MAKALAH
SISTEM REFRIGASI AC (AIR CCONDITIONER) SEBAGAI SOLUSI
CUACA PANAS DI INDONESIA
Konversi Energi
Oleh:
Muhammad Ali Soen Haji
122061
Akademi Teknologi Warga
Surakarta
2015
Daftar Isi
Halaman Muka ....................................................................... 1
Daftar Isi ............................................................... 2
BAB I
PENDAHULUAN ............................................................... 3
BAB II
ISI ............................................................... 5
BAB III
PENUTUP ............................................................... 13
Daftar Pustaka ............................................................... 14
Makalah Konversi Energi | 2
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Indonesia merupakan sebuah negara yang dibelah oleh garis
khatulistiwa. Hal tersebut membuat indonesia memiliki iklim tropis. Dalam
iklim tropis mengenal dua macam musim yaitu musim kemarau dan musim
penghujan. Di indonesia musim kemarau terjadi antara bulan Mei sampai
dengan bulan Oktober, sedangkan musim penghujan terjadi antara bulan
November.
Konsekuensi dari musim tropis adalah suhu udara yang tinggi dimana
saat musim kemarau Indonesia bisa mencapai suhu 40˚C. Kejadian tersebut
terjadi di kota kota besar seperti Jakarta, Surabaya dan Semarang. Ketiga kota
tersebut berbatasan dengan laut sehingga menyebabkan suhu panas semakin
terasa dan semakin terasa gerah, karena dataran rendah (sugigaul, 2013).
Ditambah lagi dengan banyaknya ilegal logging yang dilakukan oleh para
mafia, pembukaan hutan untuk lahan pertanian dan berbagai jenis pemanasan
global lain membuat indonesia semakin panas. Tetapi kita masih bisa
bernafas lega lantaran banyak kota besar membangun taman kota. Manfaat
taman kota antara lain fungsi ekologi, hidrologis dan estetika (Pradana, 2013).
Karena suhu yang semakin naik membuat masyarakat mulai menggunakan
pendingin ruangan AC.
Refrigerasi dan penyejuk AC digunakan untuk mendinginkan. Sistim
refrigerasi atau penyejuk AC memindahkan panas dari tangki reservoir
rendah energi yang lebih dingin ke tangki reservoir energi tinggi yang lebih
hangat. Sehingga dengan adanya sistem refrigasi ini membuat masyarakat
indonesia lebih nyaman dalam menghadapi suhu tinggi alias cuaca yang
panas.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada makalah ini adalah bagaimana mengatasi cuaca
panas yang berada di indonesia secara sederhana?
Makalah Konversi Energi | 3
C. Batasan
Batasan masalah pada makalah ini meliputi berikut ini:
1. Mesin pendingin AC (Air Conditioner) untuk ruangan rumah maupun
perkantoran.
2. Pembahasan tentang sistem refrigasi tidak spesifik terhadapan setiap sub
bagian.
D. Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengatasi cuaca
panas yang terjadi di Indonesia.
E. Manfaat
Manfaat dari pembuatan makalah ini adalah membuat saya mengetahui
lebih banyak tentang sistem refrigasi.
Makalah Konversi Energi | 4
BAB II
ISI
B. Landasan Teori
1. Sejarah Refrigasi
Refrigerasi mulai muncul pada awal abad ke 19 tertulis dalam London
Practical Mechanical Journal oleh penulis anonim. Paten pertama mesin
refrigerasi tercatat atas nama Thomas Harris dan John Long yang
dipublikasikan di Great Britain pada tahun 1790. Siklus refrigerasi merupakan
kebalikan dari siklus carnot yang membutuhkan kerja untuk memindahkan
kalor dari sistem bertemperatur rendah ke lingkungan yang memiliki
temperatur lebih tinggi.
Gb 1. Perbedaan Siklus Refrigerasi dan Siklus Carnot
2. Pengertian Sistem Refrigasi
Refrigerasi adalah proses pemindahan panas dari temperatur rendah ke
temperatur tinggi dengan menjaga temperatur tetap berada di bawah temperatur
lingkungan. Siklus refrigerasi ini pada dasarnya adalah kebalikan dari siklus
mesin panas (siklus Carnot). Efek dari siklus seperti itu adalah adanya absorbsi
energi kerja dan transfer energi panas dari heat reservoir temperatur rendah ke
heat reservoir temperatur tinggi. Kerja dari suatu kompresor refrigerator ini
didefinisikan sebagai selisih antara panas yang dilepas refrigeran di kondensor
(QH) dengan panas yang diterima refrigeran di evaporator (QL), dapat dilihat
pada persamaan berikut :
Makalah Konversi Energi | 5
GB 2. Selisih antara panas di kondensor (QH) dan di evaporator (QL)
Perpindahan panas pada sistem refrigerasi ini mengikuti hukum kedua
termodinamika, yang menurut Clausius, menyatakan bahwa tidak mungkin
suatu self-acting machine, tanpa adanya kerja luar, untuk mentransfer panas
dari satu tempat ke temperatur yang lebih tinggi.
3. Komponen Dalam Sistem Refrigasi Sederhana
Terdapat dua jenis sistem refrigasi, yaitu sistem refrigasi kompresi uap
(Vapor Refrigation Compression) dan sistem refrigasi Penyerapan Uap. Dalam
makalah ini saya akan membahas tentang sistem refrigasi kompresi uap. Dalam
sistem refrigasi kompresi uap terdapat refrigeran (refrigerant), yakni suatu
senyawa yang dapat berubah fase secara cepat dari uap ke cair dan sebaliknya.
Pada saat terjadi perubahan fase dari cair ke uap, refrigeran akan mengambil
kalor (panas) dari lingkungan. Sebaliknya, saat berubah fase dari uap ke cair,
refrigeran akan membuang kalor (panas) ke lingkungan sekelilingnya
(Tambupolon & Samosir, 2005).
Dalam konsep sistem refrigasi kompresi uap terdapat beberapa
komponen utama, yaitu Evaporator, Kompresor, Kondenser dan Alat Ekspansi
(metering device). Penjelasan setiap bagian komponen sebagai berikut:
a. Evaporator
Evaporator adalah sebuah alat yang digunakan untuk merubah
fasesebuah larutan menjadi fase uap. Evaporator mempunyai dua prinsip
dasar, untuk menukar panas dan untuk memisahkan uap yang terbentuk dari
cairan. Evaporator umumnya terdiri dari tiga bagian, yaitu penukar panas,
bagian evaporasi (tempat dimana cairan mendidih lalu menguap), dan
pemisah untuk memisahkan uap dari cairan lalu dimasukan ke dalam
kondenser (untuk diembunkan / kondensasi) atau ke peralatan lainnya
(Surdiyansyah & P, 2012).
Pada evaporator, refrigeran menyerap kalor dari ruangan yang
didinginkan. Penyerapan kalor ini menyebabkan refrigeran mendidih dan
Makalah Konversi Energi | 6
berubah wujud dari cair menjadi uap (kalor/panas laten). Panas yang
dipindahkan berupa :
1. Panas sensibel (perubahan tempertaur). Temperatur refrigeran yang
memasuki evaporator dari katup ekspansi harus demikian sampai
temperatur jenuh penguapan (evaporator saturation temparature). Setelah
terjadi penguapan, temperatur uap yang meninggalkan evaporator harus
pupa dinaikkan untuk mendapatkan kondisi uap panas lanjut (super-
heated vapor)
2. Panas laten (perubahan wujud). Perpindahan panas terjadi penguapan
refrigeran. Untuk terjadinya perubahan wujud, diperlukan panas laten.
Dalam hal ini perubahan wujud tersebut adalah dari cair menjadi uap atau
menguap (evaporasi). Refrigeran akan menyerap panas dari ruang
sekelilingnya. Adanya proses perpindahan panas pada evaporator dapat
menyebabkan perubahan wujud dari cair menjadi uap.
Kapasitas evaporator adalah kemampuan evaporator untuk menyerap panas
dalam periode waktu tertentu dan sangat ditentukan oleh perbedaan
temperatur evaporator (evaporator temperature difference). Perbedaan
tempertur evaporator adalah perbedaan antara temperatur jenis evaporator
(evaporator saturation temperature) dengan temperatur substansi/benda yang
didinginkan. Kemampuan memindahkan panas dan konstruksi evaporator
(ketebalan, panjang dan sirip) akan sangat mempengaruhi kapaistas
evaporator.
b. Kompresor
Kompresor merupakan jantung dari suatu sistem refrigerasi mekanik,
berfungsi untuk menggerakkan sistem refrigerasi agar dapat
mempertahankan suatu perbedaan tekanan antara sisi tekanan rendah dan
sisi tekanan tinggi dari sistem (Ilyas, 1993). Kompresor refrigerasi yang
paling umum adalah kompresor torak (reciprocating compressor), sekrup
(screw), sentrifugal, sudu (vane) (Stocker & Jerold, 1994). Menurut
(Hartanto, 1982) berdasarkan cara kerjanya kompresor dapat dibedakan
menjadi dua, yaitu kompresor torak dan kompresor rotary.
Makalah Konversi Energi | 7
Kompresor torak yaitu kompresor yang kerjanya dipengaruhi oleh
gerakan torak yang bergerak menghasilkan satu kali langkah hisap dan satu
kali langkah tekan yang berlainan waktu. Kompresor torak lebih banyak
digunakan pada unit mesin pendingin berkapasitas besar maupun kecil
seperti lemari es, cold storage, coll room.
Gb 3. Kompresor Torak
Kompresor rotary yaitu kompresor yang kerjanya berdasarkan
putaran roller pada rumahnya, prinsip kerjanya adalah satu putaran
porosnya akan terjadi langkah hisap dan langkah tekan yang bersamaan
waktunya, kompresor rotary terdiri dua macam yaitu kompresor rotary
dengan pisau / blade tetap.
Gb 4. Kompresor rotary dengan dua buah blade / pisau
c. Kondenser
Kondensor adalah peralatan yang berfungsi untuk mengubah uap
menjadi air. Prinsip kerja Kondensor proses perubahannya dilakukan
Makalah Konversi Energi | 8
dengan cara mengalirkan uap ke dalam suatu ruangan yang berisi pipa-pipa
(tubes). Uap mengalir di luar pipa-pipa (shell side) sedangkan air sebagai
pendingin mengalir di dalam pipa-pipa (tube side). Kondensor seperti ini
disebut kondensor tipe surface (permukaan). Kebutuhan air untuk pendingin
di kondensor sangat besar sehingga dalam perencanaan biasanya sudah
diperhitungkan. Air pendingin diambil dari sumber yang cukup
persediannya, yaitu dari danau, sungai atau laut. Posisi kondensor umumnya
terletak dibawah turbin sehingga memudahkan aliran uap keluar turbin
untuk masuk kondensor karena gravitasi (Rakhman, 2013).
Laju perpindahan panas tergantung pada aliran air pendingin,
kebersihan pipa-pipa dan perbedaan temperatur antara uap dan air
pendingin. Proses perubahan uap menjadi air terjadi pada tekanan dan
temperatur jenuh, dalam hal ini kondensor berada pada kondisi vakum.
Karena temperatur air pendingin sama dengan temperatur udara luar, maka
temperatur air kondensatnya maksimum mendekati temperatur udara luar.
Apabila laju perpindahan panas terganggu, maka akan berpengaruh terhadap
tekanan dan temperatur.
Gb 5. Prinsip Kerja Kodenser
Aliran air pendingin ada dua macam, yaitu satu lintasan (single pass)
atau dua lintasan (double pass). Untuk mengeluarkan udara yang terjebak
pada water box (sisi air pendingin), dipasangventing pump atau priming
Makalah Konversi Energi | 9
pump. Udara dan non condensable gas pada sisi uap dikeluarkan dari
kondensor dengan ejector atau pompa vakum.
Gb 6. Kondensor Tipe Permukaan
d. Katup ekspansi
Setelah refrigeran terkondensasi di kondensor, refrigeran cair tersebut
masuk ke katup ekspansi yang mengontrol jumlah refrigeran yang masuk ke
evaporator. Ada banyak jenis katup ekspansi; tiga di antaranya adalah pipa
kapiler, katup ekspansi otomatis dan katup ekspansi termostatik.
1. Pipa Kapiler (capillary tube)
Katup ekspansi yang umum digunakan untuk sistem refrigerasi
rumah tangga adalah pipa kapiler. Pipa kapiler adalah pipa tembaga
dengan diameter lubang kecil dan panjang tertentu. Besarnya tekanan
pipa kapiler bergantung pada ukuran diameter lubang dan panjang pipa
kapiler. Pipa kapiler di antara kondensor dan evaporator. Refrigeran yang
melalui pipa kapiler akan mulai menguap. Selanjutnya berlangsung
proses penguapan yang sesungguhnya di evaporator. Jika refrigeran
mengandung uap air, maka uap air akan membeku dan menyumbat pipa
Makalah Konversi Energi | 10
kapiler. Agar kotoran tidak menyumbat pipa kapiler, maka pada saluran
masuk pipa kapiler dipasang saringan yang disebut strainer.
Ukuran diameter dan panjang pipa kapiler dibuat sedemikian rupa,
sehingga refrigeran cair harus menguap pada akhir evaporator. Jumlah
refrigeran yang berada dalam sistem juga menentukan sejauh mana
refrigeran di dalam evaporator berhenti menguap, sehingga pengisian
refrigeran harus cukup agar dapat menguap sampai ujung evaporator.
Bila pengisian kurang, maka akan terjadi pembekuan pada sebagian
evaporator. Bila pengisian berlebih, maka ada kemungkinan refrigeran
cair akan masuk ke kompresor yang akan mengakibatkan rusaknya
kompresor. Jadi sistem pipa kapiler mensyaratkan suatu pengisian jumlah
refrigeran yang tepat.
2. Katup Ekspansi Otomatis
Sistem pipa kapiler sesuai digunakan pada sistem dengan beban
tetap (konstan) seperti pada lemari es atau freezer. Tetapi dalam beberapa
keadaan, untuk beban yang berubah-ubah dengan cepat harus digunakan
katup ekspansi jenis lainnya. Beberapa katup ekspansi yang peka
terhadap perubahan beban, antara lain adalah katup ekspansi otomatis
(KEO) yang menjaga agar tekanan hisap atau tekanan evaporator
besarnya tetap konstan.
Bila beban evaporator bertambah maka temperatur evaporator
menjadi naik karena banyak cairan refrigeran yang menguap sehingga
tekanan di dalam saluran hisap (di evaporator) akan menjadi naik pula.
Akibatnya “bellow” akan bertekan ke atas hingga lubang aliran refrigeran
akan menyempit dan ciran refrigeran yang masuk ke evaporator menjadi
berkurang. Keadaan ini menyebabkan tekanan evaporator akan berkurang
dan “bellow” akan tertekanan ke bawah sehingga katup membuka lebar
dan cairan refrigeran akan masuk ke evaporator lebih banyak. Demikian
seterusnya.
Makalah Konversi Energi | 11
3. Katup Ekspansi Termostatik (KET)
Jika KEO bekerja untuk mempertahankan tekanan konstan di
evaporator, maka katup ekspansi termostatik (KET) adalah satu katup
ekspansi yang mempertahankan besarnya panas lanjut pada uap
refrigeran di akhir evaporator tetap konstan, apapun kondisi beban di
evaporator. Cara kerja KET adalah sebagai berikut:
Jika beban bertambah, maka cairan refrigran di evaporator akan
lebih banyak menguap, sehingga besarnya suhu panas lanjut di
evaporator akan meningkat. Pada akhir evaporator diletakkan tabung
sensor suhu (sensing bulb) dari KET tersebut. Peningkatan suhu dari
evaporator akan menyebabkan uap atau cairan yang terdapat ditabung
sensor suhu tersebut akan menguap (terjadi pemuaian) sehingga
tekanannya meningkat. Peningkatan tekanan tersebut akan menekan
diafragma ke bawah dan membuka katup lebih lebar. Hal ini
menyebabkan cairan refrigeran yang berasal dari kondensor akan lebih
banyak masuk ke evaporator. Akibatnya suhu panas lanjut di evaporator
kembali pada keadaan normal, dengan kata lain suhu panas lanjut di
evaporator dijaga tetap konstan pada segala keadaan beban.
B. Solusi
Setelah mengetahui sistem refrigasi atau mesin pendingin maka dapat
ditemukan solusi untuk mengatasi cuaca panas di Indonesia yaitu dengan
menggunakan sebuah pendingin ruangan yang biasa disebut AC (Air
Conditioner). Namun dalam penggunaan AC tentunya juga memiliki efek
samping yaitu menipisnya ozon karena penggunaan freon pada AC itu sendiri.
Makalah Konversi Energi | 12
BAB III
PENUTUP
Demikianlah makalah yang saya buat. Dari makalah tersebut dapat saya
simpulkan bahwa penggunaan AC yang merupakan sebuah mesin pendingin dapat
mengatasi cuaca panas di Indonesia akan tetapi secara perlahan penggunaan AC
secara masif memiliki dampak buruk yaitu menipisnya ozon di langit.
Sekian makalah ini dari saya, semoga bermanfaat buat semuanya. Terima
Kasih.
Makalah Konversi Energi | 13
Daftar Pustaka
Hartanto. (1982). Teknik Mesin Pendingin. Dalam Teknik Mesin Pendingin. Tega: BKPI.
Ilyas, S. (1993). Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. CV. Paripurna, Jakart. Teknologi Refrigerasi Hasil Perikanan Jilid I .
Pradana, B. A. (2013, Mei 9). Berbagai Macam Manfaat Taman Kota. Dipetik Mei 4, 2015, dari green.kompasiana.com: http://green.kompasiana.com/penghijauan/2013/05/09/berbagai-macam-manfaat-taman-kota-558452.html
Rakhman, a. (2013, April 10). Prinsip kerja kondensor. Dipetik Mei 2015, 2015, dari rakhman.net: http://rakhman.net/2013/04/prinsip-kerja-kondensor.html
Stocker, W. F., & Jerold, J. W. (1994). Refrigerasi dan Pengkondisian Udara Edisi kedua. Dalam Refrigerasi dan Pengkondisian Udara Edisi kedua. Jakarta: PT. Erlangga.
sugigaul. (2013, Januari 28). Megapa Semarang Bisa Segini Panas? Dipetik Mei 5, 2015, dari sugigaul.wordpress.com: https://sugigaul.wordpress.com/2013/01/28/mengapa-semarang-bisa-begini-panas/
Surdiyansyah, E. A., & P, R. P. (2012). Kristalisator dan Eaporator. Paper .
Tambupolon, D., & Samosir, R. (2005). PEMAHAMAN TENTANG SISTEM REFRIGERASI. Jurnal Teknik SIMETRIKA , 1.
Makalah Konversi Energi | 14