Branch duct yang sudah dihitung ukurannya dengan benar tidak otomatis menjamin setiap ruangan menerima debit udara sesuai desain. Bentuk titik sambungan (takeoff) dari trunk duct ke branch, dan ada tidaknya balancing damper di setiap cabang merupakan faktor yang menentukan hasil akhir di lapangan namun seringkali luput dari perhatian. Tanpa memperhatikan keseimbangan aliran udara, ruangan yang letaknya paling dekat dengan AHU cenderung menerima udara berlebih. Sementara itu, ruangan yang paling jauh justru mengalami kekurangan udara. Kondisi ini dapat terjadi meskipun perhitungan ukuran duct secara teoritis sudah benar.
Posisi Branch Duct dalam Hierarki Sistem
Dalam sistem distribusi HVAC, udara mengalir melalui tiga tingkat jaringan. Trunk duct berfungsi sebagai jalur utama berkapasitas besar yang menyalurkan udara dari AHU. Selanjutnya, branch duct membagi sebagian volume udara menuju zona tertentu, sedangkan runout merupakan segmen akhir yang mengalirkan udara menuju diffuser atau grille. Branch duct berfungsi sebagai penghubung antara jalur utama dengan titik distribusi akhir. Oleh karena itu, desain pada titik sambungan branch duct sangat berpengaruh terhadap distribusi udara. Kesalahan pada bagian ini dapat menyebabkan debit udara yang sampai ke ruangan tidak sesuai dengan kebutuhan yang telah direncanakan.
Baca juga: Cara Menghitung Ukuran Ducting HVAC dengan Equal Friction Method
Jenis Takeoff dan Pengaruhnya terhadap Pressure Loss
Titik sambungan antara trunk duct dan branch duct, yang disebut takeoff, merupakan salah satu bagian yang dapat menghasilkan pressure loss cukup besar dalam jaringan ducting. Besarnya kehilangan tekanan ini sangat dipengaruhi oleh bentuk dan geometri sambungan. Oleh karena itu, desain takeoff perlu dipertimbangkan dengan baik agar aliran udara tetap efisien. Berikut beberapa jenis take off pada branch duct:
Sharp 90° tap
Sharp 90° tap adalah bentuk sambungan paling sederhana, di mana branch duct disambungkan tegak lurus ke trunk duct tanpa transisi bentuk apa pun. Geometri ini menghasilkan turbulensi paling besar di antara semua jenis takeoff, karena aliran udara harus berbelok mendadak 90 derajat tanpa panduan bentuk yang memperhalus arah aliran.
Conical atau tapered takeoff
Conical atau tapered takeoff menggunakan bentuk corong yang mengecil secara bertahap dari trunk duct menuju branch duct. Bentuk ini membantu mengarahkan aliran udara untuk berbelok secara lebih halus. Dibandingkan sambungan yang tegak lurus, desain tersebut dapat menghasilkan aliran yang lebih terarah menuju branch duct. Fitting ini secara signifikan mengurangi turbulensi dan pressure loss dibanding sharp tap dengan biaya tambahan yang relatif kecil.
Bellmouth entry
Bellmouth entry memiliki profil melengkung halus tanpa sudut tajam sama sekali, memberikan pressure loss terendah di antara ketiga jenis takeoff. Bentuk ini umumnya digunakan pada aplikasi yang membutuhkan efisiensi energi tinggi. Selain itu, desain ini sesuai untuk sistem dengan static pressure yang ketat, sehingga kehilangan tekanan pada titik percabangan harus diminimalkan.
Spin-in fitting
Spin-in fitting merupakan salah satu jenis conical takeoff yang menghubungkan branch duct berbentuk round dengan trunk duct berbentuk rectangular maupun round. Sistem yang menggunakan flexible duct sebagai jalur lanjutan dari titik takeoff menuju diffuser umumnya menggunakan fitting ini.
Penempatan Takeoff pada Trunk Duct
Jarak antar takeoff di sepanjang trunk duct memengaruhi seberapa besar interferensi turbulensi antar titik percabangan yang berdekatan. Penempatan takeoff yang terlalu berdekatan dapat menyebabkan pola aliran udara antar cabang saling mengganggu. Akibatnya, distribusi udara menjadi tidak merata meskipun setiap branch duct telah dihitung dengan benar secara individual.
Sebaiknya teknisi menempatkan titik takeoff terakhir pada ujung trunk duct dengan jarak yang cukup dari end cap, idealnya sekitar 45–60 cm. Jarak ini membantu menghindari zona turbulensi akibat pantulan aliran udara pada penutup ujung trunk. Dengan demikian, aliran udara menuju branch duct dapat tetap lebih stabil dan terarah. Menempatkan takeoff terlalu dekat dengan end cap dapat menyebabkan aliran udara pada cabang menjadi tidak stabil. Kondisi ini dapat memengaruhi debit udara yang diterima branch duct, meskipun ukurannya telah sesuai dengan hasil perhitungan.
Mengapa Setiap Branch Membutuhkan Balancing Damper
Udara secara alami mengalir mengikuti jalur dengan resistansi paling rendah. Tanpa mekanisme pengatur pada setiap cabang, branch yang paling dekat dengan AHU atau memiliki jalur paling pendek cenderung menerima debit udara lebih besar dari kebutuhan desain. Sebaliknya, branch yang letaknya lebih jauh atau memiliki jalur lebih panjang cenderung menerima debit udara yang lebih kecil. Kondisi ini dapat menyebabkan distribusi udara antar-ruangan menjadi tidak seimbang. Kondisi ini tetap dapat terjadi meskipun seluruh branch duct telah di-size dengan benar menggunakan metode equal friction maupun velocity method. Hal ini karena proses sizing hanya menentukan dimensi duct yang ideal, bukan mengatur pembagian aliran udara aktual di lapangan.
Teknisi dapat mengatur resistansi setiap cabang secara manual dengan memasang volume damper pada setiap titik takeoff atau sepanjang branch duct. Dengan demikian, distribusi udara aktual dapat disesuaikan dengan nilai desain melalui proses air balancing setelah sistem terpasang.
Prosedur Balancing Branch Duct
Proses testing, adjusting, dan balancing (TAB) pada sistem ducting umumnya dilakukan dengan urutan sebagai berikut:
1. Ukur debit udara aktual pada setiap branch menggunakan flow hood atau pitot tube traverse, dibandingkan terhadap nilai desain pada setiap titik.
2. Mulai adjustment dari branch yang paling jauh dari AHU atau yang paling mengalami under-supply. Selanjutnya, resistansi pada branch yang over-supply dapat ditambah secara bertahap. Dengan cara ini, lebih banyak udara akan terdorong menuju branch lain yang belum mencapai debit desain.
3. Lakukan pengukuran ulang setelah setiap penyesuaian dilakukan. Hal ini penting karena perubahan resistansi pada satu branch dapat memengaruhi distribusi tekanan di seluruh sistem, bukan hanya pada branch yang sedang disesuaikan. Dengan demikian, hasil air balancing dapat dipastikan tetap sesuai dengan kebutuhan desain.
4. Ulangi proses ini secara iteratif hingga seluruh branch berada dalam batas toleransi terhadap nilai desain. Umumnya, debit udara dapat dianggap sesuai jika berada dalam kisaran ±10% dari debit yang direncanakan.
Kesalahan Umum dalam Desain dan Instalasi Branch Duct
Menggunakan sharp 90° tap tanpa pertimbangan pressure loss
Memilih jenis takeoff yang paling murah tanpa mempertimbangkan dampaknya terhadap total pressure loss dapat meningkatkan resistansi dalam sistem. Akibatnya, fan harus bekerja lebih keras untuk mengatasi kehilangan tekanan tambahan yang sebenarnya dapat diminimalkan dengan pemilihan fitting yang tepat.
Tidak memasang balancing damper di setiap cabang
Mengasumsikan sizing yang benar sudah cukup tanpa mekanisme adjustment di lapangan hampir selalu menghasilkan distribusi udara yang tidak merata begitu sistem beroperasi pada kondisi aktual.
Aspect ratio ekstrem pada branch duct rectangular
Branch duct dengan profil rectangular yang sangat pipih untuk menyesuaikan ruang plafon terbatas cenderung menghasilkan friction loss yang lebih tinggi dibandingkan profil yang lebih mendekati persegi pada luas penampang yang sama. Oleh karena itu, ketika ruang plafon sangat terbatas, kompensasi ukuran duct perlu dipertimbangkan. Hal ini bertujuan untuk menjaga kehilangan tekanan tetap dalam batas yang dapat diterima.
Takeoff ditempatkan terlalu dekat satu sama lain atau terlalu dekat end cap
Menciptakan zona turbulensi yang saling mengganggu antar cabang, menghasilkan distribusi udara yang sulit diprediksi bahkan dengan balancing damper sekalipun.
Baca juga: Tips Memilih Material Ducting untuk Bangunan High-Rise