Rancang Bangun Sistem Penyejuk Udara Menggunakan Termoelektrik dan Humidifier

Transkripsi

1 Rancang Bangun Sistem Penyejuk Udara Menggunakan Termoelektrik dan Humidifier Irnanda Priyadi #1, Khairul Amri Rosa #2, Rian Novriansyah #3 #1,2,3 Program Studi Teknik Elektro, Universitas Bengkulu Jalan W.R. Supratman Kandang Limun - Bengkulu #1 Irnanda_P@unib.ac.id or Irnanda2016@gmail.com Abstrak Kajian-kajian mengenai teknologi pengkondisi temperatur ruangan bisa menjadi referensi teknologi alternatif untuk daerah-daerah pinggiran laut yang beriklim tropis seperti kota Bengkulu. Penggunaan teknologi pendingin ruangan seperti AC membutuhkan konsumsi energi yang cukup tinggi. Paper ini membahas rancang bangun sistem penyejuk udara dengan konsumsi energi yang relatif kecil dan pembangkitan energi dingin yang relatif lama dibandingkan dengan pendingin lainya. Teknologi penyejuk ruangan yang dirancang memanfaatkan perangkat termoelektrik dan humidifier tanpa membutuhkan pergantian ice gell dan memiliki konsumsi energi yang relatif kecil. Hasil rancangan menunjukkan bahwa temperatur terendah yang dihasilkan menggunakan air yang didinginkan modul termoelektrik selama 30 menit dengan kecepatan kipas sedang ialah sebesar 27,5 o C dan kecepatan tinggi sebesar 27,3 o C sedangkan temperatur terendah yang dihasilkan menggunakan humidifier dengan kecepatan kipas sedang sebesar 25,3 o C dan kecepatan tinggi sebesar 25,6 o C dan daya total yang dibutuhkan sistem secara keseluruhan sebesar 56,4 watt. Kata kunci Sistem penyejuk ruang, modul termoelektrik, humidifier, ice cooler. I. PENDAHULUAN Tingginya permintaan konsumsi energi listrik yang tidak diikuti dengan kemampuan PLN dalam penyediaan energi listrik merupakan salah satu masalah besar yang sedang dihadapi Indonesia dewasa ini. Disisi lain semakin menipisnya cadangan sumber energi fosil mengakibatkan biaya produksi listrik PLN semakin tinggi yang berdampak terhadap harga jual listrik ke konsumen juga ikut naik. Untuk itu perlu dilakukan upaya penghematan energi dengan cara pemanfaatan peralatan elektronik yang hemat daya, salah satunya dengan merancang modul penyejuk ruangan (air cooler) yang hemat energi. II. STUDI PUSTAKA Prinsip kerja air cooler menggunakan media pendingin seperti air, es batu atau ice gell untuk membangkitkan suhu dingin yang kemudian akan dihembuskan menggunakan kipas (fan). Hampir mirip dengan prinsip kerja AC, dalam penerapan teknologinya AC maupun air cooler memiliki kekurangan dan kelebihan. Kekurangan penggunaan teknologi AC ialah kebutuhkan daya listrik yang sangat tinggi. Sedangkan untuk penyejuk udara, air cooler dalam pembangkitan energi dinginnya menggunakan ice gell sebagai media pendingin cooling water sehingga waktu penggunaan terbatas seiring berkurangnya dingin ice gell yang dihasilkan. Berbeda dengan AC yang tidak memiliki masalah dalam jangka waktu penggunaan selama pasokan listrik tersedia. Kelebihan air cooler dibandingkan dengan AC adalah lebih ramah lingkungan, perawatan yang mudah dan penggunaan daya listrik yang jauh lebih kecil. Kajian-kajian yang telah dilakukan terkait penggunaan air cooler sebagai teknologi penyejuk udara antara lain dengan memanfaatkan ice gell, ice cube (es batu), serbuk kayu, sabut kelapa, sponge dan kompresor sebagai media pendingin. Namun masih terdapat kekurangan dalam pembangkitan energi dingin baik waktu maupun kualitas dingin yang dihasilkan. Hasil penelitian Jerry Gustaaf Talarima dengan judul Air cooler dengan Mempergunakan Air yang Didinginkan Mesin Pendingin, menunjukkan bahwa temperatur udara kering (Tdbout) terendah yang dihasilkan pada air cooler dengan menggunakan air yang didinginkan mesin pendingin ialah 25,40 C pada menit ke 15 akan tetapi temperatur akan terus menerus meningkat seiring dengan lama penelitian yang dilakukan yakni pada menit ke 30, 45 dan 60 temperatur yang dihasilkan lebih dari 27 o C [1]. Hasil penelitian dalam [2], menunjukan bahwa temperatur terendah yang dihasilkan pendingin dengan menggunakan 8 buah termoelektrik ialah 24,6 o C. Hasil penelitian dalam [3], menunjukan bahwa temperatur udara kering terendah yang dihasilkan dengan menggunakan air ditambah dengan serabut kelapa dan ditambah 2 liter balok es adalah 23,5 0 C. Penggunaan modul termoelektrik dan humidifier sebagai pembangkit energi dingin maka akan membuat air cooler yang digunakan lebih praktis, hemat listrik, dan kualitas suhu yang dihasilkan lebih baik. 97

2 III. METODE PENELITIAN Rancangan modul air cooler terdiri atas : rancangan casing box, rancangan water tank, rancangan sistem pendingin (kipas heatsink, box sistem pendingin, TEC-12706), pompa air dan humidifier. Rancangan Casing Box Casing box berukuran 45 cm x 35 cm dengan bahan plat alumunium sebagai kerangka dan triplek sebagai dinding ruangan yang dilapisi steroform didalamnya. Kotak pendingin ini berfungsi sebagai tempat power supplai, water tank, cold pad, tempat kipas angin yang berfungsi untuk menghembuskan udara dingin ke ruangan dan semua sistem sirkulasi udara yang bekerja pada sistem pendingin. (a) Rancangan Sistem Pendingin a. Kipas Heatsink dan Heatsink (a) (b) Gambar 3.3 a. Kipas Heat Sink dan b. Heat Sink Kipas heatsink berukuran 10,5 cm 9 cm berfungsi sebagai pembuang panas heatsink yang terjadi setelah panas yang disebabkan oleh termoelektrik, agar kestabilan dingin pada modul termoelektrik terjaga. Heatsink yang digunakan ialah heatsink berukuran 11 cm 9 cm diletakkan diantara kipas dan termoelektrik bertujuan untuk menyebarkan panas modul termoelektrik sehingga dapat menjaga kestabilan temperatur termoelektrik. Rancangan Box Sistem Pendinginan Desain kotak sistem pendinginan air cooler berukuran 15 cm 10 cm yang terdiri dari coldsink, modul termoelektrik, heatsink dan kipas heatsink. Desain kotak sistem pendinginan air cooler dapat dilihat pada Gambar 3.4. (b) Gambar 3.1. Rancangan Casing Box (a) Tampak Depan (b) Tampak Belakang Rancangan Water Tank Water tank dibuat dari bahan akrilik berukuran 27 cm 7 cm 6,5 cm dan memiliki volume sebesar 1.29 liter. Water tank digunakan sebagai tempat penampung air dari cooling pad yang didalamnya terdapat pompa air dan humidifer. Adapun bentuk fisik desain water tank dapat dilihat pada Gambar 3.2 Gambar 3.2. Desain Water Tank Gambar 3.4 Desain Kotak Sistem Pendinginan Gambar 3.4 menunjukkan desain sisi dingin yang dipasang coldsink atau batang konduktor yang berfungsi sebagai penghantar temperatur dingin ke permukaan sehingga temperatur air dingin akan menyebar. Sedangkan dibawahnya terdapat sisi panas berupa kipas dan heatsink yang berfungsi untuk menyebarkan panas sehingga temperatur panas di modul termoelektrik berkurang. Volume air yang terdapat dalam box pendingin ialah 1 liter. Modul Air Cooler yang dirancang menggunakan 98

3 komponen humidifier dan. termoelektrik tipe TEC Teknologi pendingin termoelekrik TEC ini memiliki temperatur operasi maksimum sebesar 138 o C, umur bertahan hingga jam, tingkat kegagalan berdasarkan pengujian yang lama sebesar 0.2 % [4]. Sedangkan komponen humidifier yang digunakan ialah jenis ultrasonic mist maker DC 12 Volt. Komponen ini berperan untuk menambah kelembaban udara menggunakan frekuensi tinggi getaran suara. Getaran-getaram tersebut membuat kabut halus ultra di udara. Diafragma logam di dalam komponen bergetar pada frekuensi tinggi sehingga dapat menciptakan kabut yang berukuran sangat kecil [5]. Rancangan secara keseluruhan desain modul penyejuk udara, sebagai berikut : Gambar 3.5. Desain Modul Penyejuk Udara IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Bentuk fisik modul penyejuk udara yang telah dirancang sebagai berikut : Gambar 4.1. Modul Penyejuk Udara Hasil pengujian modul penyejuk udara : a. Pengujian Menggunakan Air yang Didinginkan Sistem Cooler Hasil pengukuran temperatur udara masuk (Tin), temperatur udara keluar (Tout), temperatur air coldpad (Tc) dan temperatur heatsink (Th) menggunakan dan tidak menggunakan humidifier selama 30 menit dengan kondisi kecepatan kipas rendah (low) dan kecepatan kipas tinggi (high) dengan menggunakan termometer digital, TABEL 2 TEMPERATUR UDARA DENGAN KECEPATAN RENDAH (LOW SPEED). Diagram Alir Gambar 3.6. Diagram Alir Kerja Modul 99

4 TABEL 3 TEMPERATUR UDARA DENGAN KECEPATAN TINGGI (HIGH SPEED) TABEL 5 TEMPERATUR UDARA DENGAN KECEPATAN TINGGI (HIGH SPEED) b. Pengujian Menggunakan Humidifier dengan Air yang Didinginkan Sistem Cooler Hasil pengukuran menggunakan humidifier dapat dilihat pada tabel berikut : TABEL 4 TEMPERATUR UDARA DENGAN KECEPATAN RENDAH (LOW SPEED) Perhitungan Konsumsi Energi Listrik Air Cooler Air cooler membutuhkan komponen listrik untuk menjalankan sistem. Komponen tersebut berupa termoelektrik, pompa air, humidifier dan kipas. Pemakaian komponen-komponen listrik mengharuskan penggunaan energi listrik sehingga membutuhkan suplai daya. Untuk mengetahui berapa besar konsumsi daya yang dilakukan dalam penggunaan air cooler maka diukur berapa tegangan dan arus pada setiap komponen air cooler. a. Perhitungan Daya Untuk mengukur daya pada masing-masing komponen yang diperlukan untuk menjalankan sistem air cooler maka dilakukan pengukuran besar tegangan dan arus pada masing-masing komponen penyusun sistem. Dari perhitungan daya pada setiap komponen selanjutnya dihitung total daya. Perhitungan Total Daya = 24 watt + 2,4 watt + 12 watt + 12 watt + 0,0036 watt + 6 watt = 56,4 watt KESIMPULAN 1. Total daya yang dibutuhkan untuk menjalankan sistem modul penyejuk udara yang dirancang sebesar 56,4 watt. 2. Temperatur terendah yang dihasilkan dari modul penyejuk udara yang dirancang selama 30 menit menggunakan air yang didinginkan termoelektrik dengan kecepatan kipas rendah sebesar 27,5 0 C dan kecepatan tinggi sebesar 27,3 0 C sedangkan temperatur terendah yang 100

5 dihasilkan menggunakan humidifier dengan kecepatan kipas rendah sebesar 25,3 0 C dan kecepatan tinggi sebesar 25,6 0 C. DAFTAR PUSTAKA [1] Jerry, G, 2016, Air Cooler dengan mempergunakaan air yang didinginkan mesin pendingin, Universitas Teknologi Sanata Dharma : Yogyakarta. [2] Munib, Agung, 2015, Rancang Bangun Pendingin Ruangan Portable dengan Memanfaatkan Efek Perbedaan Suhu pada Thermo Electric Cooler (TEC), Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya, Surabaya [3] Yohanes, 2015, Peningkatan efissiensi Air Cooler dengan serabut kelapa, Fakultas Teknik, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. [4] Banjarnahor, P., 2015, Analisis Pendinginan Pada Kulkas Thermoelektrik Super Cooler Dibandingkan Pendingin Konvensional Menggunakan Gas Freon, Universitas Sumatra Utara, Medan. [5] Ferizki, R., M.,, 2017, Rancang Bangun Sistem Pendingin Udara Menggunakan Metode Penguapan Air Dan Kontrol Logika Fuzzy, Fakultas Teknik, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya 101

6