Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III Yogyakarta, 3 November 2012
ISSN: 1979-911X
KOMPARASI KINERJA SISTEM AIR CONDITIONING (AC) DENGAN REFRIGERAN PROPAN ISOBUTAN DAN FREON R-12 PADA MOBIL Sunaryo1 , Aji Pranoto2 1
Staf Pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sains AlQuran Jawa Tengah E-mail:
[email protected] 2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin IST AKPRIND Yogyakarta E-mail:
[email protected]
ABSTRAK Pentingnya kelestarian lingkungan hidup dan isu mengenai penghematan energi di era global, menuntut manusia lebih sadar dan arif dalam memanfaatkan teknologi. Isu tentang dampang lingkungan yang saat ini berkembang antara lain mengenai ODS (Ozone Depleting Subtance) dan GWP (Global warning Potential). Salah satu penyebab dari kerusakan lingkungan hidup adalah penggunaan refrigeran. Penggunaan refrigeran terutama yang mengandung Chlor seperti refrigeran freon atau CFC (Chlorofluorocarbon) ternyata tidak ramah lingkungan sehingga ditemukan senyawa hidrokarbon sebagai refrigeran alternatif. Kedua refrigeran ini memiliki sifat dan karakteristik berbeda yang menyebabkan perbedaan pada kinerja perangkat Air Conditioning. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan yang terjadi antara penggunaan refrigeran hidrokarbon dan Freon terhadap kinerja pada Air Conditioner. Dalam penelitian ini mengunakan metode komparasi dan parameter yang diamati meliputi berat refrigeran, tekanan kerja refrigeran, tingkat kecepatan pendinginan , daya kompresor dan konsumsi bahan bakar. Pada penelitian ini didapatkan bahwa perbandingan kinerja sistem AC dengan refrigeran hidrokarbon dan refrigeran freon adalah sebagai berikut, yaitu berat refrigeran hidrokarbon lebih efisien sebesar 58%, kecepatan pendinginan lebih cepat sebesar 34,8%, daya kompresor lebih kecil sebesar 88%, dan konsumsi bahan bakar lebih hemat sebesar 6,5%, meskipun tekanan kerja refrigeran hidrokarbon lebih tinggi sebesar 9% pada pipa tekanan tinggi dan 18% pada pipa tekanan rendah. Kata kunci : Kinerja Air Conditioning, Refrigeran, Hidrokarbon, Freon
PENDAHULUAN Pentingnya kelestarian lingkungan hidup dan isu-isu mengenai penghematan energi di Era Global ini menuntut manusia untuk lebih sadar dan arif dalam pemanfaatan teknologi. Isu tentang dampak lingkungan yang saat ini berkembang antara lain mengenai Ozone Depleting Subtance (ODS) dan Global Warning Potensial (GWP, yang merupakan dampak kerusakan lingkungan yang diakibatkan salah satunya oleh penggunaan refrigerant. Penggunaan refrigeran terutama yang mengandung klor (clor) seperti freon atau CFC (Chlorofluorocarbon), ternyata tidak ramah lingkungan. Zat – zat inilah yang dapat merusak lapisan ozon di atmosfir bumi yang berdampak pada pemanasan global, terjadinya hujan asam sebagai akibat dari reaksi sekunder unsur Nox dan SOx. Lapisan ozon diperlukan oleh bumi sebagai penahan dan pemantul sinar ultraviolet dapat terkikis dengan adanya chlor yang ada pada jenis refrigeran konvensional (freon) serta bahan-bahan lainnya (Halon, PVC). Dengan menipisnya lapisan ozon dapat mengakibatkan terjadinya degradasi lingkungan, keterbatasan sumber air bersih, kerusakan rantai makanan laut, musnahnya ekosistem terumbu karang dan sumber daya laut lainnya, serta menurunnya hasil pertanian yang dapat menggangu ketahanan pangan. Peraturan mengenai penggunaan refrigeran CFC secara tegas dituangkan dalam Konvensi Wina dan Protokol Montreal pada tahun 1987, dengan keharusan penghentian kegiatan produksi dan penggunaannya. Di Indonesia, peratutan ini diperkuat melalui sebuah Keppres dan dua SK Menperindag, yaitu Keppres No. 23/1992 tentang larangan memproduksi dan memperdagangkan bahan perusak lapisan ozon serta memproduksi dan memperdagangkan barang baru yang merusak lapisan ozon. Dua SK Menperindag adalah No. 111/MPP/Kep/1/1998 tentang larangan impor bahan ODS dan barang yang menggunakan bahan ODS terhitung mulai tanggal 27 Januari 1998. kemudian No. 110/MPP/Kep/1/1998 tentang batas akhir perdagangan dan pemakaian bahan ODS terhitung mulai A-388
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III Yogyakarta, 3 November 2012
ISSN: 1979-911X
tanggal 1 Januari 2005. Surat Keputusan ini kemudian telah ditinjau kembali sehingga Pemerintah menetapkan jadwal penghapusan penggunaan CFC secara total tahun 2007. Larangan penggunaan CFC ini, mendorong peneliti dan produsen untuk mencari alternatif refrigeran lainnya yang bersifat tidak beracun, aman dan ramah terhadap lingkungan. Pada saat ini refrigeran yang ramah lingkungan adalah refrigeran dari senyawa hidrokarbon non sintetik sebagai penganti refrigeran sintetis seperti CFC dan HCFC yang mana selama ini banyak digunakan pada sistem Air Conditioning baik untuk ruangan maupun mobil. Pemakaian bahan pendingin (refrigeran) dari hidrokarbon atau Propan Isobutan (PIB) merupakan salah satu alternatif yang cukup relevan dengan isu untuk mengurangi efek rumah kaca dan pemanasan global. Hal ini didasarkan pada sifatsifat ataupun karakteristik hidrokarbon itu sendiri, diantaranya nilai ODP (Ozon Depleting Potensial) sebesar nol. Bertolak dari permasalahan diatas, perlu dikaji dengan seksama penghematan energi dan nilai ekonomis penggunaan refrigeran hidrokarbon pada mesin pendingin (Air Conditioning) terutama untuk mobil. Penelitian ini selajutnya dapat dirumuskan sebagai berikut: 1. Seberapa besar perbandingan kinerja air conditioner ditinjau dari berat refrigeran, beban kompresor, tingkat kecepatan pedinginan, tekanan kerja refrigeran dan konsumsi bahan bakar dengan refrigeran Freon (R12)? 2. Seberapa besar perbandingan kinerja air conditioner ditinjau dari berat refrigeran, beban kompresor, tingkat kecepatan pedinginan, tekanan kerja refrigeran dan konsumsi bahan bakar dengan refrigeran hidrokarbon (propan isobutan)? METODE Penelitian perbandingan kinerja dan efisiensi penggunaan refrigeran hidrokarbon dan refrigerant Freon pada sistem air conditioner pada mobil ini dilakukan dengan mengikuti langkah dan metode berikut ini : 1. Tahap Persiapan a) Mempersiapkan tempat pengujian. b) Menyiapkan obyek penelitian yaitu unit AC Mobil. c) Menyiapkan peralatan servis Air Conditioning mobil. d) Menyiapkan tabung refrigeran (Freon dan Propan Isobutan). e) Menyiapkan pencatat data hasil penelitian. 2. Tahap Pengambilan Data Penelitian Pengambilan data dilakukan dengan tiga variasi putaran mesin yaitu pada putaran 1000 rpm, 1500 rpm, 3000 rpm. a) Pengujian AC mobil dengan refrigeran freon 1) Pengisian refrigeran freon pada Air conditioning mobil 2) Pengujian berat refrigeran freon 3) Pengujian tekanan refrigeran freon 4) Pengujian daya kompresor 5) Pengujian tingkat kecepatan pendinginan 6) Pengujian konsumsi bahan bakar b) Pengujian AC mobil dengan refrigeran hidrokarbon jenis propan isobutan. 1) Pengisian refrigeran hidrokarbon pada Air conditioning mobil 2) Pengujian berat refrigeran hidrokarbon 3) Pengujian tekanan refrigeran hidrokarbon 4) Pengujian daya kompresor 5) Pengujian tingkat kecepatan pendinginan 6) Pengujian konsumsi bahan bakar 3. Tahap Pengolahan Data Data pengolahan yang sudah didapat, diolah untuk mengetahui hubungan antara masing – masing data dan membandingkan kinerja air conditioner refrigeran freon dengan refrigeran hidrokarbon. A-389
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III Yogyakarta, 3 November 2012
ISSN: 1979-911X
PEMBAHASAN Hasil penelitian dari perbandingan kinerja air conditioner dengan refrigeran freon dan refrigeran hidrokarbon jenis propan isobutan adalah : a. Berat Refrigeran Berat refrigeran diukur dengan menggunakan spring scale. Pengisian refrigeran dinyatakan penuh apabila pada slight glass receiver drier tidak terlihat lagi gelembung udara. Perbandingan berat refrigeran adalah sebagai berikut : Tabel 1. Perbandingan Berat Refrigeran Berat (gr) 600 gr 250 gr
Jenis Refrigeran Freon ( R – 12 ) Hidrokarbon (Propan Isobutan)
b. Tingkat Kecepatan Pendinginan Pengukuran dilakukan dengan cara menempatkan termometer pada evaporator pada tiga variasi putaran mesin yaitu 1000 rpm, 1500 rpm dan 3000 rpm. Perbandingan tingkat kecepatan pendinginan antara refrigeran freon dan refrigeran hidrokarbon ditunjukkan pada grafik berikut : Kecepatan Pendinginan pada 1000 rpm 35
33
Suhu (C)
30 25 21 18
20
Hidrokarbon
18
15
15
10
Freon 11
10 6
5
4
0 0
5
10
15
20
Waktu (menit)
Kecepatan Pendinginan pada 1500 rpm 35
33
Suhu (C)
30 25 20
Hidrokarbon
18
15
15
Freon
14
12
10 7
5
4
4
3
0 0
5
10
15
20
Waktu (menit)
Kecepatan Pendinginan pada 3000 rpm 40 33
Suhu (C)
30 20
15
13
10
11
-2 0
5
Hidrokarbon Freon
3
0 -10
12
10
15 -5
20 -8
-20 Waktu (menit)
Gambar 1. Grafik Kecepatan Pendinginan pada putaran Mesin 1000 rpm, 1500 rpm & 3000 rpm A-390
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III Yogyakarta, 3 November 2012
ISSN: 1979-911X
Perbandingan rata – rata besarnya tingkat kecepatan pendinginan (menit/oC) antara air conditioner yang menggunakan refrigeran freon (R-12) dan refrigeran hidrokarbon (Propan isobutan) ditunjukkan pada grafik sebagai berikut :
Tkt Kecepatan Pendingina (min/oC)
Perbandingan Tingkat Kecepatan Pendinginan
0.8
0.95
0.9
1
0.9
0.67
0.65
0.6
0.49
Hidrokarbon Freon
0.4 0.2 0 1000
2000
3000
Putaran mesin (rpm)
Gambar 2. Perbandingan Kecepatan Pendinginan pada Putaran Mesin 1000 rpm, 1500 rpm & 3000 rpm c. Tekanan Kerja Refrigeran Pengukuran terhadap tekanan refrigeran menggunakan manifold gauge pada saat proses pengisian. Setelah pengisian dinyatakan penuh, manifold gauge akan menunjukkan besarnya tekanan refrigeran pada sisi tekanan tinggi dan tekanan rendah kompresor. Perbandingan pengukuran antara tekanan refrigeran freon dan refrigeran hidrokarbon adalah sebagai berikut : Tabel 2. Perbandingan Tekanan Refrigeran Rata-rata Tekanan Refrigeran (Psig) Tekanan tinggi Tekanan rendah 220 55 200 45
Jenis Refrigeran Hidrokarbon (Propan Isobutan) Freon (R-12)
d. Daya Kompresor Perhitungan daya kompresor dilakukan dengan memasukkan data – data pada manual book kompresor type sanden 508. Data hasil pengukuran merupakan perhitungan pada berbagai variasi putaran mesin yaitu 1000 rpm, 1500 rpm, dan 300 rpm. Hasil perbandingan daya kompresor antara air conditioner dengan refrigeran freon dan refrigeran hidrokarbon ditunjukkan pada tabel sebagai berikut : Tabel 3. Perbandingan Daya Kompresor JENIS REFRIGERAN FREON HIDROKARBON
1000 0,08 0,01
PUTARAN MESIN (RPM) 1500 3000 0,09 0,45 0,02 0,03
e. Konsumsi Bahan Bakar Pengambilan data dilakukan dengan menentukan waktu lamanya mesin mengkonsumsi bahan bakar sebesar 100 ml, dengan mengoperasikan Air Conditioner pada berbagai variasi putaran mesin. Data rata – rata pengukuran konsumsi bahan bakar ditunjukkan pada Gambar 3. Berdasarkan grafik tersebut, maka konsumsi bahan bakar perjam pada putaran mesin 3000 rpm adalah sebagai berikut : 1) Air conditioner dengan refrigeran freon 50 3600 x 51 1000 B 3,5Lt / jam B
Konsumsi bahan bakar sebesar 3,5 liter/jam. A-391
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III Yogyakarta, 3 November 2012
ISSN: 1979-911X
2) Air conditioner dengan refrigeran hidrokarbon
50 3600 x 55 1000 B 3,27 Lt / jam B
Konsumsi bahan bakar sebesar 3,27 liter/jam.
Waktu (detik)
Konsumsi Bahan Bakar setiap 50ml 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
169
113
103 77
1000
1500
Freon 85 73
2000
65 58
2500
Hidrokarbon 55 51
3000
Putaran Mesin (rpm)
Gambar 3. Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Hasil penelitian tentang perbandingan tingkat efisiensi antara refrigeran Freon (R-12) dan Refrigeran Hidrokarbon (Propan isobutan) adalah sebagai berikut : 1. Berat refrigeran Pengisian refrigeran dalam sistem Air Conditioner (AC) akan dinyatakan penuh, apabila slight glass pada receiver dryer sudah terlihat gelembung – gelembung udara. Dari hasil pengamatan didapatkan bahwa pengisian AC dengan refrigeran hidrokarbon (Propan Isobutan) lebih efisien, yaitu sebesar 59% dibandingkan penggunaan refrigeran Freon. 2. Tingkat kecepatan pendinginan Tingkat kecepatan pendinginan merupakan besaran yang menyatakan waktu yang dibutuhkan oleh refrigeran untuk mendinginkan ruangan pada suhu tertentu. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa, sistem air conditiioner dengan refrigeran hidrokarbon (propan isobutan) mempunyai tingkat kecepatan pendinginan yang lebih baik. Rata – rata kecepatan pendinginan pada putaran 1000 rpm, 1500 rpm dan 3000 rpm untuk refrigeran propan isobutan (R290/R600a) sebesar 0,6 menit/oC dan refrigeran freon (R-12) sebesar 0,92 menit/o C. 3. Tekanan Kerja refrigeran Hasil pengamatan menunjukkan bahwa tekanan kerja refrigeran hidrokarbon jenis propan isobutane (R290/R600a) lebih tinggi dibandingkan dengan refrigeran freon (R-12). Hal ini sesuai dengan hukum gas ideal yang menyatakan bahwa semakin tinggi temperatur kerja refrigeran maka tekanannya juga semakin tinggi (PV=nRT). 4. Daya kompresor Hasil pengamatan menunjukkan bahwa daya yang dibutuhkan kompresor untuk mendinginkan ruangan mobil lebih kecil apabila menggunakan refrigeran propan isobutan. Hasil rata – rata perhitungan daya kompresor pada kecepatan mesin 1000 rpm, 1500 rpm dan 3000 rpm yaitu 0,02 PS untuk Air Conditioner yang menggunakan refrigeran propan isobutan (R290/R600a) dan 0,2 PS pada refrigeran Freon (R-12). 5. Konsumsi bahan bakar Hasil pengamatan menunjukkan bahwa mobil yang menggunakan refrigeran Propan isobutan pada sistem Air conditionernya, mengkonsumsi bahan bakar lebih efisien, yaitu sebesar 6,5%. KESIMPULAN 1. Berat Refrigeran untuk pengisian AC dengan refrigeran hidrokarbon (Propan Isobutan) lebih efisien, sebesar 58% dibandingkan penggunaan refrigeran Freon. A-392
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) Periode III Yogyakarta, 3 November 2012
ISSN: 1979-911X
2. Tingkat kecepatan pendinginan untuk pengisian AC dengan refrigeran hidrokarbon (Propan Isobutan) lebih cepat, sebesar 34,8% dibandingkan penggunaan refrigeran Freon. 3. Tekanan Kerja refrigeran untuk AC dengan refrigeran hidrokarbon (Propan Isobutan) lebih tinggi, yaitu pada pipa tekanan tinggi sebesar 9% dan pipa tekanan rendah 18% dibandingkan penggunaan refrigeran Freon. 4. Besarnya daya kompresor untuk mensirkulasikan refrigerant pada AC dengan refrigeran hidrokarbon (Propan Isobutan) lebih rendah, yaitu sebesar 88% dibandingkan penggunaan refrigeran Freon. 5. Tingkat konsumsi bahan bakar untul AC dengan refrigeran hidrokarbon (Propan Isobutan) lebih efisien, yaitu sebesar 6,5% dibandingkan penggunaan refrigeran Freon.
DAFTAR PUSTAKA Andrew D, Althouse.et.al. (1968), Modern Refrigeration and Air Conditioning (AC), USA : WILLCOX. Co. Inc. Anonim (1986), Dasar – dasar Air Conditioner. Jakarta : PT. Toyota Astra Motor. Anonim (1995), Hydrocarbon and Other Progressive Answer to Refrigeration, Greenpeace. Anonim (1996), Perlindungan Ozon dengan Teknologi Hidrokarbon, Jakarta : SWISSCONTACT dan SMEP Indonesia. Anonim (1994), Service Manual Air Conditioner. ZEXEL Corporation. Anonim , (1999), Hidrokarbon sebagai Bahan Pendingin. Malang : PPPGT / VEDC Malang, Depdikbud. Boyce H Dwiggins (1988), Automotive Air Conditioning (Edisi VI), Newyork : DELMAR Publisher Inc. Diks, M.E. (1991), Teknik Pendinginan (Refrigerasi) dan Reparasi, Jakarta : PT. Bumi Aksara. Gerald Foley (1993), Pemanasan Global, Jakarta : Yayasan Obor Indonesia, Kophalindo Panos. Karyanto, E. (2004), Penuntun Praktikum Teknik Mesin Pendingin, Jakarta : Restu Agung. Nakoela Soenarta (1995), Motor Serba Guna, Jakarta : PT Pradnya Paramita. Paul Lang (1987), Principles of Air Conditioning, Newyork : DELMAR Publisher Inc. Sumanto (1985), Dasar – Dasar Mesin Pendingin. Yogyakarta : Andi Offset. Wiranto Aris Munandar (1981), Penyegaran Udara. Jakarta : PT. Pranadya Paramita.
A-393
