Airflow AHU merupakan salah satu parameter penting dalam perancangan sistem HVAC. Airflow menunjukkan jumlah udara yang dialirkan oleh Air Handling Unit dalam waktu tertentu untuk memenuhi kebutuhan suatu ruangan.

Menentukan airflow AHU tidak cukup hanya berdasarkan kapasitas unit. Kebutuhan airflow harus disesuaikan dengan volume ruangan, jumlah pergantian udara (ACH), kebutuhan ventilasi, beban pendinginan, dan karakteristik aplikasi.

Dalam praktiknya, airflow biasanya dinyatakan dalam satuan CFM (Cubic Feet per Minute) atau CMH (Cubic Meter per Hour).

Baca juga: Mengenal Air Flow, CFM, dan CMH dalam Sistem HVAC

Artikel ini membahas cara menghitung airflow AHU secara sederhana, mulai dari rumus dasar hingga faktor yang perlu diperhatikan dalam pemilihannya.

Apa Itu Airflow AHU?

Airflow AHU adalah volume udara yang dapat dialirkan oleh Air Handling Unit dalam periode waktu tertentu. Airflow dapat menggambarkan seberapa banyak udara yang disuplai AHU ke ruangan. Contohnya, sebuah AHU memiliki airflow:

10.000 CFM

Artinya, pada kondisi operasi yang ditentukan, sistem dirancang untuk mengalirkan sekitar 10.000 cubic feet udara setiap menit.

Airflow merupakan salah satu parameter utama dalam menentukan:

• Ukuran AHU.
• Kapasitas fan.
• Ukuran ducting.
• Jumlah diffuser.
• Kebutuhan fresh air.
• Air change rate.
• Kapasitas cooling coil.

Satuan Airflow yang Umum Digunakan

Beberapa satuan yang sering digunakan dalam sistem HVAC adalah:

CFM

CFM (Cubic Feet per Minute) merupakan satuan airflow yang banyak digunakan dalam sistem HVAC.

CMH

CMH (Cubic Meter per Hour) menunjukkan volume udara dalam meter kubik per jam.

m³/s

Satuan ini menunjukkan volume udara dalam meter kubik per detik dan umum digunakan dalam perhitungan teknik menggunakan sistem SI.

Hubungan sederhananya:

1 m³/s = 3.600 m³/h

Sedangkan:

1 CFM ≈ 1,699 CMH

dan:

1 CMH ≈ 0,589 CFM

Nilai konversi tersebut dapat digunakan untuk membantu mengubah satuan airflow sesuai kebutuhan perhitungan.

Rumus Dasar Menghitung Airflow AHU

Salah satu cara sederhana menentukan airflow adalah berdasarkan volume ruangan dan Air Change per Hour (ACH). Rumusnya:

Airflow (m³/h) = Volume Ruangan (m³) × ACH

Dengan:

Volume Ruangan = Panjang × Lebar × Tinggi

Jadi:

Airflow = Panjang × Lebar × Tinggi × ACH

Rumus ini sangat berguna untuk menentukan kebutuhan pergantian udara berdasarkan volume ruangan.

Contoh Perhitungan Airflow AHU Berdasarkan ACH

Misalnya terdapat ruangan dengan ukuran:

• Panjang = 10 meter
• Lebar = 8 meter
• Tinggi = 3 meter

Maka volume ruangan:

10 × 8 × 3 = 240 m³

Jika kebutuhan ruangan adalah:

ACH = 10 kali/jam

Maka:

Airflow = 240 × 10

Airflow = 2.400 m³/h

Jadi kebutuhan airflow berdasarkan ACH adalah sekitar:

2.400 CMH

Jika dikonversikan ke CFM:

2.400 × 0,589 ≈ 1.414 CFM

Dengan demikian, kebutuhan airflow berdasarkan perhitungan ACH adalah sekitar 1.400 CFM.

Angka ACH pada contoh hanya ilustrasi. Nilai ACH aktual harus ditentukan berdasarkan fungsi ruangan, standar yang digunakan, dan kebutuhan desain.

Cara Menghitung Airflow AHU dalam CFM

Jika ingin langsung menggunakan satuan imperial, volume ruangan dapat dihitung dalam cubic feet.

Rumus sederhananya:

CFM = Volume Ruangan × ACH ÷ 60

Contoh:

Sebuah ruangan memiliki:

• Panjang = 30 ft
• Lebar = 25 ft
• Tinggi = 10 ft

Volume:

30 × 25 × 10 = 7.500 ft³

Jika ACH yang digunakan adalah 10:

CFM = 7.500 × 10 ÷ 60

CFM = 1.250 CFM

Jadi airflow yang dibutuhkan berdasarkan ACH adalah 1.250 CFM.

Airflow AHU Tidak Hanya Ditentukan oleh Luas Ruangan

Ini merupakan hal penting dalam menentukan airflow.

Sering kali muncul anggapan bahwa:

“Semakin luas ruangan, semakin besar CFM.”

Secara umum memang volume ruangan berpengaruh, tetapi luas ruangan saja tidak cukup untuk menentukan airflow AHU. Dua ruangan dengan luas yang sama dapat memiliki kebutuhan airflow berbeda karena:

• Tinggi ruangan berbeda.
• Jumlah penghuni berbeda.
• Beban panas berbeda.
• Aktivitas berbeda.
• Kebutuhan fresh air berbeda.
• Persyaratan proses berbeda.
• Target temperatur dan kelembapan berbeda.

Karena itu, perhitungan airflow harus mempertimbangkan kebutuhan sistem secara keseluruhan.

Menghitung Airflow Berdasarkan Cooling Load

Selain menggunakan ACH, airflow AHU juga dapat ditentukan berdasarkan beban pendinginan (cooling load). Secara sederhana, hubungan antara sensible cooling load dan airflow dapat digunakan untuk memperkirakan kebutuhan udara. Dalam sistem imperial, salah satu rumus yang umum digunakan adalah:

CFM = Sensible Heat Load / (1,08 × ΔT)

Keterangan:

• CFM = airflow.
• Sensible Heat Load = beban panas sensible dalam BTU/h.
• ΔT = perbedaan temperatur supply air dan room air dalam °F.
• 1,08 = konstanta berdasarkan kondisi udara standar tertentu.

Rumus ini digunakan untuk estimasi sensible airflow dan perlu digunakan dengan kondisi serta asumsi yang sesuai.

Contoh Perhitungan Berdasarkan Sensible Cooling Load

Misalnya sebuah ruangan memiliki sensible cooling load:

54.000 BTU/h

Temperatur ruangan:

24°C

dan temperatur supply air:

14°C

Selisih temperatur:

ΔT = 10°C

Untuk perhitungan menggunakan rumus CFM di atas, temperatur perlu dikonversikan ke Fahrenheit. Namun, dalam praktik engineering, perhitungan dapat dilakukan langsung menggunakan persamaan SI agar lebih konsisten. Konsep dasarnya tetap sama:

Semakin besar sensible cooling load → semakin besar airflow yang dibutuhkan, jika kondisi supply air tetap.

Rumus Airflow Berdasarkan Sensible Heat dalam SI

Untuk sistem SI, hubungan sensible heat dapat dituliskan secara sederhana:

Q = ṁ × Cp × ΔT

Keterangan:

• Q = sensible heat transfer dalam Watt.
• ṁ = mass flow rate udara dalam kg/s.
• Cp = specific heat udara.
• ΔT = perbedaan temperatur dalam °C.

Setelah mass flow rate diketahui, airflow volumetrik dapat diperoleh menggunakan densitas udara.

V̇ = ṁ / ρ

Keterangan:

• V̇ = volumetric airflow dalam m³/s.
• ṁ = mass flow rate dalam kg/s.
• ρ = densitas udara dalam kg/m³.

Untuk perhitungan praktis HVAC, nilai properti udara sebaiknya disesuaikan dengan kondisi temperatur, tekanan, dan kelembapan yang digunakan.

Airflow Supply dan Return pada AHU

Dalam sistem AHU, airflow tidak hanya terdiri dari supply air. Terdapat beberapa jenis aliran udara yang perlu diperhatikan.

Supply Air

Udara yang dikirim AHU menuju ruangan.

Return Air

Udara yang kembali dari ruangan menuju AHU.

Fresh Air

Udara dari luar yang dimasukkan ke sistem.

Exhaust Air

Udara yang dibuang keluar sistem. Pada sistem dengan udara resirkulasi, hubungan sederhana dapat digambarkan sebagai:

Return Air + Fresh Air → AHU → Supply Air

Sebagian udara dapat dikembalikan ke AHU, sementara sebagian lainnya dibuang sebagai exhaust sesuai desain.

Cara Menentukan Fresh Air dalam Airflow AHU

Fresh air merupakan bagian dari total airflow pada sistem tertentu. Misalnya:

Total Supply Air = 10.000 CFM

dan kebutuhan fresh air:

2.000 CFM

Maka secara sederhana:

Fresh Air = 2.000 CFM

Return Air = 8.000 CFM

Sehingga:

Fresh Air + Return Air = Supply Air

Dalam praktiknya, sistem dapat memiliki konfigurasi berbeda, sehingga perhitungan aktual harus mengikuti desain HVAC.

Airflow AHU dan Air Change per Hour

ACH (Air Change per Hour) menunjukkan berapa kali volume udara dalam suatu ruangan digantikan atau disuplai dalam satu jam berdasarkan definisi dan metode perhitungannya.

Rumus:

ACH = Airflow (m³/h) ÷ Volume Ruangan (m³)

Contoh:

Volume ruangan:

500 m³

Airflow:

5.000 m³/h

Maka:

ACH = 5.000 ÷ 500

ACH = 10 kali/jam

Artinya, nilai airflow tersebut setara dengan 10 kali volume ruangan per jam. Namun, ACH tidak selalu berarti seluruh udara di ruangan benar-benar “diganti” sepenuhnya setiap interval waktu. Efektivitas distribusi udara juga bergantung pada pola aliran dan desain sistem.

Hubungan Airflow dengan Cooling Coil AHU

Airflow memiliki hubungan langsung dengan cooling coil. Ketika udara melewati cooling coil, terjadi proses perpindahan panas antara udara dan media pendingin. Semakin besar airflow yang melewati coil, semakin besar pula jumlah udara yang harus diproses.

Karena itu, ketika menentukan cooling coil AHU, beberapa parameter yang perlu diperhatikan antara lain:

• Airflow.
• Entering air temperature.
• Leaving air temperature.
• Relative humidity.
• Cooling capacity.
• Chilled water flow atau refrigerant condition.
• Coil face velocity.
• Number of rows.

Inilah alasan airflow menjadi parameter penting dalam pemilihan custom cooling coil AHU. Hubungan Airflow dengan Fan AHU Fan merupakan komponen yang bertugas menggerakkan udara.

Fan AHU harus dipilih berdasarkan dua parameter utama:

Airflow + Static Pressure

Contohnya:

Airflow = 15.000 CFM

External Static Pressure = 800 Pa

Fan harus memiliki kemampuan menghasilkan airflow tersebut pada pressure yang dibutuhkan. Jika hanya menentukan fan berdasarkan CFM tanpa mempertimbangkan static pressure, hasil pemilihannya bisa tidak sesuai dengan kondisi aktual sistem.

Hubungan Airflow dengan Static Pressure

Ketika udara melewati sistem HVAC, terdapat berbagai hambatan. Contohnya:

• Filter.
• Cooling coil.
• Heating coil.
• Damper.
• Ducting.
• Elbow.
• Diffuser.
• Silencer.

Semua komponen tersebut dapat menghasilkan pressure drop. Fan AHU harus menyediakan tekanan yang cukup untuk mempertahankan airflow yang dibutuhkan.

Secara sederhana:

Airflow + System Resistance → Fan Selection

Karena itu, perubahan desain ducting atau filter dapat memengaruhi kebutuhan fan meskipun target CFM tetap sama.

Airflow dan Ukuran Ducting

Airflow juga menjadi dasar dalam menentukan ukuran ducting. Hubungan sederhananya:

Q = A × V

Keterangan:

• Q = airflow.
• A = luas penampang ducting.
• V = kecepatan udara.

Jika airflow diketahui dan velocity desain ditentukan, luas ducting dapat dihitung:

A = Q / V

Setelah luas penampang diketahui, dimensi ducting dapat ditentukan sesuai bentuk dan konfigurasi duct.

Contoh Sederhana Menentukan Ukuran Ducting

Misalnya airflow:

5.000 CFM

Kemudian ditentukan velocity desain tertentu. Airflow harus dikonversikan ke satuan yang sesuai sebelum digunakan dalam rumus. Setelah diperoleh nilai luas penampang, dimensi ducting dapat ditentukan.

Namun, dalam desain sebenarnya, ukuran ducting tidak hanya ditentukan dari velocity. Pressure loss, noise, ruang instalasi, fitting, dan metode desain ducting juga perlu dipertimbangkan.

Airflow AHU untuk Clean Room

Clean room biasanya memiliki kebutuhan airflow yang lebih terkontrol dibandingkan ruangan umum. Airflow dapat berkaitan dengan:

• Air change.
• HEPA filtration.
• Pressure differential.
• Airflow pattern.
• Temperatur.
• Relative humidity.

Untuk clean room, jangan menentukan airflow hanya berdasarkan ukuran ruangan. Kebutuhan aktual harus mempertimbangkan fungsi ruangan, tingkat kebersihan yang ditargetkan, pola airflow, proses, serta persyaratan desain yang berlaku.

Air Handling Unit Manufacturers and Suppliers

Airflow AHU untuk Industri Farmasi

Industri farmasi dapat membutuhkan kontrol airflow yang lebih ketat. AHU dapat dirancang untuk membantu menjaga:

• Temperatur.
• Kelembapan.
• Pressure differential.
• Filtrasi.
• Air change.
• Kebersihan udara.

Dalam sistem seperti ini, airflow perlu dihitung dan divalidasi berdasarkan kebutuhan proses dan desain fasilitas.

Airflow AHU untuk Rumah Sakit

Rumah sakit memiliki berbagai jenis ruangan dengan kebutuhan HVAC yang berbeda. Contohnya:

• Ruang operasi.
• ICU.
• Ruang isolasi.
• Ruang perawatan.
• Laboratorium.
• Area umum.

Karena fungsi setiap ruangan berbeda, kebutuhan airflow juga tidak dapat disamaratakan. Selain airflow, perlu diperhatikan pula:

• Fresh air.
• Return air.
• Exhaust.
• Pressure relationship.
• Filtration.
• Air distribution.

Faktor yang Mempengaruhi Perhitungan Airflow AHU

Sebelum menentukan airflow, beberapa faktor berikut perlu diperiksa.

1. Volume Ruangan

Panjang, lebar, dan tinggi ruangan menentukan volume udara yang perlu dilayani.

2. Fungsi Ruangan

Kantor, rumah sakit, clean room, dan area produksi memiliki kebutuhan berbeda.

3. Jumlah Penghuni

Jumlah orang dapat memengaruhi kebutuhan ventilasi dan fresh air.

4. Cooling Load

Beban panas dari manusia, peralatan, pencahayaan, dan lingkungan memengaruhi kebutuhan pendinginan.

5. ACH

Kebutuhan pergantian udara dapat menjadi dasar penentuan airflow untuk aplikasi tertentu.

6. Fresh Air Requirement

Kebutuhan udara luar perlu diperhitungkan secara terpisah dari total supply airflow jika sistem menggunakan kombinasi fresh dan return air.

7. Temperatur Supply Air

Perbedaan temperatur supply dan room air berpengaruh terhadap sensible cooling airflow.

8. Sistem Distribusi Udara

Ducting, diffuser, grille, dan layout ruangan juga memengaruhi distribusi airflow.

Kesalahan Umum Saat Menghitung Airflow AHU

1. Hanya Menggunakan Luas Ruangan
   Luas ruangan saja tidak cukup. Volume, fungsi ruangan, cooling load, fresh air, dan kebutuhan ventilasi juga perlu dipertimbangkan.
2. Menggunakan ACH Tanpa Mengetahui Kebutuhan Aplikasi
   ACH harus dipilih berdasarkan fungsi dan persyaratan ruangan, bukan sekadar menggunakan angka umum.
3. Mengabaikan Fresh Air
   Total supply airflow dan fresh air requirement merupakan parameter yang berbeda.
4. Tidak Menghitung Static Pressure
   Airflow yang dibutuhkan harus dicapai pada kondisi pressure sistem yang sebenarnya.
5. Mengabaikan Air Distribution
   Jumlah airflow yang tepat belum tentu menghasilkan distribusi udara yang baik jika layout ducting dan diffuser tidak dirancang dengan benar.

Langkah Mudah Menghitung Airflow AHU

Secara umum, prosesnya dapat dilakukan seperti berikut:

1. Tentukan fungsi ruangan

↓

2. Hitung volume ruangan

↓

3. Tentukan kebutuhan ACH atau ventilasi

↓

4. Hitung airflow awal

↓

5. Periksa cooling load

↓

6. Tentukan supply air temperature

↓

7. Evaluasi fresh air dan return air

↓

8. Hitung static pressure sistem

↓

9. Pilih fan AHU

↓

10. Sesuaikan cooling coil dan komponen AHU

Dengan pendekatan ini, airflow tidak ditentukan berdasarkan satu parameter saja.

Kesimpulan

Cara menghitung airflow AHU dapat dilakukan dengan beberapa pendekatan, tergantung tujuan perhitungannya. Untuk estimasi berdasarkan pergantian udara, rumus yang umum digunakan adalah:

Airflow (m³/h) = Volume Ruangan × ACH

Sementara untuk kebutuhan yang berkaitan dengan beban pendinginan, airflow dapat dihitung berdasarkan hubungan antara sensible heat load, airflow, dan perbedaan temperatur supply-return.

Dalam desain AHU yang sebenarnya, airflow harus dianalisis bersama cooling load, fresh air requirement, static pressure, ducting, fan, cooling coil, dan karakteristik ruangan.

Jadi, menentukan airflow AHU bukan sekadar mencari angka CFM terbesar. Yang lebih penting adalah memastikan airflow sesuai dengan kebutuhan ruangan dan dapat dicapai oleh fan pada kondisi sistem yang sebenarnya.

Dengan perhitungan yang tepat, airflow AHU dapat membantu sistem HVAC bekerja lebih stabil, distribusi udara lebih merata, dan penggunaan energi menjadi lebih terkontrol.