Pemanfaatan panas buang mesin pendingin untuk pemanas air.

(1)

ABSTRAK

Air panas merupakan salah satu kebutuhan masyarakat dalam kehidupan sehari-hari untuk mandi, mencuci peralatan dapur dan sebagainya. Air panas umumnya diperoleh dengan memanaskan air menggunakan energi listrik, bahan bakar minyak, atau gas LPG. Seiring dengan berjalannya waktu dan krisis energi, biaya untuk mendapatkan energi tersebut semakin mahal. Alternatif lain mendapatkan energi panas untuk memanaskan air, salah satunya adalah dengan memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin. Mesin pendingin yang dimanfaatkan panas buangnya umumnya adalah mesin pendingin ruangan (AC) atau mesin pendingin makanan (kulkas).

Penelitian ini bertujuan (1) membuat model pemanas air dengan memanfaatkan panas buang mesin pendingin menggunakan dua kondensor, (2) menganalisis COP relatif antara mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang sebagai pemanas air dan mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang (standar), (3) memanfaatkan panas buang mesin pendingin menggunakan dua kondensorsebagai pemanas air dan (4) menganalisis suhu air yang dihasilkan dengan memanfaatkan panas buang mesin pendingin.

Alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari (1) mesin pendingin yang membuang panas melalui kondensor ke lingkungan, tanpa pemanfaatan panas buang dan (2) mesin pendingin yang dilengkapi alat yang dapat memanfaatkan panas buang mesin pendingin sebagai pemanas air (menggunakan dua kondensor).Hasil penelitian menunjukkan selama 120 menit,rata-rata COP yang dihasilkan oleh mesin pendingin dengan menggunakan dua kondensor relatif lebih rendah dari COP mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang, kemudianpanas buang yang termanfaatkan untuk memanaskan air (Qberguna)

efektif yang dihasilkan yaitu 3,16 kJ.ini setara dengan suhu efektif yang dihasilkan yang mencapai 44°C.

(2)

ABSTRACT

Hot water is one of society daily needs to take a bath, wash kitchen utensils and so on. Generally hot water is obtained by heating water using electrical energy or LPG (liquefied petroleum gas). As time goes, energy crisis and the charge to get the energy is getting expensive. The other alternative to get heat energy for heating water is by using of waste heat from refrigerator. It is utilized the waste heat like air conditioning (AC) or refrigerator foods (a fridge).

The purpose of this research are (1) to make the water heater model with utilizing waste heat of refrigerator use 2 condensers, (2) to analyse COP (Coefficient of Performance) relatively between cooling machine and the utilization of waste heat with refrigerator without the utilization of waste heat using 2 condensers relatively lower than COPrefrigerator without utilize waste heat. It is utilized to heating water Qberguna (heat utilized) effectively produced 3,16 kJ. This is equivalent with the effective temperature which is produced that reached until 44°C.

(3)

i

PEMANFAATAN PANAS BUANG MESIN PENDINGIN

UNTUK PEMANAS AIR

HALAMAN JUDUL

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

ADVENTUS SUJIONO

NIM : 115214001

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

(4)

ii

THE UNTILIZATION WASTE HEAT OF REFRIGERATOR

TO WATER HEATER

TITLE PAGE

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirement

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering Study Program

By :

ADVENTUS SUJIONO

NIM : 115214001

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMEN OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

(5)

iii

(6)

iv

(7)

v

(8)

vi

(9)

vii

ABSTRAK

Air panas merupakan salah satu kebutuhan masyarakat dalam kehidupan sehari-hari untuk mandi, mencuci peralatan dapur dan sebagainya. Air panas umumnya diperoleh dengan memanaskan air menggunakan energi listrik, bahan bakar minyak, atau gas LPG. Seiring dengan berjalannya waktu dan krisis energi, biaya untuk mendapatkan energi tersebut semakin mahal. Alternatif lain mendapatkan energi panas untuk memanaskan air, salah satunya adalah dengan memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin. Mesin pendingin yang dimanfaatkan panas buangnya umumnya adalah mesin pendingin ruangan (AC) atau mesin pendingin makanan (kulkas).

Penelitian ini bertujuan (1) membuat model pemanas air dengan memanfaatkan panas buang mesin pendingin menggunakan dua kondensor, (2) menganalisis COP relatif antara mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang sebagai pemanas air dan mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang (standar), (3) memanfaatkan panas buang mesin pendingin menggunakan dua kondensorsebagai pemanas air dan (4) menganalisis suhu air yang dihasilkan dengan memanfaatkan panas buang mesin pendingin.

Alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari (1) mesin pendingin yang membuang panas melalui kondensor ke lingkungan, tanpa pemanfaatan panas buang dan (2) mesin pendingin yang dilengkapi alat yang dapat memanfaatkan panas buang mesin pendingin sebagai pemanas air (menggunakan dua kondensor).Hasil penelitian menunjukkan selama 120 menit,rata-rata COP yang dihasilkan oleh mesin pendingin dengan menggunakan dua kondensor relatif lebih rendah dari COP mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang, kemudianpanas buang yang termanfaatkan untuk memanaskan air (Qberguna)

efektif yang dihasilkan yaitu 3,16 kJ.ini setara dengan suhu efektif yang dihasilkan yang mencapai 44°C.

(10)

viii

ABSTRACT

Hot water is one of society daily needs to take a bath, wash kitchen utensils and so on. Generally hot water is obtained by heating water using electrical energy or LPG (liquefied petroleum gas). As time goes, energy crisis and the charge to get the energy is getting expensive. The other alternative to get heat energy for heating water is by using of waste heat from refrigerator. It is utilized the waste heat like air conditioning (AC) or refrigerator foods (a fridge).

The purpose of this research are (1) to make the water heater model with utilizing waste heat of refrigerator use 2 condensers, (2) to analyse COP (Coefficient of Performance) relatively between cooling machine and the utilization of waste heat with refrigerator without the utilization of waste heat using 2 condensers relatively lower than COPrefrigerator without utilize waste heat. It is utilized to heating water Qberguna (heat utilized) effectively produced 3,16 kJ. This is equivalent with the effective temperature which is produced that reached until 44°C.

(11)

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan atas segala berkah dan anugerah-Nya, sehingga

Skripsi ini dapat terselesaikan. Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan untuk

mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma.Penulis dapat menyelesaikan Skripsi

dengan judul “Pemanfaatan Panas Buang Mesin Pendingin Sebagai Pemanas Air” ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan

ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. P. H. Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program studi Teknik

Mesin.

3. Budi Setyahandana, M.T.selaku dosen pembimbing akademik.

4. I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing Skripsi yang

telah mendampingi dan memberikan bimbingan dalam menyelesaikan

Skripsi ini.

5. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan

materi selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

6. Laboranyang telah membantu memberikan ijin dalam penggunakan

fasilitas yang diperlukan dalam penelitian ini.

7. Kedua orang tua dan segenap keluarga besar penulis (Pak Jiun,Bu Suzana

Upik) yang telah memberikan dukungan, kasih, dan kepercayaan yang

begitu besar.

8. Teman – teman yang turut membantu menyelesaikan Skripsi ini, seluruh

Mahasiswa Universitas Sanata Darma Jurusan Teknik Mesin Angkatan

2011.

9. Pihak-pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu, yang telah

memberikan dorongan dan bantuan dalam wujud apapun selama

(12)

x

Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan

laporan ini karena keterbatasan pengetahuan yang belum dimiliki, oleh karena itu

penulis mengharapkan adanya kritik dan saran dari berbagai pihak yang bersifat

membangun dalam penyempurnaan tugas ini. Semoga karya ini berguna bagi

mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Apabila ada kesalahan dalam

penulisan naskah ini penulis mohon maaf. Terima kasih.

Yogyakarta, 30 Oktober 2014

(13)

xi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vi

ABSTRAK ... vii

1.4 Tujuan Penelitian ...2

1.5 Manfaat ...3

BAB IIDASAR TEORI ...4

2.1 Komponen Utama Pada Mesin Pendingin ...4

2.2 Analisis Pada Mesin Pendingin ...6

2.3 Perhitungan Yang Digunakan Pada Mesin Pendingin ...7

(14)

xii

BAB IIIMETODE PENELITIAN ...11

3.1 Konfigurasi Alat Penelitian ...11

3.2 Peralatan Yang Digunakan Dalam Penelitian ...11

3.3 Variabel yang diukur ...12

3.4 Langkah Penelitian ...12

BAB IVHASIL DAN EMBAHASAN ...14

4.1 Data Penelitian ...14

4.2 Pengolahan data dan perhitungan ...27

4.3 Pembahasan grafik hasil penelitian ...30

BAB VPENUTUP ...38

5.1 Kesimpulan ...38

5.2 Saran ...38

DAFTAR PUSTAKA ...40

LAMPIRAN ...41

LAMPIRAN 1 Foto Konfigurasi Alat Yang Digunakan Dalam Penelitian...41

(15)

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator

pada level 2 (untuk alat standar). ...14

Tabel 2. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk kondisi

pengaturan beban evaporator pada level 2 (untuk alat standar). ...15

pada level 2, massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan

pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor). ...15

Tabel 4. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk

kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 massa air yang

dipanasi 32 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang

menggunakan dua kondensor). ...16

Tabel 5. Data hasil pengolahan (pada Qberguna, COPp dan Peningkatan COP)

untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air

yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang

Tabel 7. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk kondisi

pengaturan beban evaporator pada level 4 (untuk alat standar). ...17

kondisi pengaturan beban evaporator pada level 4, massa air yang

menggunakan dua kondensor) ...18

(16)

xiv

Tabel 12. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP)

untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 6 (untuk alat

standar). ...20

kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 (untuk alat

standar). ...22

(17)

xv

Tabel 20. Data hasil pengolahanan (pada Qberguna, COPp dan Peningkatan COP)

pada level 2, (untuk alat standar). ...24

kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, (untuk alat

standar) ...25

Tabel 26. Data hasil rata-rata dari alat standar dan alat dengan pemanfaatan

(18)

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Skema mesin pendingin pada kulkas. ...4

Gambar 2. Evaporator atau kondensor. ...5

Gambar 3. Katup ekspansi dengan kontrol temperatur. ...6

Gambar 4. Diagram tekanan-enthalpi (p-h). ...7

Gambar 5. Skema mesin pendingin yang membuang panas melalui kondensor ke lingkungan, tanpa penmanfaatan panas buang. ...8

Gambar 6. Skema mesin pendingin yang dilengkapi dengan alat pemanfaatkan panas buang sebagai pemanas air (menggunakan dua kondensor). ...9

Gambar 7. Pengaturan format “trendline” pada tabel dengan polynomial. ...28

Gambar 8. Peningkatan suhu air yg dipanasi untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level berbeda, massa air yg dipanasi 32 liter. ...31

Gambar 9. Peningkatan suhu air yg dipanasi untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, air yg dipanasi berbeda. ...31

Gambar 10. Grafik rata-rata antara COP standar dan COP alat yang dimanfaatkan panas buangnya sebagai pemanas air, untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level berbeda massa air yg dipanasi 32 liter. ...32

Gambar 11. Grafik rata-rata antara COP standar dan COP yg dimanfaatkan panas buangnya sebagai pemanas air, untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 massa air yg dipanasi berbeda. ...33

Gambar 12. Grafik dari rata-rata COPp pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level berbeda, massa air yg dipanasi 32 liter. ...33

Gambar 13. Grafik dari rata-rata COPp pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yg dipanasi berbeda. ...34

(19)

xvii

Gambar 16. Grafik dari rata-rata Qberguna pada kondisi pengaturan beban

evaporator pada level berbeda, massa air yg dipanasi 32 liter. ...36

Gambar 17. Grafik dari rata-rata Qberguna pada kondisi pengaturan beban

(20)

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air panas merupakan salah satu kebutuhan masyarakat dalam

kehidupan sehari-hari. Di dalam masyarakat air panas diperlukan untuk

mandi, mencuci peralatan dapur dan sebagainya. Air panas tidak hanya

diperlukan oleh masyarakat secara pribadi tetapi juga oleh tempat-tempat

pelayanan umum seperti hotel, rumah sakit dan pada skala industri air panas

diperlukan untuk suatu proses pencucian botol kaca pada industri minuman.

Air panas umumnya diperoleh dengan memanaskan air menggunakan energi

yang diperoleh dari energi listrik, bahan bakar minyak, atau gas LPG.

Seiring dengan berjalannya waktu dan krisis energi, biaya untuk

mendapatkan energi tersebut semakin mahal, banyak orang berupaya

mencari alternatif lain untuk memanaskan air seperti memanfaatkan energi

matahari. Namun selain itu alternatif lain untuk mendapatkan air panas

adalah dengan memanfaatkan panas buang dari suatu mesin. Salah satu

sumber panas buang mesin yang banyak diteliti dan dikembangkan orang

saat kini adalah panas buang dari mesin pendingin.

1.2 Rumusan Masalah

Mesin pendingin yang dimanfaatkan panas buangnya umumnya adalah

mesin pendingin ruangan (AC) atau mesin pendingin makanan (lemari es)

(21)

2 hotel atau penginapan memiliki mesin pendingin. Dari penelitian yang

ada, pemanfaatan panas buang mesin pendingin untuk memanaskan air

dapat menekan biaya yang diperlukan untuk memanaskan air. Penghematan

biaya berarti juga penghematan pemakaian energi listrik, bahan bakar

minyak atau gas LPG. Selain itu pemanfaatan panas buang mesin pendingin

untuk memanaskan air dapat meningkatkan unjuk kerja mesin pendingin

yang digunakan. Unjuk kerja sebuah mesin pendingin umumnya dinyatakan

dengan koefisien unjuk kerja (COP). Dari sisi lingkungan pemanfaatan

panas buang mesin pendingin untuk memanaskan air dapat mengurangi

pencemaran lingkungan oleh panas yang terbuang dari mesin pendingin.

1.3 Batasan Masalah

Pada Skripsi ini akan diteliti pemanfaatan panas buang mesin

pendingin untuk memanaskan air. Dibuatlah mesin pendingin dengan dua

kondensor serta menggunakan katub ekspansi thermostatic, dengan alasan

mesin pendingin ini merupakan jenis yang sederhana, mudah dibuat dan

katub ekspansi thermostatik dapat menyesuaikan bukaan refrigeran yang

mengalir ke evaporator ketika beban pada evaporator bertambah maupun

berkurang. Agar penelitian yang dilakukan dapat berjalan lancar tanpa

mengalami kesulitan, diberikan beberapa batasan masalah sebagai berikut:

a. Kondensor yang dimanfaatkan panas buangnya utuk memanaskan air

adalah kondensor koil yang terbuat dari pipa tembaga.

b. Kondensor koil yang pada penelitian ini dibuat melingkar dan diletakkan

sedemikian rupa di dalam tong air bagian dasar.

c. Panjang kondensor koil adalah 15 m dengan diameter ¼ inchi.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dilakukannya penelitian ini antara lain :

a. Membuat model pemanas air dengan memanfaatkan panas buang mesin

(22)

3 b. Menganalisis COP relatif antara mesin pendingin dengan pemanfaatan

panas buang untuk pemanas air menggunakan dua dengan mesin

pendingin tanpa pemanfaatan panas buang (standar).

c. Memanfaatkan panas buang mesin pendingin menggunakan dua

kondensor sebagai pemanas air.

d. Menganalisis suhu air yang dihasilkan dengan memanfaatkan panas

buang mesin pendingin.

1.5 Manfaat

Manfaat yang didapat dari pembuatan Skripsi ini adalah:

a. Berpartisipasi dalam penelitian pemanfaatan energi limbah (waste

energy).

b. Memberikan kontribusi alternatif pemanfaatan energy panas yang

terbuang dari mesin pendingin pada masyarakat.

c. Menambah kepustakaan tentang pemanfaatan panas buang dari mesin

pendingin.

d. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan referensi berikutnya

untuk membuat prototipe dan produk teknologi pemanfaatan panas

(23)

4

BAB II DASAR TEORI

2.1 Komponen Utama Pada Mesin Pendingin

Komponen utama yang terdapat pada sebuah mesin pendingin

umumnya adalah evaporator, kompresor, kondensor dan katup ekspansi.

Selain komponen utama, pada mesin pendingin terdapat beberapa komponen

lain seperti filter atau penyaring, kipas kondensor dan kipas evaporator. Di

dalam sistem mesin pendingin terdapat fluida pendingin (refrijeran).

Komponen-komponen tersebut merupakan komponen yang umum terdapat

pada mesin pendingin baik pendingin ruangan maupun pendingin makanan

atau kulkas (Gambar 1).

Gambar 1. Skema mesin pendingin pada kulkas.

(24)

5 Prinsip kerja mesin pendingin adalah sebagai berikut: evaporator

menyerap panas dari benda atau ruangan yang didinginkan karena

temperatur refrijeran dalam evaporator lebih rendah dari benda atau ruangan

yang didinginkan. Dari evaporator refrijeran terhisap kedalam kompresor

dan keluar dari kompresor dengan tekanan yang tinggi (sekitar 15 bar).

Tekanan refrijeran yang tinggi menyebabkan temperatur refrijeran juga

tinggi. Dari kompresor refrijeran masuk kedalam kondensor. Temperatur

refrijeran lebih tinggi dari temperatur udara sekitar sehingga melalui

kondensor refrijeran dapat membuang panas ke lingkungan. Dari kondensor

refrijeran masuk kedalam katup ekspansi dan keluar katup ekspansi pada

tekanan yang rendah. Tekanan refrijeran yang rendah menyebabkan

temperatur refrijeran juga rendah sehingga dapat menyerap panas dari benda

atau ruangan yang didinginkan. Siklus ini akan terus berulang.

Evaporator dan kondensor yang umum digunakan pada mesin

pendingin adalah jenis pipa bersirip (Gambar 2). Katup ekspansi yang umum

digunakan adalah jenis pipa kapiler dan jenis katup ekspansi dengan kontrol

temperatur atau katup ekspansi termostatik (Gambar 3).

(25)

6 Gambar 3. Katup ekspansi dengan kontrol temperatur.

Evaporator dan kondensor umumnya dilengkapi dengan kipas. Kipas

berfungsi untuk memudahkan penyerapan panas (pada evaporator) dan

memudahkan pembuangan panas ke lingkungan (pada kondensor).

Komponen lain yakni filter/ penyaring berfungsi untuk menyaring uap air

dan kotoran yang terdapat di refrijerant akibat gesekan atau korosi di jalur

yang di lalui cairan refrijeran. Kotoran dalam refrijeran cenderung

menimbulkan karat pada komponenkomponen mesin pendingin sedangkan

uap air dapat membeku di dalan katup ekspansi atau evaporator sehingga

dapat menghalangi aliran refrijeran.

2.2 Analisis Pada Mesin Pendingin

Analisis mesin pendingin lebih mudah dilakukan dengan

menggambarkan siklus pendinginan mesin pendingin pada diagram

tekanan-enthalpi atau diagram p-h (Gambar 4). Titik 1 adalah posisi refrijeran keluar

evaporator atau masuk kedalam kompresor, titik 2 adalah posisi refrijeran

keluar kompresor atau masuk kedalam kondensor, titik 3 adalah posisi

refrijeran keluar kondensor atau masuk katup ekspansi dan titik 4 adalah

posisi refrijeran keluar katup ekspansi atau masuk kedalam evaporator.

(26)

7 dibuang kondensor ke lingkungan dan Wkompresor adalah kerja yang

dilakukan kompresor.

Gambar 4. Diagram tekanan-enthalpi (p-h).

2.3 Perhitungan Yang Digunakan Pada Mesin Pendingin

Unjuk kerja suatu mesin pendingin ditunjukkan oleh koefisien unjuk

kerja (COP) yang dihasilkan. COP suatu mesin pendingin dapat dihitung

dengan persamaan:

(1)

Persamaan (1) berlaku untuk mesin pendingin yang membuang panas

melalui kondensor ke lingkungan, tanpa pemanfaatan panas buang

(27)

8 Gambar 5. Skema mesin pendingin yang membuang panas

melalui kondensor ke lingkungan, tanpa penmanfaatan panas buang.

Pada mesin pendingin yang dilengkapi mesin yang dapat

memanfaatkan panas buang kondensor maka COP yang dihasilkan dapat

dihitung dengan persamaan:

(2)

Persamaan (2) berlaku untuk mesin pendingin yang dilengkapi alat yang

dapat memanfaatkan panas buang mesin pendingin. Peningkatan COP yang

diperoleh dihitung dengan persamaan:

(3)

Pada pemanfaatan panas buang mesin pendingin untuk pemanas air, panas

buang yang termanfaatkan (Qberguna) dapat dihitung dengan persamaan:

(28)

9 Dengan m adalah massa air panas (kg), Cp adalah kapasitas panas air

atau heat capacity (J/kg) dan ∆T adalahPeningkatan Suhu air (°C). Persamaan (4) berlaku untuk mesin pendingin yang dilengkapi alat yang

dapat memanfaatkan panas buang mesin pendingin sebagai pemanas air

menggunakan dua kondensor (Gambar 6).

Gambar 6. Skema mesin pendingin yang dilengkapi dengan alat pemanfaatkan panas buang sebagai pemanas air (menggunakan dua kondensor).

2.4 Penelitian Yang Pernah Dilakukan

Beberapa penelitian yang pernah dilakukan sebelumnya, penelitian

pemanfaatan panas buang pada mesin pendingin domestik dapat menaikkan

COP mesin pendingin dan penghematan biaya pemanas air. Suatu disain

penukar kalor yang digunakan pada pemanfaatan panas buang mesin

pendingin dapat memanfaatkan 40% dari panas yang terbuang melalui

kondensor (Kaushik, 1995). Pemanfaatan panas buang mesin pendingin

untuk pemanas air dan lantai dapat menghasilkan temperatur air panas

sebesar 60⁰C dan temperatur lantai maksimal 50⁰C, temperatur lantai yang

(29)

10 Pemanfaatan panas buang mesin pendingin makanan untuk pemanas

air menghasilkan air panas 60⁰C dalam 5 jam, COP pendinginan 3 dan COP

pemanasan 4 sehingga COP secara keseluruhan sebesar 7 (Slama, 2009).

Penelitian pemanfaatan panas buang pendingin untuk pengering pakaian

menghasilkan laju pengeringan sebesar 2,26 kg/jam jika menggunakan kipas

tambahan dan 1,1 kg/jam jika tidak menggunakan kipas tambahan. Hasil ini

lebih baik dibandingkan pengeringan di dalam ruangan sebesar 0,17 kg/jam

dan pengeringan dengan pengering listrik sebesar 1,9 kg/jam

(Suntivarakorn, 2010). Penelitian menunjukkan bahwa unit pendingin yang

dimanfaatkan untuk pemanas dapat menghemat energi listrik, mengurangi

pencemaran lingkungan, biaya pembuatan yang murah, operasional dan

(30)

11

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Konfigurasi Alat Penelitian

Sarana yang di gunakan untuk penelitian pemanfaatan panas buang

mesin pendingin sebagai pemanas air ini adalah terdiri dari 2 (dua)

konfigurasi mesin sebagai berikut:

1. Mesin pendingin tanpa pemanas air/mesin pendingin standar.Dengan

skema seperti disajikan pada Gambar 5.

2. Mesin pendingin yang dilengkapi alat yang dapat memanfaatkan panas

buang mesin pendingin sebagai pemanas air menggunakan dua

kondensor.Dengan skema seperti disajikan pada Gambar 6.

3.2 Peralatan Yang Digunakan Dalam Penelitian

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah :

1. Kondensor koil

Kondensor koil digunakan sebagai alat untuk membuang kalor dari

refrigerant ke air yang ingin dipanasi di dalam tong air.

2. Manometer.

Manometer berfungsi sebagai mengukur dan membaca tekanan

refrigerant pada mesin pendingin yang digunakan dalam penelitian.

3. Thermokopel tipe-k.

Alat ini berfungsi sebagai sensor temperatur yang mampu mengubah

tegangan/arus listrik yang selanjutnya dikonversi menjadi data

temperatur dengan alat thermo-logger.

4. Thermo-logger

Alat ini digunakan untuk mengubah dan menyimpan data temperatur

suatu tempat atau benda setiap satu menit kedalam memori, dengan cara

(31)

12 5. Memori card 2Gb.

Memori card digunakan sebagai media penyimpanan data dihasilkan

oleh thermo logger, sampai data yang dibutuhkan selesai diambil.

3.3 Variabel yang diukur

Data yang diambil dari percobaan ini adalah sebagai berikut :

1. Temperatur masuk evaporator (TMEvap)

2. Temperature keluar evaporator (TKEvap)

3. Temperatur keluar kompresor (TKKomp)

4. Tekanan refrijeran masuk kompresor (PM)

5. Tekanan refrijeran keluar kompresor (PK)

6. Temperatur udara sekitar (Ta)

7. Temperatur air yang dipanasi/ Tair-panas (⁰C)

8. Temperatur air pada kotak evaporator/ Tair-evap (⁰C)

9. Lama waktu pencatatan data (t)

3.4 Langkah Penelitian

Adapun langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut:

a. Penelitian diawali dengan penyiapan mesin seperti disajikan padagambar

5 dan 6. Kedua konfigurasi mesin dijalankan secara bersamaan.

b. Pengambilan data dilakukan tiap 10 menit selama 120 sekali

operasional, untuk tiap variasi tekanan kerja evaporator dan massa air

yang dipanasi, temperatur kerja evaporator divariasikan dengan

mengatur angka pada pengaturan thermostat, sedangkan massa air yang

dipanasi divariasikan dengan alat ukur takaran liter.

c. Data yang dicatat adalah temperatur masuk evaporator (TMEvap),

temperature keluar evaporator (TKEvap), temperatur keluar kompresor

(TKKomp), tekanan refrijeran masuk kompresor (PM), tekanan refrijeran

keluar kompresor (PK), temperature evaporator (Tair-evap) dan temperatur

(32)

13 d. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk hari berikutnya kondisi

mesin penelitian harus diperiksa untuk memastikan tidak ada masalah

seperti kebocoran freon pada mesin maupun alat ukur yang terlepas.

e. Setelah data yang dibutuhkan untuk penelitian selesai diambil, kemudian

masuk tahap pengolahan data.

Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan

padaparameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan

(33)

14

BAB IV

HASIL DAN EMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

Data yang diperoleh pada saat penelitian dari konfigurasi mesin

pendingin tanpa pemanfaatan panas buang (standar) dan mesin pendingin

dengan pemanfaatan panas buang dengan menggunakan dua kondensor

adalah sebagai berikut :

Suhu udara sekitar = 28⁰C

Adapun data yang diperoleh dari penelitian ini adalah :

1. Data pertama

Tabel 1. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 (untuk alat standar).

(34)

15 Tabel 2. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP)untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 (untuk alat standar).

Tabel 3. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor).

P evap P Kond Hf Kond (H4) Hg Evap (H1) H Komp (H2) COP

Kpa Kpa kj/kg kj/kg kj/ kg (Standar)

1 168,95 1099,74 220,30 414,12 412,75

2 217,21 1168,69 192,85 413,94 437,49

3 224,11 1175,58 195,09 413,74 454,48 5,37

4 224,11 1189,37 210,34 413,34 464,11 4,00

5 237,90 1203,16 198,51 413,12 470,49 3,74

6 224,11 1189,37 198,51 412,89 472,27 3,61

7 224,11 1203,16 205,53 412,89 473,76 3,41

8 237,90 1216,95 201,99 412,65 476,08 3,32

9 237,90 1203,16 198,51 412,65 477,03 3,33

10 237,90 1203,16 201,99 412,41 476,21 3,30

11 237,90 1203,16 200,82 412,65 475,40 3,38

12 237,90 1203,16 201,99 412,41 476,21 3,30

13 237,90 1203,16 203,16 412,15 475,40 3,30

(35)

16 Tabel 4. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP)untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 massa air yang

1 168,95 1065,27 221,57 414,45 413,36

2 224,11 1168,69 200,82 414,29 441,55

3 265,47 1272,11 203,16 413,34 459,90 4,51

4 293,05 1306,58 203,16 412,65 470,57 3,62

5 293,05 1375,53 207,92 412,65 479,17 3,08

6 306,84 1444,48 207,92 412,65 481,02 2,99

7 306,84 1513,43 207,92 411,88 481,94 2,91

8 306,84 1547,90 209,13 412,41 481,74 2,93

9 320,63 1616,85 209,13 412,41 481,26 2,95

10 320,63 1651,32 209,13 411,88 480,90 2,94

11 320,63 1651,32 209,13 411,61 480,90 2,92

12 327,53 1720,27 209,13 411,61 481,05 2,92

13 293,05 1754,74 209,13 411,32 480,67 2,92

No

Q loss m refrigeran Q Kond Q berguna Q terbuang Peningkatan COP

(kJ) (kg/detik) (kJ) (kJ) (kJ) (%)

1 10,24 0,0001 0,0170 0,0000 0,0170 2 12,86 0,0014 0,3320 0,0187 0,3134

3 15,59 0,0014 0,3652 0,0373 0,3279 5,08 12,49% 4 21,34 0,0028 0,7424 0,0000 0,7424 3,62 0,00% 5 24,35 0,0015 0,4155 0,0187 0,3968 3,26 5,95% 6 27,43 0,0016 0,4251 0,0000 0,4251 2,99 0,00% 7 30,58 0,0016 0,4352 0,0187 0,4166 3,08 5,76% 8 33,79 0,0016 0,4416 0,0373 0,4043 3,26 11,34% 9 33,79 0,0003

10 37,07 0,0017 0,4488 0,0560 0,3928 3,43 16,73% 11 43,81 0,0031 0,8309 0,0000 0,8309 2,92 0,00% 12 43,81 0,0004 0,0981 0,0373 0,0607 4,41 51,13% 13 47,26 0,0017 0,4724 0,0187 0,4537 3,07 5,31%

(36)

17 2. Data kedua

Tabel 7. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 4 (untuk alat standar).

waktu P evap P kond TK evap TK komp TM evap T air evap

1 265,47 1444,48 193,97 412,89 460,28 4,62

2 224,11 1203,16 195,09 412,41 466,41 4,02

3 231,00 1203,16 204,34 412,41 469,68 3,63

4 237,90 1203,16 195,09 412,41 471,31 3,69

5 237,90 1223,85 193,97 411,88 475,19 3,44

6 237,90 1237,63 193,97 412,41 472,60 3,63

7 237,90 1237,63 199,66 411,88 473,42 3,45

8 237,90 1237,63 198,51 412,41 475,06 3,41

9 237,90 1237,63 196,23 411,88 473,42 3,50

10 237,90 1237,63 195,09 411,61 472,60 3,55

11 237,90 1237,63 195,09 411,88 472,60 3,57

12 237,90 1237,63 195,09 411,88 473,42 3,52

13 237,90 1237,63 195,09 412,41 475,06 3,47

(37)

18 Tabel 8. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 4, massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor).

Tabel 9. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 4, massa air yang

1 251,68 1306,58 204,34 411,03 463,11 3,97

2 279,26 1341,06 204,34 411,61 471,87 3,44

3 286,16 1444,48 203,16 411,32 477,60 3,14

4 293,05 1492,74 204,34 411,03 475,65 3,20

5 299,95 1547,90 204,34 411,32 476,62 3,17

6 306,84 1582,37 205,53 411,03 478,96 3,03

7 306,84 1616,85 205,53 411,03 481,26 2,93

8 293,05 1823,69 205,53 411,03 479,80 2,99

9 293,05 1651,32 209,13 411,32 479,18 2,98

10 313,74 1706,48 205,53 411,03 486,40 2,73

11 293,05 1996,06 205,53 411,03 479,74 2,99

12 279,26 1740,95 207,92 411,03 482,56 2,84

13 279,26 1754,74 205,53 411,03 486,76 2,71

(38)

19 evaporator pada level 6 (untuk alat standar).

1 43,81 0,0004 0,0914 0,0000 0,0914 3,97 0,00% 2 47,26 0,0017 0,4540 0,0373 0,4167 3,80 10,61% 3 50,76 0,0017 0,4714 0,0560 0,4154 3,63 15,66% 4 50,76 0,0004 0,1110 0,0373 0,0737 4,61 44,13% 5 54,31 0,0018 0,4782 0,0000 0,4782 3,17 0,00% 6 54,31 0,0004 0,1204 0,0373 0,0831 4,27 41,25% 7 54,31 0,0004 0,1214 0,0187 0,1028 3,53 20,62% 8 57,90 0,0018 0,4932 0,0373 0,4558 3,29 10,10% 9 57,90 0,0005 0,1289 0,0187 0,1102 3,56 19,34% 10 61,54 0,0018 0,5133 0,0187 0,4946 2,86 4,97% 11 57,90

12 61,54 0,0018 0,5078 0,0000 0,5078 2,84 0,00% 13 61,54 0,0005 0,1404 0,0187 0,1217 3,21 18,20%

(39)

20 dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor).

1 265,47 1341,06 222,86 413,12 409,27

2 237,90 1237,63 203,16 412,41 466,86 3,84

3 237,90 1237,63 200,82 411,88 471,78 3,52

4 237,90 1203,16 196,23 411,61 473,76 3,47

5 237,90 1203,16 193,97 411,61 473,76 3,50

6 237,90 1203,16 193,97 411,88 475,40 3,43

7 237,90 1203,16 193,97 411,61 475,40 3,41

8 237,90 1203,16 193,97 411,88 473,76 3,52

9 237,90 1203,16 193,97 411,88 476,21 3,39

10 237,90 1203,16 195,09 411,88 476,21 3,37

11 237,90 1203,16 195,09 411,61 476,21 3,35

12 237,90 1203,16 195,09 411,61 477,03 3,31

13 237,90 1203,16 193,97 411,88 476,21 3,39

(40)

21 Tabel 14. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 6, massa air yang dipanasi 32 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang

1 251,68 1341,06 224,14 411,03 448,80 4,95

2 231,00 1396,21 205,53 411,03 480,02 2,98

3 224,11 1410,00 207,92 411,32 482,17 2,87

4 251,68 1444,48 209,13 411,32 485,28 2,73

5 265,47 1513,43 205,53 411,03 486,18 2,73

6 237,90 1513,43 207,92 411,03 487,87 2,64

7 237,90 1561,69 205,53 411,03 488,48 2,65

8 265,47 1616,85 205,53 411,03 488,14 2,67

9 293,05 1637,53 205,53 411,03 488,80 2,64

10 279,26 1685,79 204,34 410,73 486,60 2,72

11 279,26 1706,48 203,16 410,09 488,13 2,65

12 293,05 1720,27 203,16 410,42 486,25 2,73

13 293,05 1734,06 201,99 410,42 486,98 2,72

No

1 61,54 0,0005 0,1233 0,0000 0,1233 4,95 0,00% 2 65,23 0,0019 0,5099 0,0373 0,4725 3,27 9,78% 3 65,23 0,0005 0,1466 0,0560 0,0906 4,35 51,51% 4 76,53 0,0047 1,2928 0,0187 1,2741 2,79 1,97% 5 72,72

6 72,72 0,0006 0,1671 0,0187 0,1484 3,05 15,40% 7 72,72 0,0006 0,1669 0,0000 0,1669 2,65 0,00% 8 72,72 0,0006 0,1667 0,0373 0,1294 3,49 30,80% 9 65,23

10 65,23 0,0005 0,1487 0,0000 0,1487 2,72 0,00% 11 72,72 0,0032 0,9188 0,0373 0,8815 2,80 5,60% 12 65,23

13 61,54

(41)

22 4. Data keempat

Tabel 17. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP)

1 162,05 1030,79 220,30 413,74 414,77

2 210,32 1168,69 192,85 413,12 438,30

3 217,21 1203,16 203,16 412,65 452,52 5,25

4 231,00 1203,16 211,56 412,65 459,87 4,26

5 237,90 1203,16 205,53 412,65 466,41 3,85

6 237,90 1203,16 201,99 412,65 470,49 3,64

7 244,79 1203,16 198,51 412,65 471,31 3,65

8 237,90 1216,95 211,56 412,65 469,53 3,54

9 237,90 1216,95 198,51 412,65 471,17 3,66

10 237,90 1216,95 203,16 412,65 471,99 3,53

11 237,90 1216,95 198,51 412,89 471,17 3,68

12 237,90 1216,95 198,51 412,65 471,99 3,61

13 237,90 1216,95 198,51 412,89 472,81 3,58

(42)

23 Tabel 18. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi 47 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor).

Tabel 19. Data hasil pengolahan (pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi 47 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang

1 162,05 1065,27 224,14 413,34 413,36

2 244,79 1216,95 200,82 412,65 442,52

3 272,37 1272,11 204,34 412,65 463,20 4,12

4 279,26 1306,58 204,34 412,65 471,40 3,55

5 293,05 1375,53 205,53 412,65 480,03 3,07

6 293,05 1410,00 207,92 412,41 483,03 2,90

7 293,05 1465,16 207,92 411,88 482,36 2,89

8 293,05 1499,64 207,92 412,41 481,19 2,97

9 299,95 1527,21 207,92 411,88 481,86 2,91

10 306,84 1582,37 209,13 411,61 481,53 2,90

11 313,74 1616,85 210,34 411,88 481,26 2,91

12 313,74 1637,53 209,13 411,61 482,77 2,85

13 320,63 1651,32 209,13 411,61 483,49 2,82

(43)

24 Tabel 20. Data hasil pengolahanan (pada Qberguna, COPp dan

PeningkatanCOP) untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi 47 liter (untuk alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor).

5. Data kelima

Tabel 21. Data hasil pengamatan untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, (untuk alat standar).

1 21,34 0,0002 0,0356 0,0000 0,0356 2 21,34 0,0002 0,0406 0,0000 0,0406

3 24,35 0,0015 0,3897 0,0000 0,3897 4,12 0,00% 4 27,43 0,0015 0,4086 0,0823 0,3263 4,46 25,81% 5 27,43 0,0002 0,0606 0,0274 0,0332 4,92 59,98% 6 30,58 0,0016 0,4359 0,0823 0,3536 3,63 25,39% 7 33,79 0,0016 0,4431 0,0548 0,3883 3,38 16,65% 8 37,07 0,0016 0,4474 0,0274 0,4200 3,22 8,19% 9 43,81 0,0030 0,8314 0,0274 0,8040 3,04 4,43% 10 43,81 0,0004 0,0982 0,0000 0,0982 2,90 0,00% 11 47,26 0,0017 0,4728 0,0548 0,4180 3,36 15,59% 12 50,76 0,0018 0,4833 0,0548 0,4284 3,28 15,33% 13 50,76 0,0004 0,1146 0,0000 0,1146 2,82 0,00%

(44)

25 dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor).

1 265,47 1444,48 212,79 411,88 450,61 5,14

2 224,11 1203,16 195,09 412,89 465,59 4,13

3 224,11 1203,16 198,51 412,89 470,49 3,72

4 237,90 1216,95 196,23 412,65 471,17 3,70

5 237,90 1216,95 195,09 412,65 471,17 3,72

6 237,90 1216,95 195,09 412,41 471,17 3,70

7 237,90 1216,95 198,51 412,65 471,17 3,66

8 237,90 1216,95 201,99 412,41 471,99 3,53

9 224,11 1189,37 201,99 412,41 470,63 3,61

10 231,00 1189,37 199,66 411,88 471,45 3,56

11 237,90 1189,37 193,97 411,88 472,27 3,61

12 237,90 1189,37 195,09 412,41 472,27 3,63

13 231,00 1168,69 195,09 412,41 473,29 3,57

(45)

26 Tabel 24. Data hasil pengolahan(pada tekanan, enthalpy dan COP) untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang

1 279,26 1513,43 207,92 411,88 467,48 3,67

2 286,16 1513,43 205,53 411,61 475,14 3,24

3 293,05 1547,90 205,53 411,32 480,03 3,00

4 293,05 1582,37 205,53 411,32 481,53 2,93

5 293,05 1603,06 207,92 411,32 482,26 2,87

6 293,05 1603,06 205,53 411,03 483,12 2,85

7 293,05 1637,53 205,53 411,03 485,35 2,77

8 293,05 1637,53 205,53 411,03 483,63 2,83

9 293,05 1651,32 209,13 411,32 481,77 2,87

10 293,05 1672,00 204,34 411,03 485,87 2,76

11 293,05 1685,79 204,34 411,03 486,60 2,74

12 279,26 1685,79 205,53 411,03 484,87 2,78

13 293,05 1878,85 207,92 411,32 480,68 2,93

No

1 50,76 0,0004 0,1077 0,0000 0,1077 3,67 0,00% 2 54,31 0,0018 0,4756 0,1085 0,3671 4,21 29,85% 3 54,31 0,0004

4 54,31 0,0004 0,1214 0,1085 0,0129 6,44 119,87% 5 54,31 0,0004 0,1221 0,0000 0,1221 2,87 0,00% 6 54,31 0,0004 0,1223 0,0362 0,0861 3,99 39,96% 7 61,54 0,0032 0,8831 0,0000 0,8831 2,77 0,00% 8 57,90

9 61,54 0,0019 0,5064 0,0000 0,5064 2,87 0,00% 10 65,23 0,0018 0,5199 0,0000 0,5199 2,76 0,00% 11 72,72 0,0032 0,9112 0,0362 0,8750 2,88 5,42% 12 65,23

13 72,72 0,0033 0,8947 0,0000 0,8947 2,93 0,00% COPp

(46)

27 Tabel 26. Data hasil rata-rata dari alat standar dan alat dengan pemanfaatan panas buang menggunakan dua kondensor pada variasi yang berbeda.

4.2 Pengolahan data dan perhitungan

Berikut adalah proses pengolahan dan perhitungan data yang saya

lakukan dalam penelitian :

1. Mengkonversikan tekanan masuk dan keluar kompresor

Karna data dari tekanan (presure) yang didapat masih menggunakan

satuan Psi maka data tersebut dikonversikan ke satuankPakemudian

menjadi tekanan absolut, menggunakanMs Excel dengan persamaan

berikut :

Pevap (kPa) = {[6894,75729*Pevap(Psi)]+100000}/1000

Dengan : 6894.75729 adalah (1 Psi = 6894,75729 MPa)., 100000 adalah

Tekanan absolutkPa ke 1 atm dan1000 adalah Dari MPa ke kPa (mega

ke kilo).

2. Mencari Hfpada evaporator (H4) dan Hg pada kompresor (H1)

Untuk mendapatkan nilai Hf dan Hg menggunakan tabel temperature

Freon-22 (saturation properties) yaitu Temperatur dan Enthalpy,

kemudian membuat grafik x-y scatter pada Ms Excel dengan :

Aksis x = Temperatur (⁰C)

Aksis y = Enthalpy (Hfatau Hg)

Kemudian mengubah pengaturan format trendline dari tabel dengan

polynomial pada order = 2, lalu display Equation on Chart-nya diceklis

kemudian click “Close” pada sudut kanan bawah (Gambar 7).

Q berguna Peningkatan COP

(kJ) (%)

1 Beban Evap level 2, massa air 32 Lt 0,0202 3,51 10,87% 3,15 3,64 2 Beban Evap level 4, massa air 32 Lt 0,0233 3,56 15,41% 3,09 3,66 3 Beban Evap level 6, massa air 32 Lt 0,0228 3,34 12,78% 2,90 3,46 4 Beban Evap level 2, massa air 47 Lt 0,0316 3,56 15,58% 3,08 3,84 5 Beban Evap level 2, massa air 62 Lt 0,0289 3,54 19,51% 2,94 3,79

COPp

No COP (m-air) COP

(47)

28 Gambar 7. Pengaturan format “trendline” pada tabel dengan polynomial.

Cara ini digunakan untuk mendapatkan rumus pendekatan nilai Hf dan

Hg. Rumusyang didapatkan dari cara ini adalah sebagai berikut :

Hf = (y = 0,0034x2 + 1,1493x + 198,51)

= (0,0034*TMevap2 + 1,1493*TMevap + 198,51)

Hg = (y = -0,0047x2 + 0,4018x + 407,18)

= (-0,0047*TKevap2 + 0,4018*TKevap + 407,18)

3. Mecari Hkompresor(H2)

Untuk mendapatkan rumus yang digunakan unruk mendapatkan enthalpy

kompresorHkomp(H2) juga menggunakan tabel temperature Freon-22

(superheated vapor) yaitu Temperatur dan Enthalpy pada tiap pressure

atau tekanan yang berbeda yang disesuaikan dengan tekanan pada

(48)

29 adalah 140 kPa sampai tekanan paling tinggi pada kondensor/Pkondadalah

2000kPa.Kemudian membuat grafik x-y scatter pada Ms Excel dengan :

Aksis x = Temperature (⁰C)

Aksis y = Enthalpy sesuai pressure (tekanan absolut yang

sudah ada dalam tabel R-22)

Pengaturan polynomialnya sama seperti pada kasus mencari Hf dan Hg,

sebagai contoh saya gunakan rumus dari tekanan yang paling rendah

dan tekanan yang paling tinggi sebagai berikut :

Pada tekanan 140 kPa = (y = 0,0005x2 + 0,6446x + 412,34)

= (0,0005*TKkomp2 + 0,6446*TKkomp + 412,34)

Pada tekanan 2000 kPa = (y = -0,0003x2 + 0,9557x + 371,12)

= (-0,0003*TKkomp2 + 0,9557* TKkomp + 371,12)

Setelah didapat nilai dari rumus diatas, kemudian untuk mendapat nilai

Hkomp yang paling mendekati nilai Hkomp sebenarnya saya menggunakan

Ms Excel.

4. Menghitung COP

Setelah H1, H2 dan H4 telah didapatakan maka selanjutnya mencari

COP dari mesin pendingin dengan rumus :

5. Mencari kalor dari luar yang masuh ke kotak evaporator (Qloss)

Persamaan yang digunakan adalah rumus perpindahan kalor konduksi

dari buku (Holman, 1984).

h = 1,42*(∆T/L)0,25

= (1,42*((suhu udara - Tair evap)/tinggi air)0,25*t)/1000,

dengant adalah waktu 10 menit (setiap satu kali pengambilan data)

[10 * 60 = 600 (s)],

p

airadalah 1000 (kg/m2).

6. Mencari mrefrigerant (mref)

Untuk mencari massa refrigerant yang mengalir setiap waktunya (10

menit) digunakanlah persamaan sebagai berikut :

(49)

30 dengan

m

air pada evapadalah massa air dalam kotak evaporator, Cpair

adalah 4200 kJ, ∆Tevapadalah Penurunan suhu air pada evaporator.

7. Menghitung Qkondensor (Qkond)

Persamaan yang digunakan adalah :

Qkond = (mref * Qin)/Cpair/waktu (t)

Qin = H2 – H4

8. Mencari Qberguna (kalor yang dimanfaatkan untuk memanaskan air)

Qberguna = (mair panas*Cp*∆Tair panas),

dengan;mair panasadalah massa air yang dipanasi, ∆Tair panasadalah

peningkatan suhu air panas

9. Mencari Qterbuang (kalor yang terbuang ke udara atau lingkungan)

Qterbuang = Qkond - Qberguna

10.Mencari COPp digunakan persamaan :

11.Peningkatan COP didapat dengan persamaan :

4.3 Pembahasan grafik hasil penelitian

Dari penelitian dan proses pengolahan data yang sudah saya lakukan

(50)

31 Gambar 8. Peningkatan suhu air yg dipanasi untuk kondisi pengaturan beban

evaporator pada level berbeda, massa air yg dipanasi 32 liter.

Pada Gambar 8 diatas terlihat bahwa suhu air yang dipanasi dengan

memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin menggunakan dua

kondensor, seiring berjalannya waktu mengalami kenaikan suhu yang cukup

baik dan stabil. Namun dari ketiga kenaikan suhu pada ketiga temperatur

evaporator tersebut, proses kenaikan suhu yang paling baik adalah terjadi

pada temperatur evaporator 4 dan pada temperatur evaporator 6.

(51)

32 Pada Gambar 9 diatas terlihat bahwa suhu air yang dipanasi dengan

memanfaatkan panas buang dari mesin pendingin menggunakan dua

kondensor, mengalami kenaikan suhu yang hampir sama dan stabil seiring

dengan berjalannya waktu. Pada kondisi beban evaporator pada level6

kenaikan suhunya lebih baik dari kedua variasi 2 dan 4, namun pada menit

akhir pengujian rata-rata suhu yang dihasilkan hampir sama nilainya yaitu

sekitar 42⁰C.

Gambar 10. Grafik rata-rata antara COP standar dan COP alat yang dimanfaatkan panas buangnya sebagai pemanas air, untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level berbeda massa air yg dipanasi 32 liter.

Pada Gambar 10terlihat bahwa dari tiga rata-rata COP pada alat

tanpa pemanfaatan panas buang dari mesin pendingin lebih tinggi. Hal ini

disebabkan oleh pembuangan panas dari alat standar lebih baik

(menggunakan bantuan 2 kipas/fan untuk pembuangan panasnya). Dari

kedua alat ini variasi yang paling baik adalah pada kondisi pengaturan beban

(52)

33 Gambar 11. Grafik rata-rata antara COP standar dan COP yg dimanfaatkan panas buangnya sebagai pemanas air, untuk kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 massa air yg dipanasi berbeda.

Pada Gambar 11 juga terlihat bahwa rata-rata COP pada alat tanpa

pemanfaatan panas buang (standar) lebih tinggi dari COP dengan

pemanfaatan panas buang sebagai pemanas air. Dari mesin pendingin

dengan pemanfaatan panas buang, variasi yang paling baik adalah pada

kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yang dipanasi

47 liter.

(53)

34 Pada Gambar 12 rata-rata COPp pada alat dengan pemanfaatan panas

buang sebagai pemanas air, variasi yang paling baik adalah pada kondisi

pengaturan beban evaporator pada level 4 yang mencapai 3,55.

Gambar 13. Grafik dari rata-rata COPp pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2, massa air yg dipanasi berbeda.

Pada Gambar 13terlihat bahwa rata-rata COPp pada alat dengan

pemanfaatan panas buang sebagai pemanas air, variasi yang paling baik

adalah pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level 4massa air

yang dipanasi 47 liter. Namun secara keseluruhan dari tiga variasi diatas

(54)

35 Gambar 14. Grafik dari rata-rata peningkatan COPp pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level berbeda, massa air yg dipanasi 32 liter.

Pada Gambar 14 rata-rata peningkatan COP terjadi pada alat dengan

pemanfaatan panas buang sebagai pemanas air, yaitu dari COP ke COPp.

Dari ketiga variasi diatas terlihat bahwa pada kondisi pengaturan beban

evaporator pada level 4 massa air yang dipanasi 32 liter adalah yang terbaik

dengan peningkatan COP 15%.

(55)

36 Pada Gambar 15 rata-rata peningkatan COP yang dihasilkan selama

120 menit semakin meningkat pada setiap massa air yang dipanasi, dari

ketiga variasi diatas, terjadi peningkatan COP terbaik sebasar 19% pada

kondisi pengaturan beban evaporator pada level 2 massa air yang dipanasi

62 liter.

Gambar 16. Grafik dari rata-rata Qberguna pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level berbeda, massa air yg dipanasi 32 liter.

Pada Gambar 16 dari ketiga variasi kondisi pengaturan beban

evaporator pada level berbeda, rata-rata Qberguna yang termanfaatkan pada

mesin pendingin dengan pemanfaatan panas buang sebagai pemanas air

selama 120 menit adalah 20 J sampai 23,5 J. Dari ketiga variasi diatas yang

terbaik yaitu pada kondisi pengaturan beban evaporator pada level 4 massa

air yang dipanasi 32 liter dengan Qberguna yang dimanfaatkan selama 120

(56)

37 Gambar 17. Grafik dari rata-rata Qberguna pada kondisi pengaturan beban

evaporator pada level 2, massa air yg dipanasi berbeda.

Pada Gambar 17 dari ke tiga rata-rata Qberguna yang termanfaatkan

sebagai pemanas air seama 120 menit adalah sebesar 20 J sampai 32 J. Dari

ketiga variasi diatas yang terbaik yaitu pada kondisi pengaturan beban

evaporator pada level 2 massa air yang dipanasi 47 liter dengan Qberguna

(57)

38

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian dan perhitungan Pada Skripsi ini dapat disimpulkan bahwa :

1. Model pemanas air dengan memanfaatkan panas buang mesin pendingin

berhasil dibuat.

2. Dari rata-rata COP yang dihasilkan ternyata COP mesin pendingin

dengan menggunakan dua kondensor relatif lebih rendah dari COP

mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas buang.

3. Pemanfaatan panas buang dari mesin pendingin yang menggunakan dua

kondensor sebagai pemanas air berhasil hal ini ditunjukan dengan

rata-rata Qberguna efektif yang dihasilkan yaitu 31,6 J selama 120 menit.

4. Suhu efektif yang dihasilkan dari pemanfaatan panas buang mesin

pendingin menggunakan dua kondensor dalam pengoperasian selama

120 menit adalah 44⁰C.

5.2 Saran

Adapun saran untuk pihak yang akan mengembangkan penelitian pada

bidang ini adalah :

1. Untuk sensor temperatur air yang akan dipanasi, gunakanlah lebih dari

satu sensor serta peletakan posisi sensor dalam air yang akan dipanasi,

letakankan sensor pada titik yang bebeda agar didapat pembacaan suhu

air yang lebih baik.

2. Jika menggunakan sensor temperatur termokopel pada bodi atau

kerangka alat yang terbuat dari bahan konduktor, sebaiknya lapisi

dengan isolasi listrik tipis namun harus tetap bisa membaca temperatur

dengan normal dari bagian alat yang diinginkan, ini dilakukan agar arus

(58)

39 3. Pada kondensor koil yang digunakan untuk menyalurkan kalor (Q) ke air

yang ingin dipanasi, sebaiknya tambahkan sirip agar pembuangan kalor

ke air yang dipanasi lebih baik dan maksimal.

4. Jika menggunakan mesin pendingin tanpa pemanfaatan panas

buang(standar) sebagai pembanding, sebaiknya jangan menggunakan fan

(kipas). Kalau pun harus menggunakan fan tambahan untuk membantu

pembuangan kalor dari kondensor gunakanlah satu fan saja, agar

pembuangan kalor dari kondensor pada mesin standar sama dengan

(59)

40

DAFTAR PUSTAKA

Holman. J.P.,(1984), Heat Trasfer, Erlangga Jakarta., Edisi V, PP. 288-289.

Kaushik, S.C., Singh, M., (1995), Feasibility and Design studies for heat

recovery from a refrigeration system with a canopus heat exchanger,

Heat Recovery Systems & CHP, Vol.15,pp:665-673.

Slama, R. B., (2010), Refrigerator Coupling to a Water-Heater and Heating

Floor to Save Energy and to Reduce Carbon Emissions, Computational

Water, Energy, and Environmental Engineering, ,2, pp: 21-29

Slama, R.B., (2009), Water-heater coupled with the refrigerator to develop

the heat of the condenser, International Renewable Energy Congress,

November 5-7, Sousse Tunisia

Suntivarakorn, P., Satmarong, S., Benjapiyaporn, C., Theerakulpisut, S.,

(2010), An Experimental Study on Clothes Drying Using Waste Heat

from Split Type Air Conditioner, International Journal of Aerospace

and Mechanical Engineering 4:4

Zhu, C.,Yang, M., Wang, J.L., (2012), Research and Analysis of the

Domestic Cooling and Heating Unit, Journal Of Environmental

(60)

41

LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 Foto Konfigurasi Alat Yang Digunakan Dalam Penelitian

Keterangan:

(61)

42 Keterangan:

(62)

43

LAMPIRAN 2 Foto Peralatan Yang Digunakan Dalam Penelitian

Kondensor koil

(63)

44 Manometer (Presure Gate)