LAPORAN TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN SISTEM REFRIGERASI KOMPRESI UAP UNTUK PROTOTYPE AHU ( Air Handling Unit ) DESIGN OF REFRIGERATION SYSTEM VAPOUR COMPRESSION FOR PROTOTYPE AHU ( Air Handling Unit )
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Politeknik Negeri Bandung
Oleh : EGA FEBRIAN NIM : 091611034
Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
PROGRAM STUDI TEKNIK PENDINGIN DAN TATA UDARA JURUSAN TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
CURICULUM VITAE
Personal Data
Full Name Ega Febrian Address
Perum Winayajaya E.70 rt02 rw09 Kawalu
Tasikmalaya 46181 Contact Mobile Phone
: 087821152365
E-mail
:
[email protected]
Detail Information Place, Date of Birth
: Tasikmalaya, Februari 21th 1991
Sex
: Male
Height / weight
: 167 Cm / 60 Kg
Religion
: Islam
Family
: 2nd (second) boys of 3 (three) children
Marital Status
: Single
Hobbies
: Basket ball, music, reading
Education Background
Year
Institution
2006 – 2009
SMA Negeri 2 Tasikmalaya
2003 – 2006
SMP Negeri 2 Tasikmalaya
1997 – 2003
SD Negeri Pajajaran
Program Diploma III Institution
: Refrigeration and Air Conditioning Engineering Polytechnic of Bandung
Year
: 2009 – 2012
Final project
: Design of Air Refrigeration System for AHU (Air Handling Unit) Prototype : 2.75 (Until 5th semester)
GPA
Working Background Year
Company
Position
2011
PT. Frigia Air Conditioning
Practical Student
2011 - 2012
PT. Indonesia Power UBP
Practical Student
Kamojang Organization Experience Year 2009 - 2012
Organization Himpunan Mahasiswa Refrigerasi dan
Position Member
Tata Udara (HMRA) 2009 - 2011
UKM Basket Politeknik Negeri Bandung
Member
2007 - 2009
Depot Kreasi Seni Siswa SMA Negeri 2
Tasikmalaya
2008 - 2009
Rumah Musik 211 Event Organizer
Leader
2003 – 2006
OSIS SMP Negeri 2 Tasikmalaya
Member
2003 – 2006
Paskibraka Tasikmalaya
Member
Leader
Event Experience
Year
Event
Position
2010
Latihan Dasar Kepemimpinan HMRA
Mentor
2009
Latihan Dasar Kepemimpinan HMRA
Participant
2009 2009
Outbond Student and Gathering POLBAN Latihan Dasar Kedisplinan POLBAN
Participant Participant
Pengenalan kehidupan kampus 2009
POLBAN, Religion, Education, Leadership, Unity, Independent,
Participant
Organization, Regeneration Training / Seminar Experience Year
Institution
Training / Seminar
2011
Himpunan Mahasiswa Refrigerasi dan
AutoCAD Training
Tata Udara (HMRA) 2009
Politeknik Negeri Bandung (POLBAN)
Netiquet Training
I declare the details stated above to be true and completely written.
Sincerely Yours,
Ega Febrian
ABSTRAK
Pengkondisian Udara pada umumnya mempunyai suhu kenyamanan pada temperatur 20°C-25°C. Untuk mendapatkan suatu temperatur kenyamanan dalam bekerja atau beraktifitas maka dibutuhkan suatu sistem atau alat pengkondisian udara atau yang sudah sering di dengar dengan AC (air conditioning). Tujuan dalam perancangan ini adalah membuat sebuah sistem refrigerasi untuk pengkondisian udara pada temperatur kenyamanan bekerja atau beraktifitas dengan sistem all air system. Perancangan dilakukan pada sistem refrigerasi kompresi uap pada ruangan atau kabin berukuran 40 x 40 x 40 (cm) dengan beban pada ruangan lampu 25watt, yang dilengkapi dengan condensing unit dengan kapasitas 1/5 HP dan ducting sebagai pengkondisian udara secara all air system pada AHU (air handling unit). Selain itu sistem menggunakan direct expansion dan sistem pemilihan pada komponen sendiri menggunakan software pada dancap (danfos capilar) khusunya pada pemilihan pipa kapiler sebagai hasilnya agar pendinginan yang diinginkan pada sistem terproses secara baik. Pembuatan mesin ini terbagi dengan beberapa proses lainnya yaitu pemilihan komponen, penginstalasian, dan pengujian. Pemilihan komponen dilakukan setelah melakukan perhitungan beban pendinginan. Panjang evaporator berdasarkan dari hasil perhitungan. Pemilihan kondensing unit dipilih sesuai dengan beban pendinginan dan dikonversikan ke dalam tabel pemilihan kondensing unit bermerk “KULTHRON”. Dari hasil perhitungan beban didapat bahwa dengan kapasitas condensing unit 150,051 watt, mesin dapat mendinginkan Temperatur kabin 20°C dengan temperatur evaporasi -4°C dan temperatur kondensasi 43°C. Performansi sistem refrigerasi hasil pengukuran adalah 4,13 untuk COPaktual dan 5,94 untuk COPcarnot, effisiensi sebesaar 0,69. Hasil kajian dari perancangan ini menunjukan bahwa hasil rancangan lebih tinggi dari pada hasil pengukuran dikarenakan banyak faktor yang mempengaruhi pada saat pengukuran seperti titik pengukuran, alat ukur yang digunakan, cuaca pada saat pengukuran, insulasi pada pemipaan dan kabin,dll.
Kata kunci : air conditioning, direct expansion, all air system, air handling unit, temperatur.
ABSTRACT
The air conditioning generally have the comfort temperature at 20 ° C-25 ° C. To get a comfortable temperature in the work or activity is required of a system or appliance or air conditioning that is often heard with AC (air conditioning). The purpose in this design is to make a refrigeration system for air conditioning in temperatures convenience to work or activities with a system of all water system. Design carried out in vapor compression refrigeration system in a room or cabin measuring 40 x 40 x 40 (cm) with a 25watt light load on the room, which is equipped with a condensing unit with a capacity of 1/5 HP and ducting for air conditioning in all water systems in the AHU ( water handling unit). Besides using expansion system and the electoral system on its own components using the the direct software on dancap (danfos capilar) especially in the election as a result of the capillary tube so that the desired cooling systems are properly processed. Similarly, the manufacture of this machine are divided by some other process is the selection of components, installation, and testing. After calculating the cooling load, then made the selection of components. Evaporator length obtained from the calculation, and the selection unit kondensing selected according to the cooling load and converted into a table selection unit kondensing branded "KULTHRON". From the calculation results obtained that the burden of condensing unit with a capacity of 150.051 watts, the machine can cool the cabin temperature of 20 ° C to -4 ° C evaporating temperature and condensing temperature of 43 ° C. So that the refrigeration system performance measurement results was 4.13 to 5.94 for COPcarnot COPaktual and resulting efficiency sebesaar 0.69. The results of the design of this study indicate that the design is higher than the measurement results due to many factors that affect such measurements at the point of measurement, measuring instruments are used, the weather at the time of measurement, piping and insulation in the cabin, etc
Key words : Refrigeration, direct expansion, multizone, air conditioning, COP (coefficient of performance).
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur, penulis panjatkan kehadirat Tuhan semesta alam Allah SWT,
karena atas izin dan rahmat-NYA penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini, Shalawat serta salam semoga tercurahkan selalu untuk junjunan kita Nabi Besar
Muhammad SAW. Dengan segala kemampuan, baik riil maupun materiil, penulis berusaha melaksanakan laporan tugas akhir ini dengan sebaik-baiknya agar memiliki nilai keilmuan yang bermanfaat serta memenuhi dalam maksud dan tujuannya. Namun
pembuatan laporan ini tidak luput dari kekurangan-kekurangan yang ada. Oleh sebab itu, kritik dan saran yang membangun dari semua pihak yang membaca atau menilai laporan ini sangat diharapkan oleh penulis untuk menjadikan penulis lebih baik lagi dalam menulis laporan-laporan dan karya ilmiah yang berikutnya. Dalam kesempatan ini penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, support, dan bimbingannya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua Penulis, yang
tidak henti-hentinya berdoa dan selalu
mendukung kami, baik riil maupun materiil. 2. Kakak dan Adik penulis yang selalu mendukung dan menyemangati penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Drs. Ismail Welid, MT, Bapak AP Edi Sukamto, ST., MTselaku dosen pembimbing yang selalu memberikan kemudahan kepada penulis dalam menyelesaikan laporan ini. 4. Bapak Tandi, Bapak Cecep, dan Bapak Arman selaku dosen penguji yang selalu membantu dalam memperbaiki kesalahan-kesalahan pada penulisan laporan ini. 5. Eka P, Imelda, dan Wini selaku partner dan pendamping yang selalu setia menemani dan membantu saat menyelesaikan laporan tugas akhir ini.
6. Bapak Prayogo, Bapak Iking, Bapak Aep serta Bapak DAni selaku staff
jurusan yang selalu membantu dalam proses pengerjaan tugas akhir ini. 7. Bapak Elviadi selaku pemilik bengkel tempat saya melakukan sebagian
pengerjaan tugas akhir ini.
8. Khaerun Nur Zaman, Mochammad Riffansyah, Sandy Hariawan, Elvan dan
teman yang lain yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang selalu
menemani di saat susah maupun senang. 9. Rekan–rekan seperjuangan kelas 3B, yang selalu menjunjung tinggi kebersamaan dan kekeluargaan.
10. Artha Rosalina yang memberikan semangat baik riil atau materiil kepada penulis. 11. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu, yang telah memberikan bantuan baik langsung maupun tidak langsung kepada penulis. Akhir kata, penulis berharap semoga Laporan Tugas akhir ini, dapat berguna bagi penulis khususnya dan bagi para pembaca umumnya. Terima Kasih. Wassalammu`alaikum Wr. Wb. Bandung, Juli 2012
Penulis
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK ................................................................................................................... i
ABSTRACT ................................................................................................................ ii
KATA PENGANTAR ............................................................................................... iii
DAFTAR ISI ............................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. ix DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xi
DAFTAR GRAFIK .................................................................................................. xii BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... 1 1.1 LatarBelakang ........................................................................................................ 1 1.2 Maksud dan Tujuan ................................................................................................ 1 1.3 Batasan Masalah..................................................................................................... 2 1.4 Metoda Penelitian................................................................................................... 2 1.5 Sistematika Penulisan ............................................................................................ 2 BAB II DASAR TEORI ............................................................................................. 4 2.1 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap .......................................................................... 4 2.2 Sistem Udara Penuh ............................................................................................... 8 2.3 Proses Subcooled ................................................................................................... 9 2.4 Proses Superheat .................................................................................................. 10 2.5 Komponen Utama ................................................................................................ 11 2.5.1 Kompresor .................................................................................................. 12 2.5.2 Kondensor .................................................................................................. 12 2.5.3 Evaporator .................................................................................................. 13 2.5.4 Alat Ekspansi ............................................................................................. 14
2.6 Komponen pendukung Mekanik .......................................................................... 14
2.6.1 Thermostat ................................................................................................. 14 2.6.2 Pressure gauge ........................................................................................... 15
2.7 Komponen pendukung Kelistrikan ...................................................................... 15 MCB (Mini Circuit Breaker) ..................................................................... 15 2.7.1
2.7.2 Volt-meter .................................................................................................. 16
2.7.3 Ampere-meter ............................................................................................ 16 2.7.4 Kontaktor ................................................................................................... 16 2.7.4 Junction Terminal ...................................................................................... 17
2.7.3 Pilot Lamp .................................................................................................. 17 2.8 Teori Perhitungan Panjang Pipa Evaporator ........................................................ 17 BAB III DATA PERANCANGAN ......................................................................... 21 3.1 Perancangan Sistem Refrigerasi ........................................................................... 21 3.2 Perancangan Sistem Kontrol ................................................................................ 21 3.3 Data Perhitungan Beban Untuk Ruang Pendingin ............................................... 21 3.3.1 Beban Lampu ............................................................................................. 23 3.3.2 Beban Pendinginan Melalui Infiltrasi ........................................................ 23 3.3.3 Beban Pendinginan Melalui Dinding, Lantai dan Atap ............................. 25 3.3.4 Beban Pendinginan Total ........................................................................... 27 3.3.5 COP Rancangan ......................................................................................... 27 3.4 Perhitungan Panjang Pipa Evaporator .................................................................. 29 3.5 Perancangan Pipa Kapiler .................................................................................... 34 BAB IV PEMILIHAN KOMPONEN .................................................................... 35 4.1 Komponen Sistem Refrigerasi ............................................................................. 35 4.1.1 Pemilihan Condensing Unit ....................................................................... 35 4.1.2 Evaporator .................................................................................................. 36 4.1.3 Alat Ekspansi ............................................................................................. 37
4.1.4 Refrigeran .................................................................................................. 37
4.1.5 Pressure Gauge ........................................................................................... 37 4.2 Komponen Kelistrikan ......................................................................................... 37
4.2.1 MCB (Mini Circuit Breaker) ..................................................................... 37 4.2.2 Thermostat ................................................................................................. 37
4.2.3 Volt meter .................................................................................................. 38
4.2.4 Ampere meter ............................................................................................. 38 4.2.5 Relai ........................................................................................................... 38 4.2.6 Lampu ........................................................................................................ 38
4.2.7 Fan Motor ................................................................................................... 38 4.2.8 Kontak (Switch) ......................................................................................... 39 BAB V LANGKAH LANGKAH INSTALASI ...................................................... 40 5.1 Peralatan yang Digunakan.................................................................................... 40 5.2 Pembuatan Rangka dan Dudukan ........................................................................ 40 5.2 Pembuatan Rangka dan Dudukan ........................................................................ 40 5.3 Instalasi Kompresor ............................................................................................. 42 5.4 Instalasi Kondensor .............................................................................................. 42 5.5 Pemasangan Evaporator ....................................................................................... 43 5.6 Pemasangan Filter ................................................................................................ 43 5.7 Pemasangan Pressure Gauge ................................................................................ 44 5.8 Pemasangan Thermostat....................................................................................... 44 5.9 Pemipaan .............................................................................................................. 44 5.10 Pengukuran Panjang Total Pipa ........................................................................ 45 5.11 Instalasi Pipa Kapiler ......................................................................................... 45 5.12 Flaring ................................................................................................................ 45 5.13 Pemasangan Komponen Kelistrikan .................................................................. 46 5.14 Pemeriksaan Kebocoran ..................................................................................... 47 5.15 Menentukan Titik Kebocoran ............................................................................ 47
5.16 Perbaikan Kebocoran ......................................................................................... 47
5.17 Pemvakuman dan Pengisian Refrigeran............................................................. 48
BAB VI PENGOLAHAN DATA dan ANALISA DATA ..................................... 50 Data ................................................................................................ 50 6.1 Pengambilan
6.2 Peralatan yang Digunakan.................................................................................... 51
6.3 Memasang Alat Ukur pada Titik Pengukuran ...................................................... 52 Pengambilan Data ................................................................................. 52 6.4 Prosedur 6.5 Pengolahan Data................................................................................................... 52
6.6 Analisis Perhitungan Data .................................................................................... 54 6.7 Analisa Temperatur Kabin Terhadap Waktu ....................................................... 55 6.8 Analisa COP Hasil Pengukuran ........................................................................... 56 6.9 Analisa Perbandingan COPactual ........................................................................... 57 BAB VII PENUTUP................................................................................................. 58 7.1 Kesimpulan .......................................................................................................... 58 7.2 Saran ..................................................................................................................... 58 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Siklus Refrigerasi ..................................................................................... 4
Gambar 2.2 Diagram P-h ............................................................................................. 5
Gambar 2.3 Kompresor .............................................................................................. 12
Gambar 2.4 Kondensor .............................................................................................. 13 Gambar 2.5 Evaporator .............................................................................................. 14 Gambar 2.6 Alat Ekspansi ( pipa kapiler) .................................................................. 14
Gambar 2.7 Thermostat .............................................................................................. 15 Gambar 2.8 Pressure Gauge ....................................................................................... 15 Gambar 2.9 MCB (Mini Circuit Breaker) .................................................................. 15 Gambar 2.10 Volt-meter ............................................................................................ 16 Gambar 2.11 Ampere-meter....................................................................................... 16 Gambar 2.12 Kontaktor .............................................................................................. 16 Gambar 2.13 Junction Terminal ................................................................................. 17 Gambar 2.14 Pilot Lamp ............................................................................................ 17 Gambar 3.1 Konstruksi ruangan ................................................................................ 22 Gambar 3.2 Konstruksi dinding dan atap ................................................................... 25 Gambar 3.3 Diagram P-h rancangan .......................................................................... 28 Gambar 3.4 Sifat-sifat refrigeran R-134a................................................................... 30 Gambar 3.5 Data rancangan pipa kapiler ................................................................... 34 Gambar 5.1 Rangka dan dudukan .............................................................................. 41 Gambar 5.2 Instalasi Kompresor ............................................................................... 42 Gambar 5.3 Instalasi Kondensor ................................................................................ 43 Gambar 5.4 Instalasi Evaporator ................................................................................ 43 Gambar 5.5 Regulator dan noozle.............................................................................. 46 Gambar 5.6 Proses pengelasan ................................................................................... 46
Gambar 5.7 Manifold gauge ...................................................................................... 49
Gambar 5.8 Pompa vacum ......................................................................................... 49 Gambar 6.1 Titik Pengukuran sistem ......................................................................... 50
Gambar 6.2 Diagram P-h hasil pengukuran ............................................................... 53
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Harga konstanta C dan n [ J.P. Holman 1988 ] .......................................... 18
Tabel 3.1 Nilai konstanta beban pendinginan melalui dinding .................................. 23
Tabel 3.2 Nilai konstanta C dan n [ J.P. Holman 1988 ]............................................ 31
Tabel 4.1 Sample catalog kompresor kulthorn .......................................................... 35 Tabel 6.1 Data hasil pengukuran ............................................................................... 18
DAFTAR GRAFIK
Grafik 6.1 Temperatur kabin terhadap waktu ............................................................ 55 Grafik 6.2 COP terhadap waktu ................................................................................. 56
Grafik 6.2 COPaktual Terhadap Waktu ....................................................................... 57
DAFTAR PUSTAKA
ASHRAE Handbook of Fundamental, American Society of Heating, Refrigerating, and Air
Conditioning Engineers, Atlanta, 2001.
ASHRAE Handbook of Refrigeration, American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers, Atlanta, 2002. Australian Refrigeration and Air Conditioning, vol 2, Trust Publication, Australia – Penth,
1989.
Dossat, Roy J., Principle of Refrigeration, 2nd. Ed., John Wiley & Sons, New York, 1981.
Lukitobudi, Arda Rahardja, Modul Mata Kuliah Troubleshooting, Politeknik Negeri Bandung, 2002. J.P. HOLMAN, Perpindahan Kalor Edisi Keenam, erlangga, Jakarta, 1991.
Refrigeration and Air Conditioning 2nd Edition, Wielbert F. Stoecker.
