Menghitung Perpindahan Panas pada Bangunan

pada tanggal
TUGAS  FISIKA  BANGUNAN



O

L

E

H



RAMBU  RADA  BERA
1322092

Dosen pembimbing: Ir.Suryo Triharjanto,MT

INSTITUT  TEKNOLOGI  NASIONAL  MALANG
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAN
JURUSAN ARSITEKTUR



tugas
FISIKA BANGUNAN
semester 2 tahun akademik 2013/2014
 





A.          PENDAHULUAN
Banyak aspek yang harus dipertimbangkan dalam merancang bangunan, diantaranya adalah aspek kenyamanan. Pada tugas ini hitunglah aspek thermal baik buatan (lampu) maupun alam (matahari) sebuah ruang kelas yang memiliki karakteristik sebagai berikut :

B.          DATA
Sebuah Ruang Kelas.
·           Jumlah orang      = 40 orang
·           Jumlah lampu     = 8 lampu @ 20 watt
·           Komputer             = 1 buah 30 watt
·           LCD                      = 1 buah 15 watt      
·           Bahan                  = Dinding Batu Bata di plester pada 2 sisi
·           Tebal bata            = 8 cm
·           Tebal plester         = 2 cm
·           Panjang dinding= 12 m
·           Lebar dinding     = 8 m
·           Tinggi dinding  = 4 m
·           Luas Bidang kaca Dinding barat   = 40 %
·           Luas Bidang Kaca Dinding Timur = 20%
·           Suhu luar (To)    = 300C
·           Suhu dalam (Ti)            = 250C


C.           SOAL:
·           Menghitung transmitan dan resistan elemen bangunan berlapis
·           Kenaikan suhu benda oleh radiasi matahari
·           Panas yang menembus elemen bangunan
·           Panas yang menembus kaca
·           Aliran udara untuk membuang panas dengan memperhatikan volume ruang




D.           PERHITUNGAN

1.     MENGHITUNG TRANSMITAN DAN RESISTAN ELEMEN BANGUNAN BERLAPIS
·           Diketahui sebuah bangunan memiliki struktur dinding bata dengan lapisan plester
·           Tebal plester luar dan plester dalam (d plester) @ 2 cm
·           T ebal batu bata (d bata) 8 cm.
·           Konduktivitas plester (k plester) 0.9 W/m20C,
·           Konduktivitas batu bata (k bata) 1.2 W/m20C
·           Konduktan permukaan dalam dinding (f1) 8.12 W/m2 0C.
Maka
·           Resistan plester (R1 plester)          = d plester/k plester = 0,02m/0,9 W/m2 0C
= 0,022 m2 0C/W
·           Resistan Bata (R1 bata)                = 0,08 m/1,2 W/m2 0C = 0,067 m2 0C/W
·           Resistan total                                  = R1 plester + R1 bata + R1 plester
= 0,022 + 0,067+ 0,022
    = 0,111 m20C /W


a.     TRANSMITAN (U)
      DINDING BARAT (terlindungi)
      fo = 10W/m20C

       Resistan dinding (R dinding barat)       = 1/f1+ R total + 1/fo
                                                                 = 1/8,12 + 0,111 + 0,10
                                                                 = 0,334 0C/W

       Transmitan dinding (U dinding barat) = 1/R dinding
                                                                 = 1/0,334 = 2,994 W/m2 0C

b.     DINDING UTARA (normal)
Resisten dinding (R dinding utara)       =1/f1+ R total + 1/fo
                                              =1/8,12 + 0.111 + 1/18.90
                                                          =0.123 + 0.111 + 0.052
                                                       R= 0,286 0C/W
Transmitan dinding (U dinding utara) = 1/R dinding
                                                          =1/0.286
                                                       u=3.496W/m2 0C

c.     DINDING TIMUR (terlindungi)
      Resistan dinding (R dinding barat)       = 1/f1+ R total + 1/fo
                                                                 = 1/8,12 + 0,111 + 1/13.18
                                                          =0.123 + 0.111 + 0.075
                                                        R=0,3090C/W


       Transmitan dinding (U dinding barat) = 1/R dinding
                                                          =1/0.309
                                                       U=3.236  W/m2 0C


d.     DINDING SELATAN (sangat terbuka)
      Resisten dinding (R dinding utara)       =1/f1 + R total + 1/fo
                                                    =1/8.12 + 0.111 + 1/13.18
                                                                 =0.123 + 0.111 + 0.075
                                                              R=0.3090C/W
Transmitan dinding (U dinding utara) = 1/R dinding
                                                          =1/0.309
                                                       U= 3.236 W/m2 0C


2.     KENAIKKAN SUHU BENDA OLEH RADIASI MATAHARI
a.     PADA DINDING BARAT (Terlindungi)
Intensitas Radiasi matahari  untuk bagian barat (I)       = 97 W/m2
Suhu dalam ruang (Ti)                                                       = 250C
Suhu luar ruangan (To)                                                      = 300C
Bilangan Serap arbsorsi (α) Cat putih                               = 0,58
Sudut datang matahari (β)                                                = 60º
Konduktan permukaan dinding bata bagian barat (fo)) = 10,00 W/m2 0C
Maka,suhu permukaan yang terkena sinar matahari :

Ts    = To + (I α/fo) 0C
I       = Icosβ

Ts      = 30+ (97xcos 60 x 0,58/10)
= 32,813 0C

b.     DINDING UTARA(Normal)
Ts    = To + (I α/fo) 0C
Ts      = 30+ (97xcos 60 x 0,58/18,90)
          = 30 + (48,5 x 0,58 / 18,90)
     Ts = 31,49 0C



c.     DINDING TIMUR(Terlindungi)
Ts    = To + (I α/fo) 0C
Ts      = 30+ (97xcos 60 x 0,58/13,18)
          = 30 + (28,13 / 13,18)
     Ts= 32,134 0C

d.     DINDING SELATAN(Sangat Terbuka)
Ts    = To + (I α/fo) 0C
Ts      = 30+ (97xcos 60 x 0,58/13,18)
           = 30 + (28,13 / 13,18)
                                 Ts= 32,1340C



3.     PANAS YANG MENEMBUS ELEMEN BANGUNAN

a.    DINDING BARAT
Luas dinding                                  = 48 m2      32
Suhu dalam ruangan                     = 250C
Suhu luar ruangan                         = 300C sehingga ∆t=T2-T1= 50C
Suhu permukaan luar dinding     = 32,813 0C

Maka jumlah panas yang dipindahkan:

Qc              =A.U.∆t

U dinding                            = 2,994 W/m2 0C
Luas dinding + bukaan    = 48 m2
Luas bukaan                                    = 19,2 m2
A.dinding luas total – luas bukaan
=48 m2 -19,2 m2
= 28,8 m2
∆t                                          = 30 0C – 25 0C = 5 0C

Qc                                 = A.U.∆t
= 28,8 x  2,994 x 5
= 431,136 Watt
           

b.    DINDING UTARA

Qc              =A.U.∆t
U dinding                            = 3.496W/m2 0C
Luas dinding + bukaan    = 32m2
Luas bukaan                                    = 12,8 m2
A.dinding luas total – luas bukaan
=32 m2 -12,8 m2
= 19,2 m2

∆t                                          = 30 0C – 25 0C = 5 0C

Qc                                 = A.U.∆t
= 19,2 x  3.496  x 5
                                                                  Qc= 335,616Watt

c.    DINDING TIMUR
:
Qc              =A.U.∆t
U dinding                            = 3.236 W/m2 0C
Luas dinding + bukaan    = 48 m2
Luas bukaan                                    = 9,6 m2
A.dinding luas total – luas bukaan
=48 m2 – 9,6m2
= 38,4 m2

∆t                                          = 30 0C – 25 0C = 5 0C

Qc                                 = A.U.∆t
= 38,4 x 3.236  x 5
                                                                  Qc= 621,312Watt

d.   DINDING SELATAN

Qc              =A.U.∆t
U dinding                            = 3.236 W/m2 0C
Luas dinding + bukaan    = 32 m2
Luas bukaan                                    = 19,2 m2
A.dinding luas total – luas bukaan
=32 m2 –19,2 m2
= 12,8 m2

∆t                                          = 30 0C – 25 0C = 5 0C

Qc                                 = A.U.∆t
= 12,8 x  3,236 x 5
= 207,104Watt


4.     PANAS YANG MENEMBUS KACA

a.     DINDING BARAT
·                 Luas Kaca      (A)                              = 40% x luas dinding) =19,2
·                 Intensitas radiasi matahari (I)        = 97 W/m2
·                 β                                                          = 60º
·                 sgf (Soalr Gaint Factor)                 = 0,76

Qs                = A.I.θ W

A                 = 19,2
                                       =

Qs               =  19,2  × 97 cos 60 × 0,76
=  707,712    W

b.     DINDING TIMUR
Luas Kaca    (A)                  = 20% x 48 =9,6
Intensitas radiasi matahari (I)      = 97 W/m2
β                                            = 60º
sgf (Soalr Gaint Factor)    = 0,76

Qs               = A.I.θ W

A                 = 9,6
                                     

Qs               =  9,6 × 97 cos 60 × 0,76
=  353, 856W

5.     ALIRAN UDARA UNTUK MEMBUANG PANAS (Q) DENGAN MEMPERTAHANKAN VOLUME RUANG
a.        Jumlah orang (40)
b.         Lampu TL (20)
c.         Komputer  200 watt. T
d.        LCD 400 watt
e.         Volume Ruang (V)
f.         ti = 330C
g.        to = 250C (suhu yang diinginkan)

penyelesayan :
H = (40 x115) + (8x20) +200 +400
= 4600 + 160 +600
= 5360
N             = H/ 0,33 V× (ti – to)
                   = 5360 / 0,33 x 384 x 8
                   = 5360 / 1013,76
                   =5,287
Q                = V.N / 3600
                   = 384 x 5,287 / 3600
                   = 0,563


Keterangan :
Q               = aliran udara untuk membuang panas
N              = pergantian udara per jam
H              = panas yang dipindahkan



Komentar

Posting Komentar