44

Bab IV

Analisa dan Pembahasan

4.1. Gambaran Umum

Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui kinerja Ac split TCL 3/4

PK mengunakan refrigeran R-22 dan refrigeran MC-22. Pengujian kinerja Ac split

TCL 3/4 PK mengunakan refrigeran R-22 dan MC-22 ini dibagi atas 4 variasi

tekanan yaitu tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia tanpa pembebanan pada

remot kontrol suhu evaporator 20 oC kondisi high cool.

4.2. Perhitungan Data

4.2.1 Perhitungan Data R-22

Sebelum dilakukan perhitungan kinerja Ac split TCL 3/4 PK yang meliputi

kerja kompresi, daya kompresor, kapasitas kompresor, efek refrigerasi, kapasitas

evaporator dan koefisien kinerja (COP) terlebih dahulu harus menghitung laju aliran

massa yang mengalir didalam sistem. Disini diasumsikan bahwa pada saluran

evaporator terjadi perpindahan panas secara sempurna antara refrigeran yang

mengalir didalam pipa dengan udara yang mengalir disekitarnya, sehingga kenaikan

suhu refrigeran sebagai penyebab turunnya temperatur udara pada keluaran

evaporator. Hal yang sama dianggap terjadi pada kondensor.

Perhitungan data untuk refrigeran R-22 pada tekanan 15 psia, suhu

evaporator 20 oC pada posisi high cool dan data yang dihitung diketahui dari Tabel A-

3 hasil rata-rata data pengujian refrigeran R-22. Maka untuk contoh perhitungannya

mengikuti langkah sebagai berikut :

1. Kalor yang diserap refrigeran pada evaporator (Arismunandar Wiranto, Saito

Heizo, 2000).

Q udara evaporator = ( udara x CPudara x T)evaporator

45

Dimana :

Untuk udara dan CP udara pada temperature Tin = 25.28 oC

udara = 1,18549776 Kg/m3 (dari Tabel B1)

CP udara = 1,00568624 Kj/Kg oC (dari Tabel B1)

udara = (Vudara x A)evap x udara

= 2,35 m/s x 0,002641 m2 x 1,18549776 Kg/m3

= 0,00735689 Kg/s

T = 25,28 oC – (-4,62)oC

= 28,7 oC

Seingga Qudara evaporator adalah :

Q udara evaporator = 0,008390984 Kg/s x 1,00568624 Kj/Kg oC x 29,87 oC

= 0,221221809 Kj/s

2. Efektifitas perpindahan panas

Dimana :

Q = Laju perpindahan panas sesungguhnya

Qmax = Laju perpindahan panas maksimum yang mungkin

Sisi udara panas pada temperatur ruangan Tin = 25,28 oC diperoleh

oC (dari Tabel B1)

(dari Tabel B1)

Laju aliran kapasitas panas

( )

( )

46

Sisi udara dingin pada temperatur Tout = -4,62 oC

(dari Tabel B1)

( )

Laju aliran kapasitas dingin

( )

( )

( )

` ( )

( )

( ( ))

3. Laju aliran massa refrigeran pada evaporator

, maka

Dimana besarnya kalor yang diterima udara dengan nilai efektifitas perpindahan

panas pada evaporator adalah 21% , maka :

47

1 4evaph h h

255,8702 / 208,4805 /kj kg kj kg

47,3897 /kj kg

Sehingga didapat laju aliran massa refrigeran adalah :

Selanjutnya hasil perhitungan laju aliran massa untuk refrigeran R-22 suhu

evaporator 20 oC pada posisi high cool untuk variasi tekanan yang lain dapat dilihat

pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Laju Aliran Massa Refrigeran R-22 Suhu

Evaporator 20 oC pada Posisi High Cool

P udara

Kg/m3 udara

Kg/s Cpudara

Kj/Kg oC T oC

Qudara evap

Kj/s Q ref evap

Kj/s hevap Kj/Kg

ref

Kg/s Psia Kg/cm2

15 1.0545 1.18549776 0.00735689 1.00568624 29.9 0.221221809 0.046035867 47.3897 0.000971432

30 2.109 1.18860504 0.008474752 1.00568096 26 0.221595303 0.056955061 49.637875 0.001147411

45 3.1635 1.19298348 0.010396185 1.0056752 23.92 0.250056678 0.069511991 50.543825 0.001375282

60 4.218 1.2011754 0.011577771 1.0056596 21.93 0.255372413 0.083615194 50.93965 0.001641456

Dari perhitungan laju aliran massa refrigeran pada evaporator kondisi

tekanan 15 psia suhu evaporator 20 oC pada posisi high cool untuk R-22 diperoleh

Mref = 0,000971432 Kg/s, selanjutnya dapat digunakan untuk menghitung

parameter-parameter yang lain meliputi :

1. Kerja Kompresi

48

2. Daya Kompresor

( )

3. Kapasitas Kondensor

( )

( )

4. Katup Ekspansi

( )

( )

5. Efek Refrigeransi (RE)

6. Kapasitas Pendinginan

( )

( )

7. Koefisien Kinerja

(

)

= 3,3 (dibulatkan)

49

Selanjutnya untuk perhitungan variasi tekanan pada refrigeran R-22 suhu

evaporator 20 oC pada posisi high cool yang meliputi : laju aliran refrigeran, kerja

kompresor, efek refrigerasi dan COP dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Table 4.2 Hasil Perhitungan Mref, Qe, Qc, Pkomp dan COP untuk refrigeran R-22

suhu evapaporator 20 oC pada posisi High Cool

P ref

Kg/s

We Kj/Kg

Pkomp

Kj/s

h2-h3 Kj/Kg

Qc Kj/s

RE Kj/Kg

Qe Kj/s

COP Psia Kg/cm

2

15 1.0545 0.000971432 14.3667 0.013858493 171.1248 0.166236093 47.3897 0.046035867 3.3

30 2.109 0.001147411 12.4932 0.013956189 169.6043 0.194605841 49.6379 0.056955061 3.97

45 3.1635 0.001375282 10.0768 0.014285159 169.2571 0.232776135 50.5438 0.069511991 5.02

60 4.218 0.001641456 8.7027 0.014334858 171.3992 0.281344369 50.9397 0.083615194 5.85

4.2.2. Perhitungan Data MC-22

Sebagai contoh perhitungan refrigeran MC-22 diambil tekanan 15 psia, suhu

evaporator 20 oC posisi high cool data yang dihitung diketahui dari Tabel hasil

pengujian Refrigeran MC-22. Urutan perhitungan sama seperti perhitungan R-22

yaitu :

1. Kalor yang diserap refrigerant pada evaporator

Q udara evaporator = ( udara x CPudara x T)evaporator

Dimana :

Untuk udara dan CPudara pada temperature Tin = 26,83 oC

udara = 1,17820036 Kg/m3 (dari Tabel B1)

CP udara = 1,00569864 Kj/Kg oC (dari Tabel B1)

udara = (Vudara x A)evap x udara

= 3,05 m/s x 0,002641 m2 x 1,176364 Kg/m3

= 0,009489528 Kg/s

T = 26,83 oC – (-10.17) oC

= 37 oC

50

Seingga Qudara evaporator adalah :

Q udara evaporator = 0,009489528 Kg/s x 1,00569864 Kj/Kg oC x 37 oC

= 0,353113418 Kj/s

2. Efektifitas perpindahan panas

Dimana :

Q = Laju perpindahan panas sesungguhnya

Qmax = Laju perpindahan panas maksimum yang mungkin

Sisi udara panas pada temperatur ruangan Tin = 26,83 oC diperoleh

Kg o (dari Tabel B1)

(dari Tabel B1)

Laju aliran kapasitas panas

( )

( )

Sisi udara dingin pada temperatur Tout = -10,17 oC

oC (dari Tabel B1)

(dari Tabel B1)

Laju aliran kapasitas dingin

( )

( )

51

( )

` ( )

( )

( ( ) )

3. Laju aliran massa refrigeran pada evaporator

maka,

Dimana besarnya kalor yang diterima udara dengan nilai efektifitas perpindahan

panas pada evaporator adalah 12,16% , maka :

Sehingga didapat laju aliran massa refrigeran adalah :

52

Selanjutnya hasil perhitungan laju aliran massa refrigeran MC-22 suhu

evaporator 20 oC pada posisi high cool untuk variasi tekanan yang lain dapat dilihat

pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Laju Aliran Massa Refrigeran MC-22 suhu

evaporator 20 oC pada posisi high cool

P udara

Kg/m3 udara

Kg/s

Cpudara Kj/Kg oC

T oC

Qudara evap

Kj/s Q ref evap

Kj/s hevap

Kj/kg ref

Kg/s Psia Kg/cm2

15 1.0545 1.17820036 0.009489528 1.00569864 37 0.353113418 0.042940518 104.2366 0.000411952

30 2.109 1.18319084 0.010154623 1.00569016 30.84 0.314950552 0.055641374 109.5046 0.000508119

45 3.1635 1.18832256 0.011045939 1.00568144 24.56 0.272829575 0.07137849 114.2064 0.000624996

60 4.218 1.19331304 0.012195258 1.00569016 18.02 0.221009012 0.082759889 120.7648 0.000685298

Dari perhitungan laju aliran massa refrigeran pada evaporator kondisi

tekanan 15 psia suhu evaporator 20 oC pada kondisi high cool untuk MC-22 diperoleh

Mref = 0,000411952 Kg/s, selanjutnya dapat dihitung parameter-parameter yang

meliputi :

1. Kerja Kompresi

2. Daya Kompresor

( )

53

3. Kapasitas Kondensor

( )

( )

4. Katup Ekspansi

( )

5. Efek Refrigeransi (RE)

6. Kapasitas Pendinginan

( )

( )

7. Koefisien Kinerja

(

)

Selanjutnya untuk perhitungan variasi tekanan pada refrigeran MC-22 pada

suhu evaporator 20 oC pada posisi high cool yang meliputi : laju aliran refrigeran,

kerja kompresor, efek refrigerasi dan COP dapat dilihat pada Tabel 4.4.

54

Table 4.4 Hasil Perhitungan Mref, Qe, Qc, Pkomp dan COP untuk refrigeran MC-

22 suhu evapaporator 20 oC pada posisi high cool

P ref

Kg/s We

Kj/kg Pkomp

Kj/s h2-h3 Kj/Kg

Qc Kj/s

RE Kj/Kg

Qe Kj/s

COP Psia Kg/cm

2

15 1.0545 0.000411952 29.5945 0.012191512 331.1576 0.136421147 104.2366 0.042940518 3.52

30 2.109 0.000508119 26.9607 0.013417597 329.0824 0.167212989 109.5046 0.055641374 4.06

45 3.1635 0.000624996 22.0065 0.013699248 326.4658 0.204039681 114.2064 0.07137849 5.19

60 4.218 0.000685298 19.5792 0.013753956 329.7306 0.225963867 120.7648 0.082759889 6.17

4.3. Perhitungan Daya Listrik

4.3.1. Perhitungan Daya Listrik Refrigeran R-22

Sebagai contoh perhitungan daya listrik untuk refrigeran R-22 diambil pada

tekanan 15 psia, maka dapat diketahui :

(dari Tabel A-3)

(dari Tabel A-3)

Selanjutnya untuk hasil perhitungan daya listrik refrigeran R-22 variasi

tekanan yang lain dapat dilihat pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Daya Listrik Refrigeran R-22

P V

Volt

I

Amper

P

Kw Psia Kg/cm2

15 1.0545 210 2.6 0.564

30 2.109 210 2.7 0.567

45 3.1635 210 2.8 0.588

60 4.218 210 2.9 0.609

55

4.3.2. Perhitungan Daya Listrik Refrigeran MC-22

Perhitungan daya listrik untuk refrigeran MC-22 dihitung seperti perhitungan

pada refrigeran R-22. Untuk hasil perhitungan daya listrik refrigeran MC-22 dapat

dilihat pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Daya Listrik Refrigeran MC-22

P V

Volt

I

Amper

P

Kw Psia Kg/cm2

15 1.0545 210 2.3 0.483

30 2.109 210 2.4 0.504

45 3.1635 210 2.5 0.525

60 4.218 210 2.6 0.546

4.4. Analisa Hasil Pengujian

Pada uraian berikut ini akan dijelaskan tentang perbandingan hasil

perhitungan kinerja Ac split merk TCL 3/4 PK dan konsumsi daya listrik Ac split

merk TCL 3/4 PK mengunakan refrigeran R-22 dan refrigeran MC-22 posisi suhu

evaporator 20 oC pada kondisi high cool dan tanpa pembebanan. Hasil perhitungan

data akan ditampilkan dalam bentuk grafik. Hal tersebut digunakan uuntuk

mempermudah dalam analisa data dan kesimpulan. Untuk grafik hubungan daya

kompresor terhadap tekanan dapat dilihat pada Gambar 4.1, grafik hubungan efek

refrigerasi terhadap tekanan dapat dilihat pada Gambar 4.2, grafik hubungan

kapasitas pendinginan terhadap tekanan dapat dilihat pada Gambar 4.3, Grafik

hubungan koefisien kinerja (COP) terhadap tekanan dapat dilihat pada Gambar 4.4

dan grafik hubungan konsumsi daya listrik terhadap tekanan dapat dilihat pada

Gambar 4.5.

56

4.4.1. Hubungan Daya Kompresor Terhadap Tekanan

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Daya Kompresor Terhadap Tekanan

Dari gambar 4.1 grafik hubungan daya kompresor terhadap tekanan terlihat

bahwa daya kompresor refrigeran R-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia 45 psia dan 60

psia adalah 0.013858 Kj/s, 0.013956 Kj/s, 0.014385 Kj/s dan 0.014335 Kj/s.

Sedangkan untuk refrigeran MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia , 45 psia dan 60

psia adalah 0.12192 Kj/s, 0.013418 Kj/s, 0.013699 Kj/s dan 0.013754 Kj/s. Dari

gambar 4.1 grafik hubungan daya kompresor terhadap tekanan dapat disimpulkan

bahwa dengan naiknya tekanan pada P1 (katup hisap kompresor) maka

mengakibatkan naiknya daya kompresor. Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan

sebesar 2.3% sedangkan untuk refrigeran MC-22 mengalami kenaikan sebesar 9.1%.

0.011

0.0115

0.012

0.0125

0.013

0.0135

0.014

0.0145

150.2140.114

300.2720.142

450.320.17

600.3780.198

Tekanan (Psia)

Day

a K

om

pre

sor

(Kj/

s)

Massa R-22 (Kg) Massa MC-22 (Kg)

R-22

MC-22

57

4.4.2. Hubungan Efek Refrigerasi Terhadap Tekanan

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Efek Refrigerasi Terhadap Tekanan

Dari gambar 4.2 grafik hubungan efek refrigerasi terhadap tekanan terlihat

bahwa efek refrigerasi refrigeran R-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 60 psia dan 60

psia adalah 47.3897 Kj/kg, 49.6378 Kj/kg, 50.5438 Kj/kg dan 50.9396 Kj/kg.

Sedangkan untuk refrigeran MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia

adalah 104.2366 Kj/kg, 109.5046 Kj/kg, 114.2064 Kj/kg dan 120.7648 Kj/kg. Dari

gambar 4.2 grafik hubungan efek refrigerasi terhadap tekanan dapat disimpulkan

bahwa dengan naiknya tekanan pada P1 (katup hisap kompresor) maka efek

refrigerasi semakin naik juga. Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan sebesar

6.97% dan untuk refrigeran MC-22 mengalami kenaikan sebesar 13.69%.

0

20

40

60

80

100

120

140

150.2140.114

300.2720.142

450.320.17

600.3780.198

Tekanan (Psia)

Efe

k R

efri

gera

si (

Kj/

Kg)

Massa R-22 (Kg)

Massa MC-22 (Kg)

R-22

MC-22

58

4.4.3. Hubungan Kapasitas Pendinginan Terhadap Tekanan

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Kapasitas Pendinginan Terhadap Tekanan

Dari gambar 4.3 grafik hubungan kapasitas pendinginan terhadap tekanan

terlihat bahwa laju aliran massa refrigeran R-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia , 45

psia dan 60 psia adalah 0.000971432 Kj/s, 0.001147411 Kj/s, 0.001375282 Kj/s dan

0.001641456 Kj/s. Sedangkan untuk refrigeran MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia,

45 psia dan 60 psia adalah 0.000411952 Kj/s, 0.000508119 Kj/s, 0.000624996 Kj/s

dan 0.000685298 Kj/s. Dari gambar 4.3 grafik hubungan kapasitas pendinginan

terhadap tekanan maka dapat disimpulkan bahwa kapasitas pendinginan mengalami

kenaikan dikarenakan tekanan pada P1 (katup hisab kompresor) mengalami kenaikan.

Untuk refrigeran R-22 mengalami kenaikan sebesar 44.94% dan untuk refrigeran

MC-22 adalah sebesar 48.11%.

0.035

0.045

0.055

0.065

0.075

0.085

0.095

150.2140.114

300.2720.142

450.320.17

600.3780.198

Tekanan (Psia)

Kap

asit

as P

en

din

gin

an (

Kj/

s)

Massa R-22 (Kg)

Massa MC-22 (Kg)

R-22

MC-22

59

4.4.4. Hubungan Koefisien Kinerja (COP) Terhadap Tekanan

Gambar 4.4 Grafik Hubungaan COP Terhadap Tekanan

Dari gambar 4.4 grafik hubungan COP terhadap tekanan terlihat bahwa COP

refrigeran MC-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan 60 psia adalah 3.52,

4.06, 5.19 dan 6.17. sedangkan untuk refrigeran R-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia,

45 psia dan 60 psia adalah 3.3, 3.97, 5.01 dan 5.85. Dari gambar 4.4 grafik hubungan

COP terhadap tekanan maka dapat disimpulkan bahwa dengan naiknya tekanan pada

P1 (katup hisap kompresor) maka COP juga akan mengalami kenaikan. Untuk

refrigeran R-22 mengalami kenaikan sebesar 43.65% dan untuk refrigeran MC-22

adalah sebesar 42.9%. Dari gambar 4.4 grafik hubungan COP terhadap tekanan

terlihat bahwa COP refrigeran MC-22 lebih tinggi dibandingkan dengan COP

refrigeran R-22 maka dapat disimpulkan bahwa refrigeran MC-22 mempunyai

koefisien kinerja yg lebih baik 5.1% dari refrigeran R-22.

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

150.2140.114

300.2720.142

450.320.17

600.3780.198

Tekanan (Psia)

CO

P

Massa MC-22 (Kg)

Massa R-22 (Kg)

R-22

MC-22

60

4.4.5. Hubungan Konsumsi Daya Listrik Terhadap Tekanan

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Konsumsi Daya Listrik Terhadap Tekanan

Dari gambar 4.5 grafik daya listrik terhadap variasi tekanan dapat dilihat

bahwa daya listrik untuk refrigeran R-22 pada tekanan 15 psia, 30 psia, 45 psia dan

60 psia adalah 0.546 Kw, 0.567 Kw, 0.508 Kw dan 0.609 Kw sedangkan untu

refrigeran MC-22 pada tekanan yang sama dengan refrigeran R-22 adalah 0.483 Kw,

0.504 Kw, 0.525 Kw dan 0.546 Kw. Dari gambar grafik 4.5 juga terlihat bahwa daya

listrik untuk refrigeran MC-22 lebih rendah 10.35% dibandingkan dengan daya listrik

refrigeran R-22 maka dapat disimpulkan bahwa alat pengkondisian udara yang

menggunakan refrigeran MC-22 lebih hemat konsumsi enegi listrik 10.35% dari pada

yang menggunakan refrigeran R-22.

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

150.2140.114

300.2720.142

450.320.17

600.3780.198

Tekanan (Psia)

Day

a Li

stri

k (K

w)

Massa MC-22 (Kg) Massa R-22 (Kg)

R-22

MC-22