un

guest
1 / ?
back to lessons

Selamat Datang

Setiap bangunan yang Anda masuki, rumah Anda, supermarket, rumah sakit, data center, semua memiliki sistem HVAC yang bekerja di balik dinding dan di atap untuk menjaga udara pada suhu yang tepat, kelembapan, dan kualitas.

HVAC merupakan singkatan dari Heating, Ventilation, dan Air Conditioning. Ini adalah bidang keahlian dan teknik yang bertanggung jawab atas pengendalian iklim dalam ruangan. Tanpa teknisi HVAC, makanan busuk di gudang, server panas di data center, rumah sakit tidak dapat menjaga lingkungan yang steril, dan rumah menjadi tidak layak huni di cuaca ekstrem.

Ini merupakan salah satu profesi terbesar dan tumbuh paling cepat di dunia. Kerja ini menggabungkan sistem mekanik, pengendali listrik, termodinamika, dan troubleshooting tangan di karier yang tidak dapat dioutsourc-ing atau diotomatiskan.

Dalam pelajaran ini, kami akan membahas termodinamika yang memungkinkan pemanasan dan pendinginan, siklus pendinginan di balik setiap pendingin udara dan pompa panas, bagaimana furnitur dan boiler menghasilkan panas, bagaimana saluran udara mendistribusikan udara yang di kondisikan, dan bagaimana memulai karier dalam bidang ini.

Empat fungsi utama HVAC: pemanasan, ventilasi, pendinginan, dan pengendali

Pemanasan

Sebelum kami memasuki sistem, biarkan kami lihat apa yang Anda ketahui atau perhatikan sebelumnya.

Apakah Anda pernah melihat pendingin udara, furnace, atau termostat dan bertanya-tanya bagaimana cara kerjanya? Mungkin Anda telah melihat unit besar di luar rumahan yang berbunyi di musim panas, atau merasa udara hangat bertiup dari lubang ventilasi lantai di musim dingin. Apa yang Anda amati tentang bagaimana bangunan dihangatkan atau didinginkan?

Pengangkutan Panas dan BTUs

Ilmu di Balik Kenyamanan

HVAC adalah termodinamika yang diterapkan. Setiap sistem pemanasan dan pendinginan bekerja dengan menggerakkan panas dari satu tempat ke tempat lain. Hukum pertama termodinamika mengatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan: hanya ditransfer. Sebuah pendingin udara tidak menciptakan dingin. Ia hanya menggerakkan panas dari dalam bangunan ke luar.


BTU (British Thermal Unit): Satuan energi panas standar di perdagangan HVAC. Satu BTU adalah jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu satu pound air oleh satu derajat Fahrenheit. Sistem AC rumah tangga biasanya memiliki rating 24.000 hingga 60.000 BTUs per jam. Satu ton pendinginan setara dengan 12.000 BTU/hr, hal ini datang dari jumlah panas yang diperlukan untuk melebur satu ton es dalam 24 jam.


Tiga mode transfer panas:

Konduksi: Panas bergerak melalui kontak langsung antara bahan. Sebuah saluran pendingin logam panas memanaskan tangan Anda adalah konduksi. Panas mengalir melalui dinding ekschanger panas oleh konduksi.

Konveksi: Panas yang diangkut oleh fluida bergerak (udara atau cairan). Sebuah furnitur angin paksa menghangatkan udara dan blower mengirimkannya melalui saluran, itu adalah konveksi. Refrigeran yang mengalir melalui sistem mengangkut panas oleh konveksi.

Radiasi: Panas yang ditransfer oleh gelombang elektromagnetik tanpa medium. Matahari memanaskan atap adalah radiasi. Pemanasan lantai radiasi menghangatkan objek secara langsung tanpa menghangatkan udara terlebih dahulu.


Panas yang dapat dirasakan vs. panas yang tidak dapat dirasakan: Panas yang dapat dirasakan mengubah suhu dari suatu bahan dan Anda dapat mengukurnya dengan termometer. Panas yang tidak dapat dirasakan mengubah fase suatu bahan (cair ke gas atau gas ke cair) tanpa mengubah suhunya. Dalam HVAC, panas yang tidak dapat dirasakan sangat kritis karena refrigeran menyerap jumlah panas yang luar biasa saat menguap dari cair menjadi gas di dalam coil pendingin. Perubahan fase inilah yang membuat pendinginan udara menjadi mungkin.

Mode transfer panas: konduksi, konveksi, radiasi, dan panas yang dapat dirasakan vs tidak dapat dirasakan

Panas yang Dapat Dirasakan vs. Panas yang Tidak Dapat Dirasakan

Pada hari panas dan lembap musim panas, Anda memasuki bangunan yang diudarakan. Udara terasa lebih sejuk dan kering dibanding luar ruangan. Anda melihat air yang menggenang dari saluran drainase kondensat di dekat unit indoor.

Jelaskan apa yang terjadi dalam hal panas yang dapat dirasakan dan panas yang tidak dapat dirasakan. Mengapa udara terasa lebih sejuk (perubahan suhu) dan lebih kering (pengeluaran kelembapan), dan di mana air yang menggenang berasal?

Empat Komponen, Satu Lingkaran

Jantung Setiap AC & Pompa Panas

Siklus refrigerasi dengan kompresi uap adalah mesin yang menggerakkan setiap pendingin udara, pompa panas, kulkas, dan lemari es. Ini menggerakkan panas dari tempat yang ingin Anda dinginkan ke tempat di mana Anda bisa melepasnya. Siklus ini memiliki empat komponen utama yang terhubung dalam lingkaran tertutup.

Diagram siklus refrigerasi menunjukkan kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator


1. Kompresor: Pompa sistem. Ini mengambil vapor refrigeran tekanan rendah, suhu rendah dari evaporator dan mengkompriminya menjadi vapor tekanan tinggi, suhu tinggi. Kompresi menambah energi pada refrigeran, meningkatkan suhunya jauh di atas suhu udara luar sehingga dapat menolak panas ke luar. Kompresor adalah komponen termahal dan yang paling banyak mengkonsumsi daya.


2. Kondensor (saluran luar): Vapor tekanan tinggi, suhu tinggi masuk ke saluran kondensor. Sebuah kipas mengalirkan udara luar melalui saluran. Karena refrigeran lebih panas daripada udara luar, panas mengalir dari refrigeran ke udara. Refrigeran melepaskan panas (termasuk panas latent yang diserap di dalam) dan mengkondensasi dari vapor menjadi cairan tekanan tinggi. Pendinginan tambahan (subcooling) adalah pendinginan cairan di bawah suhu kondensasi, ini memastikan semua refrigeran dalam keadaan cair sebelum mencapai perangkat pengurang tekanan.


3. Perangkat pengurang tekanan (alat pengukur aliran): Cairan tekanan tinggi melewati pengurangan, katub termostatik ekspansi (TXV) atau orifis tetap. Kebanjiran tekanan yang tiba-tiba membuat titik beku refrigeran turun drastis. Bagian dari cairan berubah menjadi uap, dan suhu turun drastis. Refrigeran sekarang adalah bahan dingin, campuran tekanan rendah cair dan uap.


4. Evaporator (saluran dalam): Refrigeran yang dingin masuk ke saluran evaporator. Udara dalam disalurkan melalui saluran oleh motor blower. Refrigeran menyerap panas dari udara dalam hangat dan menguap dari cair ke gas. Superheat adalah pemanasan tambahan dari uap di atas titik didihnya, ini memastikan semua refrigeran dalam keadaan uap sebelum kembali ke kompresor, karena uap yang masuk ke kompresor dapat merusaknya.


Siklus ini berulang terus-menerus: tekan, kondensasi, ekspansi, uap. Panas diserap di dalam dan dikeluarkan ke luar.


Refrigeran: Fluid kerja dalam siklus. R-22 (Freon) pernah menjadi standar selama beberapa dekade tetapi sekarang telah dihapus karena depletasi lapisan ozon. R-410A menggantikannya di sebagian besar sistem rumah tangga. R-454B adalah generasi berikutnya, dengan potensi pemanasan global yang lebih rendah. Pengelolaan refrigeran membutuhkan sertifikasi EPA Section 608, menumpahkan refrigeran ke atmosfer adalah pelanggaran federal.

Mengikuti Siklus

Seorang pemilik rumah menghubungi Anda dan mengatakan AC-nya berjalan tetapi tidak mengpendingin. Anda tiba dan menemukan unit luar ruangan baling-balingnya berputar, kompresornya berjalan, dan blower indoor menggerakkan udara. Tetapi udara yang keluar dari saluran suplai hangat. Anda memeriksa saluran refrigeran dan melihat saluran suction yang besar (yang seharusnya dingin dan berkeringat dengan kondensasi) hangat ketika disentuh.

Berdasarkan pengetahuan Anda tentang siklus pendinginan, apa yang bisa menyebabkan saluran suction menjadi hangat daripada dingin? Apa yang hal itu ceritakan tentang apa yang terjadi, atau tidak terjadi, di dalam evaporator?

Ketel, Pompa Panas, dan Furnace

Bagaimana Bangunan Bisa Menjadi Hangat

Sementara pendingin udara mendominasi pekerjaan musim panas, sistem pemanas menjaga teknisi HVAC sibuk sepanjang musim dingin. Tiga teknologi pemanas utama masing-masing memiliki prinsip kerja yang unik.


Furnace Gas: Terbakar di dalam kompor pembakaran. Panas pembakaran gas melewati heat exchanger, suatu rangkaian tabung logam atau komponen berbentuk cangkir. Udara indoor mengalir di sekitar sisi luar heat exchanger, memakan panas, dan didistribusikan melalui ductwork. Gas pembakaran yang rusak mengeluarkan karbon monoksida (CO) ke dalam suplai udara indoor. Analisis pembakaran tahunan (mengecek tingkat CO, tekanan gas, kenaikan suhu, dan aliran asap) sangat penting untuk keamanan.


Pompa panas: Sama dengan siklus pendinginan AC, tetapi dengan katup balik yang mengganti arah aliran refrigeran. Dalam mode pendingin, itu menggerakkan panas dari dalam ke luar, seperti AC standar. Dalam mode pemanasan, katup balik berganti, dan sistem menggerakkan panas dari udara luar ke dalam bangunan. Saluran luar menjadi evaporator (menyerap panas dari udara luar) dan saluran dalam menjadi kondensor (melepaskan panas di dalam). Pompa panas dapat mengekstrak panas dari udara luar bahkan pada suhu rendah, meskipun efisiensinya menurun seiring penurunan suhu. Banyak sistem pompa panas termasuk pemanas strip resistansi listrik tambahan untuk hari-hari yang sangat dingin.

Katup balik pompa panas menunjukkan mode pendingin vs mode pemanasan


Boiler: Menghangatkan air (sistem hidrolik) atau menghasilkan uap dan mendistribuskannya melalui pipa ke radiator, pemanas dinding bawah, atau pipa lantai radiasi. Boiler membakar gas, minyak, atau menggunakan elemen listrik. Sistem hidrolik umumnya digunakan di bangunan yang lebih tua dan di aplikasi komersial. Kerja boiler melibatkan pemahaman tentang kimia air, katup pengeluaran tekanan, tangki ekspansi, dan pompa sirkulasi.


Nilai efisiensi: Kipas angin diukur oleh AFUE (Annual Fuel Utilization Efficiency). Sebuah kipas angin 96% AFUE mengkonversi 96% dari energi bahan bakar menjadi panas. Pompa panas diukur oleh HSPF (Heating Seasonal Performance Factor) untuk pemanasan dan SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio) untuk pendinginan. Angka yang lebih tinggi berarti efisiensi yang lebih tinggi.

Pompa Panas vs. Kipas Angin

Seorang pemilik rumah di iklim sedang (musim dingin sekitar 30-40 derajat Fahrenheit) bertanya kepada Anda apakah mereka sebaiknya mengganti kipas angin gas lama mereka dengan pompa panas. Mereka ingin menghemat tagihan energi dan mengurangi jejak karbon mereka.

Apa yang Anda jelaskan kepada pemilik rumah tentang bagaimana pompa panas memanas berbeda dari kipas angin gas? Apa kelebihan dan potensi kerugian dari beralih, diberikan iklim mereka?

Saluran Pembuangan Udara, Aliran Udara, dan Filtrasi

Memastikan Udara Sampai di Tempat yang Dibutuhkan

Furnace atau pendingin udara terbaik di dunia tidak berguna jika sistem pengedaran udara tidak dapat mengirim udara yang diconditioning ke setiap kamar. Desain saluran pembuangan udara & pengelolaan aliran udara adalah keterampilan inti HVAC.


Jenis saluran pembuangan udara: Logam (persegi panjang atau lingkaran rigida atau fleksibel) dan papan pembuangan udara (panel fiberglass rigida). Logam paling tahan lama & efisien. Fleksibel lebih murah & lebih mudah dipasang, tetapi saluran pembuangan udara yang kempis atau tekanan fleksibel mengurangi aliran udara. Setiap jenis memiliki aplikasi khusus berdasarkan bangunan, anggaran, & ketentuan kode.


Pengukuran aliran udara: Volume udara diukur dalam CFM (kubik kaki per menit). Setiap kamar membutuhkan CFM khusus berdasarkan ukuran, beban panas, & jumlah penghuni. Teknisi menggunakan anemometer atau alat pengukur aliran udara untuk mengukur CFM di setiap register.


Tekanan statis: Resistensi aliran udara dalam sistem saluran pembuangan udara, diukur dalam inci kolom air (in. w.c.) dengan manometer. Bayangkan seperti tekanan darah, terlalu tinggi berarti ada yang menghalangi aliran (filter kotor, saluran pembuangan udara yang roboh, saluran pembuangan udara yang tidak cukup besar). Terlalu rendah berarti ada kebocoran atau blower yang lemah. Target tekanan statis total untuk kebanyakan sistem rumah tangga adalah 0,50 in. w.c. atau kurang. Tekanan statis tinggi memaksa blower bekerja lebih keras, mengurangi efisiensi, mengurangi aliran udara, & mengurangi umur peralatan.


Filtrasi: Filter udara menghilangkan debu, polen, & partikel dari udara yang dikembalikan. Filter diberi label oleh MERV (Minimum Efficiency Reporting Value) dari 1 hingga 20. Filter residen standar adalah MERV 8-11. Kelas rumah sakit adalah MERV 13-16. Nilai MERV yang lebih tinggi berarti filtrasi yang lebih baik tetapi juga tekanan statis yang lebih tinggi, filter yang terlalu kaku untuk sistem mengurangi aliran udara & dapat menggumpal di coil evaporator.


Udara kembali: Sebagian besar sistem memiliki saluran pembuangan udara (mengirimkan udara yang diconditioning) & saluran pembuangan udara kembali (mengambil udara kembali ke unit untuk direconditioning). Udara kembali yang tidak cukup adalah salah satu masalah saluran pembuangan udara rumah tangga paling umum, membuat pintu terbuka-tutup & memaksa sistem bekerja melawan dirinya sendiri.

Tata letak saluran pembuangan udara menunjukkan saluran pembuangan udara dan saluran pembuangan udara kembali, gauge tekanan statis, dan rating filter MERV

Mendiagnosis Masalah Aliran Udara

Pemilik rumah mengeluh bahwa kamar tidur di lantai atas selalu terlalu panas saat musim panas sementara bagian bawah tetap nyaman. Sistemnya adalah AC satu zona dengan satu thermostat yang terletak di bagian bawah. Saluran udara melewati lantai atap yang panas untuk mencapai register di lantai atas. Anda mengukur tekanan statis dan menemukan bahwa nilainya adalah 0.85 in. w.c.: jauh di atas target 0.50.

Identifikasi setidaknya dua alasan mengapa kamar atas terlalu panas, & jelaskan apa yang angka tekanan statis tinggi katakan tentang sistem saluran pembuangan udara. Apa yang harus diperiksa atau direkomendasikan?

Memulai Karier di Bidang Ini

Karier HVAC & Sertifikasi

HVAC merupakan salah satu profesi terkemuka dalam bidang industri di negara ini. Biro Statistik Tenaga Kerja memproyeksikan pertumbuhan pekerjaan yang lebih cepat rata-rata, dan teknisi yang berpengalaman sedang dalam kekurangan pasokan. Pekerjaan ini tidak bisa di-outrsourcen: bangunan membutuhkan teknisi lokal yang dapat datang dan memperbaiki sistem.


Sertifikasi EPA Section 608: Diperlukan oleh hukum federal untuk membeli atau menghandle refrigeran. Ada empat jenis: Type I (perangkat kecil), Type II (sistem tekanan tinggi seperti AC rumahan), Type III (sistem tekanan rendah seperti pendingin besar), dan Universal (semua jenis). Sebagian besar teknisi HVAC mendapatkan sertifikasi Universal pada awal pelatihan mereka. Ujian tersebut mencakup penanganan refrigeran, pengumpulan kembali, daur ulang, dan peraturan lingkungan.


Sertifikasi NATE: North American Technician Excellence, sertifikasi industri terkemuka. NATE menguji pengetahuan tentang sistem tertentu (pendingin udara, pompa panas, furnitur gas, dll.) dan memvalidasi keterampilan diagnostik nyata. Banyak pemberi kerja yang memilih atau mengharuskan teknisi yang telah lulus ujian NATE.


Magang vs. sekolah keahlian: Program sekolah keahlian (6 bulan hingga 2 tahun) mengajarkan dasar-dasar di kelas dan laboratorium. Magang serikat (biasanya 4-5 tahun) menggabungkan instruksi kelas dengan pelatihan lapangan berbayar di bawah seorang journeyman. Kedua jalur ini akan membawa Anda ke karier, tetapi magang membayar Anda saat belajar dan memberikan ribuan jam pengalaman lapangan di bawah supervisi.


Residential vs. komersial: Teknisi residensial bekerja pada rumah, unit split, furnas, saluran udara. Teknisi komersial bekerja pada peralatan yang lebih besar: unit atap, kipas pendingin, tangki pendinginan, sistem kontrol bangunan, & sistem volume udara variabel (VAV). Kerja komersial lebih kompleks & biasanya membayar lebih.


Spesialisasi: Refrigerasi (supermarket, penyimpanan dingin, layanan makanan), kontrol & otomatisasi bangunan (sistem DDC, BACnet, pengontrol programable), kualitas udara dalam ruangan, audit energi, & desain sistem. Teknisi HVAC yang belajar kontrol & otomatisasi sangat dicari karena bangunan yang semakin cerdas.


Pendapatan: Teknisi HVAC tingkat awal biasanya mulai dari $35,000-$45,000. Teknisi residensial berpengalaman mendapatkan $50,000-$75,000. Teknisi komersial & industri dengan sertifikasi & spesialisasi dapat mendapatkan $75,000-$100,000 atau lebih. Pemilik bisnis & kontraktor tidak memiliki aturan tertinggi.

Peta karier HVAC dari tingkat masuk hingga EPA 608, NATE, dan empat spesialisasi dengan progresi pendapatan

Merencanakan Jalan Anda

Hubungkan HVAC dengan Masa Depan Anda

Anda sekarang tahu tentang termodynamika di balik pemanasan & pendinginan, siklus pendinginan, bagaimana furnas & pompa panas menghasilkan panas, & bagaimana saluran udara mengirimkan udara yang diatur ke bangunan.

Jika Anda akan mengejar karier di bidang HVAC, bidang yang paling menarik bagi Anda adalah layanan residensial, sistem komersial, refrigerasi, kontrol & otomatisasi, atau bidang lain? Langkah-langkah apa yang akan Anda ambil untuk mencapainya? Jika HVAC bukan jalan Anda, pilihlah satu profesi atau karier & jelaskan bagaimana pengetahuan HVAC tetap berguna dalam bidang tersebut.