Studi Eksperimental Kinerja AC Split Satu PK Memanfaatkan Air Kondensasi Buangan Evaporator sebagai Pendingin Kondensor

STUDI EKSPERIMENTAL KINERJA AC SPLIT SATU PK
MEMANFAATKAN AIR KONDENSASI BUANGAN
EVAPORATOR SEBAGAI PENDINGIN
KONDENSOR

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

JESAYAS O. F. SITINJAK
NIM. 120421015

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala
anugerah dan Kasih-Nya yang memberikan kesempatan kepada penulis sehingga
dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik.

Skripsi berjudul “ STUDI EKSPERIMENTAL KINERJA AC SPLIT
SATU

PK

MEMANFAATKAN

AIR

KONDENSASI

BUANGAN

EVAPORATOR SEBAGAI PENDINGIN KONDENSOR ”
Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk
memperoleh gelar sarjana Teknik pada jenjang pendidikan sarjana (S1) menurut
kurikulum Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara. Dalam menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan baik
berupa dukungan, perhatian, bimbingan , nasihat, dan juga doa. Penulis juga
menyadari bahwa skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya dukungan dari

berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Farel H. Napitupulu, D.E.A. selaku dosen
pembimbing, yang dengan penuh kesabaran telah memberikan
bimbingan dan motivasi kepada penulis.
2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku ketua Departemen
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Ir. Abdul Halim Nasution, M.Sc. Selaku dosen pembanding
pertama yang juga telah banyak memberi masukan kepada penulis
sehingga skripsi ini semakin baik
4. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST. MT. Selaku dosen pembanding
kedua yang juga telah banyak memberi masukan kepada penulis
sehingga skripsi ini semakin baik.
5. Kedua orang tua tercinta (Ayahanda P. Sitinjak dan Ibunda Alm R.
Siburian) serta Kakak, Abang serta Kakak dan Abang ipar yang telah
memberi doa, semangat, dorongan moral serta materi kepada penulis.

Universitas Sumatera Utara

6. Seluruh Staf pengajar dan Pegawai di lingkungan Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

7. Bapak Johannes Asran selaku ketua Engginering Hotel Antares, Bapak
Jonathan Sinaga, Rizal, Alfred Sinaga dan seluruh Enggineering Hotel
Antares Lainnya yang telah banyak membimbing penulis di lapangan
dalam melakukan pengujian dari awal hingga akhir.
8. Rekan-rekan satu tim skripsi, Tulus Tambunan, Sumantri Haloho yang
banyak meluangkan waktu untuk bertukar pikiran dan juga
memberikan kritik dan saran terhadap penulis.
9. Ucapan terima kasih kepada seluruh teman-teman mahasiswa Teknik
Mesin Ekstensi 2012 yang tidak bisa disebutkan satu persatu, para
Abang alumni dan semua yang telah mendukung dan memberi
semangat kepada penulis.

Dalam menyelesaikan tugas ini penulis telah mencoba semaksimal
mungkin guna menyusun skripsi ini. Penulis mengharapkan kritik dan saran dari
semua pihak yang besifat membangun demi tercapainya tulisan yang lebih baik.
Akhir kata, penulis mengharapkan semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi
pembaca.

Medan, 31 Agustus 2015
Penulis,

Jesayas O. F. Sitinjak

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Pengkondisian udara pada ruangan berfungsi untuk mengatur kelembapan,
pemanasan dan pendinginan udara didalam ruangan tersebut. Pengkondisian ini
bertujuan memberikan kenyaman, sehingga mampu mengurangi keletihan. Untuk
mendapatkan suhu udara yang sesuai dengan yang diinginkan banyak alternatif
yang diterapkan, diantaranya adalah dengan memanfaatkan air buangan hasil
kondensasi dari evaporator. Air kondensasi ini bersuhu dingin sekitar ± 5º C
dimana akan mengalir melalui pipa tembaga yang telah dibentuk menyerupai
kondensor dan diposisikan didepan kondensor kemudian akan dikipas oleh kipas
kondensor. Pipa-pipa tembaga tersebut akan mengalami kondensasi akibat suhu
dingin dari air buangan tersebut, sehingga diharapkan kinerja AC Spilt 1 PK akan
lebih baik karena proses pembuangan panas ke lingkungan

yang dilakukan

kondensor lebih maksimal. Data-data yang dicatat adalah Suhu, tekanan dan arus
listrik, pengujian dilakukan pada Siang hari, sore hari dan malam hari.
Berdasarkan pembahasan dan perhitungan data diperoleh COP standard sebesar
3,43 dan COP AC dengan pendingin kondensor sebesar 3,70 yaitu mengalami
peningkatan sebesar 7,87 % dan efek refrigerasi juga mengalami kenaikan dari
200,424 kJ/kg menjadi 200,904 kJ/kg yaitu mengalami peningkatan sebesar 0,23
% . Kerja kompresi atau kompresor mengalami penurunan dari 0,708 kJ/s menjadi
0,663 kJ/s yaitu mengalami penurunan sebesar 6,78 % sehingga tarif listrik
menjadi lebih hemat dari Rp 8.620,-/hari menjadi Rp 8.600,-/hari. Maka kinerja
AC lebih baik dan hemat tanpa mengurangi kenyamanan.

Kata kunci : Kondensor, COP, Efek refrigerasi, kondensasi, Pengkondisian udara.

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
Air conditioning in the room serves to regulate humidity, heating, and
cooling the air inside the room, this conditioning aims to provide comfort thereby
reducing fatigue. To get the desired air temperature many alternatives are
applied, among them is by utilizing the waste water condensation from the

evaporator. This condensation water temperatures around ± 5ºC, and will flow
through copper pipes that have been shaped like a condenser and is positioned in
front of condenser fan. Copper pipes will undergo condensation due to the cold
temperatures of wastewater evaporator, so expect the performance of AC Split 1
PK will be better because of the heat dissipation into the environment carried out
by the condenser become more leverage. The data recorded is temperature,
pressure, and electrical current. Test carried out at noon, afternoon and evening,
based on the discussion and calculation of data, The COP of standard AC (Air
Conditioning) is 3,43 and COP Air Conditioning (AC) with condenser cooler is
3,70 which means an increase of 2%. Refrigeration effect an increase of 200,424
kJ/kg into 200,904 kJ/kg which means an increase 0,23%, work compression or
compressors decreased from 0,708 kJ/s to 0,663 kJ/s which means decreased by
6,78%, so the cost of electricity more cheaper Rp 8.620,-/day to Rp 8.000,-/day.
so the performance of Air Conditioning be better and more efficient without
reducing comfort.

Keywords : Condensor, COP, Refrigeration Effect, Condensation, Air Conditioning.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ....................................................................................... i
ABSTRAK ........................................................................................................... iii
ABSTRACT......................................................................................................... iv
DAFTAR ISI ...................................................................................................... v
DAFTRA GAMBAR ......................................................................................... viii
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xii
DAFTAR SIMBOL ........................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2. Batasan Masalah ............................................................................ 2
1.3.Tujuan Penelitian ............................................................................ 2
1.4. Manfaat Penelitian ........................................................................ 3
1.5. Sistematika Penulisan ................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 5
2. 1. Sistem Pengkondisian Udara ....................................................... 5
2. 2. Sistem AC Split ............................................................................ 11
2.2.1. Komponen AC Split dan Fungsinya............................ 12
2. 3. Refrigeran ..................................................................................... 23
2. 3. 1. Sampel Produk Refrigeran ........................................ 26

2. 3. 2. Aplikasi Refrigeran ................................................... 27
BAB III METODOLOGI ................................................................................. 28

Universitas Sumatera Utara

3. 1. Tempat dan Waktu ....................................................................... 28
3. 2. Bahan ............................................................................................ 28
3. 3. Alat Ukur Yang Digunakan ......................................................... 31
3. 4. Peralatan Yang Digunakan .......................................................... 33
3. 5. Set – Up Eksperimental ................................................................ 37
3. 5. 1. Prosedur Pengujian .................................................... 40
3. 6. Dimensi Utama Alat Pendingin Kondensor ............................... 42
3. 7. Langkah Pembuatan ..................................................................... 44
3. 7. 1. Pembongkaran dan Perombakan .............................. 44
3. 7. 2. Pembuatan Rangka Kondensor ................................. 46
3. 7. 3. Perancangan Sistem Pendingin Kondensor ............. 48
3. 8. Flowchart Penelitian .................................................................... 50
BAB IV ANALISA DATA ............................................................................... 51
4. 1. Hasil Pengujian ............................................................................. 51
4. 1. 1. Pengujian AC Kondisi Standard ............................... 52

4. 1. 2. Pengujian AC Dengan Pendingin Kondensor ......... 68
4. 2. Analisa Data ................................................................................. 83
4. 2. 1. Hubungan Antara COP Terhadap Waktu ................ 83
4. 2. 2. Hubungan Dampak Refrigerasi Terhadap Waktu ... 89
4. 2. 3. Hubungan Kerja Kompresi Terhadap Waktu .......... 95
4. 2. 4. Hubungan Laju Aliran Massa Terhadap Waktu ...... 101

Universitas Sumatera Utara

4. 2. 5. Hubungan Daya Kompresor Terhadap Waktu ........ 107
4. 3. Analisa Debit Aliran Air Buangan Evaporator .......................... 113
4. 4. Koefisien Perpindahan Panas Pada Kondensor .......................... 114
4. 5. Analisa Biaya ................................................................................ 117
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5. 1. Kesimpulan ................................................................................... 119
5. 2. Saran .............................................................................................. 120
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1. Diagram Alir Siklus Kompresi Uap ............................................ 6
Gambar 2. 2. Diagram P-h .................................................................................. 6
Gambar 2. 3. All Air System ................................................................................ 9
Gambar 2. 4. Split System ................................................................................... 9
Gambar 2. 5. Unit Indoor .................................................................................... 12
Gambar 2. 6. Evaporator ..................................................................................... 12
Gambar 2. 7. Saringan Udara ............................................................................. 13
Gambar 2. 8. PCB ............................................................................................... 13
Gambar 2. 9. Remote Controlle .......................................................................... 14
Gambar 2. 10. Fan Motor Indoor ....................................................................... 14
Gambar 2. 11. Blower Indoor ............................................................................. 14
Gambar 2. 12. Capasitor Fan ............................................................................. 15
Gambar 2. 13. Talang Air ................................................................................... 15
Gambar 2. 14. Bagian Outdoor .......................................................................... 15
Gambar 2. 15. Kondensor ................................................................................... 16
Gambar 2. 16. Kompresor Tipe Torak ............................................................... 19
Gambar 2. 17. Kompresor Tipe Rotary ............................................................. 20
Gambar 2. 18. Kapasitor Kompresor ................................................................. 20
Gambar 2. 19. Overload Pada Kompresor ......................................................... 21

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2. 20. Pipa Kapiler ................................................................................ 22
Gambar 2. 21. Filter Drier ................................................................................. 22
Gambar 2. 22. Motor Fan Kondensor ................................................................ 22
Gambar 2. 23. Kapasitor Fan Outdoor ............................................................... 23
Gambar 2. 24. Kran Valve .................................................................................. 23
Gambar 2. 25. Refrigeran R22 ........................................................................... 26
Gambar 3. 1. Satu Unit AC LG 1 PK ................................................................. 28
Gambar 3. 2. Pipa Tembaga ............................................................................... 29
Gambar 3. 3. Kotak Styrofoam ........................................................................... 29
Gambar 3. 4. Pipa Sambungan U ....................................................................... 30
Gambar 3. 5. Selang Air ..................................................................................... 30
Gambar 3. 6. Refrigerant R22 Dupont ............................................................... 30
Gambar 3. 7. Clamp Meter ................................................................................. 31
Gambar 3. 8. Pengukur Tekanan/Manifold Gauge ........................................... 32
Gambar 3. 9. Alat Pengukur Suhu ...................................................................... 32
Gambar 3. 10. Pompa Vakum ............................................................................ 33
Gambar 3. 11. Pompa Aquarium ........................................................................ 34
Gambar 3. 12. Pentil Selang Manifold Gauge ................................................... 34
Gambar 3. 13. Kawat Las ................................................................................... 34
Gambar 3. 14. Flaring Tool ................................................................................ 35
Gambar 3. 15. Tube Cutter ................................................................................. 35

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3. 16. Gergaji Triplek ........................................................................... 36
Gambar 3. 17. Mesin Pemotong Besi ................................................................ 36
Gambar 3. 18. Rangkaian Proses Pendingin Kondensor .................................. 37
Gambar 3. 19. Cara Pendinginan Kondensor .................................................... 38
Gambar 3. 20. Gambar Teknik AC Modifikasi ................................................. 39
Gambar 3. 21. Pemasangan Alat Ukur ............................................................... 40
Gambar 3. 22. Proses Pengisian Freon Dupont R22 ......................................... 41
Gambar 3. 23. Dimensi Alat Pendingin Kondensor .......................................... 42
Gambar 3. 24. Dimensi Pipa Tembaga .............................................................. 43
Gambar 3. 25. Bagian Alat Pendingin kondensor ............................................. 43
Gambar 3. 26. Ukuran Cooler Box ..................................................................... 44
Gambar 3. 27. Perombakan Rumah Kondensor ................................................. 44
Gambar 3. 28. Pipa Tembaga Yang Disambung ............................................... 45
Gambar 3. 29. Pemasangan Pipa Tembaga ....................................................... 45
Gambar 3. 30. Pipa Kondensor dan Pipa Pendingin Kondensor ...................... 46
Gambar 3. 31. Pengerjaan Rangka Kondensor-Kompresor .............................. 46
Gambar 3. 32. Pemasangan Bodi Pada Rangka ................................................ 47
Gambar 3. 33. Pemasangan Kompresor dan Kondensor .................................. 47
Gambar 3. 34. Rumah Kondensor dan Kompresor ........................................... 47
Gambar 3. 35. Posisi Selang Inlet dan Outlet .................................................... 48
Gambar 3. 36. Posisi Masing-masing Selang .................................................... 49

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3. 37. Pompa Aquarium Didalam Kotak Styrofoam ........................... 49
Gambar 4. 1. Skema Alat Pendingin Kondensor ............................................... 51
Gambar 4. 2. Grafik Hubungan COP Terhadap Waktu Siang Hari ................. 83
Gambar 4. 3. Grafik Hubungan COP Terhadap Waktu Sore Hari ................... 85
Gambar 4. 4. Grafik Hubungan COP Terhadap Waktu Malam Hari ............... 87
Gambar 4. 5. Grafik Hubungan E Ref Terhadap Waktu Siang Hari ................ 89
Gambar 4. 6. Grafik Hubungan E Ref Terhadap Waktu Sore Hari ................. 91
Gambar 4. 7. Grafik Hubungan E Ref Terhadap Waktu Malam Hari ............. 93
Gambar 4. 8. Grafik Hubungan Wc Terhadap Waktu Siang Hari ................... 95
Gambar 4. 9. Grafik Hubungan Wc Terhadap Waktu Sore Hari ..................... 97
Gambar 4. 10. Grafik Hubungan Wc Terhadap Waktu Malam Hari ............... 99
Gambar 4. 11. Hubungan Laju Aliran Masaa Terhadap Waktu Siang Hari .... 101
Gambar 4. 12. Hubungan Laju Aliran Masaa Terhadap Waktu Sore Hari ...... 103
Gambar 4. 13. Hubungan Laju Aliran Massa Terhadpa Waktu Malam Hari .. 105
Gambar 4. 14. Hubungan Daya Kompresor Terhadap Waktu Siang Hari ...... 107
Gambar 4. 15. Hubungan Daya Kompresor Terhadap Waktu Sore Hari ........ 109
Gambar 4. 16. Hubungan Daya Kompresor Terhadap Waktu Malam Hari .... 111

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1. Temperatur Pengembunan dan Tekanan Pengembunan Dari Beberapa
Refrigeran ........................................................................................... 18
Tabel 2. 2. Jenis-Jenis Refrigeran Holocarbon .................................................. 26
Tabel 2. 3. Aplikasi Penggunaan Refrigeran Halocarbon (CFC) ...................... 27
Tabel 4. 1. Data Pengujian AC Standard Siang Hari .......................................... 53
Tabel 4. 2. Data Perhitungan AC Standard Siang Hari ....................................... 57
Tabel 4. 3. Nilai Entalphi Dari Tiap Waktu dan Tekanan Siang Hari ............... 57
Tabel 4. 4. Data Pengujian AC Standard Sore Hari ............................................. 58
Tabel 4. 5. Data Perhitungan AC Standard Sore Hari ........................................ 62
Tabel 4. 6. Nilai Entalphi Dari Tiap Waktu dan Tekanan Sore Hari ................. 62
Tabel 4. 7. Data Pengujian AC Standard Malam Hari ........................................ 63
Tabel 4. 8. Data Perhitungan AC Standard Siang Hari ....................................... 67
Tabel 4. 9. Nilai Entalphi Dari Tiap Waktu dan Tekanan Siang Hari ............... 67
Tabel 4. 10. Data Pengujian AC Dengan Pendingin Kondensor Siang Hari ..... 68
Tabel 4. 11. Data Perhitungan AC Dengan Pendingin Kondensor Siang Hari . 72
Tabel 4. 12. Nilai Entalphi Dari Tiap Waktu Dan Tekanan ............................... 72
Tabel 4. 13. Data Pengujian AC Dengan Pendingin Kondensor Sore Hari ...... 73
Tabel 4. 14. Data Perhitungan AC Dengan Pendingin Kondensor Sore Hari ... 76
Tabel 4. 15. Nilai Entalphi Dari Tiap Waktu dan Tekanan Sore Hari ............... 77

Universitas Sumatera Utara

Tabel 4. 16. Data Pengujian AC Dengan Pendingin Kondesor Malam Hari .... 78
Tabel 4. 17. Data Perhitungan AC Pendingin Kondensor Malam Hari ............. 81
Tabel 4. 18. Nilai Entalphi Dari Tiap Waktu dan Tekanan Malam Hari ........... 82
Tabel 4. 19. Nilai COP AC Standard dan AC Dengan Pendingin Kondesor Pada
Siang Hari .......................................................................................... 84
Tabel 4. 20. Nilai COP AC Standard dan AC Dengan Pendingin Kondesor Pada
Sore Hari ............................................................................................ 86
Tabel 4. 21. Nilai COP AC Standard dan AC Dengan Pendingin Kondesor Pada
Malam Hari ........................................................................................ 88
Tabel 4. 22. Nilai Efek Refrigeran AC Standard Dan AC Dengan Pendingin
Kondensor Pada Siang Hari .............................................................. 90
Tabel 4. 23. Nilai Efek Refrigeran AC Standard Dan AC Dengan Pendingin
Kondensor Pada Sore Hari ................................................................ 92
Tabel 4. 24. Nilai Efek Refrigeran AC Standard Dan AC Dengan Pendingin
Kondensor Pada Malam Hari ............................................................ 94
Tabel 4. 25. Besar Kerja Kompresi AC Standard dan AC Dengan Pendingin
Kondensor Pada Siang Hari .............................................................. 96
Tabel 4. 26. Besar Kerja Kompresi AC Standard dan AC Dengan Pendingin
Kondensor Pada Sore Hari ................................................................ 98
Tabel 4. 27. Besar Kerja Kompresi AC Standard dan AC Dengan Pendingin
Kondensor Pada Malam Hari ............................................................ 100
Tabel 4. 28. Besar Laju Aliran Massa Refrigeran AC Standard dan AC Dengan
Pendingin Kondensor Pada Siang Hari ............................................ 102
Tabel 4. 29. Besar Laju Aliran Massa Refrigeran AC Standard dan AC Dengan
Pendingin Kondensor Pada Sore Hari ............................................. 104

Universitas Sumatera Utara

Tabel 4. 30. Besar Laju Aliran Massa Refrigeran AC Standard dan AC Dengan
Pendingin Kondensor Pada Malam Hari .......................................... 106
Tabel 4. 31. Besar Daya Kompresor AC Standard dan Ac Dengan Pendingin
Kondensor Pada Siang Hari .............................................................. 108
Tabel 4. 31. Besar Daya Kompresor AC Standard dan Ac Dengan Pendingin
Kondensor Pada Sore Hari ................................................................ 110
Tabel 4. 32. Besar Daya Kompresor AC Standard dan Ac Dengan Pendingin
Kondensor Pada Malam Hari ............................................................ 112
Tabel 4. 34. Biaya Pembelian Bahan Teknik ...................................................... 117
Tabel 4. 35. Total Biaya Pembelian Alat Pendingin Kondensor ........................ 118
Tabel 4. 36. Selisih Penggunaan Biaya Listrik .................................................... 119

Universitas Sumatera Utara

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

̇

LajuAliran Massa

kg/s

Universitas Sumatera Utara