PENGARUH HEAT RECOVERY PADA SISTEM REFRIGERASI PENGKONDISIAN UDARA TERHADAP PERFORMANSI SISTEM

Transkripsi

1 JURNAL LOGIC. VOL. 16. NO.. NOPEMBER PENGARUH HEAT RECOVERY PADA SISTEM REFRIGERASI PENGKONDISIAN UDARA TERHADAP PERFORMANSI SISTEM I Nengah Adita*, I Putu Sasta Negaa Juusan Teknik Mesin, Politeknik Negei Bali Kampus Bukit Jimbaan,Kuta Selatan(061) * aditainengah@yahoo.com Abstact. Konsevasi enegi adalah suatu aktivitas ekayasa untuk penghematan enegi, tanpa mengobankan pinsip teknis, keamanan, kenyamanan. Yang menjadi tend topic saat ini adalah penghematan yang dilakukan pada pealatan efigeasi dan pengkondisian udaa, baik yang ada di industi, pehotelan dan umah tangga. Salah satu yang dilakukan adalah pemanfaatan panas kondenso untuk memanaskan ai kepeluan mandi. Pealatan yang digunakan untuk memanfaatkan enegi yang tebuang pada kondenso adalah heat ecovey unit. Refigean yang digunakan pada sistem efigeasinya beagam sehingga panas yang bisa dimanfaatkan juga bevaiasi. Di samping itu, juga untuk mengetahui efek yang ditimbulkan akibat pemasangan HRU tehadap pefomance sistem. Kegiatan penelitian mencangkup peancangan, pembuatan pealatan heat ecovey, pengujian dan analisis. Adapun efigean yang digunakan adalah R-14a, R404a. Analisis data dilakukan dengan menggunakan kaidah-kaidah temodinamika untuk mendapatkan besaan-besaan yang diinginkan sepeti efek efigeasi, heat ecovey dan COP. Dai hasil pengujian didapatkan besanya heat ecove pada masing-masing efigean bekisa 14 0% dai total panas yang dilepas kondenso. Dengan heat ecovey dapat meningkatkan COP sistem efigeasi bekisa 10%. Kata Kunci; Heat ecovey, efek efigeasi dan COP HEAT RECOVERY EFFECT ON THE SYSTEM PERFORMANCE OF THE AIR CONDITIONING REFRIGERATION SYSTEM Abstact; Enegy consevation is an engineeing activity fo enegy savings, without compomising technical pinciple, safety and comfot. Saving enegy done on efigeation and ai conditioning in the industies,hotels and and households is a tending topic nowadays. One of the activities is the utilization of condense heat to heat bathing wate. The equipment used to haness the enegy wasted in the condense is heat ecovey unit. Thee is vaious efigeant used in efigeation system to poduce vaious heat. In addition, it is done to see effect esulted by the use of HRU to system pefomance. The eseach involved designing, manufactue heat ecovey equipment, testing and analyzing. Refigeant used in this eseach ae R-14a and R-404a. Data was analyzed with themodynamic fomula to obtain the desied quantities, such as efigeation effect, heat ecovey and COP. The examination esult showed that heat ecovey amount in each efigeant is about 14 0% of the total heat wasted by condense. The heat ecovey was able to incease COP of efigeation system about 10%. Keywod ; Heat Recovey, Refigeation effect, and COP I. PENDAHULUAN Konsevasi enegi adalah suatu aktivitas ekayasa untuk penghematan enegi, tanpa mengobankan pinsip teknis, keamanan, kenyamanan sehingga dipeoleh cost yang paling optimal dan efisien sesuai haapan. Yang menjadi lata belakang dipelukannya konsevasi enegi adalah adanya pemboosan pemakaian enegi, tebatasnya ketesediaan enegi dan adanya indikasi haga enegi semakin mahal.. Enegi listik sangat penting dalam menunjang opeasional industi pehotelan. Pealatan sepeti efigeato dan pengkondisian udaa meupakan pealatan yang banyak mengkonsumsi enegi listik. Hampi sekita 60% penggunaan enegi listik digunakan untuk sistem ini [1,].. Dalam hal ini bisa tejadi suatu pemboosan enegi yang mengakibatkan semakin besa biaya yang haus dikeluakan. Untuk menanggulangi masalah tesebut dilakukan efisiensi enegi dengan jalan melalui konsevasi enegi. Salah satu bentu efisiensi enegi yang telah dilakukan adalah penggunaan pealatan heat ecovey unit

2 JURNAL LOGIC. VOL. 16. NO.. NOPEMBER (HRU) pada ai conditioning untuk pemanasan ai. Pealatan ini sekaang sudah banyak dipasakan baik untuk kepentingan umah tangga maupun untuk industi misalnya di bidang paiwisata. Pada sistem efigeasi yang digunakan pada efigeato maupun pada AC, menggunakan bebagai efigean. Misalnya untuk AC efigean yang digunakan; R, R14a, R410a dll, sedangkan untuk efigeato misalnya; R14a, R407c, R404a dll. Masing-masing efigean yang digunakan baik untuk AC maupun untuk efigeato memiliki peluang heat ecovey yang bebeda-beda. Untuk itu pada penelitian ini akan dibuat sebuah sistem efigeasi untuk mengkaji besaan heat ecovey yang bisa didapatkan pada bebagai efigean yang sejenis. Di samping itu, juga untuk mengetahui efek yang ditimbulkan akibat penambahan alat heat ecovey pada sistem efigeasi tehadap pefomansi dai sistem. Heat ecovey adalah suatu metode penguangan penggunaan enegi secaa keseluuhan kaena itu akan menguangi biaya opeasional. Heat ecovey dalam konteks bangunan dan sevis adalah pengambilan dan penggunaan kembali panas yang dihasilkan dai poses yang ada yang biasanya tebuang begitu saja. Pada sistim efigeasi dan pengkondisian udaa, panas yang tebuang tejadi pada komponen kondenso. Sekita 0% panas yang tebuang di kondenso tejadi pada poses desupeheating dan sebagian besa pada poses kondensasi [,4]. Panas yang tebuang ini punya potensi untuk dimanfaatkan kembali, misalnya untuk memanaskan ai kepeluan mandi. Poses heat ecovey pada AC dapat dibagi menjadi dua yaitu; poses langsung (diect) yang juga disebut dengan high-gade heat ecovey dan poses tidak langsung (indiect) yang juga disebut dengan low-gade heat ecovey. Pada kajian ini akan dipilih jenis high-gade heat ecovey [5]. II. METODE PENELITIAN Penelitian ini dilaksanakan secaa betahap, yang mencakup: pesiapan, studi liteatu, peancangan dan pembuatan pealatan ekspeimen, pengambilan data ekspeimen, pengolahan data dan pembuatan lapoan Peancangan Pealatan Ekspeimen Adapun pealatan penelitian menggunakan angkaian sepeti AC Split yang diletakkan di atas stand (angka penyangga) temasuk ducting-nya. Kapasitas kompeso sistem yang digunakan adalah 1 Pk, sedangkan alat uku yang digunakan beupa satu set themocouple, RH mete, Tang Ampee, Avomete, Anemomete dan pessue gauge. Adapun pealatan ekspeimen dan sketsa penempatan alat uku pada pealatan penelitian sepeti pada Gamba.1.dan Gamba.. Gamba.1 Pealatan Pengujian Katup Ekspansi Flowmete Fan 7 Kondense Fan 5 HRU Tangki Kompeso 4 1 Evapoato Gamba. Sketsa Penempatan Alat Uku Metode Pengambilan Data Semua data diambil setelah sistem dalam X kedaan steady state. Jumlah data yang diambil sebanyak 8 jenis data dan masing-masing data dilakukan pengukuan sebanyak lima kali. Data yang diambil di antaanya: Data tanpa menggunakan HRU dan data dengan HRU untuk masing-masing efigean yaitu R14a, R404a. Paamete yang Diamati Ada dua data sistem yang diamati yaitu pada unit sistem efigeasinya dan pada sistem tata udaanya. Pada sistem efigeasi data yang diamati adalah tekanan dan tempeatu disetiap state sepeti telihat pada Gamba., aus dan voltase listik yang digunakan kompeso. Pada sistem tata udaanya data yang diamati adalah kecepatan alian udaa melewati evapoato, kelembaban udaa pada sisi masuk dan kelua evapoato. Waktu pengambilan data dilakukan tiap hai pada jam yang sama untuk menjamin kondisi pengujian yang sama. Data yang diambil untuk setiap vaiabel bebas adalah sebanyak 5 kali. Dai data yang didapatkan selanjutnya dihimpun ke dalam suatu tabel pengamatan data. 6 Tangki

3 JURNAL LOGIC. VOL. 16. NO.. NOPEMBER Analisis Data Dai data ekspeimen yang didapat, kemudian dilakukan pengolahan data dengan menggunakan kaidah-kaidah themodinamika untuk mendapatkan besaan-besaan yang diinginkan. Data sistem efigeasi ata-ata nantinya diplot ke dalam p-h diagam untuk mendapatkan besaan enthalpy pada masing-masing state yang nantinya digunakan untuk menghitung besaan; efek efigeasi, daya yang dibutuhkan, COP dan Q heat ecovey sistem. Kemudian dai besaan-besaan yang didapat dilakukan analisis dengan statistik deskiptif kuantitatif. P-h Diagam Siklus Kompesi Uap menyangkut empat hal pokok yaitu penguapan kompesi pengembunan dan ekspansi, begitu seteusnya [6,7]. Hal ini dapat digambakan sepeti pada Gamba-., untuk mempemudah pehitungan peancangan ataupun pemeiksaan tehadap kondisi opeasinya. m = laju alian massa efigean (kg/s). Keja Kompesi (W k ) Keja kompesi (W k ) yang dibutuhkan pada poses kompesi uap efigean di dalam kompeso yang belangsung secaa adiabatic evesible (q = 0), maka W k = h h 1 (kj/kg)... () dimana; h = enthalpy efigean pada sisi ke lua kompeso, (kj/kg). Coefficient of Pefomance) (COP) Koefisien pestasi (COP) adalah suatu koefisien yang besanya sama dengan efek efigeasi (ER) dibagi dengan keja kompesi (W k ) COP = (ER) (W k )... (4) High gade heat ecovey (Q) Q = m.(h h ) (kw)... (5) Pessue (Ba) 4 Expansion h,4 Enthalpy, kj/kg Condensation Evapoation 1. Compession h 1 h III. HASIL DAN PEMBAHASAN Dai tahapan yang telah dilakukan, behasil dibuat pealatan simulasi heat ecovey sepeti telihat pada Gamba.1. Pealatan ekspeimen dibuat dengan menggunakan kompeso kapasitas 1 Pk. HRU menggunakan heat exchange jenis tube in tube dengan ai sebagai media pendingin. Pengujian dilakukan tehadap bebeapa efigean yaitu R14a, R404a. Sebagai contoh hasil floting data ke dalam p-h diagam untuk R14a sepeti pada Gamba-.1. Tanpa heat ecovey Gamba-. P-h Diagam Siklus Refigeasi Kompesi. Efek Refigeasi (Refigeation Effect) Efek efigeasi (ER) meupakan jumlah kalo yang diseap oleh efigean di dalam evapoato untuk setiap satu satuan massa efigean, tejadi pada poses 4 ke 1. ER = h 1 h 4 (kj/kg)... (1) dimana; h 1 = enthalpy efigean pada sisi ke lua evapoato, (kj/kg). h 4 = enthalpy efigean pada sisi masuk evapoato, (kj/kg). Dengan mengetahui haga ER dan besanya massa efigean yang dapat diuapkan tiap satu satuan waktu pada evapoato, maka dapat ditentukan besanya kapasitas pendinginan (Cooling Capasity) dai sistim efigeasi tesebut. KR = ER. m (kj/s)... (). dimana : Dengan heat ecovey Gamba-.1 Hasil Floting Data untuk R14a Untuk diagam sistem tanpa heat ecovey ditunjukkan dengan gais wana hitam, sedangkan sistem dengan heat ecovey ditunjukkan dengan gais wana pink. Pada gamba dapat dilihat bahwa dengan menambahkan heat ecovey pada sistem, maka akan bisa menuunkan tempeatu kondense, menuunkan tempeatu evapoato, dan dapat menambah deajat sub-cooling efigean kelua kondense. Dengan betambah sub-cool efigean yang kelua kondense menyebabkan betambahnya efek efigeasi (ER) sistem yang pada akhinya dihaapkan dapat meningkatkan COP sistem. Pada poses heat ecovey, tempeatu evapoato juga mengalami

4 JURNAL LOGIC. VOL. 16. NO.. NOPEMBER penuunan sehingga dapat meningkatkan kecepatan pendinginan dalam uangan. Bedasakan data pengujian yang dilakukan, sistem dengan heat ecovey tejadi penuunan konsusmsi listik (daya) yang dibutuhkan kompeso sepeti telihat pada Gamba-.. Daya Kompeso (Watt) 800,0 750,0 700,0 650,0 600,0 550,0 500,0 Daya tanpa HR Data Pengamatan Daya dg HR Gamba-. Daya Kompeso Sistem dengan HR dan tanpa HR dengan R14a Besanya penuunan konsumsi daya kompeso bekisa 17%. Adanya penuunan ini kaena sistem dengan heat ecovey, tejadi penuunan tempeatu kondensasi efigean pada kondense. Dengan kata lain bahwa sistem dengan heat ecovey dapat ditingkatkan kapasitas pendinginannya. Untuk sistem dengan pipa kapile dapat dilakukan dengan menambah efigean ke dalam sistem sampai konsumsi dayanya sama sepeti sistem tanpa heat ecovey. Dai hasil analisis data yang dilakukan tehadap pefomansi sistem (COP) didapatkan bahwa tejadi peningkatan pefomansi bekisa 10% setelah sistem dilengkapi dengan heat ecovey (COP SRHR ). Hal ini tejadi kaena selama sistem dilengkapi dengan heat ecovey, deajat sub-cooling efigean kelua kondense meningkat. Makin besa sub-cooling efigean kelua kondense akan meningkatkan efek efigeasi pada sistem. Efek efigeasi meningkat sedang konsumsi daya menuun maka akan dapat meningkatkan COP sistem. Peningkatan COP sistem dengan menggunakan bebeapa efigean sepeti telihat pada Gamba-.. COP Gamba-. COP Sistem dengan HR dan tanpa HR Pada sisi heat ecovey dengan sistem High gade heat ecovey, besanya enegi panas yang didapat pada masing-masing efigean sepeti telihat pada Gamba-.4. Q heat ecovey (Watt) Gamba-.4 Q heat ecovey pada bebeapa Refigean Makin besa tempeatu keluaan kompeso suatu efigean, makin besa enegi panas yang bisa didapat dai poses heat ecovey. Besanya enegi panas (Q heat ecovey ) pada masing masing efigean bekisa 14 0% dai total panas yang dilepas pada kondense. IV. Simpulan R 14a Refigean R14a R 404a Q heat ecovey R 404a COPTHR COPSRHR COP SHR COPTHR COPSRHR COP SHR Bedasakan hasil pengolahan data dan analisis yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa sistem efigeasi yang dilengkapi dengan heat ecovey dapat meningkatkan coefficient of pefomance (COP) sistem efigeasi sampai 10%, menuunkan konsumsi daya listik bekisa 17% dan tentunya dapat menambah manfaat pada ai panas yang didapatkan. Besanya enegi panas (Q heat ecovey ) pada masing masing efigean bekisa 14 0% dai total panas yang dilepas pada kondense.

5 JURNAL LOGIC. VOL. 16. NO.. NOPEMBER UCAPAN TERIMA KASIH Kami sebagai peneliti dan penulis tak lupa menyampaikan asa teima kasih kepada: - PM Politeknik Negei Bali yang telah membeikan kesempatan dan peluang kepada penulis untuk melakukan penelitian - Panitia junal LOGIC, yang telah besedia memuat atikel ini DAFTAR PUSTAKA [1] Agus Rianto Audit Enegi dan Peluang Penghematan Konsumsi Enegi pada Sistem Pengkondisian Udaa di Hotel Santika Pemiee Semaang, Thesis, Univesitas Negei Semaang. [] Deng Shiming, John Bunet. 00. Enegy Use and Management in Hotels in Hongkong, Int. J. Hospitality Management; 1, pp [] Michael Guglielmone, Fed Scheideman, Yogesh Maga Heat Recovey fom Vapo Compession Ai Conditioning A Bief Intoduction, fom [4] R.B.Lokapue, J.D.Joshi. 01. Waste Heat Recovey Though Ai Conditioning System, Intenational Jounal of Engineeing Reseach and Development, vol.5, pp.87-9 [5] Cabon Tust, Making business sense of climate change Heat Recovey, fom [6] Aoa,C.P Refigeation and Ai Conditioning, Second Edition, Intenational Edition, Mc.Gaw-Hill [7] Moan, Sapio Fundamental of Engineeing Themodynamic. 5 th edition. New Yok. John Wiley & Sons, Inc.