FUNGSI SISTEM PENGKONDISIAN UDARA
Sebuah sistem pengkondisian udara (air conditioner atau AC) mempunyai fungsi sebagai pengatur temperatur, kelembaban, kebersihan dan kemurnian udara serta pendistribusian udara pada suatu ruangan secara serentak guna mencapai suatu kondisi udara tertentu sesuai dengan yang diinginkan oleh pemakainya. Pengaturan temperatur dan kelembaban dapat berupa menaikan atau menurunkan kedua-duanya. Tetapi kebanyakan untuk daerah Indonesia yang beriklim tropis, pengaturan disini lebih mengarah pada penurunan temperatur dan kelembaban.
Pada dasarnya kegunaan AC pada kendaraan lebih dari sekedar penyejuk ruangan dalam pengertian secara umum, dengan AC dapat dicapai tingkat kenyamanan yang lebih besar seperti berikut ini;
a. Menciptakan suhu ruangan kendaraan yang nyaman
-
Pengaturan Kelembaban Udara
Sistem AC dapat mengurangi kelembaban udara dalam ruangan kendaraan sampai 25 ‑ 30%. Pengemudi dan penumpang merasa lebih sejuk dan santai, kaca‑kaca jendela tidak mengembun, sehingga menjamin pandangan yang lebih jelas, terutama pada saat turun hujan atau udara luar yang lembab . -
Menyaring Udara Luar
Udara luar yang mengalir ke ruangan kendaraan melalui Sistem AC dapat disaring oleh Evaporator, uap air dan debu akan menempel pada kisi‑kisi Evaporator sebelum masuk kedalam ruangan kendaraan, kotoran ini akan terbuang keluar bersama air kondensasi melalui saluran khusus.
Pada beberapa kendaraan udara luar terlebih dahulu disaring melalui sebuah elemen saringan khusus sebelum masuk ke interior; untuk mencegah bau yang tidak enak dan partikel kecil yang bisa menimbulkan alergi pada saat sistem sikulasi luar diaktifkan. -
Mendistribusikan udara
Untuk memberikan kesejukan yang merata pada setiap bagian ruangan, maka udara sejuk harus dialirkan dengan kecepatan tertentu (maksimum 0,25 m/dt). Dengan demikian seluruh penumpang dapat merasakan kenyamanan udara di dalam kendaraan. Berikut adalah bentuk pengaturan distribusi udara yang digunakan pada kendaraan :
Gambar 1.1 Sirkulasi udara pada sedan :
Keterangan Gambar :
1. Udara luar dari saringan ventilasi
2. Aliran udara untuk kaca
3. Aliran udara untuk kaki dan lantai
4. Aliran udara bagian tengah
5. Aliran udara untuk belakang
6. Udara keluar
Gambar 1.2 Sirkulasi udara pada kendaraan serbaguna dengan blower
ganda :
2. CARA KERJA SISTEM PENGKONDISIAN UDARA
Pada sistem pengkondisian udara; penyerapan dan pembuangan panas oleh fluida pendingin (refrigerant) berlangsung dalam suatu siklus tertutup, sehingga fluida pendingin dapat dipakai berulang-ulang. Fluida pendingin akan bersirkulasi melalui komponen-komponen sistem pengkondisian udara, yaitu melalui kompresor, kondensor, receiver, katup ekspansi dan evaporator.
Disaat sistem pengkondisian udara bekerja, fluida pendingin akan bersirkulasi secara berulang-ulang dalam sirkulasi tertutup seperti terlihat pada gambar berikut :
Gambar 1.3 Sirkulasi fluida pendingin pada sistem pengkondisian
udara mobil (Nippondenso, hal.CA-12)
Sirkulasi fluida pendingin pada gambar diatas dapat dijelaskan
sebagai berikut :
a. Pada keluaran kompresor (discharge compressor), temperatur dan tekanan fluida pendingin tinggi, karena mengandung panas yang diserap dari evaporator dan panas yang dihasilkan oleh kompresor pada langkah tekan.
b. Gas fluida pendingin ini mengalir ke kondensor; di dalam kondensor diembunkan menjadi cairan. Pada saat bersamaan dengan perubahan wujud ini terjadi pembuangan panas dari fluida pendingin ke sirip-sirip pembuang panas kondensor dan diterus ke udara bebas di luar ruangan yang dikondisikan.
c. Cairan fluida pendingin ini mengalir ke receiver. Di receiver cairan disaring dan selanjutnya disimpan sampai evaporator membutuhkan fluida pendingin untuk diuapkan.
d. Dari receiver cairan fluida pendingin mengalir ke katup ekspansi. Pada katup ekspansi akan terjadi perubahan wujud fluida pendingin dari cair ke bentuk kabut (spray) yang mempunyai temperatur dan tekanan rendah.
e. Kabut fluida pendingin bertemperatur dan bertekanan rendah ini mengalir masuk ke evaporator. Di dalam evaporator fluida pendingin menguap dan mengambil panas dari udara hangat (udara ruangan yang dikondisikan) yang dilewatkan pada sirip-sirip evaporator. Seluruh fluida pendingin yang masuk ke evaporator berubah menjadi gas dan gas yang mempunyai kalor laten tersebut mengalir ke dalam kompresor kembali. Selanjutnya proses tersebut terjadi berulang-ulang sampai didapatkan temperatur udara yang diinginkan atau sampai sistem pengkondisian udara dimatikan.
Dari uraian diatas dapat dimengerti bahwa antara udara ruangan yang dikondisikan dengan fluida pendingin tidak terjadi pencampuran. Udara ruangan akan bersirkulasi secara berulang-ulang melalui sirip-sirip pendingin (evaporator) selama pengkondisian udara dihidupkan.
Seperti disebutkan diatas, sistem pengkondisian udara juga dapat berfungsi untuk menaikkan temperatur udara ruang. Untuk menaikkan temperatur diperlukan adanya pemanas (heater). Pada sistem pengkondisian udara mobil, biasanya pemanas yang digunakan adalah dengan memanfaatkan air pendingin mesin. Berikut dapat dilihat sistem pemanas yang memanfaatkan air pendingin mesin :
Gambar 1.4 Sistem pemanas (heater)
(Nippondenso, hal. CA-15)
Katup air (water valve) dipasangkan pada sirkulasi air pendingin mesin dan mengatur jumlah air panas yang masuk ke sirip pemanas (heater core). Water valve dioperasikan dengan menggerakkan lengan pengontrol (kontrol level) pada kontrol panel.
Disamping komponen-komponen utama yang disebutkan diatas, sebuah sistem pengkondisian udara juga dilengkapi dengan beberapa komponen lainnya, seperti blower, kipas pendingin (cooling fan) dan unit pengontrol.
Blower berfungsi untuk mensirkulasikan udara ruangan ke sirip pendingin evaporator dan sekaligus mendistribusikan udara tersebut ke seluruh bagian ruangan. Kipas pendingin (cooling fan) digunakan untuk mendinginkan kondensor agar panas yang dibawah fluida pendingin dapat dibuang ke luar ruangan. Sedangkan unit pengontrol berfungsi untuk mengontrol kerja sistem pengkondisian udara secara keseluruhan, agar sistem pengkondisian udara dapat bekerja pada kondisi kerja yang normal.
3. RUANG LINGKUP PENGGUNAAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA
Bidang refrigerasi dan pengkondisian udara salain berkaitan satu sama lainnya, tetapi masing-masing mempunyai ruang lingkup yang berbeda. Penerapan teknik refrigerasi yang terbanyak adalah pada refrigrasi industri, yang meliputi pemrosesan, pengawetan makanan, penyerapan kalor dari bahan-bahan kimia, perminyakan, dan industri perminyakan. Dan pada kegunaan khusus yaitu pada industri manufaktur dan konstruksi. Sedangkan aplikasi refrigerasi pada temperatur rendah (± 123 K atau – 150oC) lebih dikenal dengan teknik kriogenik, seperti memproduksi gas industri (dengan memisahkan udara menjadi Nitrogen dan Oksigen), gas alam cair, dan usaha pencapaian temperatur rendah yang mendekati nol absolut. Aplikasi teknik kriogenik banyak dipergunakan pada bidang kedokteran, pesawat ruang angkasa, material, elektronika dan lain-lain.
Aplikasi sistemj pengkondisian udara, meliputi :
Pengkondisian udara berukuran sedang dan besar.
Pengkondisian udara untuk kebutuhan industri :
1) Penghangatan setempat (spot heating)
2) Pendinginan setempat (spot cooling)
3) Laboratorium lingkungan
4) Tekstil
5) Instalasi tenaga (power plant)
6) Ruang komputer, dll
Pengkondisian udara untuk tempat tinggal
Pengkondisian udara untuk kendaraan
Penyimpanan dan pendistribusian bahan makanan
4. PERKEMBANGAN SISTEM PENGKONDISIAN UDARA
Beberapa perbaikan sistem pengkondisian udara guna penghematan energi adalah dengan melakukan perbaikan dari constant air volume (CAV) yang banyak digunakan sebelum dunia dilanda krisis energi pada tahun 1973 (Stein, 1997). Sistem CAV menggunakan saluran udara (duct) tunggal untuk mengalirkan udara dingin ke seluruh ruangan. Untuk menyediakan kebutuhan pendinginan yang maksimal, temperatur udara diset sangat rendah; selanjutnya di setiap ruangan disediakan sistem pemanas-ulang (reheater) guna mengatur temperatur udara sesuai dengan kebutuhan. Sumber pemborosan energi pada sistem CAV disebabkan oleh tiga hal:
a. Sangat rendahnya set temperatur udara dingin untuk seluruh ruangan,
b. Energi yang diperlukan untuk memanaskan ulang udara yang memasuki ruangan
c. Energi yang diperlukan oleh fan elektrik dan efeknya terhadap udara dingin (fan elektrik memberikan beban panas pada udara dingin).
Sistem VAV melakukan pengaturan volume udara yang disuplai ke setiap ruang secara otomatis. Volume udara yang masuk ke setiap ruang disesuaikan dengan besarnya beban pendinginan (cooling load) yang ada di masing-masing ruangan. Sebuah kotak pengontrol yang bekerja berdasarkan informasi temperatur ruangan (thermostatically-control box) mengatur volume udara yang masuk ke dalam ruangan disesuaikan dengan kebutuhan. Dengan demikian, sistem VAV mengalirkan udara pendingin sesuai dengan kebutuhan ruangan; berbeda dengan sistem CAV yang mensuplai pendinginan maksimal dan seragam untuk kemudian dipanaskan ulang di sebagian ruangan.
Kampus National Institute of Education Singapura baru-baru ini mendapatkan penghargaan dari ASHRAE (American Society of Heating, Refrigeration, and Air Conditioning Engineers) berkenaan dengan penghematan energi pada kampus tersebut yang salah satunya merupakan hasil penerapan sistem VAV (ASHRAE, 2006).
5. RANGKUMAN
Fungsi Sistem Pengkondisian Udara :
Sebuah sistem pengkondisian udara (air conditioner atau AC) mempunyai fungsi sebagai pengatur temperatur, kelembaban, kebersihan dan kemurnian udara serta pendistribusian udara pada suatu ruangan secara serentak guna mencapai suatu kondisi udara tertentu sesuai dengan yang diinginkan oleh pemakainya.
Cara Kerja Sistem Pengkondisian Udara :
a. Pada keluaran kompresor (discharge compressor), temperatur dan tekanan fluida pendingin tinggi, karena mengandung panas yang diserap dari evaporator dan panas yang dihasilkan oleh kompresor pada langkah tekan.
b. Gas fluida pendingin ini mengalir ke kondensor; di dalam kondensor diembunkan menjadi cairan. Pada saat bersamaan dengan perubahan wujud ini terjadi pembuangan panas dari fluida pendingin ke sirip-sirip pembuang panas kondensor dan diterus ke udara bebas di luar ruangan yang dikondisikan.
c. Cairan fluida pendingin ini mengalir ke receiver. Di receiver cairan disaring dan selanjutnya disimpan sampai evaporator membutuhkan fluida pendingin untuk diuapkan.
d. Dari receiver cairan fluida pendingin mengalir ke katup ekspansi. Pada katup ekspansi akan terjadi perubahan wujud fluida pendingin dari cair ke bentuk kabut (spray) yang mempunyai temperatur dan tekanan rendah.
e. Kabut fluida pendingin bertemperatur dan bertekanan rendah ini mengalir masuk ke evaporator. Di dalam evaporator fluida pendingin menguap dan mengambil panas dari udara hangat (udara ruangan yang dikondisikan) yang dilewatkan pada sirip-sirip evaporator. Seluruh fluida pendingin yang masuk ke evaporator berubah menjadi gas dan gas yang mempunyai kalor laten tersebut mengalir ke dalam kompresor kembali. Selanjutnya proses tersebut terjadi berulang-ulang sampai didapatkan temperatur udara yang diinginkan atau sampai sistem pengkondisian udara dimatikan.
Ruang lingkup sistem pengkondisian udara, meliputi :
a. Pengkondisian udara berukuran sedang dan besar.
b. Pengkondisian udara untuk kebutuhan industri :
1) Penghangatan setempat (spot heating)
2) Pendinginan setempat (spot cooling)
3) Laboratorium lingkungan
4) Tekstil
5) Instalasi tenaga (power plant)
6) Ruang komputer, dll
c. Pengkondisian udara untuk tempat tinggal
d. Pengkondisian udara untuk kendaraan
e. Penyimpanan dan pendistribusian bahan makanan
Perkembangan Sistem Pengkondisian Udara :
Beberapa perbaikan sistem pengkondisian udara guna penghematan energi adalah dengan melakukan perbaikan dari constant air volume (CAV) ke variable air volume. Sehinga pemborosan energi pada sistem CAV disebabkan oleh : Sangat rendahnya set temperatur udara dingin untuk seluruh ruangan, Energi yang diperlukan untuk memanaskan ulang udara yang memasuki ruangan dan Energi yang diperlukan oleh fan elektrik dan efeknya terhadap udara dingin (fan elektrik memberikan beban panas pada udara dingin) dapat dikurangi.
Sistem VAV melakukan pengaturan volume udara yang disuplai ke setiap ruang secara otomatis. Volume udara yang masuk ke setiap ruang disesuaikan dengan besarnya beban pendinginan (cooling load) yang ada di masing-masing ruangan. Dengan demikian, sistem VAV mengalirkan udara pendingin sesuai dengan kebutuhan ruangan; berbeda dengan sistem CAV yang mensuplai pendinginan maksimal dan seragam.
PENUTUP
1. Test Formatif
a. Jelaskanlah apa fungsi pengkondisian udara pada mobil !
b. Jelaskanlah cara kerja sistem pengkondisian udara !
c. Jelaskanlah ruang lingkup penggunaan sistem pengkondisian udara !
d. Jelaskanlah sumber pemborosan energi pada sistem pengkondisian udara jenis constant air volume (CAV) !
e. Kenapa sistem pengkondisian udara jenis variable air volume (VAV) lebih unggul dari sistem pengkondisian udara jenis CAV ?
2. Umpan Balik
Berdasarkan hasil tes formatif yang diberikan kepada mahasiswa dibandingkan dengan kunci jawaban serta penjelasan dosen dapat diukur tingkat penguasaan dan pendalaman materi oleh mahasiswa. Untuk dapat mengukur tingkat penguasaan materi tersebut dapat digambarkan dengan rumus:
Tabel Tingkat Penguasaan Materi yang Dicapai
Pencapaian
Artinya
≥81 %
Baik Sekali
66-80%
Baik
56-65%
Cukup
41-55%
Kurang
≤40%
Kurang Sekali
3. Tindak Lanjut
Apabila penguasaan yang dicapai pada test formatif mencapai ≥ 81%, artinya perkuliahan dapat dilanjutkan. Namun sebaliknya jika hasil tes ≤ 80%, maka mahasiswa harus mengulangi mata kuliah yang diberikan terutama bagian yang belum dikuasai
4. Kunci Jawaban
Fungsi Sistem Pengkondisian Udara adalah :
Sebuah sistem pengkondisian udara (air conditioner atau AC) mempunyai fungsi sebagai pengatur temperatur, kelembaban, kebersihan dan kemurnian udara serta pendistribusian udara pada suatu ruangan secara serentak guna mencapai suatu kondisi udara tertentu sesuai dengan yang diinginkan oleh pemakainya.
Cara Kerja Sistem Pengkondisian Udara adalah sebagai berikut :
a. Pada keluaran kompresor (discharge compressor), temperatur dan tekanan fluida pendingin tinggi, karena mengandung panas yang diserap dari evaporator dan panas yang dihasilkan oleh kompresor pada langkah tekan.
b. Gas fluida pendingin ini mengalir ke kondensor; di dalam kondensor diembunkan menjadi cairan. Pada saat bersamaan dengan perubahan wujud ini terjadi pembuangan panas dari fluida pendingin ke sirip-sirip pembuang panas kondensor dan diterus ke udara bebas di luar ruangan yang dikondisikan.
c. Cairan fluida pendingin ini mengalir ke receiver. Di receiver cairan disaring dan selanjutnya disimpan sampai evaporator membutuhkan fluida pendingin untuk diuapkan.
d. Dari receiver cairan fluida pendingin mengalir ke katup ekspansi. Pada katup ekspansi akan terjadi perubahan wujud fluida pendingin dari cair ke bentuk kabut (spray) yang mempunyai temperatur dan tekanan rendah.
e. Kabut fluida pendingin bertemperatur dan bertekanan rendah ini mengalir masuk ke evaporator. Di dalam evaporator fluida pendingin menguap dan mengambil panas dari udara hangat (udara ruangan yang dikondisikan) yang dilewatkan pada sirip-sirip evaporator. Seluruh fluida pendingin yang masuk ke evaporator berubah menjadi gas dan gas yang mempunyai kalor laten tersebut mengalir ke dalam kompresor kembali. Selanjutnya proses tersebut terjadi berulang-ulang sampai didapatkan temperatur udara yang diinginkan atau sampai sistem pengkondisian udara dimatikan.
Ruang lingkup penggunaan sistem pengkondisian udara, meliputi :
a. Pengkondisian udara berukuran sedang dan besar.
b. Pengkondisian udara untuk kebutuhan industri :
1) Penghangatan setempat (spot heating)
2) Pendinginan setempat (spot cooling)
3) Laboratorium lingkungan
4) Tekstil
5) Instalasi tenaga (power plant)
6) Ruang komputer, dll
c. Pengkondisian udara untuk tempat tinggal
d. Pengkondisian udara untuk kendaraan
e. Penyimpanan dan pendistribusian bahan makanan
Sumber pemborosan energi pada sistem pengkondisian udara jenis constant air volume (cav) adalah :
Pemborosan energi pada sistem CAV disebabkan oleh : Sangat rendahnya set temperatur udara dingin untuk seluruh ruangan, Energi yang diperlukan untuk memanaskan ulang udara yang memasuki ruangan dan Energi yang diperlukan oleh fan elektrik dan efeknya terhadap udara dingin (fan elektrik memberikan beban panas pada udara dingin) dapat dikurangi.
Keunggulan sistem pengkondisian udara jenis variable air volume (VAV) lebih unggul dari sistem pengkondisian udara jenis CAV adalah :
Volume udara yang disuplai ke setiap ruang dapat diatur secara otomatis. Dan disesuaikan dengan besarnya beban pendinginan (cooling load) yang ada di masing-masing ruangan. Dengan demikian, sistem VAV mengalirkan udara pendingin sesuai dengan kebutuhan ruangan.
DAFTAR PUSTAKA
1. Prihadi Setyo D; Teknik Pendingin, ITB, Bandung
2. Wiranto Arismunandar; Penyegaran udara, PT.Pratya Paramita, Jakarta 1980
3. Ricky Gunawan; Pengantar Teori Teknik pendingin, P2LPTK, Jakarta Juli 1988
4. Nippondenso Indonesia; Dasar Pengetahuan AC Mobil, ND Inc., Jakarta 1994
5. Andrizal; Beban Pendingin, FPTK IKIP Padang, Padang 1996
========
