PERANCANGAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA SmarT EV.2 MOBIL LISTRIK DENGAN BODI KOMPOSIT.

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PERANCANGAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA
SmarT EV.2
MOBIL LISTRIK DENGAN BODI KOMPOSIT

SKRIPSI
Diajukansebagaisalahsatusyarat
untukmemperolehgelar
SarjanaTeknik

Oleh:
RATNO PUJI SUPRIYONO
NIM. I0408013

JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user

2014
i

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

ii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PERANCANGAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA
SmarT EV.2
MOBIL LISTRIK DENGAN BODI KOMPOSIT

Disusunoleh :


RATNO PUJI SUPRIYONO
NIM. I0408013

DosenPembimbing I

DosenPembimbing II

D. Danardono, ST., MT., Ph.D
NIP. 196905141999031001

EkoPrasetyoBudiana, ST., MT.
NIP. 197109261999031002

24Januari 2014

1. Dr. Budi Santoso, ST., MT.
NIP. 197011052000031001

..............................


2. Dr. Eng. SyamsulHadi, ST., MT.
NIP. 197106151998021002

..............................

Mengetahui,
KetuaJurusanTeknikMesin

KoordinatorTugasAkhir

DidikDjokoSusilo, ST., MT.
NIP. 197203131997021001

WahyuPurwoRaharjo, ST., MT.
NIP. 197202292000121001

commit to user

iii


perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

MOTTO

“SesungguhnyaAllohtidakmerubahkeadaansuatukaumsehinggamerekam
erubahkeadaan yang adapadadirimerekasendiri”
(Q.S. ArRa’ad : 11)

“Sesungguhnyabersamakesulitanituadakemudahan.”
(Q.S. Al Insyirah : 6)

“Sebuahperjalananseribu mil harusdiawalidengansatulangkah”
(PepatahCinaKuno)

“Kautidakbisamenyeberangilautanhanyadenganmenatapairnya”
(Rabindranath Tagore)


commit to user

iv

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PERSEMBAHAN

DengansegalakerendahanhatiserayamengucapkansyukurkehadiratIll
ahi, kupersembahkantulisaninikepada:
1. Allah

SWT,

Pemiliksegalakeagungan,

kemuliaan,


kekuatandankeperkasaan.
2. JunjunganNabibesar

Muhammad

Sholawatsertasalamsemogaselalutercurahpadanya,

SAW.
keluarga,

sahabatdanpengikutnya yang istiqomahsampaiakhirzaman.
3. Kasihsayangdancinta

yang

takpernahputusdariBapak,

Ibu,

Adikkusertakeluargatercinta.

4. BapakDominicusDanardonodanBapakEkoPrasetya
takpernahlelahuntukmembimbingtugasakhirsaya.
5. Seluruhdosen, karyawan, danmahasiswaTeknikMesin UNS.

commit to user

v

yang

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PERANCANGAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA
SmarT EV.2
MOBIL LISTRIK DENGAN BODI KOMPOSIT

RatnoPujiSupriyono
JurusanTeknikMesin

FakultasTeknikUniversitasSebelasMaret
Surakarta, Indonesia
email: [email protected]

ABSTRAK
PerhitunganbebanpendinginanuntukmobillistrikSmarT
EV.2
menggunakanmetodeCooling Load Temperature Difference/Solar Cooling
Load/Cooling Load Factor.SmarT EV.2 adalahmobillistriknasionalmenggunakan
motor
listriksebagaipenggerakdan
material
kompositsebagaibodi
yang
dikembangkanolehUniversitasSebelasMaret.
Bebanpendinginansteady
state
dipengaruhiolehkonduksi,
radiasi,
metabolismepenumpang,

ventilasi,
danbebanperalatanpengkondisianudara.Hasilperhitunganmenunjukkanbahwabeba
npendinginanpuncakterjadiketikakendaraanmelajukearahbarat, denganjumlah total
2186,31 W.
PeralatanpengkondisianudarauntukSmarT
EV.2
harusmempunyaispesifikasi minimum kapasitaspendinginansebesar2186,31 W,
area kontakgas coolersebesar 0,117 m2, dan area kontak evaporator sebesar 0,05
m2 .
Kata kunci :bebanpendinginan, SmarT EV.2, Cooling Load Temperature
Difference/Solar Cooling Load/Cooling Load Factor.

commit to user

vi

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id


DESIGN OF AIR CONDITIONING SYSTEM
SmarT EV.2
ELECTRIC VEHICLE WITH COMPOSITE BODY

RatnoPujiSupriyono
Mechanical Engineering Department
Faculty of EngineeringUniversitasSebelasMaret
Surakarta, Indonesia
email: [email protected]
ABSTRACT
Cooling load calculation for SmarT EV.2 electric vehicle uses Cooling
Load Temperature Difference/Solar Cooling Load/Cooling Load Factormethod.
SmarT EV.2 is National Electric Vehicle using electric motor as power and
composite materials as the body developed by SebelasMaret University.Steady
state cooling load includes as major contributors, conduction, radiation,
metabolic, ventilation, and air conditioning load. The result indicates that peak
cooling load can be occured when vehicle runs to west direction, which total
amount 2186,31 watts.
Air conditioning equipment for SmarT EV.2 must be have minimum
specification 2186,31 W for the cooling capacity, 0,117 m2 for the minimum

contact area of gas cooler, and 0,05 m2 for the minimum contact area of
evaporator.
Keywords: cooling load, SmarT EV.2, Cooling
Difference/Solar Cooling Load/Cooling Load Factor.

commit to user

vii

Load

Temperature

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Segalapujidansyukurkehadirat

Allah

SWT

yang

telahmemberikanrahmatsertahidayahkepadapenulissehinggamampumelaksanakan
danmenyelesaikanskripsidenganjudul
“PerancanganSistemPengkondisianUdaraSmarT

EV.2

Mobil

ListrikdenganBodiKomposit” denganbaik.
SkripsiinidisusungunamemenuhipersyaratanuntukmemperolehgelarSarja
naTeknikdi

JurusanTeknikMesinFakultasTeknikUniversitasSebelasMaret

Surakarta.
Dalammengerjakanskripsiinipenulismendapatbantuandariberbagaipihak,
baiksecaralangsungmaupuntidaklangsung.Olehkarenaitupadakesempataninipenuli
singinmenyampaikanterimakasihkepadasemuapihakatassegalabantuandanperhatia
nselamapenulismenyelesaikanskripsiini.Untukitupenulismengucapkanterimakasih
yang sebesar-besarnyakepada:
1. BapakDominicusDanardono, ST., MT., Ph.DselakuDosenpembimbing I yang
senantiasamemberikannasehat,
arahandanbimbingandalammenyelesaikanskripsiini.
2. BapakEkoPrasetyaBudiana,

ST.,

MT.selakuDosenPembimbing

II

yang

turutsertamemberikanmotivasi,
arahandanbimbingandalammenyelesaikanskripsiini.
3. BapakDr. Budi Santoso, ST., MT.danBapakSyamsulHadi, ST., MT.,
Ph.Dselakudosenpengujitugasakhirsaya

yang

telahmemberi

saran

yang

Istanto,

ST.,

membangun.
4. BapakBambangKusharjanta,

ST.,

MT.selakuPembimbingAkademis

MT.
yang

danBapak

Tri

telahberperansebagai

orang

tuapenulisdalammenyelesaikanstudi di UniversitasSebelasMaretini.
5. BapakDidikDjokoSusilo,

ST.,

selakuKetuaJurusanTeknikMesinFakultasTeknikUniversitasSebelasMaret.
commit to user
6. BapakWahyuPurwoRaharjo, ST., MT. selakuKoordinatorTugasAkhir.

viii

MT.

perpustakaan.uns.ac.id

7. Bapak

digilib.uns.ac.id

Dr.

Techn.

Suyitno

yang
of

pernahmenjadipembimbingTugasAkhirpenulisdanmembentuksense
engineeringsekaligusmerasakandahsyatnya Lab. Biofuel JTM UNS.

8. SeluruhstafdosenJurusanTeknikMesinFakultasTeknikUniversitasSebelasMaret
yang telahturutsertamendidikpenulishinggamenyelesaikanstudi S1.
9. SeluruhstafkaryawanadministrasiJurusanTeknikMesinFakultasTeknikUniversit
asSebelasMaret yang telahmemberikankemudahandalamhaladministrasi.
10. StaflaboratoriumBiofuel, Mas Darmanto, besertateman-teman Lab. Biofuel
JTM UNS yang pernahmembersamaipengerjaanTugasAkhir.
11. Ayah, Ibudanadikkuatasdoarestu, nasihat, motivasi, dukungan material dan
spiritual dalammenyelesaikanskripsi.
12. Rekan-rekanseperjuanganAngkatan

2008,

kakaktingkatdanadiktingkat

di

JurusanTeknikMesin UNS.
13. Special

thanks

to

Ns.

SeptiNursanindahSasikirana,

S.Kep.,terimakasihatasmotivasidankesabarannya.
14. Jajarandireksi

PT.

TorishimaGuna

Engineering

yang

maumenerimasebagaikaryawanbahkansebelumpenulis lulus.
15. BapakAntoni

Muhammad

offshore-skills.com

yang

telahmendukungkelancaranskripsipenulis

yang

danrekan-rekan

di

telahmemberikanarahandaninspirasi.
16. Dan

semuapihak

yang

tidakbisapenulissebutkansatu-persatu.
Padaakhirnyapenulismenyadaribahwadalampenyusunanskripsiinimasihjau
hdarisempurnakarenaketerbatasankemampuandanpengetahuanpenulis.Olehkarenai
tupenulismengharapkankritikdan

saran

yang

bersifatmembangundarisemuapihaksupayamenjadimasukan

yang

sangatbergunabagipenulisuntukmemperbaikidanmenyempurnakanpenulisan
yang

akandatang.

Akhir

lain
kata,

penulisberharapsemogalaporanskripsiinidapatbergunadanbermanfaatbagikitasemu
adanbagipenulispadakhususnya.
Surakarta, 24 Januari 2014
commit to user

ix

Penulis

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

Halaman Judul................................................................................................... i
Surat Penugasan ................................................................................................ ii
Halaman Pengesahan......................................................................................... iii
Motto ................................................................................................................. iv
Persembahan...................................................................................................... v
Abstrak .............................................................................................................. vi
Kata Pengantar .................................................................................................. viii
Daftar Isi ........................................................................................................... x
Daftar Gambar................................................................................................... xii
Daftar Tabel....................................................................................................... xiv
Daftar Notasi ..................................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1
1.2PerumusanMasalah ........................................................................ 1
1.3BatasanMasalah ............................................................................. 2
1.4TujuanPerancangan ........................................................................ 2
1.5ManfaatPerancangan ...................................................................... 2
1.6SistematikaPenulisan ..................................................................... 2
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................................. 3
2.2 Dasar Teori...................................................................................... 4
2.2.1 Pengenalan Mobil Listrik SmarT EV.2.................................. 4
2.2.2 Kenyamanan Termal dalam Kendaraan ................................. 4
2.2.3 Pengkondisian Udara Kendaraan ........................................... 5
2.2.4 Beban Pendinginan ................................................................ 5
2.2.5 Perhitungan Beban Pendinginan
Menggunakan Metode CLTD/SCL/CLF ............................... 7
2.2.6 Peralatan Pengkondisian Udara.............................................. 9
BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN
commit to user
3.1 Data yang Dibutuhkan untuk Perhitungan ...................................... 11

x

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

3.2.1 Karakteristik Fisik Kendaraan................................................ 11
3.2.2 Kondisi Lingkungan............................................................... 12
3.2.3 Bodi ........................................................................................ 12
3.2.4 Kaca ....................................................................................... 12
3.2.5 Keadaan Kendaraan dan Penumpang..................................... 12
3.2Diagram Alir Penelitian .................................................................. 13
BAB IV DATA DAN PERANCANGAN
4.1 Pendahuluan .................................................................................... 14
4.2Perhitungan Beban Pendinginan ................................................... 14
4.2.1 Perhitungan Beban Pendinginan Sensibel………………….. 15
4.2.2Perhitungan Beban Pendinginan Laten ……………………. 29
4.3Sistem dan Komponen Pengkondisian Udara ................................. 30
4.3.1Tipe Refrigeran ...................................................................... 30
4.3.2Karakteristik CO2 sebagai Fluida Kerja ................................ 35
4.3.3Siklus Refrigerasi dan Proses Pengkondisian Udara ............. 36
4.3.4Komponen Pengkondisian Udara .......................................... 42
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 49
5.2 Saran................................................................................................ 49
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

commit to user

xi

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1File CAD mobil listrik SmarT EV.2 tampak samping ................. 11
Gambar 3.2File CAD mobil listrik SmarT EV.2 tampak depan ..................... 11
Gambar 3.3Diagram alir penelitian ................................................................. 13
Gambar 4.1Konstruksi atap ............................................................................. 15
Gambar 4.2Tahanan termal atap ...................................................................... 15
Gambar 4.3Konstruksi bodi samping .............................................................. 17
Gambar 4.4Tahanan termal bodi samping ....................................................... 17
Gambar 4.5Konstruksi bodi belakang ............................................................. 19
Gambar 4.6Tahanan termal bodi belakang ...................................................... 19
Gambar 4.7Konstruksi kaca depan .................................................................. 20
Gambar 4.8Tahanan termal kaca depan .......................................................... 20
Gambar 4.9Konstruksi kaca samping .............................................................. 21
Gambar 4.10Tahanan termal kaca samping ..................................................... 22
Gambar 4.11Konstruksi kaca belakang ............................................................ 23
Gambar 4.12Tahanan termal kaca belakang .................................................... 23
Gambar 4.13Perbandingan emisi (equivalen dalam juta ton CO2)
dari sistem pengkondisian udara kendaraan di Jerman,
menggunakan skenario Business as Usual (BaU)
dan skenario pengurangan dengan fase dari CO2
berdasarkan sistem AC sejak 2007............................................ 33
Gambar 4.14 Grafik perbandingan daya kompresor CO2 dan R134a .............. 34
Gambar 4.15 Toyota Fuel Cell Hybrid Vehicle................................................ 35
Gambar 4.16Siklus refrigerasi CO2 ................................................................. 36
Gambar 4.17 Kurva ideal tekanan tinggi pada kompresor ............................... 37
Gambar 4.18Diagram p-h siklus CO2 ............................................................. 38
Gambar 4.19Diagram psikrometrik proses pengkondisian udara.................. .. 41
Gambar 4.20Mesin refrigerasi CO2 dari CalsonicKansei Corporation.......... .. 42
Gambar 4.21Mesin refrigerasi CO2 dari Toyota dan Denso ........................... 43
commit
to user Manufacturing Company ... 44
Gambar 4.22 Mesin refrigerasi CO
2 dari Modine

xii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Gambar 4.23Mesinrefrigerasi CO2dari Zexel ……………………………... 44
Gambar 4.24 Electrically controlled expansion valve……………………….. 45
Gambar 4.25Electric compressordariIxetic ………………………………... 46
Gambar 4.26 Jaringan perpipaan sistem refrigerasi ......................................... 47
Gambar 4.27 Pipa untuk refrigeran CO2 .......................................................... 47

commit to user

xiii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Konduktivitas termal material komposit bodi dan atap SmarT EV.2 14
Tabel 4.2Karakteristik udara dalam konstruksi bodi dan atap SmarT EV.2 ... 14
Tabel 4.3 Karakteristik udara konveksi dalam kabin SmarT EV.2 .................. 14
Tabel 4.4Karakteristik material penyusun atap ............................................... 16
Tabel 4.5Karakteristik material penyusun bodi samping ................................ 17
Tabel 4.6Karakteristik material penyusun bodi belakang ............................... 19
Tabel 4.7Karakteristik material kaca depan .................................................... 20
Tabel 4.8Karakteristik material kaca samping ................................................ 21
Tabel 4.9Karakteristik material kaca belakang ............................................... 23
Tabel 4.10Radiasi melalui kaca depan ............................................................ 24
Tabel 4.11Radiasi melalui kaca samping kiri .................................................. 25
Tabel 4.12Radiasi melalui kaca samping kanan ............................................. 26
Tabel 4.13Radiasi melalui kaca belakang........................................................27
Tabel 4.14Total pembebanan pada kaca .......................................................... 28
Tabel 4.15 Beban pendinginan pada kabin mobil listrik SmarT EV.2 ............ 30
Tabel 4.16Macam-macam refrigeran dan karakteristiknya..............................32
Tabel 4.17Sifat termodinamika mesin refrigerasi CO2....................................39
Tabel 4.18PanjangpipapadasistempengkondisianudaraSmarT EV.2........

. 47

Tabel 4.19Volumesistemrefrigerasi ……………………………………….. 49

commit to user

xiv

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR NOTASI



= luas permukaan (m2)

��

= tingkatpenurunansuhu (°C)



= bedatemperaturudara (°C)





= bedatemperaturbebanpendinginan (°C)



= faktorbebanpendinginanuntuk orang
= kapasitaspanasspesifikudara(J/kg.K)



= penambahanpanaslatendari orang (W)



= jumlah orang di dalammobil

�̇

= lajualiranmassaudara (kg/s)



= lajuudarainfiltrasi (L/s)

���

��

��


= bebanpendinginanlatenakibatventilasidaninfiltrasi (W)
= bebanpendinginansensibelakibatventilasidaninfiltrasi (W)
= bebanpendinginandarikonduksi (W)
= total beban pendinginan (W)





,�

,





= beban pendinginan dari sistem pengkondisian udara (W)

,�





,

= bebanpendinginanlatendaripenumpang (W)
= bebanpendinginansensibeldaripenumpang (W)
= bebanpendinginandariradiasi (W)
= koefisien peneduhan
= bebanpendinginandari solar (W/m2)
= penambahanpanassensibeldari orang (W)
= koefisien perpindahan panas menyeluruh (W/m2.°C)

commit to user

xv