rekabentuk alat penapis udara (air cleaner) · pdf filemenghapuskan asap 21 3.1 ... (1997),...
TRANSCRIPT
REKABENTUK ALAT PENAPIS UDARA
(AIR CLEANER)
LIM LOON CHANG
UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA
REKABENTUK ALAT PENAPIS UDARA
(AIR CLEANER)
LIM LOON CHANG
Laporan projek ini dikemukakan
sebagai memenuhi sebahagian daripada syarat
penganugerahan ijazah Sarjana Muda Sains Serta Pendidikan
(Elektrik)
Fakulti Pendidikan
Universiti Teknologi Malaysia
MAC, 2004
iii
DEDIKASI
Untuk
ayah yang disanjungi
Lim Hock Cheng
dan ibu yang tersayang
Khor Loo Chin
Segala jasa dan pengorbanan ayah ibu
yang telah bersusah payah mendidikku dan memeliharaku
agar menjadi seorang manusia yang berguna
serta
adik yang dikasihi
Lim Loon Ming
Segala kerinduan, kesabaran, dan doa kalian yang diberikan
amat dihargai serta besar ertinya.
Kejayaan ini adalah milik bersama.
Terima Kasih
iv
PENGHARGAAN
Penulis ingin merakamkan ribuan penghargaan dan terima kasih kepada
pensyarah Pembimbing Projek Sarjana Muda, En. Kamalularifin Bin Subari telah
banyak memberi bimbingan, tunjuk ajar, perbincangan serta nasihat pakar yang beliau
berikan tanpa berasa jemu sejak dari awal kajian ini dirancang sehinggalah projek reka
bentuk ini dapat disempurnakan.
Selain tiu, di sini penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada pengurus
UV Industri, En. Simon Yong, pengurus ALS Technichem, En. Ken Lam dan En. Mohd.
Fadil pakar microbiologist atas pertolongan untuk menghabiskan ujian makmal.
Akhir sekali, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang
terlibat secara langsung atau tidak langsung dalam membantu penulis menjayakan
projek penyelidikan ini.
v
ABSTRAK Perkembangan teknologi boleh membawa kesenangan dan keselesaan kepada
manusia. Akan tetapi, ia juga dapat mendatangkan pelbagai masalah kepada manusia.
Salah satu masalah yang besar ialah masalah pencemaran udara. Kebanyakan orang
menghabiskan 85-90% daripada masa mereka berada di dalam rumah untuk berehat,
dalam pejabat untuk bekerja atau dalam bangunan untuk sebarang aktiviti. Kualiti udara
dalam bilik yang kurang baik akan menjejaskan kesihatan manusia. Bagi kualiti udara
yang baik, bacaan indeks pencemaran udaranya mesti kurang daripada 50 cfu / m3.
Daripada masalah ini, pengkaji telah mereka cipta satu alat yang dapat meningkatkan
kualiti udara dalam bilik untuk kegunaan orang ramai. Alat ini dicipta dan telah
dibuktikan mampu meningkatkan kualiti udara dalam bilik dengan berkesan. Syarikat
ALS Technichem (M) Sdn Bhd merupakan tempat di mana pengujian makmal
dilakukan. Daripada laporan ujian makmal yang telah dijalankan, alat penapis udara ini
mampu meningkatkan kualiti udara dalam bilik sebanyak 33-75%. Alat penapis udara
ini juga mementingkan keselamatan pengguna iaitu rekabentuknya yang menghalang
pancaran lampu UV secara langsung dan kotak adalah diperbuat daripada acrylic yang
merupakan bahan penebat. Dengan terciptanya alat penapis udara ini moga-moga dapat
digunakan oleh orang ramai dan memanfaatkan kehidupan orang ramai dengan
meningkatkan kualiti udara dalam bilik.
vi
ABSTRACT
Advances of the technologies can make human life much easier and more
relaxing. However, it will also cause some problems to human. One the major problem
is the air pollution. Most of the people will spend 85-90% of their time to rest at home,
work at office or in building to carry on their activities. The indoor air is considered as
clean if the reading of air pollution index is less than 50 cfu / m3. Regarding to this
matter, researcher has designed an air cleaner which is able to purify the indoor’s air for
people to use. This air cleaner is well designed and it is proven that can improve the
indoor’s air quality efficiently. ALS Technichem (M) Sdn Bhd is the company who has
tested the air cleaner. From the laboratory test report, the air cleaner is able to improve
the quality of air up to 33-75%. The air cleaner is well designed to ensure the safety of
the user where the UV ray is trapped inside the box so that it cannot be seen directly by
the user and the box is made by acrylic which is an insulator. Therefore, hoping that the
air cleaner can be used by people and benefits people by improving the indoor’s air
quality.
vii
KANDUNGAN
BAB PERKARA MUKA SURAT
JUDUL i
PENGAKUAN ii
DEDIKASI iii
PENGHARGAAN iv
ABSTRAK v
ABSTRACT vi
KANDUNGAN vii
SENARAI JADUAL x
SENARAI GAMBAR xi
SENARAI RAJAH xii
SENARAI GRAF xiii
SENARAI SIMBOL / SINGKATAN xiv
SENARAI LAMPIRAN xv
BAB I PENDAHULUAN 1
1.0 Pengenalan 1
1.1 Latar Belakang Masalah 3
1.2 Objektif Kajian 5
1.3 Kepentingan Kajian 6
1.3.1 Keselamatan Pengguna 6
viii
1.3.2 Masa 7
1.3.3 Mudah Dikendalikan 7
1.3.4 Kos 7
1.3.5 penyelenggaraan Yang Mudah 7
1.4 Skop Kajian 8
1.5 Definisi Terminologi 8
1.6 Kesimpulan 10
BAB II SOROTAN PENULISAN 11
2.0 Pengenalan 11
2.1 Teori Reka Bentuk 12
2.2 Kaedah Reka Bentuk 13
2.3 Memutuskan Sesuatu Reka Bentuk 14
2.4 Bahan-bahan Untuk Reka Bentuk 15
2.5 Reka Bentuk berkaitan 19
2.6 Kesimpulan 22
BAB III PEMILIHAN REKA BENTUK 23 3.0 Pengenalan 23
3.1 Kesesuaian penggunaan 23
3.2 Prosedur Reka Bentuk 23
3.3 Pemilihan Reka Bentuk 24
3.4 Senarai Kos Bahan 29
3.5 Kesimpulan 31
ix
BAB IV ANALISIS REKA BENTUK 32 4.0 Pengenalan 32
4.1 Objektif 32
4.2 Ujian Makmal 33
4.2.1 Ujian Makmal 1 33
4.2.2 Ujian Makmal 2 34
4.2.3 Proses Ujian Makmal 35
4.2.4 Keputusan Ujian Makmal 36
4.3 Jangka Hayat Penggunaan Alat penapis Udara 43
BAB V PERBINCANGAN DAN KESIMPULAN 44
5.0 Perbincangan 44
5.1 Pengendalian Alat Penapis Udara 44
5.2 Kebaikan dan Kelebihan 47
5.3 Masalah dan Kelemahan 47
5.4 Cadangan Pembaikan Masa Hadapan 48
5.5 Kesimpulan 48
RUJUKAN 50
LAMPIRAN 53
x
SENARAI JADUAL
NO TAJUK MUKA SURAT
1.1 Masalah-masalah kesihatan yang disebabkan
oleh udara yang tidak bersih 2
1.2 Kandungan udara yang bersih dan kering 3
2.1 Perbandingan keberkesanan pelbagai jenis alat
pembersih udara untuk menghapuskan untuk
menghapuskan asap 21
3.1 Senarai nama komponen elektronik 28
3.2 Kos bahan 29
3.3 Kos keseluruhan alat penapis udara 31
4.1 Data keputusan daripada ujian makmal 36
4.2 Indeks pencemaran udara 39
xi
SENARAI GAMBAR
NO TAJUK MUKA SURAT
2.1 Perintang 15
2.2 Pemuat 16
2.3 Diod 17
2.4 Pengubah 18
2.5 Transistor 18
2.6 Air Ionizer Model : TW982 20
2.7 XJ2000 21
3.1 Alat penapis udara 25
4.1 Ujian makmal pertama 34
4.2 Ujian makmal kedua 35
4.3 Tempat penyimpanan sampel-sampel 35
4.4 Sampel sebelum ujian 37
4.5 Sampel selepas ujian 38
4.6 Sampel yang diambil terus daripada alat penapis
udara 39
5.1 Langkah pertama menggunakan alat penapis udara 45
5.2 Langkah kedua menggunakan alat penapis udara 46
5.3 Langkah ketiga menggunakan alat penapis udara 46
xii
SENARAI RAJAH
NO TAJUK MUKA SURAT
3.1 Litar skematik alat penapis udara 27
3.2 Litar pendawaian lampu UV 29
xiii
SENARAI GRAF
NO TAJUK MUKA SURAT
4.1 Bacaan indeks pencemaran udara ujian makmal 41
4.2 Peningkatan kualiti udara 42
xiv
SENARAI SIMBOL / SINGKATAN
% - Peratus
ºC - Darjah Celsius
API - Air Pollution Index
AT - Arus Terus
AU - Arus Ulangalik
Cfu - Colony forming unit
CO - Karbon Monoksida
FDA BAM - Food and Drug Administration Bacteriological Manual
HC - Metrik Hidrokarbon
KV - Kilo Volt
KΩ - Kilo Ohm
LED - Diod Pemancar Cahaya
M3 - Meter per padu
N - Ion Negatif
P - Ion Positif
PM - Metrik Habuk Terampai
PPK - Sukatan Pelajaran dan Huraian Mata Pelajaran Reka Cipta
SARS - Severe Acute Respiratory Syndrome
S2O - Metrik Sulfur Dioksida
TR - Transfomer
UTM - Universiti Teknologi Malaysia
UV - Ultraviolet
V - Voltan
W - Watt
WHO - World Health Organizersation
xv
SENARAI LAMPIRAN
NO TAJUK MUKA SURAT
A AUTOCAD LUKISAN ALAT PENAPIS UDARA 54
B LAPORAN UJIAN MAKMAL 59
C RISALAH PRODUK YANG BERKAITAN 60
D PROFILE SYARIKAT ALS 62
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.0 Pengenalan
Kebanyakan orang menganggap istilah kualiti udara adalah hanya bermaksud
kualiti udara di luar bilik (outdoor). Sejak kebelakang ini, anggapan ini telah berubah.
Ini disebabkan pakar-pakar kualiti udara telah memberi perhatian yang lebih terhadap
kualiti udara di dalam bilik (indoor) kerana kebanyakan orang menghabiskan majoriti
daripada masa mereka di dalam bilik. Dengan kata lain, kualiti udara dalam bilik
memainkan peranan yang lebih penting terhadap kesihatan manusia. Menurut Fisk W.J
(1987), kebanyakan orang menghabiskan 10-15% daripada masa mereka di luar bilik.
Masa yang selebihnya adalah berada dalam rumah untuk berehat, dalam pejabat bekerja
atau dalam perjalanan ke suatu destinasi. Menurut Fisk W.J (1987) juga, “Buildings
were assumed to shelter occupants from outdoor pollutants and little thought was given
to pollutants generated or trapped indoors.”
Oleh itu, kualiti udara dalam bilik adalah memainkan peranan yang amat
penting terhadap kesihatan manusia. Udara yang tidak bersih atau kurang bersih akan
membawa penyakit kepada manusia. Menurut Melius, J (1984), kualiti udara yang tidak
baik akan mendatangkan beberapa masalah kesihatan seperti dalam jadual di bawah.
2
Jadual 1.1 : Masalah-masalah kesihatan yang disebabkan oleh udara yang tidak bersih.
Health complaint % of Buildings
Eye irritation 81
Dry throat 71
Headache 67
Fatigue 53
Sinus congestion 53
Skin irritation 38
Shortness of breath 33
Cough 24
Dizziness 22
Nausea 15
Memandangkan kualiti udara dalam bilik adalah begitu penting terhadap
kesihatan, maka langkah penyelesaian perlu diambil dengan cepat dan berkesan. Untuk
menyelesaikan masalah kualiti udara ini, punca-punca pencemaran udara perlu
diketahui terlebih dahulu. Menurut Fisk W.J (1987), dua faktor yang memainkan
peranan yang penting dalam persoalan tentang pencemaran udara dalam bilik ialah
punca pencemaran udara dan cara pembersihan udara. Menurut Richard A.Wadden &
Peter A.Scheff (1982), bahan-bahan pencemaran yang utama dalam bilik adalah seperti
berikut:
• Karbon monoksida
• Nitrogen oksida
• Tembakau rokok
• Asbestos
• Karbon dioksida
• Mikroorganisma
3
1.1 Latar belakang masalah
Kualiti udara boleh dijejas oleh kandungan atau bahan dalam udara yang
dinamakan bahan pencemar udara (air pollutant). Paul L.Bishop (2000) memberi
definisi yang lengkap terhadap bahan pencemar udara iaitu: “Hundreds of materials are
discharged into the atmosphere as a result of human activities. Those that produce
adverse health or environmental effects are termed air pollutants. Air pollutants may be
classified as primary pollutants, which are released directly into air in a harmful form
or secondary pollutants, which are modified into a hazardous form after they enter the
atmosphere due to chemical reaction or which are formed in the atmosphere. Typical
primary pollutants are carbon monoxide, hydrocarbons, particulates, sulfur dioxide and
nitrogen compounds. Examples of secondary pollutants are photochemical oxidants and
atmospheric acids formed in the atmosphere due to solar energy-activated reactions of
less harmful materials.”
Menurut Paul L.Bishop (2000), udara yang bersih dan kering mempunyai
kandungan seperti yang ditunjukkan dalam jadual dibawah.
Jadual 1.2 : Kandungan udara yang bersih dan kering.
Gas Formula Peratusan (%)
Nitrogen N2 78.08
Oksigen O2 20.94
Argon Ar 0.934
Karbon dioksida CO2 0.033
Neon Ne 0.00182
Helium He 0.00052
Methane CH4 0.00015
Krypton Kr 0.00011
Hydrogen H2 0.00005
Nitrous oksida N2O 0.00005
Xenon Xe 0.000009
4
Penulis berpendapat bahawa kesan pencemaran udara ini tidak boleh dipandang
rendah kerana ia akan membawa penyakit dan kematian. Menurut bekas Presiden Paru-
paru Amerika (ALA), Dr. Alfred Munzer, dari Hong Kong ke Mexico City, (2003),
kematian dan penyakit yang diakibatkan oleh pencemaran udara adalah semakin
meningkat dan menghampiri berjuta. Semua maklumat adalah dipetik daripada risalah
pencemaran udara.
Kualiti udara dalam kebanyakan bangunan yang tidak baik akan membawa
kesan-kesan negatif terhadap kesihatan orang yang berada dalam bangunan-bangunan
tersebut. Menurut laporan World Health Organizersation (WHO) dalam First Annual
Air Quality convention pada 1992, 40% daripada bangunan adalah terdedah dengan
masalah kesihatan yang serius. Selain daripada itu, WHO juga menyatakan bahawa
lebih kurang 20% pekerja menghadapi masalah kesihatan seperti alergi, asthma, auto-
immune diseases dan lain-lain. Semua ini berlaku adalan disebabkan berlakunya
pencemaran udara dalam bilik.
Menurut laporan Jabatan Alam Sekitar Malaysia (1997), kenderaan bermotor
melepaskan 1.9 juta tan gas karbon monoksida (CO), 101,000 tan metrik hidrokarbon
(HC), 36,000 tan metrik sulfur dioksida (S2O) dan 16,000 tan metrik habuk terampai
(PM) ke atmosfera. Manakala indeks pencemaran udara atau “air pollution index”
(API) yang baik ialah 0-50 dan bacaan API yang sederhana ialah 50-100. Bacaan API
yang tidak sihat ialah melebihi 100.
Isu tentang kualiti udara menjadi lebih rumit dengan munculnya penyakit
Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS). Penyakit ini dapat merebak melalui
pengaliran udara. Maka ia merupakan sejenis penyakit yang amat bahaya. Penyakit ini
telah meragut banyak nyawa di seluruh dunia. Menurut laporan Sin Chew Daily pada 5
May 2003, kematian penyakit SARS yang paling tinggi adalah di rantau Asia.
Walaupun pada masa kini penyakit SARS ini telah dapat dikawal, tetapi pada
masa akan datang mungkin akan terdapat lagi virus lain yang menjejaskan kesihatan
manusia. Menurut Sin Chew Daily, 5 May 2003, saintis Amerika Syarikat menyatakan
bahawa penyakit SARS yang telah meragut banyak nyawa adalah permulaan bagi virus
5
menyerang manusia. Pada masa depan akan muncul lagi virus-virus lain yang
meyerupai virus SARS. Menurut Oriental Daily News, 19 June 2003, World Health
Organizertion (WHO) memberi amaran bahawa penyakit SARS hanya merupakan
permulaan bagi peperangan antara virus dengan manusia. Pada masa depan, lebih
banyak virus yang menyerupai virus SARS atau virus yang lebih hebat akan muncul
dan menyerang manusia.
Menyedari masalah inilah maka pereka berhasrat untuk mencipta satu alat yang
boleh menapis udara untuk menghasilkan udara yang bersih dan segar. Alat yang
dimaksudkan ialah mesin penapis udara (Alat Penapis Udara) yang dapat digunakan
untuk kerja-kerja meningkatkan kualiti udara dalam satu bilik atau dalam satu keadaan
tutup.
1.2 Objektif Kajian
Rekacipta adalah untuk membantu orang ramai untuk mencapai kesempurnaan
kehidupan. Jadi rekacipta yang dihasilkan bertujuan melindungi serta membantu orang
ramai untuk hidup dalam satu kawasan yang selamat dan sihat. Menurut Berita Harian,
8 Jun 1994, Mahathir Mohamad menyaran bahawa hasil penyelidikan, inovasi dan
rekacipta teknologi harus mampu diperdagangkan bagi memenuhi keperluan pasaran
global. Santis dan ahli teknologi mesti memberi tumpuan kepada keusahawaan
berteknologi dengan memikirkan konsep keperluan pengguna serta strategi pemasaran
yang berkesan. Bagi mengatasi masalah pembersihan udara, pereka berpendapat satu
rekabentuk alat menapis udara adalah amat diperlukan. Tetapi harga alat-alat penapis
udara dalam pasaran adalah mahal dan tidak mampu dimiliki oleh semua orang. Di
bawah merupakan beberapa objektif kajian ini.
I. Untuk merekabentuk satu alat penapis udara yang mampu meningkatkan lagi
kualiti udara.
II. Untuk merekabentuk satu alat penapis udara yang dapat digunakan oleh orang
ramai.
6
III. Untuk merekabentuk satu alat penapis udara yang setanding serta berkualiti
dengan harga berpatutan.
1.3 Kepentingan Kajian
Alat Penapis Udara yang dicadangkan ini merupakan suatu alat yang
mengabungkan ionizer dengan lampu UV. Maka, ia akan dapat membantu menapis
udara dengan menghasilkan udara yang segar dan bersih.
Ionizer dan sinaran UV adalah dua jenis kaedah yang digunakan untuk
meningkatkan kualiti udara. Ionizer mampu ‘membersihkan’ udara dan sinaran UV
dapat membunuh kuman, bakteria dan virus. Menurut Donald W.Moffat (1996),
“Electronic Air Cleaners will let air first passes through a pre-filter for removal of
larger particles and then it passes through an electronic field. The airborne particles,
some as small as 0.001micron, pass into this strong filed (ionizing section), where each
particles is given an electrical charge. Charged particles then move into a collector with
alternate positive and negative charges. Those plates that have the same charge as the
particles repel them; plates with the opposite charge attract and collect them. This
process removes up to 99% of the impurities.”
Rekabentuk ini perlu mengambilkira aspek-aspek yang berkaitan dengan
keselamatan, faktor masa, pengoperasian, penyenglenggaraan serta kos yang rendah.
1.3.1 Keselamatan pengguna.
Rekabentuk alat ini telah mengambilkira faktor-faktor keselamatan terhadap
pengguna. Ini disebabkan jarum pengion akan mencapai bacaan voltan yang tinggi dan
pancaran lampu UV tidak boleh dilihat secara langsung atau tidak langsung oleh mata
manusia kerana ia akan merosakkan mata.
7
1.3.2 Masa
Faktor masa merupakan aspek yang penting kerana dengan adanya Alat Penapis
Udara dapat menapis udara dengan masa yang singkat. Dengan itu, masa yang telah
dijimatkan tersebut dapat membantu manusia mendapat udara yang segar dan bersih
dengan lebih cepat lagi. Pengguna tidak perlu menunggu alat itu berfungsi (berfungsi
24 Jam) kerana alat itu telah berfungsi untuk menyediakan suatu keadaan yang selesa
untuk pengguna.
1.3.3 Mudah dikendalikan
Alat Penapis Udara ini sangat mudah dikendalikan. Pengguna hanya perlu
meletakkan Alat Penapis Udara di dalam bilik tidur, ruang tamu atau mana-mana
tempat yang pengguna suka dan sambung kepada sumber tenaga (elektrik).
1.3.4 Kos
Kos Alat Penapis Udara ini adalah murah jika berbanding dengan alat-alat
penapis udara yang terdapat dalam pasaran dengan fungsi yang sama. Dengan kos yang
rendah, maka para pengguna daripada pelbagai peringkat mampu membelinya.
1.3.5 Penyelenggaraan yang mudah
Alat ini adalah mudah diselenggara kerana ia diperbuat daripada komponen-
kompenen elektronik yang biasa dijumpa. Selain daripada itu, lampu UV ia hanya perlu
diitukar ganti setiap dua tahun (penggunaan 12 jam sehari).
8
1.4 Skop Kajian
Kajian ini dijalankan dengan tujuan menghasilkan satu alat penapis udara yang
mengabungkan dua teknik pembersihan udara iaitu ionizer dan sinaran UV. Di mana
alat ini akan mampu meningkatkan kualiti udara dalam bilik.
1.5 Definisi Terminologi
Penulis menggunakan beberapa definisi di dalam kajian ini untuk menerangkan
perbendaharaan kata supaya lebih jelas dan tepat.
Reka Cipta
Menurut Sukatan Pelajaran dan Huraian Mata Pelajaran Reka Cipta, PPK
(1994), istilah Reka Cipta dalam dokumen ini membawa makna satu proses atau
hasilan aktiviti yang menlibatkan tiga elemen iaitu masalah atau keperluan, siasatan dan
penyelesaian.
Mesin
Menurut Kamus Dewan, mesin membawa maksud alat atau perkakas yang
menggunakan kuasa seperti elektrik dan enjin untuk melakukan sesuatu kerja, jentera,
pesawat.
Menurut kajian yang dijalankan, mesin membawa maksud satu alatan untuk
membuat atau menjalankan sesuatu kerja.
9
Menapis
Menurut Kamus Dewan, menapis membawa maksud menuras dengan saringan,
menyaring sesuatu.
Menurut kajian yang dijalankan, menapis ini membawa maksud membersih dan
meningkatkan kualiti udara.
Kualiti
Menurut Kamus Dewan, kualiti membawa maksud darjah kecemerlangan
biasanya yang tinggi, mutu. Dan berkualiti adalah bermaksud mempunyai kualiti,
bermutu.
Udara
Menurut Kamus Dewan, udara membawa maksud campuran berbagai-bagai
jenis gas yang terdapat di atas muka bumi, hawa, keadaan hawa dan ruang yang di atas
muka bumi yang berisi hawa, angkasa, awang-awang.
Ion
Menurut Kamus Dewan, ion bererti atom atau kumpulan atom yang bercas
elektrik.
10
Ionizer
Menurut Oxford Advanced Learner’s Dictionary, ionizer adalah satu alat yang
digunakan untuk meningkatkan kualiti udara dalam bilik dengan menghasilkan ion-ion
negatif.
UV (ultraviolet)
Menurut Oxford Advanced Learner’s Dictionary, UV adalah satu sinaran atau
cahaya yang dengan kepanjangan gelombangnya melebihi pancaran warna unggu dan
lebih had penglihatan manusia.
1.6 Kesimpulan
Secara keseluruhan, penulis telah memberi penerangan secara menyeluruh
tentang rekabentuk dan kepentingan udara dalam pengenalan. Selain itu, latar belakang
masalah dan pernyataan masalah juga dinyatakan di bab ini. Di samping itu, objektif
kajian, kepentingan kajian, skop kajian, kaedah kajian, dan definisi termologi telah
dinyatakan dengan jelas.