pemanfaatan panas terbuang ac

35
LAPORAN AKHIR PRATIKUM ENERGI II PEMANFAATAN ENERGI PANAS TERBUANG PADA MESIN AC LABORATORIUM FISIKA ENERGI JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM Nama : Rahayu Agustia NPM : 140310100041 Partner : Annisa Yulianda NPM : 140310100053 Hari/Tanggal : Selasa, 14 Mei 2013 Waktu : Pukul 12.30 s.d 16.00 WIB

Upload: rahayu-agustia

Post on 22-Jan-2016

171 views

Category:

Documents


2 download

DESCRIPTION

laporan akhir

TRANSCRIPT

Page 1: Pemanfaatan Panas terbuang AC

LAPORAN AKHIR

PRATIKUM ENERGI II

PEMANFAATAN ENERGI PANAS TERBUANG PADA MESIN AC

LABORATORIUM FISIKA ENERGI

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PADJADJARAN

2013

Nama : Rahayu Agustia

NPM : 140310100041

Partner : Annisa Yulianda

NPM : 140310100053

Hari/Tanggal : Selasa, 14 Mei 2013

Waktu : Pukul 12.30 s.d 16.00 WIB

Asisten : Rizki Akbar

Page 2: Pemanfaatan Panas terbuang AC

LEMBAR PENGESAHAN

PRATIKUM ENERGI II

PEMANFAATAN ENERGI PANAS TERBUANG PADA MESIN AC

NILAI Jatinangor, 14 Mei 2013 Asisten, LAPEND SPEAKEN LAPAK

( )

,

Nama : Rahayu Agustia

NPM : 140310100041

Partner : Annisa Yulianda

NPM : 140310100053

Hari/Tanggal : Selasa, 14 Mei 2013

Waktu : Pukul 12.30 s.d 16.00 WIB

Asisten : Rizki Akbar

Page 3: Pemanfaatan Panas terbuang AC

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Definisi konservasi energi menurut Undang-Undang (UU) Energi

No.30/2007  dan Peraturan Pemerintah (PP) tentang Konservasi energi adalah

upaya sistematis, terencana, dan terpadu  guna melestarikan sumber daya energi

dalam negeri serta meningkatkan efisiensi pemanfaatannya. Sedangkan efisiensi

energi bisa diartikan sebagai upaya untuk mengurangi konsumsi energi yang

dibutuhkan dalam menghasilkan suatu jenis produk maupun jasa tanpa

mengurangi kualitas dari produk dan jasa yang dihasilkan. AC digunakan untuk

mendinginkan dan memanaskan ruangan pada bangunan ataupun pada kendaraan.

AC mesin pendingin membuang panasnya kelingkungan. Besarnya energi panas

yang dibuang kelingkungan tersebut berasal dari panas yang di serap di dalam

ruangan yang didinginkan ditambah energi panas hasil kerja kompresi dari

kompresor mesin pendingin tersebut. Panas yang terlepas ke lingkungan biasanya

terbuang begitu saja. Untuk lebih mengefisiensikan pemakaian AC, maka

dilakukan pengelolaan pada limbah AC dengan memanfaatkan energi panas yang

terbuang pada mesin AC untuk memanaskan air.

1.2 Identifikasi Masalah

Dengan latar belakang yang telah disebutkan sebelumnya maka dapat di

identifikasikan masalah sebagai berikut : Bagaimana prinsip dan cara kerja dari

mesin AC, bagaimana konversi energi pada mesin AC dan bagaimana cara untuk

menentukan temperatur air di dalam tangki pemanas?

1.3 Tujuan Percobaan

1. Memahami prinsip kerja mesin AC.

2. Memahami cara kerja mesin AC

Page 4: Pemanfaatan Panas terbuang AC

3. Memahami konversi energi.

4. Menentukan temperatur air di dalam tangki pemanas

1.4 Metoda Percobaan

Untuk memperoleh data yang berhubungan dengan percobaan digunakan

metode kepustakaan (Library research) dan metode lapangan (Field

research).Percobaan kepustakaan (Library research) dilakukan untuk

memperoleh kerangka teori dari beberapa pendapat yang dikemukakan oleh

para ahli dan yang ada hubungannya dengan masalah yang akan

dibahas.Sedangkan percobaan lapangan (Field research) dimaksudkan untuk

memperoleh data-data tentang penelitian yang dikumpulkan dan kemudian

dianalisa.

1.5 Sistematika Penulisan

Penulisan Laporan ini terdiri dari 5 Bab. Bab I adalah bab

pendahuluan yang isinya membahas tentang latar belakang, identifikasi

masalah, tujuan percobaan, metoda percobaan, sistematika penulisan serta

pemberitahuan tempat dan waktu pelaksanaan percobaan. Bab II adalah bab

tinjauan pustaka. Bab III adalah bab mengenai metodologi percobaan, bab ini

menjelaskan prosedur yang akan kita lakukan, keterangan serta kegunaan

alat-alat tersebut dan tata cara pengambilan data. Bab IV adalah bab data dan

pembahasan. Dalam bab ini akan dicantumkan data hasil dari percobaan

dalam bentuk tabel. Pada bab ini juga terdapat pengolahan data dan grafik

terkait percobaan. Bab V adalah kesimpulan berisi rangkuman hasil – hasil

yang didapat dalam percobaan

1.6 Waktu dan Tempat Percobaan

Percobaan dilakukan pada tanggal 30 April 2013, pukul 13.30

sampai dengan 16.00 WIB. Percobaan ini dilakukan di Laboratorium Fisika

Energi Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Padjadjaran.

Page 5: Pemanfaatan Panas terbuang AC

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air Conditioner (AC)

Air conditioner (AC) adalah peralatan yang digunakan untuk

mengambil panas dari suatu area ataupun menyediakan panas di suatu area,

dengan menggunakan refrigeration cycle. Secara umum, saat ini AC

digunakan untuk mendinginkan dan memanaskan ruangan pada bangunan

ataupun pada kendaraan.

Fungsi utama dari AC ada 4 yaitu:

1. Memperoleh suhu yang diinginkan dan konstan sepanjang hari

2. Memperoleh kelembaban udara yang konstan sepanjang hari

3. Memperoleh sirkuit/aliran udara yang bisa disesuaikan dengan kebutuhan

4. Membersihkan/menyaring debu dan asap dari udara.

Suatu sistem yang mengkonbinasikan pemanasan, ventelasi dan

AC sering disebut dengan sistem HVAC ( heating, ventelation and air

condtioning). Sistem berfungsi untuk menyediakan udara segar yang sudah

disaring, pemanasan ataupun pendinginan udara, serta mengontrol

kelembaban udara pada suatu ruangan.

Keterangan :

1. Condensing coil

2. Expansion valve

3. Evaporator coil

4. Compressor

Gambar 2.1 Diagram Sistem Pendingin

Page 6: Pemanfaatan Panas terbuang AC

2.2 Prinsip Kerja

Refrigerator atau mesin pendingin bekerja dengan menyerap kalor pada

suhu rendah ( di dalam ruangan) kemudian dibuang ke suhu yang lebih tinggi ( di

luar ruangan). Mesin refrigerasi ini bekerja menggunakan siklus atau daur

kompresi uap, dimana fluida kerjanya disebut dengan refrigeran. Dasar dari daur

ini dikembangkan dari daur refrigerasi carnot.

Gambar 2.2 Siklus Karnot

Proses kerjanya adalah sebagai berikut;

1-2 Proses penyerapan kalor QL isotermal oleh refrigeran dari suhu rendah TL

2-3 Proses kompresi adiabatis dan temperatur menjadi TH.

3-4 Proses pengeluaran kalor QH isotermal oleh refrigeran pada suhu tinggi TH

refrigeran berubah fasa dari uap jenuh menjadi cairan jenuh

4-1 Proses ekspansi adiabatis sehingga temperatur turun mejadi TL

Daur refrigerasi carnot menghasilkan efisiensi sistem paling tinggi

sehingga daur ini sering menjadi acuan. Tetapi proses kerja yang menggunakan

daur refrigerasi carnot dalam aplikasinya tidak praktis dan sulit untuk diwujudkan.

Untuk proses penyerapan kalor dan pembuangan kalor secara isotermal tidak ada

masalah [ proses 1-2 dan 3-4], kondisi ini dapat dibuat tanpa mengalami

kesukaran. Penyerapan kalor dengan evaporator dan pembuangan kalor dengan

Page 7: Pemanfaatan Panas terbuang AC

kondensor. Kesulitan muncul apabila kita mengkompresi fluida dengan kondisi

dua fasa antara cairan dan uap [proses 2-3]. Kemudian kesulitan terjadi juga

apabila kita mengekspansi fluida dalam keadaan cairan [proses 4-1]. Untuk

mengatasi permasalahan tersebut dibuat solusi sebagai berikut; 2 Proses kompresi

2-3 harus berlangsung pada kondisi uap semua pada kompresor dan 2 Proses

ekpansi 4-1 fluida pada turbin diganti diekspansikan pada katup ekspansi

Proses kerjanya adalah sebagai berikut;

1-2 Proses kompresi adiabatis pada kompresor

2-3 Proses pengeluaran kalor isobarik pada kondensor

3-4 Proses trotling pada katup ekspansi

4-1 Proses penyerapan kalor isobarik pada evaporator

Fluida kerja yang dipakai pada sistem refrigerasi kompresi uap adalah

fluida kerja dengan karakteristik khusus yaitu mampu mengembun dengan baik,

mampu menguap dengan baik dan mempunyai daya serap kalor yang baik. Sifat-

sifat ini sangat dibutuhkan karena pas dengan jalannya proses sistem daur

kompresi uap. Refrigen yang mudah mengembun akan melepas panas yang baik

kelingkungan di kondensor. Pada akhir proses pengembunan refrigen sepenuhnya

menjadi cair. Sifat penguapan yang baik berpengaruh terhadap kemampuan yang

sering dinamakan “efek pendinginan” atau “dampak refrigerasi”, sifat inilah yang

paling penting untuk pemilihan refrigeran. Pada proses penguapan pada

evaporator adalah proses penyerapan kalor pada “daerah pendinginan”, pada akhir

proses semua refrigeran harus dalam kondisi uap semua (jenuh), jika masih

terdapat cairan akan sangat merugikan pada proses kompresi.

2.3 Komponen Utama Sistem Refrigerasi Kompresi Uap

Peralatan utama yang mendukung sistem daur refrigerasi dapat dijelaskan

dengan gambar diagram siklus refrigerasi pada Air conditioner (AC). Adapun

komponen komponen utama dari daur kompresi uap pada AC yaitu :

Page 8: Pemanfaatan Panas terbuang AC

1. Kompresor

Kompresor adalah sebagai penggerak refrigeran untuk bersirkulasi.

Kompresor mengubah fluida kerja/refrigent berupa gas dari yang

bertekanan rendah menjadi gas yang bertekanan tinggi. Gas bertekanan

tinggi kemudian diteruskan menuju kondensor.

2. Kondensor

Kondensor berfungsi untuk membuang kalor dari refrigerant ke

lingkungan. Kondensor merupakan bagian yang “panas” dari air

conditioner. Kondensor bisa disebut heat exchange yang bisa

memindahkan panas ke udara atau ke intermediate fluid untuk membawa

panas ke orifice tube.

3. Orifice Tube

Orifice tube merupakan tempat di mana cairan bertekanan tinggi

diturunkan tekanan dan suhunya menjadi cairan dingin bertekanan rendah.

Dalam beberapa sistem, selain memasang sebuah orifice tube, dipasang

juga katup ekspansi.

4. Katup ekspansi

Katup ekspansi adalah alat yang berfungsi untuk mengekspansikan

refrigeran sehingga tekanannya turun. Katup ekspansi merupakan

komponen penting dalam sistem air conditioner. Katup ini dirancang untuk

mengontrol aliran cairan pendingin melalui katup orifice yang merubah

wujud cairan menjadi uap ketika zat pendingin meninggalkan katup

pemuaian dan memasuki evaporator/pendingin.

5. Evaporator

Evaporator adalah tempat dimana kalor dari lingkungan diserap

untuk digunakan penguapan refrigeran. Refrigent dalam evaporator mulai

berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah, tapi masih mengandung

sedikit cairan. Campuran refrigent kemudian masuk ke akumulator /

pengering. Ini juga dapat berlaku seperti mulut/orifice kedua bagi cairan

yang berubah menjadi uap bertekanan rendah yang murni, sebelum

melalui compressor AC untuk memperoleh tekanan dan beredar dalam

Page 9: Pemanfaatan Panas terbuang AC

sistem lagi. Biasanya, evaporator dipasangi silikon yang berfungsi untuk

menyerap kelembapan dari refrigent.

6. Thermostat

Thermostat pada air conditioner beroperasi dengan menggunakan

lempeng bimetal yang peka terhadap perubahan suhu ruangan. Lempeng

ini terbuat dari 2 metal yang memiliki koefisien pemuaian yang berbeda.

Ketika temperatur naik, metal terluar memuai lebih dahulu, sehingga

lempeng membengkok dan akhirnya menyentuh sirkuit listrik yang

menyebabkan motor AC aktif.

2.4 Cara kerja mesin AC

Gambar 2.3 Prinsip kerja AC

Compressor AC yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai

alat untuk memampatkan fluida kerja (refrigent), jadi refrigent yang masuk ke

dalam compressor AC dialirkan ke condenser yang kemudian dimampatkan di

kondenser. 

Page 10: Pemanfaatan Panas terbuang AC

Di bagian kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase

dari refrigent fase uap menjadi refrigent fase cair, maka refrigent mengeluarkan

kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun besarnya

kalor yang dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi compressor

yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evaparator dari substansi yang

akan didinginkan. 

Pada kondensor tekanan refrigent yang berada dalam pipa-pipa kondenser

relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigent yang berada pada

pipi-pipa evaporator. 

Setelah refrigent lewat kondenser dan melepaskan kalor penguapan dari

fase uap ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui katup ekspansi, pada

katup ekspansi ini refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah

kondisi dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam

evaporator ini refrigent akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap,

perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat sedemikian rupa

sehingga refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator

tekanannya menjadi sangat turun. 

Hal ini secara praktis dapat dilakukan dengan jalan diameter pipa yang ada

dievaporator relatif lebih besar jika dibandingkan dengan diameter pipa yang ada

pada kondenser. 

Dengan adanya perubahan kondisi refrigent dari fase cair ke fase uap maka

untuk merubahnya dari fase cair ke refrigent fase uap maka proses ini

membutuhkan energi yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang

dipergunakan adalah energi yang berada di dalam substansi yang akan

didinginkan. 

Dengan diambilnya energi yang diambil dalam substansi yang akan

didinginkan maka enthalpi substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun,

dengan turunnya enthalpi maka temperatur dari substansi yang akan didinginkan

akan menjadi turun. Proses ini akan berubah terus-menerus sampai terjadi

pendinginan yang sesuai dengan keinginan. Dengan adanya mesin pendingin

Page 11: Pemanfaatan Panas terbuang AC

listrik ini maka untuk mendinginkan atau menurunkan temperatur suatu substansi

dapat dengan mudah dilakukan.

Secara alamiah semua proses alir terjadi karena ada beda tekan, yaitu dari

tekanan lebih tinggi ke tekanan lebih rendah. Jadi tidak mungkin selama

refrigeran mengalir tanpa ada penurunan tekanan (pressure drop), hal ini terjadi

karena selama mengalir refrigeran banyak kehilangan energi untuk mengatasi

hambatan aliran.

2.5 Prinsip kerja sistem pemanas air pada mesin pendingin ruangan.

Alat pemanas air yang dipasangkan secara seri terhadap kondesor

pendingin ruangan terlihat pada gambar dibawah, maka memungkinkan sistem

tersebut dapat bekerja secara bersamaan sebagai mesin pendingin ruangan dan

memanfaatkan panasnya untuk memanaskan air. Adapun prinsip kerja dari istem

ini adalah sebagai berikut:

Gambar 2.4 Prinsip Kerja Pemanas Air Pada Mesin AC

Page 12: Pemanfaatan Panas terbuang AC

Pertama proses kompresi dimana uap refrigeran dikompresikan dari

tekanan ketekanan tinggi sehingga refrigeran mempunyai tepmperatur

yang cukup tinggi.

Kedua proses kondensasi dimana uap refrigeran yang cukup panas

dialirkan kedalam alat pemanas air, sehingga terjadi proses pelepasan

panas dari refrigeran ke air yang ada didalam tangki.

Keriga, refrigeran yang sudah mengalami penurunan temperatur kemudian

dikondensasikan melalui kondensor. Disini peran kondensor pada awal

pemanasan tidak begitu besar karena panas dari refrigeran banyak diserap

oleh air selama melewati tangki air, kemudian setelah temperatur didalam

tangki sudah mulai meningkat maka kondensor sudah mulai berfungsi.

Keempat, proses ekspansi dimana refrigeran yang sudah terkondensasikan

diekspansikan melaui pipa kapiler sehinngga mengalami penurunan

tekanan dan fasa dari refrigeran mulai berubah menjadi campuran.

Terakhir, proses evaporasi dimana campuran refrigeran menerima panas

dari ruangan yang didinginkan sehingga berubah fasa menjadi uap dan

udara yang melepas panas mengalami penurunan temperatur menyebabkan

temperatur udara di ruangan menjadi sejuk.

BAB III

Page 13: Pemanfaatan Panas terbuang AC

METODA PERCOBAAN

3.1. Alat dan Bahan

1. Seperangkat peralatan mesin air conditioner (AC)

Mesin AC yang digunakan adalah tipe split dengan kapasitas 1 hp, adapun

data spesifikasi dari mesin ini adalah sebagai berikut :

Model DG-09Gz

Kapasitas 1 hp (9000 btu/h) = 2636,98 W

Daya listrik 980 Watt

Jenis Refrigerant R-22

Tekanan kondensor = 2,7 Ma

Tekanan evaporator = 0,65 Mpa

Arus listrik = 4,5 – 5,5 Ampere

Tegangan listrik = 220 – 240 V

2. Alat ukur temperatur ruang berfungsi untuk mengukur suhu

3. Alat ukur kelembaban berfungsi mengukur kelembaban

4. Alat ukur tegangan dan alat ukur arus untuk mengukur tegangan dan arus

5. Alat ukur waktu untuk mengukur waktu

6. Alat ukur penukar panas.

Alat ukur penukar panas yang digunakan dari bahan tembaga dan

mempunyai konfigurasi koil tipe heliks dengan diameter pipa ¼ inchi dan

panjang 12 m

7. Tangki air berfungsi untuk menampung air

3.2 Prosedur Percobaan

Page 14: Pemanfaatan Panas terbuang AC

1) Menyusun alat seperti gambar 1

Gambar 1. Blok diagram mesin AC beserta alat pemanasnya.

2) Mengukur debit aliran di beberapa titik pengukuran

3) Mengamati kenaikan temperature air dalam tangki terhadap waktu

4) Mengukur COP (Coefisien of performance)sebelum dihubungkan dengan

pemanas. (COP mesin AC menunjukkan perbandingan antara besarnya

kapasitas pendingin dengan daya kompesor)

5) Mengukur COP setelah dihubungkan dengan pemanas

BAB IV

Page 15: Pemanfaatan Panas terbuang AC

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Pengamatan

Tabel 1. Heat Exchanger

t (menit)

P1 (psi) P2 (psi) P3 (psi)T1

(oC)T2

(oC)T3

(oC)T4

(oC)T5

(oC)T6

(oC)0 0 165 170 27 36 26 26 29 273 41 175 190 31 47 25 28 31 286 45 175 195 32 53 25 29 32 299 48 175 200 33 58 26 29 34 2912 50 185 205 34 62 26 29 36 3115 52,5 190 210 35 65 26 29 37 3218 53,5 195 215 36 68 27 30 39 3321 54 195 217 36 70 27 29 41 3324 55 198 220 36 71 26 29 43 3427 56 200 222 37 71 26 29 44 3530 56 200 225 37 72 26 30 46 35

Tabel 2. AC

t (menit)

P1 (psi) P2 (psi) P3 (psi)T1

(oC)T2

(oC)T3

(oC)T4

(oC)T5

(oC)T6

(oC)0 0 146 155 32 33 32 26 44 353 62,5 220 230 54 65 27 31 44 366 61,5 215 225 57 68 26 30 43 359 61,5 215 230 58 69 27 31 43 3512 61,5 215 227 59 71 27 31 42 3515 61 215 230 60 72 27 31 42 3518 60,5 215 226 60 72 27 31 42 3521 60 215 226 60 72 27 31 42 3524 59 212 224 61 73 27 31 41 3527 59 212 225 61 73 27 31 41 3530 58,5 210 220 61 73 27 31 41 36

4.2 Pengolahan Data

Page 16: Pemanfaatan Panas terbuang AC

4.2.1 Mencari nilai h (entalpi)

Untuk h1dan h3 dilihat pada tabel A-7 Saturated Refrigerant 22 (Liquid-

Vapor) dimana h3=h4 sedangkan h2s dilihat pada tabel A-9 Superheated

Refrigerant 22 (Vapor). Sehingga diperoleh :

Tabel 1. Heat Exchanger

t (mnt)

P1 (bar)

P2 (bar)

P3 (bar)

T1 (oC)

T2 (oC)

T3 (oC)

T4 (oC)

h1(kJ/kg) h2s(kJ/kg) h3(kJ/kg) h4(kJ/kg)

0 011,3

811,72 27 36 26 26 258,18 267,87 76,545 76,545

3 2,82712,0

713,1 31 47 25 28 259,1 273,54 75,293 75,293

6 3,10312,0

713,45 32 53 25 29 259,32 278,63 75,293 75,293

9 3,3112,0

713,79 33 58 26 29 259,52 282,77 76,545 76,545

12 3,44812,7

614,13 34 62 26 29 259,72 286,06 76,545 76,545

15 3,62 13,1 14,48 35 65 26 29 259,91 288,51 76,545 76,545

18 3,68913,4

514,82 36 68 27 30 260,11 290,95 77,798 77,798

21 3,72313,4

514,96 36 70 27 29 260,11 292,58 77,798 77,798

24 3,79213,6

515,17 36 71 26 29 260,11 293,39 76,545 76,545

27 3,86113,7

915,31 37 71 26 29 260,28 293,39 76,545 76,545

30 3,86113,7

915,51 37 72 26 30 260,28 294,2 76,545 76,545

Tabel 2. AC

t (mnt)

P1 (bar)

P2 (bar)

P3 (bar)

T1 (oC)

T2 (oC)

T3 (oC)

T4 (oC)

h1(kJ/kg) h2s(kJ/kg) h3(kJ/kg) h4(kJ/kg)

0 010,0

7 10,69 32 33 32 26 259,32 265,39 84,14 84,14

3 4,30915,1

7 15,86 54 65 27 31 261,92 285,77 77,798 77,798

6 4,2414,8

2 15,51 57 68 26 30 261,94 288,31 76,545 76,5459 4,24 14,8 15,86 58 69 27 31 261,95 289,16 77,798 77,798

Page 17: Pemanfaatan Panas terbuang AC

2

12 4,2414,8

2 15,65 59 71 27 31 261,95 290,84 77,798 77,798

15 4,20614,8

2 15,86 60 72 27 31 261,96 291,68 77,798 77,798

18 4,17114,8

2 15,58 60 72 27 31 261,96 291,68 77,798 77,798

21 4,13714,8

2 15,58 60 72 27 31 261,96 291,68 77,798 77,798

24 4,06814,6

2 15,44 61 73 27 31 261,97 292,51 77,798 77,798

27 4,06814,6

2 15,51 61 73 27 31 261,97 292,51 77,798 77,798

30 4,03414,4

8 15,17 61 73 27 31 261,97 292,51 77,798 77,7984.2.2 Menghitung COP (Coefisien of Performance)

Dengan menggunakan persamaan :

Maka dapat diperoleh :

Tabel 1. Heat Exchanger

t (menit)

P1 (psi) P2 (psi) P3 (psi)T1

(oC)T2

(oC)T3

(oC)T4

(oC)T5

(oC)T6

(oC)COP

0 0 165 170 27 36 26 26 29 2718,757

4

3 41 175 190 31 47 25 28 31 2812,723

2

6 45 175 195 32 53 25 29 32 299,5316

5

9 48 175 200 33 58 26 29 34 297,8682

6

12 50 185 205 34 62 26 29 36 316,9527

4

15 52,5 190 210 35 65 26 29 37 326,4131

3

18 53,5 195 215 36 68 27 30 39 335,9115

621 54 195 217 36 70 27 29 41 33 5,614824 55 198 220 36 71 26 29 43 34 5,5161

Page 18: Pemanfaatan Panas terbuang AC

1

27 56 200 222 37 71 26 29 44 355,5495

7

30 56 200 225 37 72 26 30 46 355,4173

5

Tabel 2. AC

t (menit)

P1 (psi) P2 (psi) P3 (psi)T1

(oC)T2

(oC)T3

(oC)T4

(oC)T5

(oC)T6

(oC)COP

0 0 146 155 32 33 32 26 44 35 28,873 62,5 220 230 54 65 27 31 44 36 7,7216 61,5 215 225 57 68 26 30 43 35 7,039 61,5 215 230 58 69 27 31 43 35 6,76712 61,5 215 227 59 71 27 31 42 35 6,37515 61 215 230 60 72 27 31 42 35 6,19718 60,5 215 226 60 72 27 31 42 35 6,19721 60 215 226 60 72 27 31 42 35 6,19724 59 212 224 61 73 27 31 41 35 6,0327 59 212 225 61 73 27 31 41 35 6,0330 58,5 210 220 61 73 27 31 41 36 6,03

4.2.3 Grafik Hubungan COP Terhadap Waktu

0 5 10 15 20 25 30 3505

101520253035

Grafik Hubungan COP Terhadap Waktu

COP PemanfaatanCOP AC Biasa

Waktu (Menit)

COP

4.2.4 Grafik Hubungan Temperatur Terhadap Waktu

Page 19: Pemanfaatan Panas terbuang AC

0 5 10 15 20 25 30 350

20406080

Grafik Hubungan Temperatur Terhadap Waktu Pada T1

Pemanfaatan PanasAC Biasa

Waktu (Menit)

Tem

pera

tur (

oC)

0 5 10 15 20 25 30 350

20

40

60

80

Grafik Hubungan Temperatur Terhadap Waktu Pada T2

Pemanfaatan PanasAC Biasa

Waktu (Menit)

Tem

pera

tur (

oC)

0 5 10 15 20 25 30 3505

101520253035

Grafik Hubungan Temperatur Terhadap Waktu Pada T3

Pemanfaatan PanasAC Biasa

Waktu (Menit)

Tem

pera

tur (

oC)

Page 20: Pemanfaatan Panas terbuang AC

0 5 10 15 20 25 30 3523242526272829303132

Grafik Hubungan Temperatur Terhadap Waktu Pada T4

Pemanfaatan PanasAC Biasa

Waktu (Menit)

Tem

pera

tur (

C)

0 5 10 15 20 25 30 350

10

20

30

40

50

Grafik Hubungan Temperatur Terhadap Waktu Pada T5

Pemanfaatan PanasAC Biasa

Waktu (Menit)

Tem

pera

tur (

C)

0 5 10 15 20 25 30 350

10

20

30

40

Grafik Hubungan Temperatur Terhadap Waktu Pada T6

Pemanfaatan PanasAC Biasa

Waktu (Menit)

Tem

pera

tur (

C)

4.2 Analisa Data

Page 21: Pemanfaatan Panas terbuang AC

Praktikum kali ini mengenai pemanfaatan panas terbuang pada

AC yang digunakan untuk pemanas air. Dilakukan dua percobaan yaitu

pengamatan untuk AC biasa dan AC yang sudah dihubungkan pada

pemanas air masing-masing selama 30 menit dengan pengamatan setiap 3

menit. Parameter yang diukur adalah tekanan dan suhu pada setiap proses.

Pada percobaan AC biasa maupun AC yang sudah dihubungkan

dengan pemanas air pada prinsipnya adalah sama. Pada pemanfaatan panas

terbuang, tangki air pemanas dihubungkan setelah kompresor dan sebelum

kondensor. Bisa dilihat bahwa P1 < P2. Hal ini sesuai dengan teori dimana

P1 merupakan tekanan sebelum masuk ke kompresor sedangkan P2

merupakan tekanan sesudah keluar dari kompresor. Dimana kompresor

mengubah fluida kerja/refrigerant berupa gas dari yang bertekanan rendah

menjadi gas yang bertekanan tinggi. Sedangkan P3 merupakan tekanan

setelah melewati kondenser. Pada bagian kondenser, refrigerant yang

dimampatkan akan berubah fase dari refrigerant fase uap menjadi

refrigerant fase cair. Pada kondensor tekanan refrigerant yang berada

dalam pipa-pipa kondenser relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan

tekanan refrigent yang berada pada pipa-pipa evaporator. Hal ini sesuai

dengan hasil percobaan dimana tekanan P3 lebih besar dibendingkan

dengan tekanan yang lain yakni mencapai 230 psi. Tidak terjadi perubahan

yang signifikan antara P2 dan P3 karena tidak melalui pemanpatan dan

sebagainya. Untuk tekanan awal pada saat t = 0 menit, seharusnya tekanan

bernilai nol. Tapi pada percobaan, ada nilai tekanan yang terukur pada P2

dan P3. Hal ini dapat disebabkan karena penggunaan alat sebelumnya

sehingga masih menyimpan energi. Untuk pengamatan temperatur

diperoleh T2 > T1. Karena fluida kerja sebelum memasuki kompresor

mempunyai suhu lebih rendah dibandingkan setelah melalui kompresor.

Sesuai dengan prinsip kerja dari kompresor yaitu meng-kompres /

memampatkan fluida kerja dari suhu rendah menjadi fluida bertekanan dan

suhu lebih tinggi. Dan bisa dilihat pada tabel bahwa T2 > T3. Hal ini

Page 22: Pemanfaatan Panas terbuang AC

sesuai dengan teori dimana pada T2 fluida kerja berada pada temperatur

tinggi karena baru keluar dari kompresor, sementara pada T3 fluida kerja

telah melalui tangki water heater dimana terjadi transfer panas dari fluida

kerja ke air pada tangki sehingga T3<T2. Dari T3 fluida kerja melalui

kondenser dimana fluida kerja dikondensasikan, sehingga terjadi

perubahan fasa dari h3 menjadi h4 serta ada panas terbuang dari kondenser

ke luar sebesar Qk = h3 – h4. Pada T4 fluida kerja berada pada fasa cair

kemudian melalui evaporator untuk diuapkan sehingga fasanya berubah

menjadi fasa uap. Untuk temperatur T5 menuju T6 terjadi transfer panas

dari fluida kerja ke air pada tangki, sehingga diperoleh data T5>T6.

Untuk menghitung COP, terlebih dahulu mencari entalpi. Entalpi

dapat dilihat dari tabel. Untuk h1dan h3 dilihat pada tabel A-7 Saturated

Refrigerant 22 (Liquid-Vapor) dimana h3=h4 sedangkan h2s dilihat pada

tabel A-9 Superheated Refrigerant 22 (Vapor). Setelah dilakukan

pengolahan data, diperoleh nilai COP pada AC yang dihubungkan

pemanas lebih kecil dibandingkan dengan nilai COP pada AC biasa. COP

(Coefficient Of Performance) mesin AC menujukan perbandingan antara

besarnya kapasitas pendinginan dengan daya kompresor.

4.3 Tugas Pendahuluan

1. Jelaskan prinsip dan cara kerja mesin refrigasi kompresi uap

Jawab : Mesin refrigerasi adalah mesin yang bekerja menyerap kalor dari

lingkungan bersuhu rendah kemudian dipindahkan ke lingkungan bersuhu

tinggi . Pada gambar dibawah ini merupakan cara kerja mesin tersebut :

a Refrigerator atau

mesin pendingin

bekerja dengan

menyerap kalor pada

suhu rendah ( di dalam

Page 23: Pemanfaatan Panas terbuang AC

ruangan) kemudian dibuang ke suhu yang lebih tinggi ( di luar

ruangan).

b Untuk refrigerator, kalor harus dibuang ke lingkungan.

2. Jelaskan siklus mesin refrigasi kompresi uap

Keterangan proses :

1 – 2 : kompresi adiabatik dan temperatur menjadi T2

2 – 3 : pelepasan panas isothermal oleh refrigeran pada suhu tinggi

2 – 4 : ekspansi adiabatik sehingga temperatur turun menjadi T4

3 –1 : penyerapan kalor isothermal oleh refrigeran dan terjadi

perubahanfasa

3. Jelaskan energi termal pada siklus Mesin Refrigerasi Kompresi Uap

Jawab : Terdapat energi termal yang keluar dari kondensor sebesar Qc.

Terdapat energi termal yang masuk ke evaporator sebesar Qe, energi

termal ini digunakan untuk menguapkan refrigeran (mengubah fasanya

dari fasa liquid ke fasa uap).

BAB V

KESIMPULAN

1. Prinsip kerja refrigerator atau mesin pendingin adalah dengan menyerap

kalor pada suhu rendah (di dalam ruangan) kemudian dibuang ke suhu

yang lebih tinggi ( di luar ruangan).

2. Cara kerja mesin AC yaitu refrigerant yang masuk ke dalam compressor

AC dialirkan ke condenser yang kemudian dimampatkan di condenser

Page 24: Pemanfaatan Panas terbuang AC

sehingga akan berubah fase dari refrigerant fase uap menjadi refrigerant

fase cair. Setelah refrigerant lewat kondenser dan melepaskan kalor

penguapan dari fase uap ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui

katup ekspansi dimana tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah

kondisi dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke

evaporator,dimana refrigerant akan berubah keadaannya dari fase cair ke

fase uap. Dan begitu seterusnya

3. Menentukan nilai COP(Coe fficient Of Performance)=QmWc

=h1−h4

h2 s−h1

4. Panas yang terbuang dari pada mesin AC dapat dimanfaatkan kembali

untuk memanaskan air, berdasarkan percobaan kalor yang dibuang cukup

besar dan cukup potensial untuk dimanfaatkan kembali.

DAFTAR PUSTAKA

Abdurarachim. Halim, Pasek, Darmawan Ari, dan Sulaiman, TA. 2002.

Audit Energi,Modul 2, Energi Conservation Efficiency And Cost Saving

Course, Bandung : PT. Fiqry Jaya Mandiri.

Page 25: Pemanfaatan Panas terbuang AC

Drs. Sumanto, MA. Dasar-dasar Mesin Pendingin. 1990. Yogyakarta:

ANDI.

http://cvastro.com/cara-kerja-sistem-ac-ruangan.htm

http://gregoriusagung.wordpress.com/2010/12/11/mesin-pendingin-siklus-

kompresi-uap/

ABSTRAK

AC digunakan untuk mendinginkan dan memanaskan ruangan pada

bangunan ataupun pada kendaraan. AC mesin pendingin membuang panasnya

Page 26: Pemanfaatan Panas terbuang AC

kelingkungan. Besarnya energi panas yang dibuang kelingkungan tersebut berasal

dari panas yang di serap di dalam ruangan yang didinginkan ditambah energi

panas hasil kerja kompresi dari kompresor mesin pendingin tersebut. Untuk lebih

mengefisiensikan pemakaian AC, maka dilakukan pengelolaan pada limbah AC

dengan memanfaatkan energi panas yang terbuang pada mesin AC untuk

memanaskan air. Dengan mengetahui besar entalpi dari keseluruhan proses, maka

nilai COP (Coefficient Of Performance) dapat diketahui.

Kata kunci : Air conditioner, Heat Exchanger, Coefficient Of Performance