BAB II
DASAR TEORI
2.1
Penggolongan Sistem Tata Udara Sistem tata udara adalah suatu proses mendinginkan/memanaskan udara
sehingga dapat mencapai suhu dan kelembaban yang diinginkan/dipersyaratkan. Selain itu, mengatur aliran udara dan kebersihannya. Sistem pengkondisi udara pada umumnya dibagi menjadi dua golongan utama yaitu : udara
a. Pengkondisi udara untuk kenyamanan Mengkondisikan udara ruangan untuk memberikan kenyamanan kerja
bagi orang yang melakukan kegiatan tertentu. b. Pengkondisi udara untuk industri Menngkondisikan udara ruangan karena diperlukan oleh proses, bahan, peralatan atau barang yang ada di dalamnya. Tata udara meliputi aspek yang lebih luas, sasarannya tidak hanya memberikan rasa sejuk belaka, tetapi kenyamanan, kebersihan udara serta kondisi tertentu untuk keperluan proses di industri atau transportasi. Paling sedikit ada enam aspek yang menjadi tanggung jawab ahli tata udara, yakni: a.
Temperatur udara
b.
Kelembaban udara
c.
Bakteri dan Bau
d.
Gerakan aliran udara
e.
Kadar oksigen dan gas-gas beracun
f.
Debu dan bau di dalam udara
g.
Suara (Noise criteria)
(sumber: Bahan Ajar Sistem Tata Udara Andtiyanto Setiawan tahun 2010, POLBAN)
5
Dalam aplikasi tata udara hunian, dikenal ada 4 jenis sistem tata udara,
yaitu :
Sistem udara penuh atau all air system
Sistem air penuh atau all water system
Sistem udara-air atau air-water system Sistem refrigeran langsung atau direct refrigerant system
Pada sistem udara penuh, fluida yang akan menuju ke ruangan yang dikondisikan adalah udara, tanpa ada fluida lain. All water system hanya akan mengirim air (dingin) saja ke ruangan yang dikondisikan. Air water system akan
mengirim udara dan air dingin sekaligus ke dalam ruangan. Pada direct
refrigerant system, udara didinginkan langsung di dalam ruangan oleh refrigeran dingin. 2.1.1
Sistem Udara Penuh (All Air System) Dasar dari konsep sistem udara penuh (all air system) adalah
mencatu atau menyuplai udara ke dalam ruangan pada kondisi tertentu sehingga beban pendinginan sensibel dan laten yang ada di dalam ruangan dapat diserap oleh udara catu tersebut. Penyerapan kalor oleh udara catu dalam kondisi dan jumlah yang tepat dapat mempertahankan temperatur dan kelembaban ruangan pada harga yang diinginkan. Karena beban pendinginan ruangan selalu berubah-ubah setiap saat, maka energi yang diserap oleh udara catu juga berubah-ubah. Perubahan ini dapat dilakukan dengan dua cara: Mengubah-ubah debit udara suplai sesuai dengan besarnya beban pendinginan Mengubah-ubah temperatur udara catu sesuai dengan besarnya beban pendinginan.
6
Chiller
Saluran Udara AHU
Ruangan
Gambar 2.1. Sistem udara penuh
Gambar diatas merupakan siklus sistem udara penuh, dimana panas atau kalor mengalir dari sumber di luar dan luar ruangan. Udara dingin yang dikirim ke ruangan mengambil kalor tersebut dan memindahkannya ke koil pendingin di Air Handling Unit (AHU). Air dingin yang mengalir di koil memindahkan kalor ke mesin refrigerasi pada water chiller. Dalam penggunaannya, sistem udara penuh memiliki keunggulan sebagai berikut : 1.
Semua peralatan mesin ditempatkan jauh dari ruang yang dikondisikan, sehingga kebisingan yang disebabkan oleh peralatan
dapat
diatasi
dan
memudahkan
pada
saat
pemeliharaan karena tidak akan mengganggu aktifitas yang ada di ruangan yang dikondisikan. 2.
Sistem ini dapat dengan leluasa memanfaatkan udara luar yang dingin (pada tanggal dan jam-jam tertentu) untuk menghemat energi.
3.
Perubahan dari siklus pendinginan ke pemanasan (pada negara subtropis) dapat dilakukan dengan mudah.
7
4.
Sistem ini memungkinkan pemberian tekanan positif atau tekanan negatif pada ruangan – ruangan dalam bangunan.
Kelemahan sistem udara penuh antara lain
1.
Memerlukan tempat atau ruang untuk menempatkan saluran udara, sehingga mengurangi pemanfaatan ruang secara optimal.
2.
Penyeimbangan (balancing) aliran udara, terutama pada sistem-sistem besar lebih sulit dilakukan.
3.
Untuk mendapatkan distribusi udara yang baik, diperlukan kerjasama yang baik antara arsitek, perancang struktur, dan perancang mekanik/ HVAC.
2.1.2 Sistem Air Penuh (All Water System) All water system adalah suatu sistem tata udara dimana pendingin yang didistribusikan ke ruangan adalah air. Gambar 2.2 merupakan gambar sistem air penuh.
Chiller
Pompa Ruangan FCU
Gambar 2.2. Sistem Air Penuh
Pada gambar 2.2, air didinginkan oleh chiller. Setelah dingin air tersebut disirkulasikan ke ruangan melalui FCU (Fan Col Unit). Air dingin
8
bertukar kalor dengan udara yang dihisap oleh fan dari ruangan sehingga suhu air menjadi panas. Air tersebut lalu didinginkan oleh chiller dan seterusnya siklus ini berulang-ulang. Udara yang dihisap oleh fan tersebut
lalu didorong untuk mendinginkan ruangan.
Dalam hal ini, udara yang diperlukan untuk ventilasi dimasukkan
sebagai infiltran melalui celah-celah pintu atau udara luar yang terhisap langsung melalui lubang masuk pada dinding, di sebelah belakang fan coil unit udara yang bersangkutan. Hal ini akan menyebabkan ventilasi yang kurang baik. Untuk mengatasi kekurangan tersebut, dalam beberapa hal udara yag diperlukan untuk ventilasi dimasukkan kedalam ruangan melalui
saluran khusus. Mengingat karakteristik fan coil unit udara tersebut maka timbul kesulitan pengontrolan kelembaban pada all water system, sehingga udara ruangan dapat menjadi terlampau lembab atau terlampau kering. Kesulitan ventilasi dan pengaturan kelembaban akan menyebabkan jenis sistem tersebut tidak sesuai untuk melayani gedung yang besar, meskipun harga awalnya rendah. Keuntungan All Water System antara lain : 1.
Tempat untuk sistem AC lebih kecil.
2.
Lebih hemat listrik, suatu ruangan beban pendinginnya diatasi oleh satu FCU, jika ruangannya tidak dipakai FCU dapat dimatikan.
Kerugian All Water Sistem :
2.1.3
1.
Kebocoran pada sistem sulit dideteksi,
2.
Rugi-rugi tekananya tinggi.
3.
Banyak FCU yang harus dikontrol.
Sistem Udara-Air (Air-Water System) Air-water system adalah gabungan dari all water system dan all air
system, dan dimaksudkan untuk melengkapi sistem air penuh dengan udara segar dari luar ruangan dengan jumlah atau debit tertentu sesuai dengan kebutuhan. Pengambilan kalor dari dalam ruangan dapat dilakukan oleh air
9
didinginkan dalam AHU kecil. Jadi, sistem ini terdiri atas: AHU,
Saluran udara, dan
FCU Sistem yang telah dibahas dalam sub bab sebelumnya, dimana
kondisi ruangan sepenuhnya diatur oleh udara dari sistem pengkondisi
yang dialirkan pada fan coil unit dan oleh kiriman udara yang telah
udara sentral. Dalam sistem udara-air, fan coil unit atau unit induksi
dipasang di dalam ruangan yang akan dikondisikan. Udara dialirkan ke
dalam unit tersebut sehingga menjadi dingin. Selanjutnya udara tersebut bersirkulasi didalam ruangan.
Gambar 2.3. Sistem Udara-Air (Sumber : www.masisnanto.blogdetik.com)
10
Keuntungan Sistem udara-air antara lain : 1.
membutuhkan daya pompa dan ukuran pipa yang lebih kecil
dibandingkan terhadap sistem udara penuh. Ini disebabkan air
mempunyai berat jenis dan panas spesifikasi yang lebih besar daripada udara.
2.
Ruangan yang diperlukan untuk penempatan saluran udara lebih kecil.
3.
Ukuran mesin dan daya yang diperlukan lebih kecil daripada sistem udara penuh.
Untuk memindahkan sejumlah kalor yang sama, sistem ini
Kerugian dari sistem air-udara antara lain : 1.
Biaya awal relatif lebih mahal karena diperlukan saluran khusus untuk mengalirkan air.
2.
Instalasi lebih kompleks
Sistem air-udara dapat dibagi menjadi dua golongan yaitu : a. Fan Coil Unit Sistem (FCU) Fan-coil unit system (sistem unit koil-kipas udara) paling cocok digunakan untuk multy room building, seperti : hotel, rumah sakit dan apartemen. Fan coil unit adalah pengkondisi udara yang digunakan didalam ruangan, terdiri dari : kipas udara, koil pendingin, dan saringan udara yang terdapat pada satu unit. Air dingin disirkulasikan ke fan coil unit melalui pipa-pipa, sedangkan udara ruangan dan udara primer dihisap masuk oleh fan. Kemudian setelah melalui koil pendingin, udara tersebut dialirkan kembali ke dalam ruangan. Dan temperatur ruangan tetap dipertahankan oleh thermostat yang mengontol aliran air. Kesulitan sistem fan coil unit adalah dalam hal perawatan dan pemeliharaanya, karena kipas motor penggerak dan perlengkapan listrik lainnya berada dalam satu unit tersebut.
11
Outdoor primary air
Recirculated air
Supply air
Window
Conditioned Space
Cooling coil
Room air
Recirculated air
Outdoor air
Gambar 2.4. Fan coil unit system (Sumber : Tassou, Savvas. Building Service Engineering, “Air Conditioning part 2”., 2001)
b. Induction Unit System Induction unit system (sistem unit induksi) digunakan untuk perimeter room of multy-story, multy room buliding seperti gedung perkantoran, hotel, rumah sakit dan apartemen. Sistem ini dipasang didalam ruangan, terdiri dari koil pendingin (secondary water coil), saluran udara primer yang terdapat dalam satu unit. Air dingin disirkulasikan ke unit induksi melalui pipa-pipa, sedangkan udara primer berkecepatan tinggi dialirkan oleh beberapa nozzle. Karena adanya efek induksi dari pancaran udara koil pendingin sehingga didinginkan, kemudian dicampur dengan udara primer dan masuk kedalam ruangan yang akan dikondisikan. Sistem unit induksi perawatannya lebih mudah, karena tidak terdapat mesin yang bergerak.
12
Gambar 2.5 Air- water induction unit (Sumber : Tassou, Savvas. Building Service Engineering, “Air Conditioning part 2”., 2001)
Gambar 2.4 di atas adalah contoh disain sistem udara air dengan cara induksi. Udara luar yang sudah dikondisikan oleh AHU (primary air) dicampur /diinduksi oleh udara hasil pendinginan dari FCU di dalam ruanga
13
Gambar. 2.6 Sistem induction unit dan proses psikrometrik air-water system (Sumber : Tassou, Savvas. Building Service Engineering, “Air Conditioning part 2”., 2001)
Proses psikrometrik yang terjadi pada air-water system dapat dijelaskan dengan memperhatikan gambar 2.5 di atas. Udara luar ditandai dengan titik O, udara luar masuk melalui filter dan
14
kemudian mengalami pendinginan dan pengeringan melalui koil
pendingin ditandai dengan titik C. Garis yang menghubungkan OC merupakan proses cooling and dehumidication. Udara dingin
dan kering tersebut disuplai ke dalam indunction unit.
Dalam perjalanan menuju titik P, udara mengalami proses
pemanasan sensibel yang berasal dari fan dan saluran udara. Udara
ruangan yang ditandai denga titik R masuk ke dalam induction unit
melalui koil pendingin dan mengalami proses pendinginan sensibel
menuju titik B. Pada tahap ini, udara mengalami percampuran
antara udara pada titik B dan udara pada titik P, dan udara hasil pencampuran/ udara yang disuplai ke ruangan ditandai dengan titik
S. 2.1.4
Sistem Refrigeran-Langsung (Direct Refrigerant System) Pada sistem ini, udara langsung didinginkan oleh refrigeran dingin
yang mengalir di dalam evaporator dari mesin refrigerasi. Aplikasi paling popular dari sistem ini adalah AC window dan AC split.
Gambar 2.7 Sistem Refrigeran-Langsung (Sumber : dc615.4shared.com)
2.2
Proses Psikrometrik Proses yang dialami oleh udara secara umum ada 8 macam. Proses-proses
tersebut biasa tergambarkan dalam diagram psikrometrik. Proses tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.8. Kedelapan proses tersebut adalah
15
1. Proses 0-1 merupakan proses pemanasan sensibel dimana pemanasan
tanpa penambahan atau pengurangan uap air. Hal tersebut terjadi pada
udara yang melewati koil pemanas.
2.
Proses 0-2 merupakan proses pemanasan dan humidifikasi dimana udara yang mengalami pemanasan dengan penambahan uap air. Hal
tersebut terjadi pada udara yang mendapat semprotan air dengan
temperatur lebih tinggi disbanding temperatur tabung kering udara.
3.
Proses 0-3 merupakan humidifikasi dimana udara yang tidak
mengalami pemanasan ataupun pendinginan tetapi terjdai penambahan
uap air. Hal tersebut terjadi pada udara yang mendapat semprotan air dengan temperatur sama dengan temperatur tabung kering udara.
Gambar 2.8 Proses-proses udara
4.
Proses 0-4 merupakan pendinginan dan humidifikasi dimana udara mengalami pendinginan dan penambahan uap air. Proses ini terjadi pada udara yang mendapat semprotan air alami.
5. Proses 0-5 merupakan pendinginan sensibel dimana udara mengalami pendinginan tanpa penambahan atau pengurangan uap air. Proses ini terjadi pada udara yang didinginkan oleh koil yang temperaturnya lebih rendah dibandingkan temperatur tabung keringnya tetapi sama atau lebih tinggi daripada temperatur titik embunnya.
16
5.
Proses 0-6 merupakan pendinginan dan dehumidifikasi dimana udara mengalami pendinginan dan pengurangan uap air. Proses ini terjadi
pada udara yang didinginkan oleh koil yang temperaturnya lebih rendah dibandingkan temperatur titik embunnya.
6.
Proses 0-7 merupakan dehumidifikasi dimana udara mengalami pengurangan uap air tampa pemanasan atau pendinginan. Proses ini
terjadi pada udara yang melewati dehumidifier seperti silica gel.
7.
Proses 0-8 merupakan pemanasan dan dehumidifikasi dimana udara
mengalami pemanasan dan pengurangan uap air. Proses ini terjadi
pada udara yang melewati koil pemanas dan dehumidifier.
2.3
Perhitungan Psikrometrik Dengan memanfaatkan diagram psikrometrik, maka perhitungan-perhitungan
psikrometrik pada berbagai proses yang terjadi di udara dapat dilakukan. 2.3.1
Pendinginan dan Pemanasan Udara Pada proses pendinginan, udara akan mengalami penurunan
temperatur tabung kering. q=
Δh ………….……………………(2-1)
q=
(h2 – h1) ……………………..…...(2-2)
dimana : q = daya yang dibutuhkan untuk pemanasan atau pendinginan(kW) = laju aliran masa udara (kg/s) Δh = selisih entalpi udara kondisi 1 dan 2 (kJ/kg) h1 = entalpi udara pada kondisi 1 (kJ/kg) h2 = entalpi udara pada kondisi 2 (kJ/kg) Laju aliran masa udara dapat diperoleh dari : = ρ x Q …….………………………(2-3) = ρ x (V A) ….……………………..(2-4) dimana : Q = debit, (m3/s) V = kecepatan aliran udara, (m/s)
17
A = luas permukaan, (m2) ρ = massa jenis udara (kg/m3)
2.4
Komponen-Komponen Beban Ruangan Beban ruangan terdiri atas 2 komponen, yaitu : a. Beban ruangan sensibel (room sensible heat gain, RSHG), meliputi
beban konduksi melalui atap, beban konduksi melalui dinding, beban
konduksi melalui kaca, beban radiasai matahari, beban lampu dan
beban infiltrasi. RSHG = 1,23 x QSA x (tRA – tSA)…(2-5)
dimana : RSHG = beban sensibel ruangan (Watt) QSA
= debit udara suplai ke ruangan (LPS)
tRA
= temperatur udara ruangan yang diinginkan (oC)
tSA
= temperatur udara suplai (oC)
b. Beban ruangan laten (room latent heat gain, RLHG), meliputi beban laten penghuni, beban laten peralatan, dan beban laten infiltrasi. RLHG = 3,01 x QSA x (wRA – wSA).…(2-6) dimana : RLHG= beban laten ruangan (Watt) QSA = debit udara suplai ke ruangan (LPS) wRA = rasio kelembaban udara ruangan yang diinginkan (g/kgda) wSA = rasio kelembaban udara suplai (g/kgda)
Penjumlahan dari RSHG adan RLHG akan menghasilkan beban total ruangan (room total heat gain, RTHG). RTHG = RSHG +RLHG………………(2-7) dimana : RTHG = beban total ruangan (Watt) RSHG = beban sensible ruangan (Watt)
18
RLHG = beban laten ruangan (Watt)
2.4.1
Rasio Beban Sensibel Ruangan (RSHR) Rasio perbandingan besarnya beban sensibel ruangan terhadap
beban total ruangan dapat dihitung dengan rumus :
RSHR =
RSHG RLHG
RSHG
………….(2-8)
Jika terdapat beban laten pada ruangan maka nilai RSHR akan kurang dari 1. Semakin besar beban laten dalam ruangan maka nilai RSHR akan semakin kecil.
2.5
Faktor Kontak dan Bypass Udara yang akan melewati koil pendingin tidak seluruhnya bersentuhan
dengan koil pendingin dan mengalami pendinginan dan dehumidifikasi. Bagian dari udara yang bersentuhan dengan koil pendingin dinyatakan dengan faktor kontak (contact factor) sementara bagian udara yang tidak bersentuhan dengan koil dinyatakan dengan faktor bypass (bypass factor) . Kedua persamaan tersebut dinyatakan dengan : CF + BF = 1 …………………………(2-9) BF =
T EA
T ADP
T LA
T ADP
……………………..(2-10)
dimana : CF = Contact Factor BF = Bypass Factor TLA = temperatur udara masuk koil (oC) TEA = temperatur udara keluar koil (oC) TADP = temperatur rata-rata permukaan koil (oC) 2.6
Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Secara umum refrigerasi didefinisikan sebagai sebuah proses pemindahan
kalor. Secara khusus refrigerasi merupakan suatu proses penarikan kalor dari
19
suatu benda atau ruangan sehingga temperatur benda atau ruangan tersebut lebih
rendah dari lingkungan sekitarnya.
2.6.1
Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Dalam sistem refrigerasi, siklus refrigerasi kompresi uap
merupakan siklus yang sering digunakan. Siklus kompresi uap sederhana
dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.9 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap
Dalam siklus kompresi uap sederhana terdapat empat proses yang berhubungan dengan perubahan fasa, yaitu 1. Proses 1-2 (Proses Kompresi) Pada proses kompresi, refrigeran ditekan sehingga tekanan dan temperaturnya naik pada saat masuk kondenser. Hal ini dimaksudkan agar temperatur refrigeran di kondenser menjadi lebih tinggi dari temperatur lingkungan sehingga mampu memindahkan kalor ke lingkungan dengan proses kondensasi. Pada siklus ideal proses kompresi berlangsung secara isentropic adiabatic. Dimana kondisi awal refrigeran pada saat masuk kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah setelah dikompresi menjadi uap bertekanan tinggi. Besarnya daya atau kerja kompresi yang dilakukan kompresor adalah Wk =
qw ……………………………(2-11)
20
Sedangkan besarnya kerja persatuan massa refrigeran yang dikompresikan adalah
qw = h2 – h1 …………………………...(2-12)
dimana : Wk= Daya atau kerja kompresor yang dilakukan(kW) h1 = Entalpi refrigeran masuk kompresor (kJ/kg)
h 2= Entalpi refrigeran keluar kompresor (kJ/kg)
= Laju aliran refrigeran pada sistem (kg/s)
qw = Besarnya kerja kompresi yang dilakukan (kJ/kg)
2. Proses 2-3 (Proses Kondensasi/Pengembunan) Kondensasi adalah proses perubahan fasa refrigran dari fasa uap ke fasa cair. Perubahan fasa tersebut terjadi karena uap refrigran yang telah dimampatkan
melepaskan kalor laten ke
lingkungan. Proses kondensasi tersebut dipengaruhi oleh berbagai faktor;
diantaranya
tekanan
kondensasi,
luas
permukaan
kondensasi, dan koefisien konduktansi pipa kondenser. Besarnya kalor yang di buang di kondenser dapat dinyatakan dalam persamaan berikut : Qk =
(h2 – h3) ………………………(2-13)
dimana : Qk = Besarnya kalor yang dibuang di kondeser (kW) h2 = Entalpi refrigeran masuk kondenser (kJ/kg) h3 = Entalpi refrigeran keluar kompresor (kJ/kg) = Laju aliran refrigeran pada sistem (kg/s) 3. Proses 3-4 (Proses Ekspansi) Proses ekspansi adalah proses penurunan tekanan secara isoenthalpy untuk mencapai tekanan evaporasi. Refrigeran berfasa cair dari condenser yang mengalir ke ekspansi akan diturunkan tekanan dan temperaturnya. Diharapkan temperatur yang terjadi lebih rendah dari temperatur lingkungan, sehingga dapat menyerap kalor pada saatberada di evaporator. Dalam proses ini tidak terjadi penerimaan atau pelepasan energi.
21
h3 = h4 …............................................(2-14)
dimana: h 3 = Entalpi refrigeran masuk alat ekspansi (kJ/kg)
h4 = Entalpi refrigeran keluar alat ekspansi (kJ/kg)
4. Proses 4-1 (Proses Evaporasi/Penguapan)
Setelah keluar dari alat ekspansi kemudian refrigeran yang
berfasa campuran dialirkan ke evaporator. Pada kondisi ini refrigeran memiliki tekanan yang rendah, sehingga temperatur
jenuhnya berada di bawah temperatur ruangan, lingkungan atau
produk yang didinginkan. Kalor kemudian diserap oleh refrigeran kemudian refrigeran pun berubah fasa menjadi uap dan temperatur
kabin, ruangan atau produk akan lebih dingin. Proses evaporasi pada siklus ideal terjadi secara isothermal dan isobar. Besarnya kalor yang diserap oleh refrigeran di evaporator dapat ditentukan berdasarkan persamaan berikut : Qe =
(h1 – h4) …………………….(2-15)
dimana : Qe = Kalor yang diserap evaporator (kW) h4 = Entalpi refrigeran masuk kevaporator (kJ/kg) h1 = Entalpi refrigeran keluar evaporator (kJ/kg) = Laju aliran refrigeran pada sistem (kg/s)
2.6.2
Kinerja Sistem Pendingin Dari proses yang terjadi pada siklus refrigeran diatas kita dapat
mengetahui besarnya 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 dengan
22
sistem refrigerasi yang sebenarnya. Besarnya COPaktual dan COPCarnot dapat juga dinyatakan juga dengan persamaan sebagai berikut :
COP
aktual
COP
Carnot
Qe
h4
h1
W
h3
h2
Te Tk
Te
.......................(2-16)
.............................(2-17)
dimana : Qe = Kalor yang diserap evaporator (kW)
Wk= Daya atau kerja kompresor yang dilakukan(kW)
Te = Temperatur Evaporasi (K) Tk = Temperatur Kondensasi (K)
Dan setelah kita mengetahui besar nilai COP, baik COPaktual dan COPCarnot kita dapat mengetahui nilai kinerja sistem refrigerasi dengan membandingkan nilai COPaktual terhadap nilai COPCarnot pada temperatur kerja yang sama yaitu nilai efisiensi refrigerasi. Besarnya nilai efisiensi refrigerasi dinyatakan sebagai berikut : COP refrigeras i
2.7
aktual
COP carnot
x100 % ...................(2-18)
Komponen-komponen Utama Sistem Refrigerasi Komponen utama merupakan komponen yang sangat penting pada sistem
refrigerasi kompresi uap. Oleh karena itu dalam sistem refrigerasi harus terdapat komponen utama. Sehingga apabila tidak ada salah satu komponen utama maka sistem refrigerasi tidak akan berjalan. 1. Kompresor Pada sistem refrigerasi kompresor bekerja untuk mengkompresi refrigeran agar tekanannya naik, sehinggga refrigeran dapat mengalir dari satu bagian ke bagian yang lain dari sistem. Karena adanya perbedaan tekanan antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah, maka refrigeran
23
cair dapat mengalir melalui alat pengatur bahan pendingin (TXV) atau pipa kapiler ke evaporator.
Gambar 2.10 Kompresor
( Sumber : www.emsteknik.com )
2. Kondenser Kondenser berfungsi sebagai alat penukar kalor, menurunkan temperatur refrigeran, dan mengubah wujud refrigeran dari bentuk gas menjadi cair. Kalor yang dilepas kondenser berasal dari panas yang dihisap oleh evaporator dan proses kompresi. Menurut jenis media pendinginnya ada tiga media yang dapat digunakan sebagai media pendinginnya yaitu air, udara dan kombinasi keduanya.
Gambar 2.11 Kondenser ( Sumber : www.nordicaudi.com)
3.
Alat Ekspansi Alat ekspansi merupakan alat yang berfungsi untuk mengatur jumlah
refrigeran yang mengalir ke evaporator sesuai dengan beban evaporator dan mempertahankan efisiensi evaporator yang maksimum pada setiap keadaan beban evaporator yang berubah-ubah.
24
Gambar 2.12 Pipa Kapiler ( Sumber : www.shineyear.com )
4. Evaporator
Evaporator merupakan salah satu komponen dalam sistem refrigerasi
dan AC yang berfungsi sebagai media penguapan cairan refrigeran yang berasal dari katup ekspansi. Ketika refrigeran keluar dari katup ekspansi, akan mengalami penambahan energi kalor (akibat temperatur refrigeran lebih rendah dari temperatur ruang yang didinginkan). Akibat penambahan energi tersebut, maka fasa cair refrigeran berubah menjadi uap, dan kondisi refrigeran saat keluar dari evaporator adalah uap jenuh.
Gambar 2.13 Evaporator ( Sumber : www.asia.ru )
5. Refrigeran Refrigeran berfungsi sebagai media pendingin dengan cara kerja menyerap panas dari benda/udara/ruang dan membuang panas ke benda/bahan lain/udara luar umumnya dengan merubah fasa.
Gambar 2.14 Refrigeran ( Sumber : www.abcohvacr.com )
25
2.8
Komponen Pendukung Sistem Refrigerasi
Komponen pendukung merupakan komponen tambahan sistem refrigerasi
kompresi uap agar sistem dapat berjalan/ bekerja dengan baik, lancar,aman dan terkendali serta agar sistem bekerja sesuai dengan kondisi yang diinginkan.komponen pendukung terdiri dari komponen pendukung mekanik dan
komponen pendukung kelistrikan. 2.8.1
Komponen Pendukung Mekanik 1. Strainer
Strainer atau saringan berfungsi untuk menyaring refrigeran
yang mengalir didalam sistem pendingin, agar refrigeran yg mengalir
menjadi
bersih.
Strainer
ada
2
macam,
yaitu
strainer tanpa isi silica gel dan strainer isi silica gel.
Gambar 2.15 Strainer ( Sumber : www.tradekol.com )
2. Sight Glass Sight Glass dipasang setelah strainer 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.
Gambar 2.16 Sight Glass ( Sumber : www.traderscity.com )
26
3. Accumulator Fungsi
accumulator
adalah
sebagai
penyimpan
cairan
refrigeran berasal dari evaporator untuk mencegah masuknya
cairan tersebut kedalam kompresor dan meyakinkan yang masuk
ke dalam kompresor berfasa uap. Cara kerja dari accumulator adalah keluaran dari evaporator masuk ke accumulator berfasa gas
dengan cair yang berpisah, fasa gas berada diatas sedangkan fasa
cair berada di bawah. Untuk accumulator itu sendiri saluran
penyedotannya berada di atas atau di bagian fasa gas sehingga
keluaran accumulator fasanya benar-benar uap/gas.
Gambar 2.17 Accumulator ( Sumber : www.diytrade.com )
4. HLP (High-Low Pressure switch) Saklar pemutus tekanan (High-Low Pressure Switch) berfungsi melindungi sistem refrigerasi dan air conditioner dari tekanan yang terlalu tinggi atau terlalu rendah, yaitu dengan membuka kontak/terminal listrik sehingga rangkaian listriknya terputus. Setelah sistem tekanannya tidak berbahaya lagi, titik kontak saklar pemutus tekanan akan menutup, sehingga kompresor dapat bekerja kembali.
Gambar 2.18 HLP ( Sumber : www.enugerahsiduarjo.blogspot.com )
27
Thermostat adalah alat untuk mengatur suhu dalam suatu ruangan, kabin atau produk agar dapat dipertahankan pada suhu
yang konstan pada batas suhu yang telah ditentukan. Alat tersebut
dapat secara automatik memutuskan dan menghubungkan kembali arus listrik dari saklar magnetik ke motor listrik, katup solenoid,
pemanas listrik dan lain-lain. Saklar kontrol temperatur untuk
5. Thermostat
mesin pendingin, apabila suhu ruangan turun, titik kontaknya akan
membuka. Setelah suhu ruangan naik lagi, kontaknya akan
menutup kembali. Diferensial dari saklar kontrol temperatur adalah perbedaan antara membuka dan menutupnya kontak listrik. Pengaturan besar diferensial tergantung dari keperluannya dan penempatan dari sensor termal.
Gambar 2.19 Thermostat ( Sumber : www.onecool-refrigerationservice.blogspot.com )
6. Pressure Gauge Pressure gauge atau disebut juga manifold gauge merupakan alat bantu mekanik yang berfungsi sebagai penunjuk tekanan kerja pada sistem namun tekanan yang diukur bukanlah tekanan absolut melainkan adalah tekanan gauge. Manifold gauge ini terdiri dari dua jenis, yaitu high pressure gauge dan low pressure gauge.
Gambar 2.20 High and Low Pressure Gauge ( Sumber : www.pittjug.org )
28
2.8.2
Komponen Pendukung Kelistrikan 1. MCB (Mini Circuit Breaker) MCB (Mini Circuit Breaker) digunakan untuk pengaman
terhadap beban lebih atau arus hubung singkat. Maka jika terjadi
arus beban yang berlebih / hubung singkat, maka MCB ini akan bekerja sesuai fungsinya yaitu memutuskan rangkaian dari sumber
tegangan.
Gambar 2.21 MCB ( Sumber : electric-mechanic.blogspot.com )
2. Ampere-meter 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, maka arus yang terjadi akan semakin besar. Ampere-meter juga bisa digunakan untuk mengamati banyaknya refrigeran yang dimasukan ke kompresor.
Gambar 2.22 Ampere Meter ( Sumber : www.indonetwork.co.id )
29
3. Volt-meter Volt-meter berfungsi untuk mengukur besarnya tegangan listrik yang dipakai pada sistem. Dalam hal ini besar tegangan listrik yang
digunakan dalam sistem biasanya
220 volt.
Gambar 2.23 Volt Meter
( Sumber : www.futurlek.com )
4. Kapasitor Kapasitor atau kondensator adalah komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik dan secara sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik), tiap konduktor disebut keping. Dalam pemakaian normal, satu keping diberi muatan positif dan keping lainnya diberi muatan negatif yang besarnya sama. Antara kedua keping tercipta suatau medan listrik yang berarah ke keping positif menuju keping negatif. Kapasitor berguna untuk : filter dalam catu daya (power supply). menyimpan energi dalam rangkaian penyala elektronik.
Gambar 2.24 Kapasitor ( Sumber : www.ezndy.blogspot.com )
30
5. Saklar Togel (Toggle Switch) Toggle Switch adalah alat yang digunakan sebagai saklar untuk mematikan atau menghidupkan sistem. Switch yang digunakan
dalam trainer ini merupakan switch jenis tuas dengan pengunci.
Switch tersebut mempunyai satu pole atau dua pole.
Gambar 2.25 Saklar Togel
( Sumber : www.top7reebiz.com )
6. Lampu Indikator Lampu indikator digunakan sebagai lampu indikator bahwa sistem atau komponen yang dihubungkan paralel dengannya sudah bekerja.
Gambar 2.26 Lampu Indikator ( Sumber : www.toko.kontrol-engineering.com )
7. 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 terlalu banyak jumlahnya.
Gambar 2.27 Terminal ( Sumber : www.pigment7up.com )
31
