4 BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Prinsip Dasar Pengkondisian Udara
Untuk mencapai kenyamanan, kesehatan dan kesegaran hidup dalam rumah tinggal atau bangunan – bangunan bertingkat, khususnya di daerah beriklim tropis dengan udara yang panas dan tingkat kelembaban tinggi, diperlukan usaha untuk mendapatkan udara segar baik udara segar dari alam dan aliran udaran buatan. Udara yang nyaman mempunyai kecepatan tidak boleh lebih dari 5 km/jam dengan suhu/ temperatur kurang dari 30°C dan banyak mengandung O
2.
Daerah di Indonesia kebanyakan kurang memberikan kenyamanan karena udaranya panas (23 -34°C), kotor (berdebu, berasap) dan angin tidak menentu, khususnya pada bangunan tinggi dimana angin mempunyai kecepatan tinggi. Karena keadaan alam yang demikian, maka diperlukan suatu cara untuk mendapatkan kenyamanan dengan menggunakan alat penyegaran udara (air condition).
Pengkondisian udara adalah suatu sistem pengaruh kenyamanaan terhadap udara untuk mengatur suhu, kelembaban, kebersihan dan pendistribusiannya secara serentak guna mencapai kondisi nyaman yang diperlukan oleh orang yang berada di dalam suatu ruangan. Atau dapat didefinisikan suatu proses mendinginkan udara sehingga mencapai temperatur dan kelembaban yang ideal. Sistem pengkondisian udara pada umumnya dibagi menjadi 2 golongan utama :
- Pengkondisian udara untuk kenyamanan kerja - Pengkondisian udara untuk industri
Sistem pengkondisian udara untuk industri dirancang untuk memperoleh
kenyamanan ruangan suhu, kelembaban dan distribusi udara yang sesuai
dengan yang dipersyaratkan oleh proses serta peralatan dipergunakan di dalam
ruangan. Dengan adanya pengkondisian udara ini, diharapkan udara menjadi
segar sehingga karyawan dapat bekerja dengan baik, pasien di rumah sakit
menjadi lebih nyaman dan penghuni rumah tinggal menjadi nyaman
5 2.2 Komponen penyusun dan sistem kerja AC Split
2.2.1 AC Split
AC split adalah perangkat alat yang berfungsi untuk mengatur kondisi suhu pada ruangan menjadi lebih rendah dari suhu yang ada di lingkungan sekitar. Semua jenis atau tipe Air Conditioner atau penyejuk udara bekerja maksimal apabila kondisi ruangan dalam keadaan rapat, tidak ada lubang ventilasi atau jendela yang terbuka.
Untuk dapat menghasilkan proses sirkulasi udara yang membuat udara dalam suatu ruangan menjadi sejuk cenderung dingin, AC split memiliki beberapa komponen penyusun. Beberapa komponen penyusun antara lain.
Gambar 2.1 Ac split
2.2.2 Evaporator
Komponen pertama adalah evaporator. Evaporator pada ac jenis ini diproduksi dari pipa berbahan tembaga dengan panjang serta diameter yang disesuaikan. Desain evaporator sengaja dibuat berlekuk – lekuk untuk menghemat dan mampu mnenyerap suhu panas pada udara ruangan secara efektif.
2.2.3 Kompresor
Kompresor merupakan komponen utama pada sistem refrigerant
yang mempunyai fungsi untuk mensirkulasikan refrigerant ke sistem
dengan cara mengkompresi dan menghisap refrigerant.
6 2.2.4 Katup expansi
komponen yang berfungsi menurunkan tekanan refrigeran.
Pada prinsipnya ekspansi dapat menurunkan tekanan karena luas penampa ng dari katup ekspansi inilebih kecil dari pipa penghubung sehingga aliran refrigeran menjadi terhambat. Akibat dari halini, tekanan referigeran menjadi naik saat sebelum refrigeran melewati katup ekspansi, namunsetelah melewati katup ekspansi, tekanan refrigeran menjadi turun 2.2.5 Kondensor
Komponen yang sealanjutnya adalah kondensor yang terbuat dari pipa berbahan tembaga. Komponen ini berfungsi sebagai pelepas suhu panas udara yang terbawa oleh Freon untuk dilepas menjadi udara dingin di ruangan.
2.2.6 Refrigerant
Refrigerant adalalah zat yang mudah diubah wujudnya dari gas menjadi cair ataupun dari cair ke gas. Refirgerant atau yang sering kita sebut freon adalah cairan yang menyerap panas pada suhu rendah dan menolak panas pada suhu yang lebih tinggi. Refrigerant adalah zat yang mengalir dalam mesin pendingin (refirigerasi) atau mesin pengondisian udara (AC).
2.3 Refrigerant R32
Refrigernt R32 atau freon R32 merupakan salah satu solusi mengatasi pemanasan global karena zat tersebut memiliki kinerja dan efisiensinya yang lebih tniggi. Refriigerant R32 atau freon R32 memiliki keuntungan bagi potensi penurunan pemanasan global dan pengurangan jumlah isi.
2.4 Pengertian pengondisian udara
Sistem pengkondisian udara adalah suatu proses mendinginkan udara
sehingga dapat mencapai temperatur dan kelembaban yang sesuai dengan
yang dipersyaratkan terhadap kondisi udara suatu ruangan tertentu, mengatur
aliran dan kebersihannya. Di dalam suatu ruangan yang udaranya
dikondisikan, temperatur dan kelembaban udara dapat dikontrol sampai
kondisi dimana penghuni ruangan merasa nyaman. Peralatan yang dapat
dipakai untuk pengkondisian udara biasanya adalah air conditioner (AC),
humidifier (pelembab), fan atau blower. Disamping untuk mengontrol
7 temperatur udara, AC dapat digunakan sekaligus untuk sirkulasi sehingga kondisi udara tetap bersih. Fan dan bower hanya digunakan untuk sirkulasi udara saja.Air conditioner atau alat pengkondisi udara termasuk jenis mesin yang bekerja mengikuti siklus termodinamika yaitu siklus kompresi uap atau daur kompresi uap.
2.5 Sistem Refrigerasi kompresi uap
Sistem refrigerasi untuk AC split umumnya adalah sistem refrigerasi kompresi uap. Diagram pemipaan untuk sistem refrigerasi kompresi uap sederhana adalah seperti Gambar 2.2
Gambar 2.2 Diagram pemipaan Sistem Refrigerasi kompresi uap
2.5.1 Proses kompresi (1 – 2).
Proses ini berlangsung dikompresor secara isentropik adiabatik.
Kondisi awal refrigeran pada saat masuk kompresor adalah uap jenuh bertekanan rendah, setelah dikompresi refrigeran menjadi uap bertekanan tinggi. Oleh karena itu proses ini dianggap isentropik sehingga temperatur keluar kompresor pun meningkat. Besarnya gaya kerja kompresi per satuan massa refrigeran bisa dihitung dengan rumus:
q
w= (h
2– h
1)
Besarnya daya kompresi yang dilakukan:
Q
w= ṁ x q
w...
8 Dimana,
Q
e= Daya kompresi yang dilakukan (kW) ṁ = Laju aliran massa refrigeran (kg/s) q
e= Kerja kompresi yang dilakukan (kJ/kg)
h
2= Entalpy refrigeran saat keluar kompresor (kJ/kg) h
1= Entalpy refrigeran saat masuk kompresor (kJ/kg) 2) 2.5.2 Proses Kondensasi (2 – 3).
proses ini berlangsung dikondensor. Refrigeran yang bertekanan dan bertemperatur tinggi keluaran dari kompresor membuang kalor sehingga fasanya berubah menjadi cair. Hal ini berarti bahwa di kondensor terjadi penukaran kalor antara refrigeran dengan udara atau air, sehingga panas berpindah dari refrigeran ke udara atau air pendingin dan akhirnya refrigeran mengembun dan berubah fasa menjadi cair. Besar panas per satuan massa refrigeran yang dilepaskan di kondensor dinyatakan sebagai:
q
c=h
2– h
3.
Besarnya kapasitas kondensor yang dilakukan:
Q
c=ṁ x q
cDimana,
Q
c= Kapasitas pembuangan panas
(kW) ṁ = Laju aliran massa refrigeran (kg/s) q
c= Kalor yang dilepas oleh kondensor (kJ/kg) h
2= Entalpy refrigeran saat masuk kondensor (kJ/kg) h
3= Entalpy refrigeran saat keluar kondensor (kJ/kg) 2.5.3 Proses ekspansi (3 – 4).
Proses ini berlangsung secara isoentalpi, hal ini berarti tidak terjadi penambahan entalpi tetapi terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur. Proses penurunan tekanan terjadi pada katup ekspansi yang berbentuk pipa kapiler yang berfungsi mengatur laju aliran refrigeran dan menurunkan tekanan.
h
3= h
4Dimana,
9 h2 = entalpy refrigeran saat masuk ekspansi (kJ/kg)
h
3= entalpy refrigeran saat keluar ekspansi (kJ/kg) 2.5.4 Proses evaporasi (4 – 1).
Proses ini berlangsung dievaporator secara isobar isothermal.
Refrigeran dalam wujud cair bertekanan rendah menyerap kalor dari lingkungan / media yang didinginkan sehingga wujudnya berubah menjadi gas bertekanan rendah. Kondisi refrigeran saat masuk evaporator sebenarnya adalah campuran cair dan gas, hal ini terlihat dari gambar posisi titik 4 berada dalam kubah garis jenuh. Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator adalah :
q
e= h
1– h
4Besarnya kapasitas evaporator yang dilakukan:
Q
e= ṁ x q
eDimana,
Q
e= Kapasitas pendinginan (kW) ṁ = Laju aliran massa refrigeran (kg/s)
q
e= Kalor yang diserap oleh evaporator (kJ/kg) h
4= Entalpy refrigeran saat masuk evaporator (kJ/kg) h
2= Entalpy refrigeran saat keluar evaporator (kJ/kg) 2.6 Koefisien Kerja Sistem
Perbandingan antara besarnya kalor dari lingkungan yang dapat diambil oleh evaporator dengan kerja kompresor yang harus dilakukan disebut sebagai koefisien kinerja atau coeffisient of perfomance, COP (Dossat, 1981:109).
COP dari sistem refrigerasi terdiri dari COP ideal , dikenal dengan nama COP Carnot, dan COP aktual. COP Carnot adalah nilai teoritis maksimal yang bisa dicapai suatu sistem refrigerasi, sedangkan COP aktual adalah COP sebenarnya yang dihasilkan suatu sistem refrigerasi. Efisiensi refrigerasi adala perbandingan antara COP aktual dengan COP carnot.
a. COPaktual = 𝑞
e𝑞
w10 Atau
COPaktual =
ℎ1−ℎ4ℎ2−ℎ1b. COPcarnot =
𝑇 𝐸𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟𝑇 𝐾𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟−𝑇 𝐸𝑣𝑎𝑝𝑜𝑝𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟
c. η = .
𝐶𝑂𝑃 𝐶𝑎𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡𝐶𝑂𝑃 𝐴𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙𝑥100%
Untuk menentukan besarnya kalor yang dibutuhkan oleh air dapat digunakan dengan rumus persamaan berikut :
Qair =
ρ .Vair∆t
