A-388
KOMPARASI KINERJA SISTEM AIR CONDITIONING (AC) DENGAN REFRIGERAN
PROPAN ISOBUTAN DAN FREON R-12 PADA MOBIL
Sunaryo1, Aji Pranoto2
1
Staf Pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sains AlQuran Jawa Tengah E-mail: dosauto2000@yahoo.co.id
2
Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin IST AKPRIND Yogyakarta E-mail: pranoto_aji@yahoo.co.id
ABSTRAK
Pentingnya kelestarian lingkungan hidup dan isu mengenai penghematan energi di era global, menuntut manusia lebih sadar dan arif dalam memanfaatkan teknologi. Isu tentang dampang lingkungan yang saat ini berkembang antara lain mengenai ODS (Ozone Depleting Subtance) dan GWP (Global warning Potential). Salah satu penyebab dari kerusakan lingkungan hidup adalah penggunaan refrigeran. Penggunaan refrigeran terutama yang mengandung Chlor seperti refrigeran freon atau CFC (Chlorofluorocarbon) ternyata tidak ramah lingkungan sehingga ditemukan senyawa hidrokarbon sebagai refrigeran alternatif. Kedua refrigeran ini memiliki sifat dan karakteristik berbeda yang menyebabkan perbedaan pada kinerja perangkat Air Conditioning. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan yang terjadi antara penggunaan refrigeran hidrokarbon dan Freon terhadap kinerja pada Air Conditioner. Dalam penelitian ini mengunakan metode komparasi dan parameter yang diamati meliputi berat refrigeran, tekanan kerja refrigeran, tingkat kecepatan pendinginan , daya kompresor dan konsumsi bahan bakar.
Pada penelitian ini didapatkan bahwa perbandingan kinerja sistem AC dengan refrigeran hidrokarbon dan refrigeran freon adalah sebagai berikut, yaitu berat refrigeran hidrokarbon lebih efisien sebesar 58%, kecepatan pendinginan lebih cepat sebesar 34,8%, daya kompresor lebih kecil sebesar 88%, dan konsumsi bahan bakar lebih hemat sebesar 6,5%, meskipun tekanan kerja refrigeran hidrokarbon lebih tinggi sebesar 9% pada pipa tekanan tinggi dan 18% pada pipa tekanan rendah.
Kata kunci : Kinerja Air Conditioning, Refrigeran, Hidrokarbon, Freon
PENDAHULUAN
Pentingnya kelestarian lingkungan hidup dan isu-isu mengenai penghematan energi di Era
Global ini menuntut manusia untuk lebih sadar dan arif dalam pemanfaatan teknologi. Isu tentang
dampak lingkungan yang saat ini berkembang antara lain mengenai Ozone Depleting Subtance (ODS)
dan Global Warning Potensial (GWP, yang merupakan dampak kerusakan lingkungan yang
diakibatkan salah satunya oleh penggunaan refrigerant.
Penggunaan refrigeran terutama yang mengandung klor (clor) seperti freon atau CFC
(Chlorofluorocarbon), ternyata tidak ramah lingkungan. Zat – zat inilah yang dapat merusak lapisan
ozon di atmosfir bumi yang berdampak pada pemanasan global, terjadinya hujan asam sebagai akibat
dari reaksi sekunder unsur Nox dan SOx. Lapisan ozon diperlukan oleh bumi sebagai penahan dan
pemantul sinar ultraviolet dapat terkikis dengan adanya chlor yang ada pada jenis refrigeran
konvensional (freon) serta bahan-bahan lainnya (Halon, PVC). Dengan menipisnya lapisan ozon dapat
mengakibatkan terjadinya degradasi lingkungan, keterbatasan sumber air bersih, kerusakan rantai
makanan laut, musnahnya ekosistem terumbu karang dan sumber daya laut lainnya, serta menurunnya
hasil pertanian yang dapat menggangu ketahanan pangan.
Peraturan mengenai penggunaan refrigeran CFC secara tegas dituangkan dalam Konvensi Wina
dan Protokol Montreal pada tahun 1987, dengan keharusan penghentian kegiatan produksi dan
penggunaannya. Di Indonesia, peratutan ini diperkuat melalui sebuah Keppres dan dua SK
Menperindag, yaitu Keppres No. 23/1992 tentang larangan memproduksi dan memperdagangkan
bahan perusak lapisan ozon serta memproduksi dan memperdagangkan barang baru yang merusak
lapisan ozon. Dua SK Menperindag adalah No. 111/MPP/Kep/1/1998 tentang larangan impor bahan
ODS dan barang yang menggunakan bahan ODS terhitung mulai tanggal 27 Januari 1998. kemudian
No. 110/MPP/Kep/1/1998 tentang batas akhir perdagangan dan pemakaian bahan ODS terhitung mulai
A-389
tanggal 1 Januari 2005. Surat Keputusan ini kemudian telah ditinjau kembali sehingga Pemerintah
menetapkan jadwal penghapusan penggunaan CFC secara total tahun 2007.
Larangan penggunaan CFC ini, mendorong peneliti dan produsen untuk mencari alternatif
refrigeran lainnya yang bersifat tidak beracun, aman dan ramah terhadap lingkungan. Pada saat ini
refrigeran yang ramah lingkungan adalah refrigeran dari senyawa hidrokarbon non sintetik sebagai
penganti refrigeran sintetis seperti CFC dan HCFC yang mana selama ini banyak digunakan pada
sistem Air Conditioning baik untuk ruangan maupun mobil. Pemakaian bahan pendingin (refrigeran)
dari hidrokarbon atau Propan Isobutan (PIB) merupakan salah satu alternatif yang cukup relevan
dengan isu untuk mengurangi efek rumah kaca dan pemanasan global. Hal ini didasarkan pada
sifat-sifat ataupun karakteristik hidrokarbon itu sendiri, diantaranya nilai ODP (Ozon Depleting Potensial)
sebesar nol.
Bertolak dari permasalahan diatas, perlu dikaji dengan seksama penghematan energi dan nilai
ekonomis penggunaan refrigeran hidrokarbon pada mesin pendingin (Air Conditioning) terutama
untuk mobil. Penelitian ini selajutnya dapat dirumuskan sebagai berikut:
1. Seberapa besar perbandingan kinerja air conditioner ditinjau dari berat refrigeran, beban
kompresor, tingkat kecepatan pedinginan, tekanan kerja refrigeran dan konsumsi bahan bakar
dengan refrigeran Freon (R12)?
2. Seberapa besar perbandingan kinerja air conditioner ditinjau dari berat refrigeran, beban
kompresor, tingkat kecepatan pedinginan, tekanan kerja refrigeran dan konsumsi bahan bakar
dengan refrigeran hidrokarbon (propan isobutan)?
METODE
Penelitian perbandingan kinerja dan efisiensi penggunaan refrigeran hidrokarbon dan refrigerant
Freon pada sistem air conditioner pada mobil ini dilakukan dengan mengikuti langkah dan metode
berikut ini :
1. Tahap Persiapan
a) Mempersiapkan tempat pengujian.
b) Menyiapkan obyek penelitian yaitu unit AC Mobil.
c) Menyiapkan peralatan servis Air Conditioning mobil.
d) Menyiapkan tabung refrigeran (Freon dan Propan Isobutan).
e) Menyiapkan pencatat data hasil penelitian.
2. Tahap Pengambilan Data Penelitian
Pengambilan data dilakukan dengan tiga variasi putaran mesin yaitu pada putaran 1000 rpm, 1500
rpm, 3000 rpm.
a)
Pengujian AC mobil dengan refrigeran freon
1) Pengisian refrigeran freon pada Air conditioning mobil
2) Pengujian berat refrigeran freon
3) Pengujian tekanan refrigeran freon
4) Pengujian daya kompresor
5) Pengujian tingkat kecepatan pendinginan
6) Pengujian konsumsi bahan bakar
b) Pengujian AC mobil dengan refrigeran hidrokarbon jenis propan isobutan.
1) Pengisian refrigeran hidrokarbon pada Air conditioning mobil
2) Pengujian berat refrigeran hidrokarbon
3) Pengujian tekanan refrigeran hidrokarbon
4) Pengujian daya kompresor
5) Pengujian tingkat kecepatan pendinginan
6) Pengujian konsumsi bahan bakar
3. Tahap Pengolahan Data
Data pengolahan yang sudah didapat, diolah untuk mengetahui hubungan antara masing – masing
data dan membandingkan kinerja air conditioner refrigeran freon dengan refrigeran hidrokarbon.
A-390
PEMBAHASAN
Hasil penelitian dari perbandingan kinerja air conditioner dengan refrigeran freon dan
refrigeran hidrokarbon jenis propan isobutan adalah :
a. Berat Refrigeran
Berat refrigeran diukur dengan menggunakan spring scale. Pengisian refrigeran dinyatakan
penuh apabila pada slight glass receiver drier tidak terlihat lagi gelembung udara. Perbandingan
berat refrigeran adalah sebagai berikut :
Tabel 1. Perbandingan Berat Refrigeran
Jenis Refrigeran Berat (gr)
Freon ( R – 12 ) 600 gr
Hidrokarbon (Propan Isobutan) 250 gr
b. Tingkat Kecepatan Pendinginan
Pengukuran dilakukan dengan cara menempatkan termometer pada evaporator pada tiga
variasi putaran mesin yaitu 1000 rpm, 1500 rpm dan 3000 rpm. Perbandingan tingkat kecepatan
pendinginan antara refrigeran freon dan refrigeran hidrokarbon ditunjukkan pada grafik berikut :
Kecepatan Pendinginan pada 1000 rpm
33 18 10 6 4 33 21 18 15 11 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 W aktu (menit) S u h u ( C ) Hidrokarbon Freon
Kecepatan Pendinginan pada 1500 rpm
33 7 4 4 3 33 18 15 14 12 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 W aktu (menit) S u h u ( C ) Hidrokarbon Freon
Kecepatan Pendinginan pada 3000 rpm
33 3 -2 -5 -8 33 15 13 12 11 -20 -10 0 10 20 30 40 0 5 10 15 20 Waktu (menit) S u h u ( C ) Hidrokarbon Freon
Gambar 1. Grafik Kecepatan Pendinginan pada
putaran Mesin 1000 rpm, 1500 rpm & 3000 rpm
A-391
Perbandingan rata – rata besarnya tingkat kecepatan pendinginan (menit/
oC) antara air
conditioner yang menggunakan refrigeran freon (R-12) dan refrigeran hidrokarbon (Propan
isobutan) ditunjukkan pada grafik sebagai berikut :
Perbandingan Tingkat Kecepatan Pendinginan
0.65 0.67 0.49 0.9 0.95 0.9 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1000 2000 3000 Putaran m esin (rpm ) T k t K e c e p a ta n P e n d in g in a ( m in /o C ) Hidrokarbon Freon
Gambar 2. Perbandingan Kecepatan Pendinginan pada
Putaran Mesin 1000 rpm, 1500 rpm & 3000 rpm
c. Tekanan Kerja Refrigeran
Pengukuran terhadap tekanan refrigeran menggunakan manifold gauge pada saat proses
pengisian. Setelah pengisian dinyatakan penuh, manifold gauge akan menunjukkan besarnya
tekanan refrigeran pada sisi tekanan tinggi dan tekanan rendah kompresor. Perbandingan
pengukuran antara tekanan refrigeran freon dan refrigeran hidrokarbon adalah sebagai berikut :
Tabel 2. Perbandingan Tekanan Refrigeran
Jenis Refrigeran
Rata-rata Tekanan Refrigeran (Psig) Tekanan tinggi Tekanan rendah
Hidrokarbon (Propan Isobutan) 220 55
Freon (R-12) 200 45
d. Daya Kompresor
Perhitungan daya kompresor dilakukan dengan memasukkan data – data pada manual book
kompresor type sanden 508. Data hasil pengukuran merupakan perhitungan pada berbagai variasi
putaran mesin yaitu 1000 rpm, 1500 rpm, dan 300 rpm. Hasil perbandingan daya kompresor
antara air conditioner dengan refrigeran freon dan refrigeran hidrokarbon ditunjukkan pada tabel
sebagai berikut :
Tabel 3. Perbandingan Daya Kompresor
JENIS REFRIGERAN PUTARAN MESIN (RPM)
1000 1500 3000
FREON 0,08 0,09 0,45
HIDROKARBON 0,01 0,02 0,03
e. Konsumsi Bahan Bakar
Pengambilan data dilakukan dengan menentukan waktu lamanya mesin mengkonsumsi bahan
bakar sebesar 100 ml, dengan mengoperasikan Air Conditioner pada berbagai variasi putaran
mesin. Data rata – rata pengukuran konsumsi bahan bakar ditunjukkan pada Gambar 3.
Berdasarkan grafik tersebut, maka konsumsi bahan bakar perjam pada putaran mesin 3000 rpm
adalah sebagai berikut :
1) Air conditioner dengan refrigeran freon
jam Lt B x B / 5 , 3 1000 3600 51 50
A-392
2) Air conditioner dengan refrigeran hidrokarbon
jam
Lt
B
x
B
/
27
,
3
1000
3600
55
50
Konsumsi bahan bakar sebesar 3,27 liter/jam.
Konsumsi Bahan Bakar setiap 50ml113 77 73 58 51 169 103 85 65 55 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 1000 1500 2000 2500 3000 Putaran Mesin (rpm) W a k tu ( d e ti k ) Freon Hidrokarbon
Gambar 3. Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar
Hasil penelitian tentang perbandingan tingkat efisiensi antara refrigeran Freon (R-12) dan
Refrigeran Hidrokarbon (Propan isobutan) adalah sebagai berikut :
1. Berat refrigeran
Pengisian refrigeran dalam sistem Air Conditioner (AC) akan dinyatakan penuh, apabila slight
glass pada receiver dryer sudah terlihat gelembung – gelembung udara. Dari hasil pengamatan
didapatkan bahwa pengisian AC dengan refrigeran hidrokarbon (Propan Isobutan) lebih efisien,
yaitu sebesar 59% dibandingkan penggunaan refrigeran Freon.
2. Tingkat kecepatan pendinginan
Tingkat kecepatan pendinginan merupakan besaran yang menyatakan waktu yang dibutuhkan
oleh refrigeran untuk mendinginkan ruangan pada suhu tertentu.
Hasil pengamatan menunjukkan bahwa, sistem air conditiioner dengan refrigeran hidrokarbon
(propan isobutan) mempunyai tingkat kecepatan pendinginan yang lebih baik. Rata – rata
kecepatan pendinginan pada putaran 1000 rpm, 1500 rpm dan 3000 rpm untuk refrigeran propan
isobutan (R290/R600a) sebesar 0,6 menit/
oC dan refrigeran freon (R-12) sebesar 0,92 menit/
oC.
3. Tekanan Kerja refrigeran
Hasil pengamatan menunjukkan bahwa tekanan kerja refrigeran hidrokarbon jenis propan
isobutane (R290/R600a) lebih tinggi dibandingkan dengan refrigeran freon (R-12). Hal ini sesuai
dengan hukum gas ideal yang menyatakan bahwa semakin tinggi temperatur kerja refrigeran maka
tekanannya juga semakin tinggi (PV=nRT).
4. Daya kompresor
Hasil pengamatan menunjukkan bahwa daya yang dibutuhkan kompresor untuk mendinginkan
ruangan mobil lebih kecil apabila menggunakan refrigeran propan isobutan. Hasil rata – rata
perhitungan daya kompresor pada kecepatan mesin 1000 rpm, 1500 rpm dan 3000 rpm yaitu 0,02
PS untuk Air Conditioner yang menggunakan refrigeran propan isobutan (R290/R600a) dan 0,2 PS
pada refrigeran Freon (R-12).
5. Konsumsi bahan bakar
Hasil pengamatan menunjukkan bahwa mobil yang menggunakan refrigeran Propan isobutan
pada sistem Air conditionernya, mengkonsumsi bahan bakar lebih efisien, yaitu sebesar 6,5%.
KESIMPULAN
1. Berat Refrigeran untuk pengisian AC dengan refrigeran hidrokarbon (Propan Isobutan) lebih
efisien, sebesar 58% dibandingkan penggunaan refrigeran Freon.
A-393
