Analisa Performansi AC Split dengan Penambahan Alat Penukar Kalor Tipe Selongsong di Pipa Isap dan Pipa Tekan

(1)

ANALISA PERFORMANSI AC SPLIT DENGAN

PENAMBAHAN ALAT PENUKAR KALOR

TIPE SELONGSONG DI PIPA ISAP

DAN PIPA TEKAN

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

SUMANTRI SIHALOHO

NIM. 120421046

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan anugerah-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini dengan sebaik mungkin.

Tugas Sarjana ini merupakan bukti pertanggung jawaban atas pendidikan yang telah dijalani selama 3 tahun di Universitas Sumatera Uatara dan merupakan salah satu syarat yang harus dilaksanakan mahasiswa untuk menyelesaikan pendidikan agar memperoleh gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Sarjana yang dipilih adalah “ANALISA PERFORMANSI AC SPLIT DENGAN PENAMBAHAN ALAT PENUKAR KALOR TIPE SELONGSONG DI PIPA ISAP DAN PIPA TEKAN

”

Dalam penulisan Tugas Sarjana ini penulis banyak mendapatkan bantuan baik moral maupun materi dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Farel H. Napitupulu, D.E.A. Selaku Dosen Pembimbing yang telah membimbing, memotivasi, dan membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini.

2. Bapak Prof.Dr.Ir. Bustami Syam, MSME. Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri. Selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT. Selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Ir. A. Halim Nasution, Msc. Selaku Penguji I yang memberikan masukan dan saran-saran.

6. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita ST. MT Selaku penguji II yang juga turut memberikan arahan dan masukan-masukan yang membangun.

(10)

7. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

8. Seluruh Rekan-rekan Mahasiswa Departemen Teknik Mesin, khususnya kepada teman - teman seperjuangan Angkatan 2012 yang tidak dapat disebutkan satu - persatu yang telah membantu dan memberi masukan yang berguna demi kelengkapan Tugas Sarjana ini.

9. Kedua orang tua saya yang tercinta Romiat Situmorang dan Kamin Sihaloho yang telah memberikan dukungan dalam doa baik moril dan dan juga materi.

10.Saudara dan kedua saudari saya Firman Sihaloho, Lasma Uli Sihaloho, Sindak Octaviani Sihaloho yang saya sayangi untuk dukungan, perhatian, kasih sayang yang telah diberikan.

11.Untuk teman, sahabat dan juga orang saya kasihi, tempat saya berbagi suka dan duka Septy Nova Purba A.md.

12.Enginering Hotel Antares (bang Joasran, Bang jonatan, Bang Alfred, Bang Rizal) untuk bantuannya dalam menyelesaikan pembuatan alat pengujian dan masukan-masukan yang diberikan.

13.Adik–adik pengurus YAKPM, UKM KMK Politeknik Negri Medan untuk dukungan, semangat dan doanya.

Penulis menyadari bahwa Tugas Sarjana ini masih jauh dari sempurna. Hal ini dikarenakan terbatasnya pengetahuan dan pengalaman yang dimiliki penulis. Untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran-saran yang membangun dari semua pihak untuk perbaikan tugas sarjana ini.

Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Sarjana ini bermanfaat bagi pembaca dan peneliti lainnya.

Medan, 01 Juli 2015.

Penulis,

(11)

ABSTRAK

Alasan praktis penggunaan alat penukar kalor pada sistem pendingin adalah untuk menjaga agar refrigeran dalam fasa uap-cair tidak masuk ke dalam kompresor (tidak terjadi kompresi basah) serta pendinginan lanjut (subcooling) cairan dari kondensor untuk mencegah terbentuknya gelembung uap yang melewati katub ekspansi. Dengan penambahan alat penukar kalor ini diharapkan dapat meningkatkan efek refrigerasi serta meningkatkan kapasitas dan coeffisien Of performansi (COP) sistem pendingin. Salah satu cara yang dipakai untuk meningkatkan efek refrigerasi adalah dengan mengalirkan panas refrigeran yang keluar dari kondensor, kemudian disinggungkan dengan refrigeran yang keluar dari evaporator pada sebuah alat penukar kalor tipe selongsong. Pengujian dilakukan dengan mengambil data-data tekanan pada sisi masuk kompresor (P1), sisi keluar (P2) kompresor, sisi keluar kondensor (P3) dan sisi masuk evaporator (P4), Keluar Evaporator (P5) serta suhu di sisi masuk kompresor (T1), keluar kompresor (T2), keluar kondensor (T3), masuk evaporator (T4) dan keluar evaporator (T5) . Dengan diketahuinya P1, P2, P2, P3, P4 dan P5 maka entalpi diketahui. Dalam waktu 60 menit, kerja kompresor dari sistem pengkondisian udara yang dimodifikasi mengalami penurunan sebesar 2,2 %, efek refrigerasi mengalami peningkatan sebesar 13,9 %, koefisien performansi (COP) meningkat sebesar 18,18 % dan laju aliran massa refrigeran meningkat sebesar 9 % dari sistem yang tanpa dimodifikasi.

Kata kunci : Kerja Kompresi, Dampak Refrigerasi, Koefisien Performansi, Laju Aliran Massa Refrigeran

(12)

ABSTRACT

Practical reasons the use of a heatexchanger on cooling system is to keep the refrigerant in the liquid vapour phase do not enter into the compressor (wet compresion not occur) as well as the advanced liquid cooling (sobcooling) of the condenser to prevent the formation of bubles of steam passing throught expantion valve. So hopefully with the addition of a heat exchanger may increase the effects of refrigeration capascity and coeffisien Of performansi (COP), as well as improved cooling system. One of the ways used to raise the refrigera tion effect is way hot refrigerant flow coming out of the condenser, then missed with a refrigerant out of the evaporator on a heat exchanger sheel of bullet type. Testing is done with the data by taking the pressure on the compresser inlets (P1), out side of compressor (P2), out side of condenser (P3) evaporator inlets (P4), and out side evaporator (P5) as well as temperature on the compressor inlets (T1), out side of compressor (T2), out side of condenser (T3), evaporator inlets (T4), and out side of evaporator (T5) With the known P1, P2, P3, P4,P5 then known enthalpi. Within 60 seconds, the working compression of the air conditioning systems are modified a decline of 2,2 %, impact of refrigeration experience increased of 13,9 %,coefisient of performance 18,18 %,and refrigerant mass flow 9 %than without modification.

Keywords : Working Compression, impact of refrigeration, Coefisient Of Performance, Refrigerant Mass F low.

(13)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iii

ABSTRACT ... iv

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR SIMBOL ... xiv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LatarBelakang ... 1

1.2 TujuanPenelitian ... 2

1.3 BatasanMasalah ... 3

1.4 ManfaatPenelitian ... 3

1.5 SistematikaPenulisan ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sistem Pengkondisian Udara/AC ... 5

2.2 Komponen Sistem Pendingin Ruangan ... 6

2.2.1 Kompresor ... 6

2.2.2 Kondensor... 7

2.2.3 Flow Control / Katub Ekspansi ... 8

2.2.4 Evaporator ... 10

2.2.5 Refrigrant ... 11

2.2.6 Fan Motor ... 12

2.3 Prinsip Kerja Pendingin Ruangan... 13

2.3.1 Jenis – jenis Pendingin Ruangan ... 14

2.4 Termodinamika Sistem Refrigerasi ... 24

2.4.1 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap ... 25

2.4.2 Siklus Refrigerasi Absorbsi ... 28

2.5 Beban Pendingin ... 29

(14)

2.5.2 Sumber-sumber Beban Pendingin... 30

2.5.3 Analisa Beban Pendingin ... 30

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Bahan dan Alat... 32

3.2 Gambar Alat Penujian ... 39

3.3 Sketsa Rangkaian Pengujian ... 40

3.3.1 Rangkaian Pengujian Tanpa Modifikasi ... 40

3.3.2 Rangkaian Pengujian Dengan Modifikasi Menggunakan APK ... 41

3.4 Langkah-langkah Penelitian... 41

3.4.1 Pengujian Sistem Refrigerasi Tanpa Modifikasi ... 41

3.4.2 Pengujian Sistem Refrigerasi Dengan Modifikasi Menggunakan APK Tipe Selongsong ... 45

BAB IV DATA DAN ANALISA DATA 4.1 Data Hasil Pengujian ... 49

4.1.1 Pengujian Tanpa Dimodifikasi dan Pengujian Setelah Dimodifikasi ... 49

4.1.1.1 Pengujian Tanpa Dimodifikasi ... 49

4.1.1.2 Pengujian Setelah Dimodifikasi ... 51

4.1.2 Analisa Data Pengujian Tanpa Dimodifikasi ... 53

4.1.2.1 Perhitungan Data Pengujian Siang Hari ... 53

4.1.2.2 Perhitungan Data Pengujian Sore Hari ... 59

4.1.2.3 Perhitungan Data Pengujian Malam Hari ... 62

4.1.3 Perhitungan Data Pengujian Setelah Dimodifikasi ... 64

4.1.3.1 Perhitungan Data Pengujian Siang Hari ... 64

4.1.3.2 Perhitungan Data Pengujian Sore Hari ... 71

4.1.3.3 Perhitungan Data Pengujian Malam Hari ... 74

4.2 Analisa Data ... 76

4.2.1 Hubungan Waktu Terhadap Kerja Kompresi ... 76

(15)

4.2.1.2 Pengujian Sore Hari ... 77

4.2.1.3 Pengujian Malam Hari ... 78

4.2.2 Hubungan Waktu Terhadap Efek Refigerasi ... 80

4.2.2.1 Pengujian Siang Hari... 80

4.2.2.2 Pengujian Sore Hari ... 81

4.2.2.3 Pengujian Malam Hari ... 82

4.2.3 Hubungan Waktu Terhadap COP ... 84

4.2.3.1 Pengujian Siang Hari... 84

4.2.3.2 Pengujian Sore hari ... 85

4.2.3.3 Pengujian Malam Hari ... 86

4.2.4 Hubungan Waktu Terhadap Laju Aliran Massa Refrigeran ... 88

4.2.4.1 Pengujian Siang Hari... 87

4.2.4.2 Pengujian Sore Hari ... 89

4.2.4.3 Pengujian Malam Hari ... 90

4.2.5 Analisa Biaya Ekonomis Penggunaan AC Setelah Dimodifikasi dan Tanpa Dimodifikasi ... 91

4.2.5.1 Biaya Pembelian Bahan Teknik ... 91

4.2.5.2 Biaya Pembuatan Alat (APK)... 92

4.2.5.3 Biaya Listrik AC Tanpa Dimodifikasi ... 92

4.2.5.4 Biaya Listrik AC Setelah Dimodifikasi ... 93

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 94

5.2 Saran ... 96 DAFTAR PUSTAKA

(16)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kompresor ... 7

Gambar 2.2 Kondensor ... 8

Gambar 2.3 Pipa Kapiler... 10

Gambar 2.4 Evaporator ... 11

Gambar 2.5 Tabung R-22 ... 11

Gambar 2.6 Prinsip Kerja Mesin Pendingin Ruangan ... 13

Gambar 2.7 AC Window ... 15

Gambar 2.8 Wall Type ... 16

Gambar 2.9 Floor Type ... 17

Gambar2.10 Cassette Type ... 17

Gambar2.11 Unit Pendingin (Chiller) ... 18

Gambar2.12 Air Handling Unit (AHU) ... 19

Gambar2.13 Centrifugal Fan ... 20

Gambar2.14 Cooling Coil ... 20

Gambar2.15 Saringan Udara (Filter)... 21

Gambar2.16 Proses Humidififying ... 21

Gambar2.17 Bentuk Saluran Udara ... 22

Gambar2.18 Bentuk Saluran Udara Balik ... 23

Gambar 2.19 Cooling Tower ... 23

Gambar 2.20 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap ... 25

Gambar2.21 Diagram T-s dan P-h Kompresi Uap ... 26

Gambar 2.22 Sistem Refrigerasi Absorbsi ... 29

Gambar2.23 Jenis Beban Pendingin Pada Udara Luar ... 30

Gambar 3.1 Unit AC Split ... 32

Gambar 3.2 Manifould ... 33

Gambar 3.3 Refrigerant R-22 ... 33

Gambar 3.4 Pompa Vacum ... 34

Gambar 3.5 Pipa Tembaga... 34

(17)

Gambar 3.7 Pemotong Pipa ... 35

Gambar 3.8 Alat Las ... 36

Gambar 3.9 Alat Penukar Kalor Tipe Selongsong ... 36

Gambar 3.10 Isolasi... 37

Gambar 3.11 Termometer Digital ... 38

Gambar 3.12 Selang Penghubung ... 38

Gambar 3.13 Tang Ampere ... 39

Gambar 3.14 Alat Pengujian... 39

Gambar 3.15 Sketsa Rangkain Pengujian Tanpa Modifikasi ... 40

Gambar 3.16 Sketsa Rangkain Pengujian Setelah Dimodifikasi ... 41

Gambar 3.17 Diagram P-h Pengujian Setelah Dimodifikasi ... 42

Gambar 3.18 Pengisian Refrigeran ... 44

Gambar 3.19 Pengambilan Data ... 45

Gambar 3.20 APK Tipe Selongsong Dipasang Pada Sistem... 45

Gambar 3.21 Posisi Pipa Kapiler ... 46

Gambar 3.22 Pengisian Refrigeran ... 48

Gambar 3.23 Pengambilan Data ... 48

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Waktu Terhadap Kerja Kompresor Pengujian Siang Hari ... 77

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Waktu Terhadap Kerja Kompresor Pengujian Sore Hari ... 78

Gambar 4.3 GrafikHubungan Waktu Terhadap Kerja Kompresor Pengujian Malam Hari... 79

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Waktu Terhadap Dampak Refrigerasi Pengujian Siang Hari ... 80

Gambar 4.5 GrafikHubungan Waktu Terhadap Dampak Refrigerasi Pengujian Sore Hari ... 82

Gambar 4.6 GrafikHubungan Waktu Terhadap Dampak Refrigerasi Pengujian Malam Hari... 83

Gambar 4.7 GrafikHubungan Waktu Terhadap Coeffisien Of Prestasi (COP) Pengujian Siang Hari ... 84

(18)

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Waktu Terhadap Coeffisien Of Prestasi (COP) Pengujian Sore Hari ... 86 Gambar 4.9 Grafik Hubungan Waktu Terhadap Coeffisien Of Prestasi

(COP) Pengujian Malam Hari ... 87 Gambar 4.10 Grafik Hubungan Waktu Terhadap Daya Kompresor

Pengujian Siang Hari ... 88 Gambar 4.11 Grafik Hubungan Waktu Terhadap Dampak Refrigerasi

Pengujian Sore Hari ... 90 Gambar 4.12 Grafik Hubungan Waktu Terhadap Dampak Refrigerasi

(19)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Penamaan Refrigerant, Kode Warna Serta Rumus

Kimianya... 12

Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Siang Hari Sebelum Dimodifikasi ... 50

Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Sore Hari Sebelum Dimodifikasi ... 50

Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Malam Hari Tanpa Dimodifikasi ... 51

Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Siang Hari Setelah Dimodifikasi ... 51

Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Sore Hari Setelah Dimodifikasi... 52

Tabel 4.6 Data Hasil Pengujian Malam Hari Setelah Dimodifikasi ... 52

Tabel 4.7 Enthalpi Setiap Tekanan Pengujian Siang Hari Tanpa Dimodifikasi ... 56

Tabel 4.8 Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran, Kerja Kompresor, Dampak Refrigerasi, COP, dan Daya Kompresor Pengujian Siang Hari Tanpa Dimodifikasi... 59

Tabel 4.9 Enthalpi Setiap Tekanan Pengujian Sore Hari Tanpa Dimodifikasi ... 59

Tabel 4.10 Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran, Kerja Kompresor, Dampak Refrigerasi, COP, dan Daya Kompresor Pengujian Sore Hari Tanpa Dimodifikasi ... 61

Tabel 4.11 Enthalpi Setiap Tekanan Pengujian Malam Hari Tanpa Dimodifikasi ... 62

Tabel 4.12 Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran, Kerja Kompresor, Dampak Refrigerasi, COP, Dan Daya Kompresor Pengujian Malam Hari Tanpa Dimodifikasi ... 64

Tabel 4.13 Enthalpi Pada Setiap Tekanan Pengujian Siang Hari Setelah Dimodifikasi... 68

Tabel 4.14 Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran, Kerja Kompresor, Dampak Refrigerasi, COP, Dan Daya Kompresor Pengujian Siang Hari Setelah Dimodifikasi ... 71 Tabel 4.15 Enthalpi Setiap Tekanan Pengujian Sore Hari

(20)

Setelah Dimodifikasi... 71 Tabel 4.16 Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran, Kerja Kompresor,

Dampak Refrigerasi, COP, dan Daya Kompresor Pengujian Sore Hari Setelah Dimodifikasi ... 73 Tabel 4.17 Enthalpi SetiapTekanan Pengujian Malam Hari

Setelah Dimodifikasi... 74 Tabel 4.18 Nilai Laju Aliran Massa Refrigeran, Kerja Kompresor,

Dampak Refrigerasi, COP, dan Daya Kompresor Pengujian Malam Hari Setelah Dimodifikasi ... 75 Tabel 4.19 Perbandingan Kerja Kompresor Setelah Dimodifikasi

Dan Tanpa Dimodifikasi Pengujian Siang Hari ... 76 Tabel 4.20 Perbandingan Kerja Kompresor Setelah Dimodifikasi

Dan Tanpa Dimodifikasi Pengujian Sore Hari ... 77 Tabel 4.21 Perbandingan Kerja Kompresor Setelah Dimodifikasi

Dan Tanpa Dimodifikasi Pengujian Malam Hari ... 78 Tabel 4.22 Perbandingan Dampak Refrigerasi Setelah Dimodifikasi

Dan Tanpa Dimodifikasi Pengujian Siang Hari ... 80 Tabel 4.23 Perbandingan Dampak Refrigerasi Setelah Dimodifikasi

Dan Tanpa Dimodifikasi Pengujian Sore Hari ... 81 Tabel 4.24 Perbandingan Dampak Refrigerasi Setelah Dimodifikasi

Dan Tanpa Dimodifikasi Pengujian Malam Hari ... 82 Tabel 4.25 Perbandingan Coeffisien Of Prestasi (COP) Setelah

Dimodifikasi Dan Tanpa Dimodifikasi

Pengujian Siang Hari ... 84 Tabel 4.26 Perbandingan Coeffisien Of Prestasi (COP) Setelah

Dimodifikasi Dan Tanpa Dimodifikasi

Pengujian Sore Hari ... 85 Tabel 4.27 Perbandingan Coeffisien Of Prestasi (COP) Setelah

Dimodifikasi Dan Tanpa Dimodifikasi

Pengujian Malam Hari ... 86 Tabel 4.28 Perbandingan LajuAliran Massa Refrigeran Setelah

(21)

Dimodifikasi Dan Tanpa Dimodifikasi Pengujian

Siang Hari ... 88 Tabel 4.29 Perbandingan Laju Aliran Massa Refrigeran Setelah

Dimodifikasi Dan Tanpa Dimodifikasi Pengujian

Sore Hari ... 89 Tabel 4.30 Perbandingan Laju Aliran Massa Refrigeran Setelah

Dimodifikasi Dan Tanpa Dimodifikasi Pengujian

Malam Hari ... 90 Tabel 4.31 Biaya Pembelian Bahan Teknik ... 92

(22)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Arti Satuan

p Tekanan Psi

T Suhu °C

h Enthalpi kJ/kg

I Kuat Arus A

Wc Kerja Kompresor kW

Qc Panas Yang Dilepas Kondensor kW

Qe Kapasitas Evaporator kW

h1 Enthapi Refrigeran Keluar Evaporator kJ/kg

h2 Enthalpi Keluar Kompresor kJ/kg

h3 Enthalpi Keluar kondensor kJ/kg

h4 Enthalpi Keluar Pipa Kapiler kJ/kg

qr Dampak Refrigerasi kJ/kg

COP KoefisienPrestasi (coefisien of performance)

P Daya Kompresor W

V Tegangan V

cos θ Faktor Daya

(23)

ABSTRAK

Kata kunci : Kerja Kompresi, Dampak Refrigerasi, Koefisien Performansi, Laju Aliran Massa Refrigeran

(24)

ABSTRACT

Keywords : Working Compression, impact of refrigeration, Coefisient Of Performance, Refrigerant Mass F low.

(25)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Refrigerasi merupakan suatu proses penyerapan panas dari suatu benda atau ruang sehingga temperatur benda atau ruang tersebut lebih rendah dari temperatur lingkungannya. Salah satu yang termasuk dari refrigerasi adalah pengkondisian udara (Air Conditioning) yakni suatu proses dimana mengkondisikan udara suatu ruangan sehingga dapat mencapai temperatur dan kelembapan yang sesuai dengan yang dipersyaratkan terhadap kondisi udara dari suatu ruangan tertentu.

Prinsip dari pengkondisian udara adalah proses penyerapan panas dan proses pembuangan panas dengan cara memberikan kerja terhadap sistem. Banyak usaha dilakukan untuk meningkatkan performansi dari sistem pengkondisian udara dimana tujuannya adalah untuk mendapatkan efek refrigerasi yang besar tetapi kerja yang diberikan ke sistem sedikit. Salah satunya adalah dengan penambahan alat penukar kalor yang dipasang pada pipa discharge keluar kondensor yang diintegrasikan dengan pipa discharge yang keluar dari epavorator. Sistem penukar kalor ini akan menyerap sisa panas dari kondensor untuk digunakan memanaskan kembali refrigeran yang keluar dari evaporator sebelum masuk ke-kompresor [1].

(26)

dapat tingkatkan, tetapi kompresi terdorong jauh masuk ke dalam daerah panas lanjut, sehingga kerja kompresi akan lebih besar dibandingkan dengan yang dekat dengan garis uap-jenuh [2].

Dari penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Abraham (2006) menggunakan modifikasi penambahan alat penukar kalor dengan pipa yang berasal dari evaporator yang dililitkan di dalam pipa yang berasal dari kondensor didapatkan kenaikan laju pendinginan ruangan sebesar 5 % dari yang tanpa dimodifikasi tetapi kerja kompresor lebih besar dari yang tanpa dimodifikasi dan oleh I Ketut Gede Wirawan (2009) menggunakan modifikasi dengan penambahan alat penukar kalor pada AC window dimana evaporatornya di masukkan ke dalam ruangan (box ukuran 1m x1m x1m) dan mendapatkan rata-rata efek refrigerasi 153 kJ/kg tanpa modifikasi dan mengalami peningkatan pada yang dimodifikasi yaitu 155,55 kJ/kg. Oleh karena itu, dalam peneletian ini dilakukan penambahan alat penukar kalor tipe selongsong pada AC split. Untuk melihat pengaruh yang ditimbulkan bila APK tersebut digunakan pada AC jenis Split [1].

1.2 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah :

a. Dapat membandingkan besarnya COP yang dihasilkan pada sistem pengkondisian udara modifikasi dengan sistem pengkondisian udara tanpa modifikasi pada AC split.

b. Untuk membandingkan dampak refrigerasi yang dihasilkan oleh sistem pengkondisian udara modifikasi dan tanpa modifikasi.

c. Dapat Membandingkan besarnya penggunaan arus listrik antara sistem pengkondisian udara modifikasi dan tanpa modifikasi.

d. Membandingkan kerja kompresi antara sistem pengkondisian udara modifikasi dan tanpa modifikasi.

(27)

1.3 Batasan masalah

Melihat luasnya ruang lingkup permasalahan yang ada, untuk mempermudah proses perhitungan maka dalam penelitian ini dibuat batasan masalah. Adapun batasan masalahnya sebagai berikut :

a. Sistem yang diuji menggunakan AC yang memiliki daya 1 AC yang digunakan memiliki daya 1 PK.

b. Alat penukar kalor (APK) diasumsikan terisolasi sempurna. c. Proses di kompresor diasumsikan terjadi pada entropi konstan. 1.4 Manfaat Penelitian

Dari hasil penelitian yang dilakukan diharapkan dapat memberikan manfaat antara lain :

a. Dapat memperdalam pengetahuan di bidang mesin refrigerasi bagi penulis pada khususnya.

b. Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana.

c. Dapat memberikan referensi tambahan untuk penelitian yang baru untuk sistem refrigerasi.

1.5 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika dalam penulisan yang dibuat dalam skripsi ini adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini membahas latar belakang penulisan skripsi, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika penulisan dari penelitian. BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini membahas teori-teori yang dapat mendukung dan menjadi pedoman dalam penyusunan skripsi.

(28)

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini membahas tentang alat dan bahan yang digunakan dan tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penelitian.

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA

Pada bab ini membahas tentang data yang didapat dari pengujian alat dan perhitungan hasilnya.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini berisikan tentang kesimpulan dari penelitian yang telah selesai dilakukan dan saran-saran yang diperlukan untuk perbaikan penelitian selanjutnya.

DAFTAR PUSTAKA

Daftar pustaka berisikan literatur-literatur yang digunakan dalam penyusunan laporan ini.

LAMPIRAN

Lampiran berisikan data dari hasil penelitian yang didapatkan dan tabel termodinamika refrigeran.

(29)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Sistem Pengkondisian Udara / AC

Sistem Pengkondisian udara atau yang lebih dikenal dengan Sistem pendingin adalah suatu perangkat yang digunakan untuk proses pendingin, dengan cara menyerap dan memindahkan sejumlah panas. Prinsip dasar dari Sistem pendingin didasarkan atas kenyataan bahwa suatu zat cair dapat diuapkan pada suhu berapa saja yang diinginkan, dengan cara mengubah tekanan di permukaan zat cair tersebut. Sebagai contoh jika kita memanaskan air di pantai (tekanan tinggi) dan di puncak gunung (tekanan rendah), kita akan mendapatkan kenyataan bahwa air yang kita masak di pantai akan lebih lambat mendidih (100˚C) dibandingkan dengan yang di puncak gunung (85 ˚C). Berarti semakin rendah tekanan yang diberlakukan terhadap zat cair maka akan semakin cepat menguap.

Berdasarkan sifat fisika, bahwa suatu fluida jika mengalami perubahan fasa, maka fluida itu akan menyerap atau melepaskan sejumlah kalor sebesar kalor latennya. Dalam proses penguapan suatu fluida, kalor laten penguapannya dapat diambil dari fluida itu sendiri atau dari sumber panas disekitarnya. Bila kalor laten penguapannya diambil dari fluida itu sendiri yaitu dengan cara menurunkan tekanannya, maka suhu fluida itu akan turun. Jika diambil dari medium sekitarnya, maka akan terjadi perpindahan panas dari medium sekitarnya ke fluida tersebut, sehingga suhu sekitarnya menjadi turun.

Agar dalam proses pendingin suatu medium dapat berlangsung, maka diperlukan fluida yang dapat menguap pada suhu relatif rendah dan pada tekananyang relatif tinggi. Fluida yang digunakan disebut refrigerant. Berdasarkan sifat-sifat fisika zat cair di atas, uap refrigerant dapat diembunkan kembali pada temperatur berapa saja dengan menggunakan tekanan dari uap tersebut. Selain

(30)

mengatur tekanan juga dibutuhkan medium lain untuk menerima kalor laten yang dikeluarkan selama kondensasi. Medium yang biasa digunakan adalah air atau udara.Untuk mengatasi hal ini, maka dibuat suatu sistem pendingin dengan menggunakan beberapa komponen yang dapat mensirkulasi refrigerant.

2.2Komponen Sistem Pendingin Ruangan

Sistem pendingin terdiri dari beberapa komponen yang masing-masing dihubungkan dengan menggunakan pipa-pipa tembaga atau selang pada akhirnya merupakan sebuah sistem yang bekerja secara serempak (simultan).

Komponen-komponen sistem pendingin yang digunakan adalah sebagai berikut :

a. Kompresor b. Kondensor c. Flow Control d. Evaporator e. Refrigerant f. Fan Motor

2.2.1 Kompresor

Kompresor merupakan jantung dari sistem pendingin ruangan dan refrigerasi. Sebagaimana jantung pada tubuh manusia yang memompa darah keseluruh tubuh. Kompresor menekan bahan pendingin ke-semua bagian dari sistem. Pada sistem pendingin kompresor bekerja membuat perbedaan tekanan, sehingga bahan pendingin dapat mengalir dari satu bagian ke-bagian lain dari sistem. Karena adanya perbedaan tekanan antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah, maka bahan pendingin cair dapat mengalir melalui alat pengatur bahan pendingin (pipa kapiler) ke evaporator.

(31)

Adapun fungsi dari kompresor adalah: 1. Mensirkulasi bahan pendingin (refrigerant).

2. Mempertinggi tekanan agar bahan pendingin (refrigerant) dapat berkondensi pada kondisi ruangan.

3. Mempertahankan tekanan yang konstan pada evaporator.

4. Untuk menghisap gas tekanan rendah dan suhu rendah dari evaporator dan kemudian menekan gas tesebut, sehingga menjadi gas dengan tekanan dan suhu tinggi lalu dialirkan kekondensor.

5. Menciptakan perbedaan antara daerah sisi tekanan tinggi dan daerah sisi tekanan rendah.

Pada kompresor motor daya kemampuan tenaga yang dihasilkan dinyatakan dalam daya kuda disebut dengan horse power (hp) dalam satuan watts. Adapun efisiensi tenaga energi yang dihasilkan kompresor, sebanding dengan kapasitas pendingin dan daya kompresor atau disebut Energy Efficienscy Ratio (EER).

Gambar 2.1 Kompresor [3] 2.2.2 Kondensor

Kondensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk membuang udara panasdari AC referigerator pada tempratur dan tekanan tinggi, sehingga digunakanuntuk mencairkan uap / gas refrigrant dan membuang udara panas keluar. Kondensor akan merubah uap refrigeran tekanan tinggi tersebut menjadi cairan tekanan tinggi dan adanya medium pendingin pada kondensor (udara

(32)

maupun air). Jadi panas dari ruangan dan panas dari kompresor akan diserap mediumpendingin.

1. Kondensor dibagi tiga macam tergantung dari medium yang mendinginkannya:

2. Kondensor dengan pendingin udara (air cooled) 3. Kondensor dengan pendingin air (wa ter cooled)

4. Kondensor dengan pendingin campuran udara dan air (evaporative)

Kondensor dengan pendingin udara biasanya dibuat oleh pabrik agar suhu kondensasinya berkisar antara 30 - 50 °C di atas suhu udara sekitar. melepaskan panas yang diserap refrigeran di evaporator dan panas yang terjadi selama panas kompresor, yang lazimnya dirumuskan sebagai berikut:

Qc = Qo + Wt ... (2.1) Qc = Panas yang dilepaskan kondensor Qo = Panas yang diserap evaporator Wt = Panas proses kompresor

Gambar 2.2 Kondensor [3] 2.2.3 Flow Control / Katup Ekspansi

Setelah refrigerant terkondensasi di kondensor, refrigerant cair tersebut masuk ke-katup ekspansi yang mengontrol jumlah refrigeran yang masuk ke-

(33)

evaporator. Ada banyak jenis katup ekspansi salah satunya adalah pipa kapiler (capillary tube).

Pipa kapiler dibuat dari pipa tembaga dengan lubang dalam yangsangat kecil. Panjang dan lubang pipa kapiler dapat mengontrol jumlah bahan pendingin yang mengalir ke evaporator.

Pipa Kapiler gunanya untuk:

1. Menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir didalamnya 2. Mengatur jumlah bahan pendingin cair yang mengalir melaluinya 3. Membangkitkan tekanan bahan pendingin dikondensor.

Sistem yang memakai pipa kapiler berbeda dengan yang memakai keran ekspansi atau keran pelampung. Pipa kapiler tidak dapat menahan atau menghentikan aliran bahan pendingin pada waktu kompresor sedang bekerja maupun pada saat kompresor sedang berhenti waktu kompresor dihentikan, 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 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 refrigerant 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 refrigerant cair akan masuk ke kompresor yang akan mengakibatkan rusaknya kompresor. Jadi sistem pipa kapiler mensyaratkan suatu pengisian jumlah refrigeran yang tepat.

(34)

Gambar 2.3. Pipa Kapiler [3] 2.2.4 Evaporator

Evaporator adalah alat penyerap panas dari udara atau benda dan mendinginkan media sekitarnya. Penyerapan kalor ini menyebabkan refgeran mendidih dan berubah wujud dari cair menjadi uap (kalor/panas laten).

Panas yang dipindahkan berupa :

1. Panas sensibel (perubahan tempertaur) temperatur refrigerant yang memasuki evaporator dari katup ekspansi harus demikian sampai temperatur jenuh penguapan (evaporator saturation temparatur e). Setelah terjadi penguapan,temperatur uap yang meninggalkan evaporator harus jugaa dinaikkan untuk mendapatkan kondisi uap panas lanjut (super-heated vapor)

2. Panas laten (perubahan wujud)

Perpindahan panas terjadi penguapan refrigerant. Untuk terjadinya perubahan wujud, diperlukan panas laten. Dalam hal ini perubahan wujud tersebut adalah dari cair menjadi uap atau menguap (evaporasi). Refrigerant akanmenyerap 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 panasdalam periode waktu tertentu dan sangat ditentukan oleh perbedaan temperatur evaporator (evaporator temperature difference). Perbedaan tempertur

(35)

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.

Gambar 2.4 Evaporator [3] 2.2.5 Refrigrant

Refrigran adalah zat pembawa kalor selama sirkulasinya dan akanmenyerap kalor pada tekanan dan suhu yang rendah pada evaporator dan kemudian dimanfaatkan oleh kompresor menjadi tekanan dan suhu tinggi untuk selanjutnya melalui kondensor akan dibuang panasnya dan tekanannya diturunkan. Banyak zat yang digunakan sebagai refrigerant antara lain Ammonia, Metyl chloride, R-12, R-22, R-134a dan lain-lain.

(36)

Sifat-sifat yang dikehendaki dari suatu refrigerant : a. Kalor laten penguapan harus tinggi.

b. Tekanan pengembunannya rendah, sebab refrigeran dengan tekanan kondensasi tinggi memerlukan kompresor yang besar.

c. Tekanan penguapannya lebih tinggi dari tekanan atmosfir, sehingga bila terjadi kebocoran udara luar tidak dapat masuk ke dalam sistem.

d. Stabil, tidak bereaksi dengan material yang digunakan, tidak korosif. e. Tidak boleh beracun dan berbau.

f. Tidak boleh mudah terbakar dan meledak. g. Mudah didapat dan harganya murah.

Table 2.1 Penamaan Refrigerant, Kode Warna Serta Rumus Kimianya Nomor Refrigerant Kodewarna

cylinder Namadanrumuskimia

R – 11 Orange Triclhoromonofluoromethane

CCl3F

R – 12 Putih Diclhorodifluoromethane CCl2F2

R – 22 Birupucat Monochlorodifluoromethane CHClF2

R – 500 Kuning Azeotropic mixture

R – 502 Ungumuda Azeotropic mixture

R – 503 Aqua marine Azeotropic mixture

R – 504 Tan Azeotropic mixture

R – 717 Perak Ammonia NH3

Untuk setiap mesin pendingin refrigeran yang digunakan berbeda-beda tergantung kapasitas/penggunaannya, jenis kompresor dan lain-lainnya. Kadang-kadang satu tipe refrigerant cocok untuk beberapa penggunaan.

2.2.6 Fan Motor

Fan motor berfungsi untuk memutar daun kipas dan blower. Selain itu fanjuga berfungsi untuk menghembuskan udara baik udara segar atau udara yangdi kondisikan kedalam ruangan dan menghembuskan udara panas keluar.

(37)

Ada beberapa faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi ruangan, yaitu: a. suhu / temperatur

b. kelembaban udara

c. distribusi udara / kecepatan gerak udara d. kebersihan udara.

2.3 Prinsip Kerja Pendingin Ruangan

Kompresor AC yang ada pada sistem pendingin digunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida (refrigran), jadi refrigeran yang masuk ke dalam kompresor AC dialirkan ke kondensor yang kemudian dimampatkan di kondensor. Di bagian kondensor ini refrigerant yang dimampatkan akan berubah dari fase uap menjadi fase cair, maka refrigeran mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigerant. Adapun besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondensor adalah jumlah dari energi kompresor yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evporator dari substansi yang akan didinginkan. Pada kondensor tekanan refrigeran yang berada dalam pipa-pipa kondensor relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigerant yang berada pada pipa-pipa evaporator.

Prinsip pendinginan udara pada AC melibatkan siklus refrigerasi, yakni udara didinginkan oleh refrigerant/pendingin (freon), lalu freon ditekan menggunakan kompresor sampai tekanan tertentu dansuhunya naik, kemudian didinginkan oleh udara lingkungan sehingga mencair. Proses tersebut berjalan berulang-ulang sehingga menjadi suatu siklus yang disebut siklus pendinginan pada udara yang berfungsi mengambil kalor dari udara dan membebaskan kalor ini ke luar ruangan. Prinsip kerja mesin pendingin ruangan ditunjukkan pada gambar 2.6.

(38)

Gambar 2.6 Prinsip Kerja Mesin Pendingin Ruangan [4] 2.3.1 Jenis-jenis Pendingin Ruangan

Ada da banyak tipe mesin AC, namun secara garis besar dapat kita bagi sebagaiberikut:

1. AC Window

Pada AC jenis window, semua jenis komponen AC seperti filter udara, evaporator, blower, kompresor, kondensor, refrigerant filter, ekspansion valve dan control unit terpasang pada satu base plate, kemudian base plate beserta semua komponen AC tersebut dimasukkan kedalam kotak plate sehingga menjadi satu unit yang kompak. Biasanya dipilih karena pertimbangan keterbatasan ruangan, seperti pada rumah susun.

Kelebihan AC window:

1) Pemasangan pertama maupun pembongkaran kemabali apabila dipindahkan mudah dipasang.

2) Pemeliharan/perawatan mudah 3) Harga murah

(39)

1) Karena semua komponen AC terpasang pada base plate yang posisinya dekat dengan ruangan yang didinginkan, maka cenderung menimbukan suara berisik

2) Tidak semua ruangan dapat dipasang AC window, karena AC window harus dipasang dengan cara bagian kondensor menghadap tempat terbuka supaya udara panas dapat di buang ke ruang bebas.

Gambar 2.7 AC Window[5]

2. AC Split

Pada AC jenis split komponen AC dibagi menjadi dua unit indoor yang terdiri dari filter udara, evaporator dan evaporator blower, ekspansion valve dan control unit, serta unit outdoor yang terdiri dari kompresor, kondensor,kondensor blower dan refrigerant filter. Selanjutnya antara unit indor dengan unit dihubungkan dengan 2 buah saluran refrigerant, satu buah untuk menghubungkan evaporator dengan kompresor dan satu buah untuk menghubungkan refrigerant filter dengan ekspansion velve serta kabel power untuk memasok arus listrik untuk kompresor dan kondensor blower. AC split cocok untuk ruangan yang membutuhkan kenyamanan, seperti ruang tidur, ruang kerja atau perpustakaan.

Kelebihan AC split:

1) Bisa dipasang pada ruangan yang tidak berhubungan dengan udara luar. 2) Suara di dalam ruangan tidak berisik.

(40)

Kekurangan AC split:

1) Pemasangan pertamamaupun pembongkaran apabila akan dipindakan membutuhkan tenaga terlatih.

2) Harganya lebih mahal.

Tipe terpisah ini dapat berupa tipe split tunggal (single split unit,cassette unit luar ruang melayani satu unit dalam ruang) dan dapat berupatipe split ganda (multi split type, cassette unit luar ruang melayani beberapaunit dalam ruang). Selain itu, berdasarkan pemasangannya, tipe terpisah inimasih dapat dibagi lagi menjadi:

a. Tipe langit-langit/dinding (ceiling/wall type) indoor unit dipasang di dinding bagian atas.

Gambar 2.8Wall Type[5]

b. AC Standing

Tipe lantai (floor type) indoor unit diletakkan di lantai. Tipe lantai ada yang berbentuk seperti almari, ada juga yang sebenarnya sama dengan tipe langit-langit tetapi dipasang di lantai.Jenis AC ini cocok digunakan untuk kegiatan-kegiatan situasional dan mobil karena fungsinya yang mudah dipindahkan.

(41)

Gambar 2.9Floor Type[5]

c. Tipe kaset (cassette type) indoor unit dipasang di langit-langit, menghadap ke bawah.

Gambar 2.10Cassette Type[5] 3. AC Sentral

Pada AC jenis udara dari ruangan didinginkan pada cooling plant di luar ruangan tersebut, kemudian udara yang telah dingin dialirkan kembali kedalam ruangan tersebut. Biasanya cocok untuk dipasang di sebuah gedung bertingkat (berlaantai banyak),seperti hotel atau mall.

Kelebihan AC sentral:

1) Suara di dalam ruangan tidak berisik sama sekali 2) Estetika ruangan terjaga, karena tidak ada unit indoor

(42)

Kekurangan AC sentral:

1) Perencanaan, instalasi, operasi dan pemeliharaan membutuhkan tenaga ahli 2) Apabila terjadi kerusakan pada waktu beroperasi maka akan terasa pada

seluruh ruangan

3) Pengaturan temperatur udara hanya dapat dilakukan pada sentral cooling plant

4) Biaya investasi awal sertabiaya operasi dan pemeliharaan mahal.

AC sentral melibatkan sistem jaringan distribusi udara (ducting) untuk mencatu udara sejuk ke dalam ruang dan mengambil kembali untuk diolah kembali. Lubang tempat udaara dari sistem AC yang masuk ke dalam ruangan disebut difuser (diffucer), sedangkan lubang tempat udara kembali dari dalm ruangan ke jaringa yang disebut gril (grill).

Berikut ini dalah bagian-bagian dari AC sentral : 1. Unit pendingin (chiler)

Pada unit pendingin atau chileryang menganut sistim kompresi uap, komponennya terdiri dari kompresor, kondensor, alat ekspansi dan evaporator. Pada chilerbiasanya tipe kondensornya adalahwater-cooled condenser.Air untuk mendinginkan kondensor dialirkan melalui pipa yang kemudian outputnya didinginkan kembali secara evaporatif cooling pada cooling tower.

(43)

Pada komponen evaporator,jika sistemnya indirect cooling maka fluidanya 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)

AHU adalah sebuah unit yang berfungsi sebagai pengatur udara yang akan dimasukkan kedalam ruangan melalui saluran udara (duct). Untuk unit penyejuk udara AC, aliran udara pada unit kumparan Fan Coil Units (FCU) atau Air Handling Unit (AHU) dapat diukur dengan menggunakam anemometer. Suhu dry bulb dan wet bulb diukur pada jalur masuk dan keluar AHU atau di FCU.

Gambar 2.12Air Handling Unit (AHU ) [5]

Ada bebrapa komponen yang gterdapat dalam AHU, diantaranya : a) Kipas atau fan

Fungsi kipas atau fan adalah untuk menggerakkan udara dari dan ke ruangan. Pada pengkondisian udara, udara yang digerakkan terdiri dari :

1) Keseluruhan udara luar

2) Keseluruhan udara di dalam ruangan ( udara yang disirkulasikan) 3) Kombinasi udara luar dan udara dalam ruangan

(44)

Gambar 2.13Centrifugal Fan[5]

Kipas mendorong udara dari luar atau dari dalam ruangan, tetapi pada sistem umumnya kipas mendorong udar dari kedua sumber pada saat yang sama. Oleh karena itu udara yang mengalir dengan deras menyebabkan rasa tidak nyamaan dan udara yang bergerak lambat akan memperlambat pengeluaran panas dari badan, maka jumlah udara yang disediakan kipas harus diatur. Hal ini dapat dilakukan dengan jaan memilih sebuah fan yang dapat menyediakan sejumlah udara yang memadai dan juga mengatur kecepatan kipas sehingga laju aliran udara di dalam ruangan bersirkulasi dengan baik.

b) Cooling coil

Cooling coil berfungsi untuk mendinginkan udara yang akan disirkulasikan menuju ke ruangan. Udara yang berasal dari luar ataupun dari dalam ruangan dilewatkan ke permukaan koil pendingin yang selanjutnya udara didinginkan guna tercapainya udara ruangan yang diinginkan. Jika di dalam ruangan udara terlalu lembab (kandungan uap airnya tinggi), uap air dikeluarkan secara otomatis saat udara didinginkan oleh Cooling Coil.

(45)

c) Saringan udara (filter)

Saringan udara diletakkan di depan koil untuk mencegah adanya debu serta partikel secara berlebihan, karena debu serta partikel akan menutupi permukaan koil. Saringan dibuat dari berbagai bahan seperti pintalan kaca sampai plastik komposit. Jenis lain bekerja menurut prinsip elektrostatika dan benar-benar dapat menarik serta menangkap debu dan partikelnya secara listrik.

Gambar 2.15 Saringan Udara (Filter)[5]

d) Humidifie

Proses cooling secara bersamaan akan terjadi pula proses dehumidifying, sehingga lama-kelamaan kandungan uap air udara ruangan yang dikondisikan tidak sesuai dengan keperluan. Oleh karena itu diperlukan usaha untuk menambah kandungan uap air. Metode penambahan uap air dalam sistem digambarkan sebagai-berikut:

Outlet air from Humidifie

Inlet air to Humidifier

(46)

Proses ini disebut humidifying yaitu proses penambahan kandungan uap air di udara pada ruanganyang dikondisikan dengan bantuan alat yang disebut humidifier. Proses humidifying terjadi bila kelembapan ruangan lebih rendah dari setpoint yang telah ditentukan. Humidifier merupakan komponen yang berfungsi untuk menghasilkan uap air untuk menaikkan kelembapan udara ruangan (relative humidity). Uap yang dihembuskan ke dalam ruangan melalui evaporator. Humidifier bekerja jika kelembaban udar ruangan di bawah setpoint dan diluar batas sensivity yang di tentukan.

e) Saluran udara ( duct)

Saluran ini berfungsi untuk mengarahkan udara dari kipas menuju ke ruangan-ruangan.

Gambar 2.17 Bentuk Saluran Udara [5]

Lubang saluran masuk membantu mendistribusikan udara secara merata ke ruangan. Sebagian lubang saluran masuk (mendorong) sebagian lagi mengarahkannya menjadi aliran cepat dan lainnya menyebabkan kombinasi kedua hal diatas. Oleh karena lubang saluran itu dapat menyebabkan aliran bertekanan dan juga deras, lubang itu juga dapat berfungsi sebagai alat kontrol arah aliran udara yang disebakan kipas. Kontrol arah, lokasi dan jumlah lubang saluran masuk di ruangan berperan dalam menentukan aliran udara yang nyaman atau tidak nyaman.

Prinsip kerja secara sederhana pada unit penanganan udara ini adalah menyedot udara dari ruangan (return air) yang kemudian dicampur dengan udara segar (fresh air) dengan komposisi yang bisa diubah-ubah sesuai keinginan.

(47)

Campuran udara tersebut masuk menuju AHU mewati 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.

Gambar 2.18 Bentuk Saluran Udara Balik [5] f) Cooling tower

Salah satu komponen pada ac sentral selain chiller, AHU, dan ducting adalah cooling tower atau menara pendingin. Fungsi utamanya adalah sebagai alat untuk mendinginkan air panas dari kondensor dengan cara dikontakkan langsung dengan udara secara konveksi paksa menggunakan fan atau kipas.

(48)

2.4 Termodinamika Sistem Refrigerasi

Refrigerasi merupakan suatu proses penarikan kalor dari suatu benda/ruangan ke lingkungan sehingga temperatur benda/ruangan tersebut lebih rendah dari temperatur lingkungannya. Sesuai dengan konsep kekekalan energi, panas tidak dapat dimusnahkan tetapi dapat dipindahkan. Sehingga refrigerasi selalu berhubungan dengan proses-proses aliran panas dan perpindahan panas.

Siklus refrigrasi memperlihatkan apa yang terjadi atas panas setelah dikeluarkan dari udara oleh refrigeran di dalam koil (evaporator). Siklus ini didasari oleh dua prinsip, yaitu:

1. Saat refrigeran cair berubah menjadi uap, maka refrigeran cair itu mengambil atau menyerap sejumlah panas.

2. Titik didih suatu cairan dapat diubah dengan jalan mengubah tekanan yang bekerja padanya. Hal ini sama artinya bahwa temperatur suatu cairan dapat ditingkatkan dengan jalan menaikkan tekanannya, begitu juga sebaliknya. Pada dasarnya sistem refrigerasi dibagi menjadi dua, yaitu:

1. Sistem refrigerasi mekanik

Sistem refrigerasi ini menggunakan mesin-mesin penggerak atau alat mekanik lain dalam menjalankan siklusnya. Yang termasuk dalam sistem refrigerasi mekanik diantaranya adalah:

1) Siklus kompresi uap (SKU) 2) Refrigerasi

3) Refrigerasi ultra rendah/ kriogenik 4) Siklus sterling

(49)

Berbeda dengan sistem mekanik, sistem ini tidak memerlukan mesin-mesin penggerakseperti kompresor dalam menjalankan siklusnya. Yang termasuk dalam sistem refrigerasi non mekanik diantaranya adalah:

1) Refrigerasi termoelektrik 2) Refrigerasi siklus absorbsi 3) Refrigerasi steam jet 4) Refrigerasi magnetik 5) Heat pipe

2.4.1 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap

Dari sekian banyak jenis-jenis sistem refrigerasi, yang paling mum digunakan adalah refrigerasi dengan kompresi uap. Komponen utama dari sebuahsiklus kompresi uap adalah kompresor, evaporator, dan katup ekspansi. Berikut adalah sistem konvensional siklus kompresi uap.

(50)

Gambar 2.21 Diagram T-s dan P – h Siklus Kompresi Uap

Proses-proses yang terjadi pada siklus kompresi uap saperti pada gambar diatas adalah sebagai berikut:

a. Proses kompresi (1-2)

Proses ini dilakukan oleh kompresor dan berlangsung secara isentropik. Kondisi awal refrigerant pada saat masuk kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah, setelah mengalami kompresi refrigerant akan menjadi uap bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka temperatur keluar kompresor pun meningkat. Besarnya kerja kompresi per satuan massa refrigerant dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

(51)

Wc = h2– h1 ... (2.2)

Dimana;

Wc = besarnya kerja kompresor (kJ/kg)

h1= entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg) h2= entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg)

b. Proses kondensasi (2-3)

Proses ini berlangsung di dalam kondensor. Refrigerant yang bertekanan tinggi dan bertemperatur tinggi yang berasal dari kompresor akan membuang kalor sehingga fasanya berubah jadi cair. Hal ini berarti bahwa di dalam kondensor terjadi pertukaran kaor antara refrigerant dengan lingkungannya (udara), sehingga panas berpindah dari refrigerant ke udara pendingin yang menyababkan uap refrigerant mengembun menjadi cair. Besar panas per satuan massa refrigerant yang dilepaskan di kondensor dinyatakan sebagai:

Qc = h2 – h3 ... (2.3)

Dimana :

Qk = besarnya panas dilepas di kondensor (kJ/kg) h2 = entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg) h3 = entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)

c. Proses ekspansi (3-4)

Proses ekspansi ini berlangsung secara isoentalpi. Hal ini berarti tidak terjadi perubahan entalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur. Dapat dituliskan dengan:

(52)

Proses penurunan tekanan terjadi pada katub ekspansi yang berbentuk pipa kapiler atau orifice yang berfungsi untuk mengatur laju aliran refrigerant dan menurunkan tekanan.

d. Proses evaporasi (4-1)

Proses ini berlangsung secara isobar isothermal (tekanan konstan, temperatur konstan) di dalam evaporator. Panas dari dalam ruangan akan diserap olehcairan refrigeran yang bertekanan rendah sehingga refrigerant berubah fasa menjadi uap bertekanan rendah. Kondisi refrigerant saat masuk evaporator sebenarnya adalah campuran cair dan uap.

Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator adalah: Qe = h1 – h4 ... (2.5) Dimana :

Qe = besarnya panas yang diserap di evaporator (kJ/kg) h1 = entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg) h4= entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg)

selanjutnya refrigerant kembali masuk ke dalam kompresor dan bersirkulasi lagi. Begitu seterusnya sampai kondisi yang diinginkan tercapai. Untuk menentukan harga entalpi pada masing-masing titik dapat dilihat dari tabel sifat refrigerant.

2.4.2 Siklus Refrigerasi Absorbsi

Dalam siklus refrigerasi absorbsi, dipergunakan penyerap untuk menyerap refrigeran yang diuapkan di evaporator sehingga menjadi suatu larutan absorbsi. Kemudian larutan absorbsi tersebut dimasukkan kedalam sebuah generator untuk memisahkan refrigeraan dari larutan absorbsi tersebut dengan cara memanasi, yang sekaligus akan menaikkan tekanannya sampai mencapai tingkat keadaan mudah diembunkan. Untuk sistem refrigerasi absorbsi di tunjukkan pada gambar 2.22.

(53)

Gambar 2.22. Sistem Refrigerasi Absorbsi

2.5 Beban Pendingin

2.5.1 Defenisi Beban Pndingin

Beban pendingin adalah aliran energi dalam bentuk panas. Perlu diulang kembali bahwa tugas pendingin adalah menjaaga kondisi suatu ruangan agar berada pada suhu dan kelembapan tertentu yang umumnya lebih rendah dari temperatur dan kelembapan lingkungan luar. Jenis beban pendingin, dapat dibagi menjadi dua, yaitu panas sensibel dan panas laten.Panas sensibel adalah panas yang menyebabkan terjadinya kenaikan atau penurunan temperatur,tetapi phasa tidak berubah.Panas laten adalah panas yang diperlukan untuk merubah phasa benda tanpa mengalami perubahan temperatur( temperatur tetap).

(54)

Gambar 2.23 Jenis Beban Pendingin Pada Udara Luar [11] 2.5.2 Sumber-sumber Beban Pendingin

Beban pendingin bagi suaturuangan yang dikondisikan bisa berasal dari bebrapa sumber.sumber-sumber ini umumnya dibagi 2 bagian besar, yaitu beban yang berasal dari dalam ruangan. Panas yang berasal dari luar ruangan antara lain : panas yang berpindah secara konduksi dari dinding, dari kaca, dari atap, dan dari jendela. Panas radiasi sinar matahari yang masuk dari material yang tembus pandang seperti kaca dan plastik. Panas dari masuknya udara luar, yaitu ventilasi dan undaara infiltrasi. Sementara sumber panas yang berasal dari dalam dapat berupa panass dari lampu penerangan, panas dari mesin yang ada di ruangan, panas akibat peralatan memasak yang ada di ruangan, komputer, dll. Dan juga panas dari mahluk hidup yang ada di ruangan. Sumber-sumber panas ini akan dihitung beban yang diakibatkannya pada unit pendingin.

2.5.3 Analisa Beban Pendingin

Menghitung beban pendingin pada prinsipnya adalah menghitung laju perpindahan panas yang melibatkan semua jenis perpindahan panas, yaitu : konduksi, koneksi, radiasi, penguapan, dan pengembunan. Adalah sangat sulit jika harus menghitungnya satu persatu pada waktu tertentu. Oleh karena itu dikenal banyak metode perhitungan beban pendingin. Metose yang umum digunakan

(55)

antara lain Transfer fungsion (TFM), Cooling Load Temperatur (CLTD), dan Time-avaranging (TETD/TA). Dari ketiga cara ini, hanya CLTD yang menggunakan perhitungaan sederhana sehingga dapat dilakukan secara manual. SementaRa TFM dan TET/TA adala perhitungan yang dirancang untuk diseslesaikan dengan menggunakan komputer.

Sebelum melakukan perhitungan beban pendinginan pada suatu ruangan yang akan dikondisikan, data-data pendukung harus dikumpulkan. Data yang harus dimiliki adalah sebagai berikut :

1. Lokasi bangunan dan arahnya

2. Konstruksi dari bangunan, informasi ini dibutuhkan untuk mendapatkan koefisien pepindahan panas menyeluruh dari konstruksi bangunan.

3. Kondisi diluar gedung, misalnya apakah terlindung oleh pohon atau bangunan tinggi yang menghalangi sinar matahari.

4. Kondisi design didalam gedung, misalnya temperatur dan RH berapa gedung akan di kondisikan.

5. Jadwal penghuni di dalam gedung

6. Jumlah lampu dan peralatan listrik yang dipasang di dalam gedung 7. Jadwal operasi peralatan-peralataqn dalam gedung.

8. Kebocoran udara (infiltrasi) dan penambahan udara (ventilasi).

Informasi-informasi ini akan digunakan sebagai parameter-parameter pada perhitungan dan untuk mencari parameter-parameter tambahan yang akan digunakan dalam perhitungan beban pendingin [11].

(56)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Bahan dan Alat

Adapun bahan dan alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah : a. Satu unit AC Split

AC yang digunakan dalam penelitian ini adalah AC merk LG yang memiliki kapasitas 1 PK.

Gambar 3.1 Unit AC Split Kapasitas : 9.000 Btu/hr

Daya : 795 W

Ampere : 2,1 A

Refrigerant : R-22 0,41 kg Voltase : 220-240 V

b. Manifold/ Preasure Gauge

Manifold digunakan untuk mengukur tekanan, yang terdiri dari tekanan rendah dan tekanan tinggi. Tekanan yang diukur dalam penelitian ini yaitu tekanan refrigrent masuk kompresor, tekanan keluar kompresor (masuk

(57)

kondensor) tekanan keluar kondensor sebelum APK dan katub expansi dan tekanan setelah APK dan katub expasi (masuk evaporator).

Gambar 3.2 Manifould c. Refrigerant R.22

Refrigerant pada air conditioner merupakan media yang sudah cukup lama digunakan, berfungsi untuk memindahkan pana dari suatu tempat ketempat lain.

Gambar 3.3 Refrigerant R-22 d. Vacum Pump

Pompa vakum diperlukan untuk mengosongkan refrigeran dari sistem pendingin sehingga dapat menghilangkan gas-gas yang tidak terkondensasi seperti udara dan uap air. Hal ini dilakukan agar tidak menggangu kerja mesin refrigerasi. Adanya uap air dan gas-gas yang tidak terkondensasi di dalam sistem akan menhalangi perpindahan panas di kondensor dan evaporator, dan menaikkan tekanan keluaran (discharge).

(58)

Gambar 3.4 Pompa Vakum e. Pipa Tembaga

Pipa tembaga digunakan untuk menghubungkan sistem sebagai saluran refrigerant juga. Pipa tembaga yang digunakan adalah berukuran 1/4 dan 3/8 inc.

Gambar 3.5 Pipa Tembaga f. Flaring Tool (pengembang pipa)

Flaring tool fungsinya untuk mengembangkan uung pipa agar dapat disambung dengan sambungan berulir (flare fitting). Flaring tool terdiri dari 2 buah blok tang disatukan dengan baut dan mur kupu-kupu (wing trut). Kedua blok ini membentuk lubang dengan bermacam-macam ukuran pipa yang dapat diselipkan. 3/16”-5/8” (chamfer). Selain itu flaring tool juga mempunyai sebuah jokeyang terdiri dari kaki-kaki yang dapat diselipkan pada blok yang mempunyai sebuah baut pada bagian atasnya dengan batang yang dapat duputar, sedangkan pada bagian lain pada bagian bawah diberi sebuah flare cone yang berbentuk kerucut dengan sudut 45 derajat untuk menekan dan mengembangkan ujung pipa.

(59)

Gambar 3.6 Flaring Tool g. Cutter Pipe

Alat pemotong pipa ada 2 macam yaitu tubing cutter dan hecksaw (gergaji). Yang perlu diperhatikan dalam memotong pipa adalah jangan sampai kotoran-kotoran bekas pomotonganmasuk dalam sistim pendingin, karena akan merusak sistim pendingin. Untuk memotong pipa dengan tubing cutter, pipa dimasukkan antara roller dan cutting wheel. Tightening knob menyesuaikan dengan diameter pipa yang dipotong.

Gambar 3.7 Pemotong Pipa (tubing cutter) h. Alat Las

Fungsinya untuk menambal, menyambung atau melepas sambungan pipa pada sistem pendingin (sambungan menggunakan timah atau perak). Brander tersebut dapat dengan minyak tanah, gas LPG, camping gas dan dapat juga memakai gas karbid (acetyline)

(60)

Gambar 3.8 Alat Las i. Alat penukar Kalor

Fungsinya adalah untuk melepas kan kalor atau panas dari fluida panas ke fluida dingin. Dimana pada proses ini terjadi secara konduksi karena fluidanya tidak bersentuhan secara langsung.

Gambar 3.9 Alat Penukar Kalor(APK) Tipe Selongsong j. Isolasi

(61)

Gmabar 3.10Isolasi k. Termometer

Fungsi termometer adalah untuk mengukur suhu. Kerja dari thermometer berdasarkan evek pemuaian dan penyusutan dari air raksa (thermometer manual). Untuk thermo meter digital tidak menggunakan air raksa, tapi menggunakan sebuah sensor panas dan pembacanyapun ditampilkan dalam digit angka. Ada dua macam pembacaan thermometer yang sering digunakan dalam pendingin AC dan refrigerator yaitu celcius dan fahrenheit. Dalam penelitian ini termometer digunakan untuk mengukur suhu refrigerant pada sisi masuk kompresor, sisi keluar kompresor ( masuk kondensor), sisi keluar kondensor ( sebelum pipa kapiler), dan setelah pipa kapiler dan APK ( sisi masuk evaporator).

Merk : Krisbow

Rentang suhu : 40°C sampai +250°C

Resolusi : 0,1°

Akurasi : 2% ± 2°

Waktu sampling : 2.0 detik

(62)

Gambar 3.11 Termometer Digital l. Selang Penghubung

Selang ini biasanya digunakan untuk menghubungkan manifould dengan sisi isap kompresor apabila ingin mengisi refrigerant pada sistem AC. Bisa juga sebagai penghubung pompa vakum dan sisi isap kompresor bila ingin memvakum atau mengeluarkan atau mengosongkan refrigerant. Pada penelitian ini digunakan sebagi penghubung dengan pressure gauge untuk mengukur tekanan pada sisi masuk kompresor, sisi keluar kompresor ( masuk kondensor), sisi keluar kondensor ( sebelum pipa kapiler),dan setelah pipa kapiler dan APK ( sisi masuk evaporator).

Gambar 3.12 Selang Penghubung m. Tang Ampere

Fungsinya intuk mengukur besarnya arus (A) dan tegangan (V) pada kompresor AC.

(63)

Gambar 3.13 Tang Ampere 3.2 Gambar Alat Pengujian

Gambar 3.14 Alat Pengujian Keterangan :

1. Kompresor 2. Pipa

3. Kondensor 4. Kipas

1 6 ₇

8 5 4

(64)

5. APK TipeSelongsong 6. Pipa Kapiler

7. Evaporator 8. Rangka

3.3 Sketsa Rangakaian Pengujian

3.3.1 Rangkaian Pengujian Tanpa Modifikasi.

Gambar 3.15 Sketsa Rangkaian Pengujian Tanpa Modifikasi.

3.3.2 Rangkain Pengujian Dengan Modifikasi Menggunakan APK Tipe Selongsong

(65)

Gambar 3.16 Sketsa Rangkaian Pengujian Setelah Dimodifikasi.

(66)

3.4 Langkah-langakahPenelitian

Adapun tahapan pengujian yang dilakukan dalam pengujian adalah sebagai berikut :

3.4.1 Pengujian Sistem Refrigerasi Tanpa Modifikasi

1. Menguji Keboran Pada Instalasi:

Untuk menguji keboran pada peralatan uji, terlebih daahulu sistem divakum dengan menggunakan pompa vakum yang dilengkapi dengan alat pengukur tekanan (manifould). Jika setelah pemakuman instalasi dilakukan alat pengukur tekanan menunjukkan kenaikan berarti peralatan uji tersebut masih ada kebocoran. Biasanya kebocoran itu terjadi di sambungan-sambungan yang di las. Untuk mencari kebocoran tersebut dapat digunakan busa air sabun yang dioleskan pada permukaan instalasi.Apabila kebocoran terjadi pada sambungan berulir maka sambungan tersebut perlu dikencangkan, apabila kebocoran terjadi pada sambungan las maka sambungan tersebut harus dilepas dari instalasi kemdian lasannya diperbaiki.

2. Pemakuman instalasi

Sebelum kompresor diisi dengan refrigeran, perlu dilakukan proses pemakuman. Hal ini perlu dilakukan untuk memastikan bahwa tidak ada kotoran-kotoran, uap air dan udara di dalam kompresor dan pipa-pipa refrigeran yang dapat menyebabkan terjadinya penyumbatan di pipa kapiler.

Adapun langkah-langkah pemakuman sistem dapat dilakukan sebagai berikut:

1) Hubungkan salah satu selang yang terdapat pada manifould gauge dengan pentil yang terdapat pada katup isap kompresor.

2) Menghubungkan selang yang satu lagi dari manifould gauge ke pompa vakum.

(67)

4) Menyalakan pompa vakum, kemudian membuka katub yang terhubung dengan katub isap kompresor dan pompa vakum sampai terbuka penuh, biarkan sampai tekanan di manifould gauge mencapai -30 inHg.

5) Menutup semua katub pada manifould gauge setelah tekanan tercapai, dan mematikan pompa vakum.

6) Pada kondisi tersebut sistem dibiarkan sampai kira-kira 10 menit.

7) Bila masih terjadi kenaikan tekanan berarti masih terdapat pada kebocoran pada sistem, lakukan pemeriksaan ulang dan diperbaiki kembali.

8) Lakukan langkah 1 sampai 9 sampai sistem tidak ada kebocoran lagi.

3. Pengisian refrigerant

Pengisian refrigeran dapat dilakukan dengan dua metode yaitu pengisian bedasarkan jumlah berat refrigeran yang diijinkan ke dalam kompresor dan pengisian refrigeran berdasarkan tekanan maksimal di dalam kompresor. Metode pengisian refrigeran berdasarkan tekanan maksimal kompresor.

Adapun langakah-langkah pengisian refrigerant sebagai berikut: 1) Melakukan proses pemakuman.

2) Hubungkan sistem instalasi pengujian dengan manifould gauge dan tabung refrigeran dengan memasang salah satu selang penghubung yang sudah terpasang pada manifould gauge.

3) Hidupkan sistem pengujian

4) Membuka katup yang terdapat pada tabung refrigeran sampai terbuka penuh.

5) Memutar balik tabung refrigeran supaya refrigrerannya dapt mengalir. 6) Membuka katub yang terdapat pada manifould gauge supaya refrigeran dari

(68)

kompresor. Jumlah refrigeran yang diisi kedalam kompresor yaitu sampai pada tekanan 60 Psi.

7) Jika tekanan sudah mencapai tekanan 60 Psi, tutup katup yang terdapat di manifould gauge.

8) Tunggu sampai tekanan stebil lalu kemudian peralatan pengisian refrigeran boleh di lepas.

Gambar 3.18 Pengisian Refrigeran

4. Pengambilan Data

1) Setelah tekanan stabil di 60 Psi, catat tekanan P1,P2,P3,P4 dan suhu T1,T2,T3,T4. Setiap 5 menit selama 60 menit.

2) Tekanan dan suhu dicatat sebanyak 3 kali pengulangan dalam selang waktu 5 menit selama 60 menit..

(69)

3.4.2 Pengujian Sistem Refrigerasi Dengan Modifikasi Menggunakan APK Tipe Selongsong

1. Persiapan Alat Pengujian

Sistem alat pengujian dipasang APK pada pipa sisi masuk kompresor dan sisi keluar evoporator. Dimana sistem penukar kalor ini akan menyerap panas sisa dari kondensor kemudian panas tersebut digunakan untuk memnaskan kembali refrigeran yang keluar dari evaporator sebelum masuk kondensor.

Gambar 3.20 APK Tipe Selongsong Dipasang Pada Sistem.

Alat penukar kalor ini dipasang dekat dengan kompresor setelah katub isap dan katup buang sebelum pipa kapiler. Berbeda dengan setelah dipasang alat penukar kalor, posisi kapiler sebelum dipasang alat penukar kalor terletak di dekat kompresor dan sebelum katup isap dan katup buang. Namun setelah dipasang alat penukar kalor pipa kapiler diletakkan sebelum evaporator dan setelah katup isap dan katub buang.

Gambar 3.21 Posisi Pipa Kapiler

2. Menguji Keboran Pada Instalasi:

Pipa AP

(70)

Untuk menguji keboran pada peralatan uji, terlebih daahulu sistem divakum dengan menggunakan pompa vakum yang dilengkapi dengan alat pengukur tekanan (manifould). Jika setelah pemvakuman instalasi dilakukan alat pengukur tekanan menunjukkan kenaikan berarti peralatan uji tersebut masih ada kebocoran. Biasanya kebocoran itu terjadi di sambungan-sambungan yang di las.Untuk mencari kebocoran tersebut dapat digunakan busa air sabun yang dioleskan pada permukaan instalasi.Apabila kebocoran terjadi pada sambungan berulir maka sambungan tersebut perlu dikencangkan, apabila kebocoran terjadi pada sambungan las maka sambungan tersebut harus dilepas dari instalasi kemdian lasannya diperbaiki.

3. Pemakuman Instalasi

Adapun langkah-langkah pemvakuman sistem dapat dilakukan sebagai berikut:

1) Hubungkan salah satu selang yang terdapat pada manifould gauge dengan pentil yang terdapat pada katup isap kompresor.

2) Menghubungkan selang yang satu lagi dari manifould gauge ke pompa vakum.

3) Menutup rapat kedua katub yang terdapat pada manifould gauge.

4) Menyalakan pompa vakum, kemudian membuka katub yang terhubung dengan katub isap kompresor dan pompa vakum sampai terbuka penuh, biarkan sampai tekanan di manifould gauge mencapai -30 inHg.

5) Menutup semua katub pada manifould gauge setelah tekanan tercapai, dan mematikan pompa vakum.

(71)

7) Bila masih terjadi kenaikan tekanan berarti masih terdapat pada kebocoran pada sistem, lakukan pemeriksaan ulang dan diperbaiki kembali.

8) Lakukan langkah 1 sampai 9 sampai sistem tidak ada kebocoran lagi.

4. Penggisian refrigerant

Adapun langakah-langkah pengisian refrigerant sebagai berikut: 1) Melakukan proses pemakuman.

2) Hubungkan sistem instalasi pengujian denganmanifould gauge dan tabung refrigeran dengan memasang salah satu selang penghubung yang sudah terpasang pada manifould gauge.

3) Hidupkan sistem pengujian

4) Membuka katup yang terdapat pada tabung refrigeran sampai terbuka penuh.

5) Memutar balik tabung refrigeran supaya refrigrerannya dapt mengalir. 6) Membuka katub yang terdapat pada manifould gauge supaya refrigeran dari

tabung mengalir ke sistem yang akan di uji, saat refrigeran sudah masuk ke dalam kompresor perhatikan clamb ampere dan juga tekanan pada manifould gauge yang menunjukkan jumlah refrigeran yang masuk kedalam kompresor. Jumlah refrigeran yang diisi kedalam kompresor yaitu sampai pada tekanan 60 Psi.

7) Jika tekanan sudah mencapai tekanan 60 Psi, tutup katup yang terdapat di manifould gauge.

8) Tunggu sampai tekanan stebil lalu kemudian peralatan pengisian refrigeran boleh di lepas.

(72)

Gambar 3.22Pengisian Refrigeran

5. Pengambilan data

1) Setelah tekanan stabil di 60 Psi, catat tekanan P1,P2,P3,P4, P5 dan suhu T1,T2,T3,T4, T5. Setiap 5 menit selama 60 menit.

2) Tekanan dan suhu dicatat sebanyak 3 kali pengulangan dalam selang waktu 5 menit selama 60 menit.

(73)

BAB IV

DATA DAN ANALISA DATA

4.1 Data Hasil Pengujian

Data yang diperoleh dari pengujian adalah tekanan dan suhu pada sisi masuk kompresor, tekanan dan suhu masuk kondensor (keluar kompresor), tekanan dan suhu masuk pipa kapiler (keluar pipa kapiller), tekanan dan suhu masuk evaporator ( keluar katup ekspansi ). Data tekanan dan suhu diambil pada saat alat penujian dalam kondisi Tanpa Dimodifikasi dan setelah dimodifikasi dengan menambahkan alat penukar kalor (APK) tipe selongsong. Pengujian dilakukan masing-masing pada kondisi sebelum dan sesudah di modifikasi sebanyak tiga kali pengulangan yaitu pada siang hari, sore hari dan malam dalam selang waktu 5 menit selama 60 menit.

4.1.1 Pengujian Tanpa Dimodifikasi dan Pengujian Setelah Dimodifikasi Pengujian Tanpa Dimodifikasi dilakukan sebanyak tiga kali yaitu pada waktu siang,sore dan malam hari dalam selang waktu 5 menit selama 60 menit. Dalam pengujian ini yang mau dilihat adalah pengaruh yang terjadi selama pengujian berlangsung terhadap tekanan dan suhu pada kompresor, kondensor, katup ekspansi (pipa kapiler) dalam selang waktu 5 menit selama 60 menit.

4.1.1.1 PengujianTanpa Dimodifikasi

Adapun data yang diperoleh dalam pengujian Tanpa Dimodifikasi yaitu sebagai berikut:

(74)

1) Pengujian siang hari tanpa dimodifikasi

Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Siang Hari Tanpa Dimodifikasi

Waktu (menit)

Tekanan (Psi) Suhu (°c) Suhu (°c)

I (A) P1 P2 P3 P4 T1 T2 T3 T4

out T in

13:10 57 290 290 90 28 91,4 35,8 15 35,4 26 4 13:15 57 290 290 90 29,2 91,5 35,8 14,8 36,5 26,2 3,9 13:20 58 295 290 92 29,7 97 36 14,7 36,8 26,3 4 13:25 57 288 290 90 29,5 97,8 36 15,2 36,2 26,3 4 13:30 57 290 280 84 28,7 97,5 37 15,2 36,2 26,3 3,9 13:35 56 290 285 85 28,6 96,4 37,4 15,2 37,7 26,3 4 13:40 56 295 290 90 28,7 98,9 36,4 14,4 37,6 26,6 4 13:45 56 280 285 85 28,6 98,8 34,7 14,9 37,9 26,5 4,1 13:50 57 290 285 84 28,4 99,4 36,3 15,3 38,3 26,6 3,9 13:55 57 290 285 90 28,4 98,6 37,2 15,6 38,4 26,7 4 14:00 56 295 290 85 28,1 98,3 36,2 14,5 37,9 26,7 4

14:05 56 290 285 85 28,2 98,8 36,4 14,3 37,9 26,7 4 14:10 56 290 285 84 28,7 98,7 36,8 15,2 37,9 26,5 3,9

2) Pengujian sore hari tanpa dimodifikasi

Tabel 4.2. Data Hasil Pengujian Sore Hari Tanpa Dimodifikasi

Waktu (menit)

Tekanan (Psi) Suhu (°c) Suhu (°c)

I (A) P1 P2 P3 P4 T1 T2 T3 T4

out T in

16:50 55 265 263 86 28,4 95,8 34,1 17,5 34,5 31 3,8 16:55 55 265 263 86 28,5 98,8 33,5 17,7 34,7 30,7 3,8 17:00 54 265 263 84 28,7 99 33,3 18,2 34,5 30,6 3,8 17:05 54 265 263 86 27,4 99,1 33,5 17,2 34,5 30,5 3,7 17:10 54 268 263 86 28 99,6 32,9 17,5 34,2 30,2 3,7 17:15 54 265 263 86 27,6 100 32,8 17 34,7 30 3,7 17:20 54 265 263 84 27,6 98,7 32,7 17,2 34 30,2 3,8 17:25 56 265 265 84 27,9 99 32,7 17,2 33,2 28,6 3,7 17:30 57 263 258 84 27,9 98,8 32,4 16,4 33,3 28,4 3,7 17:35 57 263 258 84 27,2 99,1 32,4 17 33,5 28,4 3,6 17:40 56 260 258 82 27,2 98,7 32,4 16,8 33 28,3 3,7

17:45 56 260 258 82 27,6 98,4 32,3 16,6 33,2 28,3 3,7 17:50 56 263 258 82 27,3 98,2 32,3 16,8 33,2 28,8 3,7

(75)

3) Pengujian malam hari tanpa dimodifikasi

Tabel 4.3. Data hasil pengujian malam hari Tanpa Dimodifikasi

Waktu (menit)

Tekanan (psi) Suhu (°c) Suhu (°c)

I (A) P1 P2 P3 P4 T1 T2 T3 T4

out T in

20:45 49 245 245 78 23,4 95,4 31,8 15,5 31,3 25,7 3,6 20:50 49 245 245 80 23,7 95,2 31,6 15,6 31,8 25 3,6 20:55 49 245 245 80 23,4 95,4 31,7 15,5 31,9 25 3,6 21:00 49 244 247 80 23,4 91,9 32 15,5 31 24,9 3,6 21:05 51 255 255 82 23,5 92,7 31,8 15,3 31,5 24,8 3,7 21:10 51 254 253 81 23,2 94 31,1 15 31,4 24,6 3,7 21:15 51 255 253 81 23,8 94 31,1 15,2 31,7 24,6 3,7 21:20 51 255 254 82 23,4 94,6 31,2 15,2 31,4 25 3,7 21:25 51 253 250 81 23,9 98,4 31,4 15,7 31,4 25 3,7 21:30 50 258 250 80 23,4 94,4 31,3 15 31,4 25,1 3,7 21:35 50 255 250 80 23,9 93,2 32 16,5 31 25,1 3,6

21:45 50 255 245 80 23,6 99,2 32,2 15,8 31,8 25,2 3,7 22:45 50 255 245 80 23,7 99,3 32,3 15,9 31,9 25,3 3,8

4.1.1.2 Pengujian Setelah Dimodifikasi

Adapun data yang diperoleh dengan pengujian setelah dimodifikasi dengan penambahan APK (Alat Penukar Kalor) adalah sebagai berikut:

1) Pengujian siang hari setelah dimodifikasi

Tabel 4.4. Data Hasil Pengujian Siang Hari Setelah Dimodifikasi

Waktu (menit)

Tekanan (psi) Suhu (°c) Suhu (°c)

P1 P2 P3 P4 P5 T1 T2 T3 T4 T

out T in I (A) 13:10 50 245 240 76 60 37,5 99,6 44,9 9,6 35,6 26,3 3,6 13:15 50 240 235 72 60 36,4 98,3 44,8 8,3 36,5 26,2 3,5 13:20 46 235 230 70 56 36,6 99,8 43,3 7 35,2 26,2 3,5 13:25 50 235 230 72 60 35,6 99,2 43,3 7,2 35,7 25,8 3,5 13:30 50 235 235 68 60 34,2 98,3 43,3 6,9 35,5 25,8 3,5 13:35 52 225 235 72 62 34,4 98,5 42,2 7,9 34,4 25,7 3,5

(1)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan

Berdasarkan pengujian dan analisa datayang telah dilakukan maka dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu :

1. Kerja kompresor rata-rata dari sistem pengujian pengkondisian uadara yang dimodifikasi dengan penambahan alat penukar kalor (APK) siang, sore dan malam hari lebih kecil dibandingkan dengan sistem pengujian refrigerasi tanpa modifikasi hal ini disebabkan karena refrigeran yang keluar dari evaporator dipanaskan kembali oleh refrigeran yang keluar dari kondensor di dalam APK sehingga tekanan awal (isap) kompresor pada sisem yang dimodifikasi lebih tinggi sehingga kerja kompresor lebih kecil.

2. Dampak refrigerasi rata-rata dari sistem pengujian pengkondisian udara yang dimodifikasi siang, sore dan malam hari lebih besar dibandingkian dengan sistem pengujian pengkondisian uadara yang tanpa dimodifikasi. Hal ini disebabkan oleh adanya proses pendinginan lanjut (subcooling) cairan refrigeran dari kondensor yang mencegah terbentuknya gelembung uap yang mengganggu aliran refrigeran melewati katub ekspansi.

3. Coefisien of prestasi (COP) rata-rata dari sistem pengujian pengkondisian udara yang dimodifikasi siang, sore dan malam hari lebih kecil dibandingkan dengan sistem pengujian pengkondisian udara tanpa modifikasi. Hal ini di pengaruhi karena tekanan awal (isap) kompresor pada sisem yang dimodifikasi lebih tinggi sehingga volume yang dapat dikompresikan lebih sedikit.

4. Daya kompresor rata-rata dari sistem pengujian pengkondisian uadara yang dimodifikasi siang, sore dan malam hari lebih kecil dibandingkan dengan

(2)

sistem pengujian refrigerasi tanpa modifikasi dengan penambahan alat penukar kalor (APK) hal ini disebabkan karena refrigeran yang keluar dari evaporator dipanaskan kembali oleh refrigeran yang keluar dari kondensor di dalam APKsehingga kompresi terdorong jauh masuk kedalam daerah panas lanjut.

5. Laju aliran massa rata-rata dari sistem pengujian pengkondisian uadara yang dimodifikasi siang, sore dan malam hari lebih kecil dibandingkan dengan sistem pengujian refrigerasi tanpa modifikasi dengan penambahan alat penukar kalor (APK) hal ini teradi karena dampak refrigerasi yang dihasilkan oleh sistem pengujian refrigerasi dengan penambahan APK besar mengakibatkan terjadinya penurunan energi udara yang ada didalam ruangan.oleh karena energi didalam ruangan semakin menurun maka kerja kompresor juga semakin ringan dan laju aliran massa refrigeran juga semakin kecil.

6. Berdasarkan perhitungan biaya listrik AC modifikasi dan tanpa modifikasi maka diperoleh selisih atau penghematan yang di peroleh apabila menggunakan AC yang di modifikasi dengan penambahan alat penukar kalor tipe selongsong adalah sebasar Rp. 785,752 / 9 jam.

7. Perbandingan keseluruhan data setelah dan tanpa modifikasi

Data Tanpa Dimodifikasi Setelah Dimodifikasi

W com 61,127 kJ/kg 59,769 kJ/kg

ER 200,6 kJ/kg 228,3kJ/kg

COP 3,3 3,9

̇ 0,012 kg/s 0,011 kg/s

Pcom 0,708 kW 0,648 kW

Harga AC Rp. 2.700,000,- Rp. 3.165,000,- Biaya Listrik

(3)

5.2Saran

Dari hasil pembahasan dan kesimpulan diatas, ada beberapa saran yang dapat diberikan untuk penelitian selanjutnya, antara lain :

1. Diharapkan untuk menghitung dimensi ruangan yang digunakan dan menyesuaikan dengan kapasitas dari AC yang digunakan.

2. Menghitung panjang keseluruhan pipa untuk mendapatkan panjang APK yang sesuai.

3. Penggunaan alat pengukur tekanan yang langsung menempel dengan titik yang diukur untuk menghindari terjadinya kebocoran dari selang penghubung apabila menggunakan selang penghubung (charging hose). 4. Tekanan isap (P1) pada saat pengambilan data siang,sore dan malam hari

modifikasi dan tanpa modifikasi harus disamakan untuk mempermudah menganalisa nya.

5. Perubahan letak pipa kapiler yang yang digunakan lebih dekat dengan APK-nya atau lebih dekat dengan evaporator untuk membandingkan dampak refrigerasi kapasitas pendinginannya.

(4)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Wriawan I Ketut Gede, 2009. “Analisa Performansi Pengkondisian Udara

tipe Window Dengan Penambahan Alat Penukar Kalor”, Jurnal

Ilmiah Teknik Mesin,Volume 3 Nomor 2.hal 157-163.

[2] Wilbert F. Stoecker, Jerold W. Jones, 1992, Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, alih bahasa Supratman Hara, Edisi Kedua, Penerbit Erlangga, Jakarta.

[3]

http://ptwhm.blogspot.com/2013/05/komponen-komponen-mesin-pendingin.html

[4] http://eprints.undip.ac.id/41112/3/BAB_II.pdf

[5] Literatur [4] [6] Literatur [4] [7] Literatur [4]

[8]

http://digilib.unimus.ac.id/files/disk1/132/jtptunimus-gdl-gilangakba-6564-3-babii.pdf

[9] http://eprints.undip.ac.id/41112/3/BAB_II.pdf [10] Literatur [9]

[11] Literatur [8] [12] Literatur [8] [13] Literatur [8] [14] Literatur [9]

(5)

[16] Literatur [8] [17] Literatur [8]

[18] Literatur [2] hal 114 [19] Literatur [8]

[20] Literatur [8]

[21] Literatur [2] hal 114 [22] Literatur [2] hal 141 [23] Literatur [8]

[24] Arismunandar, Heizo Saito, 1986.Penyegaran Udara , Pradnya Paramita, Jakarta.

[25] Literatur [8] [26] Literatur [8] [27] Literatur [24] [28] Literatur [4] [29] Literatur [8]

[30] Literatur [2] hal 341 [31] Literatur [8]

[32] Literatur [9] [33] Literatur [9]

(6)

[34] Ambarita, Himsar. 2012,Buku Kuliah Teknik Pendingin & Pengkondisian Udara. Medan.

[35] Literatur [34] hal 66 [36] Literatur [34] hal 67 [37] Literatur [34] hal 68

Analisa Performansi AC Split dengan Penambahan Alat Penukar Kalor Tipe Selongsong di Pipa Isap dan Pipa Tekan