BAB II DASAR TEORI
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Pompa Kalor (Heat Pump) 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. 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 tanah. 2.2 Air Conditioner Window (AC Window) Sesuai dengan namanya, windows, maka AC ini letaknya di jendela. Pada unit AC ini, semua komponen siklus refrigerasi terletak dalam satu paket. Itulah salah satu kelebihan AC jenis ini, bentuknya yang compact, karena semuanya tergabung dalam satu paket. Tetapi, karena semua komponen terletak dalam satu paket ini juga, AC jenis ini membutuhkan ruang yang relatif besar (minimal sebesar jendela), akibatnya harus ada bobokan dinding yang besar. Pada AC window, semua semua komponen AC seperti filter udara, evaporator, blower, compressor, condenser, refrigerant filter, expansion valve dan controll unit terpasang pada satu base plate, kemudian base plate beserta semua komponen AC tersebut dimasukkan kedalam kotak plat sehingga menjadi satu unit yang kompak.
Laporan Tugas Akhir
4
BAB II DASAR TEORI
Kelebihan AC window, pemasangannya pertama maupun pembongkaran kembali apabila akan dipindahkan mudah dilaksanakan, pemeliharaan/perawatan
mudah dilaksanakan dan harga murah.
Kekurangan AC window, karena semua komponen AC terpasang pada
base plate yang posisinya dekat dengan ruangan yang didinginkan, maka cederung menimbulkan suara berisik (terutama akibat suara dari kompresor). Tidak semua ruangan dapat dipasang AC window, karena AC window harus
dipasang dengan cara bagian condenser menghadap ketempat terbuka supaya panas dapat dibuang kealam bebas. Desain bangunan seperti Ruko, dimana udara
ruangan yang berhubungan dengan udara luar hanya ada didepan dan belakang saja, bahkan mungkin hanya bagian depan saja, maka pada ruangan yang posisinya ditengah tidak dapat dipasang AC jenis window. 2.3 Sistem Kompresi Uap Sistem refrigerasi kompresi uap adalah sistem refrigerasi yang menggunakan kompresor sebagai alat kompresi refrigeran, kondensor sebagai pelepas kalor dan pengubah fasa refrigeran, alat ekspansi sebagai penurun tekanan sekaligus temperatur, evaporator sebagai penyerap kalor dari produk yang akan didinginkan dan pengubah fasa refrigeran. Refrigeran yang berasal dari evaporator berupa uap bertekanan rendah kemudian masuk ke kompresor untuk dikompresi hingga refrigeran tersebut menjadi uap bertekanan dan bertemperatur tinggi. Dari kompresor, refrigeran mengalir ke kondensor dan melakukan pelepasan kalor hingga refrigeran tersebut berubah fasa dari uap bertekanan tinggi menjadi cair bertekanan tinggi, kemudian refrigeran tersebut diturunkan tekanan sekaligus temperaturnya pada alat ekspansi seperti pipa kapiler atau Thermostatic Expansion Valve (TXV). Setelah dari alat ekspansi, refrigeran kemudian mengalir ke evaporator untuk menyerap kalor dari produk yang akan didinginkan sehingga refrigeran tersebut berubah fasa menjadi uap bertekanan rendah. Kemudian refrigeran tersebut masuk ke kompresor untuk dikompresi dan bersirkulasi kembali, seperti
Laporan Tugas Akhir
5
BAB II DASAR TEORI
yang terlihat di diagram sistem refrigerasi kompresi uap yang terlihat pada Gambar 2.1, dan siklus yang terjadi pada diagram p-h terlihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.1 Diagram Sistem Kompresi Uap Sederhana Kondensasi 3
2
Ekspansi 4
Kompresi Evaporasi
Gambar 2.2 Diagram P-h Siklus Kompresi Uap Sederhana Keterangan :
1 – 2 : Proses Kompresi
2 – 3 : Proses Kondensasi
3 – 4 : Proses Ekspansi
4 – 1 : Proses Evaporasi
Laporan Tugas Akhir
6
BAB II DASAR TEORI
2.3.1 Proses Yang Terjadi Pada Siklus Refrigerasi Kompresi Uap
1. Proses Kompresi
Proses kompresi berlangsung di kompresor secara isentropic adiabatic
dimana kondisi awal refrigeran pada saat masuk kompresor atau keluaran evaporator pada sisi hisap (suction) adalah uap jenuh bertekanan rendah dan setelah dikompresi refrigeran menjadi uap bertekanan tinggi, oleh karena itu
proses ini dianggap isentropic dan temperatur refrigeran keluar kompresor pun meningkat. Hal ini dilakukan agar refrigeran dapat membuang panas yang telah
diserap dievaporator ke lingkungan karena ketika dikompres tekanan dan temperatur mengalami peningkatan dan melebihi temperatur lingkungan. Kerja tersebut dapat dicapai dengan cara isentropic, dengan syarat sebagai berikut :
Tidak ada gesekan didalam kompresor.
Tidak terjadi pertukaran panas antara efrigeran dan kompresor. Kerja kompresor per kilogram (qw) dalam (kJ/Kg) W = m . qw = m . (h2 – h1)……………………………(2.1)
Dengan : qw = Besarnya kerja kompresi, (kJ/Kg) h1 = Enthalphy refrigeran saat masuk kompresor, (kJ/Kg) h2 = Enthalphy refrigeran saat keluar kompresor, (kJ/Kg) 2. Proses Kondensasi Proses ini terjadi di kondensor, refrigeran yang berasal dari kompresor selanjutnya dialirkan ke kondensor. Karena temperatur refrigeran lebih tinggi dari temperatur lingkungan maka refrigeran akan melepaskan kalor ke lingkungan. Kalor tersebut akan dilepas melalui dinding pipa kondensor. Pada saat uap refrigeran yang berasal dari discharge kompresor masuk kondensor maka uap tersebut akan diembunkan pada keadaan saturasi. Refrigeran keluaran kondensor berubah fasa dari uap menjadi fasa cair, bertekanan tinggi. Laporan Tugas Akhir
7
BAB II DASAR TEORI
Besarnya panas yang dilepas dilapas di kondensor adalah :
Qk = m . qk = m . (h2 - h3).....……………………………………….(2.2)
Dengan : qc = kalor yang dilepas di kondensor, (kJ/Kg)
h2 = Enthalphy refrigeran saat masuk kondensor, (kJ/Kg)
h3 = Enthalphy refrigeran saat keluar kondensor, (kJ/Kg)
3. Proses Ekspansi
Pada proses ini refrigeran masuk ke alat ekspansi untuk diturunkan
tekanan dan temperaturnya. h3 = h4………………………………………………………………....(2.3) 4. Proses Evaporasi Keadaan ini terjadi di evaporator, dimana temperatur refrigeran dibuat lebih rendah dari temperatur ruangan yang akan dikondisikan. Karena temperatur refrigeran yang lebih rendah dari tempratur lingkungan maka pada proses ini refrigeran menyerap kalor dari lingkungan. Besarnya kalor yang diserap di evaporator adalah Qe = m . qe = m . (h2-h1)......................................................................(2.4) Dengan : h1 = Enthalphy refrigeran saat masuk kompresor,
(kJ/Kg)
h2 = Enthalphy refrigeran saat keluar kompresor,
(kJ/Kg)
Dari proses yang terjadi pada siklus refrigeran diatas kita dapat mengetahui besarnya nilai performansi sistem refrigerasi atau dikenal dengan istilah COP (coefficient of performance) baik COPaktual maupun COPcarnot . Karena COPaktual atau COP mesin refrigerasi merupakan hasil dari perbandingan antara energi yang termanfaatkan atau total kalor yang diserap oleh evaporator dengan besarnya energi yang dimanfaatkan sebagai kerja atau kerja kompresi sedangkan COPcarnot adalah COP maksimum yang dapat diperoleh pada temperatur kerja yang sama
Laporan Tugas Akhir
8
BAB II DASAR TEORI
dengan sistem refrigerasi yang sebenarnya. Besarnya COPaktual dan COPcarnot dapat juga dinyatakan juga dengan persamaan sebagai berikut :
COPaktual
Qe h4 h1 ....................................................................(2,5) W h3 h2
COPcarnot
Qe Te ..................................................................(2.6) W TK Te
Dan setelah kita mengetahui besar nilai COP, baik COPaktual dan COPcarnot kita
dapat mengetahui nilai kinerja sistem refrigerasi dengan membandingkan nilai
COPaktual terhadap nilai COPsiklus _ carnot pada temperatur kerja yang sama yaitu nilai efisiensi refrigerasi. Besarnya nilai efisiensi refrigerasi dinyatakan sebagai berikut :
refrigerasi
2.4
COPaktual ..........................................................................(2.7) COPcarnot
Komponen Utama Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Komponen utama ini terdiri dari : 1. Kompresor 2. Kondensor 3. Alat ekspansi 4. Evaporator 1. Kompresor Pada siklus kompresi uap sederhana, kompresor bekerja untuk
mengkompresi refrigeran berfasa uap dari evaporator agar tekanan dan temperaturnya naik, dan kemudian dialirkan ke kondensor. Kompresor Adalah Sebuah alat yang berfungsi untuk menyalurkan gas refrigeran ke seluruh sistem. Jika dianalogikan, cara kerja kompresor AC layaknya seperti jantung di Tubuh Manusia. Kompresor Memiliki 2 Pipa,, Yaitu Pipa Hisap Dan Pipa tekan. Dan Memiliki 2 daerah tekanan, yaitu tekanan rendah
Laporan Tugas Akhir
9
BAB II DASAR TEORI
dan tekanan tinggi. Ada tiga jenis kompresor, Yaitu : Kompresor Torak ( Reciproacting ) Kompresor Sentrifugal, dan kompresor rotary.
2. Kondensor
Kondensor berfungsi untuk membuang kalor ke lingkungan, sehingga
refrigeran dapat berubah fasa dari gas menjadi cair. Kondensor akan mengkondensasikan uap yang berasal dari kompresor yang bertemperatur dan bertekanan tinggi menjadi refrigeran cair yang akan mengalir ke katup ekspansi
untuk kemudian diturunkan tekanannya. Kondensor ditempatkan diluar ruangan sedang didinginkan agar dapat membuang panasnya ke luar. yang
Menurut media/ zat yang mendinginkannya, kondensor dapat dibagi menjadi tiga macam, yaitu : 1. Air-Cooled
Condensor,
menggunakan
udara
sebagai
media
air
sebagai
media
pendinginannya . 2. Water-Cooled
Condensor,
menggunakan
pendinginannya. 3. Evaporative Condensor, menggunakan campuran air dan udara sebagai media pendinginannya. 3. Katup exspansi Katup ekspansi yang digunakan ini adalah Katup Ekspansi pipa kapiler. Pipa kapiler merupakan komponen utama yang berfungsi menurunkan tekanan refrigeran dan mengatur aliran refrigeran menuju evaporator. Fungsi utama pipa kapiler ini sangat vital karena menghubungkan dua bagian tekanan berbeda, yaitu tekanan tinggi dan tekanan rendah. refrigeran bertekanan tinggi sebelum melewati pipa kapiler akan di ubah atau diturunkan tekananya. Akibat dari penurunan tekanan refrigeran menyebabkan penurunan suhu. Pada bagian inilah (pipa kapiler) refrigeran mencapai suhu terendah (terdingin). Pipa kapiler terletak antara saringan (filter) dan Evaporator 4. Evaporator Evaporator berfungsi untuk menyerap kalor dari lingkungan atau ruangan sehingga refrigeran mengalami perubahan fasa dari cair ke uap. Penguapan ini bertujuan untuk mengambil panas dari kabin atau ruangan yang akan dikondisikan Laporan Tugas Akhir
10
BAB II DASAR TEORI
temperaturnya. Pemilihan jenis evaporator tergantung dari media yang akan didinginkan dan lokasi penginstalan evaporator ini.
5. Refrigeran
Refrigeran adalah suatu zat pada sistem refrigerasi yang bertindak
sebagai media penyerap dan pembuang kalor. Dalam proses pemilihan refrigeran kita harus memastikan bahwa refrigeran yang kita pilih aman sehingga kita harus mengikuti Syarat-syarat berikut 1.
Tidak beracun dan tidak berbau dalam semua keadaan.
2. Tidak berwarna.
3.
Tidak mudah terbakar atau meledak.
4.
Tidak mempunyai daya korosi terhadap logam.
5.
Dapat bercampur oli atau pelumas.
6.
Mempunyai struktur kimia yang stabil dan tidak mudah terurai.
7.
Mempunyai titik penguapan atau titik didih yang rendah.
8.
Mempunyai tekanan kondensasi yang tidak terlalu tinggi.
9.
Mempunyai tekanan evaporasi yang sedikit lebih tinggi dari tekanan atmosfer.
10. Mempunyai kalor laten penguapan yang besar. 11. Mudah dideteksi apabila sistem mengalami kebocoran. 12. Mempunyai volume spesifik uap yang kecil. 13. Tidak merusak lapisan ozon. 14. Mudah diperoleh. 2.5
Komponen Pendukung Selain komponen utama, masih terdapat komponen kontrol dan komponen
pendukung mekanik yang akan menjaga dan melindungi sistem refrigerasi dan tata udara sehingga dapat bekerja dengan menghasilkan efisiensi tinggi. Dalam sistem kompresi uap sederhana ini, komponen pendukung dapat diklasifikasikan menjadi 3 bagian yaitu : 1. Komponen pendukung mekanik 2. Komponen pendukung kelistrikan Laporan Tugas Akhir
11
BAB II DASAR TEORI
3. Komponen pendukung mekanik dan kelistrikan
1. Komponen Pendukung Mekanik
Komponen pendukung mekanik adalah komponen tambahan yang
fungsinya sebagai pelengkap dan alat ukur kontrol pada sisitem agar sistem dapat
berjalan dengan normal. Komponen pendukung mekanik yang digunakan dalam sistem refrigerasi ini adalah : 1. Pressure Gauge
Pressure gauge atau disebut juga manifold gauge, adalah alat bantu
mekanik yang berfungsi sebagai penunjuk tekanan kerja pada sisitem, namun
tekanan yang diukur bukan tekanan absolute melainkan adalah tekanan gauge. Manifold gauge ini terdiri dari 2 jenis, yaitu high pressure gauge dan low pressure gauge. 2. Filter Dryer Didalam filter dryer terdapat silica gel yang berfungsi sebagai penyerap uap air dan screen yang terdiri dari kawat kassa yang sangat halus yang berfungsi sebagai penyaring kotoran 3. Sight Glass Sight Glass dipasang setelah filter dryer dimana alat ini berfungsi untuk mengamati apakah refrigeran yang melewati sight glass benar-benar cair atau tidak, juga berguna untuk melihat apakah refrigeran yang ada dalam sistem sudah cukup atau belum.. Pada alat ini terdapat dua indikator yaitu kuning dan hijau. Kuning mengindikatorkan bahwa sistem tersebut teredapat uap air dan jika hijau mengindikatorkan bahwa sistem tersebut tidak ada uap air. Jika di dalam sight glass terdapat buih-buih refrigerant maka sistem tersebut kurang rerfigerant. 4. Thermostat Alat ini termasuk jenis on/off automatic control dan dapat dipakai untuk mengatur temperatur rendah (cooling) maupun temperatur tinggi (heating).Kerja pengatur suhu dipengaruhi oleh perubahan suhu yang diterima oleh bulb. Gas akan mengembang sebanding dengan suhunya. Perubahan suhu tersebut dapat menyebabkan cairan dan gas didalam pipa dan bulb , mengembang atu menyusut, sehingga dapat menimbulkan tekanan yang berubah-ubah.jika terjadi perubahan Laporan Tugas Akhir
12
BAB II DASAR TEORI
suhu, tekanan akan bertambah atau berkurang sesuai dengan perubahan suhu yang terjadi. Perubahan tekanan didalam bellow diubah menjadi gerakan yang dapat
menekan batang, sehingga dapat membuka atau menutup kontak listrik yang akan membuat kompressor bekerja atau berhenti. Di atas bellow diberi pegas yang
melawan tekanan dari bellow. Tekanan pegas dapat diatur dengan tombol di atasnya. Pengatur suhu dalam keadaan normal mempunyai batas-batas suhu sebagai berikut
1. membukanya kontak(cut-off)
2. menutupnya kontak (cut-on) 3. perbedaan (differensial) 4. batas-batas(range) Kegunaan alat ini adalah untuk : 1. Mengatur batas-batas suhu 2. menghentikan dan menjalankan kembali compressor secara otomatis 3. mengatur lamanya kompressor berhenti sesuai setting.
2. Komponen pendukung kelistrikan Komponen pendukung kelistrikan adalah alat yang prinsip kerjanya menggunakan daya listrik sebagai power penggeraknya. Alat kontrol ini nantinya hanya akan mengatur sistem kelistrikan. 1. MCB (Mini Circuit Breaker) MCB adalah suatu alat yang digunakan untuk pengaman terhadap beban lebih atau arus hubung singkat, Jika terjadi arus beban lebih/hubung singkat, MCB ini akan bekerja memutuskan rangkaian dari sumber tegangan. Alat ini dilengkapi dengan pengaman thermal (bimetal / dwi logam) untuk beban lebih dan juga dilengkapi pengaman relay (elektromagnet) untuk arus lebih atau arus hubungan singkat. Jadi MCB ini difungsikan sebagai pengganti sekering untuk instalasi penerangan dan motor -motor listrik. 2. Volt Meter Alat ini berfungsi untuk mengukur besarnya tegangan listrik yang dipakai pada sistem. Dalam hal ini besaran listrik biasanya yang terjadi ± 220 volt. 3. Ampere Meter Laporan Tugas Akhir
13
BAB II DASAR TEORI
Ampere meter berfungsi untuk mengukur besarnya arus listrik yang mengalir pada sistem. Semakin tinggi perbedaan tekanan pada sisi tekanan tinggi
dan sisi tekanan rendah pada sistem, arus yang terjadi akan bertambah besar juga dan bisa digunakan untuk mengamati refrigeran yang masuk ke kompresor.
4. Line Up Terminal Line up terminal pada dasarnya hanya berfungsi sebagai penghantar arus listrik dari dan menuju alat-alat kontrol. Alat ini memudahkan kita untuk
menghubungkan kabel yang terlalau banyak jumlahnya. Time Delay Relay (TDR) 5.
Time Delay Relay (TDR) adalah suatu instrumen yang digunakan sebagai
kontrol pengaman otomatis dengan beberapa variasi fungsi yang pada dasarnya memiliki fungsi yang sama dengan alat pencatat data. Dalam trainer ini timer yang digunakan adalah timer on delay relay berfungsi untuk menunda arus awal yang cukup besar masuk ke dalam alat-alat ukur yang mempunyai tahanan dalam rendah. 6. Kontaktor Kontaktor adalah komponen listrik yang berfungsi untuk melewatkan arus menuju komponen yang dituju dengan menggunakan saklar on/off sebagai prinsip kerjanya. Kerja kontaktor ini didasarkan pada pada suatu kumparann yang dialiri arus, dimana saklar NO atau NC akan membuka atau menutup sesuai dengan ada tidaknya arus yang masuk ke dalamnya. 7. Saklar Togel (Lever Switch) Lever Switch (Saklar Togel) adalah alat yang digunakan sebagai saklar untuk mematikan atau menghidupkan system secara manual. 3. Komponen Pendukung Mekanik dan Kelistrikan Didefinisikan sebagai alat yang kerjanya dipengaruhi oleh keadaan mekanik, diantaranya : 1. Solenoid valve Solenoid valve adalah untuk menghentikan atau meneruskan aliran refrigeran dalam sistem refrigerasi. Pengaturnya dilakukan oleh kumparan yang Laporan Tugas Akhir
14
BAB II DASAR TEORI
dialiri arus listrik. Solenoid valve terdiri dari sebuah kumparan yang pada bagian tengahnya terdapat sebuah inti besi yang bersifat magnet yang disebut dengan
plunger. Untuk jenis NC, prinsip kerjanya adalah jika kumparan dialiri arus listrik. kumparan tersebut akan berubah menjadi elektromagnet yang akan Maka
mengangkat plunger ke tengah kumparan, dan akibatnya akan membuka kontak sehingga aliran dapat berjalan. Kemudian apabila arus tersebut diputuskan, maka medan magnet dikumparan akan hilang, sehingga menyebabkan plunger tersebut
akan turun karena beratnya sendiri. Dan menyebabkan katup akan menutup sehingga aliran refrigeran tidak dapat berjalan.
2.6 Perhitungan Beban Pendinginan Pada setiap perancangan system refrigerasi, perhitungan beban merupakan langkah yang sangat penting. Perhitungan beban akan mempengaruhi pemilihan seluruh komponen system refrigerasi. Untuk melakukan perhitungan beban, teori yang didapat dari buku Principles of Refrigeration, karya Roy J. Dossat. Beban pendinginan yang dihitung dari beban konduksi dinding, dan beban produk. 2.6.1 Perhitungan Beban Konduksi Melalui Dinding Beban konduksi melalui dinding didefinisikan sebagai jumlah aliran kalor secara konduksi yang melalui dinding produk yang didinginkan dari arah luar kea rah dalam. Teori perhitungannya adalah : Q = U . A . ∆T....................................................................................(2.12) Dengan : Q = laju aliran kalor, (Watt) U = koefisiensi perpindahan kalor, (W/m2K) A = luas permukaan, (m2) ∆T = beda temperatur melalui dinding, (⁰C) Untuk mencari nilai U, digunakan rumus :
Laporan Tugas Akhir
15
BAB II DASAR TEORI
......................................................................(2.13)
Dengan :
x = tebal bahan, (m)
k = konduktivitas termal, (W/mK)
fo = koefisien konveksi permukaan luar, (W/m2K)
2.6.2
Perhitungan Beban Beban produk didefinisikan sebagai jumlah kalor yang dilepas produk
pada saat dimasukan ke dalam ruang pendingin. Toeri perhitungannya adalah : Q = m . Cp . ∆T……………………………………………………(2.14) Dengan : Q = laju aliran kalor, (Watt) m = massa produk, (kJ/Kg.K) Cp = kalor spesifik produk, (kJ/Kg.K) ∆T = beda temperatur melalui dinding, (K) 2.6.3
Teori Perhitungan Panjang Pipa Evaporator Dalam melakukan perhitungan panjang pipa evaporator, teori yang
digunkan berasal dari buku Perpindahan Kalor, karya J.P. Holman. Sebelum melakukan perhitungan, ada beberapa hal yang harus diketahui terlebih dahulu, keterangannya adalah :
Diameter dalam pipa (di)
Diameter luar pipa (do)
Luas permukaan pipa (A)
Temperature evaporasi rancangan (⁰C)
Temperature permukaan pipa (⁰C)
Karakteristik R-22 pada temperatur rancangan : Laju aliran massa, didapat dari : Laporan Tugas Akhir
16
BAB II DASAR TEORI
ṁ=
.......................................................................................(2.21)
v =
..............................................................................................................(2.22)
Re =
...........................................................................................................(2.23)
Pr =
............................................................................................................(2.24)
Nu = (0,023).Re0,8.Pr0,3....................................................................................(2.25)
Nu =
...........................................................................................................(2.26)
hi =
............................................................................................................(2.27)
L
............................................................................................(2.28)
2.7 Cara Kerja Sistem Refrigerasi Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, bahwa sistem refrigerasi pada pompa kalor ini mempunyai dua proses, yaitu proses pendinginan dan proses pemanasan yang dilakukan dengan mengubah atau membalikan arah alairan refrigeran. Akibatnya fungsi kondensor dan evaporator akan bergantian. 2.7.1 Proses Pemanasan Pada saat sistem pompa kalor ini dijalankan, untuk proses pemanasan solenoid valve 5,6,7 dan 8 bekerja, membuka secara bersamaan. Sedangkan solenoid valve 1,2,3 dan 4 tidak bekerja atau menutup. Dengan keadaan rangkaian solenoid valve demikian maka terjadi siklus refrigerasi sebagai berikut.
Laporan Tugas Akhir
17
BAB II DASAR TEORI
Gambar 2.3 Gambar Sistem Pemipaan Pompa Kalor Pada Proses Pemanasan Refrigeran berfasa uap dengan tekanan dan temperatur rendah akan masuk ke suction kompresor, kemudian di kompresi sehingga mengakibatkan tekanan dan temperaturnya menjadi tinggi. Selanjutnya refrigeran tersebut keluar dari discharge kompresor refrigeran mengalir ke discharge line, kemudian melewati solenoid valve 5 dan masuk ke indoor coil. Pada Indoor coil refrigeran melepas panas. Proses ini selanjutnya dimanfaatkan untuk menghangatkan ruangan pada saat temperatur lingkungan rendah. Pada indoor coil terjadi proses pelepasan kalor maka refrigeran akan berkondensasi dan berubah fasa dari gas menjadi cair. Proses selanjutnya setelah refrigeran berubah fasa yaitu refrigeran cair akan masuk ke pipa kapiler dan terjadi proses ekspansi, yaitu penurunan tekanan refrigeran sehingga mengakibatkan turunya temperatur refrigeran. Kemudian refrigeran mengalir menuju outdoor coil. Pada outdoor coil refrigeran menguap dan menyerap panas dari lingkungan. kemudian terjadi perubahan fasa refrigeran dari cair menjadi uap. Refrigeran yang sudah berubah fasa menjadi uap mengalir melewati solenoid valve 8 dan mengalir kembali ke suction kompresor untuk dikompresi kembali seperti pada proses Laporan Tugas Akhir
18
BAB II DASAR TEORI
awal. Proses ini merupakan siklus yang berlangsung secara terus menerus selama sistem beroperasi. Proses Pendinginan 2.7.2
Pada proses pendinginan aliran refrigeran atau siklus refrigerasi
berlangsung secara terus – menerus selama sistem beroperasi sama hal nya
dengan proses pemanasan. Perbedaan proses pendinginan dan pemanasan
yaitu arah aliran refrigeran dalam sistem. Pada saat pendinginan refrigeran
mengalir dari kompresor ke outdoor coil dan selanjutnya masuk ke pipa
kapiler dan menyerap panas ruangan atau kabin. Pada saat pompa kalor beroperasi untuk proses pendinginan solenoid valve 1,2,3 dan 4 bekerja atau membuka sedangkan solenoid valve 5,6,7 dan 8 tidak bekerja atau meutup. Berikut merupakan gambar sistem pompa kalor pada proses pendinginan
Gambar 2.4 Gambar Sistem Pemipaan Pompa Kalor Pada Saat Proses Pendinginan Uap refrigeran dengan tekanan rendah dan temperatur rendah akan masuk ke suction kompresor, kemudian dikompresi sehingga tekanan dan Laporan Tugas Akhir
19
BAB II DASAR TEORI
temperatur refrigeran tersebut menjadi tinggi. Selanjutnya uap refrigeran
tersebut keluar dari discharge kompresor dan mengalir ke discharge line.
Selanjutnya uap refrigeran tersebut melewati solenoid valve 1 dan masuk ke
outdoor coil. Pada Outdoor coil ini refrigeran melepas panas sehingga terjadi
proses kondensasi, fasa refrigeran berubah dari gas menjadi cair. Selanjutnya
refrigeran cair masuk ke pipa kapiler dan terjadi proses ekspansi sehingga
tekanan dan temperatur refrigeran menjadi turun. Selanjutnya refrigeran
mengalir menuju indoor coil. Dan menguap karena menyerap panas dari
ruangan atau kabin yang dikondisikan. Selanjutnya uap refrigeran bertekanan
rendah mengalir melewati solenoid valve 4 dan kembali ke suction kompresor untuk dikompresi kembali. Proses tersebut akan terus berlangsung selama sistem beroperasi pada proses pendinginan. Berikut merupakan gambar proses pendinginannya Berikut ini merupakan tabel kondisi delapan solenoid valve pada rangkaian sistem pompa kalor pada saat proses pemanasan dan pendinginan Tabel 2.1 Tabel Kondisi Solenoid Valve No
Proses
SV 1 SV 2 SV 3 SV 4 SV 5 SV 6 SV 7 SV 8
1
Pemanasan
-
-
-
-
2
Pendinginan
-
-
-
-
Keterangan : -
: solenoid valve menutup
: solenoid valve membuka 2.8 Prosedur Pengambilan Data Pada proses pengambilan data, pompa kalor akan digunakan pada suatu ruangan dengan dimensi 2,9 m x 1,6 m x 2 m. Bahan sterofoam 5 cm dilapisi plat seng berukuran 2 mm. Proses pendistribusian udara menggunakan flexibel duct dengan panjang 2 m dan diameter 20 cm Sistem pompa kalor ini
Laporan Tugas Akhir
20
BAB II DASAR TEORI
merupakan modifikasi dari AC Window merk “UCHIDA” tipe MP-W5 R ½ pk. Berikut merupakan spesifikasi AC Window tipe MP-W5 R ½ pk :
Source
1 ph 220 V 50 hz
Cooling capacity
5000 btu/h
Input
480 watt
Current
2,5 A
Refrigerant
R-22
2.8.1 Peralatan yang Digunakan Tujuan utama dari pengambilan data adalah untuk menguji sejauh mana keberhasilan dan fungsi dari alat yang telah selesai diinstalasi. Peralatan yang digunakan untuk pengambilan data adalah : 1. Thermometer digital ( Autonic ) 2. Tang Ampere 3. Stop watch
2.8.2 Langkah-Langlah Pengambilan Data Pada proses pengambilan data langkah pertama yang dilakukan yaitu persiapan awal untuk pengambilan data yang terdiri dari tahap-tahap sebagai berikut : 1. Menentukan data yang akan diukur 2. Menentukan titik pengukuran 3. Mempersiapkan alat ukur 4. Memasangkan alat ukur pada titik-titik pengukuran yang telah ditentukan 5. Memastikan bahwa alat ukur sudah terpasang dengan benar. Kemudian pengoperasian sistem pompa kalor dilakukan sesuai dengan prosedur pengoperasian yang benar. Data-data yang diambil dalam pengujian sistem ini adalah :
Laporan Tugas Akhir
21
BAB II DASAR TEORI
1. Tekanan discharge
2. Tekanan suction
3. Temperatur discharge
4. Temperatur suction 5. Temperatur masuk indoor coil
6. Temperatur keluar indoor coil
7. Temperatur masuk outdoor coil
8. Temperatur keluar outdoor coil
9. Temperatur Lingkungan
Laporan Tugas Akhir
22
