Laporan Praktikum Mesin PendinginKelompok 08

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangMesin pendingin merupakan suatu bagian dari penerapan ilmu-ilmu termodinamika yang digunakan dalam berbagai bidang. Tidak hanya dalam kehidupan sehari-hari tetapi juga dalam berbagai industri, seperti refrigerator (kulkas), pendingin air ataupun pendingin udara dalam mobil.Bagi seorang mahasiswa teknik Mesin sangat perlu untuk mempelajari masalah yang berkenaan dengan mesin pendingin khususnya mengenai prinsip kerja mesin pendingin, macam macam mesin pendingin, beban pendinginan, kapasitas pendinginan dan menghitung Coeficient of Performance (COP) mesin pendingin.Untuk membantu mahasiswa mempelajari sistem pendingin dan pengondisian udara, maka buku panduan ini disusun sebagai pedoman bagi mahasiswa untuk melakukan praktikum mesin pendingin (Air Conditioning Test Bench) pada laboratorium Mesin Pendingin. Dengan pelaksanaa praktikum akan dapat memahami aplikasi ilmu yang telah dipelajari diperkuliahan.1.2 Rumusan MasalahPada laporan ini rumusan masalah yang akan dibahas adalah :a Berapa besar kapasitas mesin pendingin, kapasitas kondensor, beban evaporator, daya kompresor dan Coeficient of Performance (COP).b Berapa besar losses yang terjadi selama proses percobaan. Seperti faktor lingkungan sekitar, faktor mesin, dll.1.3 Batasan MasalahPengambilan dan perhitungan data praktikum dilakukan pada peralatan AC Bench dimana pengaruh konduksi, konveksi dan radiasi udara diabaikan. Mesin pendingin ini diasumsikan berjalan normal dan aliran diasumsikan steady.

1.4 Maksud dan Tujuan Praktikuma. Dari Air Flow Duct, dengan prinsipprinsip psychrometri dan keseimbangan energi dapat ditentukan :1. Perubahan sifatsifat udara sepanjang duct dalarn diagram psychrometri2. Coeficient of Performance (COP) total dari seluruh instalasi mesin pendingin.3. Energi yang hilang dari setiap potongan duct.4. Efisiensi ketel sebagai komponen pelengkap instalasi P.A. HILTON.b. Dari siklus refrigerant didapat:1. Siklus refrigerasi R22 yang aktual.2. Kapasitas pendinginan (refrigerating capacity).3. COP berdasarkan siklus refrigerant.

1.5 Manfaat PraktikumDengan melaksanakan praktikum mesin pendingin ini, akan dapat memahami dan mengenal proses serta siklus-siklus termodinamika yang terjadi dan dapat mengetahui komponen yang terlibat di dalamnya sehingga praktikan dapat mengetahui pengaruh-pengaruhnya dalam unjuk kerja mesin.

BAB IIDASAR TEORI

2.1 Definisi Mesin PendinginMesin pendingin adalah mesin konversi energi yang dipakai untuk memindahkan kalor dari reservoir panas bertemperatur tinggi menuju reservoir panas bertemperatur lebih tinggi dengan menambahkan kerja kalor dari luar

2.2 Mesin Pendingin2.2.1 Sejarah Mesin PendinginPerkembangan siklus refrigerant dan mesin pendingin merintis jalan bagi pertambahan dan penggunaan mesin penyegar udara (air conditioning). Teknologi ini dimulai oleh Cagnicered De La Tour (1832) kemudian dilanjutkan oleh Hurprey Day dan asistennya M.Faraday (1824) lalu Josep M.C.Credy (1887) yang pertama membuat instalasi mesin pendingin yang dinamakan mesin pencuci udara (air washer) yaitu sistem pendingin yang menggunakan gerakan air, sedangkan Willis Houlan Carrier (1906) membuat alat pengukur temperatur dengan kelembapan udara yang kemudian dipatenkan pada tahun 1911.Pada peralihan abad 19 20, kompresor digerakkan oleh uap dengan kecepatan maksimal serpid. Industri refrigerasi di tahun 1990 kental diwarnai peralihan dari konsumsi es alami ke es buatan dan persaingan antara kedua produk tersebut sekitar 15 tahun.Air conditioning dngan kapasitas 450 ton untuk pertama kalinya dipasang di New York Exchange dan sistem yang sama pada waktu yang hampir sama dipasang di sebuah gedung teater di Jerman. Tahun 1905 Garder T Forness mempatenkan kompresor temuannya dimana gas refrigerant dari 2 buah evaporator dengan tekanan berbeda bisa ditarik dan ditekan dalam satu silinder tunggal. Menariknya, penemuan itu baru dikembangkan 40 tahun kemudian. Memasuki tahun 1911 kecepatan kompresor meningkat menjadi 100-300 rpm dan pada tahun 1915 untuk pertama kalinya kompresor dua tingkat dioperasikan. Sistem ini masih belum bisa sempurna dan dipakai pada tahun 1940. Setelah perang dunia pertama biro standar Amerika membuat rumusan yang akurat untuk panas laten es sehingga sistem perancangan jet mulai digunakan pada industri minyak.

2.2.2 Macam Mesin Pendingina. Mesin pendingin dengan siklus kompresi uapMesin ini menggunakan kompresor untuk menaikkan tekanan uap zat pendingin dari evaporator kemudian mendorongnya ke dalam kondensor agar mudah diembunkan. Siklus pada mesin ini hampir menggunakan kebalikan dari siklus rankine, perbandingannya adalah siklus ini menggunakan klep yang menghasilkan penurunan tekanan secara isoenthalpy.

Gambar 2.1 Sistem pendinginan kompresi uapSumber : Stoecker (1996:187)

b. Mesin pendingin dengan siklus pendinginan absorbsiMesin pendingin ini menggunakan dua jenis refrigerant yaitu refrigerant primer sebagai zat pendingin danrefrigerant sekunder sebagai zat pengikat kalor / yang membawa refrigerant primer sampai di generator. Untuk siklusnya bisa dilihat pada gambar 2.2.Siklusnya dimulai dari evaporator yang menyerap panas dari sistem dan ditangkap oleh refrigerant primer berbentuk uap bertekanan rendah. Selanjutnya refrigerant primer diserap ke absorber yang di dalamnya sudah ada refrigerant sekunder yang memiliki viskositas lebih, ini bertujuan untuk mengikat refrigerant primer yang berfase uap agar dapat dialirkan oleh pompa ke generator. Pada generator menghasilkan energi untuk menghidupkan komponen pemanas (seperti heater) agar menghasilkan panas yang digunakan untuk melepas refrigerant primer dengan refrigerant sekunder. Refrigerant primer dapat terlepas dari refrigerant sekunder karena sifat dari refrigerant primer yang mudah menguap, selanjutnya refrigerant primer melanjutkan siklusnya ke kondensor melepaskan kalornya ke lingkungan. Selepas dari kondensor fase cair dari refrigerant melewati katup ekspansi, disini refrigerant diturunkan tekanan dan temperaturnya hingga mencapai temperatur dan tekanan evaporasi dengan cara dikabutkan.Sedangkan pada refrigerant sekunder yang memiliki viskositas yang lebih dibanding refrigerant primer setelah dari generator turun bersikulasi ke katup trotel yang kemudian kembali ke absorber.Pada absorber refrigerant sekunder masih memiliki temperatur yang tinggi. Di dalam absorber terdapat proses pelepasan kalor yang berfungsi untuk menyerap uap refrigerant primer yang keluar dari evaporator karena adanya perbedaan tekanan yang mana di absorber lebih rendah dari tekanan evaporator.

Gambar 2.2 Sistem Pendinginan AbsorbsiSumber : Stoecker (1996:309)

2.2.3 Fungsi Mesin PendinginFungsi utama mesin pendingin adalah menyerap kalor dari sistem bertemperatur rendah ke lingkungan bertemperatur tinggi guna mencapai efek pendinginan.

Fungsinya dibagi menjadi :1. Air Conditioner (AC)AC digunakan untuk mempertahankan kelembaban relatif di dalam suatu ruangan sehingga diperoleh kenyamanan. Mesin ini banyak digunakan di kantor, kendaraan, dan lain-lain.

Gambar 2.3 Air Conditioner (AC)Sumber : Anonymous 1 (2015)

2. FreezerBerfungsi untuk mendapatkan temperatur yang sangat rendah dan biasanya mencapai 0oC (32oF). Digunakan pada pembuatan es, pengawetan daging, dan lain-lain.

Gambar 2.4 FreezerSumber : Anonymous 2 (2015)

3. Cold StorageBerfungsi untuk menstabilkan temperatur nisbi sehingga sering digunakan untuk menyimpan alat-alat kedokteran.

Gambar 2.5 Cold StorageSumber : Anonymous 3 (2015)

2.2.4 Bagian Utama Mesin Pendingin Kompresi Uap1. Kompresor Fungsi Kompresor : berfungsi menekan refrigeran hingga terjadi kenaikan tekanan di kondensor dan berfungsi mensirkulasikan refrigeran dalam system Jenis Kompresor berdasarkan cara kerja kompresi :a. Kompresor torak (Reciprocating)Kompresor torak atau kompresor piston adalah kompresor positive-displacement (perpindahannya positif) kompresor ini menggunakan piston yang digerakkan oleh crankshaft untuk menyalurkan gas dengan tekanan tinggi

Gambar 2.6 Kompresor TorakSumber : Anonymous 4 (2015)

b. Kompresor putar (Rotary)Kompresor putar adalah kompresor dengan memanfaatkan perpindahan rotor yang ditumpangkan di atas poros yang berputar yang memiliki efisiensi adiabatis 80-85%

Gambar 2.7 Kompresor PutarSumber : Anonymous 5 (2015)

c. Kompresor heliks atau sekrup (helix or screw)Kompresor jenis ini digunakan sebagai pengganti dari kompresor torak, karena lebih mampu menyuplai udara dengan volume lebih besar. Cara kerja kompresor ini adalah dengan menggunakan dua penggerak berupa sekrup berbentuk heliks atau rotor yang memiliki kerapatan sangat tinggi sehingga ketika keduanya berputar udara akan mengalir dan terisap lalu mengalami kompresi sebelum dilepas

Gambar 2.8 Kompresor HeliksSumber : Anonymous 6 (2015)

d. Kompresor skrol (Scroll)Kompresor skrol adalah kompresor yang memiliki dua spiral dimana satu bagian spiral diam dan spiral yang lainnya bergerak untuk mengkompresi udara di sepanjang spiral. Pergerakan yang terjadi membuat udara termampatkan sehingga tekanannya meningkat

Gambar 2.9 Kompresor SkrolSumber : Anonymous 7 (2015)

e. Kompresor Sentrifugal (centrifugal).Kompresor sentrifugal termasuk dalam kompresor dinamik. Pada pengertian yang ideal, kompresor dinamik mencapai suatu kenaikan tekanan dengan penambahan energi kinetik/percepatan untuk aliran kontinu yang melewati rotor atau impeller. Energi kinetik ini kemudian dikonversi untuk pengingkatan tekanan statis dengan memperlambat aliran yang melalui diffuser

Gambar 2.10 Kompresor SentrifugalSumber : Anonymous 8 (2015)

2. Evaporator Fungsi Evaporator : Tempat perpindahan kalor antara refrigeran dan ruang atau bahan yang akan didinginkan dan refrigeran akan mengalami perubahan fasa dari cair menjadi uap. Jenis evaporator berdasarkan konstruksinyaa. Evaporator Tabung dan CoilPada evaporator tabung dan koil terdapat koil pipa tunggal atau ganda didalam sebuah silinder. Refrigeran mengalir didalam koil pipa untuk mendinginkan air atau larutan garam yang berada di bagian luar koil. Evaporator tabung dan koil dapat dibuat dengan mudah. Sebab tidak memerlukan pelat pipa untuk memasang ujung dan pangkal pipa, seperti yang terdapat pada kondensor tabung dan pipa.

Gambar 2.11 Evaporator Tabung dan CoilSumber : Stoecker (1996)

b. Evaporator Tabung dan Pipa Jenis Ekspansi KeringEvaporator tabung dan pipa jenis expansi kering menggunakan banyak pipa yang dipasang di dalam tabung. Refrigeran mengalir di dalam pipa, sedangkan cairan yang hendak didinginkan mengalir melalui bagian luar pipa refrigeran, yaitu di dalam tabung, seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.12 Tabung dan Pipa Jenis Ekspansi KeringSumber : Stoecker (1996)

c. Evaporator Kecil Dengan Pendingin UdaraKoil dengan pendinginan udara, seperti yang dipakai untuk mendinginkan udara pada penyegar udara, terdiri dari koil pipa bersirip pada bagian luarnya. Ada dua macam koil dengan pendingin udara, yaitu jenis expansi langsung dan expansi tak langsung.Pada jenis expansi langsung, refrigeran diuapkan secara langsung di dalam pipa evaporator; sedangkan pada jenis expansi tak langsung udara didinginkan oleh refrigeran sekonder seperti air atau larutan garam ysng mengalir melalui pipa tersebut. Sirip-sirip yang dipasang pada bagian luar pipa digunakan untuk memperbesar luas bidang perpindahan kalor yang berhubungan dengan udara, karena konduktivitas termalnya kecil.

Gambar 2.13 Evaporator Kecil Dengan Pendingin UdaraSumber : Stoecker (1996)

3. Katup Ekspansi Fungsi Katup Ekspansi : Menurunkan dan Menjaga beda tekanan refrigerant cair antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah dengan cara dikabutkan, sehingga terjaga tekanan yang diinginkan Jenis katup ekspansi, yaitu :a. Katup Ekspansi Otomatik Termostatik Jenis PengamanKatup ekspansi yang peka terhadap perubahan beban, antara lain adalah katup ekspansi otomatik termostatik yang mejaga kondisi suhu agar tidak mengalami perubahan yang ekstrim

Gambar 2.14 Katup Ekspansi TermostatikSumber : Stoecker (1996:215)

b. Katup Ekspansi ManualKatup Ekspansi Manual adalah katup expansi dengan trotel yang diatur secara manual, yaitu menggunakan katup jarum yang berbeda dari katup stop yang biasa.

Gambar 2.15 Katup Ekspansi ManualSumber : Stoecker (1996)

c. Katup Ekspansi Tekanan KonstanKatup expansi tekanan konstan adalah Katup expansi tekanan konstan adalah katup expansi, dimana katup digerakkan oleh tekanan di dalam evaporator, untuk mepertahankan supaya tekanan di dalam evaporator konstan.

Gambar 2.16 Katup Ekspansi Tekanan KonstanSumber : Stoecker (1996)

4. Kondensor Fungsi Kondensor : Melepaskan kalor dari refrigeran, sehingga refrigeran berubah fasa dari uap menjadi cair. Kalor dilepas di kondensor berasal dari kalor yang diserap di evaporator dan kalor akibat kerja kompresi. Jenis Kondensor :a. Kondensor tabung dan pipa horizontalKondensor tabung pipa banyak dipergunakan pada unit kondensor berukuran kecil sampai besar. Unit pendingin dan penyegar udara paket baik untuk amonia maupun freon. Didalam kondensor tabung dan pipa terdapat banyak pipa pendingin, dimana air pendingin mengalir didalam pipa-pipa tersebut. Ujung dan pangkal pipa pendingin terikat pada pelat pipa, sedangkan diantara pelat pipa dan tutup tabung dipasang sekat-sekat, untuk membagi aliran air yang melewati pipa-pipa tersebut tetapi juga mengatur agar kecepatannya cukup tinggi.

Gambar 2.17 Kondensor Tabung dan pipa HorizontalSumber : Stoecker (1996)

b. Kondensor tabung dan pipa coilKondensor dan koil banyak dipergunakan pada unit dengan freon sebagai refrigeran berkapasitas relatif kecil. Pada kondensor tabung dan koil, air mengalir didalam koil dan pipa pendingin.

Gambar 2.18 Kondensor Tabung dan Pipa CoilSumber : Stoecker (1996)

c. Kondensor jenis pipa gandaKondensor jenis pipa ganda merupakan susunan dari dua pipa aksial, dimana refrigeran mengalir melalui saluran yang terbentuk antara pipa dalam dan pipa luar, dari atas dan bawah. Sedangkan air pendingin mengalir didalam pipa dalam arah berlawanan dengan arah aliran refrigeran.

Gambar 2.19 Kondensor jenis pipa gandaSumber : Stoecker (1996)

d. Kondensor Pendingin Udara Koil Bersirip Pelat Kondensor pendingin udara terdiri dari koil pipa pendingin bersirip pelat. Udara mengalir dengan arah tegak lurus terhadap bidang pendingin. Gas refrigeran yang bertemperatur tinggi masuk ke bagian atas koil dan secara berangsur-angsur mencair dalam alirannya kedalam bagian bawah koil.

Gambar 2.20 Kondensor Pendingin Udara Koil Bersirip PelatSumber : Stoecker (1996)

2.2.5 Siklus Mesin PendinginSiklus thermodinamika mesin pendingin yang ideal adalah siklus mesin carnot terbalik, tetapi siklus ini sulit untuk dicapai karena siklus carnot terdapat atau terdiri dari proses-proses reversibel yang menjadikan efisiensinya lebih tinggi dari pada yang dapat dicapai oleh siklus secara aktual. Siklus refrigerasi carnot dapat dilihat pada gambar 2.3. Dan refrigerasi bermanfaat dan kerja bersih siklus carnot dapat dilihat pada gambar 2.4.

Gambar 2.21 Siklus Refrigerasi CarnotSumber : Stoecker (1996:215)

Keterangan :1 2: Proses kompresi adiabatis reversibel2 3: Proses pelepasan panas pada suhu dan tekanan konstan3 4: Proses isentropik ekspansi secara isentropik4 1: Proses pemasukan panas pada suhu dan tekanan konstan

Gambar 2.22 Refrigerasi Bermanfaat dan Kerja Bersih Siklus CarnotSumber : Stoecker (1996:255)

Daerah yang ada di bawah garis reversibel pada diagram suhu-enthropi menyatakan perpindahan kalor. Daerah-daerah yang digambarkan dalam gambar 2.4 dapat menyatakan jumlah refrigerasi bermanfaat (useful refrigeration) dan kerja bersih (net work). Refrigerasi bermanfaat sama dengan perpindahan kalor pada proses 4 1 atau daerah di bawah garis 4 1. Daerah di bawah garis 2 3 menyatakan kalor yang dikeluarkan dari daur, perbedaan antara kalor yang dikeluarkan dari daur dan kalor yang ditambahkan ke dalam daur adalah kalor bersih (net heat).Siklus carnot bias diperbaiki atau ditingkatkan prestasi kerjanya yaitu dengan cara memberikan tambahan kerja agar tercapai kompresi kering, hal ini dilakukan dengan memberikan super heating yaitu pemanasan lanjut sebelum refrigerant memasuki kompresor. Hal ini akan mengakibatkan kinerja kompresor menjadi lebih ringan sehingga lifetime komponen kompresor menjadi lebih panjang. Skema perbaikan daur refrigerasi carnot dapat dilihat pada gambar 2.5.

Gambar 2.23 Perbaikan Daur Refrigerasi CarnotSumber : Stoecker (1996:115)

Selain hal di atas, secara aktual diagram T-S secara aktual pada siklus 3 -4 tidak ideal terjadi secara isentropis, nyatanya pada sikuls 3 4 pada katup ekspansi setelah adanya proses pelepasan kalor pada kondensor, katup ekspansi menurunkan lagi temperatur refrigerant cair secara mendadak hal ini mengakibatkan adanya proses secara konduksi maupun konveksi yang meliputi pipa katup ekspansi sehingga siklus ideal 3 4 secara isentropis, secara aktualnya akan bergeser dan tidak terjadi secara isentropis lagi. Skema daur kompresi uap standar dapat dilihat pada gambar 2.6 dan 2.7.

Gambar 2.24 Daur Kompresi Uap Standar (T-s)Sumber : Stoecker (1996:115)Keterangan :1 2: Proses Kompresi uap refrigerant2 3: Proses merubah uap refrigerant menjadi cair3 4: Proses penurunan tekanan4 1: Proses pengambilan kalor oleh uap refrigerant

Gambar 2.25 Daur Kompresi Uap Standar (P-h)Sumber : Stoecker (1996:116)

Keterangan :1 2: Proses kompresi adiabatik reversibel di kompresor2 3: Proses pelepasan panas pada tekanan konstan3 4: Proses ekspansi pada ekspantion valve secara isoentalphi4 1: Proses penyerapan panas secara isobaris dan penguapan refrigerant

Siklus dimulai dari titik 4 1 dimana kalor dari sistem diserap oleh refrigerant yang ada pada evaporator. Refrigerant lalu berubah wujud menjadi fase uap kering lalu dialirkan ke kompresor. Di kompresor terjadi proses kompresi pada refrigerant untuk meningkatkan tekanan refrigerant sehingga refrigerant bias mencapai tekanan dan temperature kondensasi, selanjutnya dialikan ke kondensor. Prinsip kerja utama dari kondensor adalah melepas kalor refrigerant, hal ini dilakukan dengan cara mendinginkan refrigerant hingga berubah wujud mencajid cair, kalor yang dilepas oleh refrigerant dibuang ke lingkungan.Setelah melewati kondensor refrigerant yang telah berbentuk cair dialirkan ke katup ekspansi, di katup ekspansi terjadi proses penurunan tekanan refrigerant dengan cara dikabutkan. Proses ini bertujuan untuk mendapatkan refrigerant yang berwujud uap jenuh sebelum memasuki evaporator untuk menjalani siklus kembali.Tabel 2.1 Proses Terjadinya Siklus RefrigerasiProsesAlatPTShEfekPerubahan Fase

QW

1-2 (KompresiIsentropik)Kompresorc-h2-h1UJK UPL

2-3 (Pembuangan Kalor Isobarik)Kondensorch2-h3-UPL cair

3-4 (EkspansiIsoentalpi)Katup Ekspansic--Cair UP

4-1 (Penyerapan Kalor)EvaporatorcCh1-h4-UP UPK

Sumber : Modul Panduan Praktikum Mesin Pendingin 2014/2015Pada komponen-komponen mesin pendingin terjadi perubahan-perubahan, yaitu:1. Pada kompresor (1 2) Entalphi, tekanan, dan termperatur naik Entrophi konstan Perubahan fase dari uap kering ke uap panas lanjut butuh kerja dari luar2. Pada kondensor (2 3) Entalphi dan temperatur turun Tekanan konstan Perubahan fase dari uap panas lanjut ke fase cair Terjadi pelepasan kalor3. Pada expantion valve (3 4) Entalphi konstan Tekanan dan temperatur turun Entrophi naik Perubahan fase dari cair ke uap jenuh4. Pada evaporator (4 1) Tekanan dan temperatur konstan Entalphi dan entrophi naik Perubahan fase dari uap jenuh menjadi uap kering

Gambar 2.26 Gambar Daur Kompresi Uap Nyata dibanding Daur StandarSumber : Stoecker (1996:117)

Pada siklus aktualnya yang ditunjukkan pada gambar 2.8, terjadi modifikasi pada siklus ideal siklus kompresi uap antara lain : Sub-Cooling, kondisi dimana refrigerant cair lebih dingin dari suhu minimum idealnya, sub-cooling bertujuan memaksimalkan preubahan fase embun ke cair pada kondensor agar kerja kondensor menjadi lebih ringan. Sub-cooling bermanfaat karena kerja kondensor lebih ringan. Sub-cooling dapat dilakukan dengan penambahan coil ganda pada pipa kondensor yang berisi air pendingin sehingga didapat efek sub-cooling. Super Heating, tujuan super heating memaksimalkan penguapan agar fase refrigerasi seluruhnya berfase uap ketika memasuki kompresor. Super heating merupakan hal yang positif pada siklus kompresi uap karena meringankan kerja kompresor. Super heating dilakukan dengan cara menambahkan heater pada pipa dari evaporator ke kompresor. Pressure Drop, terjadi karena uap refrigerant memasuki penampang yang berubah-ubah pada pipa sehingga menimbulkan losses akibat gesekan fluida dengan dinding pipa, belokan dan kebocoran pada saluran sehingga proses tidak isobarik.2.2.6 AC CentralAC Central adalah Sistem pendinginan ruangan yang dikontrol dari satu titik atau tempat dan didistribusikan secara terpusat ke seluruh isi gedung dengan kapasitas yang sesuai dengan ukuran ruangan dan isinya dengan menggunakan saluran udara/ducting ac. Skema AC central dapat dilihat pada gambar 2.9

Gambar 2.27 Skema Instalasi AC CentralSumber : Modul Praktikum Mesin Pendingin 2014/2015

Secara garis besar sistem AC central terbagi atas beberapa komponen, yaitu :1.ChillerPada unit pendingin atau chiller yang menggunakan sistem kompresi uap, komponennya terdiri dari kompresor, kondensor, alat ekspansi, dan evaporator. Pada chiller biasanya tipe kondensornya adalah water-cooled kondensor. Air untuk mendinginkan kondensor dialirkan melalui pipa yang kemudian outputnya didinginkan kembali secara evaporative cooling pada cooling tower.Pada komponen evaporator, jika sistemnya indirect cooling maka fluida yang didinginkan tidak langsung udara melainkan air yang dialirkan melalui sistem pemipaan. Air yang mengalami pendinginan pada evaporator dialirkan menuju sistem penanganan udara (AHU) menuju koil pendingin.2.AHU (Air Handling Unit)Prinsip kerja secara sederhana pada unit penanganan udara ini adalah menyedot udara dari ruangan (return air) yang kemudian dicampur dengan udara segar dari lingkungan (fresh air) dengan komposisi yang bisa diubah-ubah sesuai keinginan. Campuran udara tersebut masuk menuju AHU melewati filter, fan sentrifugal dan koil pendingin. Setelah itu udara yang telah mengalami penurunan temperatur didistribusikan secara merata ke setiap ruangan melewati saluran udara (ducting) yang telah dirancang terlebih dahulu sehingga lokasi yang jauh sekalipun bisa terjangkau.AHU memiliki beberapa komponen yang ada di dalamnya antara lain :a. FilterPenyaring udara dari kotoran, debu, atau partikel-patikel lainnya sehingga diharapkan udara yang dihasilkan lebih bersih.b. Centrifugal FanBerfungsi untuk mendistribusikan udara melewati ducting menuju ruangan-ruangan.c. Koil PendinginBerfungsi untuk menurunkan temperatur udara.Beberapa kelemahan dari sistem ini adalah jika satu komponen mengalami kerusakan dan sistem AC central tidak bekerja, maka semua ruangan tidak akan merasakan udara sejuk. Selain itu jika temperatur udara terlalu rendah atau dingin maka pengaturannya harus pada termostat di koil pendingin pada komponen AHU.3.Cooling TowerFungsi utamanya untuk mendinginkan air panas dari kondensor dengan cara dikontakkan langsung dengan udara secara konveksi paksa menggunakan fan/kipas. Konstruksi cooling water terdiri dari sistem pemipaan dengan banyak nozzle, fan/blower, bak penampung dan casing.Proses yang terjadi pada chiller atau unit pendingin untuk sistem AC central dengan sistem kompresi uap terdiri dari proses kompresi, kondensasi, ekspansi, dan evaporasi. Proses ini terjadi dalam satu siklus tertutup yang menggunakan fluida kerja berupa refrigerant yang mengalir dalam sistem pemipaan yang terhubung dari satu komponen ke komponen lainnya. Kondensor pada chiller biasanya berbentuk water-cooled condenser yang menggunakan air untuk proses pendinginan refrigerant. Secara umum bentuk konstruksinya berupa shell & tube dimana air memasuki shell/tabung dan uap refrigerantsuperheat mengalir dalam pipa yang berada di dalam tabung sehingga terjadi proses pertukaran kalor. Uap refrigerantsuperheat berubah fase menjadi cair yang memiliki tekanan tinggi mengalir menuju alat ekspansi, sementara air yang keluar memiliki temperatur yang lebih tinggi karena air ini akan digunakan lagi untuk proses pendinginan kondensor maka tentu saja temperaturnya harus diturunkan kembali atau didinginkan pada cooling tower.Langkah pertama adalah memompa air panas tersebut menuju cooling water/cooling tower melalui sistem pemipaan yang pada ujungnya memiliki banyak nozzle untuk tahap spraying atau semburan. Air panas yang keluar dari nozzle secara langsung sementara itu udara atmosfer dialirkan melalui atau berlawanan dengan arah jatuhnya air panas karena pengaruh fan/blower yang terpasang pada cooling tower. Untuk menguapkan 1 kg air diperlukan kira-kira 600 kcl dengan mengeluarkan kalor laten dengan mengungkapkan sebagian dari air maka sebagian besar air pendingin dapat didinginkan, misalnya 1% dari air dapat diuapkan, air dapat diturunkan temperaturnya sebanyak 6C dengan menara pendingin.Sistem ini sangat efektif dalam proses pendinginan air karena suhu kondensasinya sangat rendah mendekati suhu wet bulb udara. Air yang sudah mengalami penurunan temperatur ditampung dalam bak untuk kemudian dipompa kembali menuju kondensor yang berada di dalam chiller. Pada cooling tower juga dipasang katup yang dihubungkan ke sumber air terdekat untuk menambah kapasitas air pendingin jika terjadi kehilangan air ketika proses evaporasi cooling tersebut.Prestasi menara pendingin biasanya dinyatakan dalam range dan approach dimana range adalah penurunan suhu air yang melewati cooling tower dan approach adalah selisih antara suhu udara wet-bulb dan suhu air yang keluar. Perpindahan kalor yang terjadi pada cooling tower berlangsung dari air ke udara tak jenuh. Ada 2 penyebab terjadinya perpindahan kalor yaitu perbedaan suhu dan perbedaan tekanan parsial antara air dan udara. Suhu pengembunan yang rendah pada cooling tower membuat sistem ini lebih hemat energi jika digunakan untuk sistem refrigerasi pada skala besar seperti chiller. Salah satu kekurangannya adalah bahwa sistem ini tidak praktis karena jarak yang jauh antara chiller dan cooling tower sehingga memerlukan sistem pemipaan yang relatif panjang. Selain itu juga biaya perawatan cooling tower cukup tinggi dibandingkan sistem lainnya.

4.Pompa Sirkulasi Berfungsi untuk menaikkan tekanan dan menyirkulasi udara/fluida ke tempat lain dalam sistem pemipaan.

5.Ducting/saluranMedia penghubung antara AHU dengan ruangan yang dikondisikan udaranya, fungsi utama ducting adalah meneruskan udara yang didinginkan oleh AHU untuk kemudian didistribusikan ke masing-masing ruangan.Kelebihan dan kekurangan sistem AC centralKelebihan-Kebisingan dan getaran mesin pendingin hampir tidak mempengaruhi ruangan-Perbaikan dan pemeliharaan lebih mudah-Seluruh beban pendingin semua ruangan dalam bangunan dapat dilayani oleh suatu sistem (unit) saja-Kelembapan udara dapat diaturKekurangan-Harga pembuatan awal dangat mahal-Biaya operasional mahal-Unit central tidak dapat dipakai untuk rumah sakit, karena dapat menyebarkan kuman/bakteri pasien dari suatu ruangan ke ruangan lain-Jika salah satu komponen mengalami kerusakan dan sistem ac central tidak dapa beroperasi-Jika temperatur udara terlalu rendah atau dingin maka pengaturannya harus pada termostat di koil pendingin pada komponen AHU

2.2.7 Beban PendinginanBeban pendinginan adalah jumlah panas yang dipindahkan oleh sistem pengkondisian udara. Beban pendinginan terdiri atas panas yang berasal dari ruangan dan tambahan panas. Tambahan panas adalah jumlah panas setiap saat yang masuk kedalam ruangan secara radiasi maupun dinding karena perbedaan temperatur.Dasar perhitungan beban pendinginan dilakukan dengan dua cara Perhitungan besar kalor puncak untuk menetapkan besarnya instalasi Perhitungan beban kalor sesaat untuk mengetahui biaya operasi untuk mengetahui karakteristik dinamik instalasi yang bersangkutan Yang mempengaruhi beban pendinginan antara lain:1. Internala. Produk (orang)Beban pendinginan yang diakibatkan adanya sejumlah kalor yang dilepas dari produk (orang) yang berada didalam ruang pendingin itu:q1 = m.h.ClfKeterangan :q1 = beban pendinginan akibat kalor yang dilepas oleh produk didalam ruang pendingin (I/s)m = banyaknya produk (orang) yang didinginkanh = laju kalor yang dilepaskan oleh produk (wall)-benda ; h = F (jenis benda)-orang ; h = F (aktivitas)Clf = factor beban pendinginan (cooling load factor)b. PeralatanBeban pendinginan yang diakibatkan adanya sejumlah kalor yang dilepas dari peralatan peralatan yang berada diruang pendingin tersebut :qz = P x BF x CLFKeterangan:qz = beban pendinginan akibat kalor yang dilepas oleh peralatan peralatan didalamruang pendinginan (joule/detik) P= power /daya (peralatan) (wall)BF= factor bullast (lampu Tu =1,25 ; lampu pijar : 1,0CLF= factor beban pendinginan2. Eksternal a. VentilasiBeban pendinginan yang diakibatkan adanya pertukaran udara luar ruangan tetapi terkendali untuk memenuhi kebutuhan akan udara yang dibutuhkan oleh tiap produk (orang) :

Keterangan :qb= beban pendinginan akibat pertukaran udara dengan udara luar terkendali (suhu/detik)n= banyaknya produk (orang)

= kebutuhan udara tiap orang perdetik (kg/detik)h= kandungan kalor (beda entalpi udara luar dan dalam)(joule/kg)CLF= factor beban pendinginanb. InfiltrasiBeban pendinginan yang diakibatkan adanya pertukaran udara pendinginan dengan udara luar tanpa kendali :

Keterangan :qA= beban pendinginan akibat pertukaran udara dingin udara luar tanpa kendali (joule/s)

= laju Infiltrasi (kg/h)h= beda entalpi udara luar dan dalam (joule/kg)CLF= factor beban pendinginan

c. RadiasiBeban pendingian yang disebabkan adanya kalor yang berasal dari luar ruangan berupa radiasi matahari (beban panas matahari melalui permukaan tembus cahaya).

qb = . . AKeterangan :qb = beban pendinginan akibat pertukaran udara dengan udara luar = bilangan Boltzman = emisitas permukaan A = luas panas (m)T1 = temperatur Absolute luar (K)d. Perpindahan PanasBeban pendinginan yang berasal karena perpindahan panas dari lingkungan yang tidak diinginkanQs = U.A.T Keterangan :Qs= beban pendinginan akibat perpindahan panas dari lingkungan yang tidak diinginkan U = koefisien perpindahan panas total (joule/cmok)Y = 1/RT ; RT = R1 + Ra + Rs +RaA = luas panas (m) T = beda temperatur (K)

2.2.8 RefrigerantRefrigerant adalah zat pendingin atau media pembawa kalor yang mudah diubah bentuknya dari cair menjadi gas atau atau sebaliknya dengan menyerap atau melepas kalor yang digunakan dalam sirkulasi mesin pendingin.2.2.8.1 Macam macam RefrigerantBerdasarkan penggunaan refrigerant dibagi menjadi 2 yaitu :a. Refrigerant PrimerRefrigerant yang digunakan pada sistem kompresi uap (R-22, R-134).b. Refrigerant SekunderCairan-cairan yang digunakan untuk membawa energi kalor bersuhu rendah dari suatu lokasi ke lokasi lain.

Berdasarkan komponen penyusun:a. Senyawa HolocarbonMempunyai satu atau lebih atom dari salah satu halogen (klorin, flourin, bromin)

Tabel 2.2 Beberapa Refrigerant HolocarbonNomor RefrigerantNama KimiaRumus Kimia

11TrikloromonofluorometanaCCl3F

12DiklorodifluorometanaCCl2F2

13TriklorotriplorometanaCClF3

22MonoklorodifluorometanaCHClF2

40Metil kloridaCH3Cl

113TriklorotrifluoroetanaCCl2FCClF2

114DiklorotetrafluoroetanaCClF2CClF2

Sumber : Stoecker (1992:279)

b. AnorganikMerupakan refrigerant terdahulu yang masih digunakan pada saat ini, contoh : amonia (NH3), air (H2O), udara, CO2, SO2.

Tabel 2.3 Beberapa Refrigerant AnorganikNomor RefrigerantNama KimiaRumus Kimia

717AmoniaNH3

718AirH2O

729Udara

744KarbondioksidaCO2

764Sulfur dioksidaCO2

Sumber : Stoecker (1992:280)

c. HidrocarbonBanyak senyawa hidrocarbon yang digunakan sebagai refrigerant, khususnya untuk dipakai pada industri perminyakan dan petrokimia. Diantaranya adalah metana (CH4), propana (C3H8) dan etana (C2H6).

Tabel 2.4 Refrigerant HidrokarbonNomor RefrigerantNama KimiaRumus Kimia

50MetanaCH4

170EtanaC2H6

290PropanaC3H8

Sumber : Stoecker (1992:280)

d. AzeotropSuatu senyawa azeotrop dua substansi adalah campuran yang dapat dipisahkan komponen-komponennya secara destilasi. Azeotrop menguap dan mengembun sehingga suatu substansi tunggal yang sifat-sifatnya berbeda dengan unsur pembentuknya. Misal : refrigerant 502 yang merupakan campuran 48,8% R-22 dengan 51,2% R-115.

2.2.8.2 Syarat syarat Refrigerant1. Tekanan penguapan harus tinggiSebaiknya refrigerant memiliki temperatur penguapan pada tekanan yang lebih tinggi, sehingga dapat dihindari kemungkinan terjadinya vakum pada evaporator dan turunnya efisiensi volumetrik karena naiknya perbandingan kompresi.2. Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggiApabila tekanan pengembunannya rendah, maka perbandingan kompresinya menjadi lebih rendah sehingga penurunan prestasi kompresor dapat dihindari. Mesin dapat bekerja lebih aman.3. Kalor laten penguapan harus tinggiKarena menguntungkan untuk kapasitas refrigerasi yang sama jumlah refrigerant bersirkulasi menjadi lebih kecil.4. Volume spesifik (terutama dalam fase gas)Memungkinkan penguapan kompresor dengan volume langkah torak yang lebih kecil.5. Koefisien prestasi harus tinggi.6. Konduktivitas termal yang tinggi.7. Viskositas yang rendah dalam fase cair maupun gas8. Refrigerant harus stabil dan tidak bereaksi pada material

2.2.9 Kelebihan dan Kekurangan Refrigerant Hydrocarbon dan Holocarbona. Refrigerant HolocarbonKelebihan1. Kemudahan mengalir yang tinggi keadaan cair2. Tidak menyebabkan ledakan3. Tidak membawa aliran listrik4. Tekanan kondensasi dan suhu keluar yang tinggi dalam mesin refrigerantKekurangan1. Dapat menyebabkan kerusakan lapisan ozon dan pemanasan global2. Jenis refrigerasi yang kurang aman untuk digunakan dalam proses refrigerant

b. Refrigerant hydrocarbonKelebihan1. Ramah lingkungan yang ditunjukkan dengan nilai ozon depleting potensial2. Properti termofisika dan karakteristik perpindahan yang baik3. Kerapatan fase uap yang rendah4. Kelarutan yang baik5. Dapat menurunkan konsumsi tenaga listrik 15 25%Kekurangan1. Sifatnya mudah terbakar

2.2.10 Istilah - istilah Mesin Pendingin1. Panas LatenJumlah panas yang diambil atau diberikan kepada suatu zat dimana akan menyebabkan terjadinya perubahan fase/wujud dari zat yang bersangkutan tanpa mengalami perubahan temperatur.2. Panas SensibleJumlah panas yang diambil atau diberikan kepada suatu zat dimana akan menyebabkan terjadinya perubahan temperatur tanpa mengalami perubahan fase/wujud dari zat yang bersangkutan.3. Panas SpesifikJumlah panas/kalor yang diperlukan setiap kilogram massa zat untuk menaikkan temperaturnya sebesar satu derajat Celcius.4. Wet Bulb TemperaturTemperatur udara yang tidak memperhitungkan pengaruh radiasi, konduksi, dan konveksi. 5. Dry Bulb TemperaturTemperatur udara yang memperhitungkan.pengaruh radiasi, konduksi, dan konveksi.6. Kelembaban AbsolutPerbandingan antara massa uap air dengan massa udara kering dalam suatu volume campuran.

7. Kelembaban RelatifPerbandingan antara tekanan parsial uap air dalam suatu campuran tehadap tekanan jenuhnya pada temperatur yang sama. 8. Refrigerant effectKemampuan suatu refrigerant (zat pendingin) untuk menyerap panas/kalor agar berubah fase/wujudnya berubah dari cair menjadi uap.9. EnthalpyJumlah kalor yang dikandung oleh setiap kilogram zat pada tekanan dan temperatur tertentu ditambah dengan kerja yang bekerja pada zat tersebut yang merupakan perkalian antara tekanan yang bekerja pada zat tersebut dengan volume spesifiknya.10. Coeficient of Performance (COP)Perbandingan antara panas yang diserap oleh refrigerant (zat pandingan) dengan kerja kompresor. 11. Beban PendinginanKalor yang diambil tiap detik dari produk yang diinginkan (kJ/detik). Manfaatnya untuk meramalkan kalor yang mampu diserap tiap detik oleh instalasi mesin pendingin.12. Kapasitas PendinginanJumlah kalor yang diserap oleh refrigerant dari benda atau fluida yang hendak didinginkan. 13. Tor refrigerantLaju aliran kapasitas refrigerant digunakan untuk menyerap panas yang ada di dalam sistem tiap satuan waktu. Jadi tor refrigerant merupakan satuan daya dalam British (Btu/jam).

2.2.11 Rumus - Rumus yang Digunakan1. Antara penampang C-D pada Air Flow Duct

Gambar 2.28 Penampang C-DSumber : Modul Praktikum Mesin Pendingin Mesin FT-UB (2014)

Keseimbangan Energimchc maha = - -PH2 + HLC-D Kekekalan massa aliran fluida:mc = ma m0 ; m0 = massa alirudara lewat oriface pada ujung duct

Kalor sensibelPH2= mD . CP . TDengan : Z= tinggi skala pada inclined manometer ( mmH2O )VD = volume spesifik udara pada penampang di C-D, bisa dicari dari diagram psycometryhC= enthalpy udara di penampang ChD = enthalpy udara di penampang DPH2 = Daya reheaterHLC-D = kerugian energi pada daerah C-DCp = panas jenis udara antara C-D Didapat :1. Dengan mengabaikan losses, panas jenis Cp adalah :

Kalor hilang Antara C-D ; HL C-D dalam satuan kJ/s

2. Kondisi penampang B C

Gambar 2.29 Penampang B CSumber : Modul Praktikum Mesin Pendingin Mesin FT-UB (2014)

Kesetimbangan energi:

Kekekalan massa

B - C = Con B = C+Con Didapat Beban pendinginan evaporator Qref, sehingga dapat dihitung.

Losses of energyHLB-C dalam [kJ/s]Dimana : Wcomp= daya sebenarnya kompresor, bisa dilihatdari spesifikasi peralatanatau voltmeter dan amperemeterh1= enthalpyrefrigerant sesudah keluar evaporatorh2= enthalpyrefrigerant sebelum keluarevaporatorhcon= enthalpy air kondensasimcon= laju alir massa air kondensasimref= laju alir massa refrigeranth1B-C= kerugian energi pada daerah B-ChB & hC= enthalpy udara di B dan C dicari dari diagram psycometry

3. Kondisi Pada penampang A-B

Gambar 2.30 Penampang A BSumber :Modul Praktikum Mesin Pendingin Mesin FT-UB (2014)

a. Keseimbangan energi

A . hA + B . hB= Pm-s . hs + Pp+ HL A-Bb. Kekekalan massa

B = A + Sc. Didapat: Kerugian Energi (HL A-B) Dengan mengabaikan losses yang dapat dihitung efisiensi Boiler :

Dimana: PM = daya motor penggerak blower yang besarnya sebanding dengan posisi regavolt [%] dan spesifikasi motor penggeraknyams = laju alir massa uap yang disuplai bolierHs = enthalpy uapPp = daya pemanas preheaterPk = daya pemanas boliermA = laju alir massa udara luar yang dihisap blowerH 1A-B = kerugian energi pada daerah A-B Untuk COPaktual dapat dicari dengan persamaan :

Dimana :Q1 = Qref untuk COPaktual= mBhB (mChC + mconhcon)Sedangkan COPideal dapat dicari dengan persamaan

Dimana harga h1,h2 dan h4 bisa dilihat pada diagram (P-h)

2.3Dasar Pengkodisian Udara2.3.1 PsikometriPsikometri merupakan kajian tentang sifat-sifat campuran udara dan uap air. Psikometrik mempunyai arti penting dalam pengkondisian udara atau penyegaran udara karena atmosfer merupakan campuran antara udara dan uap air. Psikometri digunakan untuk mengetahui sifat-sifat termodinamika udara dan mengidentifikasi proses fisik yang terjadi di lingkungan.

Gambar 2.31 PsikometriSumber : Cengel (2006:996)2.3.2Temperatur Bola Basah (Wet Bulb) dan Temperatur Bola Kering (Dry Bulb)a.Temperatur bola basahSensor pada termometer dibalut kain basah untuk menghilangkan efek radiasi panas.b.Temperatur bola keringTemperatur dapat dibaca dengan sensor kering dan terbuka namun tidak tetap karena pengaruh radiasi panas, kecuali memperoleh ventilasi cukup baik.

2.3.3Dew PointTemperatur dew point adalah temperatur dimana embun mulai terbentuk. Artinya udara mulai berubah menjadi embun setelah mengalami proses pendinginan pada tekanan konstan.2.3.4Absolute Humidity dan Relative HumidityApabila atmosfer tanpa kandungan uap air, maka campuran gas dikenakan dengan udara kering (dry air). Apabila uap air ada dalam gas tersebut dikenal dengan udara basah (wet air). Jumlah uap air ruang kurang dari tekanan jenuh temperatur tertentu mengandung uap air maka penguapan akan berlangsung terus sampai tekanannya menjadi tekanan jenuh untuk temperatur tersebut. Relative humidity digunakan untuk menyatakan perbandingan antara tekanan parsial uap air suatu campuran terhadap tekanan jenuhnya pada temperatur yang sama. 2.4Teknologi Pengkondisian Udara Terbaru Air-Conditioner dengan Tenaga Surya, Terobosan Baru Pendinginan Hemat Energi

Isu tentang krisis energi dan pemanasan global sudah tidak asing lagi bagi masyarakat dunia. Berbagai teknologi dan inovasi terus dikembangkan dalam mencari solusinya. Di samping pencarian berbagai sumber energi alternatif yang ramah lingkungan, penghematan energi pun dilakukan untuk menekan laju konsumsi energi. Jadi solusi krisis energi tidak hanya datang dari segi produksi energi alternatif, namun dari segi konsumsinya.Konsumsi listrik yang terbesar pada gedung adalah sistem pendinginan udaranya. Pendingin udara/ air-conditioner (AC) konvensional mengkonsumsi energi listrik yang relatif sangat besar. Hal ini tentunya menuntut daya listrik yang besar. Pada umumnya listrik masih dihasilkan bahan bakar fosil, sehingga penggunaan AC konvensional berdampak tidak langsung pada emisi gas rumah kaca, sebagai penyebab peningkatan efek pemanasan global. Selanjutnya, karena suhu lingkungan semakin panas, semakin banyak industri, rumah tinggal, dan gedung yang menggunakan AC, sehingga menyebabkan siklus perusakan lingkungan dan krisis energi terus berlanjut. Namun, penghambatan penggunaan AC adalah hal yang mustahil dilakukan. Karena itu, diperlukan inovasi pendingin udara yang menggunakan sumber energi terbarukan, serta ramah lingkungan, salah satunya adalah AC dengan tenaga surya.Sistem refrigerasi dasarSebelumnya, akan dijelaskan terlebuh dahulu mengenai sistem refrigerasi dasar. Mungkin sistem refrigerasi merupakan hal yang tidak asing lagi bagi orang-orang yang bergerak dalam bidang Fisika Teknik. Fluida yang mengalir dalam siklus ini biasa disebut refrigeran. Refrigeran adalah fluida kerja yang bersirkulasi dalam siklus refrigerasi. Refrigeran merupakan komponen terpenting siklus refrigerasi karena menimbulkan efek pendinginan dan pemanasan pada mesin refrigerasi. Refrigeran menyerap panas dari satu lokasi dan membuangnya ke lokasi yang lain, biasanya melalui mekanisme evaporasi dan kondensasi.Konsep dasarnya adalah sebagai berikut:

Gambar 2.32 Siklus Pendinginan Teknologi TerbaruSumber : Anonymous 9 (2015)Mula-mula kondenser menyebabkan fasa berubah dari gas menjadi cair jenuh akibat adanya pelepasan kalor ke lingkungan. Kemudian refrigeran masuk ke expansion valve, dan mengalami drop tekanan, fasanya berubah menjadi campuran cair dan gas. Expansion valve berfungsi untuk mengatur laju aliran. Lalu refrigeran masuk ke evaporator dan mengalami perubahan fasa dari campuran menjadi uap jenuh. Pada evaporator, terjadi perpindahan kalor dari objek yang didinginkan ke evaporator. Setelah itu, refrigeran masuk ke kompresor dan mengalami kenaikan tekanan. Kemudian masuk ke kondenser dan siklus berulang. Pada penggunaan AC, umumnya input energi untuk siklus ini berupa energi listrik yang digunakan untuk menggerakkan kompresor mekanik.Sistem solar thermal cooling (refrigerasi absorpsi)AC dengan tenaga surya menggunakan sistem solar thermal cooling, yaitu pendinginan ruangan dengan menggunakan panas matahari. Mungkin hal ini terdengar tidak wajar, bagaimana mungkin mendinginkan ruangan dengan sumber energi panas itu sendiri. Namun, dengan teknologi sistem solar thermal cooling, hal ini sangat mungkin dilakukan.Bila dibandingkan dengan sistem refrigerasi konvensional, pada prinsipnya tidak ada perbedaan kecuali pada bagaimana fluida dapat dinaikkan titik didihnya sehingga dapat mengembun (kondensasi) pada kondenser. Pada sistem biasa yang menggunakan input listrik, titik didih ini dicapai dengan menggunakan kompresi mekanik. Pada sistem pendingin yang menggunakan energi matahari, titik didih ini dicapai dengan kompresi thermal.Untuk menggantikan kompresor pada sistem refrigerasi konvensional, digunakan tiga komponen di dalam siklus absorpsi, yaitu absorber, pompa, dan generator. Absorber berfungsi untuk menyerap uap refrigeran ke dalam absorben, sehingga keduanya bercampur menjadi larutan. Fluida yang digunakan adalah air dengan LiBr (Lithium Bromida). Air dan LiBr digunakan karena memenuhi kriteria fluida kerja (campuran antara refrigeran dan absorben), yaitu:1. Perbedaan titik didih antara refrigeran dan larutan pada tekanan yang sama besar.2. Refrigeran memiliki panas penguapan yang tinggi dan konsentrasi yang tinggi di dalam absorben untuk menekan laju sirkulasi larutan diantara absorber dan generator per-satuan kapasitas pendinginan.3. Memiliki sifat-sifat transport, seperti viskositas, konduktivitas termal, dan koefisien difusi, yang baik sehingga dapat menghasilkan perpindahan panas dan massa yang juga baik.4. Baik refrigeran dan absorbennya bersifat non-korosif, ramah lingkungan, dan murah.Kriteria lainnya stabil secara kimiawi, tidak beracun, tidak mudah terbakar, dan tidak mudah meledak. Dalam sistem solar thermal cooling, air berfungsi sebagai refrigeran, sedangkan LiBr sebagai absorben.Pada sistem ini, fluida bersuhu dan bertekanan rendah memasuki evaporator lalu menguap karena adanya kalor dari lingkungan yang masuk ke evaporator. Lalu fluida berubah fasa dari cair menjadi gas. Kemudian gas memasuki absorber yang memiliki larutan yang rendah kadar airnya. Larutan ini menyerap refrigeran dan bertambah kadar airnya. Karena reaksi di dalam absorber adalah eksoterm (mengeluarkan panas), maka perlu dilakukan proses pembuangan panas dari absorber. Tanpa dilakukannya proses pembuangan panas, maka kelarutan uap refrigeran ke dalam absorben akan rendah.Selanjutnya larutan dipompa ke generator. Daya pompa yang diperlukan sangat kecil, sehingga dalam perhitungan COP siklus absorpsi, daya ini biasanya diabaikan. Di generator, kalor disuplai dengan energi panas matahari, sehingga refrigeran (titik didih lebih rendah) menguap dan absorber (titik didih lebih rendah) dialirkan ke absorber. Uap dengan tekanan tinggi masuk ke kondenser lalu mengalami perubahan fasa menjadi cair, sehingga kalor dilepas ke lingkungan. Cairan masuk ke expansion valve lalu mengalami drop tekanan. Kemudian, masuk ke evaporator. Siklus terus berulang.Pada proses ini, input energi panas matahari pada generator menggantikan input energi listrik pada kompresor. Penyerapan panas terjadi pada evaporator, sama dengan sistem konvensional dan pembuangan panas terjadi pada absorber dan kondenser. Dengan menggunakan sistem ini, energi listrik yang mahal dapat digantikan oleh panas matahari menggunakan proses kompresi. Jika panas matahari sedang tidak mencukupi dapat di-backup juga dengan pemanas gas.KelebihanKesesuaian kronologis antara waktu supply (penyediaan energi) dan pada waktu demand (permintaan energi) yang terjadi pada saat yang bersamaanHari yang sangat panas umumnya membutuhkan pendinginan yang besar, sehingga membutuhkan input energi matahari yang besar pula. Demikian pula sebaliknya. Karena waktu supply dan demand yang hampir bersamaan maka tidak dibutuhkan tangki penyimpanan thermal yang terlalu besar untuk mengatasi pengaruh musim. Jika area yang cukup luas untuk kolektor matahari dimiliki, maka hal ini akan membawa keuntungan ekonomis. Oleh karena itu, sistem ini cocok digunakan di Indonesia yang berada di daerah tropis, dimana matahari sangat banyak bersinar terik tiap tahunnya. Penggunaan LiBr tidak menggunakan refrigeran yang merusak lapisan ozon dan menimbulkan pemanasan global.Pada periode 1930an 1980an, refrigeran utama yang digunakan adalah CFCs yang mempunyai sifat merusak ozon. Setelah keberadaan lubang ozon di lapisan atmosfer diverifikasi secara saintifik, perjanjian internasional untuk mengatur dan melarang penggunaan zat-zat perusak ozon disepakati pada 1987 yang terkenal dengan sebutan Protokol Montreal. Setelah periode CFCs, R22 (HCFC) merupakan refrigeran yang paling banyak digunakan di dalam mesin refrigerasi dan pengkondisian udara. Saat ini beberapa perusahaan pembuat mesin-mesin refrigerasi masih menggunakan refrigeran R22 dalam produk-produk mereka. Padahal R22 juga bersifat merusak ozon. Sedangkan LiBr tidak merusak lingkungan dan dapat dipakai pada sistem refrigerasi absorpsi.KendalaDibutuhkan area kolektor yang cukup luas dan cuaca yang tidak terduga. Namun hal ini bisa diatasi dengan berbagai teknik. Salah satunya adalah dengan menggunakan kombinasi hybrid dengan sistem sumber energi gas alam, ditambah dengan tangki thermal storage dan sistem insulasi yang baik, jika diperhitungkan resiko emisi, keuntungan ekonomis dan energi tetap secara umum lebih baik jika dibandingkan dengan menggunakan sistem yang berbasis listrik jaringan saja.

Produk dan perkembangan

Gambar 2.33 Produk Teknologi TerbaruSumber : Anonymous 10 (2015)

Sudah terdapat suatu produk yang menggunakan sistem ini, yaitu GreenCore GC-10200. Kapasitas pendinginannya 10.200 BTU yang dapat membuat ruangan berukuran 54 meter menjadi lebih dingin. Tentunya produk ini ramah lingkungan sehingga tidak menambah efek pemanasan rumah kaca. Namun, masih harus terus dilakukan perkembangan untuk sistem AC ini ke depannya, khusunya untuk penggunaan skala besar.

BAB IIIPELAKSANAAN PRAKTIKUM

3.1 1.1 1.2 3.1 Peralatan praktikuma. Alat yang digunakan :1. Manometer.Digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan

Gambar 3.1 ManometerSumber : Anonymous (2015)

2. Termometer.Digunakan untuk mengukur suhu

Gambar 3.2 TermometerSumber : Anonymous (2015)

3. Regavolt.Merupakan transformer daya yang berguna untuk mengatur putaran motor

Gambar 3.3 RegavoltSumber : Anonymous (2015)

4. Load Control Panel.Berguna untuk mengatur beban pendinginan

Gambar 3.4 Load Control PanelSumber : Anonymous (2015)

5. Gelas UkurDigunakan untuk mengukur air kondensat

Gambar 3.5 Gelas UkurSumber : Anonymous (2015)6. StopwatchUntuk mencatat waktu tiap periode.

Gambar 3.6 StopwatchSumber : Anonymous (2015)

b. Fluida yang diuji :1. Laju alir massa udara pada Air Flow Duct.2. Laju massa air kondensasi yang terbentuk.3. Uap air dari Boiler untuk proses Humidifikasi.4. Refrigerant R-22 yang bersirkulasi.

c. Produk 1. Udara dengan temperatur, kelembaban, dan kapasitas tertentu.

3.2 Spesifikasi Peralatana. Tipe : A-573/91159 vapour compression refrigeration unitsb. Produk : udara lewat air flow ducts dengan parameter yang bervariasic. Refrigeran : Freon, R-22 d. Kompresor : Panasonic 2JS350D3BB02;1760 watt, 220watt, 50hz

Gambar 3.7 Instalasi Mesin Pendingin dan Pengkondisisn UdaraSumber: Manual Book Mesin AC BENCH PA HILTON A572

3.3 Prosedur Pelaksanaan Percobaan Air Conditioninga. Persiapan PercobaanInstalasi telah disiapkan untuk melaksanakan percobaan dan pengambilan datab. Menjalankan Instalasia) Saklar dipasang pada posisi (I) dengan regavolt 0b) Regavolt diatur supaya ada aliran udara melalui evaporator denggan tujuan membebani evaporator dengan mengatur posisi regavolt sesuai varian data untuk masing-masing kelompok.c) Kompresor dijalankan sehingga terjadi siklus refrigeran. Instalasi dibiarkan beropersi sampai terbentuk air kondensasi pada evaporator dan ditampung pada gelas ukur yang sudah dipasang termometer.d) Akhiri pembebanan air flow duct dengan menggunakan semua saklar dari komponen pelengkap (boiler, preheater, reheater, regavolt) posisinya disesuaikan dengan kombinasi dan variasi duct yang telah ditentukan untuk setiap kelompok praktikan.c. Menghentikan Operasia) Semua saklar dari semua komponen pelengkap dimatikanb) Kompresor dimatikanc) Regavolt diturunkan posisinya secara perlahan sampai posisi 0d) Matikan saklar induke) Cabut steker dan power supply

3.4 Pengambilan Dataa. Pengambilan data baru boleh dimulai setelah ada air kondesat yang terbentuk pada evaporator (terlihat pada jatuhnya tetes air pada gelas ukur penampung air kondensat).b. Setiap kombinasi parameter diambil data sebanyak 3x.c. Data-data dianggap valid jika pencatatan dilakukan setelah kondisi betul-betul dalam keadaan steady.

Laporan Praktikum Mesin Pendingin Semester Genap 2014/2015