Unit koil kipas air dingin di kamar hotel: katup dua arah, saringan, pembuangan udara, isolasi pipa, debit dan rugi tekan, saluran kondensat, uji kebocoran, dan kode galat

Sebuah hotel di kota pesisir merenovasi satu lantai dan memasang unit koil kipas kaset satu arah ramping di atas lorong masuk setiap kamar. Dua minggu kemudian, plafon empat kamar basah, selalu ketika kamar kosong. Dua unit hanya diberi katup bola tanpa katup listrik dua arah, sehingga air dingin terus mengalir walaupun kipas berhenti saat kartu kamar dicabut. Unit ketiga punya katup dua arah tanpa saringan di depannya, dan serpihan pipa membuat katup tidak menutup rapat. Pada unit keempat, pipa buang kondensat dinaikkan 700 mm untuk melewati balok, padahal manual pemasangannya membatasi tinggi pipa buang 550 mm. Manual itu mewajibkan katup listrik dua arah di pipa masuk dan saringan 40 mesh, dan memperingatkan bahwa tanpa keduanya air mengembun di dalam unit dan bocor.

Unit koil kipas (fan coil unit, FCU) adalah unit tata udara ruang yang mendinginkan udara dengan mengalirkan air dingin dari chiller melalui koil bersirip sementara kipas kecil meniupkan udara ruang melewati koil. Bab ini membahas sisi airnya, yang menentukan apakah plafon kamar tetap kering.

Batas pembahasan

Bab ini membahas sisi air dan sisi kondensat FCU air dingin di kamar hotel dan rumah sakit. Manual yang dibandingkan adalah manual pemasangan unit koil kipas kaset, manual pemasangan unit koil kipas plafon tersembunyi, dan manual AHU modular dan unit koil kipas kabinet, ditambah dua manual chiller ulir berpendingin udara untuk kondisi uji dan cara mengukur rugi tekan. Angka yang dikutip adalah contoh dari satu manual pabrik; yang berlaku adalah manual unit yang terpasang. Sebagian angka manual kaset dibaca dari teks yang karakternya rusak lalu didekode (85 persen dan 30 °C pada kriteria isolasi, 120 °C, kemiringan 1/100, 30 MΩ, serta 1 dan 2 liter pada uji aliran kondensat); angka itu perlu dicocokkan dengan manual cetak sebelum dipakai sebagai batas.

Sisi udara dan kondensat AC secara umum ada di Bab 14 tentang AC ruang di hotel dan rumah sakit, sirkuit air dingin dan menara di Bab 10 · Utilitas tentang air pendingin dan menara pendingin, chiller dari sisi operator di Bab 17, ukuran dan otoritas katup kendali di Bab 10, perangkap air buangan gedung di Bab 6 · Bangunan & Fasilitas tentang air buangan, perangkap, dan ven, uji resistansi isolasi di Bab 17 · Kelistrikan & Kendali, dan titik embun di Bab 16 · Bangunan & Fasilitas tentang ventilasi, psikrometri, dan kondensasi. Kapasitas per ukuran, ukuran katup, dan dosis bahan kimia air tidak dibahas.

Manual kaset meminta pemasangan oleh pemasang berkualifikasi dan pekerjaan listrik oleh elektrisi berkualifikasi. Chiller dan pompa utama di luar pekerjaan teknisi kamar. Kerja di atas plafon mengikuti Bab 10 · Keselamatan tentang kerja di ketinggian, dan pekerjaan di kotak listrik unit didahului isolasi energi menurut Bab 76 · Kelistrikan & Kendali tentang kerja aman dan LOTO.

Komponen sisi air di unit

Susunan pipa di ketiga manual sama pada garis besarnya:

1. Koil bersirip. Manual plafon tersembunyi menempatkan masukan air di bawah dan keluaran di atas; manual AHU dan unit kabinet meminta koil pendingin dialiri dari bawah ke atas.
2. Katup di setiap masukan dan keluaran, misalnya katup gerbang pasok dan aktuator katup kendali di masukan serta katup bola di keluaran.
3. Katup kendali dua arah atau tiga arah, pada sistem dua pipa atau empat pipa.
4. Saringan 40 mesh di pipa masuk.
5. Katup ventilasi udara di sisi keluaran koil.

Katup dua arah (2-way valve) adalah katup kendali yang membuka atau menutup aliran air ke satu koil sehingga air hanya melewati koil yang membutuhkannya. Saringan (strainer) adalah kasa logam di pipa masuk yang menahan kotoran pipa sebelum mencapai katup kendali dan koil. Katup ventilasi udara (air vent valve) adalah katup kecil di titik tinggi sisi keluaran koil yang dibuka untuk mengeluarkan udara dari koil dan pipa.

Unit kaset dikirim berisi gas nitrogen; tutup pipa dibuka tepat sebelum disambung, dan bila tidak ada gas keluar, unit tidak dipasang. Pipa keluaran wajib dari logam, label IN dan OUT dicocokkan, dan ulir dibalut pita PTFE 10 sampai 15 lilitan. Manual AHU dan unit kabinet meminta konektor heksagonal koil ditahan dengan kunci lawan saat dikencangkan.

Katup dua arah dan logika kondensasi

Air dingin di koil jauh di bawah titik embun udara plafon di iklim Indonesia, seperti dijelaskan di Bab 16 · Bangunan & Fasilitas tentang psikrometri dan kondensasi. Selama kipas berputar, embun terbentuk di sirip dan jatuh ke baki. Bila kipas berhenti tetapi air dingin tetap mengalir, badan unit, motor, dan kisi ikut dingin dan berembun di tempat yang tidak menampung air. Manual kaset menulis bahwa katup dua arah yang menutup saat unit berhenti memutus sirkulasi air dingin melalui unit dan mencegah kondensasi di dalamnya. Manual plafon tersembunyi mencantumkan air dingin yang mengalir saat kipas berhenti sebagai sebab kebocoran, dengan tindakan menutup katup kendali atau menjalankan kipas pada kecepatan rendah.

Aturan operasi dari manual kaset:

• katup listrik dua arah wajib di pipa masuk, agar sirkulasi air dingin 24 jam dapat diputus pada unit yang berhenti;
• bila chiller tidak dipakai lebih dari 4 jam dalam mode dingin, sirkulasi air dihentikan, atau kipas dijalankan pada kecepatan rendah;
• menyalakan: FCU dulu, lalu chiller; mematikan: chiller dulu, lalu FCU;
• sakelar daya unit tidak dimatikan walaupun lama tidak dipakai, dan tidak segera setelah operasi berhenti, karena kondensat dapat meluap;
• unit tidak dipakai di tempat dengan kelembapan relatif 80 persen atau lebih;
• katup kendali dipastikan terbuka sebelum operasi.

Dari aturan itu, kartu kamar sebaiknya mematikan kipas melalui pengendali FCU agar katup dua arah ikut menutup, bukan memutus catu daya unit. Jadwal chiller malam yang membiarkan pompa berjalan diperiksa terhadap batas 4 jam.

Mengisi sirkuit, membuang udara, tekanan kerja, dan mutu air

Udara di koil menurunkan kinerja dan menimbulkan bunyi. Manual kaset meminta katup ventilasi dibuka pada sirkulasi pertama dan pada start ulang setelah lama berhenti, dengan selang yang menampung air, sampai udara habis, lalu ditutup. Selang ventilasi tidak dimasukkan ke lubang buang baki, dan pipa dirancang tanpa kantong udara. Manual AHU dan unit kabinet meminta pipa dibilas setelah dipasang dengan katup ke unit tertutup, supaya kotoran tidak masuk koil.

Tekanan kerja air maksimum koil kaset adalah 1,0 MPa, dan sistem dirancang agar tekanan di unit tidak melebihinya. Manual AHU dan unit kabinet memberi tekanan rancangan koil 1,6 MPa untuk produknya. Tekanan terbesar terjadi di unit lantai terbawah: kolom air setinggi gedung ditambah tekanan pompa (Contoh 3; Bab 9 · Bangunan & Fasilitas tentang tekanan dan pompa air gedung). Manual kaset tidak memberi tekanan uji hidrostatik; nilai dan cara uji tekan ditetapkan dokumen proyek dengan memperhatikan tekanan kerja koil (Bab 14 · Bangunan & Fasilitas tentang pengujian dan komisioning instalasi plumbing).

Air pengisi sirkuit juga harus memenuhi syarat mutu pabrik. Manual kaset menyatakan hanya air yang dipakai sebagai media; manual AHU dan unit kabinet mewajibkan air dilunakkan untuk mencegah kerak. Syaratnya berbeda:

Manual kaset menulis satuan ppm, yang setara mg/L untuk air. Rentang pH-nya hanya bertumpang pada 7,5 sampai 8,0, dan keduanya syarat pabrik, bukan standar nasional. Sirkuit yang melayani unit dari beberapa pabrik mengikuti syarat paling ketat atau keputusan penyedia pengolahan air bersama pabrik (Contoh 6).

Debit pengenal dan rugi tekan

Debit pengenal (rated flow rate) adalah debit air yang menjadi dasar data kinerja unit pada lembar data pabrik. Rugi tekan (pressure drop) adalah selisih tekanan air antara sambungan masuk dan sambungan keluar koil pada debit tertentu. Manual kaset meminta debit pengenal tercapai, karena debit rendah menurunkan kinerja dan membuat unit bekerja tidak normal. Tabelnya, dalam L/menit dan kPa:

Kaset empat arah dan melingkar ukuran 2 berdebit sama tetapi rugi tekannya berbeda 10 kPa. Debit dapat diperkirakan dari rugi tekan, karena pada aliran turbulen rugi tekan kira-kira sebanding dengan kuadrat debit:

$\dot V \approx \dot V_\text{p}\sqrt{\frac{\Delta p}{\Delta p_\text{p}}}$

dengan $\dot V$ debit terukur (L/menit), $\dot V_\text{p}$ debit pengenal (L/menit), $\Delta p$ rugi tekan terukur (kPa), dan $\Delta p_\text{p}$ rugi tekan pengenal (kPa). Cara mengukurnya dipinjam dari manual chiller 70 sampai 125 ton refrigerasi: tap di pipa lurus, manometer pada elevasi sama atau satu manometer bermanifold, tanpa katup, saringan, dan fitting dalam pembacaan.

Panas yang diserap air dihitung seperti di Bab 10 · Utilitas tentang air pendingin dan menara pendingin:

$\dot Q = \frac{\dot V}{60}\,\rho\,c_p\,\Delta T$

dengan $\dot Q$ dalam kW, $\rho$ sekitar 1 kg/L, $c_p$ sekitar 4,19 kJ/(kg·K), dan $\Delta T$ beda suhu air keluar dan masuk koil (K). Manual kendali chiller memberi kondisi uji standar chiller: air dingin keluar chiller 7 °C dan kembali 12 °C, beda 5 K. Beda suhu rancangan gedung tertentu ada di dokumen perancang.

Isolasi pipa air dan pipa buang

Manual kaset memberi urutan: uji kebocoran dulu, lalu isolasi; katup dua arah diisolasi lebih dulu, baru pipa masuk, pipa keluar, dan pipa buang. Kriteria umumnya bahan yang tahan pada kelembapan relatif kurang dari 85 persen pada 30 °C; di atas itu dipakai tingkat lembap tinggi. Untuk pipa air 15,88 mm, tebal isolasi 19 mm pada kondisi umum dan 32 mm pada kondisi lembap tinggi, dengan ketahanan panas bahan 120 °C atau lebih. Kondisi lembap tinggi menurut manual itu meliputi daerah pantai, tepi danau atau sungai, daerah yang sering berembun pagi, ruang makan, restoran, kolam renang, sauna, ruang semibasemen, dan ruang pipa berventilasi buruk. Bila ragu, tingkat lembap tinggi yang dipilih.

Isolasi dipasang tumpang tindih tanpa celah dengan perekat khusus; tebalnya tidak boleh berkurang di belokan dan penggantung; isolasi gabungan beberapa pipa memakai tebal satu tingkat lebih tinggi; dan isolasi yang terkena matahari dibalut pita. Pada plafon bersuhu 27 °C atau lebih dengan kelembapan 80 persen atau lebih, badan unit kaset diberi isolasi busa polietilena setebal 10 mm atau lebih. Manual plafon tersembunyi menganjurkan pipa buang diisolasi.

Saluran kondensat, uji kebocoran, dan uji aliran kondensat

Perangkap kondensat (condensate trap) adalah lengkung pipa berisi air di jalur buang kondensat yang menjadi segel antara pipa buang dan ruang koil. Manual plafon tersembunyi menjelaskan bahwa segel air mencegah udara mengalir dari pipa buang ke seksi koil. Perangkap yang terlalu tinggi menimbulkan tekanan balik yang menahan aliran sehingga kondensat menumpuk; perangkap yang terlalu pendek kehilangan segel dan bekerja seperti tanpa perangkap. Manual itu menganjurkan perangkap pipa plastik bening berdiameter dalam 7/8 in (22 mm) yang dapat dilepas untuk dibersihkan dan mungkin perlu diisi air saat start.

Aturan jalur buang:

1. Kerataan. Manual plafon tersembunyi: bagian atas unit rata, baki sudah dibuat miring, baki jangan diratakan. Manual kaset: unit diperiksa sejajar plafon dengan waterpas.
2. Kemiringan. Paling sedikit 1/8 in per ft menurut manual plafon tersembunyi, dengan peraturan setempat yang berlaku; 1/100 atau lebih menurut manual kaset, dan bila kurang dipasang ventilasi udara.
3. Pipa naik pada kaset satu arah ramping: tegak dalam 300 mm dari lubang selang, tinggi paling besar 550 mm.
4. Penyangga berjarak 1 sampai 1,5 m.
5. Selang fleksibel disambung mendatar; celah sumbu paling besar 20 mm dan tekukan paling besar 30°, tidak ke atas dan tidak melingkar.
6. Sambungan: klem logam dikencangkan sampai delapan lubangnya terlihat, siku ke pipa utama tegak, dan perangkap atau buangan tidak langsung di ujung pipa untuk mencegah bau.
7. Pembuangan terpusat tiga unit atau lebih: ventilasi utama di depan unit yang paling jauh dari pipa buang utama.

Unit kaset memakai pompa buang dengan sakelar pelampung; pompa tidak bekerja bila pelampung tidak mendeteksi air. Sambungan ke sistem air buangan gedung mengikuti Bab 6 · Bangunan & Fasilitas tentang air buangan, perangkap, dan ven.

Pipa air diuji bocor setelah disambung dan dibersihkan: air disirkulasikan, sambungan diperiksa, baru diisolasi. Sambungan selang fleksibel dengan pipa PVC diuji bocor paling sedikit 24 jam, dan sambungan berlem diperiksa setelah lemnya mengeras.

Uji aliran kondensat menuang sekitar 1 liter air ke baki kaset satu arah ramping, atau 2 liter untuk kaset empat arah dan melingkar, tanpa sampai meluap. Pompa buang hanya dapat diperiksa dalam mode dingin; bila kabel belum selesai, manual menyambung catu 220 sampai 240 V ke terminal L dan N, dan langkah ini pekerjaan elektrisi. Yang diperiksa adalah kerja pompa, air di ujung pipa, dan kebocoran; bila bocor, kerataan unit dan sambungan diperiksa. Baki dikuras setelah uji dan sebelum servis.

Kelistrikan tingkat teknisi

Manual kaset meminta daya diputus sebelum pemasangan, servis, atau pembersihan; catu khusus FCU terpisah dari catu chiller; pemutus arus bocor; dan pembumian yang tidak disambung ke pipa gas, pipa air, penangkal petir, atau kabel telepon. Contoh spesifikasinya: catu 220 sampai 240 V dengan batas 198 sampai 264 V, pemutus arus bocor 30 mA 0,1 detik, kabel daya 2,5 mm² atau lebih. Katup dua arah yang dibeli di lokasi bertegangan AC 220 sampai 240 V dengan arus kerja 0,3 A atau kurang.

Sebelum diberi daya, resistansi isolasi antara terminal L, N dan bumi diukur dengan penguji 500 V DC; hasilnya paling sedikit 30 MΩ. Terminal komunikasi tidak boleh diuji dengan penguji isolasi; hubung singkatnya diperiksa dengan multimeter biasa. Batas ini jauh di atas batas umum 1 MΩ di Bab 17 · Kelistrikan & Kendali tentang uji resistansi isolasi.

Kabel antarunit dipilih agar jatuh tegangan total kurang dari sekitar 10 persen dari 220 V, dengan rumus manual:

$\Delta V = \sum_{k=1}^{n}\frac{c \times 35{,}6 \times L_k \times i_k}{1000 \times A_k}$

dengan $\Delta V$ jatuh tegangan (V), $c$ sekitar 1,55 (faktor tahanan kontak terminal), $L_k$ jarak ruas $k$ (m), $i_k$ arus ruas itu (A), dan $A_k$ luas penampang kabel (mm²). Angka 35,6 sama dengan dua kali tahanan jenis tembaga sekitar 17,8 Ω·mm²/km, untuk penghantar pergi dan pulang.

Kode galat, perawatan bulanan, dan diagnosis

Manual kaset mengelompokkan galat menjadi sensor suhu ruang, sensor suhu masuk koil dan keluar koil (putus atau hubung singkat), kipas, komunikasi (tidak ada komunikasi selama 2 menit, alamat ganda, alamat belum ditentukan, jumlah unit tidak cocok), pencegahan kenaikan suhu air, sekering termal putus, deteksi kedua sakelar pelampung, dan memori. Nomor kodenya khas pabrik. Saat galat muncul, tampilan berkedip dan operasi lain berhenti. Start ulang menjalankan unit lalu menilai ulang galatnya, jadi galat yang hilang setelah start ulang belum tentu selesai.

Manual plafon tersembunyi memakai lampu penggerak motor kipas: menyala 1 detik dan padam 1 detik saat siaga, menyala terus saat normal, dan saat gangguan berkedip 0,3 detik sebanyak N kali lalu padam 3 detik. Gangguannya meliputi arus lebih motor, tegangan bus DC lebih atau kurang, motor macet, gagal start, dan kehilangan fasa; arti setiap jumlah kedip ada di tabel manual unit.

Perawatan bulanan menurut manual plafon tersembunyi: filter dicuci atau diganti, baki dan pipa buang diperiksa, koil dibersihkan dengan semprotan air atau udara bertekanan rendah, dan sambungan kabel dikencangkan dengan daya diputus. Tabel gejalanya:

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya.

Contoh 1: batas angkat pipa buang. Rencana naik 700 mm di kasus pembuka melebihi batas 550 mm manual kaset. Jalur diubah: naik tegak 500 mm dalam 300 mm dari lubang selang, lalu mendatar 8 m pada 1/100. Ujungnya turun $8000/100 = 80$ mm, sehingga berada $500 - 80 = 420$ mm di atas lubang selang. Sambungan ke pipa utama harus di bawah titik itu.

Contoh 2: panas yang diserap air. Kaset satu arah ramping ukuran 3 berdebit pengenal 11,9 L/menit. Pada debit itu dan beda suhu 5 K, $\dot Q = 11{,}9/60 \times 1 \times 4{,}19 \times 5 = 4{,}16$ kW. Angka ini panas yang diserap air pada kondisi itu, bukan kapasitas pengenal unit. Bila beda suhu terukur 2 K, panasnya sekitar 1,66 kW. Sebelum menyalahkan chiller, periksa sisi udara: filter, kecepatan kipas, dan sirip.

Contoh 3: tekanan statis di lantai terbawah. Unit berada 80 m di bawah titik tertinggi sirkuit dan pompa menambah 0,25 MPa. Kolom air $\rho g h = 1000 \times 9{,}81 \times 80 = 0{,}785$ MPa, ditambah pompa menjadi 1,035 MPa, di atas batas 1,0 MPa manual kaset. Dengan pompa itu, kolom paling tinggi sekitar 76,5 m. Ini kondisi berhenti; perancang meninjau zona tekanan atau unitnya.

Contoh 4: uji isolasi. Penguji 500 V DC menunjukkan 12 MΩ. Hasil ini di atas batas umum 1 MΩ (Bab 17 · Kelistrikan & Kendali tentang uji resistansi isolasi) tetapi di bawah 30 MΩ manual kaset. Unit tidak diberi daya; elektrisi mencari lembap di kotak terminal, terutama setelah uji kebocoran, lalu mengukur ulang.

Contoh 5: memeriksa contoh jatuh tegangan pabrik. Contoh manual: 10 unit berjarak 10 m, masing-masing 1 A, kabel 2,5 mm². Ruas pertama membawa 10 A:

$\Delta V_1 = \frac{1{,}55 \times 35{,}6 \times 10 \times 10}{1000 \times 2{,}5} = 2{,}21 \text{ V}$

Ruas berikutnya membawa 9 sampai 1 A; jumlahnya 12,1 V dan tegangan unit terjauh 207,9 V. Manual menulis 11,2 V dan 208,8 V, padahal angka per ruas yang dicetaknya berjumlah 12,1 V; ini salah hitung di manual. Hasilnya tetap di atas 198 V. Varian dengan dua ruas pertama 4,0 mm² memberi 10,5 V dan 209,5 V, sesuai manual.

Contoh 6: mutu air dari dua pabrik. Kesadahan 120 mg/L sebagai CaCO₃ lolos tabel manual AHU dan unit kabinet tetapi gagal tabel manual kaset. Teknisi tidak memilih tabel yang menguntungkan; hasil uji dikirim ke penyedia pengolahan air dan pabrik, dan syarat paling ketat berlaku sampai ada keputusan tertulis.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan dan serahkan ke perancang, kontraktor mekanikal, elektrisi, atau distributor bila:

1. tekanan kerja di unit dapat melebihi batas manual (1,0 MPa pada unit kaset);
2. uji isolasi di bawah batas manual; unit tidak diberi daya;
3. air menetes ke kotak listrik, lampu, atau panel; putus dan kunci daya dulu (Bab 76 · Kelistrikan & Kendali tentang kerja aman dan LOTO);
4. kebocoran pipa air dingin tidak berhenti setelah katup isolasi ditutup;
5. unit baru tidak mengeluarkan nitrogen saat tutup pipanya dibuka;
6. mutu air di luar syarat pabrik, atau dua pabrik memberi syarat bertentangan;
7. galat sensor, kipas, sekering termal, atau pelampung muncul lagi setelah start ulang;
8. akses ke atas plafon tidak aman (Bab 10 · Keselamatan tentang kerja di ketinggian);
9. pekerjaan menyentuh chiller, pompa utama, atau jadwal kendali gedung (Bab 17 tentang chiller dari sisi operator).

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Bab 14 tentang AC ruang di hotel dan rumah sakit membahas AC ruang dan kondensat, Bab 10 · Utilitas tentang air pendingin dan menara pendingin membahas sirkuit air dingin, dan Bab 17 tentang chiller berpendingin udara membahas chiller dari sisi operator. Bab 16 tentang unit pengolah udara membahas perangkap pada tekanan negatif. Katup kendali ada di Bab 10, perangkap air buangan di Bab 6 · Bangunan & Fasilitas, uji isolasi di Bab 17 · Kelistrikan & Kendali, titik embun di Bab 16 · Bangunan & Fasilitas, tekanan pompa gedung di Bab 9 · Bangunan & Fasilitas, uji tekan pipa di Bab 14 · Bangunan & Fasilitas, kerja di ketinggian di Bab 10 · Keselamatan, dan kerja listrik aman di Bab 76 · Kelistrikan & Kendali.

Latihan dan pembahasan

Angka dalam soal dibuat untuk berlatih, kecuali disebut berasal dari manual.