i
PENGARUH JENIS COOLING PAD TERHADAP
EFISIENSI AIR COOLER
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai Sarjana Teknik dibidang Mesin
Oleh :
GREGORIUS SETIADI SURYADI NIM : 175214020
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2020
ii
EFFECT OF COOLING PAD TYPE ON WATER COOLER
EFFICIENCY
FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirements
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
By :
GREGORIUS SETIADI SURYADI NIM : 175214020
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2020
v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 13 Januari 2021
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertandatangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta :
Nama : Gregorius Setiadi Suryadi NIM : 175214020
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
Pengaruh Jenis Cooling Pad terhadap Efisiensi Air Cooler
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media yang lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 13 Januari 2021 Yang menyatakan,
vii
ABSTRAK
Pada zaman sekarang ini kenyamanan beraktivitas merupakan salah satu kebutuhan hidup semua orang. Kenyamanan beraktivitas membuat setiap orang dapat memaksimalkan hasil kerja, karena dalam suasana yang nyaman setiap orang dapat bekerja dengan maksimal dan lebih optimal. Tujuan dari penelitian ini adalah : (a) merakit air cooler yang bekerja dengan prnsip evaporative cooling dengan menggunakan dua bahan cooling pad yang berbeda (b) mengetahui beberapa karakteristik air cooler : (1) laju aliran udara yang mengalir di dalam air cooler. (2) laju aliran massa udara yang mengalir di dalam air cooler. (3) pertambahan kelembapan spesifik udara dari kondisi udara sebelum masuk air cooler sampai udara keluar dari air cooler. (4) penurunan suhu udara kering dari kondisi udara sebelum masuk air cooler sampai udara keluar dari air cooler. (5) energi yang dipindahkan dari udara untuk menguapkan air menjadi uap air di dalam udara. (6) efisiensi air cooler.
Penelitian ini dilakukan secara eksperimen di Labolatorium Perpindahan Kalor Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Metode yang digunakan, yaitu dengan memvariasikan jenis cooling pad pada air cooler dan mencatat perubahan suhu yang diakibatkan dari variasi jenis cooling pad pada air
cooler.
Dari penelitian ini didapatkan : (a) air cooler dibuat dengan dua bahan
cooling pad yang berbeda dan dapat bekerja dengan baik sehingga menghasilkan
efisiensi sebesar 80%. (b) karakteristik dari air cooler dengan variasi cooling pad mendapatkan : (1) laju lairan udara (Qudara) untuk semua jenis variasi cooling pad
sebesar 0,136 m3/s. (2) hasil laju aliran massa udara (ṁudara) untuk semua jenis
variasi cooling pad sebesar 0,149 kgudara/s. (3) hasil pertambahan kelembapan
spesifik (∆W) untuk jenis cooling pad anti selip = 0,004 kgair/kgudara, untuk jenis
cooling pad campuran = 0,004 kgair/kgudara dan, untuk jenis cooling pad jaring
paranet = 0,003 kgair/kgudara. (4) hasil penurunan suhu udara kering (Tdb) untuk jenis cooling pad anti selip dari 38,8℃ menjadi 28,5℃, untuk jenis cooling pad
campuran dari 38,8℃ menjadi 28,6℃ dan, untuk jenis cooling pad jarring paranet dari 38,8℃ menjadi 29℃. (5) energi yang dilepas udara (Qout) untuk jenis cooling
pad anti selip sebesar 11 kJ/kgudara, untuk jenis cooling pad campuran sebesar 11
kJ/kgudara dan, untuk jenis cooling pad jaring paranet 9 kJ/kgudara. (6) efisiensi
terbaik yang dihasilkan berada pada jenis cooling pad anti selip sebesar 80%, untuk jenis cooling pad campuran 79% dan, untuk jenis cooling pad jaring paranet sebesar 76%.
viii
ABSTRACT
In this day and age, the convenience of doing activities is one of the necessities of life for everyone. The convenience of doing activities allows everyone to maximize their work results, because in a comfortable atmosphere, everyone can work optimally and optimally. The objectives of this research are: (a) to assemble an air cooler that works with the principle of evaporative cooling by using two different cooling pad materials (b) to know some of the characteristics of the air cooler: (1) the rate of air flowing in the air cooler. (2) the mass flow rate of air flowing in the air cooler. (3) the increase in the specific humidity of the air from the air condition before entering the air cooler until the air comes out of the air cooler. (4) a decrease in dry air temperature from the air condition before entering the air cooler until the air comes out of the air cooler. (5) the energy transferred from the air to evaporate water into water vapor in the air. (6) water cooler efficiency.
This research was conducted experimentally at the Laboratory of Heat Transfer in Mechanical Engineering, Sanata Dharma University, Yogyakarta. The method used, namely by varying the type of cooling pad on the air cooler and recording temperature changes caused by variations in the type of cooling pad on the air cooler.
From this research, it is found: (a) the air cooler is made with two different cooling pad materials and can work well so as to produce an efficiency of 80%. (b) the characteristics of the air cooler with cooling pad variations get: (1) the air flow rate (Qudara) for all types of cooling pad variations of 0.136 m3 / s. (2) the results of
the air mass flow rate (ṁair) for all types of cooling pad variations are 0.149 kg air
/ s. (3) the result of the increase in specific humidity (∆W) for the anti-slip cooling pad = 0.004 kgair / kg air, for the mixed cooling pad type = 0.004 kgair / kg air and, for the paranet net cooling pad type = 0.003 kgair / kg air. (4) the results of the decrease in dry air temperature (Tdb) for the anti-slip cooling pad from 38.8 ℃ to 28.5 ℃, for the mixed cooling pad from 38.8 ℃ to 28.6 ℃ and, for the net type cooling pad paranet from 38.8 ℃ to 29 ℃. (5) the energy released by air (Qout) for
the anti-slip cooling pad is 11 kJ/ kgair, for the mixed cooling pad type is 11 kJ/ kgair and, for the paranet net cooling pad type 9 kJ/ kgair . (6) the best efficiency produced is in the anti-skid cooling pad type of 80%, for the mixed type cooling pad is 79% and, for the paranet net cooling pad type it is 76%.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala
rahmat dan anugerah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan tepat waktu.Skripsi ini merupakan salah satu syarat mendapatkan gelar Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Skripsi ini berisi penelitian tentang air cooler yang dilakukan dengan memvariasikan bahan cooling pad.
Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini melibatkan banyak pihak. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D, selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
2. Budi Setyahandana, S. T. M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas, Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. 3. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi.
4. Raden Benedictus Dwiseno Wihadi, S.T,. M.Si., sebagai Dosen Pembimbing Akademik.
5. Yoyong Suryadi Suganda dan Skolativa Dwi Nugrahani selaku orangtua yang memberikan motivasi, dukungan dan semangat paling kuat serta membiayai penulis dalam menyelesaikan kuliah dan skripsi ini.
6. Maria Endang S. dan keluarga besar yang memberikan semangat dan motivasi serta dukungan penulis dalam menyelesaikan kuliah dan skripsi ini.
7. Cicilia Sudaryah dan Margaretha Y. selaku nenek dan tante penulis yang selalu mendukung penulis dalam menyelesaikan kuliah dan skripsi ini.
8. Abenedictus Yudha K., Austrio Lopes De Carvalo, dan Demitrix Bait Fobia, selaku teman seperjuangan penulis dan teman satu tim dalam pembuatan alat. 9. Laurensius Setiawan Suryadi selaku kakak kandung penulis.
10. Agustinus Handaya Ajitama yang selalu memberikan semangat dan memberikan penghiburan penulis.
x
12. Seluruh Staf Pengajar Program Studi Teknik Mesin, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta, yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.
13. Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah ikut membantu dalam menyelesaikan skripsi ini.
Yogyakarta, 13 Januari 2021 Penulis
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
HALAMAN PERNYATAAN ... v
HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKSI ... vi
ABSTRAK ... vii
ABSTRACT ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL .. ... xv
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 3
1.4 Batasan – Batasan dalam Pembuatan Alat ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 4
1.6 Luaran Penelitian ... 4
BAB II DASAR TEORI DAN TUJUAN PUSTAKA 2.1 Dasar Teori ... 5
2.1.1 Air Cooler (Evaporative Cooler) ... 5
2.1.2 Cara Kerja Air Cooler, Komponen Air Cooler dan Fungsi Komponen ………... 7 2.1.3 Tipe Air Cooler……... 7
2.1.4 Bagian – Bagian Air Cooler ... 9
2.1.5 Proses – Proses Udara pada Psychrometric Chart ... 11
2.2 Tinjauan Pustaka ... 22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Objek Penelitian ... 24
3.2 Alur Penelitian ... 24
3.3 Variasi Penelitian ... 25
3.4 Metodologi Penelitian ... 26
3.5 Pembuatan Alat ... 26
3.5.1 Alat yang Digunakan untuk Membuat Air Cooler ... 26
3.5.2 Bahan yang Digunakan …………... 29
3.5.3 Alat Ukur yang Digunakan …………... 33
3.5.4 Komponen Pendukung …………... 35
3.6 Proses Pembuatan Air Cooler... 38
3.7 Cara Pengambilan Data ... 38
3.8 Cara Memperoleh Data ... 40
xii
3.10 Cara Pembuatan Kesimpulan dan Saran ……… 41
BAB IV DATA PENELTIAN, PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengujian... 42
4.2 Perhitungan... 44
4.3 Pembahasan ... 52
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 60 5.2 Saran ... 61 DAFTAR PUSTAKA ……… 62 LAMPIRAN – LAMPIRAN ……….. 63
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Air cooler yang ada di pasaran ……….. 5
Gambar 2.2 Skematik direct evaporative cooling ……….. 8
Gambar 2.3 Skematik indirect evaporative cooling ……… 8
Gambar 2.4 Casing / rumah ……… 9
Gambar 2.5 Bak penampung ………. 9
Gambar 2.6 Pompa air ……… 10
Gambar 2.7 Kipas / Fan ………. 10
Gambar 2.8 Cooling pad ……… 10
Gambar 2.9 Selang ……… 11
Gambar 2.10 Psychrometric chart ………... 11
Gambar 2.11 Dry-bulb temperature ……….. 12
Gambar 2.12 Wet-bulb temperature ……….. 12
Gambar 2.13 Dew-point temperature ……… 13
Gambar 2.14 Specific humidity ………. 13
Gambar 2.15 Relative humidity ……… 14
Gambar 2.16 Enthalpy ……….. 14
Gambar 2.17 Specific volume ………... 15
Gambar 2.18 Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric chart ……… 15
Gambar 2.19 Proses cooling and dehumidifying ……….. 16
Gambar 2.20 Proses sensible heating ……… 16
Gambar 2.21 Proses evaporative cooling ………. 17
Gambar 2.22 Proses sensible cooling ………... 17
Gambar 2.23 Proses humidifying ……….. 18
Gambar 2.24 Proses dehumidifying ……….. 18
Gambar 2.25 Proses cooling and dehumidifying ………... 19
Gambar 2.26 Proses heating and humidifying ………. 19
Gambar 2.27 Skematik evaporative cooling dari titik A ke B ………….. 20
Gambar 2.28 Proses evaporative cooling pada psychometric chart ……. 20
Gambar 3.1 Skematik air cooler ……….... 24
Gambar 3.2 Alur penelitian air cooler ………... 25
Gambar 3.3 Gunting ………... 26
Gambar 3.4 Palu ………..………... 27
Gambar 3.5 Gerinda tangan ……… 27
Gambar 3.6 Bor listrik ……… 28
Gambar 3.7 Obeng ………. 28
Gambar 3.8 Kunci pas ……… 28
Gambar 3.9 Besi siku ………. 29
Gambar 3.10 Triplek 8 mm ……….. 29
Gambar 3.11 Paku ……… 30
Gambar 3.12 Baut dan mur ……….. 30
xiv
Gambar 3.14 Resin dan katalis ………. 31
Gambar 3.15 Anti selip ………. 31
Gambar 3.16 Jaring paranet ……….. 32
Gambar 3.17 Selang ……….. 32
Gambar 3.18 Engsel ……….. 33
Gambar 3.19 Termokopel dan APPA ………... 33
Gambar 3.20 Stopwatch ……… 34
Gambar 3.21 Higrometer ……….. 34
Gambar 3.22 Anemometer ……… 35
Gambar 3.23 Gelas ukur ……… 35
Gambar 3.24 Pompa submersible ………. 36
Gambar 3.25 Kipas ………... 37
Gambar 3.26 Bak pencurah air ………. 37
Gambar 3.27 Cooling pad (a) anti selip (b) jaring paranet ………... 38
Gambar 3.28 Bak penampung bawah ………... 38
Gambar 4.1 Proses evaporative cooling pada cooling pad anti selip …. 45 Gambar 4.2 Proses evaporative cooling pada cooling pad campuran … 46 Gambar 4.3 Proses evaporative cooling pada cooling pad jarring paranet ………. 47
Gambar 4.4 Suhu bola kering yang dihasilkan air cooler untuk berbagai jenis cooling pad ……….. 56
Gambar 4.5 Pretambahan kandungan uap air di dalam udara (∆W) untuk berbagai jenis cooling pad ……… 57
Gambar 4.6 Energi kalor yang dilepas udara (Qout) untuk berbagai jenis cooling pad ………. 58
Gambar 4.7 Efisiensi pendinginan air cooler untuk berbagai jenis cooling pad ……….. 59
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbedaan air cooler dan air conditioner ………. 6
Tabel 2.2 Data – data yang diperlukan dalam perhitungan ………... 21
Tabel 3.1 Variasi penelitian ……….. Tabel 3.2 Penelitian dengan variasi cooling pad anti selip ………... 40
Tabel 3.3 Penelitian dengan variasi cooling pad anti selip dan jaring paranet……… 41 Tabel 3.4 Penelitian dengan variasi cooling pad jaring paranet ………... 41
Tabel 4.1 Data hasil penelitian dengan cooling pad anti selip …………. 43
Tabel 4.2 Data hasil penelitian dengan cooling pad campuran (anti selip dan jaring paranet) ……… 43
Tabel 4.3 Data hasil penelitian dengan cooling pad jaring paranet …….. 43
Tabel 4.4 Hasil Penelitian dengan cooling pad anti selip ………. 44
Tabel 4.5 Hasil Penelitian dengan cooling pad anti selip dan jaring paranet ………... 44
Tabel 4.6 Hasil Penelitian dengan cooling pad jaring paranet …………. 44
Tabel 4.7 Data hasil perhitungan ∆W ………... 50
Tabel 4.8 Data hasil perhitungan Qudara dan ṁudara ……….. 50
Tabel 4.9 Data hasil perhitungan Qout .………... 50
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pada zaman sekarang ini kenyamanan beraktivitas merupakan salah satu kebutuhan hidup semua orang. Kenyamanan beraktivitas membuat setiap orang dapat memaksimalkan hasil kerja, karena dalam suasana yang nyaman setiap orang dapat bekerja dengan maksimal dan lebih optimal. Setiap rumah hunian pasti memerlukan lingkungan dan suasana yang nyaman. Kenyamanan di rumah, kantor, atau toko tidak hanya didapat dari fasilitas yang baik, tetapi dalam lingkungan dan suhu udara yang membuat tubuh nyaman dalam melakukan berbagai aktivitas. Pada saat ini efek rumah kaca sangat terasa, mulai dari suhu udara yang meningkat dan polusi udara yang membuat udara di lingkungan sekitar menjadi kotor. Disaat melakukan berbagai aktivitas setiap orang membutuhkan lingkungan yang nyaman, bersih, dan sejuk agar dapat melakukan aktivitas dengan baik.
Udara kotor dapat disebabkan karena adanya berbagai macam polusi udara. Polusi udara ini dapat disebabkan dari beberapa aspek, yaitu : asap kendaraan bermotor, asap rokok, asap dari pembakaran sampah dan mesin – mesin pabrik yang beroperasi. Berbagai macam cara sudah dilakukan oleh manusia untuk mengurangi panas dan membuat udara menjadi sejuk dan bersih, contoh alat yang banyak digunakan adalah air cooler.
Air cooler memerlukan daya listrik kecil, ramah lingkungan, dan air cooler
dapat dipindahkan kemana – mana air cooler memiliki tingkat mobilitas yang tinggi. Prinsip kerja air cooler berbeda dengan air conditioner (AC). Pada air
cooler udara dialirkan atau dilewatkan pada cooling pad dimana cooling pad atau
media pendinginan ini sebagai tempat air mengalir yang menyebabkan udara dingin. Air cooler berfungsi untuk mendinginkan udara, dan menaikan kelembapan udara melalui proses evaporative cooling. Air cooler ditujukan untuk mengkondisikan udara seluruh sebuah ruangan.
Pada air cooler, udara panas disedot masuk melalui bagian belakang air cooler dengan menggunakan kipas. Udara panas ini kemudian bersentuhan langsung dengan air yang berada pada media pendingin pada air cooler. udara panas menguapkan partikel-partikel air yang menyebabkan kandungan air dalam udara meningkat. Banyaknya air yang diserap tergantung dari tingkat kelembapan udara atau kandungan partikel air pada udara pada saat masuk ke dalam air cooler . Disinilah terjadi proses pendinginan udara melalui penguapan atau biasa disebut pendinginan evaporatif. Molekul air berubah wujud menjadi molekul gas, dan terjadi pertukaran energi. Temperatur udara yang panas menurun, dan temperatur udara yang dihasilkan air cooler menjadi lebih sejuk. Efek pendinginan seperti ini terjadi karena adanya udara kering dan panas dengan kelembapan rendah (kandungan air rendah), yang bertabrakan dengan molekul air. Hal ini menyebabkan udara ini menyerap molekul air tersebut. Akibatnya molekul air berubah menjadi molekul gas. Udara yang semula panas, menjadi lebih sejuk karena adanya kandungan molekul air didalamnya.
Keuntungan dari air cooler adalah harganya murah, ramah lingkungan karena cairan pendinginnya menggunakan air, perawatan yang mudah dan penggunaan daya listrik rendah. Daya listrik hanya dipergunakan untuk kipas dan pompa. Kerugian dari penggunaan air cooler ialah pendinginan yang tidak merata, dan harus mengisi air disaat air pada air cooler habis karna proses evaporative. Berdasarkan latar belakang diatas, penulis tertarik untuk melakukan penelitian tentang air cooler. Penelitian diharapkan dapat menghasilkan efisiensi air cooler yang tinggi.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dinyatakan sebagai berikut :
a. Bagaimanakah merakit air cooler yang mempergunakan prinsip evaporative
cooling?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
a. Merakit air cooler yang bekerja dengan prnsip evaporative cooling dengan menggunakan dua bahan cooling pad yang berbeda.
b. Mengetahui beberapa karakteristik air cooler yang meliputi : 1. Laju aliran udara yang mengalir di dalam air cooler. 2. Laju aliran massa udara yang mengalir di dalam air cooler.
3. Pertambahan kelembapan spesifik udara dari kondisi udara sebelum masuk
air cooler sampai udara keluar dari air cooler.
4. Penurunan suhu udara kering dari kondisi udara sebelum masuk air cooler sampai udara keluar dari air cooler.
5. Energi yang dipindahkan dari udara untuk menguapkan air menjadi uap air di dalam udara.
6. Efisiensi air cooler.
1.4 Batasan - Batasan Dalam Pembuatan Alat
Batasan masalah yang diambil dalam pembuatan alat penelitian adalah sebagai berikut :
a. Air cooler bekerja dengan menggunakan pompa air submersible dengan daya 60 watt.
b. Air cooler menggunakan kipas udara dengan daya 35 watt.
c. Air cooler menggunakan dua bahan cooling pad yang berbeda yaitu anti selip dan jaring paranet.
d. Kecepatan udara yang dipergunakan di dalam variasi penelitian : kecepatan
high Vudara = 3,2 m/s
e. Ukuran cooling pad : 58 cm x 46,5 cm. f. Ukuran air cooler : 50 cm x 50 cm x 90 cm.
g. Ukuran penampung air di bawah : 50 cm x 50 cm x 15 cm kapasitas air maksimal ±5 liter.
h. Ukuran penampung air di atas : 50 cm x 50 cm x 15 cm kapasitas air maksimal ±5 liter.
i. Laju aliran air yang megalir ke tempat penampungan atas 0,25 liter/detik.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian tentang Air cooler ini adalah :
a. Hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai referensi bagi peneliti lain yang sejenis.
b. Dapat dipakai sebagai contoh air cooler yang dipergunakan oleh kalangan masyarakat luas.
c. Hasil penelitian dapat dipergunakan untuk menambah kasanah ilmu pengetahuan tentang air cooler yang dapat ditempatkan di perpustakaan atau dipublikasikan pada khalayak ramai melalui prosiding atau jurnal.
d. Hasil penelitian yang berupa air cooler, dapat dipakai sebagai referensi bagi masyarakat yang ingin membuat air cooler secara mandiri.
1.6 Luaran Penelitian
Luaran dari penelitian ini adalah teknologi tepat guna berupa mesin penyejuk udara air cooler yang bekerja dengan prinsip evaporative cooling, yang dapat dipergunakan masyarakat luas. Bahan cooling pad yang dipakai berbahan lokal yaitu, anti selip dan jaring paranet.
BAB II
DASAR TEORI DAN TUJUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori2.1.1 Air Cooler (Evaporative Cooler)
Air cooler merupakan mesin yang berfungsi sebagai pendingin udara dan
pelembab udara melalui proses penguapan. Alat ini bisa dipergunakan sebagai pengganti kipas angin yang mampu memberikan udara lebih sejuk . Air cooler bisa menjadi alternatif AC. Air cooler merupakan mesin pendingin yang bekerja menggunakan prinsip evaporative cooling. Pendinginan evaporative juga disebut pendinginan secara adiabatik. Pendinginan secara adiabatik adalah suatu proses pengkondisian udara yang dilakukan dengan membiarkan udara berkontak langsung dengan air, sehingga terjadi perubahan suhu.
Air cooler menggunakan sistem pendinginan melalui penguapan atau
evaporative. Tingkat pendinginan yang dihasilkan tidak dapat diatur, dan
tergantung dari tingkat kelembapan udara ruangan. Semakin kering udara ruangan, semakin sejuk udara yang dihasilkan air cooler. Oleh karena itu, adanya ventilasi merupakan salah satu hal yang sangat penting ketika menggunakan air cooler, karena air cooler membuat udara lembab, maka udara yang lembap tersebut harus keluar dari ruangan melalui ventilasi. Udara segar yang masuk akan kembali dibuat lembap dan menghasilkan kesejukkan yang maksimal. Gambar 2.1 menunjukan gambar air cooler yang ada di pasaran.
Gambar 2.1 Air cooler yang ada di pasaran (https://www.google.co.id/)
Perbedaan air cooler dan air conditioner disajikan pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Perbedaan air cooler dan air conditioner
(https://www.jmatek.co.id/ )
Variabel Air cooler Air conditioner (AC)
Mekanisme Pendinginan
Air cooler menggunakan air untuk
menghasilkan udara sejuk.
AC menggunakan refrigeran untuk menghasilkan udara
dingin. Temperatur
Tidak memberikan udara dingin, hanya sejuk. Temperatur tidak bisa diatur sesuai
keinginan.
Memberikan udara dingin. temperatur bisa diatur sesuai
kebutuhan. Efek
Kelembaban Udara
Meningkatkan kelembaban udara Menurunkan kelembaban udara
Sirkulasi Udara
Memerlukan ventilasi udara untuk memberikan penyejukan optimal. Udara
menjadi selalu segar dengan udara baru terus masuk.
Optimal ketika ventilasi, jendela, dan pintu ditutup. Udara tidak bersirkulasi dengan
baik. Konsumsi
Energi
Hemat listrik. Daya yang diperlukan berkisar antara 7.4 - 250 watts.
Boros listrik. Daya yang diperlukan berkisar antara 400 -
1.100 watts. Ramah
Lingkungan
Ya. Penyejukan udara melalui proses penguapan air. Penguapan air terjadi
secara alami di sekitar kita.
Tidak ramah lingkungan. Menggunakan refrigeran yang
sangat berpotensi merusak ozon.
Perawatan
Perawatan mudah dan murah, tidak perlu tenaga ahli. Hanya perlu dipastikan bahwa air selalu ada ketika menyala. Lalu
membersihkan media pendingin dan tangki air secara berkala. atau dapat menimbulkan jamur dan penyakit.
Perawatan rumit dan mahal, memerlukan tenaga ahli. Filter udara harus dibersihkan secara
berkala, atau dapat menimbulkan penyakit.
Filter Filter tersedia. Filter tersedia.
Mobilitas Bisa dipindah-pindah dengan mudah, dan dibawa kemanapun.
Posisi tetap, tidak bisa dipindah. Apabila ingin dipindah maka
prosesnya rumit. Ventilasi Perlu ventilasi untuk bekerja optimal. Ventilasi harus tertutup untuk
bekerja optimal. Penggunaan
Diluar Ruangan
Bisa bekerja outdoor. Hanya bekerja indoor saja.
Harga beli
Mulai dari 600.000 IDR - 2.500.000 IDR. Yang paling mahal biasanya adalah unit yang bisa bekerja outdoor dengan tenaga
angin yang besar.
Mulai dari 2.000.000 IDR - 10.000.000 IDR. Tergantung
dari PK yang menentukan cakupan ruangan.
Perbedaan yang paling mendasar adalah besarnya suhu yang dapat diturunkan oleh kedua alat ini.
2.1.2 Cara Kerja Air Cooler, Komponen Air Cooler dan Fungsi Komponen Pada air cooler, udara panas disedot masuk melalui bagian belakang air cooler dengan menggunakan kipas. Lalu udara panas ini bersentuhan langsung dengan air yang berada pada media pendingin pada air cooler. Alhasil, udara panas menyerap partikel-partikel air. Banyaknya air yang diserap tergantung tingkat kelembapan udara atau kandungan partikel air pada udara. Disinilah terjadi proses pendinginan udara melalui penguapan atau biasa disebut pendinginan evaporatif. Dimana molekul air berubah wujud menjadi molekul gas, dan terjadi pertukaran energi. Energi panas pada udara digunakan oleh partikel air sebagai bahan bakar berubah menjadi partikel gas. Sehingga temperatur udara yang panas menurun, dan temperatur udara yang dihasilkan air cooler menjadi lebih sejuk. Proses inilah yang digunakan air cooler untuk menurunkan suhu udara. Apabila dilihat dari nama lain
air cooler, yaitu evaporative air cooler, maka sudah jelas bahwa proses penguapan
inilah yang menjadi poros utama proses tata udara pada air cooler dan cara kerjanya.
2.1.3 Tipe Air Cooler a. Direct evaporative cooling
Direct evaporative cooling (sirkuit terbuka) merupakan satu cara yang digunakan untuk mendinginkan udara dengan sangat sederhana. Sebuah unit pendingin menguapkan uap air secara mekanik dengan menggunakan kipas angin untuk menarik udara melalui cooling pad dan air yang jatuh dikumpulkan dalam bak penampung air kemudian diedarkan kembali ke atas. Prinsip kerja evaporative
Gambar 2.2 Skematik direct evaporative coooling
(http://www.ijesit.com/Volume%202/Issue%205/IJESIT201305_53.pdf) b. Indirect evaporative cooling
Indirect evaporative cooling (sirkuit tertutup) merupakan proses mendinginkan tanpa meningkatkan kelembapan spesifik (W). Sistem indirect, lebih mahal dan mengkonsumsi energi yang lebih banyak jika dibandingkan dengan menggunakan sistem direct evaporative cooling. Prinsip kerja dari sistem ini ditunjukkan pada Gambar 2.3. Supply air mengalirkan udara luar (outdor air) hingga bersentuhan dengan satu sisi permukaan heat exchanger yang dingin, yang di dalam nya mengalir udara (secondary air) yang suhu relatif rendah. Setelah terjadi perpindahan panas antara udara yang mengalir di luar heat exchanger dengan udara yang berada di dalam melalui heat exchanger, udara yang di dalam suhumya menjadi naik dan pada saat bersamaan pada sisi lain heat exchanger bersentuhan dengan cooling pad sehingga terjadi proses indirect evaporative
cooling. (Karpiscak, 1994, p.3)
Gambar 2.3 Skematik indirect evaporative coooling
2.1.4 Bagian-Bagian Air Cooler Bagian-bagian air cooler antara lain : a. Casing / Rumah b. Bak penampung c. Pompa air d. Kipas / Fan e. Cooling pad f. Selang / Pipa A. Casing / Rumah
Casing / rumah merupakan frame atau rangka dari sebuah air cooler yang
berguna untuk melekatkan atau menyimpan cooling pad, pompa air, kipas/fan, selang/pipa, bak penampung atas. Gambar 2.4 menyajikan gambar casing / rumah
air cooler (Tampak samping).
Gambar 2.4 Casing / rumah B. Bak penampung atas
Bak penampung atas sebagai tempat utuk menampung air yang disirkulasikan dalam sistem. Gambar 2.5 menyajikan gambar bak penampung atas air cooler (Tampak atas).
C. Pompa Air
Pompa air berfungsi untuk mensirkulasikan air dari bak penampung bawah ke bak penampung atas. Gambar 2.6 menyajikan gambar pompa air.
Gambar 2.6 Pompa air
(https://www.google.co.id/search?q=pompa+halico+AT+105&) D. Kipas / Fan
Kipas / fan berfungsi untuk mengalirkan udara dari lingkungan untuk dialirkan ke dalam air cooler. Gambar 2.7 menyajikan gambar kipas / fan.
Gambar 2.7 Kipas / Fan
(https://www.google.co.id/search?q=sekai+kipas+meja+9%22) E. Cooling Pad
Cooling pad merupakan alat yang berfungsi sebagai filter dan media
pendinginan. Gambar 2.8 menyajikan gambar cooling pad (Tampak samping).
F. Selang
Selang untuk mngalirkan atau mendistribusikan air dari bak penampung bawah ke bak penampung atas. Gambar 2.9 menyajikan gambar selang.
Gambar 2.9 Selang
(https://www.google.co.id/search?q=selang) 2.1.5 Proses-proses udara pada psychrometric chart
a. Parameter parameter pada psychrometric chart
Parameter-parameter udara psychrometric chart meliputi : (1) dry-bulb
temperature (Tdb) (2) wet-bulb temperature (Twb) (3) dew-point temperature (Tdp),
(4) specific humidity (W) (5) relative humidity (%RH) (6) enthalpy (H) (7) volume
specific (SpV). Gambar 2.10 menyajikan psychrometric chart
Gambar 2.10 Psychrometric chart (https://link.springer.com)
1. Dry-bulb temperature (Tdb)
Dry-bulb temperature merupakan temperatur udara kering yang diukur dengan termometer dengan bulb dalam keadaan kering (tidak diselimuti dengan kain basah). Satuan yang dipakai untuk temperatur ini biasanya celcius, kelvin, dan fahrenheit. Suhu udara Tdb yang memiliki nilai yang sama diposisikan sebagai garis
vertikal yang berawal dari garis sumbu mendatar yang terdapat di bagian bawah
psychrometric chart. Gambar 2.11 menyajikan dry-bulb temperature (Tdb) pada
psychrometric chart.
Gambar 2.11 Dry-bulb temperature
(https://www.google.co.id/search?safe=strict&hl=id&authuser)
2. Wet-bulb temperature (Twb)
Wet-bulb temperature merupakan temperatur udara basah yang diukur dengan termometer dengan bulb dalam keadaan basah (diselimuti dengan kain basah). Temperatur udara basah atau Twb yang memiliki nilai yang sama diposisikan
sebagai garis miring ke bawah, yang berawal dari garis saturasi yang terletak di bagian kanan psychrometric chart. Gambar 2.12 menyajikan wet-bulb temperature pada psychrometric chart.
Gambar 2.12 Wet-bulb temperature
3. Dew-point temperature (Tdp)
Dew-point temperature merupakan suhu dimana udara mulai menunjukkan terjadinya proses pengembunan uap air dari udara ketika udara didinginkan/diturunkan temperaturnya Tdp ditandai sepanjang titik saturasi.
Gambar 2.13 menyajikan dew-point temperature pada psychrometric chart.
Gambar 2.13 Dew-point temperature
(https://www.google.co.id/search?safe=strict&hl=id&authuser)
4. Specific humidity (W)
Specific humidity merupakan jumlah uap air yang terkandung di dalam udara setiap satu kilogram udara kering (kgair / kgudara kering ). Pada psychrometric chart W
diposisikan pada garis sumbu vertikal yang berada disamping kanan psychrometric
chart. Gambar 2.14 menyajikan specific humidity pada psychrometric chart.
Gambar 2.14 Specific humidity
5. Relative humidity (%RH)
Relative humidity merupakan perbandingan dari jumlah uap air yang terkandung di udara dalam setiap satu kilogram udara kering dengan jumlah air maksimum yang dapat terkandung satu kilogram udara kering pada kondisi udara yang sama, dalam bentuk persentase. Gambar 2.15 menyajikan relative humidity pada psychrometric chart.
Gambar 2.15 Relative humidity
(https://www.google.co.id/search?safe=strict&hl=id&authuser)
6. Enthalpy (H)
Enthalpy merupakan jumlah energi kalor total yang terkandung dalam
campuran udara dan uap air persatuan massa udara kering. Gambar 2.16 menyajikan titik – titik yang membentuk garis – garis yang memiliki nilai enthalpy yang sama.
Gambar 2.16 Enthalpy
7. Specific Volume (SpV)
Specific volume merupakan besarnya volume dari campuran udara dalam satu satuan massa dengan satuan m3 /kg. Gambar 2.17 menyajikan specific volume pada psychrometric chart.
Gambar 2.17 Specific volume
(https://www.google.co.id/search?q=specific+humidity+lines) b. Proses Evaporative Cooling pada Psychrometric Chart
Proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric chart adalah (1) proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying), (2) proses pemanasan sensibel (sensible heating). (3) Proses pendinginan dan kenaikkan kelembapan (evaporative cooling), (4) proses pendinginan sensibel (sensible
cooling), (5) proses humidifying, (6 ) proses dehumidifying, (7) proses pemanasan
dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying), (8) proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying). Gambar 2.18 menyajikan Proses-proses yang terjadi pada udara di dalam psychrometric chart
1. Proses pendinginan dan penurunan kelembapan (cooling and dehumidifying) Proses pendinginan dan penurunan kelembapan merupakan proses penurunan kalor sensibel dan penurunan kalor laten dari udara. Pada proses ini terjadi penurunan temperatur pada bola kering, bola basah, entalpi, volume spesifik, temperatur titik embun, dan kelembapan spesifik. Sedangkan kelembapan relatif dapat mengalami peningkatan dan dapat mengalami penurunan, tergantung proses yang terjadi. Gambar 2.19 menyajikan cooling and dehumidifying.
Gambar 2.19 Proses cooling and dehumidifying 2. Proses pemanasan sensibel (sensible heating)
Proses pemanasan sensibel merupakan proses penambahan kalor sensibel ke udara. Pada proses pemanasan, terjadi peningkatan temperatur pada bola kering, temperatur pada bola basah, entalpi, dan volume spesifik. Sedangkan temperatur titik embun dan kelembapan spesifik tetap konstan. Namun kelembapan relatif mengalami penurunan. Gambar 2.20 menyajikan proses sensible heating.
Gambar 2.20 Proses sensible heating
3. Proses pendinginan dan penaikkan kelembapan (evaporative cooling)
Proses pendinginan dan penaikan kelembapan digunakan untuk menurunkan temperatur bola kering dan penaikkan kandungan uap air pada udara. Proses ini menyebabkan perubahan temperatur pada bola kering, temperatur pada bola basah, dan volume spesifik. Selain itu, teradi peningkatan titik embun, kelembapan relativ dan spesifik. Gambar 2.21 menyajikan proses evaporative
cooling.
Gambar 2.21 Proses evaporative cooling 4. Proses pendinginan sensibel (sensible cooling)
Proses pendinginan sensibel merupakan proses pengambilan kalor sensibel dari udara sehingga terjadi penurunan temperatur udara. Dari proses ini mengakibatkan terjadinya penurunan temperatur pada bola kering, bola basah, dan volume spesifik, namun terjadi peningkatan kelembapan relatif. Kelembapan spesifik dan temperatur titik embun tidak terjadi perubahan. Gambar 2.22 menyajikan proses sensible cooling.
5. Proses humidifying
Proses humidifying merupakan proses dimana terjadi penambahan kandungan uap air ke udara, tanpa merubah temperatur pada bola kering dan mengakibatkan terjadinya kenaikkan entalpi, temperatur bola basah, titik embun dan kelembapan spesifik. Gambar 2.23 menyajikan proses humidifying.
Gambar 2.23 Proses humidifying
6. Proses dehumidifying
Proses dehumidifying merupakan proses yang mengakibatkan terjadinya pengurangan kadar uap air pada udara tanpa merubah temperatur pada bola kering sehingga terjadi penurunan entalpi, temperatur pada bola basah, titik embun, dan kelembapan spesifik. Gambar 2.24 menyajikan proses dehumidifying.
7. Proses pemanasan dan penurunan kelembapan (heating and dehumidifying) Proses pemanasan dan penurunan kelembapan ini digunakan untuk menaikkan temperatur pada bola kering dan menurunkan kandungan uap air yang terdapat pada udara. Pada proses ini terjadi penurunan kelembapan sepesifik, entalpi, temperatur pada bola basah, dan kelembapan relatif, tetapi terjadi peningkatan pada temperatur bola kering. Gambar 2.25 menyajikan proses heating
and dehumidifying.
Gambar 2.25 Proses heating and dehumidifying
8. Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan (heating and humidifying) Proses pemanasan dan penaikkan kelembapan merupakan proses untuk menaikkan suhu bola kering dengan disertai penurunan kelembapan spesifik. Pada proses ini terjadi kenaikkan kelembapan spesifik, entalpi, temperatur pada bola basah, spesifik volume dan suhu titik embun. Gambar 2.26 menyajikan proses
heating and humidifying.
Gambar skematik evaporative cooling dari titik A ke B disajikan pada Gambar 2.27.
Gambar 2.27 Skematik evaporative cooling dari titik A ke B
Gambar proses evaporative cooling pada psychometric chart disajikan pada Gambar 2.28.
Gambar 2.28 Proses evaporative cooling pada psychometric chart (https://www.google.co.id/ evaporative+cooling+pada+psychometry+chart)
C
℃
Tabel 2.2 Data – data yang diperlukan dalam perhitungan
c. Perhitungan Perhitungan Evaporative Cooling a. Laju aliran volume udara (Qudara)
Besar laju aliran volume udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.2) :
Qudara = V x A (2.2)
Pada Persamaan (2.2) :
Qudara : Debit aliran udara (m3/s)
V : Kecepatan rerata aliran udara (m/s) A : Luas penampang aliran (m2)
b. Laju aliran massa udara (ṁudara)
Besarnya laju aliran massa udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.3) :
ṁudara = 𝜌 𝑥 𝑉 𝑥 𝐴 = 𝑉 𝑥 𝐴
𝑆𝑉 (2.3)
Pada Persamaan (2.3) :
ṁudara : Laju aliran massa udara (kgudara/s)
V : Kecepatan rerata aliran udara (m/s) A : Luas penampang aliran (m2)
ρ
:
Massa jenis udara (kgudara/m3)Sv : Spesifik volume udara (m3/kg udara)
c. Energi yang dilepaskan ke udara (Qsensibel)
Besarnya energi yang dilepas ke udara dapat dihitung dengan Persamaan (2.4):
Qsensibel = hB-hC (2.4) Pada Persamaan (2.4) : Titik Tdb (℃) Twb (℃) W (kgair/kgudara) h (kJ/kg) RH (%) SV (m³/kg) A TdbA TwbA WA hA RHA SVA B TdbB TwbB WB hB RHB SVB C TdbC TwbC WC hC RHC SVC
Qsensibel : Banyaknya kalor sensibel yang dilepas ke udara untuk menguapkan air
(kJ/s)
hB : Entalpi di titik B (kJ/kgudara)
hC : Entalpi di titik C (kJ/kgudara)
d. Pertambahan kandungan uap air
Pertambahan kandungan uap air pada proses evaporative cooling dapat dihitung dengan Persamaan (2.5):
∆W = WB -WC (2.5)
Pada Persamaan (2.5):
∆𝑊 : Pertambahan kandungan uap air (kgair/kgudara)
WB : Kelembapan spesifik udara keluar dari cooling pad (kgair/kgudara)
WC : Kelembapan spesifik udara masuk dari cooling pad (kgair/kgudara)
e. Efisiensi air cooler
Efisiensi air cooler dapat dihitung dengan Persamaan (2.6): Efisiensi = ∆𝑇𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 ∆𝑇𝑚𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑢𝑚 = TdbA −TdbB TdbA −TwbA× 100% = TdbA−TdbB TdbA −TwbB100% (2.6) Pada Persamaan (2.6):
TdbA : temperatur bola kering udara masuk cooling pad (℃)
TdbB : temperatur bola kering udara keluar cooling pad (℃)
TwbA : temperatur bola basah udara masuk cooling pad (℃)
2.2 Tinjauan Pustaka
Ekadewi, Fandi, Selrianus (2007) telah melakukan penelitian air cooler yang bertujuan (a) mengetahui pengaruh kecepatan aliran udara terhadap efisiensi air
cooler, (b) mengetahui pengaruh temperatur bola kering udara masuk terhadap
efisiensi air cooler, (c) mengetahui pengaruh temperatur air terhadap laju penguapan air. Penelitian dilakukan secara eksperimen. Hasil dari penelitian adalah
(a) aliran udara dengan kecepatan rendah menghasilkan efisiensi lebih tinggi, (b) semakin tinggi temperatur bola kering dan semakin rendah RH udara masuk, maka, semakin tinggi efisiensi evaporative cooler, (c) semakin rendah temperatur air yang membasahi cooling pad, semakin sedikit laju penguapan air.
Yohanes (2016) telah melakukan penelitian mengenai air cooler yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh kondisi udara terhadap efisiensi air cooler. Penelitian dilakukan secara eksperimen dengan melakukan berbagai variasi penelitian. Penelitian memberikan efisiensi terbaik pada air cooler yang menggunakan air ditambah dengan 2 liter balok es, dengan bahan cooling pad dari serabut kelapa.
Anastasia (2016) telah melakukan penelitian tentang air cooler yang bertujuan untuk mengetahui pegaruh kecepatan udara terhadap efisiensi dalam beberapa kondisi air cooler. Penelitian dilakukan secara eksperimen dengan melakukan beberapa variasi penelitian. Hasil dari penelitian ini adalah efisiensi terbaik dihasilkan pda kasus cooling pad sponge dengan menggunakan balok es yaitu sebesar 97,37%.
Raymundus (2015) telah melakukan penelitian tentang air cooler yang bertujuan (a) merancang dan merakit air cooler dengan tiga kecepatan udara, (b) untuk mengetahui pengaruh variasi cooling pad tehadap efisiensi air cooler. Penelitian dilakukan secara eksperimen. Hasil dari penelitian tersebut adalah (a) air
cooler dibuat dengan baik, sehingga dapat bersaing dengan air cooler yang ada di
pasaran, (b) hasil efisiensi terbaik dari semua penelitian air cooler adalah menggunakan cooling pad honey comb dengan cooling pad sponge dan cairan pendingin air es sebesar 70,20%
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Objek PenelitianPada penelitian ini, objek yang diteliti adalah mesin penyejuk udara atau air
cooler dengan daya listrik rendah. Alat yang digunakan ini memiliki daya total 95
watt, daya pompa 60 watt dan daya kipas 35 watt. Ukuran panjang 50 cm, lebar 50 cm dan tinggi 90 cm. Gambar 3.1 menyajikan skematik dari air cooler, yang digunakan dalam penelitian ini.
3.2 Alur Penelitian
Alur penelitian mesin penyejuk udara atau air cooler yang dilakukan disajikan dalam Gambar 3.2.
3.3 Variasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan memvariasikan jenis cooling pad yang dipergunakan di dalam air cooler. Jenis cooling pad yang digunakan adalah : anti selip dan jaring paranet.
Tabel 3.1 Variasi penelitian
3.4 Metode Penelitian
Metode penelitian dilakukan secara eksperimen di Laboratorium Perpindahan Kalor Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
3.5 Alat dan Bahan
Pembuatan air cooler yang sederhana ini memerlukan beberapa alat dan bahan.
3.5.1 Alat yang Digunakan untuk Membuat Air Cooler
Alat yang digunakan dalam pembuatan air cooler ini adalah : (a) gunting (b) palu (c) gerinda tangan (d) bor listrik (e) obeng dan (f) kunci pas.
a. Gunting
Gunting digunakan untuk memotong suatu benda seperti selang, anti selip, jaring tani dan lain sebagainya. Gambar 3.3 menyajikan gambar gunting.
Gambar 3.3 Gunting
(https://www.google.com/search?q=gunting)
NO Variasi penelitian Jenis cooling pad
1. Penelitian1 Anti selip
2. Penelitian 2 Jaring paranet dan anti selip
b. Palu
Palu digunakan untuk memukul atau memasang paku. Gambar 3.4 menyajikan contoh gambar palu.
Gambar 3.4 Palu
(https://www.google.com/search?q=palu+paku) c. Gerinda tangan
Gerinda tangan digunakan untuk memotong besi siku dan memotong triplek. Gambar 3.5 menyajikan contoh gambar gerinda tangan.
Gambar 3.5 Gerinda tangan
(https://www.google.com/search?q=gerinda+tangan) d. Bor Listrik
Bor listrik ini digunakan untuk membuat lubang pada bak pancuran air dan memasang baut. Mata bor yang digunakan memiliki diameter 8mm. Gambar 3.6 menyajikan contoh gambar bor listrik.
Gambar 3.6 Bor listrik
(https://www.google.com/search?q=bor+listrik) e. Obeng
Obeng digunakan untuk melepaskan, memasang dan mengencangkan baut. Gambar 3.7 menyajikan contoh gambar obeng.
Gambar 3.7 Obeng
(https://www.google.com/search?q=obeng+plus) f. Kunci Pas
Kunci pas digunakan untuk memasang dan mengencangkan baut dan mur. Gambar 3.8 menyajikan contoh gambar kunci pas.
Gambar 3.8 Kunci pas
3.5.2 Bahan yang Digunakan
Bahan yang digunakan dalam pembuatan air cooler adalah sebagai berikut : (a) besi siku (b) triplek (c) paku (d) baut dan mur (e) sekrup (f) resin dan katalis (g) anti selip (h) jaring paranet (i) selang dan (j) engsel.
a. Besi siku
Besi siku ini digunakan untuk membuat kerangka cooling pad. Gambar 3.9 menyajikan contoh gambar besi siku berukuran 3,5 cm x 3,5 cm.
Gambar 3.9 Besi siku
(https://www.google.co.id/search?q=besi+siku) b. Triplek
Triplek ini digunakan untuk membuat kerangka air cooler. Dalam pembuatan
air cooler ini digunakan triplek dengan tebal 8 mm. Gambar 3.10 menyajikan
contoh gambar triplek dengan tebal 8 mm.
Gambar 3.10 Triplek 8 mm (https://www.google.co.id/search?q=triplek)
c. Paku
Paku digunakan untuk menyambung papan agar dapat tersambung dengan kuat dan baik. Gambar 3.11 menyajikan contoh gambar paku dengan Panjang 3 cm.
Gambar 3.11 Paku
(https://www.google.co.id/search?q=paku) d. Baut dan mur
Baut dan mur berfungsi untuk mengencangkan atau menguatkan antara besi siku dan plat besi. Gambar 3.12 menyajikan contoh gambar baut dan mur. Ukuran baut 12 inchi dan mur 12 inchi.
Gambar 3.12 Baut dan mur
(https://www.google.co.id/search?q=baut+dan+mur+png) e. Sekrup
Sekrup berfungsi untuk menyambung dan menguatkan papan. Gambar 3.13 menyajikan contoh gambar sekrup dengan panjang 3 cm.
Gambar 3.13 Sekrup
f. Resin dan katalis
Resin dan katalis berfungsi sebagai pelapis bak agar tidak tembus air. Gambar 3.14 menyajikan contoh gambar resin dan katalis.
Gambar 3.14 Resin dan katalis
(https://www.google.co.id/search?q=resin+kayu+anti+air) g. Anti selip
Anti selip digunakan sebagai bahan cooling pad. Gambar 3.15 menyajikan contoh gambar anti selip.
Gambar 3.15 Anti selip
h. Jaring paranet
Jaring paranet digunakan sebagai bahan cooling pad. Gambar 3.16 menyajikan contoh gambar Jaring paranet.
Gambar 3.16 Jaring paranet
(https://www.google.co.id/search?q=jaring+paranet) i. Selang
Selang digunakan untuk mengalirkan air dari pompa ke bak pencurah atau bak penampung air bagian atas. Gambar 3.17 menyajikan gambar selang dengan diameter 2cm.
Gambar 3.17 Selang
(https://www.google.co.id/search?q=selang)
j. Engsel pintu
Engsel pintu digunakan untuk membuat pintu pada air cooler, sehingga pintu dapat dibuka dengan mudah. Gambar 3.18 menyajikan gambar engsel.
Gambar 3.18 Engsel
(https://www.google.co.id/search?q=engsel+pintu+png) 3.5.3 Alat ukur yang digunakan
Dalam pengambilan data pada penelitian ini diperlukan alat ukur. Alat ukur yang digunakan untuk pengambilan data adalah sebagai berikut : (a) termokopel, dan APPA, (b) stopwatch, (c) higrometer, (d) anemometer dan, (e) gelas ukur. a. Termokopel dan APPA
Termokopel dan APPA berfungsi untuk mengukur suhu pada saat dilakukan pengambilan data. Gambar 3.19 menyajikan termokopel dan APPA yang digunakan dalam pengambilan data.
Gambar 3.19 Termokopel dan APPA
(https://www.google.co.id/search?q=termokopel+dan+APPA) b. Stopwatch
Stopwatch berfungsi untuk mengukur lama waktu saat melakukan
pengambilan data penelitian. Gambar 3.20 menyajikan stopwatch yang digunakan dalam pengambilan data.
Gambar 3.20 Stopwatch
(https://www.google.co.id/search?q=stopwatch) c. Higrometer
Higrometer berfungsi untuk mengetahui kelembapan udara. Pada higrometer terdapat termometer bola kering dan termometer bola basah. Termometer bola kering untuk mengukur suhu udara kering dan termometer bola basah untuk mengukur udara basah. Gambar 3.21 menyajikan gambar higrometer yang digunakan dalam pengambilan data. Bila suhu udara kering dan suhu udara basah diketahui, maka kelembapan udara dapat ditentukan.
Gambar 3.21 Higrometer
(https://www.google.co.id/search?q=hygrometer) d. Anemometer
Anemometer berfungsi sebagai alat pengukur kecepatan aliran udara yang mengalir masuk melalui kipas. Gambar 3.22 menyajikan anemometer yang digunakan dalam pengambilan data.
Gambar 3.22 Anemometer
(https://www.google.co.id/search?q=anemo+meter) e. Gelas ukur
Gelas ukur berfungsi sebagai alat pengukur debit air yang di keluarkan oleh bak pencurah bagian atas air cooler. Gambar 3.23 menyajikan gelas ukur yang digunakan dalam pengambilan data.
Gambar 3.23 Gelas ukur
(https://www.google.co.id/search?safe=strict) 3.5.4 Komponen Pendukung
Dalam penelitian ini komponen pendukung yang digunakan untuk melengkapi kinerja alat ini adalah : (a) pompa submersible (b) kipas (c) bak pencurah air (d)
a. Pompa submersible (pompa celup)
Pompa submersible (pompa celup) berfungsi untuk mensirkulasikan air yang ada di dalam penampungan air di bawah menuju ke penampungan air yang ada dibagian atas cooling pad. Gambar 3.24 menyajikan gambar pompa submersible (pompa celup).
Spesifikasi pompa celup yang digunakan :
Daya Pompa : 60 W
Tegangan listrik/frekuensi : 220V/50Hz
Debit maksimal : 3000 lt/jam
Ketinggian maksimal : 2,5 m
Ukuran : 17cm x 10,5 cm x 13 cm
Gambar 3.24 Pompa submersible
(https://www.google.co.id/search?q=pompa+halico+AT+105&) b. Kipas
Kipas merupakan alat untuk mengalirkan udara dari luar untuk masuk melewati saluran masuk cooling pad serta keluar melalui saluran output. Gambar 3.25 menyajikan gambar kipas.
Spesifikasi kipas yang digunakan :
Jumlah sudu : 3 sudu
Diameter kipas : 23 cm
Diameter sudu : 11,5 cm
Gambar 3.25 Kipas
(https://www.google.co.id/search?q=sekai+kipas+meja+9%22) c. Bak pencurah air (bak penampung air bagian atas)
Bak pencurah air digunakan untuk menampung air yang akan disirkulasikan dalam sistem. Jumlah baik air yang digunakan yaitu 1 buah dengan ukuran panjang 500 mm, lebar 500 mm, dan tinggi 150 mm. jarak anatar lubang pada bak ini adalah 90 mm dan diameter lubang adalah 8 mm. jumlah lubang baris vertical adalah 6 dan jumlah baris horizontal adalah 6. Bak pencurah air yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3.26. (tampak bawah).
Gambar 3.26 Bak pencurah air d. Cooling pad
Cooling pad merupakan bagian yang berfungsi sebagai media untuk proses evaporative cooling yang memungkinkan kontak antara udara dengan air. Cooling pad yang divariasikan menggunakan dua jenis media yang berbeda yaitu anti selip,
90 m m 8 m m 500 mm cm 150 m m cm
dan jaring paranet. Gambar 3.27 menyajikan gambar cooling pad (tampak samping).
a.Anti selip b.Jaring paranet
Gambar 3.27 Cooling pad (a) anti selip (b) jaring paranet e. Bak penampung bawah
Bak penampung bawah digunakan untuk menampung air yang jatuh dari bak penampung atas. Gambar 3.28 menyajikan gambar bak penampung bawah (tampak atas).
Gambar 3.28 Bak penampung bawah 3.6 Proses Pembuatan Air Cooler
Langkah – Langkah yang dilakukan dalam pembuatan air cooler sebagai berikut :
a. Merancang skema air cooler.
b. Membuat kerangka air cooler dengan menggunakan triplek berukuran 8 mm sesuai ukuran yang ditentukan.
c. Melapisi kerangka bagian dalam air cooler dengan resin dan katalis, agar dinding air cooler tidak basah.
d. Membuat bak pencurah air atau bak penampung bagian atas. e. Memasang bak pencurah air di atas air cooler.
f. Melubangi bak pencurah air dengan jarak 9 cm dan diameter 8 mm.
g. Melapisi bak penampung air bagian bawah dengan menggunakan resin dan katalis agar tidak bocor.
h. Membuat tiga jenis variasi cooling pad yang terbuat dari anti selip dan jaring paranet.
i. Memasang cooling pad di dalam air cooler. j. Memasang selang, pompa air, dan kipas. 3.7 Cara Pengambilan Data
Pengambilan data pada penelitian air cooler ini didasarkan pada apa yang ditampilkan pada alat ukur yang digunakan pada penelitian ini. Langkah – Langkah yang dilakukan untuk memperoleh data penelitian ini adalah sebagai berikut : a. Mengkalibrasi APPA, termokopel, higrometer, dan anemometer.
b. Memasang cooling pad yang akan diamati. c. Mengisi bak penampung air bagian bawah.
d. Memasang pompa dan selang yang sudah ditentukan.
e. Memasang bak pencurah air atau bak penampung air bagian atas.
f. Menyiapkan APPA, termokopel, higrometer, dan anemometer yang sudah dikalibrasi.
g. Menyalakan pompa air dan menyalakan kipas. h. Mengukur debit air pada air cooler.
i. Mengukur kondisi udara sekitar sebelum memulai pengamatan dengan tujuan untuk mengetahui suhu udara sebelum masuk ke dalam air cooler.
j. Memeriksa kipas dan pompa bekerja dengan baik.
k. Mengukur kecepatan aliran udara yang masuk dengan menggunakan alat anemometer.
m. Mengatur stopwatch sesuai dengan waktu yang dibutuhkan.
n. Setelah semua alat bekerja dengan baik dan stabil maka dapat dilakukan pengambilan data dengan mencatat data – data penelitian.
o. Data – data variabel yang diambil meliputi : 1. Selang waktu 2. Suhu TdbA 3. Suhu TwbA 4. Suhu TdbB 5. Suhu TwbB 6. Kelembapan relative RH 7. Kecepatan aliran udara 8. Luas penampang aliran 9. Debit aliran air
10. Suhu air
3.8 Cara Memperoleh Data
Data-data penelitian yang diperoleh dari nilai – nilai yang ditampilkan oleh alat ukur. Hasil pengukuran dicatat dalam tabel seperti Tabel 3.2, Tabel 3.3 dan, Tabel 3.4.
Tabel 3.2 Penelitian dengan variasi cooling pad anti selip
Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata 1 5 2 10 3 15 4 20 5 25 6 30
TOTA L TOTA L TOTA L TOTA L
Tabel Data Penelitian Cooling Pad Anti Selip
No Menit
(t)
Suhu Udara Masuk (A) Suhu Udara Keluar (B)
V Udara m/s Suhu Air Debit Air l/s Efisie nsi Tdb ( ℃ ) Twb ( ℃ ) Tdb ( ℃ ) Twb ( ℃ )
Tabel 3.3 Penelitian dengan variasi cooling pad anti selip dan jaring paranet
Tabel 3.4 Penelitian dengan variasi cooling pad jaring paranet
3.9 Cara Melakukan Pembahasan
Setelah melakukan pengolahan data, dilakukan proses pembahasan. Pembahasan dilakukan dengan memperhatikan data – data dan hasil penelitian yang telah dihasilkan oleh peneliti – peneliti sebelumnya pembahasan yang dilakukan harus dapat dipergunakan untuk menjawab tujuan.
3.10 Cara Pembuatan Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan merupakan intisari dari hasil penelitian yang sudah dilakukan dan kesimpulan harus menjawab tujuan dari penelitian yang dilakukan. Saran dibuat dengan tujuan agar hasil dari penelitian yang akan dilakukan pada masa mendatang menjadi lebih baik lagi dari penelitian yang sudah dilakukan.
Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata 1 5 2 10 3 15 4 20 5 25 6 30
TOTA L TOTA L TOTA L TOTA L
Tabel Data Penelitian Cooling Pad Campuran
No Menit
(t)
Suhu Udara Masuk (A) Suhu Udara Keluar (B)
V Udara m/s Suhu Air Debit Air l/s Efisie nsi Tdb ( ℃ ) Twb ( ℃ ) Tdb ( ℃ ) Twb ( ℃ ) Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata 1 5 2 10 3 15 4 20 5 25 6 30
TOTA L TOTA L TOTA L TOTA L
Tabel Data Penelitian Cooling Pad Jaring Paranet
No Menit
(t)
Suhu Udara Masuk (A) Suhu Udara Keluar (B)
V Udara m/s Suhu Air Debit Air l/s Efisie nsi Tdb ( ℃ ) Twb ( ℃ ) Tdb ( ℃ ) Twb ( ℃ )
BAB IV
HASIL PENGUJIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian
Hasil penelitian data pada saat pengujian air cooler yang meliputi : selang waktu, temperatur bola kering udara masuk (TdbA), temperatur bola basah udara
masuk (TwbA), termperatur bola kering udara keluar (TdbB), temperatur bola basah
udara keluar (TwbB), kecepatan udara, suhu air mula -mula, debit air, dan efisiensi.
Variasi dilakukan terhadap jenis media pendingin pada cooling pad. Ada tiga jenis variasi dalam penelitian ini : (a) cooling pad anti selip (b) cooling pad campuran (anti selip dan jaring paranet) (c) cooling pad jaring paranet. Setelah itu, data penelitian dianalisa pada psychrometric chart. Hasil rata – rata setiap variasi ditampilkan pada Table 4.1, Tabel 4.2 dan, Table 4.3.
Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata 1 5 39 39 38 38,7 26 26 26 26,0 27,7 28,8 28,7 28,4 26 26 26 26,0 3,2 26 0,25 2 10 39,5 39 38 38,8 26 26 26 26,0 28 28,8 28 28,3 26 26 26 26,0 3,2 26 0,25 3 15 39 38 38,1 38,4 26 26 26 26,0 28,7 28,7 28,7 28,7 26 26 26 26,0 3,2 26 0,25 4 20 39,6 38 38,2 38,6 26 26 26 26,0 28,7 28,7 28 28,5 26 26 26 26,0 3,2 26 0,25 5 25 39,6 38 39 38,9 26 26 26 26,0 28,7 28,6 29 28,8 26 26 26 26,0 3,2 26 0,25 6 30 39,3 38,5 39,9 39,2 26 26 26 26,0 28,8 28 29,2 28,7 26 26 26 26,0 3,2 26 0,25 38,8 26,0 28,5 26,0 Twb ( ℃ ) Tdb ( ℃ ) Twb ( ℃ ) 80%
TOTA L TOTA L TOTA L TOTA L
No M enit (t)
Suhu Udara M asuk (A) Suhu Udara Keluar (B)
V Udara
m/s Suhu Air
Debit Air
l/s Efisiensi
Tdb ( ℃ )
Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata
1 5 39,4 38 38 38,5 26 26 26 26 27,9 28,6 28,8 28,4 26 26 26 26 3,2 26 0.25 2 10 39,2 38 39,2 38,8 26 26 26 26 28,5 28,7 28 28,4 26 26 26 26 3,2 26 0.25 3 15 39,5 38,3 38,3 38,7 26 26 26 26 28,3 28,7 28,6 28,5 26 26 26 26 3,2 26 0.25 4 20 39,7 38 38,9 38,9 26 26 26 26 28,5 28,7 29 28,7 26 26 26 26 3,2 26 0.25 5 25 38,2 38,7 39,5 38,8 26 26 26 26 28,6 28,9 28,9 28,8 26 26 26 26 3,2 26 0.25 6 30 39 38,5 40,3 39,3 26 26 26 26 28,5 29,3 29 28,9 26 26 26 26 3,2 26 0.25 38,8 26,0 28,6 26,0 Twb ( ℃ ) Tdb ( ℃ ) Twb ( ℃ ) 79%
TOTA L TOTA L TOTA L TOTA L
Tabel Data Penelitian Cooling Pad Anti Selip dan Jaring Paranet
No M enit (t)
Suhu Udara M asuk (A) Suhu Udara Keluar (B)
V Udara
m/s Suhu Air
Debit Air
l/s Efisiensi
Tdb ( ℃ )
Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata Data 1 Data 2 Data 3 Rata - Rata
1 5 39 38,8 38,8 38,9 26 26 26 26,0 27,2 29,2 29 28,5 26 26 26 26 3,2 26 0,25 2 10 40 38,7 38,7 39,1 26 26 26 26,0 27,9 29,2 29,2 28,8 26 26 26 26 3,2 26 0,25 3 15 39,2 38,6 38 38,6 26 26 26 26,0 29,3 29,1 29,1 29,2 26 26 26 26 3,2 26 0,25 4 20 39 38,2 38,9 38,7 26 26 26 26,0 29 29,3 29.2 29,2 26 26 26 26 3,2 26 0,25 5 25 39,1 38,4 38,4 38,6 26 26 26 26,0 29 29,3 29,3 29,2 26 26 26 26 3,2 26 0,25 6 30 39 38,6 38,6 38,7 26 26 26 26,0 29 29 29,1 29,0 26 26 26 26 3,2 26 0,25
TOTA L 38,8 TOTA L 26,0 TOTA L 29,0 TOTA L 26,0
Suhu Air
Tdb ( ℃ ) Twb ( ℃ ) Tdb ( ℃ ) Twb ( ℃ )
76% Tabel Data Penelitian Cooling Pad Jaring Paranet
No M enit (t)
Suhu Udara M asuk (A) Suhu Udara Keluar (B)
V Udara m/s
Debit Air
l/s Efisiensi
Tabel 4.2 Data hasil penelitian dengan cooling pad campuran (anti selip dan jaring paranet)
4.2 Perhitungan
Psychrometric chart dapat dipergunakan untuk mendapatkan data – data lain yang diperlukan dalam penelitian ini. Psychrometric chart dapat membantu dalam melakukan perhitungan dan mengetahui karakteristik dari air cooler atau penyejuk udara. Psychrometric chart digunakan untuk mengetahui pengaruh jenis cooling
pad anti selip, campuran (anti selip dan jaring paranet) dan, jaring paranet terhadap
kondisi udara yang dihasilkan pada air cooler. Dalam menggambar psychrometric
chart ada beberapa data yang diperlukan dari data penelitian, yaitu temperatur bola
kering udara masuk (TdbA), temperatur bola basah udara masuk (TwbA), temperatur
bola kering udara keluar (TdbB), temperatur bola basah udara keluar (TwbB).
Tabel 4.4 Hasil penelitian dengan cooling pad anti selip
Cooling pad anti selip
Titik Tdb (℃) Twb (℃) W (kgair/kgudara) h (kJ/kg) RH (%) SV (m³/kg) A 38,8 26 0,017 82 39 0,91 B 28,5 26 0,021 82 86 0,87 C 28,6 24,5 0,017 71 65 0,88
Tabel 4.5 Hasil penelitian dengan cooling pad anti selip dan jaring paranet
Tabel 4.6 Hasil penelitian dengan cooling pad jaring paranet
Cooling pad jaring paranet
Titik Tdb (℃) Twb (℃) W (kgair/kgudara) h (kJ/kg) RH (%) SV (m³/kg) A 38,8 26 0,017 82 39 0,91 B 29 26 0,020 82 80 0,87 C 29 24,5 0,017 73 65 0,88
Proses evaporative cooling untuk setiap jenis cooling pad ditampilkan pada Gambar 4.1, Gambar 4.2 dan, Gambar 4.3.
Cooling pad anti selip dan jaring paranet
Titik Tdb (℃) Twb (℃) W (kgair/kgudara) h (kJ/kg) RH (%) SV (m³/kg) A 38,8 26 0,017 82 39 0,91 B 28,6 26 0,021 82 86 0,87 C 28,6 24,5 0,017 71 65 0,88
