PENGUJIAN MESIN PENDINGIN RUANGAN DENGAN MENGGUNAKAN ENERGI SURYA DAN CAMPURAN AIR, GARAM, DAN ES SEBAGAI MEDIA PENDINGIN SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

PENGUJIAN MESIN PENDINGIN RUANGAN DENGAN

MENGGUNAKAN ENERGI SURYA DAN CAMPURAN

  

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  

WUNARDI SURYA

NIM. 100401039

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2015

  Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat dan karunia-Nyalah penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul

  “PENGUJIAN MESIN PENDINGIN RUANGAN DENGAN

MENGGUNAKAN ENERGI SURYA DAN CAMPURAN AIR, GARAM,

DAN ES SEBAGAI MEDIA PENDINGIN

  ”.

  Skripsi ini disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan Pendidikan Strata-1 (S1) pada Departemen Teknik Mesin sub bidang Konversi Energi, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

  Dalam menyelesaikan skripsi ini tidak sedikit kesulitan yang dihadapi penulis, namun berkat dorongan, semangat, doa, dan bantuan baik materiil, moril, maupun spirituil dari berbagai pihak akhirnya kesulitan itu dapat teratasi. Untuk itu sebagai manusia yang tahu terima kasih, dengan penuh ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada: 1.

  Bapak Tulus B. Sitorus, ST, MT. selaku Dosen Pembimbing yang dengan penuh kesabaran telah memberikan bimbingan dan motivasi kepada penulis.

  2. Bapak Ir. A. Halim Nasution, M.Sc. selaku Dosen Pembanding I dan Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST, MT. selaku Dosen Pembanding II yang telah memberikan masukan dan saran dalam penyelesaian skripsi ini.

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

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

  5. Kedua orang tua penulis, Antony dan Lan Fie, SE. serta adik penulis, Belinda Evelyn dan Daren Wunarco yang tidak pernah putus

• – putusnya memberikan dukungan, doa, dan kasih sayangnya yang tak terhingga kepada penulis.

  6. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin, yang telah membimbing serta membantu segala keperluan penulis selama

  7. Rekan – rekan khususnya Stefanus Wangsa, Dwyanto, Hendri, Helbert, Christianto, Kenny Austin, Derrick, Michael Tanjaya, Wilsen Simon, dan rekan mahasiswa angkatan 2010 serta semua rekan mahasiswa Teknik Mesin yang telah mendukung dan memberi semangat kepada penulis.

  8. Teman – teman yang selalu memotivasi khususnya Melisa, Agnes, Nadya, Jeffry, Kevin dan semua teman

• – teman yang berada di Keluarga Mahasiswa Buddhis yang telah memberi semangat. Penulis meyakini bahwa tulisan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis akan sangat berterima kasih dan dengan senang hati menerima saran, usul, dan kritik yang membangun demi tercapainya tulisan yang lebih baik. Akhir kata penulis berharap semoga tulisan ini dapat memberi manfaat kepada pembaca, Terima kasih.

  Medan, Februari 2015 WUNARDI SURYA

ABSTRAK

  Penggunaan mesin pendingin bertujuan untuk mengkondisikan dan menyegarkan udara ruangan (pengkondisian udara). Terdapat mesin pendingin ruangan jenis lain yang menggunakan listrik dan refrigeran. Mesin pendingin ruangan yang dibahas adalah mesin pendingin yang dapat menyejukkan ruangan dengan menggunakan energi surya serta campuran air, garam, dan es sebagai media pendingin yang ramah lingkungan. Campuran air, garam, dan es dapat menurunkan titik beku cairan sehingga penyerapan kalor lebih efektif. Panas dari udara lingkungan dan infiltrasi dalam mesin pendingin ruangan disebut sebagai beban pendingin. Tujuan dari pengujian mesin pendingin ruangan adalah untuk mengetahui kemampuan pendinginan mesin pendingin ruangan, mengetahui besar beban pendingin, dan mengetahui faktor

• – faktor yang mempengaruhi besarnya nilai COP. Dalam melakukan analisa pada sebuah mesin pendingin ruangan, maka diperlukan tahap proses pengujian yang mencakup penentuan waktu dan tempat, penyiapan alat bahan, pengujian pada mesin pendingin ruangan dan pengambilan data HOBO, dan perhitungan beban pendingin. Dari hasil pengujian diperoleh nilai COP rata-rata berkisar antara 1,07 sampai 1,1. Nilai tersebut menyatakan bahwa mesin pendingin ini dapat menyejukkan ruangan. Nilai COP dipengaruhi oleh besarnya beban pendingin ruangan yang bergantung pada temperatur lingkungan, kelembaban udara, dan radiasi intensitas. Semakin besar nilai temperatur ruangan dan radiasi intensitas serta semakin kecil kelembaban udara maka nilai COP akan semakin besar. Kata kunci: mesin pendingin, air, garam, es, beban pendingin, media pendingin, energi surya, COP

ABSTRACT

  The usage of cooling machine is to condition and cools the air of the room

(air conditioning). There are other types of room cooling machine using electric

and refrigerant. The room cooling machine that will be discussed is the one which

can cool the room using solar energy as well as a mixture of water, salt, and ice

as an friendly coolant. The mixture of water, salt, and ice can lower the freezing

point of the liquid so that the absorption of heat will be more effective. The heat

from ambient air and infiltration in room cooling machine called a cooling load.

The purposes to test this room cooling machine are to determine the ability of the

cooling, to determine the cooling load and identify the factors that affect the value

of COP. In conducting the analysis in this room cooling machine, it is necessary

to make some process that includes the time and place, preparation of materials,

testing the room cooling machine and HOBO data retrieval, and cooling load

calculations. The test results show that the average value of COP starts from 1.07

to 1.1. This value is stated that this cooling machine can cool the room. The value

of COP is influenced by the amount of cooling load which depends on ambient

temperature, humidity and radiation intensity. The greater values of room

temperature and intensity of the radiation as well as the smaller value of humidity

will make COP value become greater.

Keywords: cooling machine, water, salt, ice, cooling load, coolant, solar energy,

COP

  2.6.4 Panas dari Tubuh Manusia di Dalam Ruangan ..................... 16

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.6.3 Sumber

  2.6.2 Jenis Beban Pendingin ......................................................... 15

  2.6.1 Defenisi Beban Pendingin .................................................... 15

  2.6 Perkiraan Beban Pendingin ........................................................... 15

  2.5 Kecepatan Angin .......................................................................... 14

  2.4 Radiasi ......................................................................................... 13

  2.3.3 Konveksi Bebas Pelat Vertikal .............................................. 12

  2.3.2 Konveksi Bebas Pelat Horizontal ......................................... 11

  2.3.1 Konveksi Paksa .................................................................... 8

  2.3 Konveksi ...................................................................................... 7

  2.2 Konduksi ...................................................................................... 5

  2.1 Mesin Pendingin ........................................................................... 4

  ................................................................... 4

  1.5 Sistematika Penulisan ................................................................... 2

  

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ................................................................................... i ABSTRAK

  1.4 Manfaat Penulisan ........................................................................ 2

  1.3 Batasan Masalah ........................................................................... 2

  1.2 Tujuan .......................................................................................... 2

  1.1 Latar Belakang Masalah ............................................................... 1

  BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1

  ....................................................................................... x

  DAFTAR SIMBOL

  ......................................................................................... ix

  

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii

DAFTAR TABEL

  ................................................................................................. v

  DAFTAR ISI

  ................................................................................................... iv

  ABSTRACT

  ..................................................................................................... iii

• – Sumber Beban Pendingin ..................................... 15

  2.6.6 Panas dari Udara Luar (Infiltrasi) ......................................... 18

  4.2.1 Beban Pendingin dari Lampu ............................................... 33

  5.1 Kesimpulan .................................................................................. 57

  

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................. 57

  4.6 Analisa Grafik .............................................................................. 53

  4.5 Analisa Radiasi Langit Cerah ........................................................ 49

  4.4 Pengaruh Temperatur Lingkungan, Kelembaban Relatif, dan Intensitas Radiasi terhadap Nilai COP ........................................... 48

  4.3 Analisa COP (Coefficient Of Performance) ................................... 46

  4.2.6 Total Beban Pendingin ......................................................... 46

  4.2.5 Beban Pendingin Akibat Konveksi dan Konduksi ................ 38

  4.2.4 Beban Pendingin Akibat Radiasi .......................................... 37

  4.2.3 Beban Pendingin dari Manusia ............................................. 36

  4.2.2 Beban Pendingin Akibat Infiltrasi ........................................ 34

  4.2 Perhitungan Beban Pendingin Total .............................................. 33

  2.6.7 Beban Pendingin Total ......................................................... 20

  4.1 Analisa Kecepatan Angin ............................................................. 33

  .................................................. 33

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  3.4 Pengujian pada Mesin Pendingin Ruangan dan Pengambilan Data HOBO .................................................................................. 31

  3.3.2 Penyiapan Bahan .................................................................. 29

  3.3.1 Penyiapan Alat ..................................................................... 27

  3.3 Penyiapan Alat dan Bahan Pengujian ............................................ 27

  3.2 Waktu dan Tempat Pengujian ........................................................ 27

  3.1 Diagram Alir Pengujian ................................................................ 26

  

BAB III METODOLOGI PENGUJIAN .................................................. 26

  2.7 Radiasi Langit Cerah .................................................................... 22

  2.6.8 Nilai COP pada Mesin Pendingin ......................................... 21

  5.2 Saran ............................................................................................ 57