BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sistem Pengkondisian Udara/AC Sistem Pengkondisian udara atau yang lebih dikenal dengan Sistem pendingin adalah suatu proses dimana mengkondisikan udara suatu ruangan sehingga mencapai temperatur dan kelembaban yang sesuai dengan yang dipersyaratkan terhadap kondisi udara dari suatu ruangan tertentu. Prinsip dari Sistem pendingin didasarkan atas kenyataan bahwa suatu zat cair dapat diuapkan pada suhu berapa saja yang diinginkan, dengan cara mengubah tekanan di permukaan zat cair tersebut[1]. Sebagai contoh jika kita memanaskan air di pantai (tekanan tinggi) dan di puncak gunung (tekanan rendah), kita akan mendapatkan kenyataan bahwa air yang kita masak di pantai akan lebih lambat mendidih (100˚C) dibandingkan dengan yang di puncak gunung (85 ˚C). Berarti semakin rendah tekanan yang diberlakukan terhadap zat cair maka akan semakin cepat menguap. Berdasarkan sifat fisika, bahwa suatu fluida jika mengalami perubahan fasa, maka fluida itu akan menyerap atau melepaskan sejumlah kalor sebesar kalor latennya. Dalam proses penguapan suatu fluida, kalor laten penguapannya dapat diambil dari fluida itu sendiri atau dari sumber panas disekitarnya. Bila kalor laten penguapannya diambil dari fluida itu sendiri yaitu dengan cara menurunkan tekanannya, maka suhu fluida itu akan turun. Jika diambil dari medium sekitarnya, maka akan terjadi perpindahan panas dari medium sekitarnya ke fluida tersebut, sehingga suhu sekitarnya menjadi turun. Agar dalam proses pendingin suatu medium dapat berlangsung, maka diperlukan fluida yang dapat menguap pada suhu relatif rendah dan pada tekanan yang relatif tinggi. Fluida yang digunakan disebut refrigeran. Berdasarkan sifatsifat fisika zat cair di atas, uap refrigeran dapat diembunkan kembali pada temperatur berapa saja dengan menggunakan tekanan dari uap tersebut. Selain mengatur tekanan juga dibutuhkan medium lain untuk menerima kalor laten yang dikeluarkan selama kondensasi. Medium yang biasa digunakan adalah air atau

Universitas Sumatera Utara

udara. Untuk mengatasi hal ini, maka dibuat suatu sistem pendingin dengan menggunakan beberapa komponen yang dapat mensirkulasi refrigeran.

2.2. Komponen Sistem Pendingin Ruangan Sistem pendingin terdiri dari beberapa komponen yang masing-masing dihubungkan dengan menggunakan pipa-pipa tembaga atau selang pada akhirnya merupakan sebuah sistem yang bekerja secara serempak (simultan). Komponen-komponen sistem pendingin yang digunakan adalah sebagai berikut : a. b. c. d. e. f.

Kompresor Kondensor Flow Control Evaporator Refrigeran Fan Motor

2.2.1. Kompresor Kompresor merupakan jantung dari sistem pendingin ruangan dan refrigerasi (Gambar 2.1). Sebagaimana jantung pada tubuh manusia yang memompa darah keseluruh tubuh. Kompresor menekan bahan pendingin kesemua bagian dari sistem. Pada sistem pendingin kompresor bekerja membuat perbedaan tekanan, sehingga bahan pendingin dapat mengalir dari satu bagian kebagian lain dari sistem. Karena adanya perbedaan tekanan antara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah, maka bahan pendingin cair dapat mengalir melalui alat pengatur bahan pendingin (pipa kapiler) ke evaporator. Adapun fungsi dari kompresor adalah: 1. Mensirkulasi bahan pendingin (refrigerant). 2. Mempertinggi tekanan agar bahan pendingin (refrigerant) dapat berkondensi pada kondisi ruangan. 3. Mempertahankan tekanan yang konstan pada evaporator. 4. Untuk menghisap gas tekanan rendah dan suhu rendah dari evaporator dan kemudian menekan gas tesebut, sehingga menjadi gas dengan tekanan dan suhu tinggi lalu dialirkan ke kondensor.


5. Menciptakan perbedaan antara daerah sisi tekanan tinggi dan daerah sisi tekanan rendah. Pada kompresor motor daya kemampuan tenaga yang dihasilkan dinyatakan dalam daya kuda disebut dengan horse power (hp) dalam satuan watt. Adapun efisiensi tenaga energi yang dihasilkan kompresor, sebanding dengan kapasitas pendingin dan daya kompresor atau disebut Energy Efficienscy Ratio (EER).

Gambar 2.1 Kompresor [3] 2.2.2. Kondensor Kondensor adalah suatu alat yang berfungsi untuk membuang udara panas dari AC/referigerator pada temperatur dan tekanan tinggi, sehingga digunakan untuk mencairkan uap /refrigran dan membuang udara panas keluar (Gambar 2.2). Kondensor akan merubah uap refrigeran tekanan tinggi tersebut menjadi cairan tekanan tinggi dan adanya medium pendingin pada kondensor (udara maupun air). Jadi panas dari ruangan dan panas dari kompresor akan diserap medium pendingin. Kondensor dibagi tiga macam tergantung dari media yang mendinginkannya. a. Kondensor dengan pendingin udara (air cooled) b.

Kondensor dengan pendingin air (water cooled)

c.

Kondensor dengan pendingin campuran udara dan air (evaporative)

Kondensor dengan pendingin udara biasanya dibuat oleh pabrik agar suhu kondensasinya berkisar antara 30 - 50°C di atas suhu udara sekitar, melepaskan panas yang diserap refrigeran di evaporator dan panas yang terjadi selama panas kompresor, yang lazimnya dirumuskan sebagai berikut: Qc = Qo + Wt........................................................ (2.1) Qc = Panas yang dilepaskan kondensor


Qo = Panas yang diserap evaporator Wt = Panas proses kompresor

Gambar 2.2 Kondensor [4]

2.2.3. Flow Control / Katup Ekspansi Setelah refrigeran terkondensasi di kondensor, refrigeran cair tersebut masuk ke-katup ekspansi yang mengontrol jumlah refrigeran yang masuk ke evaporator. Ada banyak jenis katup ekspansi salah satunya adalah pipa kapiler (Gambar 2.3). Pipa kapiler dibuat dari pipa tembaga dengan lubang dalam yang sangat kecil. Panjang dan lubang pipa kapiler dapat mengontrol jumlah bahan pendingin yang mengalir ke evaporator. Pipa kapiler gunanya untuk: a. Menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir didalamnya b. Mengatur jumlah bahan pendingin cair yang mengalir melaluinya c. Membangkitkan tekanan bahan pendingin dikondensor. Sistem yang memakai pipa kapiler berbeda dengan yang memakai keran ekspansi atau keran pelampung. Pipa kapiler tidak dapat menahan atau menghentikan aliran bahan pendingin pada waktu kompresor sedang bekerja maupun pada saat kompresor sedang berhenti waktu kompresor dihentikan, refrigeran yang melalui pipa kapiler akan mulai menguap. Selanjutnya berlangsung proses penguapan yang sesungguhnya di evaporator. Jika refrigeran mengandung uap air, maka uap air akan membeku dan menyumbat pipa kapiler. Agar kotoran tidak menyumbat pipa kapiler, maka pada saluran masuk pipa kapiler dipasang saringan yang disebut strainer. Ukuran diameter dan panjang pipa kapiler dibuat sedemikian rupa, sehingga refrigeran cair harus menguap pada


akhir evaporator. Jumlah refrigeran yang berada dalam sistem juga menentukan sejauh mana refrigeran di dalam evaporator berhenti menguap, sehingga pengisian refrigeran harus cukup agar dapat menguap sampai ujung evaporator. Bila pengisian kurang, maka akan terjadi pembekuan pada sebagian evaporator. Bila pengisian berlebih, maka ada kemungkinan refrigeran cair akan masuk ke kompresor yang akan

mengakibatkan rusaknya kompresor. Jadi sistem pipa

kapiler mensyaratkan suatu pengisian jumlah refrigeran yang tepat.

Gambar 2.3. Pipa kapiler [4]

2.2.4. Evaporator Evaporator merupakan alat penyerap panas dari udara atau benda dan mendinginkan media sekitarnya (Gambar 2.4). Penyerapan kalor ini menyebabkan refrigeran mendidih dan berubah wujud dari cair menjadi uap. Panas yang dipindahkan berupa : 1. Panas sensibel (perubahan temperatur) temperatur refrigeran yang memasuki evaporator dari katup ekspansi harus demikian sampai temperatur jenuh penguapan (evaporator saturation temparature). Setelah terjadi penguapan, temperatur uap yang meninggalkan evaporator harus juga dinaikkan untuk mendapatkan kondisi uap panas lanjut (super-heated vapor) 2. Panas laten (perubahan wujud) Perpindahan panas terjadi penguapan refrigeran, untuk terjadinya perubahan wujud diperlukan panas laten. Dalam hal ini perubahan wujud tersebut adalah dari cair menjadi uap atau menguap (evaporasi). Refrigeran akan menyerap panas dari ruang sekelilingnya. Adanya proses perpindahan panas pada evaporator dapat menyebabkan perubahan wujud dari cair menjadi uap. Kapasitas evaporator adalah kemampuan evaporator untuk menyerap panas dalam periode waktu tertentu dan sangat ditentukan oleh perbedaan temperatur evaporator (evaporator temperature difference). Perbedaan tempertur


evaporator adalah perbedaan antara temperatur jenis evaporator (evaporator saturation temperature) dengan temperatur substansi/benda yang didinginkan. Kemampuan memindahkan panas dan konstruksi evaporator (ketebalan, panjang dan sirip) akan sangat mempengaruhi kapaistas evaporator.

Gambar 2.4 Evaporator [4]

2.2.5 Refrigrant (Musicool 22) Refrigran adalah zat pembawa kalor selama sirkulasinya dan akan menyerap kalor pada tekanan dan suhu yang rendah pada evaporator dan kemudian dimanfaatkan oleh kompresor menjadi tekanan dan suhu tinggi untuk selanjutnya

melalui

kondensor

akan

dibuang

panasnya

dan

tekanannya diturunkan. Banyak zat yang digunakan sebagai refrigerant antara lain Ammonia, Metyl chloride, R-12, R-22, R-134a, MC22 dan lain-lain. Musicool adalah refrigerant hidrokarbon yang ramah lingkungan. Banyak jenis refrigeran yang merupakan bahan perusak ozon dan dapat menimbulkan efek rumah kaca. Musicool 22 biasa digunakan untuk AC Window,AC Split dan sejenisnya.  10 Keuntungan menggunakan Musicool 22 : a. Tidak memerlukan penggantian komponen b. Tidak memerlukan penggantian oli / pelumas c. Jumlah pengisian media pendingin hanya 30% dari jumlah media pendingin CFC maupun HFC d. Menurunkan aliran listrik rata-rata 18 - 23% e. Menambah umur pemakaian kompresor f. Pencapaian temperatur dingin lebih cepat


g. Momen torque terhadap motor listrik penggerak kompresor menjadi turun h. Pada kompresor 1 phase, saat dilakukan penyalaan tidak memerlukan bantuan "starting kapasitor" i. Tidak merusak lapisan ozon j. Tidak meningkatkan pemanasan global  Petunjuk Pemakaian : a. Zat pendingin Hidrokarbon musicool MC-22 dapat digunakan untuk berbagai peralatan pendingin yang sebelumnya menggunakan HCFC R-22 b. Musicool MC-22 memiliki kesesuaian dengan oli yang ada dalam komRresor c. Sebaiknya tabung M SICOOL digoyang-goyangkan sebelum digunakan untuk mendapatkan campuran yang baik d. Pengisian ke dalam peralatan pendingin hanya diperlukan maksimum 30% dari berat pengisian oleh HCFC R-22. Pengisian yang berlebih akan mengakibatkan pendiginan tidak optimal

Gambar 2.5 Tabung Musicool MC-22

Sifat-sifat yang dikehendaki dari suatu refrigerant : a. Kalor laten penguapan harus tinggi. b.

Tekanan pengembunannya

rendah, sebab refrigeran dengan

tekanan kondensasi tinggi memerlukan kompresor yang besar. c. Tekanan penguapannya lebih tinggi dari tekanan atmosfir, sehingga bila terjadi kebocoran udara luar tidak dapat masuk ke dalam system. d. Stabil, tidak bereaksi dengan material yang digunakan, tidak korosif. e. Tidak boleh beracun dan berbau. f. Mudah didapat dan harganya murah.


Untuk setiap mesin pendingin refrigeran yang digunakan berbeda-beda tergantung

kapasitas/penggunaannya, jenis kompresor

dan lain-lainnya.

Kadang- kadang satu tipe refrigeran cocok untuk beberapa penggunaan.

2.2.6

Fan Motor Fan motor berfungsi untuk memutar daun kipas dan blower. Selain

itu fan juga berfungsi untuk menghembuskan udara baik udara segar atau udara yang di kondisikan kedalam ruangan dan menghembuskan udara panas keluar.

Ada beberapa faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi ruangan, yaitu: a. suhu / temperatur b.

kelembaban udara

c. distribusi udara / kecepatan gerak udara d. kebersihan udara.

Gambar.2.6. Fan Motor [4]

2.3 Prinsip Kerja Pendingin Ruangan Kompresor AC yang ada pada sistem pendingin digunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida (refrigran), jadi refrigeran yang masuk ke dalam kompresor AC dialirkan ke kondensor yang kemudian dimampatkan di kondensor. Di bagian kondensor ini refrigeran yang dimampatkan akan berubah dari fase uap menjadi fase cair, maka refrigeran mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigeran. Adapun besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondensor adalah jumlah dari energi kompresor yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evporator dari substansi yang akan didinginkan. Pada kondensor tekanan refrigeran yang berada dalam pipa-pipa kondensor relatif


jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigeran yang berada pada pipapipa evaporator. Prinsip pendinginan udara pada AC melibatkan siklus refrigerasi, yakni udara didinginkan oleh refrigeran/pendingin (freon), lalu freon ditekan menggunakan kompresor sampai tekanan tertentu dansuhunya naik, kemudian didinginkan oleh udara lingkungan sehingga mencair. Proses tersebut berjalan berulang-ulang sehingga menjadi suatu siklus yang disebut siklus pendinginan pada udara yang berfungsi mengambil kalor dari udara dan membebaskan kalor ini ke luar ruangan. Prinsip kerja mesin pendingin ruangan ditunjukkan pada Gambar 2.7.

ACCUMULATOR

Gambar 2.7 Prinsip kerja mesin pendingin ruangan [4]

2.3.1. Jenis-jenis Pendingin Ruangan Ada da banyak tipe mesin AC, namun secara garis besar dapat kita bagi sebagai berikut: 1.

AC Window Pada AC jenis window, semua jenis komponen AC seperti filter udara,

evaporator, blower, kompresor, kondensor, refrigeran filter, ekspansion valve dan control unit terpasang pada satu base plate, kemudian base plate beserta semua komponen AC tersebut dimasukkan kedalam kotak plate sehingga menjadi satu


unit (Gambar 2.7). Biasanya dipilih karena pertimbangan keterbatasan ruangan, seperti pada rumah susun. Kelebihan AC window: a) Pemasangan pertama maupun pembongkaran kemabali apabila dipindahkan mudah dipasang. b) Pemeliharan/perawatan mudah c) Harga murah Kekurangan AC window: a) Karena semua komponen AC terpasang pada base plate yang posisinya dekat dengan ruangan yang didinginkan, maka cenderung menimbukan suara berisik b) Tidak semua ruangan dapat dipasang AC window, karena AC window harus dipasang dengan cara bagian kondensor menghadap tempat terbuka supaya udara panas dapat di buang ke ruang bebas.

Gambar 2.8 AC window [5] 2.

AC Split Pada AC jenis split komponen AC dibagi menjadi dua unit indoor yang

terdiri dari filter udara, evaporator dan evaporator blower, ekspansion valve dan control unit, serta unit outdoor yang terdiri dari kompresor, kondensor, kondensor blower dan refrigeran filter. Selanjutnya antara unit indor dengan unit dihubungkan dengan 2 buah saluran refrigeran, satu buah untuk menghubungkan evaporator dengan kompresor dan satu buah untuk menghubungkan refrigeran filter dengan ekspansion velve serta kabel power untuk memasok arus listrik untuk kompresor dan kondensor blower. AC split cocok untuk ruangan yang membutuhkan kenyamanan, seperti ruang tidur, ruang kerja atau perpustakaan. Kelebihan AC split: a) Bisa dipasang pada ruangan yang tidak berhubungan dengan udara luar.


b) Suara di dalam ruangan tidak berisik. Kekurangan AC split: a) Pemasangan pertama maupun pembongkaran apabila akan dipindakan membutuhkan tenaga terlatih. b) Harganya lebih mahal. Tipe terpisah ini dapat berupa tipe split tunggal (single split unit cassette unit luar ruang melayani satu unit dalam ruang) dan dapat berupa tipe split ganda (multi split type, cassette unit luar ruang melayani beberapa unit dalam ruang). Selain itu, berdasarkan pemasangannya, tipe terpisah ini masih dapat dibagi lagi menjadi: a. Tipe langit-langit/dinding (ceiling/wall type) indoor unit dipasang di dinding bagian atas (Gambar 2.9).

Gambar 2.9 Wall type [5] b. AC Standing Tipe lantai (floor type) indoor unit diletakkan di lantai (Gambar 2.9). Tipe lantai ada yang berbentuk seperti almari, ada juga yang sebenarnya sama dengan tipe langit-langit tetapi dipasang di lantai. Jenis AC ini cocok digunakan untuk kegiatan-kegiatan situasional dan mobil karena fungsinya yang mudah dipindahkan.

Gambar 2.10 Floor type [5]


c. Tipe kaset (cassette type) indoor unit dipasang di langit-langit, menghadap ke bawah (Gambar 2.10).

Gambar 2.11 Cassette type [5] 3. AC Sentral Pada AC jenis udara dari ruangan didinginkan pada cooling plant di luar ruangan tersebut, kemudian udara yang telah dingin dialirkan kembali kedalam ruangan tersebut. Biasanya cocok untuk dipasang di sebuah gedung bertingkat (berlantai banyak), seperti hotel atau mall. Kelebihan AC sentral: a) Suara di dalam ruangan tidak berisik sama sekali b) Estetika ruangan terjaga, karena tidak ada unit indoor

Kekurangan AC sentral: a) Perencanaan, instalasi, dan pemeliharaan membutuhkan tenaga ahli b) Apabila terjadi kerusakan pada waktu beroperasi maka akan terasa pada seluruh ruangan c) Pengaturan temperatur hanya dapat dilakukan pada sentral cooling plant d) Biaya investasi awal serta biaya operasi dan pemeliharaan mahal. AC sentral melibatkan sistem jaringan distribusi udara (ducting) untuk mencatu udara sejuk ke dalam ruang dan mengambil kembali untuk diolah kembali. Lubang tempat udara dari sistem AC yang masuk ke dalam ruangan disebut difuser (diffucer), sedangkan lubang tempat udara kembali dari dalam ruangan ke jaringan yang disebut gril (grill).


2.4.

Termodinamika Sistem Refrigerasi Refrigerasi merupakan suatu proses penarikan kalor dari suatu

benda/ruangan ke lingkungan sehingga temperatur benda/ruangan tersebut lebih rendah dari temperatur lingkungannya. Sesuai dengan konsep kekekalan energi, panas tidak dapat dimusnahkan tetapi dapat dipindahkan. [6] Sehingga refrigerasi selalu berhubungan dengan proses-proses aliran panas dan perpindahan panas. Siklus refrigrasi memperlihatkan apa yang terjadi atas panas setelah dikeluarkan dari udara oleh refrigeran di dalam koil (evaporator). Siklus ini didasari oleh dua prinsip, yaitu: a. Saat refrigeran cair berubah menjadi uap, maka refrigeran cair itu mengambil atau menyerap sejumlah panas. b. Titik didih suatu cairan dapat diubah dengan jalan mengubah tekanan yang bekerja padanya. Hal ini sama artinya bahwa temperatur suatu cairan dapat ditingkatkan dengan jalan menaikkan tekanannya, begitu juga sebaliknya. Pada dasarnya sistem refrigerasi dibagi menjadi dua, yaitu: 1.

Sistem refrigerasi mekanik Sistem refrigerasi ini menggunakan mesin-mesin penggerak atau alat

mekanik lain dalam menjalankan siklusnya. Yang termasuk dalam sistem refrigerasi mekanik diantaranya adalah: a. Siklus kompresi uap (SKU) b. Refrigerasi c. Refrigerasi ultra rendah/ kriogenik d. Siklus sterling 2.

Sistem refrigerasi non-mekanik Berbeda dengan sistem mekanik, sistem ini tidak memerlukan mesin-mesin

penggerak seperti kompresor dalam menjalankan siklusnya, yang termasuk dalam sistem refrigerasi non-mekanik diantaranya adalah: a. Refrigerasi termoelektrik b. Refrigerasi siklus absorbsi c. Refrigerasi steam jet d. Refrigerasi magnetik


e. Heat pipe

2.4.1. Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Dari sekian banyak jenis-jenis sistem refrigerasi, yang paling umum digunakan adalah refrigerasi dengan kompresi uap (Gambar 2.12). Komponen utama dari sebuah siklus kompresi uap adalah kompresor, evaporator, dan katup ekspansi. Berikut adalah sistem konvensional siklus kompresi uap.

Kondensor Sisi Tekanan Tinggi

Alat Ekspansi

Kompresor

Sisi Tekanan Rendah

Evaporator

Gambar 2.12 Sistem refrigerasi kompresi uap [4]

Qout

Win Qin

Gambar 2.13 Diagram P – h siklus kompresi uap [4]


Proses-proses yang terjadi pada siklus kompresi uap saperti pada gambar diatas adalah sebagai berikut: a. Proses kompresi (1-2) Proses ini dilakukan oleh kompresor dan berlangsung secara isentropik. Kondisi awal refrigeran pada saat masuk kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah, setelah mengalami kompresi refrigeran akan menjadi uap bertekanan tinggi. Karena proses ini berlangsung secara isentropik, maka temperatur keluar kompresor pun meningkat. Besarnya kerja kompresi per satuan massa refrigerant dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: Wc = h2– h1 ......................................................... (2.2) Dimana; Wc = Besarnya kerja kompresor (kJ/kg) h1 = Entalpi refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg) h2 = Entalpi refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg) b. Proses kondensasi (2-3) Proses ini berlangsung di dalam kondensor. Refrigeran yang bertekanan tinggi dan bertemperatur tinggi yang berasal dari kompresor akan membuang kalor sehingga fasanya berubah jadi cair. Hal ini berarti bahwa di dalam kondensor terjadi pertukaran kalor antara refrigeran dengan lingkungannya (udara), sehingga panas berpindah dari refrigeran ke udara pendingin yang menyababkan uap refrigeran mengembun menjadi cair. Besar panas per-satuan massa refrigeran yang dilepaskan di kondensor dinyatakan sebagai: Qc = h2 – h3 ......................................................... (2.3) Dimana : Qc = Besarnya panas dilepas di kondensor (kJ/kg) h2 = Entalpi refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg) h3 = Entalpi refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg)


c. Proses ekspansi (3-4) Proses ekspansi ini berlangsung secara isoentalpi. Hal ini berarti tidak terjadi perubahan entalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur. Dapat dituliskan dengan: H3 = h4 ................................................................. (2.4) Proses penurunan tekanan terjadi pada katub ekspansi yang berbentuk pipa kapiler atau orifice yang berfungsi untuk mengatur laju aliran refrigeran dan menurunkan tekanan.

d. Proses evaporasi (4-1) Proses ini berlangsung secara isobar isothermal (tekanan konstan, temperatur konstan) di dalam evaporator. Panas dari dalam ruangan akan diserap oleh cairan refrigeran yang bertekanan rendah sehingga refrigeran berubah fasa menjadi uap bertekanan rendah. Kondisi refrigeran saat masuk evaporator sebenarnya adalah campuran cair dan uap. Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator adalah: Qe = h1 – h4 ......................................................... (2.5) Dimana : Qe = Besarnya panas yang diserap di evaporator (kJ/kg) h1 = Entalpi refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg) h4 = Entalpi refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg) Selanjutnya refrigeran kembali masuk ke dalam kompresor dan bersirkulasi lagi. Begitu seterusnya sampai kondisi yang diinginkan tercapai. Untuk menentukan harga entalpi pada masing-masing titik dapat dilihat dari tabel sifat refrigeran.


2.4.2. Siklus Kompresi Uap Aktual Pada kenyataannya siklus kompersi uap mengalami penyimpangan dari kompresi uap standar (Gambar 2.14). Perbedaan penting siklus kompresi siklus uap aktual dari siklus standar adalah : a. Terjadi penurunan tekanan di sepanjang pipa kondensor dan evaporator. b. Adanya proses dibawah dingin cairan yang meninggalkan kondensor sebelum memasuki katup ekspansi. c. Pendinginan lanjut uap yang meninggalkan evaporator sebelum memasuki kompresor. d. Terjadi kenaikan entropi pada saat proses kompresi (kompresi tak isentropik). e. Proses ekspansi berlangsung non-adiabatik. Walaupun siklus aktual tidak sama dengan siklus standar, tetapi proses ideal dalam siklus standar sangat bermanfaat dan diperlukan untuk mempermudah analisis secara teoritik.

Gambar 2.14 Siklus kompresi uap aktual dan siklus standar [4]


2.4.3 Siklus Kompresi Uap Standar dan Modifikasi Siklus kompresi uap AC standar dan modifikasi dengan penambahan alat akumulator. Alat akumulator berfungsi untuk memisahkan antara refrigeran cair dengan gas, pemisahan ini bertujuan agar refrigeran yang masuk ke kompresor seluruhnya fasa gas karena fungsi kompresor disini untuk mengkompresikan gas bukan cairan. Dengan modifikasi ini akan meringankan kerja kompresor karena yang dikompresikan kompresor gas seluruhnya. Untuk lebih mempermudah pemahaman tentang efek yang dihasilkan setelah modifikasi dengan penambahan alat akumulator bisa dilihat pada gambar dibawah. Kondensor Sisi Tekanan Tinggi

Alat Ekspansi

Kompresor

Akumulator Sisi Tekanan Rendah

Evaporator

Gambar 2.15 Sistem refrigerasi kompresi uap setelah modifikasi

pc

pe

 











h3=h4

h1

h1a h2 h2a

Standar Modifikasi

Gambar 2.16 Siklus kompresi uap standar dan modifikasi


2.5 Akumulator Refrigeran gas dari Evaporator yg bercampur dengan refrigeran cair dan juga pelumas yg terbawa sirkulasi dalam sistem masuk ke inlet akumulator. Pada saat masuk ke akumulator kecepatan aliran refrigeran turun dengan tiba-tiba sehingga pelumas dan refrigeran cair yg berat jenisnya lebih besar dari refrigeran dalam bentuk gas akan turun ke bagian bawah akumulator. Sementara refrigeran dalam bentuk gas akan langsung masuk ke bagian pipa outlet Accumulator. Didalam akumulator antara pipa masuk dan pipa keluar tidak tersambung melainkan terpisah oleh suatu ruangan, yang mana ini memungkinkan terpisahnya cairan dengan gas refrigeran. Hal ini terjadi karena cairan memiliki berat jenis yang lebih besar sehingga hanya yang berupa gas saja yang mampu terhisap oleh kompresor sedangkan cairan akan mengendap dibagian bawah dari accumulator sampai terjadi peningkatan temperatur dalam tabung tersebut sehingga ia mampu menguap menjadi gas. Pipa keluar dari akumulator dibuat berputar 180 derajat yaitu masuk dari bagian atas kemudian pipa dilengkung ke bagian bawah Accumulator dan keluar dari

bagian

atas

(baik

langsung

vertical

atau

berbelok

90

derajat).

Dibagian bawah pipa outlet Accumulator terdapat sebuah lubang (bleed hole) ada yang dilengkapi filter ada juga yg tidak. Melalui bleed hole inilah refrigeran cair dan pelumas yg terperangkap di bawah, ikut kembali terbawa masuk ke pipa keluar dari akumulator. Prinsipnya sama seperti cara kerja teknik pengecatan dengan air compressor atau air brush, dimana refrigeran gas, pelumas dan refrigeran cair dicampur sehingga berbentuk seperti kabut (mist). Proses pengabutan ini juga terjadi mulai dari inlet Accumulator dimana refrigeran cair tidak langsung jatuh ke bagian bawah Accumulator, tetapi diputar dengan sudut dibawah 90 derajat sehingga aliran refrigeran keluar dari inlet Accumulator akan berputar untuk memecah refrigeran cair dan gas maupun pelumas menjadi pertikel-partikel yang lebih kecil. Pada proses ini kerja kompresor jadi lebih maksimal dan meningkatkan kerja dari kompresor atau sistem pendingin.


 Kelebihan akumulator, yaitu : 1. Meningkatkan kerja dari sistem mesin pendingin. 2. Mencegah terjadinya kompresi basah pada kompresor 3. Meningkatkan usia pakai kompresor. 4. Lebih hemat biaya listrik dibandingkan dengan mesin pendingin yang tanpa menggunakan alat tambahan akumulator. 5. Umur pakai alat akumulator yang panjang, dikarenakan pada alat ini tidak ada sistem yang bergerak jadi kemungkinan rusak sangat jarang.  Kekurangan akumulator, yaitu : 1. Biaya awal yang cukup mahal (± Rp 800.000). 2. Masih jarang digunakan pada pada AC Split. 3. Ukuran akumulator yang cukup besar (panjang ± 20 cm dan lebar ± 10).

Gambar 2.17 akumulator (accumulator) [7]


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents