Perhitungan Laju Alir Udara, QUdara Eva, Wkompresor, COP Untuk Q evaporator :
𝑄𝐸 = 𝑚̇ 𝑟𝑒𝑓× (ℎ2− ℎ1) Ket: 𝑚̇ 𝑟𝑒𝑓 = Laju alir (kg/s)
ℎ2 = Entalpi refrigeran keluar evaporator (kJ/kg) ℎ1 = Entalpi refrigeran masuk evaporator (kJ/kg) Berdasarkan data praktikum untuk input evaporator :
𝑇𝑖𝑛_𝑒𝑣𝑎 = 24,5 𝑂𝐶
%𝑅ℎ 𝑖𝑛 = 69,8 % _ 𝑉𝑖𝑛_ = 1,4 𝑚̇/𝑠 Maka :
ℎ𝑖𝑛_𝑒𝑣𝑎 = 62.7 𝑘𝐽/𝑘𝑔
Berdasarkan data praktikum untuk output evaporator : 𝑇𝑜𝑢𝑡_𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 = 17 𝑂𝐶
%𝑅ℎ 𝑜𝑢𝑡 = 66 % _ 𝑉𝑜𝑢𝑡_ = 4.4 𝑚̇/𝑠 Maka :
ℎ𝑜𝑢𝑡 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 = 37,23 𝑘𝐽/𝑘𝑔
Untuk temperatur rata – rata adalah sebagai berikut : 𝑇𝑓 (𝑂𝐶) =24.5 + 17
2 = 20.75 𝑂𝐶 Untuk flow udara rata – rata adalah sebagai berikut :
𝑉𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 = 𝑉𝑖𝑛+ 𝑉𝑜𝑢𝑡
2 = 1.4 + 4.4
2 = 2.9 𝑚̇/𝑠
Untuk mengetahui nilai massa jenis udara menggunakan interpolasi dari dari tabel Ideal-gas properties of air dengan temperatur sebesar 20.75 oC
𝜌𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 @20.75 𝐶 = 1.2018125 𝑘𝑔/𝑚̇3
Untuk menghitung nilai luas penampang pipa diperlukan data Panjang dan lebar penampang pendingin, nilai tersebut adalah :
𝐴 = 𝑃 𝑥 𝐿 𝐴 = 0,8 𝑚̇𝑥0,05𝑚̇
𝐴 = 0.04 𝑚̇2
Dalam hidrodinamik, laju aliran massa dapat diturunkan dari laju aliran volume dengan Persamaan Kontinuitas.
𝑄 = 𝐴 𝑥 𝑉
Mengalikan persamaan kontinuitas dengan massa jenis fluida maka diperoleh : 𝑚̇ 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = 𝜌 𝑥 𝐴 𝑥 𝑉
𝑚̇ 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = 1.2018125𝑘𝑔
𝑚̇3 𝑥 0.04 𝑚̇2 𝑥 2.9𝑚̇
𝑠 𝑚̇ 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = 0.1394103 𝑘𝑔/𝑠
Maka Q evaporator adalah :
𝑄𝐸 = 𝑚̇ 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 × (ℎ2− ℎ1) 𝑄𝐸 = 0.1394103𝑘𝑔
𝑠 𝑥 (62.7 − 37.23)𝑘𝐽
𝑘𝑔 ) 𝑄𝐸 = 3.55078 𝑘𝐽/𝑠
Kompressor
Berdasarkan hasil praktikum diperoleh data sebagai berikut : 𝑉 = 226.9 𝑣𝑜𝑙𝑡
𝐼 = 2.974 𝐴
cos 𝜃 = 0.978
𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 (𝑃) = 0.66 𝑘𝑊
Untuk daya perhitungan adalah sebagai berikut :
𝑃𝑝𝑒𝑟ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 = 𝑉 𝑥 𝐼 𝑥 cos 𝜃
𝑃𝑝𝑒𝑟ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 = 226.9 𝑥 2.974 𝑥 0.978 = 659.954987 𝑊 𝑃𝑝𝑒𝑟ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 = 0.6595 𝑘𝑊
Maka untuk perhitungan COP (coefficient of performance) adalah : 𝐶𝑂𝑃 𝐸𝑘𝑠𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎𝑙 = 𝑄 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟
𝑊 𝑘𝑜𝑚̇𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟
= 3.55078 0.6595 𝑘𝑊
=5,380335 Nilai EER dapat dihitung sebagai berikut :
𝐸𝐸𝑅 =
𝑂𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔𝑖𝑛𝑎𝑛(𝐵𝑇𝑈 𝑗𝑎𝑚̇ ) 𝐼𝑛𝑝𝑢𝑡 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑘 (𝑊𝑎𝑡𝑡)
𝐸𝐸𝑅 =
12115,76(𝐵𝑇𝑈 𝑗𝑎𝑚̇ ) 660 (𝑊𝑎𝑡𝑡)
Neraca Massa
Neraca Energi
EVAPORATOR
𝑇𝑖𝑛 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = 24.50𝐶 𝑅𝐻𝑖𝑛 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎= 69.8 % ρ = 1,2018125 kg. m/s2 𝑚̇ 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎= 0,1394103 𝑘𝑔/𝑠 𝑄𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟 = 3.55078 𝑘𝐽/𝑠
𝑚̇ 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎=0.1394103 𝑘𝑔/𝑠 𝑇𝑜𝑢𝑡 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎= 170𝐶 𝑅𝐻𝑜𝑢𝑡 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 = 66 %
EVAPORATOR
𝑚̇ 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 =0.1394103 𝑘𝑔/𝑠 𝑚̇ 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 =0.1394103 𝑘𝑔/𝑠
Profil Energi Akibat Pengaruh Parameter Parameter Terukur
Dalam praktikum Audit HVAC kali ini dalam pengukuran ada beberapa parameter terkait yaitu ialah kecepatan udara, temperature, daya listrik dan % Rh. Hubungan setiap parameter terhadap waktu dapat dilihat bpada grafik grafik dibawah ini :
Grafik diatas menggambarkan hubungan kecepatan udara masuk dan keluar evaporator terhadap waktu. Nilai kecepatan udara masuk maupun keluar eevaporator juga cenderung konstan seiring bertambahnya waktu, namun pada kecepatan udara keluar sedikit ada penurunan nilai meskipun masih cenderung konstan. Dari grafik dapat dilihat bahwa kecepatan udara keluar evaporator lebih tinggi dibandingkan kecepatan udara masuk evaporator. Hal ini menandakan bahwa terjadi laju perpindahan panas yang lebih besar dari refrigran ke udara keluaran evaporator.
Kecepatan udara masuk evaporator berada pada nilai sekitar 1-2 m/s dan kecepatan udara keluar evaporator memiliki nilai sekitar 4-5 m/s. kecepatan udara keluaran ini juga cukup tinggi dikarenakan setting AC yang diatur pada temperature setting 18°C sehingga AC bekerja lebih untuk mendinginkan kondisi ruangan yang memiliki temperature awal sebesar 26,5°C.
0 1 2 3 4 5 6
0 5 10 15 20 25 30 35
V (m/s)
Waktu (menit)
Kurva Hubungan Kecepatan Udara Masuk dan Keluar Evaporator terhadap Waktu
V in V out
Grafik diatas menggambarkan hubungan temperature udara masuk dan keluar evaporator terhadap waktu. Dalam grafik dapat dilihat bahwa temperature udara masuk dan keluar evaporator cenderung menurun seiring dengan berjalannya waktu. Hal ini menandakan bahwa AC bekerja untuk mendinginkan ruangan seperti yang diinginkan. Jika dilihat dari grafik juga dapat dilihat bahwa temperature keluar evaporator lebih rendah dibandingkan dengan temperature masuk evaporator hal ini dikarenakan temperature yang keluar evaporator merupakan udara yang diinginkan sesuai dengan temperature setting yang telah diatur pada AC. Namun pada grafik dapat dilihat bahwa nilai temperature keluar evaporator ini berada dibawah temperature setting yang ditentukan yaitu 18°C. hal ini terjadi karena posisi pengukuran temperature ini mengunakan termo gun dimana titik yang di ukur ada ketika menggunakan alat ini berada tepat diluar keluaran ac yang kemungkinan titik ini membaca nilai temperature komponen didalam ac. Sedangkan temperature masuk ini seiring bertambahnya waktu menurun karena temperature ruangan seiring bertambahnya waktu semakin dingin dikarenakan AC yang menyala.
0 5 10 15 20 25 30
0 5 10 15 20 25 30 35
T (C)
Waktu (menit)
Kurva Hubungan Temperatur Udara Masuk dan Keluar terhadap Waktu
T in T out
Grafik diatas menggambarkan hubungan daya listrik pengukuran terhadap waktu. Dari grafik dapat dilihat bahwa semakin bertambahnya waktu maka daya listrik yang digunakan akan semakin meningkat. Hal ini terjadi karena pengaruh lamanya AC dioperasikan maka semakin besar jumlah kalor yang ada pada refrigran.
Grafik diatas menggambarkan hubungan % rh terhadap waktu. Nilai % rh udara masuk evaporator memiliki nilai yang lebih tinggi dari keluaran evaporator. Hal ini dikarenakan kelembaban udara keluaran AC akan lebih kering dibandingkan udara masukan. Hal ini dikarenakan suhu udara semakin rendah. Karena semakin rendah suhu udaranya maka banyak uap
0,64 0,66 0,68 0,7 0,72 0,74 0,76 0,78
0 5 10 15 20 25 30 35
Q (W)
Waktu (menit)
Kurva Hubungan Daya Listrik Pengukuran terhadap Waktu
0 20 40 60 80 100
0 5 10 15 20 25 30 35
RH (%)
Waktu (menit)
Kurva Hubungan Relatice Humidity Udara Masuk dan Keluar Evaporator terhadap Waktu
RH in RH out
air yang dapat ditampung oleh udara semakin sedikit. Hal ini terjadi karena ketika udara panas, maka jarak antara molekul nya lebih lebar sehingga dapat mengakomodasi banyak uap air.
Grafik diatas menggambarkan hubungan Q evaporator terhadap waktu. Dari grafik dapat dilihat bahwa nilainya berfluktuatif seiring bertambahnya waktu. Hal ini menandakan bahwa panas yang diserap evaporator tidak konstan seiring bertambahnya waktu. Hal ini dipengaruhi kondisi udara yang masuk kedalam evaporator.
Menentukan Baseline Dari Kinerja HVAC
0,00000 0,50000 1,00000 1,50000 2,00000 2,50000 3,00000 3,50000 4,00000 4,50000 5,00000
0 5 10 15 20 25 30 35
Q (J/s)
Waktu (menit)
Kurva Hubungan Q Evaporator terhadap Waktu
0,000000 1,000000 2,000000 3,000000 4,000000 5,000000 6,000000 7,000000
0 5 10 15 20 25 30 35
COP
Waktu
Hubungan COP terhadap waktu
Baseline exsiting
COP yang dihitung pada praktikum kali ini secara eksternal dikarenakan keterbatasan dalam pengambilan data. Dari hasil perhitungan didapatkan nilai cop diantara 5-6. Sehingga nilai rata rata dari COP sebesar 5,417. Kinerja COP ini seiring bertambahnya waktu mengalami nilai yang berfluktuatif. Hal ini terjadi karena nilai kalor yang diterima refrigran dari udara seperti pada grafik parameter diatas juga mengalami fluktuasi seiring bertambahnya waktu.
Membandingkan Dengan Standar
Grafik diatas menggambarkan hubungan COP yang dibandingkan dengan standar.
Berdasarkan spesifikasi AC split yang tertera pada teori sebelumnya besar COP minimum yaitu 2,7. Sehingga berdasarkan nilai standar ini maka AC yang digunakan pada praktikum Audit kali ini baik. Karena berada diatas nilai standar minimal nya.
Analisa peluang penghematan energi
Selanjutnya nilai pengehematan energi ini dapat dilihat dari hasil perhitungan EER yang telah dilakukan. Dimana nilai EER hasil perhitungan yang digunakan > 10,41. Dan dapat dilihat dari kriteria label tanda hemat energi pada peranti kondisi udara berdasarkan peraturan Menteri energi sebagai berikut :
0,000000 1,000000 2,000000 3,000000 4,000000 5,000000 6,000000 7,000000
0 5 10 15 20 25 30 35
COP
Waktu
Hubungan COP terhadap waktu
Baseline Standar exsiting
Sehingga berdasarkan standar dari nilai EER dapat dilihat dari Peraturan Menteri Energi dan SDM RI nomor 57 tahun 2017, memiliki bintang 4. Sehingga berdasarkan hal ini peluang penghematan energi berdasarkarkan hasil tersebut dapat dibilang masih dalam kondisi baik. Maka peluang penghematan energi tidak dapat dijelaskan spesifik karena sudah dalam kelas yang baik.
Manun untuk menjaga kinerja agar tetap baik maka perlu dilakukan perawatan rutin dari setiap bagian komponen utama.
Rekomendasi untuk perbaikan kinerja AC tersebut.
Biaya minimum/ tanpa biaya. Hal ini dikarenakan kinerja AC masih dalam kondisi baik. Maka penghematan dapat dilakukan dengan cara mengatur waktu penggunaan AC dengan cara melakukan penjadwalan pengguaan AC pada kondisi dibutuhkan saja. Seperti ketika ruangan
sedang digunakan. Dan mematikan nya jika tidak menggunakan ruangan. Selain itu juga dapat dilakukan dengan mengisolasi ruangan yang menggunakanAC dari udara luar ruangan sehingga ketika ac dinyalan pastikan ruangan dalam kondisi tertutup agar kinerja AC mendinginkan ruangan dapat berjalan dengan baik. Untuk menjaga kinerja AC dengan biaya minimum dan tanpa biaya pada bagian kondensor, maka dapat dilakukan pembersihan kisi-kisi pada kondensor dari debu dan kotoran. Hal ini dikarenakan Debu dan kotoran dapat menghambat perpindahan panas dari refrigran ke udara luar. Jika terjadi kegagalan pembuangan panas dari kondensor ke udara luar, maka panas akan menumpuk di kondensor sehingga refrigran tidak dapat beroperasi pada kondisi yang seharusnya mengalami pengurangan suhu dan perubahan fasa pada saat proses kondensasi sampai ke katup ekspansi. Jika panas yang dilepas sedikit, maka nilai COP nya juga akan semakin rendah. Hal yang sama juga dapat terjadi pada bagian evaporator, dilter udara pada evaporator juga dapat ditutupi oleh debu dan kotoran, maka filter udara pada evaporator perlu dibersihkan dari debu dan kotoran supaya perpindahan panas dari udara ke refrigran dapat bekerja dengan baik, dan dapat menjaga nilai COP nya tetap tinggi.
