Analisa Waktu Simpan Air Terhadap Kinerja AC Split 1 PK dengan Alat Penukar Kalor Tipe Serpentine
ANALISA WAKTU SIMPAN AIR TERHADAP KINERJA AC SPLIT
SATU PK DENGAN ALAT PENUKAR KALOR DENGAN
TIPE SERPENTINE
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
TULUS H. TAMBUNAN
NIM. 120421013
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
a
Universitas Sumatera Utara
b
Universitas Sumatera Utara
c
Universitas Sumatera Utara
d
Universitas Sumatera Utara
e
Universitas Sumatera Utara
f
Universitas Sumatera Utara
g
Universitas Sumatera Utara
h
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 “ANALISA WAKTU SIMPAN AIR TERHADAP
KINERJA AC SPLIT 1 PK DENGAN ALAT PENUKAR KALOR TIPE
SERPENTINE”, disusun untuk memperoleh gelar sarjana di Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Atas kerjasama yang baik dari semua pihak, penulis telah berhasil dengan
baik menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Skripsi ini ditulis guna
memenuhi salah satu pesyaratan pendidikan Sarjana Ekstensi di Departemen
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1.
Prof. Dr. Ir. Farel H. Napitupulu selaku Dosen Pembimbing yang telah
banyak memberikan bimbingan dan saran – saran kepada penulis mulai dari
awal penyusunan proposal hingga peneliti sampai dengan selesainya
penulisan skripsi ini.
2.
Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin
Fakultas Teknik USU serta kepada seluruh Bapak dan Ibu dosen beserta staf
pegawai Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.
3.
Ir. A. Halim Nasution, M.Sc. selaku Penguji I
4.
Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST. MT. selaku Penguji II.
5.
Ayah dan Ibu serta keluarga yang telah memberikan doa dan dukungan
kepada penulis dalam menyelesaikan studi di Universitas Sumatera Utara.
6.
Bapak Johannes Asran selaku ketua Engginering Hotel Antares, Bapak
Jonathan Sinaga, Rizal, Alfred Sinaga dan seluruh Enggineering Hotel
i
Universitas Sumatera Utara
Antares Lainnya yang telah banyak membimbing penulis di lapangan dalam
melakukan pengujian dari awal hingga akhir.
7.
Rekan-rekan satu tim skripsi, Jesayas O. F. Sitinjak , Sumantri Haloho
yang banyak meluangkan waktu untuk bertukar pikiran dang juga
memberikan kritik dan saran terhadap penulis.
8.
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.
Penulis telah berupaya semaksimal mungkin dalam menyelesaikan skripsi
ini, namun penulis menyadari masih banyak kekurangan baik dari segi isi maupun
tata bahasa, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat
membangun dari pembaca demi sempurnanya skripsi ini.
Kiranya isi skripsi ini bermanfaat dalam memperkaya pengetahuan dalam
ilmu teknik khususnya Perpindahan Panas.
Medan, 31 Agustus 2015
Penulis
TULUS H. TAMBUNAN
NIM. 120421013
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Sekitar tiga per empat penggunaan energi di dunia masih dengan bahan
bakar fosil. Banyaknya gas buang yang dihasilkan oleh industri-industri besar
yang menggunakan energi fosil menyebabkan pemanasan global semakin
bertambah buruk. Konsumsi paling banyak akan bahan bakar fosil adalah
penggunaan listrik. Mengingat iklim di Indonesia cukup panas, hampir setiap
rumah menggunakan AC untuk menciptakan temperatur yang nyaman untuk
manusia yang tinggal di dalamnya. Selain itu mulai dibutuhkannya pemanas air.
Dengan memanfaatkan panas buang AC untuk memanaskan air, kita dapat
menghemat konsumsi listrik yang digunakan oleh water heater. Sistem ini dikenal
dengan Split Air Conditioning Water Heater (Split-AirConWater). Penelitian ini
adalah penelitian ekperimental yang menggunakan suatu alat uji sistem AC
dengan penambahan bak penampungan dengan metode pengumpulan data yang
bertujuan untuk mengetahui pengaruh lama penyimpanan air panas dalam bak
water heater selama AC Split 1 PK dijalankan untuk mendinginkan ruangan
terhadap kinerja AC, kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan air dan daya
aktual kompressor. Alat Penukar Kalor tipe serpentine dibuat dari pipa tembaga ¼
inch dengan panjang 4 m. Pengujian mesin ini dilakukan selama 60 menit dengan
mencatat data setiap 5 menit untuk data perhitungan. Hasil penelitian ini dapat
disimpulkan bahwa dengan AC Split-AirConWater dapat memanaskan air dari
suhu 31,4 oC- 61,1 oC untuk 35 L selama 1 jam. Dan COP yang diperoleh rata-rata
dalam 1 hari adalah 3,287. Angka ini mengalami penurunan 2% dari COP standar
yang rata-ratanya sebesar 3,38. Dan pada kalor yang dibutuhkan untuk
memanaskan air memiliki nilai tertinggi 1999,433 J/s dan nilai terendah 585,2 J/s.
Kemudian pada daya aktual kompressor cenderung stabil dengan nilai tertinggi
710,6 W dan nilai terendah 617,1 W.
Kata kunci: Energi, Alat Penukar Kalor, Pipa Serpentine, Bak Penampungan.
iii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
About three-quarters of the world's energy use is still with fossil fuels. The
amount of exhaust gases produced by major industries that use fossil fuels causes
global warming is getting worse. The consumption of most fossil fuels is the use of
electricity. Given the climate in Indonesia is quite hot, almost every house uses air
conditioning to create a comfortable temperature for humans who live in them.
Additionally began heating needs air.Dengan utilize waste heat for heating water
conditioning, we can save electricity consumption used by the water heater. This
system is known as Split Air Conditioning Water Heater (Split-AirConWa ter).
This study is experimental which uses a test apparatus air -conditioning system
with additional tank with a data collection method which aims to determine the
effect of storage time of hot water in a tub of water heater for AC Split 1 PK run
to cool the room to the performance of air conditioning, heat needed for heat the
water and the actual compressor power. Serpentine-type Heat Exchanger tool
made of ¼ inch copper pipe with a length of 4 m. Engine testing was conducted
for 60 minutes by recording data every 5 minutes for data calculation. Results of
this study can be concluded that with AC Split-AirConWater can heat the water of
a temperature of 61.1 ° C to 31.4 OC 35 L for 1 hour. And COP were obtained on
average in one day is 3,287. This figure decreased 2% from the COP standard of
the average of 3.38. And the heat required to heat the water has the highest value
1999.433 J / s and the lowest value of 585.2 J / s. Then the actual compressor
power tend to be stable with the highest value and the lowest value of 710.6 W
617.1 W.
Keyword : Energy, Heat Exchanger, Serpentine Tube, Water Storage
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .............................................................................
i
ABSTRAK ................................................................................................
iii
ABSTRACT .............................................................................................
iv
DAFTAR ISI ............................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ...............................................................................
viii
DAFTAR TABEL ....................................................................................
xii
DAFTAR SIMBOL .................................................................................
xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ........................................................................
1
1.2 Tujuan Peneitian ....................................................................
2
1.3 Batasan Masalah ......................................................................
2
1.4 Manfaat Penelitian ..................................................................
2
1.5 Metode Pengumpulan Data ....................................................
3
1.6 Sistematika Penulisan .............................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Pengkondisian Udara .................................................
5
2.2 Siklus Refrigerasi Kompresi uap ...........................................
6
2.3 Sistem AC Split .......................................................................
8
v
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Komponen-komponen AC Split dan fungsinya .................
9
2.4 Refrigeran .................................................................................
19
2.4.1 Sampel Produk Refrigeran ..................................................
22
2.4.2 Aplikasi Refrigeran .............................................................
22
2.5 Jenis-jenis Pemanas Air di Pasaran .......................................
23
2.5.1 Pemanas Air Listrik .............................................................
23
2.5.2 Pemanas Air Berbahan Bakar Gas .....................................
23
2.5.3 Pemanas Air Tenaga Surya .................................................
24
2.5.4 Air conditioning Water Heater ...........................................
25
2.6 Perhitungan kinerja sistem refrigerasi ...................................
27
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu .................................................................
30
3.2 Bahan .......................................................................................
30
3.2 Alat Ukur Yang Digunakan ...................................................
30
3.4 Peralatan yang Digunakan .....................................................
27
3.5 Langkah Pembuatan Water Heater dengan menggunakan Alat
Penukar Kalor Tipe Serpentine ..............................................
31
3.5.1 Pembuatan Rumah Kondensor dan Kompressor ...............
32
3.5.2 Pembuatan Bagian Water Heater ........................................
32
3.5.3 Pembuatan Rumah Kondensor dan Kompressor ...............
32
3.5.4 Instalasi Alat Pengujian........................................................
39
vi
Universitas Sumatera Utara
3.6 Prosedur Pengujian. ................................................................
40
3.7 Prosedur Pengolahan Data dalam Penelitian .........................
42
3.8 Flowchart Penelitian ................................................................
43
BAB IV ANALISA DATA
4.1 Analisa Karakterisasi Split-AirConWater ..............................
45
4.1.1 Pengujian pada Siang Hari ...................................................
45
4.1.2 Pengujian pada Sore Hari.....................................................
47
4.1.3 Pengujian pada Malam Hari ................................................
49
4.2 Pengolahan Data-Data .............................................................
51
4.2.1 Perhitungan Daya Kompressor (Qkomp)………………......
51
4.2.2 Perhitungan COP ..................................................................
53
4.2.3 Perhitungan Kalor yang Dibutuhkan untuk memanaskan
Air (Q) ...................................................................................
58
4.3 Pengujian AC dengan kondisi standard .................................
59
4.3.1 Pengujian Siang Hari ............................................................
59
4.3.2 Pengujian Sore Hari ..............................................................
63
4.3.3 Pengujian Malam Hari..........................................................
67
4.4 Perbandingan AC Split-AirConWater dengan AC Standar ..
71
4.4.1 Pengujian Siang Hari ............................................................
71
4.4.2 Pengujian Sore Hari ..............................................................
72
4.4.3 Pengujian Malam Hari..........................................................
73
vii
Universitas Sumatera Utara
4.5 Analisis Biaya .........................................................................
74
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan .............................................................................
79
5.2 Saran ........................................................................................
80
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
2.1 Instalasi Air Conditioner Split.............................................................
6
2.2 Skematik Sistem Pendingin Siklus Kompresi Uap Standar ..............
7
2.3 P-h Diagram Siklus Kompresi Uap Standar .......................................
7
2.4 Siklus Kompresi Uap Aktual dan Siklus Standar ..............................
8
2.5 Gambar 2.5 Split system ......................................................................
9
2.6 Gambar 2.5 Split system ......................................................................
10
2.7 Evaporator ............................................................................................
11
2.8 Motor Stepper .......................................................................................
12
2.9 Saringan Udara .....................................................................................
12
2.10 Kontrol Panel Elektrik, Remote Kontrol dan Sensor Suhu (Thermistor) ..
13
2.11 Talang Air ...........................................................................................
13
2.12 Unit Outdoor.......................................................................................
14
2.13 Kondensor...........................................................................................
15
2.14 Kompresor tipe torak .........................................................................
17
2.15 Kompresor tipe rotary ........................................................................
18
2.16 Kapasitor Kompresor .........................................................................
19
2.17 Kipas (fan ) ..........................................................................................
19
2.18 Accumulator .......................................................................................
20
2.19 Pipa Kapiler ........................................................................................
20
ix
Universitas Sumatera Utara
2.20 Refrigeran R 22 ..................................................................................
23
2.21 Pemanas Air Listrik ...........................................................................
24
2.22 Pemanas Air Berbahan Bakar Gas ....................................................
25
2.23 Prinsip Kerja Pemanas Air Tenaga Surya ........................................
26
2.24 Pemanas Air Tenaga Surya ...............................................................
26
2.25 Siklus Air Conditioning Water Heater .............................................
27
2.26 Temperatur Penggunaan air di rumah tangga ..................................
28
3.1 Pipa Tembaga .......................................................................................
31
3.2 Refrigeran R22 Dupont........................................................................
32
3.3 Bak penampungan air panas ................................................................
32
3.4 Pipa Sambungan Siku ..........................................................................
33
3.5 Clamp Meter .........................................................................................
33
3.6 Manifold Gauge ..................................................................................
34
3.7 Alat Pengukur Suhu .............................................................................
34
3.8 Pompa Vakum ......................................................................................
35
3.9 Pentil Selang Manifold Gauge ............................................................
36
3.10 Flaring Tool .......................................................................................
36
3.11 Tube Cutter .........................................................................................
36
3.12 Pengerjaan Rangka dan bodi Kondensor-Kompresor......................
37
3.13 Dimensi Tempat Kondensor-Kompressor ........................................
37
3.14 Rumah kondensor dan kompresor. ...................................................
37
x
Universitas Sumatera Utara
3.15 Pipa tembaga yang telah disambung/di-las ......................................
38
3.16 Alat penukar kalor tipe serpentine ....................................................
38
3.17 Pemasangan APK pada bak air .........................................................
38
3.18 Alat Pengujian ....................................................................................
39
3.19 Skema Alat Pengujian........................................................................
39
3.20 Desain Alat Pengujian .......................................................................
40
3.21 Pemasangan manifold gauge, pengukur suhu dan clamp meter. ....
41
3.22 Proses pengisian Freon Dupont R-22 ...............................................
41
4.1 Skema Alat Pengujian ..........................................................................
44
4.2 Grafik temperatur Split-AirConWa ter pada siang hari .....................
45
4.3 Grafik tekanan pada siang hari Split-AirConWa ter ...........................
46
4.4 Grafik temperatur pada sore hari Split-AirConWa ter ........................
47
4.5 Grafik tekanan pada sore hari Split-Air ConWa ter .............................
48
4.6 Grafik temperatur pada malam hari Split-AirConWa ter ....................
49
4.7 Grafik tekanan pada malam hari Split-AirConWa ter .........................
50
4.8 Grafik Daya Kompresor terhadap waktu pada Split-AirConWa ter ..
52
4.9 Grafik COP system terhadap waktu pada Split-AirConWa ter ..........
57
4.10 Grafik Q air terhadap waktu pada Split-AirConWa ter ....................
58
4.11 Grafik Perbandingan AC Split-AirConWater dengan AC Standar
pada siang hari ......................................................................................
72
4.12 Grafik Perbandingan AC Split-AirConWater dengan AC Standar
xi
Universitas Sumatera Utara
pada sore hari .....................................................................................
73
4.13 Grafik Perbandingan AC Split-AirConWater dengan AC Standar
pada Malam hari................................................................................
74
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
2.1 Temperatur Pengembunan dan Tekanan Pengembunan dari
Beberapa Refrigeran ...........................................................................
16
2.2 Jenis-jenis Refrigeran Holocarbon ....................................................
23
2.3 Aplikasi Penggunaan Refrigeran Holocarbon ..................................
24
4.1 Data Pengujian AC Split-Air ConWa ter pada Siang Hari ..................
46
4.2 Data Pengujian AC Split-Air ConWa ter pada Sore Hari ....................
48
4.3 Data Pengujian AC Split-Air ConWa ter pada Malam Hari ................
50
4.4 Data Perhitungan Qkomp pada AC Split-Air ConWa ter .......................
52
4.5 Data Perhitungan mref pada AC Split-AirConWa ter ..........................
53
4.6 Data Perhitungan h ref pada AC Split-AirConWa ter ...........................
54
4.7 Data Perhitungan Qev pada AC Split-AirConWa ter ...........................
55
4.8 Data Perhitungan Wc pada AC Split-AirConWa ter ...........................
56
4.9 Data Perhitungan COP pada AC Split-Air ConWa ter .......................
56
4.10 Data Perhitungan Q air pada AC Split-AirConWa ter ......................
58
4.11 Data Pengujian AC Standard Siang Hari ..........................................
60
4.12 Tabel perhitungan AC kondisi standard pada Siang Hari ...............
63
4.13 Nilai Entalphi dari tiap waktu dan tekanan ada siang hari ..............
63
4.14 Data Pengujian AC Standard Sore Hari ...........................................
64
4.15 Tabel perhitungan AC kondisi standard pada Sore Hari .................
67
xiii
Universitas Sumatera Utara
4.16 Nilai Entalphi dari tiap waktu dan tekanan pada sore hari ..............
67
4.17 Data Pengujian AC Standard Malam hari ........................................
68
4.18 Perhitungan AC dengan alat penukar kalor pada Malam Hari........
71
4.19 Nilai entalpi dari tiap tekanan dan waktu Malam Hari ....................
71
4.20 Data Perbandingan AC Split-AirConWater dengan AC Standar
pada siang hari ....................................................................................
72
4.21 Data Perbandingan AC Split-AirConWater dengan AC Standar
pada sore hari .....................................................................................
73
4.22 Data Perbandingan AC Split-AirConWater dengan AC Standar
pada malam hari .................................................................................
74
4.23 Biaya Pembelian Bahan Teknik ........................................................
75
4.24 Total Biaya Pembuatan Alat Penukar Kalor ....................................
76
xiv
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
xv
Universitas Sumatera Utara
SATU PK DENGAN ALAT PENUKAR KALOR DENGAN
TIPE SERPENTINE
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
TULUS H. TAMBUNAN
NIM. 120421013
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
a
Universitas Sumatera Utara
b
Universitas Sumatera Utara
c
Universitas Sumatera Utara
d
Universitas Sumatera Utara
e
Universitas Sumatera Utara
f
Universitas Sumatera Utara
g
Universitas Sumatera Utara
h
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 “ANALISA WAKTU SIMPAN AIR TERHADAP
KINERJA AC SPLIT 1 PK DENGAN ALAT PENUKAR KALOR TIPE
SERPENTINE”, disusun untuk memperoleh gelar sarjana di Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Atas kerjasama yang baik dari semua pihak, penulis telah berhasil dengan
baik menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Skripsi ini ditulis guna
memenuhi salah satu pesyaratan pendidikan Sarjana Ekstensi di Departemen
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1.
Prof. Dr. Ir. Farel H. Napitupulu selaku Dosen Pembimbing yang telah
banyak memberikan bimbingan dan saran – saran kepada penulis mulai dari
awal penyusunan proposal hingga peneliti sampai dengan selesainya
penulisan skripsi ini.
2.
Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin
Fakultas Teknik USU serta kepada seluruh Bapak dan Ibu dosen beserta staf
pegawai Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.
3.
Ir. A. Halim Nasution, M.Sc. selaku Penguji I
4.
Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST. MT. selaku Penguji II.
5.
Ayah dan Ibu serta keluarga yang telah memberikan doa dan dukungan
kepada penulis dalam menyelesaikan studi di Universitas Sumatera Utara.
6.
Bapak Johannes Asran selaku ketua Engginering Hotel Antares, Bapak
Jonathan Sinaga, Rizal, Alfred Sinaga dan seluruh Enggineering Hotel
i
Universitas Sumatera Utara
Antares Lainnya yang telah banyak membimbing penulis di lapangan dalam
melakukan pengujian dari awal hingga akhir.
7.
Rekan-rekan satu tim skripsi, Jesayas O. F. Sitinjak , Sumantri Haloho
yang banyak meluangkan waktu untuk bertukar pikiran dang juga
memberikan kritik dan saran terhadap penulis.
8.
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.
Penulis telah berupaya semaksimal mungkin dalam menyelesaikan skripsi
ini, namun penulis menyadari masih banyak kekurangan baik dari segi isi maupun
tata bahasa, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat
membangun dari pembaca demi sempurnanya skripsi ini.
Kiranya isi skripsi ini bermanfaat dalam memperkaya pengetahuan dalam
ilmu teknik khususnya Perpindahan Panas.
Medan, 31 Agustus 2015
Penulis
TULUS H. TAMBUNAN
NIM. 120421013
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Sekitar tiga per empat penggunaan energi di dunia masih dengan bahan
bakar fosil. Banyaknya gas buang yang dihasilkan oleh industri-industri besar
yang menggunakan energi fosil menyebabkan pemanasan global semakin
bertambah buruk. Konsumsi paling banyak akan bahan bakar fosil adalah
penggunaan listrik. Mengingat iklim di Indonesia cukup panas, hampir setiap
rumah menggunakan AC untuk menciptakan temperatur yang nyaman untuk
manusia yang tinggal di dalamnya. Selain itu mulai dibutuhkannya pemanas air.
Dengan memanfaatkan panas buang AC untuk memanaskan air, kita dapat
menghemat konsumsi listrik yang digunakan oleh water heater. Sistem ini dikenal
dengan Split Air Conditioning Water Heater (Split-AirConWater). Penelitian ini
adalah penelitian ekperimental yang menggunakan suatu alat uji sistem AC
dengan penambahan bak penampungan dengan metode pengumpulan data yang
bertujuan untuk mengetahui pengaruh lama penyimpanan air panas dalam bak
water heater selama AC Split 1 PK dijalankan untuk mendinginkan ruangan
terhadap kinerja AC, kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan air dan daya
aktual kompressor. Alat Penukar Kalor tipe serpentine dibuat dari pipa tembaga ¼
inch dengan panjang 4 m. Pengujian mesin ini dilakukan selama 60 menit dengan
mencatat data setiap 5 menit untuk data perhitungan. Hasil penelitian ini dapat
disimpulkan bahwa dengan AC Split-AirConWater dapat memanaskan air dari
suhu 31,4 oC- 61,1 oC untuk 35 L selama 1 jam. Dan COP yang diperoleh rata-rata
dalam 1 hari adalah 3,287. Angka ini mengalami penurunan 2% dari COP standar
yang rata-ratanya sebesar 3,38. Dan pada kalor yang dibutuhkan untuk
memanaskan air memiliki nilai tertinggi 1999,433 J/s dan nilai terendah 585,2 J/s.
Kemudian pada daya aktual kompressor cenderung stabil dengan nilai tertinggi
710,6 W dan nilai terendah 617,1 W.
Kata kunci: Energi, Alat Penukar Kalor, Pipa Serpentine, Bak Penampungan.
iii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
About three-quarters of the world's energy use is still with fossil fuels. The
amount of exhaust gases produced by major industries that use fossil fuels causes
global warming is getting worse. The consumption of most fossil fuels is the use of
electricity. Given the climate in Indonesia is quite hot, almost every house uses air
conditioning to create a comfortable temperature for humans who live in them.
Additionally began heating needs air.Dengan utilize waste heat for heating water
conditioning, we can save electricity consumption used by the water heater. This
system is known as Split Air Conditioning Water Heater (Split-AirConWa ter).
This study is experimental which uses a test apparatus air -conditioning system
with additional tank with a data collection method which aims to determine the
effect of storage time of hot water in a tub of water heater for AC Split 1 PK run
to cool the room to the performance of air conditioning, heat needed for heat the
water and the actual compressor power. Serpentine-type Heat Exchanger tool
made of ¼ inch copper pipe with a length of 4 m. Engine testing was conducted
for 60 minutes by recording data every 5 minutes for data calculation. Results of
this study can be concluded that with AC Split-AirConWater can heat the water of
a temperature of 61.1 ° C to 31.4 OC 35 L for 1 hour. And COP were obtained on
average in one day is 3,287. This figure decreased 2% from the COP standard of
the average of 3.38. And the heat required to heat the water has the highest value
1999.433 J / s and the lowest value of 585.2 J / s. Then the actual compressor
power tend to be stable with the highest value and the lowest value of 710.6 W
617.1 W.
Keyword : Energy, Heat Exchanger, Serpentine Tube, Water Storage
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .............................................................................
i
ABSTRAK ................................................................................................
iii
ABSTRACT .............................................................................................
iv
DAFTAR ISI ............................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ...............................................................................
viii
DAFTAR TABEL ....................................................................................
xii
DAFTAR SIMBOL .................................................................................
xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ........................................................................
1
1.2 Tujuan Peneitian ....................................................................
2
1.3 Batasan Masalah ......................................................................
2
1.4 Manfaat Penelitian ..................................................................
2
1.5 Metode Pengumpulan Data ....................................................
3
1.6 Sistematika Penulisan .............................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Pengkondisian Udara .................................................
5
2.2 Siklus Refrigerasi Kompresi uap ...........................................
6
2.3 Sistem AC Split .......................................................................
8
v
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Komponen-komponen AC Split dan fungsinya .................
9
2.4 Refrigeran .................................................................................
19
2.4.1 Sampel Produk Refrigeran ..................................................
22
2.4.2 Aplikasi Refrigeran .............................................................
22
2.5 Jenis-jenis Pemanas Air di Pasaran .......................................
23
2.5.1 Pemanas Air Listrik .............................................................
23
2.5.2 Pemanas Air Berbahan Bakar Gas .....................................
23
2.5.3 Pemanas Air Tenaga Surya .................................................
24
2.5.4 Air conditioning Water Heater ...........................................
25
2.6 Perhitungan kinerja sistem refrigerasi ...................................
27
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu .................................................................
30
3.2 Bahan .......................................................................................
30
3.2 Alat Ukur Yang Digunakan ...................................................
30
3.4 Peralatan yang Digunakan .....................................................
27
3.5 Langkah Pembuatan Water Heater dengan menggunakan Alat
Penukar Kalor Tipe Serpentine ..............................................
31
3.5.1 Pembuatan Rumah Kondensor dan Kompressor ...............
32
3.5.2 Pembuatan Bagian Water Heater ........................................
32
3.5.3 Pembuatan Rumah Kondensor dan Kompressor ...............
32
3.5.4 Instalasi Alat Pengujian........................................................
39
vi
Universitas Sumatera Utara
3.6 Prosedur Pengujian. ................................................................
40
3.7 Prosedur Pengolahan Data dalam Penelitian .........................
42
3.8 Flowchart Penelitian ................................................................
43
BAB IV ANALISA DATA
4.1 Analisa Karakterisasi Split-AirConWater ..............................
45
4.1.1 Pengujian pada Siang Hari ...................................................
45
4.1.2 Pengujian pada Sore Hari.....................................................
47
4.1.3 Pengujian pada Malam Hari ................................................
49
4.2 Pengolahan Data-Data .............................................................
51
4.2.1 Perhitungan Daya Kompressor (Qkomp)………………......
51
4.2.2 Perhitungan COP ..................................................................
53
4.2.3 Perhitungan Kalor yang Dibutuhkan untuk memanaskan
Air (Q) ...................................................................................
58
4.3 Pengujian AC dengan kondisi standard .................................
59
4.3.1 Pengujian Siang Hari ............................................................
59
4.3.2 Pengujian Sore Hari ..............................................................
63
4.3.3 Pengujian Malam Hari..........................................................
67
4.4 Perbandingan AC Split-AirConWater dengan AC Standar ..
71
4.4.1 Pengujian Siang Hari ............................................................
71
4.4.2 Pengujian Sore Hari ..............................................................
72
4.4.3 Pengujian Malam Hari..........................................................
73
vii
Universitas Sumatera Utara
4.5 Analisis Biaya .........................................................................
74
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan .............................................................................
79
5.2 Saran ........................................................................................
80
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
2.1 Instalasi Air Conditioner Split.............................................................
6
2.2 Skematik Sistem Pendingin Siklus Kompresi Uap Standar ..............
7
2.3 P-h Diagram Siklus Kompresi Uap Standar .......................................
7
2.4 Siklus Kompresi Uap Aktual dan Siklus Standar ..............................
8
2.5 Gambar 2.5 Split system ......................................................................
9
2.6 Gambar 2.5 Split system ......................................................................
10
2.7 Evaporator ............................................................................................
11
2.8 Motor Stepper .......................................................................................
12
2.9 Saringan Udara .....................................................................................
12
2.10 Kontrol Panel Elektrik, Remote Kontrol dan Sensor Suhu (Thermistor) ..
13
2.11 Talang Air ...........................................................................................
13
2.12 Unit Outdoor.......................................................................................
14
2.13 Kondensor...........................................................................................
15
2.14 Kompresor tipe torak .........................................................................
17
2.15 Kompresor tipe rotary ........................................................................
18
2.16 Kapasitor Kompresor .........................................................................
19
2.17 Kipas (fan ) ..........................................................................................
19
2.18 Accumulator .......................................................................................
20
2.19 Pipa Kapiler ........................................................................................
20
ix
Universitas Sumatera Utara
2.20 Refrigeran R 22 ..................................................................................
23
2.21 Pemanas Air Listrik ...........................................................................
24
2.22 Pemanas Air Berbahan Bakar Gas ....................................................
25
2.23 Prinsip Kerja Pemanas Air Tenaga Surya ........................................
26
2.24 Pemanas Air Tenaga Surya ...............................................................
26
2.25 Siklus Air Conditioning Water Heater .............................................
27
2.26 Temperatur Penggunaan air di rumah tangga ..................................
28
3.1 Pipa Tembaga .......................................................................................
31
3.2 Refrigeran R22 Dupont........................................................................
32
3.3 Bak penampungan air panas ................................................................
32
3.4 Pipa Sambungan Siku ..........................................................................
33
3.5 Clamp Meter .........................................................................................
33
3.6 Manifold Gauge ..................................................................................
34
3.7 Alat Pengukur Suhu .............................................................................
34
3.8 Pompa Vakum ......................................................................................
35
3.9 Pentil Selang Manifold Gauge ............................................................
36
3.10 Flaring Tool .......................................................................................
36
3.11 Tube Cutter .........................................................................................
36
3.12 Pengerjaan Rangka dan bodi Kondensor-Kompresor......................
37
3.13 Dimensi Tempat Kondensor-Kompressor ........................................
37
3.14 Rumah kondensor dan kompresor. ...................................................
37
x
Universitas Sumatera Utara
3.15 Pipa tembaga yang telah disambung/di-las ......................................
38
3.16 Alat penukar kalor tipe serpentine ....................................................
38
3.17 Pemasangan APK pada bak air .........................................................
38
3.18 Alat Pengujian ....................................................................................
39
3.19 Skema Alat Pengujian........................................................................
39
3.20 Desain Alat Pengujian .......................................................................
40
3.21 Pemasangan manifold gauge, pengukur suhu dan clamp meter. ....
41
3.22 Proses pengisian Freon Dupont R-22 ...............................................
41
4.1 Skema Alat Pengujian ..........................................................................
44
4.2 Grafik temperatur Split-AirConWa ter pada siang hari .....................
45
4.3 Grafik tekanan pada siang hari Split-AirConWa ter ...........................
46
4.4 Grafik temperatur pada sore hari Split-AirConWa ter ........................
47
4.5 Grafik tekanan pada sore hari Split-Air ConWa ter .............................
48
4.6 Grafik temperatur pada malam hari Split-AirConWa ter ....................
49
4.7 Grafik tekanan pada malam hari Split-AirConWa ter .........................
50
4.8 Grafik Daya Kompresor terhadap waktu pada Split-AirConWa ter ..
52
4.9 Grafik COP system terhadap waktu pada Split-AirConWa ter ..........
57
4.10 Grafik Q air terhadap waktu pada Split-AirConWa ter ....................
58
4.11 Grafik Perbandingan AC Split-AirConWater dengan AC Standar
pada siang hari ......................................................................................
72
4.12 Grafik Perbandingan AC Split-AirConWater dengan AC Standar
xi
Universitas Sumatera Utara
pada sore hari .....................................................................................
73
4.13 Grafik Perbandingan AC Split-AirConWater dengan AC Standar
pada Malam hari................................................................................
74
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
2.1 Temperatur Pengembunan dan Tekanan Pengembunan dari
Beberapa Refrigeran ...........................................................................
16
2.2 Jenis-jenis Refrigeran Holocarbon ....................................................
23
2.3 Aplikasi Penggunaan Refrigeran Holocarbon ..................................
24
4.1 Data Pengujian AC Split-Air ConWa ter pada Siang Hari ..................
46
4.2 Data Pengujian AC Split-Air ConWa ter pada Sore Hari ....................
48
4.3 Data Pengujian AC Split-Air ConWa ter pada Malam Hari ................
50
4.4 Data Perhitungan Qkomp pada AC Split-Air ConWa ter .......................
52
4.5 Data Perhitungan mref pada AC Split-AirConWa ter ..........................
53
4.6 Data Perhitungan h ref pada AC Split-AirConWa ter ...........................
54
4.7 Data Perhitungan Qev pada AC Split-AirConWa ter ...........................
55
4.8 Data Perhitungan Wc pada AC Split-AirConWa ter ...........................
56
4.9 Data Perhitungan COP pada AC Split-Air ConWa ter .......................
56
4.10 Data Perhitungan Q air pada AC Split-AirConWa ter ......................
58
4.11 Data Pengujian AC Standard Siang Hari ..........................................
60
4.12 Tabel perhitungan AC kondisi standard pada Siang Hari ...............
63
4.13 Nilai Entalphi dari tiap waktu dan tekanan ada siang hari ..............
63
4.14 Data Pengujian AC Standard Sore Hari ...........................................
64
4.15 Tabel perhitungan AC kondisi standard pada Sore Hari .................
67
xiii
Universitas Sumatera Utara
4.16 Nilai Entalphi dari tiap waktu dan tekanan pada sore hari ..............
67
4.17 Data Pengujian AC Standard Malam hari ........................................
68
4.18 Perhitungan AC dengan alat penukar kalor pada Malam Hari........
71
4.19 Nilai entalpi dari tiap tekanan dan waktu Malam Hari ....................
71
4.20 Data Perbandingan AC Split-AirConWater dengan AC Standar
pada siang hari ....................................................................................
72
4.21 Data Perbandingan AC Split-AirConWater dengan AC Standar
pada sore hari .....................................................................................
73
4.22 Data Perbandingan AC Split-AirConWater dengan AC Standar
pada malam hari .................................................................................
74
4.23 Biaya Pembelian Bahan Teknik ........................................................
75
4.24 Total Biaya Pembuatan Alat Penukar Kalor ....................................
76
xiv
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
xv
Universitas Sumatera Utara