Tugas teknik pengkondisian udara

DASAR REFRIGERASI DAN PENGKONDISIAN UDARA Udara panas menyebabkan rasa tidak nyaman untuk beraktifitas. Kondisi akan semakin parah apabila orang bekerja atau beraktifitas di dalam ruang yang tertutup dengan sirkulasi udara yang terbatas. Udara dengan kelembaban tinggi dapat menimbulkan rasa tidak nyaman, hal ini karena pada kondisi tersebut orang menjadi mudah berkeringat. Untuk mengatasi kondisi tersebut, udara di dalam ruangan harus dikondisikan sehingga mempunyai karakteristik yang cocok dengan kondisi tubuh orang yang menempati ruangan. Di dalam suatu ruangan yang udaranya dikondisikan, temperatur dan kelembaban udara dapat dikontrol sampai kondisi dimana penghuni ruangan merasa nyaman. Peralatan yang dapat dipakai untuk pengkondisian udara biasanya adalah air conditioner (AC), humidifier (pelembab), fan atau blower. Disamping untuk mengontrol temperatur udara, AC dapat digunakan sekaligus untuk sirkulasi sehingga kondisi udara tetap bersih. Fan dan bower hanya digunakan untuk sirkulasi udara saja. Air conditioner atau alat pengkondisi udara termasuk jenis mesin yang bekerja mengikuti siklus termodinamika yaitu siklus kompresi uap atau daur kompresi uap. Fluida kerja yang dipakai untuk daur ini biasa dinamakan refrigeran. Daur kompresi uap diaplikasikan pada mesin-mesin refrigerasi. Sebagai contoh adalah freezer, mesin ini banyak dipakai untuk mengkondiskan benda pada suhu rendah. Sebagai contoh bahan pangan seperti buah-buahan, sayur-mayur, makanan kaleng, atau lainnya sering ditempatkan di dalam freezer supaya lebih awet dan tetap segar. Freezer banyak dipakai industri makanan atau industri obat untuk pegawetan. Klasifikasi Mesin Refrigerasi Mesin refrigerasi berdasarkan cara kerjanya dibagi menjadi tiga yaitu ; 1. Mesin refrigerasi daur kompresi uap 2. Mesin refrigersi daur absorpsi 3. Pompa kalor Mesin refrigerasi daur kompresi uap banyak dipakai untuk mesin mesin pengkondisi udara skala kecil, fluidanya menggunakan refrigeran khusus. Untuk mesin refrigerasi absorpsi biasanya dipakai untuk skala besar pada industri. Fluida kerja yang dipakai ada dua macam yaitu sebagai absorpsi dan fluida sirkulasi. Pompa kalor merupakan jenis mesin refrigasi untuk pemanasan ruangan dengan cara memanfaatkan kalor yang dibuang dari kondensor Mesin refrigerasi secara umum digunakan untuk pengkondisian udara suatu ruangan, rumah atau industri, sehingga setiap orang yang berada pada ruagan tersebut akan merasa nyaman. Berikut ini adalah contoh penggunaan mesin referigerasi; Pengkondisian udara untuk industri Pada industri terdapat banyak benda yang dapat menimbulkan panas seperti mesin-mesin, peralatan komputer, dan jumlah karyawan Pipa Udara ruangan yang banyak. Hal ini dapat menyebabkan kondisi lingkungan yang tidak segar, kotor dan lembab. Kelembaban yang tinggi dapat menyebabkan peralatan cepat korosi atau berkarat. Untuk peralatan komputer yang beroperasi pada temperatur di atas normal dapat menimbulakn kerusakan. Pemasangan pengkondisi udara menjadi penting sehingga temperatur dan kelembaban dapat datur. Pengkondisian udara untuk Laboratorium Peralatan-peralatan pada laboratorium biasannya harus besih dan higines, tidak boleh terkontaminasi dengan penyakit dan kotoran. Kelembaban udara harus dijaga pada kondisi dimana orang yang bekerja merasa nyaman dan juga menjamin tidak terjadi kondisi dimana kelembaban cocok untuk perkembangan jamur atau penyebab penyakit lainnya. Kebutuhan pengkondisi udara juga disesuaikan dengan fungsinya. Misalkan untuk pengujian peralatan yang akan beropersi suhu rendah hingga -20 C. B.3 Pengkondisian udara Ruang Komputer Komputer adalah perangkat yang dapat menjadi sumber panas karena komponen-komponenannya , sedangkan kalau komputer bekerja pada kondisi dimana udara panas akan terjadi hank. Dengan alasan tersebut, pemasangan pengkondisi udara harus tepat. Fungsi utama pada kondisi tersebut adalah mengontrol temperatur. B.4 Instalasi penkondisian udara pada Instalasi power plant Fungsi utama dari pengkondisian udara pada kondisi ini adalah untuk memperoleh udara nyaman dan bersih. Lingkungan yang cenderung kotor karena polusi dan panas yang berlebih menjadi masalah utama pada power plant. Sebgai contoh pada instalasi pembangkit listrik tenaga uap dan gas, dari proses pembakaran dihasilkan gas pembakaran bertemperatur tinggi, sebagian akan hilang kelingkungan yang akan menyebabkan kenaikan temperatur lingkungan. Karena hal tersebut, pengkondisi udara berfungsi untuk menyetabilkan temperatur sehingga tetap nyaman, terutama pada ruangan tempat pengendali pembangkit. B.5. Pengkondisian udara pada rumah tangga Rumah tinggal berfungsi untuk tempat berkumpulnya anggauta ke luarga, tempat menyimpan benda-benda mulai dari bahan makanan sampai pakaian. Fungsi utama dari pengkondisi udara pada rumah tangga adalah menjaga temperatur dan kelembaban udara pada kondisi yang dianggap nyaman untuk beristirahat. Pada rumah tangga juga banyak dipakai mesin pendingin untuk mengawetkan bahan makanan dan untuk keperluan pembuatan balok es untuk minuman. B.6. Pengkondisian udara untuk Automobil Pada mobil penumpang, pengkondisi udara dipakai untuk mengontrol suhu dan kelembaban sehingga udara tetap segar dan bersih. Sumber utama beban pendinginan adalah dari radiasi matahari langsung dan juga dari orang-orang yang mengendarai atau menumpang. Permasalahan pengkondisian udara biasanya pada penggerak kompresor AC, penggerak ini adalah dari putaran poros engkol, sehingga dapat mengurangi daya dari mesin, terutama pada beban tinggi. B.7. Penyimpanan dan pendistribusian Daging, ikan, sayur mayur dan buah buah sangat mudah membusuk sehingga diperlukan perlakuan khusus untuk pengawetan. Salah satu metodenya adalah dengan pendinginan. Metode pendinginan dimaksudkan untuk membunuh kuman-kuman dan memperlambat proses penguraian alamiah sehingga dengan proses ini kondisi bahan makanan tadi dapat bertahan sampai beberapa bulan. Urutan proses pengawetan bahan makan dengan pendinginan adalah sebagai berikut ; a. Pembekuan Proses pembekuan bahan makanan sampai -30 0C dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut ; 2 peniupan dengan kecepatan tinggi kearah timbunan paket makanan 2 pembekuan sentuh, meletakan bahan-makanan diantara pelatpelat logam 2 pembekuan celup, mencelupkan bahan makanan ke air garam yang bersuhu rendah 2 pembekuan hamparan dengan aliran fluida, paket makanan dihamparkan di atas conveyor kemudian di tiup udara dingin. b. Ruang penyimpanan Ruang atau gudang penyimpanan berguna untuk menyimpan bahan makan setelah pemanenan, karena tidak semua hasil panen dikonsumsi atau dijual. Untuk bahan makanan yang mudah membusuk peyimpanannya harus dengan pendingianan. Untuk menjaga agar tetap awet dan segar, bahan makanan disimpan sampai suhu -20 0C atau lebih rendah lagi. c. Distribusi Setelah proses peyimpanan di dalam gudang, bahan makanan kemudian didistribusikan untuk dijual ke pasar-pasar atau toko-toko. Proses pendistribusian juga harus dilengkapi mesin pendingin, sehingga bahan makanan tidak membusuk. Sistem Pengkondisian Udara Teknik pengkondisian udara adalah teknik memidahkan panas dari atau ke suatu rungan sehingga diperoleh temperatur dan kelembaban udara yang diinginkan. Mesin yang dapat melakukan perpindahan itu adalah heat pump. Ada dua macam pompa kalor bergantung dari kebutuhan akan panas atau tidak membutuhkan panas. Mesin pompa panas yang menyerap panas dari suhu ruangan kemudian dibuang kelingkungan disebut mesin pendingin. Sedangkan mesin pompa kalor yang menyerap panas dari lingkungan untuk dipakai untuk memanasii ruangan disebut pompa kalor Tujuan dari memindahkan panas dari satu tempat ke tempat lainnya adalah untuk mengkondisikan udara dengan temperatur dan kelembaban yang pas untuk kenyamanan, atau untuk lainnya seperti pengawetan, dan pengeringan. Sebagai contoh ruangan kelas untuk proses belajar mengajar, pada musim panas atau kemarau, ruangan cenderung panas pada waktu proses pengajaran. Beban pendinginan diperoleh dari suhu lingkungan, radiasi matahari, para siswa dan guru. Beban pendinginan paling besar diperoleh dari pemanasan radiasi matahari. Dengan menganalisis bebanbeban pendinginan, dapat dibuat rancangan sistem untuk mengkondisikan udara di dalam ruangan kelas menjadi nyaman untuk proses pengajaran. Seandainya indikasi kenyamanan kelas hanya terpaku pada temperatur saja, misalkan temperatur ruang kelas pada 25 0C yaitu sama dengan temperatur di luar kelas, proses pengkondisian udara harus dapat mencapai temperatur tersebut. Sebagai contoh penyelesaiannya adalah dengan memasang kipas sedemikian hingga sirkulasi udara lancar, ditambah dengan pemasangan tabir matahari pada jendela kaca untuk megurangi efek radiasi panas matahari. Kalau kebutuhan kenyamanan dirasa pada temperatur yang lebih rendah lagi, misalkan pada 18 0C, sehingga harus dipasang air conditioner (AC) yang mampu mengkondisikan udara sampai temperatur tersebut. Jendela-jendela kaca harus dengan tabir matahari ditutup untuk menghindari beban pendinginan yang besar dari radiasi matahari. AC akan bekerja menyerap kalor dari ruangan kelas kemudian dibuang kelingkungan di luar kelas. Karena ruang kalas, sebagian kalor nya diserap AC, temperaturnya menjadi turun. Biasanya berbarengan dengan proses penyerapan kalor kelembaban udara juga ikut berubah karena temperatur turun, ada sebagian uap air di dalam kelas mengembun, sehingga kadar uap air di dalam ruangan kelas menurun. Dari contoh tersebut terlihat bahwa proses pengkondisian udara bukan berarti hanya proses pendinginan, tetapi proses untuk pencapaian temperatur yang dirasa nyaman bagi pengguna ruangan [gambar 22.4] D. Peralatan Pengkondisian udara Dari uraian di atas bahwa sistem pengkondisian udara bertujuan untuk mencapai kondisi dimana udara ruangan mempunyai temperatur dan kelembaban yang dirasa nyaman bagi pengguni ruangan tersebut. Adapun alat-alat untuk mengkondisikan udara ruangan sampai temperatur dan kelembaban yang diinginkan adalah sebagai berikut; 2 Koil pendingin. Koil pendingin adalah pipa pipa yang membawa refrigeran dan dilewatkan pada ruangan yang akan didinginkan. Koil pendingin adalah bagian evaporator dari mesin refrigerasi 2 Koil pemanas. Koil pemanas adalah pipa pipa yang membawa refrigeran dan dilewatkan pada saluran udara yang akan dikondisikan. Koil pemanas adalah bagian kondensor dari mesin refrigeasi. 2 Fan atau kipas. Sebagai alat untuk menarik atau mendorong fluida ke luar atau masuk ruangan. Sebagai alat sirkulasi udara. 2 Pelembab udara atau humidifier. Pelembab udara adalah alat yang dapat merespon kondisi kelembaban udara sehingga dapat menambah kelembaban udara yang dikondisikan. Alat ini dapat menyemprotkan uap air ke udara untuk meningkatkan kelembaban udara tersebut. 2 Katup-katup dan damper -damper untuk mengontrol aliran udara dan cairan refrigeran 2 Sensor-sensor untuk merespon kondisi udara. Alat tersebut seperti termostat, sensor kecepatan, humidistat, selektor tekanan, freezestat, dan lainnya E. Beban Pemanasan dan Pendinginan Sebelum melakukan pengkondisian udara di dalam suatu ruangan kita harus mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi karakteristik udara di dalam ruangan, terutama dua indikator penting yaitu temperatur udara dan kelembaban udara. Untuk daerah daerah beriklim subtropis yang terdapat musim dingin, kondisi udara dapat dalam keadaan ekstrim, temperatur di bawah nol dan kecendrungan udara kering atau kelembaban udaranya kering.Oleh karena itu, pengkondisian udara ruangan pada daerah beriklim subtropis pada musim dingin bertujuan untuk pemanasan dan menaikkan kelembaban udara sampai pada kondisi udara yang nyaman. Sehingga semua faktor-faktor yang mempengaruhi proses pemanasan disebut dengan beban pemanasan. Sebagai contoh adalah kondisi ruangan yaitu model ventilasi, lampu-lampu terpasang, model dari jendela, dan kondisi lainnya [gambar 22.3]. Kondisi sebaliknya dengan kondisi daerah subtropis, pada daerah tropis kebanyakan ruangan-ruangan akan mengalami pemanasan sepanjang tahun dengan kelembaban udara yang tinggi, oleh karena itu pengkondisian udara pada daerah ini diarahkan untuk proses penurunan temperatur dan kelembaban sampai kondisi udara yang dirasa nyaman. Semua faktor yang mempengaruhi proses tersebut di atas disebut dengan beban pendinginan. Sebagai contoh beban pendinginan adalah radiasi panas matahari pada siang hari yang dominan, kondisi yang ada dalam ruangan, misalkan peralatan yang dapat menjadi sumber panas, seperti lampu-lampu, peralatan elektronik, kompor masak, oven kue dan lainnya yang mengeluarkan panas [gambar 22.3]. Di bawah ini beberapa macam proses perpindahan kalor dari atau ke sebuah bangunan rumah. Untuk perhitungan beban penghangatan faktor faktor utama yang perlu diperhatikan adalah beban penghangatan transmisi termal, dan beban penghangatan perembesan udara (infiltrasi). Sedangkan untuk perhitungan beban pendinginan faktor-faktor utama adalah beban sumber internal (lampu-lampu dan orang), dan beban panas matahari. REFRIGERASI DAN POMPA KALOR Kita tahu bahwa aliran kalor yang bias terjadi secara langsung adalah dari suhu yang lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah. Proses aliran panas ini terjadi secara alami dan tidak membutuhkan alat tambahan. Proses aliran panas dari suhu tinggi ke suhu yang randah tadak bukanlah proses yang dapat dibalik, oleh karena itu maka untuk mengalirkan panas dari suhu rendah ke suhu yang tinggi memerlukan sebuah usaha. Alat yang bisa digunakan untuk melakukan usaha pembalikan proses aliran panas alami tadi disebut refrigerator. Refrigerator adalah alat yang memanfaatkan siklus refrigerasi yang merupakan siklus balikan dari siklus daya. Fluida kerja digunakan dalam alat ini yang disebut refrigerant. Pada gambar skematik dari refrigerator QLadalah besarnya panas yang dibuang dari daerah yang kita dinginkan pada temperature TL, QH adalah besarnya panas yang dibuang ke daerah panas pada suhu TH, dan Wnet,in adalah kerja total yang digunakan oleh refrigerator. Alat lain yang bisa digunakan untuk memindahkan panas dari sehu rendah ke suhu tinggi adalah pompa kalor. Pada dasarnya pompa kalor maupun refrigerasi adalah alat yang sama; perbedaanya adalah pada sasaran. Sasaran pada refrigerator adalah untuk mempertahankan daerah yang didinginkan dengan cara membuang kalor atau panas dari tempah bersuhu rendah. Membuang panas ini ke tempat bersuhu tinggi adalah hanya kebutuhan dari proses, bukan lah menjadi tujuan. Sedangkan sasaranpada pompa kalor adalah untuk mempertahankan sebuah daerah panas pada temperature tinggi. Hal ini dilakukan dengan cara menyerap panas dari temperature rendah dan memindahkanya ke daerah dengan suhu tinggi. Nilai dari daya guna sebuah refrigerator ataupun pompa kalor disebut sebagai bilangan performasi (coefficient of performance) yang dinyatakan sebagai berikut: Untuk nilai QL dan QH yang tetap, maka akan didapatkan bahwa nilai COP bisa lebih besar dari satu. Mesin Pendingin dan Pompa Kalor Mesin pendingin, sama seperti mesin kalor, adalah sebuah alat siklus. Fluida kerjanya disebut dengan refrigerant. Siklus refrigerasi yang paling banyak digunakan adalah daur refrigerasi kompresi-uap yang melibatkan empat komponen : kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator Refrigerant memasuki kompresor sebagai sebuah uap dan dikompres ke tekanan kondensor. Refrigerant meninggalkan kompresor pada temperatur yang relatif tinggi dan kemudian didinginkan dan mengalami kondensasi dikondensor yang membuang panasnya ke lingkungan. Refrigerant kemudian memasuki tabung kapilar dimana tekanan refrigerant turun drastis karena efek throttling. Refrigerant bertemperatur rendah kemudian memasuki evaporator, dimana disini refrigerant menyerap panas dari ruang refrigerasi dan kemudian refrigerant kembali memasuki kompresor. Efisiensi refrigerator disebut dengan istilah coefficient of performance (COP), dinotasikan dengan COPR. Perlu dicatat bahwa harga dari COPR dapat berharga lebih dari satu, karena jumlah panas yang diserap dari ruang refrigerasi dapat lebih besar dari jumlah input kerja. Hal tersebut kontras dengan efisiensi termal yang selalu kurang dari satu. Salah satu alasan penggunaan istilahcoefficient of performance-lebih disukai untuk menghindari kerancuan dengan istilah efisiensi, karena COP dari mesin pendingin lebih besar dari satu. Pompa kalor adalah suatu alat yang mentransfer panas dari media bertemperatur rendah ke media bertemperatur tinggi. Tujuan dari mesin pendingin adalah untuk menjaga ruang refrigerasi tetap dingin dengan meyerap panas dari ruang tersebut. Tujuan pompa kalor adalah menjaga ruangan tetap bertemperatur tinggi. Proses pemberian panas ruangan tersebut disertai dengan menyerap panas dari sumber bertemperatur rendah. Perbandingan antara COPR dan COPHP adalah sebagai berikut : Air condtioner pada dasarnya adalah sebuah mesin pendingin tetapi yang didinginkan disini bukan ruang refrigerasi melainkan sebuah ruangan/gedung atau yang lain. Pompa kalor Pompa kalor adalah mesin yang memindahkan panas dari satu lokasi (atau sumber) ke lokasi lainnya menggunakan kerja mekanis. Sebagian besar teknologi pompa kalor memindahkan panas dari sumber panas yang bertemperatur rendah ke lokasi bertemperatur lebih tinggi. Contoh yang paling umum adalah lemari es, freezer, pendingin ruangan, dan sebagainya. Pompa kalor bisa disamakan dengan mesin kalor yang beroperasi dengan cara terbalik. Satu tipe yang paling umum dari pompa kalor dengan menggunakan sifat fisik penguapan dan pengembunan suatu fluida yang disebut refrigeran. Pada aplikasi sistem pemanasan, ventilasi, dan pendingin ruangan, pompa kalor merujuk pada alat pendinginan kompresi-uap yang mencakup saluran pembalik dan penukar panas sehingga arah aliran panas bisa dibalik. Secara umum, pompa kalor mengambil panas dari udara atau dari permukaan. Beberapa jenis pompa kalor dengan sumber panas udara tidak bekerja dengan baik setelah temperatur jatuh di bawah -5 oC (23 oF). Cara kerja Berdasarkan pada hukum kedua termodinamika, panas tidak bisa secara spontan mengalir dari sumber bertemperatur rendah ke lokasi bertemperatur tinggi; suatu kerja dibutuhkan untuk melakukan ini. Pompa kalor berbeda dalam hal bagaimana mereka mengaplikasikan kerja tersebut untuk memindahkan panas, namun pada dasarnya pompa kalor adalah mesin kalor yang bekerja secara terbalik. Mesin kalor membuat energi mengalir dari lokasi yang lebih panas ke lokasi yang lebih dingin, menghasilkan fraksi dari proses tersebut sebagai kerja. Kebalikannya, pompa kalor membutuhkan kerja untuk memindahkan energi termal dari lokasi yang lebih dingin ke lokasi yang lebih panas. Sejak pompa kalor menggunakan sejumlah kerja untuk memindahkan panas, sejumlah energi yang dibuang ke lokasi yang lebih panas mengandung kalor yang lebih tinggi dari pada sejumlah kalor yang diambil dari sumber dingin. Satu tipe pompa kalor bekerja dengan mengeksploitasi sifat fisik penguapan dan pengembunan fluida yang disebut refrigran. Fluida yang bekerja, pada keadaan gasnya, diberi tekanan dan disirkulasikan menuju sistem dengan kompresor. Pada satu sisi dari kompresor, di mana gas dalam keadaan panas dan bertekanan tinggi, didinginkan di penukar panas yang disebut kondenser, hingga fluida itu mengembun pada tekanan tinggi. Refrigeran yang telah mengembun melewati alat penurun tekanan yang dapat dilakukan dengan memperluas volume saluran (memperlebar saluran atau memperbanyak cabang), atau juga bisa dengan penghambat berupa turbin. Lalu, refrigeran yang berbentuk cair masuk ke sistem yang ingin didinginkan. Dalam proses pendinginan itu, refrigeran mengambil panas sehingga refrigeran kembali menguap dan sistem menjadi dingin. Dalam sistem seperti ini, sangat penting bagi refrigeran untuk mencapai suhu tinggi ketika diberi tekanan, karena panas sulit bertukar dari fluida dingin ke lokasi yang lebih panas secara spontan. Dalam hal ini, refrigeran harus bersuhu lebih tinggi dari temperatur penukar panas. Dengan kata lain, fluida harus bertekanan rendah jika ingin mengambil kalor dari suatu sistem dan menguap, dan fluida harus bertekanan tinggi jika ingin membuang kalor dan mengembun. Hal ini sesuai dengan persamaan gas ideal yang menyatakan bahwa temperatur berbanding lurus dengan tekanan. Jika hal ini tercapai, efisiensi tertinggi akan tercapai. Diagram sederhana pompa kalor dengan siklus pendinginan uap bertekanan (vapor-compression refrigeration): 1) pengembunan dengan melepaskan panas; 2) saluran yang mengalami pelebaran; 3) penguapan dengan menyerap panas; 4) kompresor Cara kerja Berdasarkan pada hukum kedua termodinamika, panas tidak bisa secara spontan mengalir dari sumber bertemperatur rendah ke lokasi bertemperatur tinggi; suatu kerja dibutuhkan untuk melakukan ini. Pompa kalor berbeda dalam hal bagaimana mereka mengaplikasikan kerja tersebut untuk memindahkan panas, namun pada dasarnya pompa kalor adalah mesin kalor yang bekerja secara terbalik. Mesin kalor membuat energi mengalir dari lokasi yang lebih panas ke lokasi yang lebih dingin, menghasilkan fraksi dari proses tersebut sebagai kerja. Kebalikannya, pompa kalor membutuhkan kerja untuk memindahkan energi termal dari lokasi yang lebih dingin ke lokasi yang lebih panas. Sejak pompa kalor menggunakan sejumlah kerja untuk memindahkan panas, sejumlah energi yang dibuang ke lokasi yang lebih panas mengandung kalor yang lebih tinggi dari pada sejumlah kalor yang diambil dari sumber dingin. Satu tipe pompa kalor bekerja dengan mengeksploitasi sifat fisik penguapan dan pengembunan fluida yang disebut refrigran. Fluida yang bekerja, pada keadaan gasnya, diberi tekanan dan disirkulasikan menuju sistem dengan kompresor. Pada satu sisi dari kompresor, di mana gas dalam keadaan panas dan bertekanan tinggi, didinginkan di penukar panas yang disebut kondenser, hingga fluida itu mengembun pada tekanan tinggi. Refrigeran yang telah mengembun melewati alat penurun tekanan yang dapat dilakukan dengan memperluas volume saluran (memperlebar saluran atau memperbanyak cabang), atau juga bisa dengan penghambat berupa turbin. Lalu, refrigeran yang berbentuk cair masuk ke sistem yang ingin didinginkan. Dalam proses pendinginan itu, refrigeran mengambil panas sehingga refrigeran kembali menguap dan sistem menjadi dingin. Dalam sistem seperti ini, sangat penting bagi refrigeran untuk mencapai suhu tinggi ketika diberi tekanan, karena panas sulit bertukar dari fluida dingin ke lokasi yang lebih panas secara spontan. Dalam hal ini, refrigeran harus bersuhu lebih tinggi dari temperatur penukar panas. Dengan kata lain, fluida harus bertekanan rendah jika ingin mengambil kalor dari suatu sistem dan menguap, dan fluida harus bertekanan tinggi jika ingin membuang kalor dan mengembun. Hal ini sesuai dengan persamaan gas ideal yang menyatakan bahwa temperatur berbanding lurus dengan tekanan. Jika hal ini tercapai, efisiensi tertinggi akan tercapai. Refrigeran Hingga tahun 1990, refrigeran yang biasa digunakan adalah jenis klorofluorokarbon (CFC) yang memakai nama dagang Freon. Pembuatan CFC dihentikan pada tahun 1995 karena kerusakan lapisan ozon yang disebabkan CFC. Setelah CFC dilarang digunakan, penggunaan amonia meluas, lalu diikuti dengan propana dan butana yang kurang korosif, juga isobutana yang saat ini digunakan secara luas. Jenis fluida lainnya yang dapat digunakan sebaga refrigeran adalah karbon dioksida, hidrogen, helium, dan nitrogen. Penggunaan mereka pada umumnya dalam industri yang menyediakan teknologi pendingin yang menggunakan gas-gas tersebut. Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap Cara kerja dari mesin pendingin dengan siklus refrigerasi kompresi uap adalah sebagai berikut : “Fluida kerja dikompresikan di dalam kompresor dari tingkat keadaan 1 ke tingkat keadaan 2, pada tekanan tinggi ini fluida kerja ini diembunkan di dalam kondensor ke tingkat keadaan 3 dan kemudian diekspansikan dengan katup ekspansi ke tingkat keadaan 4 dan berevaporasi di dalam evaporator kembali ke tingkat keadaan 1.” Sistem pendinginan ini terdiri dari beberapa alat utama yang pokok untuk dapat terjadinya proses kompresi uap, yaitu : a. Kompresor, berfungsi untuk menaikkan tekanan refrigerant. b. Kondensor berfungsi mendinginkan atau mengembunkan refrigerant berarti terjadi panas yang dibuang di dalam kondensor. c. Katup ekspansi, berfungsi untuk mengeskpansikan refrigerant secara entalpi konstan dan tidak ada panas yang diserap maupun dibuang pada proses ekspansi untuk menurunkan tekanan refrigerant. d. Evaporator, berfungsi untuk memanaskan atau menguapkan refrigerant, berarti ada panas yang diserap oleh refrigerant sehingga terjadi efek pendinginan pada lingkungan sekitarnya. Untuk mengetahui kemampuan mesin pendingin maka digunakan koefisien performansi (Coefficient of Performance, COP), yang dimaksud dengan COP adalah perbandingan antara efek pendinginan dan kerja yang dilakukan oleh kompresor. A. Pengertian Mesin Pendingin Mesin Pendingin adalah suatu peralatan yang digunakan untuk mendinginkan air, atau peralatan yang berfungsi untuk memindahkan panas dari suatu tempat yang temperaturnya lebih tinggi. Di dalam sistem pendinginan dalam menjaga temperatur rendah memerlukan pembuangan kalor dari produk pada temperatur rendah ke tempat pembuangan kalor yang lebih tinggi. Siklus refrigerasi kompresi mengambil keuntungan dari kenyataan bahwa fluida yang bertekanan tinggi pada suhu tertentu cenderung menjadi lebih dingin jika dibiarkan mengembang. Jika perubahan tekanan cukup tinggi, maka gas yang ditekan akan menjadi lebih panas daripada sumber dingin di luar (contoh udara diluar) dan gas yang mengembang akan menjadi lebih dingin daripada suhu dingin yang dikehendaki. Dalam kasus ini, fluida digunakan untuk mendinginkan lingkungan bersuhu rendah dan membuang panas ke lingkungan yang bersuhu tinggi. Siklus refrigerasi kompresi uap memiliki dua keuntungan. Pertama, sejumlah besar energi panas diperlukan untuk merubah cairan menjadi uap, dan oleh karena itu banyak panas yang dapat dibuang dari ruang yang disejukkan. Kedua, sifat-sifat isothermal penguapan membolehkan pengambilan panas tanpa menaikan suhu fluida kerja ke suhu berapapun didinginkan. Hal ini berarti bahwa laju perpindahan panas menjadi tinggi, sebab semakin dekat suhu fluida kerja mendekati suhu sekitarnya akan semakin rendah laju perpindahan panasnya. Prinsip kerja mesin pendingin adalah jika motor penggerak berputar maka akan memutar kompresor. Dengan berputar kompresor, refrigeran akan naik suhu maupun tekanannya. Hal ini disebabkan molekul-molekul dari refrigeran bergerak lebih cepat akibat proses kompresi. Gas dari refrigeran akan merambat pada pipa–pipa kondensor dan media pendinginan. Pada bagian kondensor diusahakan adanya media pendinginan yang baik, sebab dengan adanya pendinginan yang baik pada bagian kondensor akan membantu memperlancar terjadinya proses kondensasi. Temperatur dan tekanan gas refrigeran akan naik sampai keseimbangan dicapai. Setelah terjadi keseimbangan proses kondensasi (pengembunan) gas refrigeran mengalir menerusi saluran cairan tekanan tinggi menuju refrigeran control setelah melewati drier strainer (saringan). Siklus (daur) kompresi uap merupakan daur yang terbanyak digunakan dalam sistem refrigerasi. Pada daur ini ditekan dan kemudian diembunkan menjadi cairan, lalu tekanannya diturunkan agar cairan tersebut dapat menguap kembali. B. Siklus Pendinginan (Refrigeration Cycle) Waktu kompresor sedang bekerja suhu dan tekanan refrigeran yang mengalir ke kondensor, pipa kapiler, dryer, evaporator akan menjadi tinggi. Klep tekan (discharge valve) menjadi terbuka dan klep hisap (sunction tube) menutup, dengan terbukanya klep tekan uap yang dipompa oleh kompresor keluar melalui celah-celah klep tersebut dan masuk kedalam saluran tekan. Refrigeran yang masuk kedalam pipa kondensor panasnya akan diserap oleh udara yang mengalir melalui sela-sela pipa. Kondensor akan melepaskan panas dan mengubah refrigeran yang bersuhu tinggi menjadi cairan bertekanan tinggi. Uap yang berada dalam kondensor akan turun suhunya dengan tekanan yang tinggi dan menjadi cairan. Cairan tersebut mengalir kedalam dryer dan capillary tube yang mempunyai lubang diameter yang kecil sehingga tekanan diturunkan menjadi rendah sesuai temperatur pada evaporator. C. Bahan Pendingin (Refrigeran) Bahan pendingin atau refrigeran adalah suatu zat yang mudah diubah wujudnya dari gas menjadi cair atau sebaliknya. Untuk dapat terjadinya suatu proses pendinginan diperlukan suatu bahan pendingin atau refrigeran yang digunakan untuk mengambil panas dari evaporator dan membuangnya dalam kondensor. Terdapat berbagai jenis refrigeran yang digunakan dalam sistim kompresi uap. Suhu refrigerasi yang dibutuhkan sangat menentukan dalam pemilihan fluida. Refrigeran yang umum digunakan adalah yang termasuk kedalam keluarga chlorinated fluorocarbons. Bahan pendingin (refrigeran) banyak sekali macamnya, tetapi tidak satupun yang dapat dipakai untuk semua keperluan pendinginan. Suatu bahan pendingin mempunyai syarat–syarat untuk keperluan proses pendinginan antara lain : 1. Tidak beracun dan tidak berbau dalam semua keadaan. 2. Tidak dapat terbakar atau meledak bila bercampur dengan udara, minyak pelumas dan sebagainya. 3. Tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada sistem pendingin. 4. Bila terjadi kebocoran mudah diketahui dengan alat–alat yang sederhana maupun dengan alat detector kobocoran. 5. Mempunyai titik didih dan tekanan kondensasi yang rendah. 6. Mempunyai kalor laten penguapan yang besar, agar panas yang diserap evaporator sebesar–besarnya. 7. Viskositas dalam fase cair maupun fase gas rendah agar aliran refrigeran dalam pipa sekecil mungkin. 8. Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh. 9. Konduktifitas thermal yang tinggi. 10. Konstanta dieletrika dari refrigeran yang kecil, tahanan lisrtrik yang besar, serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator listrik. 11. Tidak merusak tubuh manusia. D. Kompresor Kompresor adalah unit mesin pendingin yang berfungsi untuk mengsirkulasi refrigeran yang mengalir dalam unit mesin pendingin. Jika dilihat dari cara kerja mensirkulasikan refrigeran, maka kompresor dapat diklasifikasikan menjadi : 1. Kompresor Open Unit (Open Type Cmpressor) Jenis kompresor ini terpisah dari tenaga penggeraknya masing-masing bergerak sendiri dalam keadaan terpisah. Tenaga penggerak kompresor umumnya motor listrik. Salah satu ujung poros engkol dari kompresor menonjol keluar, sebuah puli dari luar dipasang pada ujung poros tersebut. Melalui tali kipas puli dihubungkan dengan tenaga penggeraknya. Puli pada kompresor berfungsi sebagai roda gaya yang digunakan sebagai daun kipas untuk mendinginkan kondensor dan kompresor sendiri. Karena ujung poros engkol keluar dari rumah kompresor, maka harus diberi pelapis agar refigeran tidak bocor keluar. 2. Kompresor Sentrifugal Prinsip dari kompresor sentrifugal adalah menggunakan gaya sentrifugal untuk mendapatkan energi kinetik pada impeller sudu dan energi kinetik ini diubah menjadi tekanan potensial. Tekanan dan kecepatan uap yang rendah dari saluran sunction dihisap kedalam lubang masuk atau mata roda impeller oleh aksi dari shaft rotor, dan kemudian diarahkan dari ujung-ujung pisau ke rumah kompresor untuk diubah menjadi tekanan yang bertambah. 3. Kompresor Scroll Prinsip kerja dari komprespr scroll adalah mengunakan dua buah scroll (pusaran). Satu scroll dipasang tetap dan salah satu scroll lainnya berputar pada orbit. Refrigeran dengan tekanan rendah dihisap dari saluran hisap oleh scroll dan dikeluarkan melalui saluaran tekan yang letaknya pada pusat orbit dari scroll tersebut. 4. Kompresor Sekrup Uap refrigeran memasuki satu ujung kompresor dan meninggalkan kompresor dari ujung yang lain. Pada posisi langkah hisap terbentuk ruang hampa sehingga uap mengalir kedalamnya. Bila putaran terus berlanjut, refrigeran yang terkurung digerakkan mengelilingi rumah kompresor. Pada putaran selanjutnya terjadi penangkapan kuping rotor jantan oleh lekuk rotor betina, sehingga memperkecil volume rongga dan menekan refrigeran tersebut keluar melalui saluran buang. 5. Kompresor Semi Hermetik Pada konstruksi semi hermetik bagian kompresor dan elektro motor masing-masing berdiri sendiri dalam keadaan terpisah. Untuk menggerakkan kompresor poros motor listrik dihubungkan dengan poros kompresornya langsung. E. Kondensor Kondensor mempunyai fungsi melepaskan panas yang diserap refrigeran di evaporator dan panas yang terjadi selama proses kompresi. Dilihat dari sisi media yang digunakan kondensor dapat dibedakan 2 macam : 1. Kondensor Berpendingin Udara (Air Cooled Condenser) Yaitu kondensor yang menggunakan udara sebagai media pendinginnya. Air cooled condenser mempunyai dua tipe diantaranya : • Natural Draught Condenser Dimana pelaksana perpindahan panasnya dilakukan dengan aliran udara secara alami. • Force Draught Condenser Dimana pelaksanaan perpindahan panasnya dilakukan dengan aliran udara yang dipaksakan biasanya dilakukan dengan kipas udara dan blower. 2. Kondensor Berpendingin Air (Water Cooled Condenser) Water cooled condensor adalah kondensor yang menggunakan air sebagai media pendinginnya. Menurut proses aliran yang ada pada kondensor ini terbagi menjadi dua jenis yaitu : • Wate Water System Suatu sistem dimana air yang disuplai untuk kondensor diambil dari pusat–pusat air kemudian dialirkan melewati kondensor setelah itu dibuang. • Recirculating Water System Suatu sistem dimana air yang telah meninggalkan kondensor disalurkan kedalam cooling tower, untuk diturunkan temperaturnya pada temperatur yang dikehendaki. • Sistem Pipa Air Dari Menara Pendingin Supaya mesin pendingin dapat bekerja dengan aman, maka harus dijamin adanya aliran air pendingin sesuai dengan yang diperlukan. Apabila kondensor terletak diatas permukaan air di dalam bak menara pendingin, atau apabila kondensor terletak di bawah permukaan air dan pompa terletak diatas permukaan air dalam bak air, maka sebuah katup satu arah (check valve) harus dipasang diantara sisi keluar air pendingin dan pompa. F. Evaporator Evaporator adalah penukar kalor yang memegang peranan yang paling penting didalam siklus pendinginan, yaitu mendinginkan media sekitarnya. Evaporator berfungsi untuk mendinginkan udara ruangan atau cairan. Selain itu fungsi eavaporator pada sistem pendinginan adalah sebagai pipa penguapan. Dilihat dari betuknya, evaporator memiliki konstruksi yang sama dengan bagian kondensor yang hanya menggunakan diameter pipa lebih besar dibandingkan pipa untuk kondensor. Didalam tabung dipasang plat–plat penyekat. Plat–plat tersebut berfungsi sebagai penunjang pipa refrigeran dan mengalirkan cairan yang hendak didinginkan, sehingga dapat mengalir tegak lurus pada pipa dengan kecepatan tinggi. Dengan demikian laju–laju perpindahan kalor semakin baik karena kontak antara cairan yang hendak didinginkan dalam pipa refrigeran dapat dibuat lebih baik. G. Pipa Kapiler (Capillary Tube) Pipa kapiler adalah pengatur bahan pendingin atau refrigeran pada sistem pendinginan yang ditempatkan pada antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah. Refrigeran cairan yang mengalir melalui pipa kapiler terjadi pressure drop yang berarti tekanan dan suhunya diturunkan sesuai dengan kebutuhan evaporator. Penggunaan pipa kapiler pada mesin pendingin akan mempermudah pada waktu start, karena dengan mempergunakan pipa kapiler pada saat sistem tidak bekerja tekanan pada kondensor dan evaporator selalu sama. Hal ini berarti meringankan tugas kompresor pada waktu start. H. Pengering (Dryer) Pengering (dryer) dalam sistem pendinginan digunakan untuk untuk menyerap uap air dan menyaring kotoran yang tidak diperlukan dalam sistem. Didalam pengering diisikan bahan pengering dan kawat saringan. Pengering ditempatkan pada sisi tekanan tinggi dari sistem pendinginan, yaitu pada saluran cairan didekat pipa kapiler. Pengering tersebut sebaiknya dipasang pada posisi kedudukan tegak dengan lubang masuk pada bagian bawah. Umumnya pengering dipasang secara permanen, hanya ditukar apabila bahan pengering telah tidak dapat menyerap uap air lagi. Jika kompresor rusak atau motornya terbakar, maka pengering harus ditukar dengan yang baru karena saringan telah kotor bahan pengering juga tidak dapat menyerap uap air lagi. I. Katup Ekspansi Otomatik (Automatic Expansion Valve) Katup ekspansi otomatik digunakan untuk mengatur jumlah refrigeran yang masuk pada evaporator dalam batas yang sama dengan kapasitas isap kompresor. Selama sistem sedang bekerja, katup tersebut dapat mempertahankan tekanan evaporator dan tekanan saluran isap tetap konstan, sehingga beban kompresor juga menjadi konstan. Pada dasarnya katup tersebut terdiri dari : jarum dan dudukanya, diafragma, sebuah pegas dengan baut pengatur, sebuah saringan pada bagian masuk. Katup ekspansi otomatik bekerja berdasarkan tekanan yang seimbang pada diafragma, dari dua tekanan yang berlawanan dan saling mengimbangi. Prinsip kerja katup ekspansi otomatik adalah apabila tekanan evaporator menekan diafragma keatas, membuat lubang saluran refrigeran menutup. J. Katup Ekspansi Termostatik (Thermostatic Expansion Valve) Katup ekspansi termostatik merupakan alat pengatur refrigeran yang paling banyak dipakai untuk sistem pendinginan. Katup ekspansi tersebut dapat mengatur jumlah refrigeran yang mengalir dalam evaporator sesuai dengan beban evaporator yang maksimum pada setiap keadaan beban evaporator yang berubah-ubah. Katup ekspansi termostatik dapat mempertahankan uap panas lanjut yang konstan. Katup ekspansi tersebut tidak mengatur tekanan dan temperatur dalam evaporator, tetapi mengontrol jumlah refrigeran yang mengalir masuk dalam evaporator. Refrigeran yang mengalir melalui katup ekspansi termostatik lalu pada evaporator, selain dikontrol oleh tekanan rendah dalam evaporator, juga oleh temperatur dan tekanan pada akhir evaporator. K. Termometer bola kering dan termometer bola basah • Dry Bulb temperature (Temperatur bola kering), yaitu suhu yang ditunjukkan dengan thermometer bulb biasa dengan bulb dalam keadaan kering. Satuan untuk suhu ini bias dalam celcius, Kelvin, fahrenheit. Seperti yang diketahui bahwa thermometer menggunakan prinsip pemuaian zat cair dalam thermometer. Jika kita ingin mengukur suhu udara dengan thermometer biasa maka terjadi perpindahan kalor dari udara ke bulb thermometer. Karena mendapatkan kalor maka zat cair (misalkan: air raksa) yang ada di dalam thermometer mengalami pemuaian sehingga tinggi air raksa tersebut naik. Kenaikan ketinggian cairan ini yang di konversika dengan satuan suhu (celcius, Fahrenheit, dll). • Wet Bulb Temperature (Temperatur bola basah), yaitu suhu bola basah. Sesuai dengan namanya “wet bulb”, suhu ini diukur dengan menggunakan thermometer yang bulbnya (bagian bawah thermometer) dilapisi dengan kain yang telah basah kemudian dialiri udara yang ingin diukur suhunya. Perpindahan kalor terjadi dari udara ke kain basah tersebut. Kalor dari udara akan digunakan untuk menguapkan air pada kain basah tersebut, setelah itu baru digunakan untuk memuaikan cairan yang ada dalam thermometer. Untuk menjelaskan apa itu wet bulb temperature, dapat kita gambarkan jika ada suatu kolam dengan panjang tak hingga diatasnya ditutup. Kemudian udara dialirka melalui permukaan air. Dengan adanya perpindahan kalor dari udara ke permukaan air maka terjadilah penguapan. Udara menjadi jenuh diujung kolam air tersebut. Suhu disinilah yang dinamakan Wet Bulb temperature. Untuk mengukur dua sifat (Dry dan Wet bulb temperature) ini sekaligus biasanya menggunkan alat yang namanya sling, yaitu dua buah thermometer yang di satukan pada sebuah tempat yang kemudian tempat tersebut dapat diputar. Satu thermometer biasa dan yang lainnya thermometer dengan bulb diselimuti kain basah. L. Istilah – istilah dalam Pengujian Mesin Pendingin Siklus Kompresi Uap • Dew Point, yaitu suhu dimana udara telah mencapai saturasi (jenuh). Jika udara tersebut mengalami pelepasan kalor sedikit saja, maka uap air dalam udara akan mengembun. • Humidity Ratio (w), yaitu ukuran massa uap air yang ada dalam satu satuan udara kering (Satuan International: gram/kg). • Relative Humidity (RH), Perbandingan antara fraksi mol uap dengan fraksi mol udara basah pada suhu dan tekanan yang sama (satuannya biasanya dalam persen (%)). • Volume Spesifik (v), yaitu besarnya volume udara dalam satu satuan massa. (SI: m3/kg) • Enthalpy (h), yaitu banyaknya kalor (energy) yang ada dalam udara setiap satu satuan massa. Enthalpy ini merupakan jumlah total energi yang ada dalam udara terebut, baik dari udara maupun uap air yang terkandung didalamnya. Macam – macam siklus kompresi uap 1. Daur Refrigerasi Carnot Daur ini merupakan keblikan dari mesin kalor, dimana energi disalurkan dari suhu rendah menuju suhu yang lebih tinggi. Dengan kata lain daur refrigerasi membutuhkan kerja luar untuk dapat bekerja. Proses – proses yang membentuk daur Carnot adalah : 1 – 2 kompresi adiabatik 2 – 3 pelepasan kalor isotermal 3 – 4 ekspansi adiabatik 4 – 1 pemasukan kalor isotermal Seluruh proses pada daur Carnot secara termodinamik bersifat reversibel (dapat dibalik). Oleh karenanya proses 1 – 2 dan 3 – 4 bersifat isentropik. Penyerapan kalor dari sumber bersuhu rendah pada proses 4 – 1 merupakan tujuan utama dari daur ini. Seluruh proses lainnya pada daur berfungsi sedemikian rupa sehingga energi bersuhu rendah dapat dikeluarkan ke lingkungan yang bersuhu lebih tinggi. Daur carnot ini terdiri dari proses – proses reversibel yang menjadikan efisiensinya menjadi lebih tinggi dari yang dapat dicapai oleh daur nyata. Hal yang penting dari daur Carnot adalah daur ini merupakan pembanding yang standar dan dengan daur tersebut memberikan pedoman tentang suhu – suhu yang harus dipertahankan sehingga diperoleh keefektifan yang maksimum. 2. Daur Kompresi Uap Standar (DKUS) Proses – proses yang membentuk daur ini adalah : 1 – 2 kompresi adiabatik dan reversibel, dari uap jenuh menuju tekanan kondensor. 2 – 3 pelepasan kalor reversibel pada tekanan konstan, menyebabkan penurunan panas lanjut (desuperheating) dan pengembunan refrigeran. 3 – 4 ekspansi tidak reversibel pada entalpi konstan, dan cairan jenuh menuju tekanan evaporator. 4 – 1 penambahan kalor reversibel pada tekanan tetap, yang menyebabkan penguapan menuju uap jenuh Prestasi daur kompresi uap standar Untuk mengetahui prestasi DKSU terlebih dahulu harus diketahui beberapa besaran seperti : kerja kompresi, laju pengeluaran kalor, dampak refrigerasi, koefisien prestasi, Coefficient of Performance (COP). Istilah prestasi di dalam daur refrigerasi disebut dengan Koefisien Prestasi. Yang didefinisikan sebagai perbandingan antara refrigerasi yang bermanfaat terhadap kerja bersih, yang identik dengan jumlah hasil yang diinginkan tgerhadap jumlah pengeluaran. 3. Daur kompresi Uap Nyata Daur ini mengalami pengurangan efisiensi dibanding dengan daur standar. Perbedaan penting antara daur nyata dengan daur standar terletak pada penurunan tekanan di dalam kondensor dan evaporator, dalam pembawahdinginan cairan yang meninggalkan kondensor, dan dalam pemanasan lanjut uap yang meninggalkan evaporator. Daur standar dianggap tidak mengalami penurunan tekanan pada kondensor dan evaporator. Tetapi pada daur nyata, terjadi penurunan tekanan karena adanya gesekan. Akibat dari penurunan tekanan ini, kompresi pada titik 1 dan 2 memerlukan lebih banyak kerja dibanding dengan daur standar. Pengkondisian Udara ( air Conditioner ) 2.1       Sejarah Pengkondisian Udara Awal dari AC (air Conditioner ) sudah dimulai sejak jaman Romawi yaitu dengan membuat penampung air yang mengalir di dalam dinding rumah sehingga menurunkan suhu ruangan , tetapi saat itu hanya orang tertentu saja yang bisa karena biaya membangunnya sangatlah mahal karena membutuhkan air dan juga bangunan yang tidak biasa. Hanya para raja dan orang kaya saja yang dapat membangunnya. Baru kemudian pada tahun 1820 ilmuwan Inggris bernama Michael Faraday Image menemukan cara baru mendinginkan udara dengan menggunakan Gas Amonia dan pada tahun 1842 seorang dokter menemukan cara mendinginkan ruangan dirumah sakit Apalachicola yang berada di Florida Ameika Serikat. Dr.Jhon Gorrie Image adalah yang menemukannya dan ini adalah cikal bakal dari tehnologi AC (air conditioner) tetapi sayangnya sebelum sempurna beliau sudah meninggal pada tahun 1855. Willis Haviland Carrier Image seorang Insinyur dari New York Amerika menyempurnakan penemuan dari Dr.Jhon Gorrie tetapi AC ini digunakan bukan untuk kepentingan atau kenyamanan manusia melainkan untuk keperluan percetakan dan industri lainnya. Penggunaan AC untuk perumahan baru dikembangkan pada tahun 1927 dan pertama dipakai disbuah rumah di Mineapolis, Minnesota. Saat ini AC sudah digunakan disemua sektor, tidak hanya industri saja tetapi juga sudah di perkantoran dan perumahan dengan berbagai macam bentuk dari mulai yang besar hingga yang kecil.semuanya masih berfungsi sama yaitu untuk mendinginkan suhu ruangan agar orang merasa nyaman. 2.2       Teori Dasar Pengkondisian udara adalah pengaturan kondisi udara yang meliputi : Temperatur, kelembaban, Kualitas, dan Sirkulasi. Sistem pengkondisian udara atau Air conditioning system pada dasarnya adalah bagian dari sistem refrigerasi. Ada beberapa definisi yang menjelaskan tentang hakekat dari sistem refrigerasi itu, namun secara umum dapat ditekankan bahwa proses pada sistem refrigerasi adalah bersifat terus menerus (continue) dan menyangkut adanya suatu fenomena pemindahan (transport phenomenon) dari kondisi satu ke kondisi dua dan berlangsung secara siklus / bolak balik. Siklus Refrigerasi Kompressi Uap Sistem refrigerasi yang sangat umum diaplikasikan di lapangan adalah sistem siklus kompresi uap atau vapor compression cycle atau siklus pemampatan uap. Media yang digunakan untuk proses ini dinamakan refrigerant. Jenis refrigerant yang digunakan misalnya adalah jenis R-22, R-134a. Jenis refrigerant ini bersifat dapat berubah bentuk sesuai dengan tekanannya yaitu menjadi cair / liquid ataupun menjadi gas pada suatu tekanan tertentu. Saat menjadi gas inilah refrigerant dimampatkan untuk menciptakan tekanannya yang lebih tinggi yang akan berdampak pada naiknya temperatur refrigerant. Secara skematik, proses refrigerasi nya dapat digambarkan dalam diagram yang dinamakan diagram Mollier yang menggambarkan kondisi yang terjadi pada setiap tekanan pada entalpi nya tersebut. Terlihat dari gambar skematik, bahwa proses refrigerasi akan mengubah media kerja yaitu refrigerant dari bentuk cair ke bentuk gas (bergerak ke kanan sejajar dengan garis entalpi) dan kemudian kembali lagi berubah bentuk dari bentuk gas ke bentuk cair kembali (bergerak ke kiri sejajar dengan garis entalpi pada tekanan & temperatur yang lebih tinggi dibandingkan pada saat berubahnya menjadi gas) sebagai suatu siklus yang berkelanjutan. Pada tekanan yang lebih tinggi, maka refrigerant akan lebih mudah melepaskan panasnya dan sebaliknya pada tekanannya yang lebih rendah, maka refrigerant akan lebih mudah menyerap / menerima panas. Jika refrigerant menyerap panas dari suatu media di sekitarnya misalnya udara, maka udara yang diserap panasnya itu akan menjadi lebih dingin; nah ini lah yang biasa disebut dengan proses pendinginan. Tempat terjadinya proses perubahan bentuk refrigerant dinamakan heat exchanger sebagai tempat terjadinya perpindahan panas yaitu saat menerima panas maka heat exchangernya disebut evaporator dimana refrigerant berubah bentuk dari cair menjadi gas dan sebaliknya dari bentuk gas menjadi bentuk cair dan heat exchagernya disebut sebagai condenser. Sebenarnya komponen utama dari sistem refrigerasi jenis ini adalah: 1. Compressor 2. Condenser 3. Metering device ( Expansion device atau Katup ) 4. Evaporator Kompresor adalah komponen yang merupakan jantung dari sistem refrigerasi. Kompresor bekerja menghisap uap refrigeran dari evaporator dan mendorongnya dengan cara kompresi agar mengalir masuk ke kondenser. (Kompressor) Kondenser adalah komponen di mana terjadi proses perubahan fasa refrigeran, dari fasa uap menjadi fasa cair. Dari proses kondensasi (pengembunan) yang terjadi di dalamnya itulah maka komponen ini mendapatkan namanya. Proses kondensasi akan berlangsung apabila refrigeran dapat melepaskan kalor yang dikandungnya. Kalor tersebut dilepaskan dan dibuang ke lingkungan (Kondensor) Metering device ( Expansion device atau Katup ). Piranti ini berfungsi seperti sebuah gerbang yang mengatur banyaknya refrigeran cair yang boleh mengalir dari kondenser ke evaporator. Oleh sebab itu piranti ini sering juga dinamakan refrigerant flow controller (Expansion valve) Evaporator adalah komponen di mana cairan refrigeran yang masuk ke dalamnya akan menguap. Proses penguapan (evaporation) itu terjadi karena cairan refrigeran menyerap kalor, yaitu yang merupakan beban refrigerasi siste (Evaporator) Pada prinsipnya proses kerja dari sistem pengkondisian ini adalah menyangkut tentang PANAS yaitu menambah atau membuang sejumlah panas dari tempat/media yang dikondisikan dan sekali lagi prosesnya adalah terus - menerus sebagai suatu siklus. Jika media yang dikondisikan adalah udara misalnya untuk proses mendinginkan maka jumlah panas yang terkandung dalam udara yang dikondisikan akan dikurangi; dalam hal ini dapat dikatakan bahwa entalpi dari refrigerant pun dikurangi yang berdampak pada entalpi udara yang berkurang juga dan juga untuk sebaliknya. Yang perlu diperhatikan / diingat di sini adalah adanya media yang di dinginkan (misalnya udara atau air) dan adanya media yang mendinginkan (biasa disebut sebagai refrigerant / primary refrigerant). Dalam melakukan prosesnya, tentu aja sistem ini sebagai suatu mesin akan membutuhkan energi. Yang umum digunakan adalah energi listrik. PRINSIP DASAR KERJA AC/PENDINGIN Sebagaimana disebutkan di atas, kerja AC adalah berupa suatu siklus dengan media kerja yang biasa disebut sebagai refrigerant yang bersirkulasi membentuk siklus tersebut. Refrigerant ini bersifat dapat menyerap panas dan juga dapat membuang panas pada tekanan & temperaturnya masing-masing. Pada aplikasi di negara tropis / pendingin, maka Refrigerant menyerap panas di evaporator sehingga udara/air/media yang dikondisikan dan ada di sekitar evaporator akan terambil panasnya sehingga menjadi dingin. Panas yang terambil oleh refrigerant itu dibawa ke evaporator melalui hisapan dan dorongan kompressor menuju condenser. Di condenser inilah panas yang terhisap itu dilepaskan karena temperatur refrigerant di condenser ini memang relatif lebih tinggi dari media di sekitar condenser akibat kerja kompressor yang memang menaikkan tekanan yang pada akhirnya menaikkan temperatur. Maka, di condenser ini panas yang terkandung di refrigerant pun terlepas ke udara /media yang ada di sekitar condenser sehingga kandungan panas dalam refrigerant pun kembali berkurang dan kembali ke evaporator lagi melalui metering device dan siap menyerap panas lagi, begitulah seterusnya. Maka dapatlah dikatakan bahwa dalam hal ini, AC merupakan mesin pemindah panas yaitu dari ruangan yang dikondisikan ke ruang yang tidak dikondisikan. Jumlah panas yang dapat dipindahkan menentukan besarnya kapasitas AC. Hal lain yang dapat dikatakan di sini adalah mengkondisikan media adalah dengan mengatur jumlah panas yang terkandung dalam media tersebut yaitu dengan dikurangi atau ditambah. Misal: untuk mendinginkan udara dalam suatu ruang maka sebagian panas yang terkandung dalam udara di ruang tersebut di serap dan dibuang ke luar ruang. Maka udara dalam ruang pun akan menjadi lebih dingin karena ada sejumlah panas yang sudah "terambil". Banyaknya panas yang terambil pada satu satuan waktu biasa disebut sebagai kapasitas mesin / unit. Misalnya dalam satuan Btu/H yang menunjukkan banyaknya panas yang diambil atau ditambahkan setiap satu jam lamanya proses pengambilan / penambahan panas. Sedangkan satuan PK (istilah Belanda) atau HP (Istilah Inggris/US) yang biasanya digunakan dalam unit pendingin lebih mengekspresikan tentang kapasitas motor yang digunakan kompressor mesin/unit tersebut untuk bekerja yang erat hubungannya dengan tenaga listrik yang digunakan. Secara sederhana, seringkali diekspresikan bahwa 1 PK atau 1 HP unit pendingin disetarakan dengan kemampuan unit untuk memindahkan panas sebesar sekitar 9,000 Btu dalam setiap jam-nya. Berarti kalau 3/4 PK, maka jumlah panas yang dapat dipindahkan adalah sekitar 7,000 Btu untuk setiap jam-nya, dst. 2.3       Perkembangan Alat Sudah banyak  di dunia ini yang menggunakan AC agar suhu ruangan, suhu kamar dan suhu dalam rumah agar tetap stabil dan nyaman untuk tubuh. Maka dari itu berbagai macam jenis AC semakin berdatangan  mulai dari low watt, inverter sampai berplasma. AC Low Wattage Daya listrik pada AC Low Wattage sebagian besar dikonsumsi oleh kompresor AC. Teknologi watt kecil menggunakan kompresor yang lebih kecil, sehingga daya listrik lebih kecil. Dan untuk mencapai kemampuan memindahkan panas yang sama (mis : 1 pk = 9000 BTU/hour), salah satu diantaranya adalah dengan memperkuat kipas angin di outdoor unit. Jika volume udara yang ditiup lebih banyak, maka panas yang dibuang juga lebih banyak. AC konvensional 1 pk pada umumnya memerlukan daya 800 – 880 watt. Sharp Sayonara Panas 3 type AH/AP 9 KHL dengan kapasitas 1 pk hanya 690 watt . Lantas LG dengan Hercules S09LPBX meng claim paling hemat 670 watt.Sang Market Leader kategori AC pernah mencoba dengan ALOWA kapasitas ½ pk, tapi kurang mendapat respons dari pasar. Kini bahkan merk merk dari negara Panda pun (GREE, Chang Hong) ikut meramaikan pasar AC Low Wattage Dibandingkan AC konvensional, type Low Wattage lebih hemat listrik ± 20% dengan catatan, ada hal-hal yang harus diperhatikan : Ø  Instalasi pipa AC yang menghubungkan unit indoor dan outdoor < 10 mtr Ø  Selisih ketinggian antara unit outdoor dan indoor < 3 mtr Ø  Outdoor lebih berisik Ø  Laju pendinginan saat pertama dinyalakan lebih lambat AC Inverter Teknologi inverter sendiri sudah umum dipakai industri dalam proses produksi dengan tujuan “lebih cepat, lebih hemat dan lebih akurat” (tapi tentu saja harga lebih mahal).Kelebihan tersebut juga berlaku pada AC inverter. AC inverter menggunakan kompresor dengan arus DC (Direct Current: arus searah), seperti arus listrik yang dihasilkan oleh batu baterai. Berbeda dengan kompresor dengan arus AC (Alternating Current: arus bolak balik) yang mempunyai kecepatan putaran motor yang konstant, motor DC kompresor mempunyai kecepatan putaran yang dapat diatur oleh seberapa besar arus listrik yang diberikan. Bayangkan mobil mainan, dengan baterai baru (arus listriknya kuat) akan ngebut, sementara jika baterainya sudah soak (arus listriknya lemah) jadi pelan.Kata kunci yang kedua adalah regulasi (pengaturan), yaitu mengatur berapa arus listrik yang diberikan kepada kompresor. Parameternya adalah perbedaan suhu, yaitu antara suhu ruangan yang sebenarnya dan suhu yang kita inginkan (suhu yang tertera di remote AC). Jika perbedaan suhunya besar, maka arus yang diberikan juga besar, supaya kompresor bekerja full power. Bahasa sederhananya, jika kamar belum dingin, ayo dinginkan secepat kamu bisa. Ini adalah kelebihan pertamanya yakni “Lebih Cepat”. Setelah beberapa saat suhu kamar turun (menjadi lebih dingin), sehingga perbedaan suhunya juga menjadi lebih kecil, maka arus menjadi lebih kecil, supaya kompresor bekerja slow down. Demikian seterusnya, pada akhirnya kompresor bekerja setengah hati dengan penggunaan arus listrik yang minimal. Ini kelebihan kedua “Lebih Hemat”. AC konvensional menggunakan thermostat untuk menjaga suhu kamar yang kita inginkan. Dalam arti, suhu yang di set sudah tercapai, maka kompresor mati. Setelah beberapa lama kamar menjadi kurang dingin, kompresor menyala kembali. Pada AC inverter dengan regulasinya, kompresor tidak pernah mati-nyala, suhu kamar lebih stabil. Kelebihan ketiga “Lebih Akurat”Sehingga dibandingkan AC konvensional, type AC Inverter lebih hemat listrik ± 60%. Selain penggunaannya dalam produk customer appliances, teknologi inverter juga digunakan pada bermacam-macam produk yang menggunakan motor, seperti lift, robot, power steering listrik dan sepeda listrik. Selain itu, teknologi ini juga digunakan dalam produk non-motor seperti perangkat memasak elektromagnetik dan lampu neon. 4.1       Jawab Tugas dari Modul 1. Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis Freon yang anda ketahui? 1.    Chlorofluorocarbon CFC 2.    Amoniak 3.    Hidrokarbon (propana, etana, etilene dll) 4.    Karbondioksida 5.    Udara 6.    Air Amoniak Kelebihan: murah, COP tinggi sehingga biaya operasional rendah, sifat termodinamika bagus, mudah dideteksi apabila terjadi kebocoran, bukan ODS (Ozone Depleting Substance) Kekurangan: beracun. Chlorofluorocarbon CFC Dengan merek dagang Freon, refrigeran jenis ini adalah yang paling banyak dipakai. Tetapi karena sifatnya yang berupa ODS maka pemakaiannya di negara-negara maju sudah sangat dibatasi. Jenis-jenis freon antara lain R-11 (AC dengan kapasitas besar), R-12 (AC dan freezer dalam rumah tangga), R-22 (heat pump dan AC bangunan komersial dan industri besar), R-502 (chiller  supermarket) dll.  Jenis Freon yang bukan ODS adalah R-134a. Hydrocarbons seperti methane CH4, isobutane C4H10, dan propane C3H8 sering digunakan sebagai bahan bakar dan biasa dijual dalam kemasan kaleng. Methyl klorida CH3Cl juga biasa digunakan sebagaimana CH2Cl2. Air sebagai refrigerant masih digunakan terus sampai sekarang sebagai media pemindah panas pada sistem air conditioner yang menggunakan cooling tower yang mana bekerja efektif dimana kelembaban lingkungan cukup rendah untuk menghasilkan tingkat penguapan yang bagus. Sistem ini banyak digunakan di Amerika. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan refrigeran: 1.      Temperatur media yang akan didinginkan. Disini perlu perbedaan temperatur yang cukup antara media dan refrigeran (yang optimal 5~10°C). Misal, untuk mendinginkan media pada temperatur -10°C maka temperatur refrigeran adalah sekitar -20°C. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah tekanan minimum (tekanan dalam evaporator) dalam sistem harus sedikit lebih besar dari tekanan atmosfer untuk mencegah masuknya udara masuk dalam sistem perpipaan. Dengan kata lain refrigeran harus mempunyai tekanan jenuh sedikit lebih besar dari 1 atm pada -20°C (dalam contoh di atas). 2.      Temperatur media dimana panas dibuang Temperatur ini akan menentukan temperatur minimum refrigeran. Misal, untuk refrigerator rumah tangga maka refrigeran tidak boleh dibawah 40°C (kondisi Indonesia). Juga tekanan jenuh dari refrigeran di kondenser harus dibawah tekanan kritisnya. 2. Jelaskan perbedaan AC KOnvensional ( model lama ), AC Low watt dan AC Inverter AC Konvensional AC Konvensional tentu Anda sudah tahu, karena sejak AC dikeluarkan jenis AC ini sudah ada atau istilahnya “Kakek Buyutnya” AC . Namun seiring berkembangnya waktu dan adanya kemajuan teknologi, berbagai varian AC bermunculan diantaranya AC Low Wattage dan AC Inverter. AC konvensional menggunakan thermostat untuk menjaga suhu kamar yang kita inginkan. Dalam arti, suhu yang di set sudah tercapai, maka kompresor mati. Setelah beberapa lama kamar menjadi kurang dingin, kompresor menyala kembali. AC Low Watt Daya listrik pada AC Low Wattage sebagian besar dikonsumsi oleh kompresor AC. Teknologi watt kecil menggunakan kompresor yang lebih kecil, sehingga daya listrik lebih kecil. Dan untuk mencapai kemampuan memindahkan panas yang sama (mis : 1 pk = 9000 BTU/hour), salah satu diantaranya adalah dengan memperkuat kipas angin di outdoor unit. Jika volume udara yang ditiup lebih banyak, maka panas yang dibuang juga lebih banyak. Dibandingkan AC konvensional, type Low Wattage lebih hemat listrik ± 20% dengan catatan, ada hal-hal yang harus diperhatikan :         Instalasi pipa AC yang menghubungkan unit indoor dan outdoor < 10 mtr         Selisih ketinggian antara unit outdoor dan indoor < 3 mtr         Outdoor lebih berisik         Laju pendinginan saat pertama dinyalakan lebih lambat AC Inverter Pada AC inverter dengan regulasinya, kompresor tidak pernah mati-nyala, suhu kamar lebih stabil. Kelebihan ketiga “Lebih Akurat”Sehingga dibandingkan AC konvensional, type AC Inverter lebih hemat listrik ± 60%. Beberapa keuntungan yang Anda dapatkan daripada AC Inverter:         Waktu yang lebih cepat untuk mencapai suhu ruangan yang kita inginkan.         "Tarikan" pertama pada listrik 1/3 lebih rendah dibandingkan AC yang tidak menggunakan teknologi inverter.         Lebih hemat energi dan uang karena teknologi ini menggunakan sumber daya yang 30%lebih kecil dibandingkan AC biasa. Beberapa merk air conditioner bahkan mengklaimdapat menghemat listrik hingga 60% dibanding AC tanpa inverter. Dapat menghindari beban yang berlebihan pada saat AC dijalankan. 3. Sebut dan jelaskan jenis-jenis compressor AC yang ada di pasaran? Ø Kompresor Torak Kompresor model torak terdiri dari beberapa bentuk gerak torak yakni: a.tegak lurus                c.aksial            e.menyudut b.memanjang               d.radial Untuk menghisap dan menekan zat pendingin dilakukan oleh gerakan torak di dalam silinder kompresor. Ø Kompresor Rotary Rotor adalah bagian yang berputar di dalam stator. Rotor terdiri dari dua baling-baling. Langkah hisap terjadi saat pintu masuk mulai terbuka dan berakhir setelah pintu masuk tertutup. Pada waktu pintu masuk sudah tertutup dimulai langkah tekan, sampai katup pengeluaran membuka, sedangkan pada pintu masuk secara bersamaan sudah terjadi langkah hisap, demikan seterusnya. 4. Sebut dan jelaskan macam-macam dan jenis heat exchanger yang anda ketahui Heat exchanger merupakan alat penukar panas (kalor). Pengertian dalam hal ini komponen dapat di fungsikan sebagai pendingin ataupun pemanas, tergantung tinjauan manfaat yang dimaksudkan. System penghantaran panas dapat dilakukan melalui media: Ø  Fluid to fluid heat transfer Penghantaran sejumlah kalor pada media fluida ke media fluida lain dimana masing-masing memiliki nilai kalor yang berbeda. Contoh: plat to plat heat exchanger dimana masing-masing fluida dipisahkan oleh plat tipis sekaligus sebagai transfer kalor diantara keduanya. Ø  Air to air heat transfer Pengahantaran sejumlah kalor pada media udara ke udara  yang mempunyai perbedaan  sejumlah kalor. Contoh : rotary heat exchanger, sejumlah udara panas berhembus pada sisi separo dari komponen  roda besar yang berputar dimana separo sisi yang lain dialiri oleh udara yang lebih dingin. Komponen roda yang berputar merupakan media penukar kalor diantara keduanaya. Ø  Fluid to air heat transfer Sistem penghantaran kalor yang dapat berlaku sebaliknya. Contoh: cooling tower, mengunakan media udara segar untuk mendinginkan sejumlah air lewat hembusan yang bersinggungan lansung dengan titik-titik air yang dikucurkan dengan maksud memperluas luasan contac pendinginan. KESIMPULAN dan SARAN 5.1       Kesimpulan Siklus refrigerasi adalah siklus kerja yang mentransfer kalor dari media bertemperatur rendah ke media bertemperatur tinggi dengan menggunakan kerja dari luar sistem. Secara prinsip merupakan kebalikan dari siklus mesin kalor (heat engine). Dilihat dari tujuannya maka alat dengan siklus refrigerasi dibagi menjadi dua yaitu refrigerator yang berfungsi untuk mendinginkan media dan heat pump yang berfungsi untuk memanaskan media. Siklus refrigerasi dapat diklasifikasikan sebagai berikut, 1.      Siklus kompresi uap (vapor compression refrigeration cycle) dimana refrigeran mengalami proses penguapan dan kondensasi, dan dikompresi dalam fasa uap. 2.      Siklus gas (gas refrigeration cycle), dimana refrigeran tetap dalam kondisi gas. 3.      Siklus bertingkat (cascade refrigeration cycle), dimana merupakan gabungan lebih dari satu siklus refrigerasi. 4.      Siklus absorpsi (absorption refrigeration cylce), dimana refrigeran dilarutkan dalam sebuah cairan sebelum dikompresi. 5.      Siklus termoelektrik (thermoelectric refrigeration cycle), dimana proses refrigerasi dihasilkan dari mengalirkan arus listrik melalui 2 buah material yang berbeda. Kinerja suatu refrigerator dan heat pump dinilai dari besarnya koefisien kinerja (coefficient of performance COP) yang didefinisikan sebagai berikut, Harga COPR dan COPHP umumnya lebih besar dari satu dimana COPHP = COPR + 1 untuk suatu rentang tekanan kerja yang sama.