LAPORAN TUGAS AKHIR
UJI PERFORMANSI SISTEM REFRIGERASI KOMPRESI UAP
AC WINDOW SEBAGAI POMPA KALOR
TEST PERFORMANCE OF VAPOR KOMPRESSION
REFRIGERATION SYSTEM AC WINDOW AS HEAT PUMP
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Dipoma III Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara
Politeknik Negeri Bandung
Disusun Oleh: SANTI SRI RAHMAYANTI NIM : 091611087
PROGRAM STUDI TEKNIK PENDINGIN DAN TATA UDARA JURUSAN TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
CURRICULUM VITAE
Name
: Santi Sri Rahmayanti
Place, Date of Birth
: Cianjur, April 27th 1991
Gender
: Female
Religion
: Moslem
Address
: Kp.Pasirgadung RT/02 RW/02 Ds.Karangwangi
Kec.Ciranjang Kab.Cianjur - Jawa Barat. Phone Number
: 085759717776
E-mail
:
[email protected]
FORMAL EDUCATION PERIOD
1997-2003
2003-2006
2006-2009
EDUCATIONAL BACKGROUND Elementary School of Pasirgadung 2 ( SD NegeriPasirgadung 2) Junior High School of 1 Ciranjang ( SMP Negeri 1 Ciranjang ) Senior High School of 1Ciranjang ( SMA Negeri 1Ciranjang) Polytechnic State of Bandung Refrigeration and Air
2009-2012
Conditioning Departement ( Politeknik Negeri Bandung Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara )
ABSTRAK
Kenyamanan thermal merupakan tujuan pengkondisian udara pada suatu
kabin atau ruangan sehingga suhu pada kabin atau ruangan tersebut sesuai dengan
yang
diinginkan.
Untuk
negara-negara
yang
memiliki
empat
musim
pengkondisian udara pada suatu ruangan tidak hanya memanfaatkan pendinginan udaranya saja akan tetapi pemanasannya pun dimanfaatkan untuk pengkondisian udaranya. Untuk mengetahui performansi dari proses pendinginan dan pemanasan
sistem tersebut maka penulis melakukan uji performansi terhadap sistem AC
Window yang diaplikasikan sebagai pompa kalor. Tujuan penulis melakukan penelitian ini yaitu untuk mengetahui performansi sistem refrigerasi kompresi uap pada AC Window yang diaplikasikan sebagai pompa kalor. Hasil yang diperoleh menunjukkan nilai rata-rata temperatur kabin pada proses pendinginan yaitu 220C dan untuk proses pemanasan nilai rata-rata temperatur kabin yaitu 270C. Nilai rata-rata tekanan discharge pada proses pemanasan yaitu 17,2 bar gauge dan untuk pendinginan yaitu 12,9 bar gauge. Nilai rata-rata tekanan suction pada proses pemanasan yaitu 5,21 bar gauge dan untuk pendinginan yaitu 4,86 bar gauge . Nilai rata-rata COP
aktual
pada proses pendinginan yaitu 4,52 dan nilai
rata-rata COP carnot yaitu 7,55 sehingga nilai rata-rata efisiensi sistem pada proses pendinginan yaitu 60,1%. Sedangkan untuk proses pemanasan rata-rata nilai COPcarnot yaitu 6,86 dan nilai rata-rata COP
aktual
yaitu 4,61 sehingga nilai rata-
rata efisiensi sistem pada proses pemanasan yaitu 67,2%.
Kata Kunci : Sistem Refrigerasi, AC Window, Pompa kalor, COP carnot ,COP aktual dan efisiensi.
i
ABSTRACT
Thermal comfort is a purpose of air conditioning treatment that applied on
or room in order to make temperature of it can according to the requirement. cabin
For several countries that has four seasons, air conditioning treatment is not only to get a cooling benefit, but also to get the heating benefit. To know the performance of cooling and heating system, the writer did take performance test
to AC Window system that applied as heat pump. The aim of this research is to the performance of vapor compression system on AC Window in know
application as heat pump. The result shows that average temperature value in cooling process is about 220C and for heating process is about 270C. Average discharge pressure value is about 17.2 bar gauge for heating process and 12.9 bar gauge for cooling process. Average suction pressure value is about 5.21 bar gauge for heating process and 4.86 bar gauge for cooling process. For cooling process, average COP
actual
value is about 4.52 and COP
carnot
value is about 7.55, so then
average system efficiency value of cooling process is about 60.1%. For heating process average COPcarnot value is about 6.86 and average COP
actual
value is
about 4.61, so then average system efficiency value of heating process is about 67.2%.
Keywords : refrigeration system, AC window, heat pump, COP carnot ,COP actual and efficiency
ii
KATA PENGANTAR
Assalammu’alaikum.Wr.Wb
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kekhadirat Allah SWT, karena
hanya dengan rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir
dengan judul “Uji Performansi Sistem Refrigerasi Kompresi Uap AC Window sebagai Pompa Kalor” sesuai dengan waktu yang telah ditentukan. Shalawat
serta salam semoga tercurahkan kepada nabi besar Muhammad SAW.
Penyusunan tugas akhir ini ditujukan untuk memenuhi salah satu syarat
menyelesaikan pendidikan Diploma III
Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata
Udara, Politeknik Negeri Bandung. Selesainya laporan tugas akhir ini tidak luput dari dorongan berbagai pihak yang telah membantu penulis, baik itu berupa moril maupun materil, bimbingan serta kritik yang semuanya berharga. Pada kesempatan ini penulis sangat ingin mengucapkan banyak terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua serta keluarga tercinta penulis, yang selalu mendoakan dan terus memberikan dukungannya baik moral maupun material kepada penulis. 2. Bapak Rudy Rustandi selaku pembimbing I atas segala bantuan, ilmu, semangat, dorongan dan pengertiannya yang diberikan penulis. 3. Bapak Triaji P selaku pembimbing II atas segala ilmu dan nasihat yang telah diberikan kepada penulis. 4. Dosen-dosen RA, karena ilmu yang diberikan, sehingga penulis dapat mempunyai pengetahuan untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Bapak Prayogo yang telah banyak membantu dalam pembuatan tugas akhir ini 6. Reza Aulia Fahmi dan Teddy indra Permana selaku partner penulis dalam tugas akhir ini, terimakasih atas segala bantuannya dalam suka maupun duka.
iii
7. Riyana Safitri Sujono selaku sahabat yang selalu memberikan semangat
serta dukungannya.
8. Tia Nurul Syifa selaku teman yang berbagi dalam suka maupun duka. 9. Ericke Rezanty Pramitasari atas semua pertolongannya penulis ucapkan
terimakasih.
10. Rekan-rekan RA 3C yang selalu memberikan dukungan,semangat, serta masukan-masukan dalam pengerjaan tugas akhir ini. 11. Pihak-pihak yang mungkin tidak bisa penulis sebutkan satu per satu, yang
secara langsung maupun tidak langsung telah ikut membantu dalam
menyelesaikan laporan tugas akhir ini.
Penulis menyadari akan adanya kekurangan dalam penulisan laporan ini, karena semua yang ada di dunia ini tidaklah ada yang sempurna. Oleh karena itu penulis memohon maaf apabila ada penulisan yang tidak berkenan dihati pembaca. Saran dan kritik membangun merupakan bekal untuk kesuksesan penulis di masa yang akan datang yang akan terus berjalan hingga akhir waktu tiba.
Bandung, Juli 2012
Penulis
iv
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................... i ABSTRACT .............................................................................................................. ii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii
DAFTAR ISI ............................................................................................................v DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii
DAFTAR TABEL .................................................................................................. ix
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... ix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ...................................................................................................1 1.2 Tujuan ...............................................................................................................2 1.3 Batasan Masalah ................................................................................................2 1.4 Metode Penelitian ..............................................................................................3 1.5 Sistematika Penulisan .......................................................................................3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Refrigerasi .............................................................................................4 2.2 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Sederhana ...................................................4 2.3 Pompa Kalor (Heat Pump)................................................................................ 10 2.4 AC Window ....................................................................................................... 11 2.5 Komponen-Komponen Sistem Refrigerasi ....................................................... 13 2.5.1 Komponen-Komponen Utama Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Sederhana Pada AC Window ................................................................... 13 2.5.2 Komponen-Komponen Pendukung Sistem Refrigerasi ........................... 15 2.5.3 Komponen Kontrol dan Kelistrikan ......................................................... 16
v
BAB III PENGUJIAN ALAT DAN PROSEDUR PENGAMBILAN DATA
3.1 Cara Kerja Sistem Refrigerasi .......................................................................... 19 3.2 Proses Pemanasan ............................................................................................. 19
3.3 Proses Pendinginan ........................................................................................... 21 3.4 Prosedur Pengambilan Data .............................................................................. 23
3.4.1 Peralatan Yang digunakan ....................................................................... 24
3.4.2 Langkah-Langkah Pengambilan Data ...................................................... 24
BAB IV DATA DAN ANALISA
4.1 Data Pengukuran ............................................................................................... 28
4.1.1 Data Pengamatan Proses Pendinginan ..................................................... 28 4.1.2 Dat Pengamatan Proses Pemanasan ......................................................... 28 4.2 Perhitungan Performansi Sistem Refrigerasi Pompa Kalor .............................. 28 4.2.1 Perhitungan Data pada Proses Pendinginan ............................................. 29 4.2.2 Perhitungan Dat pada Proses Pemanasan................................................. 33 4.3 Analisis Data ..................................................................................................... 37 4.3.1 Tekanan Discharge dan Tekanan Suction ................................................ 37 4.3.2 COP aktual ............................................................................................... 38 4.3.3 COP carnot ............................................................................................... 40 4.3.4 Efisiensi.................................................................................................... 41 4.3.5 Arus .......................................................................................................... 42 4.3.6 Tegangan .................................................................................................. 43 4.3.7 Daya ......................................................................................................... 43 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ........................................................................................................ 45 5.2 Saran ................................................................................................................... 45 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 47 LAMPIRAN ............................................................................................................. 48
vi
DAFTAR GAMBAR
2.1 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap Sederhana ...................................... 5 Gambar Gambar 2.1 Diagram P-h Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Sederhana................ 6
Gambar 2.3 AC Window........................................................................................ 12
Gambar 2.4 Pemasangan AC window pada Umumnya ......................................... 12 Gambar 3.1 Pemipaan Sistem Pompa Kalor ......................................................... 19
Gambar 3.2 Mekanisme Kerja Sistem pada Proses Pemanasan ........................... 20
Gambar 3.3 Mekanisme Kerja Sistem pada Proses Pendinginan ......................... 21 Gambar 3.4 Pemasangan Sistem Pompa Kalor pada Proses Pengambilan Data (Tampak Samping) ........................................................................... 23 Gambar 3.5 Beda Temperatur Kabin dan Lingkungan pada Proses Pemanasan dan Pendinginan ............................................................................... 24 Gambar 3.6 Posisi Titik Pengukuran pada Sistem Pompa Kalor .......................... 26 Gambar 4.1 Temperatur Keluaran Outdoor Coil dan Indoor Coil Pada Proses Pendinginan ...................................................................................... 29 Gambar 4.2 Tekanan Discharge dan Suction pada Proses Pendinginan ............... 30 Gambar 4.3 Pengeplotan Diagram P-h pada Menit Ke- 40 Proses Pendinginan . 31 Gambar 4.4 Temperatur Keluaran Outdoor Coil dan Indoor Coil Proses Pemanasan ........................................................................................ 33 Gambar 4.5 Tekanan Discharge dan Suction pada Proses Pemanasan ................. 34 Gambar 4.6 Pengeplotan Diagram P-H pada Menit Ke 40 Proses Pemanasan ... 35 Gambar 4.7 Tekanan Discharge dan Suction pada Proses Pemanasan dan pendinginan terhadap waktu ............................................................. 37
vii
Gambar 4.8 COP aktual Proses Pemanasan dan Pendinginan Terhadap Waktu . 38
Gambar 4.9 Hasil Plot antara Proses Pendinginan dan Pemanasan
pada Menit Ke-20 ............................................................................ 39
Gambar 4.10 Nilai COP Carnot antara Proses Pendinginan dan Pemanasan Terhadap Waktu ............................................................................... 40
Gambar 4.11 Perbandingan Efisiensi Mesin pada Proses Pemanasan dan
Pemdinginan ..................................................................................... 41
Gambar 4.12 Nilai Arus pada Proses Pendinginan dan Pemanasan Terhadap
Waktu ............................................................................................... 42
Gambar 4.13 Nilai Tegangan Terukur pada Proses Pemanasan dan Pendinginan . 43 Gambar 4.14 Nilai Konsumsi Daya Terukur pada Proses Pendinginan dan Proses Pemanasan Terhadap Waktu ............................................................ 44
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1
Kondisi Solenoid Valve ......................................................................22
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 Tabel L1.1 Pengukuran 1 Proses Pendinginan. Tabel L1.2 Pengukuran 1 Proses Pemanasan.
Tabel L1.3 Pengukuran 2 Proses Pendinginan. L1.4 Pengukuran 2 Proses Pemanasan. Tabel
Tabel L1.5 Hasil Pengukuran Tekanan Discharge dan Suction pada Proses Pemanasan dan Pendinginan Pengukuran 1. Tabel L1.6 Hasil Perhitungan COP carnot Proses Pemanasan dan Pendinginan Pengukuran 1. Tabel L1.7 Hasil Perhitungan Nilai COP Aktual Proses Pemanasan dan Pendinginan Pengukuran 1. Tabel L1.8 Nilai Efisiensi Proses Pemanasan dan Pndinginan Pengukuran 1. LAMPIRAN 2 Gambar L2.1 Pengukuran 1 Proses Pendinginan Menit ke-10. Gambar L2.2 Pengukuran 1 Proses Pendinginan Menit ke-20. Gambar L2.3 Pengukuran 1 Proses Pendinginan Menit ke-30. Gambar L2.4 Pengukuran 1 Proses Pendinginan Menit ke-40. Gambar L2.5 Pengukuran 1 Proses Pendinginan Menit ke-50. Gambar L2.6 Pengukuran 1 Proses Pendinginan Menit ke-80. Gambar L2.7 Pengukuran 1 Proses Pendinginan Menit ke-100. Gambar L2.8 Pengukuran 1 Proses Pendinginan Menit ke-110.
ix
LAMPIRAN 3
Gambar L3.1 Pengukuran 1 Proses Pemanasan Menit ke-10.
Gambar L3.2 Pengukuran 1 Proses Pemanasan Menit ke-20. Gambar L3.3 Pengukuran 1 Proses Pemanasan Menit ke-30. Gambar L3.4 Pengukuran 1 Proses Pemanasan Menit ke-40.
Gambar L3.5 Pengukuran 1 Proses Pemanasan Menit ke-50. Gambar L3.6 Pengukuran 1 Proses Pemanasan Menit ke-70. Gambar L3.7 Pengukuran 1 Proses Pemanasan Menit ke-80. Gambar L3.8 Pengukuran 1 Proses Pemanasan Menit ke-100.
Gambar L3.9 Pengukuran 1 Proses Pemanasan Menit ke-110.
LAMPIRAN 4 Gambar Sistem Kelistrikan Sistem Pompa Kalor. Gambar Isometric Rancang Bangun Sistem Pompa Kalor.
x
