MARCON (Multi-Function Air Conditioner), Inovasi Teknologi AC Hemat Energi; Sebagai Pendingin...
-
Upload
bori-andes-putra -
Category
Documents
-
view
174 -
download
4
Transcript of MARCON (Multi-Function Air Conditioner), Inovasi Teknologi AC Hemat Energi; Sebagai Pendingin...
1
A. JUDUL
“MARCON (MULTI-FUNCTION AIR CONDITIONER) Rancang Bangun Teknologi
AC Hemat Energi: sebagai Pendingin Ruangan dan Pemanas Air”
B. LATAR BELAKANG MASALAH
Kondisi alam yang sudah tidak baik serta krisis energi yang terjadi khususnya di
indonesia membuat kita harus lebih bijak dalam memanfaatkan ataupun mengolah
sumber alam yang tersedia terutama energi. Program pemerintah mengenai penghematan
energi memang patut kita dukung dan direalisasikan bersama. Dan itu bisa kita lakukan
dari hal yang terkecil seperti mematikan lampu ketika tidak diperlukan sampai
pemanfaatan limbah panas dari suatu sistem yang sering kita pakai, sehingga tidak ada
energi yang terbuang begitu saja.
Kondisi geografis Indonesia yang terletak tepat di garis khatulistiwa menjadikan
indonesia menjadi daerah tropis yang hanya mengalami dua musim yakni musim panas
dan hujan. Kondisi ini mengakibatkan negara kita dan sekitarnya mengalami musim
panas lebih lama dibanding dengan negara-negara lain yang kondisi geografisnya
berbeda. Disamping itu, dampak dari pemanasan global mengakibatkan suhu di bumi
semakin meningkat. Maka dari itu, banyak masyarakat menengah ke atas dari mulai
perumahan, hotel ataupun perusahaan dilengkapi dengan mesin pendingin ruangan atau
sering kita sebut AC. Di dalam mesin ini terdapat zat yang disebut refrigerant (freon) .
Zat ini mampu menyerap hawa panas/kalor yang ada di dalam ruangan dan dibuang
keluar.
Biasanya panas yang dihasilkan pada mesin pendingin ruangan (AC) dibuang begitu
saja. Padahal panas tersebut bisa kita gunakan untuk berbagai macam keperluan. Salah
satunya untuk memanaskan air.
Saat ini untuk memanaskan air baik itu dirumah, di kantor maupun di hotel masih
menggunakan water heater yang bersumber dari energi listrik. Padahal kita mampu
memanaskan air dengan memanfaatkan panas terbuang pada mesin pendingin ruangan
tersebut. Dengan diterapkannya teknologi ini akan dapat kita bayangkan berapa banyak
energi listrik dan biaya yang dapat kita hemat.
2
C. PERUMUSAN MASALAH
Krisis energi dan pemanasan global mendorong kita untuk lebih bijak dalam
menggunakan energi. Kenyataannya di masyarakat bahwa energi yang tidak terpakai dari
suatu sistem biasanya di buang begitu saja padahal energi tersebut bisa kita pakai untuk
memenuhi kebutuhan lainnya yang memang membutuhkan energi tersebut. Ada beberapa
masalah yang bisa kita rumuskan:
1. Energi panas yang dihasilkan AC terbuang begitu saja.
2. Air panas yang banyak dibutuhkan masyarakat memerlukan energi dan biaya
yang besar.
3. Perlu adanya pengembangan dari sistem yang sudah ada.
D. TUJUAN PROGRAM
1. Merancang dan membuat sistem pemanas air yang memanfaatkan panas dari
mesin pendingin ruangan.
2. Merancang dan membuat beberapa variasi koil yang digunakan, agar heat transfer
dari koil ke dalam air maksimal.
3. Merancang dan membuat tangki air agar kuantitas air yang dipanaskan maksimal
dan air mudah untuk disalurkan ke tempat yang lain.
4. Merancang dan membuat sistem MARCON di beberapa rumah sebagai
percontohan dengan bekerjasama dengan WIKA waterheater dalam menerapkan
teknologi ini di masyarakat
E. LUARAN YANG DIHARAPKAN
Luaran yang diharapkan berupa pengembangan dari prototipe alat pemanfaatan
sisa energi panas buang AC sebagai alternatif energi untuk pemanas air. Pengembangan
prototipe tersebut adalah berupa berbagai rancangan dan alat pemanas air yang berasal
dari panas terbuang pada AC. Alat tersebut bisa dimanfaatkan untuk kebutuhan sehari-
hari.
3
F. KEGUNAAN PROGRAM
1. Sesuai dengan Misi dan Visi DP2M DIKTI DIKNAS memberikan dorongan kepada
mahasiswa menumbuh kembangkan kegiatan penelitian, Pengabdian kepada
Masyarakat, dan Kreativitas Mahasiswa yang berkualitas, Guna mendukung
meningkatkan kualitas Pendidikan Tinggi, Daya saing Bangsa dan kesejahteraan
Rakyat.
2. Dengan terealisasinya program PKM ini didapat Alat Pemanfaatan sisa energi panas
buang AC sebagai alternatif energi untuk pemanas air. Sehingga panas yang terbuang
tersebut dapat dimanfaatkan dan tidak terbuang percuma. Selain itu, dengan adanya
alat ini kita bisa melakukan pengiritan dan penghematan terhadap bahan bakar
minyak dan gas sebagai alternatif energi di tengah minimnya dan semakin berkurang
nya sumber daya alam. Maka alat pemanfaatan sisa energi panas buang AC sebagai
alternatif energi untuk pemanas air ini akan memanfaatkan sisa energi panas yang
terbuang sebagai sumber energi baru.
3. Diharapkan nantinya dengan kehadiran teknologi ini mampu menjadi salah satu
teknologi alternatif untuk menghemat energi bangsa ini.
G. TINJAUAN PUSTAKA
a. Perancangan Alat
Menghitung potensi energi panas dari mesin pendingin ruangan
Besarnya potensi energi panas yang di lepas oleh kondensor dari mesin pendingin
ruangan, dapat dihitung dengan menggunakan data dari spesifikasi mesin pendingin
ruangan. Berdasarkan data spesifikasi yang sudah diketahui ini maka proses yang terjadi
pada mesin pendingin ruangan dapat digambarkan sebagai siklus kompresi uap ideal.
Siklus kompresi uap ideal adalah siklus refigrasi kompresi uap yang merupakan kompresi
adiabatik dan reversibel dari uap jenuh menuju tekanan kondensor. Dari siklus tersebut
maka potensi energi panas pada mesin pendingin ruangan dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan . Potensi besarnya energi panas dari
4
mesin pendingin ruangan yang akan dimanfaatkan untuk memanaskan air terdapat pada
titik 2 sampai 3 pada diagram P-h siklus kompresi uap atau pada Qout.
Perancangan Alat Penukar Panas
Setelah mengetahui besarnya potensi energi panas kondensor dengan
menggunakan persamaan kondensor = ref (h2-h3), maka selanjutnya perlu
ditentukan dimana alat penukar panas ini akan dipasang dan perubahan apa yang perlu
dilakukan pada mesin pengkondisian udara. Ide pertama adalah mengganti kondensor
yang sudah ada dengan alat penukar panas. Akan tetapi cara ini memiliki kendala, yaitu
air yang dipanaskan akan terus naik temperaturnya sehingga laju kondensasi refrijernya
akan berkurang yang dapat mengakibatkan mesin pendingi berhenti bekerja. Oleh karena
itu;
Gambar 1.a Pemasangan Heater Gambar 1.b Pemasangan Heater Skema Jenis Paralel Skema Jenis Seri
Kondensor yang ada harus tetap digunakan. Penempatan alat pemanas air dapat
dilakukan dengan dua cara yaitu secara seri (sebelum dan setelah kompresor) atau secara
paralel (saluran setelah kompresor dibuat bercabang dua, satu menuju kondensor, satu
lagi menuju alat penukar panas). Seperti yang ditunjukan pada gambar diatas. Rangkaian
paralel dan seri memiliki beberapa kerugian dan keuntungan, yaitu:
Rangkaian Seri Rangkaian parallel
5
Tidak membutuhkan katup untuk
mengatur aliran refrijeran.
Membutuhkan katup untuk mengatur
aliran refrijeran.
Terjadi akumulasi penurunan tekanan
refrijeran pada kondensor dan pemanas
air.
Tidak terjadi akumulasi penurunan
tekanan refrijeran pada kondensor dan
pemanas air.
Karena membutuhkan katup, maka
penurunan tekanan akibat katup perlu
diperhitungkan.
Pada usulan PKM-KC ini rangkaian yang digunakan yaitu secara seri terhadap
kondensor mesin pendingin ruangan, sehingga skema dari sistemnya adalah sebagai
berikut:
Gambar 2.a Sebelum dipasang Pemanas Air Gambar 2b. Setelah dipasang pemanas Air
Prinsip kerja sistem pemanas air pada mesin pendingin ruangan.
Alat pemanas air yang dipasangkan secara seri terhadap kondesor pendingin
ruangan terlihat pada gambar dibawah, maka memungkinkan sistem tersebut dapat
bekerja secara bersamaan sebagai mesin pendingin ruangan dan memanfaatkan panasnya
untuk memanaskan air. Adapun prinsip kerja dari sistem ini adalah sebagai berikut:
6
Gambar 2: Prinsip Kerja Pemanas Air Pada Mesin AC
Pertama proses kompresi dimana uap refrijeran dikompresikan dari tekanan
ketekanan tinggi sehingga refrijeran mempunyai temperatur yang cukup
tinggi.
Kedua proses kondensasi dimana uap refrijeran yang cukup panas dialirkan
kedalam alat pemanas air, sehingga terjadi proses pelepasan panas dari
refrijeran ke air yang ada didalam tangki.
Ketiga, refrijeran yang sudah mengalami penurunan temperatur kemudian
dikondensasikan melalui kondensor. Disini peran kondensor pada awal
pemanasan tidak begitu besar karena panas dari refrijeean banyak diserap oleh
air selama melewati tangki air, kemudian setelah temperatur didalam tangki
sudah mulai meningkat maka kondensor sudah mulai berfungsi.
Keempat, proses ekspansi dimana efrijeran yang sudah terkondensasikan
diekspansikan melaui pipa kapiler sehinngga mengalami penurunan tekanan
dan fasa dari refrigeran mulai berubah menjadi campuran.
Terakhir, proses evaporasi dimana campuran refrigeran menerima panas dari
ruangan yang didinginkan sehingga berubah fasa menjadi uap dan udara yang
7
melepas panas mengalami penurunan temperatur menyebabkan temperatur
udara di ruangan menjadi sejuk.
b. Pembuatan alat pemanas air
Alat pemanas air yang dibuat terdiri dari dua komponen, yaitu alat penukar panas
yang berbentuk koil dengan konfigurasi koil heliks dan tangki air kapasitas 60 liter.
b.1 Pembuatan koil pemanas air
Desain koil dibuat terlebih dahulu untuk memudahkan proses pembuatan. Koil
menggunakan konfigurasi heliks dan dibuat dengan bantuan program inventor. Panjng
koil 24 meter, tinggi koil 480 mm, jarak celah antara koil 10mm, diameter koil 60mm
dengan jumlah lilitan 55.
Dari desain alat diatas maka langkah selanjutnya adalah membuat alat penukar
panas. Koil yang digunakan terbuat dari pipa tembaga dengan ukuran diameter luar
6,2mm, diameter dalam 5mm, dan tebal koil 0,6mm. Total panjang koil 12 meter. Koil
dibuat dengan dengan bentuk heliks menggunakan cetakan berupa pipa besi dengan
ukuran diameter pipa 550mm. Cara membuatnya dengan meluruskan sebagian koil
terlebih dahulu lalu dibentuk dan disesuaikan dengan bentuk pipa besi serta
memperhatikan agar pipa tembaga tidak bengkok saat diluruskan kemudian diatur
diameter dan tingginya sesuai rancangan koil sebagai alat penukar panas. Kemudian
dibentuk kembali lingkran di dalam nya sehingga menjadi dua lapis lingkaran. Setelah itu
dilakukan pengelasan dengan fire hans dan las perak pada sambungan dan bengkokan
yang akan digunakan untuk masukan dan keluaran refrigeran dari unit kondensor mesin
pendingin ruangan.
8
Gambar 3: Desain Penukar Panas Koil Heliks
b.2 Pembuatan tangki air
Tangki yang digunakan merupakan tangki electric water heater yang sudah tidak
digunakan lagi. Untuk membuat lubang air masukan dilakukan pengeboran menggunakan
bor tangan dengan mata bor 9mm sampai 13mm kemudian diteruskan dengan dikikir
menggunakan kikir setengah bulat. Setelah dikikir bagian yang dilubangi tersebut
dipasangi pipa berukuran ½ inci agar air dapat masuk melalui selang air biasa.
Untuk pengukuran suhu digunakan kabel RTD thermocouple pada bagian atas dan
bawah tangki. Setelah itu dilakukan pengisolasian menggunakan alumunium foil, fungsi
dari isolasi ini adalah untuk mencegah keluarnya panas dari dalam tangki saat pemansaan
air berlangsung sehingga pemanasan air dapat berjalan dengan baik.
H. METODE PENDEKATAN
Metode yang dilakukan untuk perancangan alat ini dimulai dari menganalisis
kelebihan dan kekurangan suatu sistem pemanfaatan panas terbuang dari AC yang telah
diciptakan sebelumnya. Dari sini kita bisa mengembangkan dan menciptakan alat baru
yang lebih efisien dan murah. Pendekatan juga dilakukan pada AC yang akan kita
gunakan dan memahami betul karakteristik dari pada AC tersebut termasuk potensi panas
yang akan dihasilkan.
Tahap selanjutnya adalah melakukan persiapan alat yang dibutuhkan diantaranya:
1. Mesin pendingin ruangan
9
Mesin pengkondisian udara yang digunakan berkapasitas 1 pk. Dengan
menggunakan refrigeran jenis R-22.
2. Alat penukar panas
Alat penukar panas yang digunakan menggunakan bahan dari tembaga dan
mempunyai konfigurasi koil tipe heliks dengan diameter pipa ¼ inchi dan panjang
12 meter.
3. Tangki air
Tangki air yang digunakan terbuat dari stainless steel dengan kapasitas 60 liter.
Diameter luar tangki 500 mm dan tinggi tangki 600 mm.
4. Thermometer
Thermometer digital dipasang pada tangki dengan dismbung dengan selector dan
kabel RTD untuk mengetahui suhu air di tangki.
5. Alat ukur tekanan
Digunakan untuk mengukur tekanan kerja dari fluida refrigeran. Pada pengujian
ini digunakan dua jenis manometer tekanan tinggi dan manometer tekanan
rendah.
6. Alat ukur hygrometer
Untuk mengukur kondisi udara diluar dan didalam ruangan, dimana yang diukur
adalah temperatur ruangan yang didinginkan dan kelembaban udaranya.
7. Alat ukur tegangan dan arus listrik
Alat ukur yang digunakan yaitu multimeter digital yang memiliki jangkauan 400
Volt dan 40 Ampere.
8. Alat ukur waktu.
Setelah semua alat tersedia, maka sistem pemanas air memanfaatkan limbah
panas AC bisa kita rancang sesuai desain yang telah disusun. Dimulai dari penyusunan
Koil pemanas , tangki air lalu kemudian dirangkai dengan AC untuk menjadi sistem yang
sudah kita rancang.
Setelah pembuatan selesai, tahap selanjutnya adalah pengecekan alat langsung
dan menganalisis suhu air.
10
Adapun skema metode pelaksanaan yang akan dilaksanakan adalah sebagai
berikut:
Telaah potensi bisnis dari teknologi terapan yang tepat gunaPemetaan tempat pemasangan dan model alat yang akan
digunakan
Persiapan alat dan bahan yang dibutukan
Perancangan Alat: Pembuatan Sistem pemanfaatan panas terbuang AC untuk pemanas Air
Uji kelayakan alat di laboratorium Fisika Energi FMIPA Unpad
Monitoring pemanfaatan dan perawatan Alat
Melakukan hak paten alat ke HKI Unpad
Mempromosikan alat ini di pameran2 produk, mempromosikan alat kepada pelanggan
Memasang Alat di rumah/hotel pelanggan
Kajian Teoritis: Sistem Kerja AC dan Pemanfaatan panas terbuang dari AC untuk pemanas air dan inovasi prototipe yang telah ada.
11
I. PELAKSANAAN PROGRAM
Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Kegiatan ini akan dilakukan antara bulan Januari sampai bulan Mei 2013, di
Laboratorium KBK Energi Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Padjadjaran, Jl. Raya Sumedang KM.12, Jatinangor.
Tabel 1. Jadwal Penelitian
No Kegiatan B U L A N
Penanggung Jawab & Pelaksana 1 2 3 4 5
1 Telaah Potensi bisnis dan teknologi tepat guna2 - Mendata dan memilih perusahaan yang akan di ajak
kerjasama- Pemetaan tempat pemasangan dan model alat yang akan
digunakan
3 Persiapan Alat dan Bahan yang dibutuhkan
4 Perancangan Alat - Pembuatan Sistem pemanfaatan panas terbuang AC
untuk pemanas Air- Uji kelayakan alat di laboratorium Fisika Energi FMIPA
Unpad
5 Monitoring pemanfaatan dan perawatan Alat di Laboratorium Fisika Energi FMIPA Unpad
6 Mendaftarkan hak paten alat ke HKI Unpad
7 Mempromosikan alat ini di pameran-pameran produk, mempromosikan alat kepada pelanggan
8 Memasang Alat di rumah / hotel pelanggan
9 Evaluasi Kegiatan
12
J. RANCANGAN BIAYA
1. Komponen dan Alat
No Nama Kuantitas Harga1 Air Conditioner (PANASONIC Semi
Deluxe series, Eco smart, ALOWA = Ac Low Watt: 660 w)
1 Unit Rp.3.487.000
2 Koil 15 meter (Rp. 60.000/m)
Rp. 900.000
3 Tangki Air (spesifikasi di wika) 1 Unit Rp. 2.000.0004 Biaya Rekonstruksi dan Pemasangan
Alat1 Kali Rp. 1.000.000
5 Pengisian Freon 2 kali Rp. 500.0006 Thermometer Digital 1 Unit Rp. 300.0007 Perawatan Alat 2 kali Rp. 500.0008 Alat ukur tekanan 3 unit Rp. 300.0009 Alat ukur waktu 1 unit Rp. 150.00010 Hygrometer 1 unit Rp. 400.00011 Alat Ukur Tegangan dan Arus 1 unit Rp. 800.00012 Armaflek (pembungkus koil) 15 meter ( Rp.
10.000/meter)Rp. 150.000
Total Rp. 10.200.000
2. ATKNo Nama Kuantitas Harga1 Transportasi dan Komunikasi - Rp. 500.0002 ATK - Rp. 500.0003 Pameran dan Promosi Produk 2 kali Rp. 500.000
Total Rp. 1. 500.000
TOTAL: Rp.11.700.000
K. DAFTAR PUSTAKA
1. M. J. Moran dan H. N. Shapiro, Fundamental of engineering Thermodynamics, Edisi 3. John Willey & Sons: New York. 1996.
2. Bejan, A. dan Krauss, A. D., Heat Transfer Handbook, John Willey & Sons, Begell House: Ney York. 2003.
3. Althousem, A. D., Turnquist, C. H. dan Bracciano, A. F. Refrigeration Air Conditionging. The Goodheart-Willcox Company, Inc: Illinois. 1999.
L. LAMPIRAN
13
a. Ketua KelompokNama Lengkap : Bori Andes PutraJenis Kelamin : Laki-LakiNo.Pokok (NPM) : 140310090049Tempat, Tgl Lahir : Paninggahan, 17 April 1989Alamat Tinggal : Dusun Barangeh, Jorong Guci II, Muaro
Pingai, Kec. Junjung Sirih, Kab. Solok SUMBAR No Telepon : 085715507172
(Bori Andes Putra)b. Anggota–1
Nama Lengkap : Syafiul Anam Jenis Kelamin : Laki-LakiNo.Pokok (NPM) : 140310110031Tempat, Tgl Lahir : Demak, 21 Desember 1991Alamat Tinggal : JL. Perkutut No 41, Desa Pecuk. Kec. Mijen. Kab. Demak RT02/RW II.No Telepon : 081947085865
(Syafiul Anam)c. Anggota-2
Nama Lengkap : Dadan SuhendarJenis Kelamin : Laki-LakiNo.Pokok (NPM) : 140310011019Tempat, Tgl Lahir : Karawang, 15 Maret 1992Alamat Tinggal : Jl. Silih Asih RT 07/02 No 08,
Desa Lemah Duhur, Kec.Tempuran. Kab.BandungNo Telepon : 085711556545
(Dadan Suhendar)d. Anggota-3
Nama Lengkap : Enang SaepulohJenis Kelamin : Laki-LakiNo.Pokok (NPM) : 140310090006Tempat, Tgl Lahir : Tasikmalaya, 7 Desember 1990
14
Alamat Tinggal : Situjaya RT. 01 RW. 04 Sukaresik, Tasikmalaya
No Telepon : 085223714629
(Enang Saepuloh)
e. Dosen PembimbingNama : Cukup Mulyana M.ScNIDN : 0009025507Pangkat/Gol : Penata Muda/IIICJabatan Fungsional : LektorJabatan Strukturan : Kepala Lab. Fisika EnergiUnit Kerja : Jurusan Fisika FMIPA Universitas PadjadjaranAlamatRumah : JlSarikaso III No. 35, Bandung 022-2017886RiwayatPendidikan : - S2 Fisika ITB, Lulus 1989
- S1 Fisika UNPAD, Lulus 1985
(Cukup Mulyana, Drs, Ms.)