BAB II mengkondisikan suhu ruangan agar lebih rendah dari...

BAB II Dasar Teori

Analisis Performansi AC Split Inverter 1PK

LG S10INV-2 pada Set Temperatur 25-26oC 4

BAB II

DASAR TEORI

2.1 AC Split

Split Air Conditioner adalah seperangkat alat yang mampu mengkondisikan

suhu ruangan sesuai dengan yang kita inginkan, terutama untuk

mengkondisikan suhu ruangan agar lebih rendah dari suhu lingkungan

sekitarnya. Air Conditioner merupakan alat yang dapat mengatur temperatur

sesuai dengan kebutuhan, sehingga penghuni di dalam ruangan mendapatkan

kenyamanan termal. Prinsip kerja AC Split adalah sama halnya dengan mesin

pendingin lainnya, yaitu melepas panas dari ruangan yang didinginkan.

Contoh gambar AC split LG inverter dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 AC Split LG Hercules Inverter (sumber : LG Inverter)

Pada Air Conditioner udara ruang terhisap disirkulasikan secara terus-

menerus oleh blower yang terdapat di indoor unit melalui sirip evaporator

yang mempunyai suhu yang lebih rendah dibanding suhu ruang, saat udara

ruangan bersirkulasi melewati evaporator, udara ruangan yang temperaturnya

lebih tinggi dari evaporator diserap panasnya oleh bahan pendingin/refrigeran

BAB II Dasar Teori



(evaporator), kemudian kalor yang diterima oleh evaporator dilepaskan

keluar ruangan ketika aliran refrigeran melewati kondenser (outdoor unit).

Jadi, temperatur udara yang rendah atau dingin yang dirasakan pada

ruangan, sebenarnya adalah sirkulasi udara di dalam ruangan, bukan udara

yang dihasilkan oleh seperangkat AC Split. Unit AC Split hanyalah tempat

bersirkulasinya udara ruangan yang sekaligus menangkap kalor (panas) pada

ruangan yang bersirkulasi melewati evaporator hingga mencapai temperatur

yang diinginkan. Siklus tersebut digambarkan pada Gambar 2.2.

Evaporator

Kompresor

Kondenser

Alat Ekspansi

Gambar 2.2 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap

2.2 Komponen-Komponen AC Split

Komponen-komponen dari AC split inverter ini sama halnya dengan

komponen pada sistem refrigerasi pada umumya. Berikut merupakan

komponen-komponen dari AC split inverter, di antaranya :

BAB II Dasar Teori



2.2.1 Kompresor

Kompresor merupakan jantung dari sistem refrigerasi kompresi uap.

Jika dalam suatu sistem tidak ada kompresor maka sistem tersebut

tidak akan berjalan. Fungsi dari kompresor adalah untuk

mengkompresi refrigeran sehingga tekanan dan temperatur dari

refrigeran menjadi lebih tinggi, sehingga refrigeran dapat mengalir

menuju kondenser. Di dalam kompresor refrigeran berfasa uap. Dalam

AC Split LG inverter jenis kompresor yang digunakan yaitu jenis

kompresor Rotary.

2.2.2 Kondenser

Keluran dari kompresor refrigeran selanjutnya mengalir ke kondenser.

Karena berasal dari kompresor maka refrigeran masih memiliki

tekanan dan temperatur yang tinggi. Fungsi dari kondenser adalah

membuang panas ke lingkungan sehingga temperatur dari kondenser

dibuat lebih tinggi dari temperatur lingkungan agar dapat melepas

kalor ke lingkungan. Di kondenser terjadi proses kondensasi dan tejadi

proses isobar. Di kondenser refrigeran cair jenuh.

2.2.3 Alat Ekspansi

Keluaran dari kondenser refrigeran berfasa cair dan kemudian

mengalir menuju alat ekspansi. Fungsi dari alat ekspansi adalah untuk

mengekspansi refrigeran, sehingga temperatur refrigeran dan

tekanannya menjadi turun dan refrigeran dapat mengalir ke evaporator.

Terjadi proses isoentalpi. Alat ekspansi yang digunakan dalam AC

Split LG ini menggunakan alat ekspansi berupa pipa kapiler.

BAB II Dasar Teori



2.2.4 Evaporator

Selanjutnya refrigeran dari alat ekspansi akan mengalir ke evaporator.

Fungsi dari evaporator adalah sebagai media pendinginan dari sistem

refrigerasi, dimana evaporator akan menarik kalor dari suatu ruangan.

Masukan evaporator berfasa cair karena dalam fasa cair refrigeran

mampu menyerap kalor. Di evaporator terjadi proses isobar. Keluaran

dari evaporator refrigeran berfasa uap jenuh. Selanjutnya refrigeran

akan masuk ke kompresor. Keluaran dari evaporator fasanya berubah

menjadi uap jenuh.

2.2.5 Akumulator

Akumulator adalah sebuah alat yang digunakan untuk menyimpan

cairan refrigeran yang berasal dari evaporator untuk mencegah

masuknya cairan tersebut kedalam kompresor dan meyakinkan yang

masuk ke kompresor adalah fasa gas.

2.2.6 Strainer

Strainer adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai penyaring

refrigeran dari kotoran dan mengeringkan refrigeran dengan menyerap

uap air yang terkandung dalam refrigeran.

2.2.7 Refrigeran

Refrigeran bertindak sebagai media penyerapan kalor di evaporator.

Refrigeran menyerap kalor dari benda atau produk yang didinginkan

sehingga wujud refrigeran berubah dari cair menjadi gas, sedangkan di

kondenser refrigeran membuang panas ke lingkungan atau bahan lain

sehingga wujudnya berubah dari gas menjadi cair. Berikut ini adalah

syarat dari refrigeran :

BAB II Dasar Teori



Tidak beracun.

Tidak berwarna, tidak berbau dalam semua keadaan.

Tidak dapat terbakar atau meledak sendiri, juga bila

bercampur dengan udara, minyak pelumas dan

sebagainya.

Tidak korosif terhadap logam yang banyak dipakai pada

sistem refrigeran dan tata udara.

Dapat bercampur dengan minyak pelumas kompresor,

tetapi tidak mempengaruhi atau merusak minyak pelumas

tersebut.

Mempunyai struktur kimia yang stabil.

Refrigeran yang digunakan dalam AC Split LG inverter ini

menggunakan refrigeran R-410.

2.3 Air Conditioner (AC) Inverter

Pada penyejuk udara terdapat unit luar yang di dalamnya terdapat kompresor

yang diputar oleh motor listrik. Motor listrik yang digunakan merupakan jenis

motor listrik AC yang menggunakan sumber listrik ac atau bolak-balik untuk

menjalankannya. Motor listrik AC memiliki karakteristik daya listrik yang

dibutuhkannya akan sebanding dengan kecepatan putarannya, artinya semakin

besar motor tersebut memutar sesuatu maka semakin besar pula daya listrik

yang dikonsumsinya.

Dengan menggunakan inverter, maka sumber tegangan bolak-balik

yang menyuplai motor dapat diatur besar tegangannya maupun frekuensinya,

dengan cara sumber dari PLN disearahkan terlebih dahulu menggunakan

penyearah, kemudian dibuat menjadi bolak-balik dengan menggunakan

inverter. Sekarang tidak harus tegangan dan frekuensi tetap yang didapat dari

sumber PLN. Kecepatan putaran motor sebanding dengan frekuensi

sumbernya, sedangkan besar torsi motor sebanding dengan arus yang

BAB II Dasar Teori



mengalir. Karena dapat mengatur besar tegangan dan frekuensi sumber maka

tentu saja daya listrik yang masuk ke motor juga dapat diatur besarnya sesuai

dengan kebutuhan beban yang harus diputar oleh motor.

Disinilah letak peran dari teknologi inverter pada penyejuk udara.

Ketika suhu udara mulai sedikit naik, maka daya motor perlu ditambah sedikit

saja untuk kembali membuat suhu ruangan menjadi turun, sebaliknya ketika

suhu sudah cukup dingin maka daya motor dapat dikurangi cukup untuk

menjaga suhu tersebut relatif konstan. Hal ini berbeda dengan penyejuk udara

yang tidak menggunakan inverter dimana motor digerakkan dengan daya

penuh setiap saat, pengaturan suhu dilakukan dengan mematikan motor ketika

suhu ruangan dingin dan menyalakannya kembali dengan daya maksimal

ketika suhu sudah mulai naik. Pada Gambar 2.3 terlihat beda konsumsi daya

antara penyejuk udara yang memanfaatkan inverter dan yang tidak. Terlihat

jelas bahwa penyejuk yang menggunakan inverter memang dapat menghemat

konsumsi daya listrik.

BAB II Dasar Teori



Gambar 2.3 Grafik Konsumsi Daya Listrik Pada Penyejuk Udara Tanpa

Inverter, dan dengan Menggunakan Inverter. (sumber : courtesy of

frostair.com.au)

2.4 Psikrometrik Terapan

Psikrometrik adalah suatu istilah yang berkaitan dengan sifat termodinamika

udara basah serta dapat menganalisis kondisi dan proses-proses yang

melibatkan udara basah.

Dalam perancangan sistem tata udara, psikrometrik dapat digunakan

untuk menentukan menentukan kondisi dan debit udara catu, kondisi udara

keluar koil pendingin, kondisi udara masuk koil pendingin, bypass factor,

temperatur titik embun alat (apparatus dew point), dan beban total yang harus

ditanggung oleh koil pendingin. Kondisi udara catu, kondisi udara keluar koil,

kondisi udara masuk koil pendingin, by pass factor, dan temperatur titik

embun alat dapat dimanfaatkan untuk menentukan kondisi kerja mesin

pendinginan (Setyawan, 2011:37).

http://konversi.files.wordpress.com/2008/11/power_and_speed.jpg

BAB II Dasar Teori



2.5 Diagram Psikrometrik

Gambar 2.4 merupakan contoh dari psychrometric chart dari Carrier yang

biasa digunakan untuk mengetahui kondisi udara pada sistem Tata udara.

Gambar 2.4 Diagram Psikrometrik (sumber : Carrier)

Gambar 2.5 menunjukan gambar diagram psikrometri sederhana.

Sumbu datar dibagian bawah menyatakan tdb (Dry Bulb Temperature) /

temperatur tabung kering udara. Pada bagian kiri dengan arah miring terdapat

skala entalpi dan twb (Wet Bulb Temperature) / temperatur tabung basah udara.

Sumbu tegak sebelah kanan menyatakan rasio kelembaban udara, yang

merupakan perbandingan berat uap air yang tekandung di udara dengan berat

udara kering. Pada sumbu ini juga sering kali dilengkapi dengan skala rasio

kalor sensibel atau sensible heat ratio, SHR. Selanjutnya gari-garis lengkung

di dalam diagram menyatakan skala kelembaban relatif atau relative humidity.

BAB II Dasar Teori



Gambar 2.5 Digram Psikrometri Sederhana

2.5.1 Dry Bulb Temperature (Temperatur Bola Kering)

Temperatur bola kering merupakan temperatur yang terbaca pada

termometer sensor kering dan terbuka, namun penunjukan dari

temperatur ini tidak tepat karena adanya pengaruh radiasi panas.

2.5.2 Wet Bulb Temperature (Temperatur Bola Basah)

Temperatur bola basah merupakan temperatur yang terbaca pada

termometer dengan sensor yang dibalut dengan kain basah. Untuk

mengukur temperatur ini diperlukan aliran udara sekurangnya adalah

5 m/s. Temperatur bola basah sering disebut dengan temperatur jenuh

adiabatik.

2.5.3 Relative Humidity (Kelembaban Relatif)

Kelembaban relatif didefinisikan sebagai perbandingan antara tekanan

persial uap air yang ada di dalam udara dengan tekanan jenuh uap air

yang ada pada temperatur yang sama. Kelembaban relatif dapat

w

tdb

twb dan h RH

SHR

BAB II Dasar Teori



dikatakan sebagai kemampuan udara untuk menerima kandungan uap

air, jadi semakin besar RH semakin kecil kemampuan udara tersebut

untuk menyerap uap air.

2.5.4 Entalpi

Entalpi merupakan energi kalor yang dimiliki oleh suatu zat pada

temperatur tertentu, atau jumlah energi kalor yang diperlukan untuk

memanaskan 1 kg udara kering dan x kg air (dalam fasa cair) dari 0oC

sampai mencapai t oC dan menguapkannya menjadi uap air (fasa gas).

2.5.5 Volume Spesifik

Volume spesifik merupakan volume udara campuran dengan satuan

meter-kubik per kilogram udara kering.

2.6 Proses – Proses Psikrometrik

Setyawan (2011/39), proses yang dialami oleh udara secara umum ada 8

macam. Proses-proses tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.6.

1

0

34

5

6 7

2

8

Gambar 2.6 Proses-Proses Udara

BAB II Dasar Teori



Dari Gambar 2.6 dapat dijelaskan proses-proses yang dialami oleh udara

sebagai berikut :

a. Proses 0-1 Pemanasan Sensibel

Terjadi pada udara yang mengalami pemanasan tanpa mengalami

penambahan atau pengurangan uap air. Ini terjadi pada udara yang

melewati koil pemanas.

b. Proses 0-2 Pemanasan dan Humidifikasi

Terjadi pada udara yang mengalami pemanasan disertai dengan

penambahan uap air. Ini terjadi pada udara yang mendapatkan semprotan

air dengan temperatur lebih tinggi dibanding temperatur tabung kering

udara.

c. Proses 0-3 Humidifikasi

Terjadi pada udara yang tidak mengalami pemanasan maupun

pendinginan tetapi terjadi penambahan uap air. Ini terjadi pada udara

yang mendapatkan semprotan air dengan temperatur sama dengan

temperatur tabung kering udara.

d. Proses 0-4 Pendinginan dan Humidifikasi

Terjadi pada udara yang mengalami pendinginan dan penambahan uap

air. Proses ini terjadi pada udara yang mendapatkan semprotan air alami.

e. Proses 0-5 Pendinginan Sensibel

Terjadi pada udara yang mengalami pendinginan tanpa disertai

penambahan dan pengurangan uap air. Proses ini terjadi pada udara yang

didinginkan oleh koil yang temperaturnya lebih rendah dibanding

temperatur tabung keringnya tetapi sama atau lebih tinggi dari pada

temperatur titik embunnya.

BAB II Dasar Teori



f. Proses 0-6 Pendinginan dan Dehumidifikasi

Terjadi pada udara yang mengalami pendinginan dengan pengurangan

uap air. Proses ini terjadi pada udara yang didinginkan oleh koil yang

temperaturnya lebih rendah dibanding temperatur titik embunnya.

g. Proses 0-7 Dehumidifikasi

Terjadi pada udara yang mengalami pengurangan uap air tanpa adanya

pemanasan dan pendinginan. Proses ini terjaddi pada udara yang

melewati dehumidifier seperti silica gel, meskipun pada kenyataannya

tidak dapat diwujudkan (not practical).

h. Proses 0-8 Pemanasan dan Dehumidifikasi

Terjadi pada udara yang mengalami pemanasan dan pengurangan uap air.

Proses ini terjadi pada udara yang melewati koil pemanas dan

dehumidifier.

BAB II Dasar Teori



Tabel 2.1 : Proses-Proses Udara

Proses Nama Keterangan

0-1 Pemanasan sensibel

- tdb bertambah - twb bertambah - Kelembaban relatif berkurang - Rasio kelembaban tetap

0-2 Pemanasan dan Humidifikasi

- tdb bertambah - twb bertambah - Kelembaban relatif bertambah / berkurang / tetap - Rasio kelembaban bertambah

0-3 Humidifikasi

- tdb tetap - twb bertambah - Kelembaban relatif bertambah - Rasio kelembaban bertambah

0-4 Pendinginan dan Humidifikasi

- tdb berkurang - twb bertambah/berkurang/tetap - Kelembaban relatif bertambah - Rasio kelembaban bertambah

0-5 Pendinginan Sensibel

- tdb berkurang - twb berkurang - Kelembaban relatif bertambah - Rasio kelembaban tetap

0-6 Pendinginan dan Dehumidifikasi

- tdb berkurang - twb berkurang - Kelembaban relatif bertambah / berkurang / tetap - Rasio kelembaban berkurang

0-7 Dehumidifikasi

- tdb tetap - twb berkurang - Kelembaban relatif berkurang - Rasio kelembaban berkurang

0-8 Pemanasan dan Dehumidifikasi

- tdb bertambah - twb bertambah/berkurang/tetap - Kelembaban relatif berkurang - Rasio kelembaban berkurang

BAB II Dasar Teori



2.7 Kapasitas Pendinginan

Gambar skematik proses pendinginan secara sederhana dapat dilihat pada

Gambar 2.7.

1 2

Koil Pendingin

Gambar 2.7 Skematik Proses Pendinginan

Proses pendinginan pada Gambar 2.7 disertai dengan penurunan uap

air atau pendinginan dan dehumidifikasi. Proses ini dilakukan dengan cara

melewatkan udara pada koil pendingin atau ruangan semburan air dimana

temperaturnya lebih rendah dari temperatur udara sehingga terjadi penurunan

kalor laten dan kalor sensibel. Jika di gambarkan pada karta psikrometrik

maka proses pendinginan dan dehumidifikasi dapat dilihat pada Gambar 2.8.

tdb1

twb2

twb1

w1

w2

tdb2

Gambar 2.8 Karta Psikrometrik Proses Pendinginan dan Dehumidifikasi

BAB II Dasar Teori



Pada proses pendinginan, udara akan mengalami penurunan pada

temperatur udara kering. Secara umum, jika udara didinginkan atau

dipanaskan dari kondisi 1 ke kondisi 2, maka berlaku

... (1)

atau

...(2)

dimana :

q = daya yang dilepas oleh udara, [W] atau [Btu/hr].

= laju aliran massa udara kering, [kg d.a /s] atau [lb/hr].

= selisih entalpi udara kering kondisi 1 dan kondisi 2, [kJ/kg d.a].

= entalpi udara kering pada kondisi 1, [kJ/kg d.a] atau [Btu/lb].

= entalpi udara kering pada kondisi 2, [kJ/kg d.a] atau [Btu/lb].

Dengan laju aliran massa udara kering :

... (3)

imana,

= laju aliran massa udara kering, [kg/s d.a] atau [lb/hr].

ρd.a = massa jenis udara kering, [kg d.a /m3].

Qd.a = debit udara kering, [m3/s d.a].

Dengan debit udara kering :

Qd.a = Vd.a x A ...(4)

dimana,

Qd.a = debit udara kering, [m3/s d.a].

Vd.a = kecepatan aliran udara kering, [m/s d.a].

A = luas permukaan aliran udara, [m2].

BAB II Dasar Teori



2.8 Daya Listrik

Ada 3 faktor yang perlu diperhatikan pada saat menentukan kebutuhan PK

AC, yakni kapasitas pendinginan (cooling capacity) AC (BTU/hr – British

Thermal Unit per hour), daya listrik (Watt), dan daya kompresor AC.

Sebagian orang mungkin lebih mengenal angka PK (Paard Kracht/Daya

Kuda/Horse Power (HP)) pada AC. Sebenarnya PK itu adalah satuan daya

pada compressor AC bukan daya pendingin AC. Namun PK lebih dikenal

dibandingkan BTU/hr.

BAB II mengkondisikan suhu ruangan agar lebih rendah dari...

Documents

Transcript of BAB II mengkondisikan suhu ruangan agar lebih rendah dari...