Panduan Data Logging untuk Manajer Fasilitas

rusditeknikindo@gmail.com

Agustus 11, 2025

Pendahuluan

Kebutuhan energi untuk mengoperasikan gedung di Amerika Serikat merupakan sektor konsumsi energi terbesar, yaitu sekitar 40% dari total permintaan energi nasional.
Mengukur kinerja gedung dapat membantu tim fasilitas dalam mengelola penggunaan energi secara lebih efisien.

Panduan praktik terbaik ini berfokus pada strategi dan teknik pemantauan yang dapat digunakan oleh profesional bangunan untuk mengurangi konsumsi energi serta mengoptimalkan performa fasilitas mereka.

Panduan ini mencakup pendekatan pengukuran untuk berbagai sistem bangunan seperti pencahayaan, HVAC, kualitas udara dalam ruangan, dan beban colokan (plug loads), serta metode untuk menghitung penghematan energi secara kuantitatif.

Bagian Praktik Terbaik dalam Data Logging pada halaman 18 memberikan panduan yang lebih rinci untuk melakukan studi pemantauan yang sukses.
Kita akan mulai dengan mengeksplorasi topik pemantauan seluruh gedung (whole-building monitoring).

Pemantauan Konsumsi Energi Gedung Secara Keseluruhan

Pemantauan konsumsi daya atau energi seluruh gedung dari waktu ke waktu dapat memberikan berbagai wawasan penting terkait performa fasilitas. Mirip dengan memantau konsumsi bahan bakar kendaraan (mil per galon), pengamatan terhadap konsumsi daya total gedung dapat memberikan peringatan dini terhadap potensi masalah dan perubahan performa sistem.

Data energi seluruh gedung dapat dikumpulkan untuk berbagai layanan utilitas seperti listrik, gas alam, air, atau uap pusat (central steam), dan dapat dimanfaatkan untuk berbagai tujuan. Analisis data ini dapat membantu profesional bangunan mengidentifikasi peluang penghematan energi, atau memverifikasi efektivitas dari tindakan efisiensi energi yang telah diterapkan.

Data ini juga berguna untuk melakukan benchmarking, yaitu membandingkan performa energi satu gedung dengan gedung lain yang sejenis. Selain itu, data konsumsi energi juga dapat digunakan untuk menentukan ukuran sistem energi terbarukan yang tepat, atau untuk mengeksplorasi strategi pengalihan beban dan respons terhadap permintaan energi (demand response).

Hubungan antara kondisi cuaca dan konsumsi energi gedung juga dapat dipetakan menggunakan data iklim, data utilitas gedung secara keseluruhan, serta model regresi sederhana.

Dengan adanya smart meter, data rata-rata konsumsi daya (kW) kini dapat diakses dengan mudah dari penyedia listrik lokal dalam interval pembacaan 15 menit. Sebagai alternatif, data logger daya portabel dapat dipasang sementara di panel utama gedung untuk merekam penggunaan energi. Meskipun perangkat ini tidak seakurat meteran kelas utilitas, spesifikasinya biasanya memiliki tingkat akurasi hingga ±1%. Keuntungannya, logger ini mampu mencatat parameter lengkap seperti tegangan, arus, daya aktif (kW), energi (kWh), faktor daya, dan lainnya dalam interval waktu yang dapat disesuaikan pengguna.

Contoh Analisis Data Konsumsi Energi Gedung

Gambar 1 menunjukkan contoh data konsumsi energi seluruh gedung yang dikumpulkan selama periode enam minggu. Tiga minggu pertama merupakan periode baseline, yang mencerminkan kondisi awal atau “sebelum” adanya perubahan pada fasilitas.

Pada pertengahan periode, dilakukan penerapan langkah efisiensi energi. Tiga minggu terakhir dalam grafik tersebut menggambarkan dampak nyata dari perubahan yang dilakukan. Terlihat adanya penurunan signifikan pada tingkat puncak konsumsi daya harian — dari sekitar 250 kW turun menjadi 150 kW. Selain itu, terjadi penurunan beban dasar harian dari sekitar 50 kW menjadi 30 kW.

Hasil retrofit ini menghasilkan pengurangan konsumsi daya yang cukup drastis dan jelas terlihat dari data konsumsi energi gedung secara keseluruhan.

Pentingnya Disaggregasi (Pemecahan) Data Konsumsi Energi

Selain mengumpulkan data konsumsi daya total, sering kali bermanfaat untuk memecah atau mengelompokkan data konsumsi energi berdasarkan jenis beban utama. Pendekatan ini diterapkan pada sebuah gedung universitas baru yang dirancang hemat energi, namun menunjukkan konsumsi energi yang lebih tinggi dari yang diharapkan.

Untuk mengidentifikasi penyebabnya, digunakan beberapa data logger meteran daya guna memantau secara terpisah sistem pencahayaan, chiller, peralatan mekanis lainnya, sumber energi terbarukan, serta beban lain seperti peralatan kantor dan perangkat elektronik.

Pendekatan ini memungkinkan analisis mendalam terhadap penggunaan energi berdasarkan sistem atau fungsi tertentu, sehingga memudahkan dalam mengidentifikasi sumber pemborosan energi dan menentukan strategi penghematan yang tepat sasaran.

Analisis Konsumsi Daya Bangunan – Gambar 2

Gambar 2 menunjukkan penggunaan listrik bangunan selama 24 jam, dari tengah malam sampai tengah malam lagi. Warna merah tua menunjukkan total penggunaan listrik (tanpa energi terbarukan), dan ada juga data untuk sistem utama seperti lampu dan pendingin ruangan.

Konsumsi Daya Tinggi di Malam Hari

Yang menarik, konsumsi listrik paling tinggi justru terjadi saat malam hari. Ini karena lampu parkir luar ruangan menyala sepanjang malam dan memakai banyak listrik.

Mengapa Ini Penting?

Dengan mengetahui ini, kita bisa hemat energi, misalnya dengan mengganti lampu parkir ke yang lebih efisien atau pakai sensor gerak.

Beban listrik dari lampu luar bisa sangat besar walau aktivitas bangunan rendah.

Analisis Konsumsi Daya Lampu Interior – Gambar 3

Setelah lampu luar bangunan dikurangi dari total penggunaan listrik lampu, grafik di Gambar 3 muncul. Grafik ini menunjukkan penyebab konsumsi energi yang lebih tinggi dari perkiraan.

Lampu Dalam Bangunan Tetap Menyala

Lampu dalam ruangan memang meredup di siang hari berkat kontrol pencahayaan alami (daylighting), tetapi tetap menyala sepanjang malam meskipun gedung tidak digunakan.

Mengapa Ini Penting?

Ini jadi peluang besar untuk menghemat energi dengan memasang pengatur waktu atau sensor kehadiran.

Lampu yang menyala terus menerus saat tidak ada orang membuang energi listrik.

Monitoring Peralatan HVAC untuk Efisiensi Energi

Sistem HVAC (pemanasan, ventilasi, dan pendingin udara) biasanya menjadi salah satu konsumen energi terbesar di gedung komersial. Oleh karena itu, meningkatkan efisiensi HVAC adalah cara efektif untuk mengurangi penggunaan energi dan biaya operasional.

Komponen HVAC yang Perlu Dipantau

Sistem HVAC terdiri dari berbagai komponen utama seperti:

Chiller
Boiler
Air handler
Sistem paket
Economizer
Kipas, motor, dan saluran udara

Selain itu, penjadwalan dan sistem kontrol juga penting untuk diperhatikan.

Kompleksitas Sistem HVAC

Sistem HVAC bekerja sebagai gabungan beberapa komponen yang saling berinteraksi. Meski ada sistem manajemen energi (EMS) untuk mengontrol fungsi HVAC, keterbatasan usia atau kompleksitas sistem bisa membuat data sulit diakses.

Manfaat Data Logger Portabel

Data logger portabel sangat berguna untuk mengisi kekurangan data dan memverifikasi fungsi EMS, seperti:

Memastikan jadwal operasi alat sesuai kebutuhan bangunan.
Memeriksa kalibrasi sensor, termasuk termostat zona.
Menghindari pemanasan dan pendinginan yang terjadi bersamaan di area yang sama.
Verifikasi urutan kontrol, mulai dan berhenti optimal, reset suhu, dan pengaturan lockout boiler/chiller.
Memantau kinerja economizer melalui suhu dan posisi damper.
Memeriksa siklus motor berlebih dan kontrol variable speed drive.
Menyeimbangkan sistem udara dan air, termasuk aliran, tekanan, dan suhu.

Fokus Utama: Pengukuran Suhu

Suhu adalah parameter krusial dalam HVAC, meliputi:

Udara luar
Udara campuran
Udara balik
Udara suplai
Air dingin dan air kondensor
Air pemanas
Isu stratifikasi suhu

Penggunaan data logger USB atau Bluetooth Smart untuk merekam dan memantau suhu memberikan manfaat besar dalam memastikan performa sistem HVAC.

Verifikasi Kontrol Suhu Zona dengan Data Logger

Proyek monitoring ini memverifikasi bahwa kontrol suhu di suatu zona berjalan dengan baik. Sistem kontrol gedung mengatur setpoint suhu untuk saat zona dihuni dan juga suhu setback saat zona kosong.

Pada Gambar 4, data yang dikumpulkan menunjukkan bahwa selama jam operasional (occupied), suhu ruangan dipertahankan dalam rentang antara 68 hingga 72 derajat Fahrenheit (garis putus-putus pada grafik). Saat zona tidak dihuni (unoccupied), sistem mengizinkan suhu naik atau turun di luar rentang sempit tersebut untuk menghemat energi, namun tetap menjaga suhu antara 60 hingga 80 derajat Fahrenheit.

Monitoring Peralatan – Beban Colokan (Plug Loads)

Beban colokan adalah salah satu sumber penggunaan energi yang tumbuh paling cepat di gedung komersial saat ini. Peralatan kantor seperti komputer, monitor, dan ruang server menyumbang lebih dari 20% konsumsi listrik di kantor-kantor California. Selain itu, beban dari lampu tugas, pemanas ruang, proyektor, TV, mesin penjual otomatis, peralatan dapur, dan pengisi daya ponsel juga termasuk besar.

Perangkat colokan sering memiliki beberapa mode daya seperti aktif, standby, tidur (sleep), dan mati—yang masing-masing menggunakan energi lebih sedikit. Misalnya, mode standby (layar pelindung komputer menyala) masih mengonsumsi energi cukup besar agar perangkat bisa segera aktif saat diminta. Mode tidur mematikan perangkat lebih dalam sehingga ada sedikit penundaan saat diaktifkan kembali. Bahkan saat dimatikan, beberapa perangkat tetap menggunakan energi, disebut sebagai beban parasit atau vampire load. Ini biasanya terkait dengan fitur seperti nyala instan, jam internal, pengisian baterai, layar LCD, atau lampu LED.

Seperti upaya efisiensi energi lainnya, penting untuk fokus pada penggunaan energi besar yang memiliki potensi penghematan tinggi. Meski panduan ini memberikan gambaran pelaku energi besar, pengukuran dan benchmark alat di fasilitas Anda sendiri sangat penting.

Untuk memantau beban colokan, tersedia berbagai alat pengukur daya yang mudah digunakan. Alat ini biasanya berupa meter yang langsung “ditancapkan” di antara perangkat dan stopkontak dinding. Alat tersebut dapat mengukur tegangan, arus, faktor daya, daya watt, dan kilowatt-jam. Beberapa meter hanya menampilkan data real-time dan total penggunaan, tapi ada juga yang dilengkapi kemampuan pencatatan data dengan cap waktu (time-stamped logging) sehingga cocok untuk audit gedung yang membutuhkan data rinci penggunaan energi.

Grafik Penggunaan Daya Komputer di Meja Kerja (Figure 5)

Gambar 5 menunjukkan grafik data yang dikumpulkan dari sebuah workstation kantor. Grafik ini memperlihatkan variasi penggunaan daya pada sebuah komputer desktop.

Terdapat beberapa waktu saat komputer berada dalam mode standby (layar pelindung aktif) atau mode tidur (sleep). Ada juga saat komputer sedang aktif digunakan, di mana daya yang digunakan mencapai puncaknya.

Meter yang digunakan dalam studi ini merekam data voltase (volt), arus listrik (ampere), faktor daya (power factor), dan daya (power).

Monitoring Sistem Pencahayaan

Penggunaan energi untuk pencahayaan di gedung komersial bisa berbeda-beda tergantung jenis gedung, lokasi, dan fungsi ruangan. Namun yang pasti, pencahayaan menyumbang porsi besar dari total biaya energi, biasanya antara 20% hingga 50%.

Beralih ke pencahayaan hemat energi dianggap sebagai investasi paling mudah dan menguntungkan dibandingkan dengan upaya penghematan energi lainnya di gedung komersial. Penggunaan energi untuk pencahayaan bisa dikurangi secara signifikan tanpa mengorbankan fungsi, estetika, dan produktivitas.

Manfaat tambahan dari mengganti ke pencahayaan efisien adalah berkurangnya panas yang dihasilkan, sehingga beban pendinginan dan ventilasi gedung juga menurun. Meskipun saat musim dingin hal ini mungkin tidak terlalu membantu, pencahayaan yang boros bukanlah cara efektif untuk menghangatkan ruangan.

Beberapa ukuran penting untuk mengidentifikasi peluang efisiensi energi meliputi:

Lighting Power Density (daya lampu per kaki persegi),
Tingkat pencahayaan (dalam foot-candle atau lux),
Jam operasi lampu.

Banyak kode energi membatasi tingkat Lighting Power Density sesuai dengan fungsi ruang atau jenis bangunan. Organisasi Illuminating Engineers Society juga menyediakan rekomendasi tingkat pencahayaan yang ideal.

Ada dua cara utama mengurangi penggunaan energi pencahayaan:

Mengurangi daya yang digunakan lampu,
Mengurangi jam operasi lampu.

Data logger portabel sangat cocok untuk membantu memeriksa jadwal pencahayaan, kontrol pencahayaan berbasis kehadiran, serta memastikan sistem dan kontrol lampu berjalan dengan baik. Seperti yang telah dijelaskan pada bagian monitoring seluruh gedung, sistem pencahayaan bisa beroperasi dengan cara yang tidak efisien tanpa disadari.

Selain itu, data logger memudahkan pengecekan jam operasi lampu tanpa perlu memanggil ahli listrik untuk memasang alat pemantau daya.

Kontrol Pencahayaan dengan Sensor Kehadiran

Sensor kehadiran untuk pencahayaan bisa menghemat energi dengan mematikan lampu secara otomatis saat ruangan kosong. Sensor ini sangat cocok digunakan di area yang penggunaannya tidak rutin atau sering tidak ditempati setidaknya setengah dari jam operasional normal. Contohnya seperti kamar mandi, gudang, ruang rapat, dan garasi.

Memantau pencahayaan dan kehadiran di sebuah ruangan sangat efektif menggunakan data logger tipe status. Alih-alih merekam tingkat cahaya secara berkala (misalnya setiap 1, 5, atau 15 menit), data logger ini hanya merekam saat ada perubahan kondisi cahaya.

Data status ini biasanya berupa angka 1 atau 0 yang menandakan lampu menyala/mati atau ruangan terisi/kosong. Data ini kemudian bisa dianalisis menggunakan program spreadsheet untuk mengetahui kapan lampu menyala saat ruangan kosong, atau kapan lampu mati saat ruangan terisi.

Memahami hubungan ini sangat penting untuk mengidentifikasi pemborosan energi atau masalah kontrol pencahayaan. Meskipun penggunaan rumus dan shortcut di spreadsheet bisa mempercepat proses analisis, pekerjaan ini tetap bisa cukup rumit dan memakan waktu.

Data Logger Canggih untuk Monitoring Pencahayaan dan Kehadiran

Beberapa data logger memiliki fitur canggih yang memudahkan analisis data dengan menghitung statistik dan menampilkan grafik yang langsung menunjukkan peluang penghematan energi.

Sebuah data logger gabungan pencahayaan dan sensor kehadiran dengan kemampuan ini dipasang di salah satu kamar mandi umum di gedung perkantoran komersial yang beroperasi dari pukul 8 pagi hingga 5 sore, Senin sampai Jumat. Tujuannya adalah untuk menilai potensi penghematan energi menggunakan kontrol berbasis kehadiran.

Gambar 7 menunjukkan grafik dari seluruh periode pemantauan. Terlihat jelas peluang penghematan energi. Sumbu X menunjukkan waktu, sedangkan sumbu Y berkisar dari 0 sampai 1, di mana angka 1 menandakan lampu menyala saat ruangan kosong.

Terlihat bahwa lampu tetap menyala bahkan saat ruangan tidak digunakan pada malam hari dan akhir pekan. Grafik ini secara visual dengan cepat menunjukkan peluang penghematan energi yang besar di ruang tersebut.

Meskipun penggunaan sensor kehadiran untuk mematikan lampu selama jam kerja yang tidak terpakai memberikan manfaat, penghematan yang lebih besar dapat diperoleh dengan menjadwalkan lampu mati saat gedung tutup pada malam hari dan akhir pekan.Data Logger Canggih untuk Monitoring Pencahayaan dan Kehadiran

Beberapa data logger memiliki fitur canggih yang memudahkan analisis data dengan menghitung statistik dan menampilkan grafik yang langsung menunjukkan peluang penghematan energi.

Pentingnya Memantau Kualitas Udara Dalam Ruangan (Indoor Air Quality)

Menjaga suhu, kelembapan, dan parameter lingkungan lainnya di dalam gedung sangat penting untuk kesehatan dan kenyamanan penghuni, sekaligus efisiensi energi. Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA) menyebut Kualitas Udara Dalam Ruangan (Indoor Air Quality/IAQ) sebagai salah satu dari lima risiko lingkungan paling mendesak bagi kesehatan masyarakat.

Karena sebagian besar waktu orang Amerika dihabiskan di dalam ruangan, polusi udara dalam ruangan bisa berdampak lebih besar dibandingkan polusi udara luar. Kontaminan udara dalam ruangan umum meliputi karbon monoksida, karbon dioksida, jamur dan bakteri, asap rokok, polutan dari luar seperti serbuk sari dan debu, serta senyawa organik volatil dari berbagai produk seperti cat, bahan pembersih, pestisida, bahan bangunan, furnitur, dan peralatan kantor.

Kode bangunan mengatur tingkat ventilasi yang tepat sesuai jenis fasilitas, sering merujuk pada pedoman ASHRAE 62.1 untuk ventilasi yang baik. Pedoman ini juga memberi arahan bagi pengelola gedung dalam mengatasi masalah IAQ.

Seringkali, suplai udara HVAC didasarkan pada asumsi jumlah penghuni, bukan jumlah sebenarnya, sehingga menyebabkan ventilasi berlebihan yang membuang-buang energi dan biaya, karena udara luar yang terlalu banyak harus dipanaskan atau didinginkan.

Sistem ventilasi terkontrol berdasarkan kebutuhan (Demand-Controlled Ventilation/DCV) mengatur suplai udara luar sesuai tingkat okupansi dan kebutuhan ventilasi aktual. Ruangan yang paling diuntungkan dari sistem DCV biasanya adalah tempat berkumpul banyak orang seperti teater, gym, auditorium, ruang konferensi, dan kelas yang sering hanya terisi sebagian.

Sistem DCV dapat menggunakan sensor inframerah atau ultrasound untuk mendeteksi kehadiran, atau metode lain seperti hitungan pintu masuk, penjualan tiket, dan sensor gas karbon dioksida (CO2) yang menunjukkan jumlah orang dalam ruangan. Di garasi, sensor karbon monoksida (CO) dapat digunakan untuk memantau tingkat gas buang kendaraan.

Dengan sistem DCV, kualitas udara tetap terjaga, sekaligus menghemat energi dengan menghindari ventilasi berlebihan.

Monitoring Kadar Karbon Monoksida di Garasi Parkir dengan Sistem DCV

Grafik pada Gambar 8 menunjukkan hasil pengukuran kadar karbon monoksida (CO) menggunakan data logger di garasi parkir sebuah gedung perkantoran komersial. Setelah pemasangan sistem ventilasi terkontrol berdasarkan kebutuhan (Demand-Controlled Ventilation/DCV), area tersebut dipantau untuk memastikan kadar gas buang kendaraan tetap aman.

Data memperlihatkan pola okupansi yang jelas, dengan kadar CO biasanya meningkat pada awal dan akhir jam kerja saat kendaraan masuk atau keluar garasi. Berkat sistem DCV, pengoperasian kipas exhaust yang sebelumnya 24 jam sehari, 7 hari seminggu, berubah menjadi kipas menyala hanya ketika kadar CO melewati batas aman (50 parts per million dalam kasus ini).

Perubahan ini menghasilkan penghematan energi yang signifikan.

Monitoring Cangkang Bangunan (Building Envelope)

Cangkang bangunan adalah penghalang antara bagian dalam gedung dan lingkungan luar. Fungsinya sangat penting sebagai pelindung termal yang memengaruhi besar energi yang dibutuhkan untuk menjaga kenyamanan dalam ruangan. Dengan meminimalkan perpindahan panas melalui dinding, atap, jendela, dan pondasi, kebutuhan pemanasan dan pendinginan dapat dikurangi.

Cangkang bangunan juga berdampak besar pada kebutuhan HVAC dan pencahayaan — dua penggunaan energi terbesar di gedung komersial.

Data logger sangat berguna untuk memantau parameter yang memberikan gambaran tentang performa cangkang bangunan. Contohnya, pada grafik di Gambar 9, data logger digunakan untuk mengidentifikasi sumber kelembapan dalam sebuah ruangan.

Kondensasi di Dalam Bangunan

Kondensasi biasanya terjadi saat udara hangat bersentuhan dengan permukaan dingin. Uap air di udara yang hangat dan lembap akan berubah menjadi cair saat mengenai permukaan yang suhu-nya lebih rendah dari titik embun udara tersebut. Fenomena ini mirip seperti gelas berisi air dingin yang “berkeringat” di siang hari yang panas dan lembap.

Pada contoh di Gambar 9, suhu udara dalam ruangan dipantau dan kelembapan relatifnya sekitar 50%. Titik embun udara ini adalah sekitar 53°F (garis hijau). Setiap kali suhu permukaan jendela kaca tunggal turun sampai titik itu, kondensasi akan terbentuk. Dalam grafik, hal ini terlihat saat garis hitam (suhu permukaan) masuk ke area berwarna biru.

Titik embun dapat diukur langsung atau dihitung dari suhu udara dan kelembapan relatif. Kunci mengendalikan kelembapan dalam bangunan adalah dengan memantau suhu permukaan, suhu ruangan, dan kelembapan ruangan. Dengan menjaga kondisi ruangan tetap di atas titik embun pada permukaan interior yang paling dingin, kondensasi bisa dicegah.

Pemakaian pendinginan radiasi seperti plafon, lantai, dan balok dingin membuat pemantauan ini jadi semakin penting.

Menghitung Penghematan Energi

Berbeda dengan parameter lain, penghematan energi tidak bisa dihitung hanya dari satu pengukuran. Penghematan energi dihitung dengan membandingkan penggunaan energi sebelum dan sesudah penerapan langkah efisiensi energi. Kondisi sebelum perubahan disebut sebagai baseline atau kondisi dasar. Baseline ini bisa berarti penggunaan energi dari peralatan lama, peralatan yang sesuai standar, atau peralatan yang mendapat insentif.

Rumus penghematan energi:
kWh tersimpan = kWh baseline – kWh pasca retrofit

Penghitungan penghematan energi dilakukan dengan melihat pengurangan daya (kW) dan/atau jam operasi (h), biasanya selama satu tahun. Ada tiga cara utama untuk menghitungnya, mulai dari yang sederhana sampai kompleks, tergantung pada jenis langkah efisiensi dan sistem yang dipakai.

Menghitung Penghematan Berdasarkan Jam Operasi

Banyak peluang penghematan energi berasal dari mengatur jadwal operasi agar peralatan menyala lebih sedikit jam. Dalam kasus ini, daya yang digunakan tetap sama, tapi total energi berkurang karena jam nyala berkurang.

Cara ini cocok untuk peralatan dengan daya konstan saat menyala, seperti lampu fluorescent tanpa pengaturan redup dan motor dengan beban tetap. Data logger tipe status sangat berguna untuk mengetahui kapan peralatan hidup dan mati, sehingga jam operasi bisa dihitung.

Contoh: Studi penggunaan ruang di bagian pencahayaan menunjukkan lampu menyala saat ruangan kosong. Penghematan energi bisa dihitung dari pengurangan jam nyala berkat sensor gerak.

Contoh lain: Pengukuran jam operasi motor menggunakan data logger motor status (lihat Gambar 10). Jika kipas yang biasanya menyala terus diatur agar hanya menyala sesuai jadwal penghuni, penghematan energi dihitung dari daya kipas (kW) dikalikan pengurangan jam operasi tahunan.

Menentukan Perkiraan Daya untuk Menghitung Penghematan Energi

Saat menghitung penghematan energi, penting untuk memahami perbedaan antara daya sebenarnya (kW) dengan daya yang tercantum pada nameplate motor atau daya nominal lampu pada sistem pencahayaan. Nilai pada nameplate motor biasanya menunjukkan kondisi beban penuh, sementara daya yang digunakan sebenarnya bisa lebih tinggi atau lebih rendah. Daya total pada lampu dipengaruhi banyak faktor, seperti jenis ballast dan rating watt lampu.

Banyak peralatan di gedung beroperasi pada tingkat daya yang bervariasi, misalnya:

Beberapa memiliki beberapa tingkat beban (seperti chiller)
Ada yang bisa mengatur daya secara terus-menerus sesuai kebutuhan (lampu yang dapat diredupkan atau peralatan dengan variable speed drive)

Untuk langkah efisiensi yang melibatkan peralatan dengan variasi beban seperti ini, diperlukan pengukuran daya yang lebih lengkap. Ada dua metode utama: memantau arus listrik (amper) atau daya (kW), masing-masing punya kelebihan tersendiri.

Menghitung Penghematan Berdasarkan Pemantauan Arus (Current Monitoring)

Pemantauan arus lebih sederhana dibandingkan pengukuran daya karena:

Memerlukan peralatan yang lebih sedikit dan lebih kecil
Alat pengukur arus biasanya lebih murah dan pemasangannya lebih cepat
Lebih aman karena tidak perlu terhubung ke sumber tegangan langsung

Sensor arus dipasang di sekitar kabel yang akan dipantau dan terhubung ke data logger. Data arus yang dikumpulkan menggambarkan variasi beban peralatan secara lebih akurat, terutama untuk peralatan dengan beberapa tingkat beban atau pengaturan kecepatan variabel.

Meski masih perlu asumsi untuk tegangan dan faktor daya, menggunakan data arus dan mengonversinya ke daya dengan rumus tertentu bisa memberikan hasil yang hampir sama akuratnya dengan alat pengukur daya langsung.Menentukan Perkiraan Daya untuk Menghitung Penghematan Energi

Banyak peralatan di gedung beroperasi pada tingkat daya yang bervariasi, misalnya:

Beberapa memiliki beberapa tingkat beban (seperti chiller)
Ada yang bisa mengatur daya secara terus-menerus sesuai kebutuhan (lampu yang dapat diredupkan atau peralatan dengan variable speed drive)

Menghitung Penghematan Berdasarkan Pemantauan Arus (Current Monitoring)

Pemantauan arus lebih sederhana dibandingkan pengukuran daya karena:

Memerlukan peralatan yang lebih sedikit dan lebih kecil
Alat pengukur arus biasanya lebih murah dan pemasangannya lebih cepat
Lebih aman karena tidak perlu terhubung ke sumber tegangan langsung

Contoh Pemantauan Arus untuk Mengukur Penghematan Energi

Pendekatan pemantauan arus ini digunakan untuk menunjukkan penghematan energi setelah pemasangan variable speed drive (VSD). Pada kondisi awal (baseline) yang ditunjukkan di sisi kiri gambar (Gambar 11), kipas beroperasi dengan kecepatan tetap dan arus sekitar 5 ampere. Setelah pemasangan VSD, yang terlihat di sisi kanan, arus berkurang secara signifikan, biasanya turun menjadi sekitar 3 ampere.

Dengan VSD, peralatan dapat menyesuaikan kecepatannya sesuai dengan kebutuhan beban sebenarnya, sehingga mengurangi konsumsi energi secara efektif.

Fungsi Umum Variable Frequency Drives (VFD)

Secara umum, VFD digunakan untuk:

Menghemat energi dan meningkatkan efisiensi

Menyesuaikan kecepatan penggerak sesuai kebutuhan proses

Menyesuaikan torsi penggerak sesuai kebutuhan proses

Mengukur Penghematan Energi dengan Monitoring Daya Listrik

Untuk beban yang lebih rumit atau tidak terduga, seperti subpanel atau beban seluruh gedung, gunakan peralatan monitoring daya listrik.

Monitoring daya secara langsung adalah metode paling akurat untuk menghitung penghematan energi. Beberapa peralatan memiliki karakteristik beban yang tidak pasti, seperti faktor daya yang berubah-ubah atau gangguan harmonisa total (Total Harmonic Distortion). Beban non-linear menghasilkan gelombang listrik yang tidak sinusoidal, sehingga memerlukan alat pengukur daya True RMS (root mean square) untuk mendapatkan data yang akurat.

Meski pemasangan alat pengukur daya ini lebih rumit dan memerlukan akses ke panel listrik dengan pertimbangan keselamatan dan ruang terbatas, alat ini memberikan data rinci seperti tegangan, arus, daya (kW), energi (kWh), faktor daya, daya semu (kVA), dan daya reaktif (kVAR).

Alat True RMS digunakan untuk memantau total konsumsi daya sebuah gedung dan sumber utama konsumsi tersebut. Pada Gambar 12 terlihat data sebelum tindakan perbaikan pada hari musim panas yang sangat panas, di mana garis hitam menunjukkan konsumsi seluruh gedung dan garis biru mewakili peralatan mekanik. Sistem penyimpanan termal gedung ini tidak beroperasi dengan baik, sehingga puncak konsumsi daya terjadi bersamaan dengan periode puncak permintaan listrik dari perusahaan utilitas, saat tarif energi paling mahal.

Setelah dilakukan re-komisioning pada gedung, pergeseran beban dari sistem penyimpanan termal terlihat pada Gambar 13. Kini, tingkat permintaan tertinggi terjadi pada periode malam saat tarif listrik lebih rendah.

Praktik Terbaik dalam Data Logging

Praktik Umum:

Mulailah proyek data logging dengan tujuan yang jelas. Tentukan pertanyaan apa yang ingin dijawab dari data yang dikumpulkan dan sesuaikan cakupan kegiatan monitoring.
Kumpulkan data sebanyak yang diperlukan, tapi jangan berlebihan. Tentukan durasi monitoring, interval pencatatan, dan parameter data yang ingin diambil. Monitoring minimal dua minggu dianjurkan agar bisa melihat pola operasi termasuk malam dan akhir pekan, serta mendeteksi anomali.
Lebih baik memonitor beberapa sistem atau komponen yang saling terkait secara bersamaan untuk mendapatkan data operasi yang bersamaan. Misalnya, saat analisis fungsi economizer, catat semua suhu dan status kipas suplai secara serentak.
Saat menggunakan banyak data logger yang saling terkait, pastikan semua jam logger disinkronkan, mulai pada waktu yang sama, dan mencatat data pada interval yang sama. Hal ini memudahkan analisis dan menghindari kesulitan menggabungkan data dari interval berbeda atau data on/off yang tidak berinterval.
Gunakan software Universal Translator dari Pacific Gas and Electric Company (download gratis di www.utonline.org) untuk membantu analisis data besar dan menggabungkan data dari sumber atau interval yang berbeda. Software ini juga bisa menghitung properti psikrometrik dan menganalisis data economizer, beban lampu dan colokan, serta waktu operasi peralatan.

Praktik Terbaik untuk Keselamatan dan Pengelolaan Data Logger

Catat secara rinci setiap pemasangan logger. Sertakan lokasi pasti, tujuan pengukuran, nomor identifikasi perangkat (misal nomor seri), serta tanggal dan waktu pemasangan dan pencopotan. Dokumentasi ini penting agar perangkat tidak hilang.

Prioritaskan keselamatan saat memasang data logger. Setiap lokasi punya risiko berbeda seperti penggunaan tangga, listrik, dan peralatan berputar. Gunakan data logger nirkabel dengan teknologi Bluetooth Smart untuk area yang sulit dijangkau.

Beri tahu operator gedung tentang lokasi pemasangan logger. Staf yang tidak mengetahui tujuan perangkat bisa mengira perangkat tersebut mencurigakan dan melepasnya.

Pasang data logger dengan aman agar tidak bergeser atau lepas selama monitoring. Beri label dengan informasi proyek atau kontak. Letakkan logger di tempat tersembunyi agar tidak mudah dirusak atau dicopot.

Praktik Terbaik Pemantauan Daya Listrik

Prioritaskan Keamanan:
- Pastikan pemasangan dan pelepasan alat pemantau daya listrik dilakukan oleh teknisi listrik yang berlisensi dan berpengalaman.
- Simpan alat pemantau dalam ruang panel listrik yang aman dan jauh dari jangkauan penghuni gedung selama proses pemantauan.
Kenali Peralatan Anda:
- Pelajari spesifikasi dan panduan pemasangan data logger serta sensor arus agar hasil pengukuran lebih akurat dan dapat dipercaya.
Pantau Semua Fase Listrik:
- Monitor ketiga fase listrik utama di panel listrik untuk menghindari asumsi beban seimbang, karena beban listrik pada setiap fase biasanya berbeda.
Pilih Interval Pencatatan yang Tepat:
- Interval pencatatan selama 15 menit umum digunakan untuk memudahkan sinkronisasi dengan data meteran listrik.
- Gunakan interval lebih pendek jika konsumsi daya diperkirakan berubah-ubah dengan cepat.
Catat Parameter Penting:
- Selain daya total (kW), rekam juga nilai arus (amper), tegangan (volt), dan faktor daya (power factor) untuk memastikan data konsisten dan valid selama periode pemantauan.

Praktik Terbaik Saat Memasang Data Logger

Posisi Pemasangan untuk Monitoring VFD dan Ballast Elektronik:
Saat memantau perangkat seperti Variable Frequency Drive (VFD) atau ballast elektronik, sangat penting memasang alat pemantau daya di sisi line (utilitas listrik), bukan di sisi beban.
Frekuensi dan tegangan di sisi beban VFD atau ballast elektronik biasanya berada di luar rentang yang dapat diukur alat power meter, sehingga hasil pengukuran bisa tidak akurat.

Verifikasi Pemasangan dan Konfigurasi Sebelum Memulai Pemantauan:
Sebelum meninggalkan data logger untuk durasi pemantauan, selalu pastikan pemasangan peralatan sudah benar dan konfigurasi perangkat lunak logger sudah tepat.
Periksa data real-time yang sedang direkam untuk memastikan nilai-nilai berada dalam kisaran wajar sesuai beban yang diukur.
Pastikan semua titik data penting untuk studi ini sudah termasuk dalam pemantauan.
Periode pemasangan adalah waktu terbaik untuk menemukan masalah seperti sensor arus yang terpasang terbalik, kabel tegangan yang tidak terhubung sempurna, atau data penting yang tidak terekam.
Jangan menunggu hingga analisis data sebulan kemudian untuk menemukan kesalahan, karena seringkali data yang salah tidak dapat diperbaiki.

Praktik Terbaik Pemantauan HVAC

Evaluasi Sensor dan Probe Sebelum Studi:
Terutama jika studi melibatkan perbandingan suhu atau analisis suhu diferensial, sangat penting melakukan pengujian komparatif terhadap sensor dan probe sebelum digunakan.
Cara efektif adalah memilih sensor dan logger yang memberikan hasil konsisten dari sekumpulan perangkat yang lebih besar.
Membuat “set terpasang” yang sesuai mungkin memerlukan pengujian awal untuk menentukan faktor koreksi khusus guna mengatasi perbedaan akurasi antar perangkat.

Gunakan Berbagai Jenis Logger dan Sensor Sesuai Spesifikasi:
Pastikan loggers dan sensor yang digunakan beroperasi dalam parameter yang dianjurkan. Contohnya, banyak logger yang tidak tahan cuaca sehingga harus dilindungi dari kelembapan dan suhu ekstrim.
Beberapa perangkat juga dapat dioperasikan menggunakan teknologi Bluetooth Smart, sangat ideal untuk area yang sulit dijangkau atau akses terbatas dalam gedung.

Pastikan Sensor Mengukur Parameter yang Tepat:
Sensor harus hanya mendeteksi suhu yang berkaitan langsung dengan parameter yang sedang dipantau. Lindungi sensor dari paparan langsung sinar matahari atau sumber suhu lain yang dapat memengaruhi akurasi dan menghasilkan data yang salah.

Jaga Konsistensi Model Logger dan Jenis Sensor:
Gunakan model logger dan jenis sensor yang sama sepanjang studi untuk memastikan konsistensi akurasi dan respons waktu sehingga data yang dikumpulkan seragam.

Praktik Terbaik Pemantauan Sensor Suhu HVAC

Pilih Sensor Suhu yang Sesuai dengan Aplikasi dan Kondisi:
Sensor suhu dirancang untuk aplikasi dan kondisi tertentu. Misalnya, thermocouple dengan rentang suhu tinggi sangat ideal untuk studi boiler, namun kurang akurat untuk sebagian besar aplikasi HVAC lainnya.
Beberapa sensor juga bisa rusak jika terkena suhu ekstrem, baik terlalu panas maupun terlalu dingin.
Pertimbangkan Waktu Respons dan Stabilitas Pembacaan:
Waktu respons sensor dan stabilitas hasil pengukuran harus disesuaikan dengan perilaku sistem yang sedang dipantau. Hal ini penting agar data yang dikumpulkan benar-benar mencerminkan kondisi aktual.
Gunakan Pasta Konduktif Saat Mengukur Suhu Permukaan Pipa:
Untuk sistem hidronik, sebaiknya gunakan pasta konduktif saat menempelkan sensor ke permukaan pipa agar pembacaan suhu lebih akurat.
Setelah sensor terpasang, lapisi dengan isolasi busa guna melindunginya dari pengaruh suhu ruangan yang dapat mengganggu hasil pengukuran.

Praktik Terbaik dalam Pemantauan Beban Colokan (Plug Load)

Pemantauan di Panel Listrik Subpanel:
Selain di stopkontak, beban colokan juga bisa dipantau di panel listrik (subpanel) — bisa per sirkuit (breaker), gabungan beberapa sirkuit, atau seluruh panel.
Catatan penting: Instalasi meter di panel listrik harus dilakukan oleh teknisi listrik bersertifikat untuk menjamin keamanan dan akurasi pengukuran.

Pilih Metode Pemantauan Sesuai Kebutuhan Studi:
Studi beban colokan dapat dilakukan dengan dua cara:

Memonitor energi total (kWh) yang terakumulasi selama masa studi — metode ini sederhana dan mudah, tetapi tidak memberikan informasi tentang waktu spesifik saat peralatan digunakan.

Merekam data seperti watt, ampere, volt, dan power factor secara berkala — metode ini cocok jika dibutuhkan detail operasional pada waktu tertentu. Gunakan perangkat pemantauan plug load yang dilengkapi dengan data logger berpenanda waktu (time-stamped) untuk hasil maksimal.

Pemantauan di Tingkat Stopkontak:
Beban colokan dapat dipantau langsung di stopkontak individu. Ini memungkinkan fokus pada satu peralatan tertentu, atau beberapa peralatan sekaligus jika menggunakan terminal colokan (plug strip).

Praktik Terbaik dalam Pemantauan Sistem Pencahayaan

Posisikan Logger Secara Strategis:
Untuk mendapatkan data yang akurat dan bermanfaat, sangat penting untuk menempatkan logger di posisi yang tepat dalam ruangan yang akan dipantau.
Jika pemantauan melibatkan sensor okupansi, pastikan jenis sensor yang digunakan—ultrasonik atau inframerah—dipahami kelebihan dan kekurangannya.
Baca spesifikasi dan panduan penggunaan logger untuk memastikan akurasi deteksi okupansi dan hindari deteksi gerakan dari ruangan lain.
Arahkan sensor cahaya ke sumber pencahayaan utama yang ingin dipantau. Jangan sampai logger menangkap cahaya dari sumber lain seperti lampu lain atau sinar matahari langsung.
Cegah Logger dari Gangguan dan Kerusakan:
Letakkan logger pencahayaan di tempat yang tidak terlihat, misalnya di dalam armatur lampu, untuk mencegah gangguan atau pemindahan oleh penghuni.
Namun, hindari menempatkannya terlalu dekat dengan sumber cahaya untuk mencegah kerusakan akibat panas berlebih.
Pilih Logger Sesuai Tujuan:
Banyak logger cahaya yang menghasilkan data analog memiliki akurasi rendah dan tidak dapat dikalibrasi.
Logger ini cocok untuk mendeteksi status lampu (hidup/mati) dan perubahan besar dalam pola pencahayaan, tetapi tidak direkomendasikan untuk penyetelan sistem pencahayaan otomatis.
Untuk akurasi tinggi, gunakan sensor dengan koreksi cosinus dan warna.
Evaluasi Pola Pencahayaan Secara Menyeluruh:
Selain mencatat berapa lama lampu menyala saat ruangan tidak ditempati, penting juga untuk melihat kebalikannya:
Seberapa sering ruangan ditempati saat lampu mati?
Di beberapa ruangan dengan daylighting yang baik atau penghuni yang hemat energi, menjadwalkan lampu menyala otomatis justru bisa meningkatkan konsumsi energi.

Praktik Terbaik dalam Pemantauan Lingkungan

Sensor CO₂ di Setiap Zona Terokupansi:
Untuk studi CO₂, sangat ideal untuk menempatkan satu sensor di setiap zona yang dihuni.
Namun karena sensor ini berada di tempat yang dapat diakses penghuni, hasil pembacaan bisa meningkat secara tidak akurat karena napas langsung dari pengguna.
Alternatifnya, sensor CO₂ dapat dipasang di saluran udara balik (return duct).
Posisi ini akan mencegah gangguan atau manipulasi langsung terhadap sensor, sekaligus memberikan gambaran yang lebih stabil dari keseluruhan area.

Penempatan Sensor Sangat Penting:
Dalam semua proyek pengumpulan data, penempatan sensor adalah salah satu faktor paling krusial untuk mendapatkan hasil yang akurat. Hal ini sangat penting dalam pemantauan lingkungan.
Sensor dapat terpengaruh oleh konsentrasi lokal CO atau CO₂, yang mungkin tidak mencerminkan kebutuhan ventilasi seluruh ruangan.
Oleh karena itu, penggunaan beberapa sensor sangat disarankan untuk studi Kualitas Udara Dalam Ruangan (Indoor Air Quality/IAQ).
Mengukur dari berbagai titik akan memastikan bahwa polutan dihilangkan secara merata dari seluruh area ruang.

Praktik Terbaik dalam Pemantauan Selubung Bangunan (Building Envelope)

Pemantauan Suhu Permukaan Sangat Penting:
Studi selubung bangunan sering kali memerlukan pemantauan suhu permukaan komponen bangunan seperti dinding, atap, dan jendela.
Pastikan data logger telah diprogram dengan benar untuk digunakan bersama sensor eksternal, dan bahwa rentang suhu sensor sesuai dengan kondisi yang diharapkan.
Gunakan Isolasi untuk Meningkatkan Akurasi:
Untuk meningkatkan akurasi pengukuran suhu permukaan, disarankan untuk menutup sensor dengan busa isolasi kecil.
Langkah ini membantu mengurangi pengaruh suhu udara ruangan terhadap pembacaan sensor.
Hindari Sinar Matahari Langsung pada Pengukuran Kaca:
Saat mengukur suhu permukaan pada kaca/jendela, penting untuk meletakkan sensor di tempat yang tidak terkena sinar matahari langsung.
Jika sensor terkena radiasi matahari, suhu yang terdeteksi akan lebih tinggi dari suhu kaca sebenarnya, menghasilkan data yang tidak akurat.
Kelembaban Permukaan Tidak Bisa Diukur Langsung:
Pengukuran kelembaban permukaan tidak dapat dilakukan secara langsung karena sensor tidak dapat membaca kelembaban valid pada permukaan.
Sebagai gantinya, ukur suhu udara dan kelembaban di dekat permukaan.
Gunakan diagram psikrometrik untuk menghitung kelembaban atau titik embun (dew point) pada permukaan tersebut.
Studi Transmitansi Cahaya pada Jendela:
Untuk mengukur transmitansi cahaya melalui jendela, lakukan pengukuran tingkat iluminasi di dalam dan di luar ruangan.
Salah satu metode adalah dengan mengukur iluminasi horizontal dari kedua sisi kaca dan menghitung transmitansi sambil mempertimbangkan sudut datang sinar matahari (solar angle of incidence).
Alternatif lainnya adalah mengukur iluminasi yang tegak lurus terhadap sinar matahari di jendela yang menerima cahaya langsung.
Metode ini cukup dilakukan satu kali, namun tetap memerlukan penyesuaian sudut sinar matahari.

Praktik Terbaik dalam Pemantauan Waktu Operasi (Runtime Monitoring)

Catat Secara Rinci Waktu Pemasangan dan Pelepasan Logger:
Dokumentasi detail seperti waktu pemasangan dan pelepasan logger sangat membantu dalam mencegah kesalahan analisis data.
Sebagai contoh, pada data pra-implementasi kipas (lihat Gambar 10, halaman 15), status “off” yang tercatat pada tanggal 14 Februari menunjukkan bahwa tidak ada medan magnet yang terdeteksi.
Analisis data yang akurat hanya bisa dilakukan jika diketahui bahwa status “off” tersebut karena logger dilepas, bukan karena kipas benar-benar dimatikan.

Penempatan Data Logger yang Tepat Sangat Penting:
Untuk memperoleh data jam operasi motor yang akurat, penempatan logger sangat krusial.
Logger motor yang mendeteksi status hidup/mati berdasarkan medan magnet harus dipastikan diletakkan pada posisi yang mampu membedakan kondisi ON dan OFF dari motor yang dipantau.
Hindari peletakan di dekat peralatan lain yang dapat menghasilkan medan magnet palsu dan menyebabkan pembacaan tidak akurat.

Logger Lampu Harus Fokus pada Sumber Cahaya yang Dipantau:
Logger status pencahayaan perlu ditempatkan agar hanya merekam kondisi dari lampu listrik yang diteliti.
Pastikan logger tidak terpengaruh oleh cahaya dari lampu lain atau dari sumber cahaya alami seperti sinar matahari, yang dapat mengacaukan hasil pengamatan.

Praktik Terbaik dalam Pemantauan Arus Listrik (Current Monitoring)

Kumpulkan Data untuk Seluruh Rentang Operasi:
Pastikan pengumpulan data mencakup seluruh variasi operasi untuk peralatan dengan beban variabel, atau setiap tingkat operasi pada peralatan multi-tahap. Ini akan memberikan gambaran menyeluruh tentang perilaku konsumsi energi.
Gunakan Interval Sampling Cepat:
Untuk studi amperage (arus listrik), disarankan menggunakan interval pengambilan data satu menit atau lebih cepat. Hal ini penting agar setiap fluktuasi beban dapat terdeteksi secara akurat.
Tingkatkan Akurasi Konversi Arus ke Daya:
Agar konversi dari amper ke kilowatt (kW) lebih akurat, disarankan untuk menggabungkan pengukuran daya (power) secara simultan saat arus terus dipantau.
Selanjutnya, dapat digunakan metode regresi untuk membuat rumus matematis yang merepresentasikan hubungan antara perubahan arus dan konsumsi daya aktual. Untuk penjelasan lebih lengkap, lihat bagian Using Current as Proxy for Power dalam bagian Resources (halaman 26).

Tentang Onset

Onset adalah penyedia terkemuka solusi data logger dan sistem pemantauan yang digunakan untuk mengukur, merekam, dan mengelola data guna meningkatkan kualitas lingkungan dan menjaga mutu produk sensitif terhadap suhu.
Berkantor pusat di Cape Cod, Massachusetts, Onset telah merancang dan memproduksi produk-produknya secara lokal sejak didirikan pada tahun 1981.

Kunjungi situs resmi Onset di: www.onsetcomp.com