapat dinyatakan dengan menggunakan satuan kilojoule (kJ). Satu kilokalori (kcal) didefinisikan sebagai jumlah energi panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu kilogram (kg) air satu derajat Celcius (C). satu kkal sama dengan 4,19kJ.

Proses pendinginan atau pemanasan udara pada air conditioning secara sederhana dapat didefinikan sebagai perpindahan sejumlah energy/panas dari satu zat ke zat lain dan dari satu tempat ke tempat lain. Energi ini dapat diklasifikasikan sebagai energi panas sensible atau energi panas laten.

Panas sensibel adalah energi panas yang bila ditambahkan atau dikurangkan pada suatu zat akan menghasilkan perubahan suhu dry bulb tetapi tidak mengubah fase/wujud. Misalnya memanaskan air dari suhu kamar hingga mendidih melibatkan jenis panas ini.

Panas laten adalah energi panas yang dibutuhkan untuk mengubah fase/wujud suatu zat tanpa mengubah suhunya. Misalnya, air pada suhu 100°C, panas yang ditambahkan untuk mengubah air menjadi uap adalah panas laten.

Sistem pendingin udara adalah dengan memindahkan panas sensibel untuk menurunkan suhu udara dan panas laten untuk menurunkan kelembaban.

Semoga pengetahuan dasar perpindahan panas & human comfort dapat membuat kita lebih mudah mengerti tentang air conditioning.