TINJAUAN PUSTAKA
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 refrigerant yang dimampatkan akan berubah dari fase uap menjadi fase cair, maka refrigeran mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigerant. 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 refrigerant yang berada pada pipa-pipa evaporator.
Prinsip pendinginan udara pada AC melibatkan siklus refrigerasi, yakni udara didinginkan oleh refrigerant/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 2.6.
Gambar 2.6 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 sebagaiberikut:
1. AC Window
Pada AC jenis window, semua jenis komponen AC seperti filter udara, evaporator, blower, kompresor, kondensor, refrigerant 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 yang kompak. Biasanya dipilih karena pertimbangan keterbatasan ruangan, seperti pada rumah susun.
Kelebihan AC window:
1) Pemasangan pertama maupun pembongkaran kemabali apabila dipindahkan mudah dipasang.
2) Pemeliharan/perawatan mudah 3) Harga murah
1) Karena semua komponen AC terpasang pada base plate yang posisinya dekat dengan ruangan yang didinginkan, maka cenderung menimbukan suara berisik
2) 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 2.7 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 refrigerant filter. Selanjutnya antara unit indor dengan unit dihubungkan dengan 2 buah saluran refrigerant, satu buah untuk menghubungkan evaporator dengan kompresor dan satu buah untuk menghubungkan refrigerant 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:
1) Bisa dipasang pada ruangan yang tidak berhubungan dengan udara luar. 2) Suara di dalam ruangan tidak berisik.
Kekurangan AC split:
1) Pemasangan pertamamaupun pembongkaran apabila akan dipindakan membutuhkan tenaga terlatih.
2) 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 berupatipe split ganda (multi split type, cassette unit luar ruang melayani beberapaunit dalam ruang). Selain itu, berdasarkan pemasangannya, tipe terpisah inimasih dapat dibagi lagi menjadi:
a. Tipe langit-langit/dinding (ceiling/wall type) indoor unit dipasang di dinding bagian atas.
Gambar 2.8Wall Type[5]
b. AC Standing
Tipe lantai (floor type) indoor unit diletakkan di lantai. 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 2.9Floor Type[5]
c. Tipe kaset (cassette type) indoor unit dipasang di langit-langit, menghadap ke bawah.
Gambar 2.10Cassette 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 (berlaantai banyak),seperti hotel atau mall.
Kelebihan AC sentral:
1) Suara di dalam ruangan tidak berisik sama sekali 2) Estetika ruangan terjaga, karena tidak ada unit indoor
Kekurangan AC sentral:
1) Perencanaan, instalasi, operasi dan pemeliharaan membutuhkan tenaga ahli 2) Apabila terjadi kerusakan pada waktu beroperasi maka akan terasa pada
seluruh ruangan
3) Pengaturan temperatur udara hanya dapat dilakukan pada sentral cooling plant
4) Biaya investasi awal sertabiaya 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 udaara dari sistem AC yang masuk ke dalam ruangan disebut difuser (diffucer), sedangkan lubang tempat udara kembali dari dalm ruangan ke jaringa yang disebut gril (grill).
Berikut ini dalah bagian-bagian dari AC sentral : 1. Unit pendingin (chiler)
Pada unit pendingin atau chileryang menganut sistim kompresi uap, komponennya terdiri dari kompresor, kondensor, alat ekspansi dan evaporator. Pada chilerbiasanya tipe kondensornya adalahwater-cooled condenser.Air untuk mendinginkan kondensor dialirkan melalui pipa yang kemudian outputnya didinginkan kembali secara evaporatif cooling pada cooling tower.
Pada komponen evaporator,jika sistemnya indirect cooling maka fluidanya yang didinginkan tidak langsung udara, melainkan air yang dialirkan melalui sistem pemipaan. Air yang mengalami pendinginan pada evaporator dialirkan menuju sistem penanganan udara (AHU) menuju koil pendingin.
2. AHU (Air Handling Unit)
AHU adalah sebuah unit yang berfungsi sebagai pengatur udara yang akan dimasukkan kedalam ruangan melalui saluran udara (duct). Untuk unit penyejuk udara AC, aliran udara pada unit kumparan Fan Coil Units (FCU) atau Air Handling Unit (AHU) dapat diukur dengan menggunakam anemometer. Suhu dry bulb dan wet bulb diukur pada jalur masuk dan keluar AHU atau di FCU.
Gambar 2.12Air Handling Unit (AHU ) [5]
Ada bebrapa komponen yang gterdapat dalam AHU, diantaranya : a) Kipas atau fan
Fungsi kipas atau fan adalah untuk menggerakkan udara dari dan ke ruangan. Pada pengkondisian udara, udara yang digerakkan terdiri dari :
1) Keseluruhan udara luar
2) Keseluruhan udara di dalam ruangan ( udara yang disirkulasikan) 3) Kombinasi udara luar dan udara dalam ruangan
Gambar 2.13Centrifugal Fan[5]
Kipas mendorong udara dari luar atau dari dalam ruangan, tetapi pada sistem umumnya kipas mendorong udar dari kedua sumber pada saat yang sama. Oleh karena itu udara yang mengalir dengan deras menyebabkan rasa tidak nyamaan dan udara yang bergerak lambat akan memperlambat pengeluaran panas dari badan, maka jumlah udara yang disediakan kipas harus diatur. Hal ini dapat dilakukan dengan jaan memilih sebuah fan yang dapat menyediakan sejumlah udara yang memadai dan juga mengatur kecepatan kipas sehingga laju aliran udara di dalam ruangan bersirkulasi dengan baik.
b) Cooling coil
Cooling coil berfungsi untuk mendinginkan udara yang akan disirkulasikan menuju ke ruangan. Udara yang berasal dari luar ataupun dari dalam ruangan dilewatkan ke permukaan koil pendingin yang selanjutnya udara didinginkan guna tercapainya udara ruangan yang diinginkan. Jika di dalam ruangan udara terlalu lembab (kandungan uap airnya tinggi), uap air dikeluarkan secara otomatis saat udara didinginkan oleh Cooling Coil.
c) Saringan udara (filter)
Saringan udara diletakkan di depan koil untuk mencegah adanya debu serta partikel secara berlebihan, karena debu serta partikel akan menutupi permukaan koil. Saringan dibuat dari berbagai bahan seperti pintalan kaca sampai plastik komposit. Jenis lain bekerja menurut prinsip elektrostatika dan benar-benar dapat menarik serta menangkap debu dan partikelnya secara listrik.
Gambar 2.15 Saringan Udara (Filter)[5]
d) Humidifie
Proses cooling secara bersamaan akan terjadi pula proses dehumidifying, sehingga lama-kelamaan kandungan uap air udara ruangan yang dikondisikan tidak sesuai dengan keperluan. Oleh karena itu diperlukan usaha untuk menambah kandungan uap air. Metode penambahan uap air dalam sistem digambarkan sebagai-berikut:
Outlet air from Humidifie
Inlet air to Humidifier
Proses ini disebut humidifying yaitu proses penambahan kandungan uap air di udara pada ruanganyang dikondisikan dengan bantuan alat yang disebut humidifier. Proses humidifying terjadi bila kelembapan ruangan lebih rendah dari setpoint yang telah ditentukan. Humidifier merupakan komponen yang berfungsi untuk menghasilkan uap air untuk menaikkan kelembapan udara ruangan (relative humidity). Uap yang dihembuskan ke dalam ruangan melalui evaporator. Humidifier bekerja jika kelembaban udar ruangan di bawah setpoint dan diluar batas sensivity yang di tentukan.
e) Saluran udara ( duct)
Saluran ini berfungsi untuk mengarahkan udara dari kipas menuju ke ruangan-ruangan.
Gambar 2.17 Bentuk Saluran Udara [5]
Lubang saluran masuk membantu mendistribusikan udara secara merata ke ruangan. Sebagian lubang saluran masuk (mendorong) sebagian lagi mengarahkannya menjadi aliran cepat dan lainnya menyebabkan kombinasi kedua hal diatas. Oleh karena lubang saluran itu dapat menyebabkan aliran bertekanan dan juga deras, lubang itu juga dapat berfungsi sebagai alat kontrol arah aliran udara yang disebakan kipas. Kontrol arah, lokasi dan jumlah lubang saluran masuk di ruangan berperan dalam menentukan aliran udara yang nyaman atau tidak nyaman.
Prinsip kerja secara sederhana pada unit penanganan udara ini adalah menyedot udara dari ruangan (return air) yang kemudian dicampur dengan udara segar (fresh air) dengan komposisi yang bisa diubah-ubah sesuai keinginan.
Campuran udara tersebut masuk menuju AHU mewati filter, fan sentrifugal dan koil pendingin. Setelah itu udara yang telah mengalami penurunan temperatur didistribusikan secara merata ke setiap ruangan melewati saluran udara (ducting) yang telah dirancang terlebih dahulu sehingga lokasi yang jauh sekalipun bisa terjangkau.
Gambar 2.18 Bentuk Saluran Udara Balik [5] f) Cooling tower
Salah satu komponen pada ac sentral selain chiller, AHU, dan ducting adalah cooling tower atau menara pendingin. Fungsi utamanya adalah sebagai alat untuk mendinginkan air panas dari kondensor dengan cara dikontakkan langsung dengan udara secara konveksi paksa menggunakan fan atau kipas.