Dalam sistem Heating, Ventilation, and Air Conditioning (HVAC), kebutuhan aliran udara menjadi salah satu faktor penting dalam merancang sistem ventilasi yang sesuai dengan fungsi suatu ruangan. Salah satu parameter yang digunakan untuk mengetahui tingkat pergantian udara adalah Air Changes per Hour (ACH).
Perhitungan ACH dapat membantu teknisi dan perancang HVAC memahami hubungan antara volume ruangan dan jumlah aliran udara yang masuk atau disirkulasikan dalam satu jam. Dengan mengetahui nilai ACH, kebutuhan ventilasi suatu ruangan dapat dianalisis berdasarkan fungsi dan persyaratan teknisnya.
Namun, perlu dipahami bahwa perhitungan ACH tidak secara otomatis menunjukkan bahwa seluruh udara lama di dalam ruangan benar-benar telah keluar dan tergantikan. Efektivitas ventilasi juga dipengaruhi oleh pola distribusi udara, posisi diffuser dan return air, serta konfigurasi sistem HVAC.
Apa Itu ACH?
Air Changes per Hour (ACH)adalah nilai yang menunjukkan jumlah volume udara yang setara dengan volume ruangan yang dapat disuplai atau disirkulasikan dalam waktu satu jam.
Secara sederhana, semakin besar nilai ACH, semakin besar pula volume udara yang bergerak melalui ruangan dibandingkan dengan volume ruangan tersebut dalam periode satu jam.
Sebagai contoh, ruangan dengan nilai ACH 6 berarti sistem memiliki aliran udara per jam yang secara volume setara dengan enam kali volume ruangan.
Untuk menghitung nilai ACH, diperlukan dua data utama:
- Volume aliran udara, biasanya dalam satuan CFM (Cubic Feet per Minute).
- Volume ruangan, dalam satuan kaki kubik atau cubic feet (ft³).
Rumus Cara Menghitung ACH
Jika kapasitas aliran udara diketahui dalam CFM, rumus ACH yang umum digunakan adalah:
ACH = (CFM × 60) ÷ Volume Ruangan (ft³)
Keterangan:
- ACH = Air Changes per Hour atau pergantian udara per jam.
- CFM = volume aliran udara dalam cubic feet per minute.
- 60 = konversi dari menit ke jam.
- Volume Ruangan = panjang × lebar × tinggi dalam satuan kaki kubik (ft³).
Untuk menghitung volume ruangan:
Volume Ruangan = Panjang × Lebar × Tinggi
Seluruh dimensi harus menggunakan satuan yang konsisten. Jika ukuran ruangan masih menggunakan meter, data tersebut perlu dikonversikan terlebih dahulu ke satuan yang sesuai sebelum digunakan dalam rumus CFM.
Contoh Perhitungan ACH
Misalnya terdapat sebuah ruangan dengan ukuran:
- Panjang: 20 feet
- Lebar: 15 feet
- Tinggi: 10 feet
- Aliran udara: 500 CFM
Langkah 1: Hitung volume ruangan
Volume = 20 × 15 × 10
Volume = 3.000 ft³
Langkah 2: Hitung volume udara per jam
Karena kapasitas udara yang tersedia adalah 500 CFM, maka:
500 × 60 = 30.000 ft³/jam
Artinya, sistem menyuplai atau mengalirkan udara sebanyak 30.000 kaki kubik dalam satu jam.
Langkah 3: Hitung ACH
ACH = 30.000 ÷ 3.000
ACH = 10
Dengan demikian, berdasarkan perhitungan tersebut, nilai ACH ruangan adalah 10 kali pergantian volume udara per jam.
Perlu diperhatikan bahwa angka tersebut merupakan hasil perhitungan berdasarkan volume aliran udara. Nilai tersebut tidak secara otomatis berarti seluruh udara di dalam ruangan benar-benar diganti sebanyak 10 kali karena efektivitas pergantian udara juga bergantung pada desain dan pola distribusi udara.
Contoh Perhitungan ACH dengan Ukuran Ruangan dalam Meter
Dalam proyek HVAC di Indonesia, ukuran ruangan umumnya menggunakan satuan meter. Untuk memudahkan perhitungan, ACH dapat dihitung menggunakan satuan metrik dengan kapasitas udara dalam CMH (Cubic Meter per Hour).
Rumusnya adalah:
ACH = CMH ÷ Volume Ruangan (m³)
Sementara volume ruangan dihitung dengan:
Volume Ruangan = Panjang × Lebar × Tinggi
Sebagai contoh, sebuah ruangan memiliki ukuran:
- Panjang: 6 meter
- Lebar: 5 meter
- Tinggi: 3 meter
- Aliran udara: 4.500 CMH
Maka:
Volume Ruangan = 6 × 5 × 3 = 90 m³
Selanjutnya:
ACH = 4.500 ÷ 90
ACH = 50
Artinya, secara perhitungan volume, aliran udara yang tersedia setara dengan 50 kali volume ruangan per jam.
Perhitungan menggunakan CFM maupun CMH pada dasarnya menghasilkan konsep yang sama selama satuan yang digunakan konsisten.
Konversi CFM ke CMH untuk Perhitungan ACH
Jika data sistem HVAC tersedia dalam CFM, sedangkan volume ruangan dihitung dalam meter kubik, maka diperlukan konversi satuan.
Secara umum:
1 CFM ≈ 1,699 CMH
Sebaliknya:
1 CMH ≈ 0,589 CFM
Sebagai contoh, jika sebuah sistem memiliki kapasitas aliran udara sebesar 1.000 CFM, maka kapasitas tersebut setara dengan sekitar:
1.000 × 1,699 = 1.699 CMH
Angka tersebut kemudian dapat digunakan untuk menghitung ACH apabila volume ruangan telah diketahui dalam meter kubik.
Berapa CFM per BTU dalam HVAC? Konversi BTU ke CFM dan CFM ke BTU
Cara Menghitung Kebutuhan CFM Berdasarkan Target ACH
Selain menghitung ACH dari kapasitas aliran udara yang sudah tersedia, perhitungan dapat dilakukan secara terbalik untuk mengetahui kebutuhan aliran udara berdasarkan target ACH.
Jika target ACH telah ditentukan, rumusnya dapat ditulis sebagai:
CFM = (ACH × Volume Ruangan (ft³)) ÷ 60
Sebagai contoh, sebuah ruangan memiliki:
- Volume: 3.000 ft³
- Target ACH: 6
Maka:
CFM = (6 × 3.000) ÷ 60
CFM = 300
Berdasarkan perhitungan tersebut, diperlukan aliran udara sebesar 300 CFM untuk mencapai nilai aliran udara yang secara volume setara dengan 6 kali volume ruangan per jam.
Namun, angka tersebut tidak boleh langsung dianggap sebagai kapasitas fan atau AHU yang harus dipilih. Dalam desain HVAC profesional, kapasitas peralatan harus mempertimbangkan faktor lain seperti static pressure, pressure drop filter, desain ducting, kebutuhan udara luar, beban pendinginan, dan karakteristik sistem.
Faktor yang Perlu Diperhatikan dalam Perhitungan ACH
Perhitungan ACH secara matematis relatif sederhana. Namun, penerapannya dalam desain HVAC membutuhkan analisis yang lebih luas.
1. Volume Ruangan
Volume ruangan merupakan dasar perhitungan ACH. Kesalahan dalam mengukur panjang, lebar, atau tinggi ruangan dapat menghasilkan nilai ACH yang tidak akurat.
2. Kapasitas Aliran Udara Aktual
Gunakan kapasitas aliran udara yang relevan dengan kondisi operasi sistem. Kapasitas fan yang tercantum pada spesifikasi belum tentu sama dengan aliran udara aktual yang diterima ruangan.
3. Static Pressure
Hambatan pada sistem ducting, filter, coil, diffuser, dan komponen lainnya dapat memengaruhi kemampuan fan dalam menghasilkan aliran udara.
4. Jenis Ruangan
Kebutuhan ACH berbeda-beda berdasarkan fungsi ruangan. Ruang kantor, ruang kelas, rumah sakit, laboratorium, cleanroom, dan fasilitas industri memiliki persyaratan ventilasi yang berbeda.
5. Udara Luar dan Udara Resirkulasi
Perlu dibedakan antara total aliran udara yang bersirkulasi dengan jumlah udara luar (outdoor air) yang masuk ke dalam ruangan. Keduanya memiliki fungsi yang berbeda dalam sistem ventilasi.
6. Pola Distribusi Udara
Nilai ACH yang tinggi belum tentu menghasilkan ventilasi yang efektif jika distribusi udara tidak dirancang dengan baik. Posisi supply diffuser, return grille, arah aliran, dan potensi short-circuiting udara dapat memengaruhi efektivitas ventilasi.
Apakah Nilai ACH yang Tinggi Selalu Lebih Baik?
Tidak selalu.
Nilai ACH harus disesuaikan dengan fungsi dan kebutuhan ruangan. Meningkatkan aliran udara tanpa mempertimbangkan desain sistem dapat menyebabkan konsumsi energi yang lebih tinggi dan meningkatkan beban kerja peralatan HVAC.
Untuk ruangan tertentu, kebutuhan ACH dapat ditentukan berdasarkan standar atau pedoman teknis yang berlaku. Karena itu, perancang HVAC perlu mempertimbangkan standar yang relevan, seperti pedoman ASHRAE, serta persyaratan khusus yang berlaku untuk jenis fasilitas tertentu.
Dalam proyek seperti rumah sakit, ruang operasi, laboratorium, atau cleanroom, perhitungan ACH juga perlu dikaitkan dengan persyaratan tekanan ruang, filtrasi, kualitas udara, dan pola aliran udara.
Perbedaan ACH dan Airflow CFM
ACH dan CFM memiliki hubungan yang erat, tetapi keduanya bukan parameter yang sama.
CFM menunjukkan berapa banyak volume udara yang mengalir setiap menit, sedangkan ACH menunjukkan berapa kali volume udara yang setara dengan volume ruangan dapat dialirkan dalam satu jam.
Sebagai ilustrasi:
- CFM → kapasitas aliran udara.
- Volume ruangan → ukuran ruang yang akan dilayani.
- ACH → hubungan antara kapasitas aliran udara dan volume ruangan dalam satu jam.
Dengan demikian, nilai CFM yang sama dapat menghasilkan ACH berbeda jika diterapkan pada ruangan dengan volume yang berbeda.
Kesimpulan
Cara menghitung Air Changes per Hour (ACH) dapat dilakukan dengan menghubungkan kapasitas aliran udara dan volume ruangan. Jika menggunakan satuan CFM, rumus dasarnya adalah:
ACH = (CFM × 60) ÷ Volume Ruangan (ft³)
Sementara dalam sistem metrik:
ACH = CMH ÷ Volume Ruangan (m³)
Perhitungan ini berguna untuk memahami hubungan antara aliran udara dan volume ruangan. Namun, dalam perencanaan sistem HVAC yang sebenarnya, nilai ACH tidak boleh menjadi satu-satunya dasar untuk menentukan kapasitas AHU, fan, atau sistem ventilasi.
Faktor seperti kebutuhan udara luar, beban pendinginan, static pressure, desain ducting, filtrasi, fungsi ruangan, dan standar teknis juga perlu diperhitungkan. Untuk aplikasi khusus seperti rumah sakit, cleanroom, laboratorium, dan fasilitas industri, analisis sistem sebaiknya dilakukan secara menyeluruh oleh tenaga profesional HVAC.
Butuh Solusi HVAC untuk Proyek Anda?
PT Central Coolindo Lestari menyediakan berbagai solusi dan produk HVAC. Konsultasikan kebutuhan proyek Anda bersama tim PT Central Coolindo Lestari untuk mendapatkan solusi yang sesuai dengan kebutuhan anda.
Sumber:
https://cleanair.camfil.us/2021/10/22/how-to-calculate-air-changes-per-hour/
