KOMPARASI KINERJA SISTEM AIR CONDITIONING (AC) DENGAN REFRIGERAN PROPAN ISOBUTAN DAN FREON R-12 PADA MOBIL

Transkripsi

1 KOMPARASI KINERJA SISTEM AIR CONDITIONING (AC) DENGAN REFRIGERAN PROPAN ISOBUTAN DAN FREON R-12 PADA MOBIL Sunaryo 1, Aji Pranoto 2 1 Staf Pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sains AlQuran Jawa Tengah dosauto2@yahoo.co.id 2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin IST AKPRIND Yogyakarta pranoto_aji@yahoo.co.id ABSTRAK Pentingnya kelestarian lingkungan hidup dan isu mengenai penghematan energi di era global, menuntut manusia lebih sadar dan arif dalam memanfaatkan teknologi. Isu tentang dampang lingkungan yang saat ini berkembang antara lain mengenai ODS (Ozone Depleting Subtance) dan GWP (Global warning Potential). Salah satu penyebab dari kerusakan lingkungan hidup adalah penggunaan refrigeran. Penggunaan refrigeran terutama yang mengandung Chlor seperti refrigeran freon atau CFC (Chlorofluorocarbon) ternyata tidak ramah lingkungan sehingga ditemukan senyawa hidrokarbon sebagai refrigeran alternatif. Kedua refrigeran ini memiliki sifat dan karakteristik berbeda yang menyebabkan perbedaan pada kinerja perangkat Air Conditioning. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan yang terjadi antara penggunaan refrigeran hidrokarbon dan terhadap kinerja pada Air Conditioner. Dalam penelitian ini mengunakan metode komparasi dan parameter yang diamati meliputi berat refrigeran, tekanan kerja refrigeran, tingkat kecepatan pendinginan, daya kompresor dan konsumsi bahan bakar. Pada penelitian ini didapatkan bahwa perbandingan kinerja sistem AC dengan refrigeran hidrokarbon dan refrigeran freon adalah sebagai berikut, yaitu berat refrigeran hidrokarbon lebih efisien sebesar 58%, kecepatan pendinginan lebih cepat sebesar 34,8%, daya kompresor lebih kecil sebesar 88%, dan konsumsi bahan bakar lebih hemat sebesar 6,5%, meskipun tekanan kerja refrigeran hidrokarbon lebih tinggi sebesar 9% pada pipa tekanan tinggi dan 18% pada pipa tekanan rendah. Kata kunci : Kinerja Air Conditioning, Refrigeran,, PENDAHULUAN Pentingnya kelestarian lingkungan hidup dan isu-isu mengenai penghematan energi di Era Global ini menuntut manusia untuk lebih sadar dan arif dalam pemanfaatan teknologi. Isu tentang dampak lingkungan yang saat ini berkembang antara lain mengenai Ozone Depleting Subtance (ODS) dan Global Warning Potensial (GWP, yang merupakan dampak kerusakan lingkungan yang diakibatkan salah satunya oleh penggunaan refrigerant. Penggunaan refrigeran terutama yang mengandung klor (clor) seperti freon atau CFC (Chlorofluorocarbon), ternyata tidak ramah lingkungan. Zat zat inilah yang dapat merusak lapisan ozon di atmosfir bumi yang berdampak pada pemanasan global, terjadinya hujan asam sebagai akibat dari reaksi sekunder unsur Nox dan SOx. Lapisan ozon diperlukan oleh bumi sebagai penahan dan pemantul sinar ultraviolet dapat terkikis dengan adanya chlor yang ada pada jenis refrigeran konvensional (freon) serta bahan-bahan lainnya (Halon, PVC). Dengan menipisnya lapisan ozon dapat mengakibatkan terjadinya degradasi lingkungan, keterbatasan sumber air bersih, kerusakan rantai makanan laut, musnahnya ekosistem terumbu karang dan sumber daya laut lainnya, serta menurunnya hasil pertanian yang dapat menggangu ketahanan pangan. Peraturan mengenai penggunaan refrigeran CFC secara tegas dituangkan dalam Konvensi Wina dan Protokol Montreal pada tahun 1987, dengan keharusan penghentian kegiatan produksi dan penggunaannya. Di Indonesia, peratutan ini diperkuat melalui sebuah Keppres dan dua SK Menperindag, yaitu Keppres No. 23/1992 tentang larangan memproduksi dan memperdagangkan bahan perusak lapisan ozon serta memproduksi dan memperdagangkan barang baru yang merusak lapisan ozon. Dua SK Menperindag adalah No. 111/MPP/Kep/1/1998 tentang larangan impor bahan ODS dan barang yang menggunakan bahan ODS terhitung mulai tanggal 27 Januari kemudian No. 11/MPP/Kep/1/1998 tentang batas akhir perdagangan dan pemakaian bahan ODS terhitung mulai A-388

2 tanggal 1 Januari 25. Surat Keputusan ini kemudian telah ditinjau kembali sehingga Pemerintah menetapkan jadwal penghapusan penggunaan CFC secara total tahun 27. Larangan penggunaan CFC ini, mendorong peneliti dan produsen untuk mencari alternatif refrigeran lainnya yang bersifat tidak beracun, aman dan ramah terhadap lingkungan. Pada saat ini refrigeran yang ramah lingkungan adalah refrigeran dari senyawa hidrokarbon non sintetik sebagai penganti refrigeran sintetis seperti CFC dan HCFC yang mana selama ini banyak digunakan pada sistem Air Conditioning baik untuk ruangan maupun mobil. Pemakaian bahan pendingin (refrigeran) dari hidrokarbon atau Propan Isobutan (PIB) merupakan salah satu alternatif yang cukup relevan dengan isu untuk mengurangi efek rumah kaca dan pemanasan global. Hal ini didasarkan pada sifatsifat ataupun karakteristik hidrokarbon itu sendiri, diantaranya nilai ODP (Ozon Depleting Potensial) sebesar nol. Bertolak dari permasalahan diatas, perlu dikaji dengan seksama penghematan energi dan nilai ekonomis penggunaan refrigeran hidrokarbon pada mesin pendingin (Air Conditioning) terutama untuk mobil. Penelitian ini selajutnya dapat dirumuskan sebagai berikut: 1. Seberapa besar perbandingan kinerja air conditioner ditinjau dari berat refrigeran, beban kompresor, tingkat kecepatan pedinginan, tekanan kerja refrigeran dan konsumsi bahan bakar dengan refrigeran (R12)? 2. Seberapa besar perbandingan kinerja air conditioner ditinjau dari berat refrigeran, beban kompresor, tingkat kecepatan pedinginan, tekanan kerja refrigeran dan konsumsi bahan bakar dengan refrigeran hidrokarbon (propan isobutan)? METODE Penelitian perbandingan kinerja dan efisiensi penggunaan refrigeran hidrokarbon dan refrigerant pada sistem air conditioner pada mobil ini dilakukan dengan mengikuti langkah dan metode berikut ini : 1. Tahap Persiapan a) Mempersiapkan tempat pengujian. b) Menyiapkan obyek penelitian yaitu unit AC Mobil. c) Menyiapkan peralatan servis Air Conditioning mobil. d) Menyiapkan tabung refrigeran ( dan Propan Isobutan). e) Menyiapkan pencatat data hasil penelitian. 2. Tahap Pengambilan Data Penelitian Pengambilan data dilakukan dengan tiga variasi putaran mesin yaitu pada putaran 1 rpm, rpm, 3 rpm. a) Pengujian AC mobil dengan refrigeran freon 1) Pengisian refrigeran freon pada Air conditioning mobil 2) Pengujian berat refrigeran freon 3) Pengujian tekanan refrigeran freon 4) Pengujian daya kompresor 5) Pengujian tingkat kecepatan pendinginan 6) Pengujian konsumsi bahan bakar b) Pengujian AC mobil dengan refrigeran hidrokarbon jenis propan isobutan. 1) Pengisian refrigeran hidrokarbon pada Air conditioning mobil 2) Pengujian berat refrigeran hidrokarbon 3) Pengujian tekanan refrigeran hidrokarbon 4) Pengujian daya kompresor 5) Pengujian tingkat kecepatan pendinginan 6) Pengujian konsumsi bahan bakar 3. Tahap Pengolahan Data Data pengolahan yang sudah didapat, diolah untuk mengetahui hubungan antara masing masing data dan membandingkan kinerja air conditioner refrigeran freon dengan refrigeran hidrokarbon. A-389

3 PEMBAHASAN Hasil penelitian dari perbandingan kinerja air conditioner dengan refrigeran freon dan refrigeran hidrokarbon jenis propan isobutan adalah : a. Berat Refrigeran Berat refrigeran diukur dengan menggunakan spring scale. Pengisian refrigeran dinyatakan penuh apabila pada slight glass receiver drier tidak terlihat lagi gelembung udara. Perbandingan berat refrigeran adalah sebagai berikut : Tabel 1. Perbandingan Berat Refrigeran Jenis Refrigeran Berat (gr) ( R 12 ) 6 gr (Propan Isobutan) 25 gr b. Tingkat Kecepatan Pendinginan Pengukuran dilakukan dengan cara menempatkan termometer pada evaporator pada tiga variasi putaran mesin yaitu 1 rpm, rpm dan 3 rpm. Perbandingan tingkat kecepatan pendinginan antara refrigeran freon dan refrigeran hidrokarbon ditunjukkan pada grafik berikut : Kecepatan Pendinginan pada 1 rpm Suhu (C) Waktu (menit) Kecepatan Pendinginan pada rpm Suhu (C) Waktu (menit) Kecepatan Pendinginan pada 3 rpm Suhu (C) Waktu (menit) Gambar 1. Grafik Kecepatan Pendinginan pada putaran Mesin 1 rpm, rpm & 3 rpm A-39

4 Perbandingan rata rata besarnya tingkat kecepatan pendinginan (menit/ o C) antara air conditioner yang menggunakan refrigeran freon (R-12) dan refrigeran hidrokarbon (Propan isobutan) ditunjukkan pada grafik sebagai berikut : Perbandingan Tingkat Kecepatan Pendinginan Tkt Kecepatan Pendingina (min/oc) Putaran mesin (rpm) Gambar 2. Perbandingan Kecepatan Pendinginan pada Putaran Mesin 1 rpm, rpm & 3 rpm c. Tekanan Kerja Refrigeran Pengukuran terhadap tekanan refrigeran menggunakan manifold gauge pada saat proses pengisian. Setelah pengisian dinyatakan penuh, manifold gauge akan menunjukkan besarnya tekanan refrigeran pada sisi tekanan tinggi dan tekanan rendah kompresor. Perbandingan pengukuran antara tekanan refrigeran freon dan refrigeran hidrokarbon adalah sebagai berikut : Tabel 2. Perbandingan Tekanan Refrigeran Rata-rata Tekanan Refrigeran (Psig) Jenis Refrigeran Tekanan tinggi Tekanan rendah (Propan Isobutan) (R-12) 2 45 d. Daya Kompresor Perhitungan daya kompresor dilakukan dengan memasukkan data data pada manual book kompresor type sanden 58. Data hasil pengukuran merupakan perhitungan pada berbagai variasi putaran mesin yaitu 1 rpm, rpm, dan 3 rpm. Hasil perbandingan daya kompresor antara air conditioner dengan refrigeran freon dan refrigeran hidrokarbon ditunjukkan pada tabel sebagai berikut : Tabel 3. Perbandingan Daya Kompresor JENIS REFRIGERAN PUTARAN MESIN (RPM) 1 3 FREON,8,9,45 HIDROKARBON,1,2,3 e. Konsumsi Bahan Bakar Pengambilan data dilakukan dengan menentukan waktu lamanya mesin mengkonsumsi bahan bakar sebesar 1 ml, dengan mengoperasikan Air Conditioner pada berbagai variasi putaran mesin. Data rata rata pengukuran konsumsi bahan bakar ditunjukkan pada Gambar 3. Berdasarkan grafik tersebut, maka konsumsi bahan bakar perjam pada putaran mesin 3 rpm adalah sebagai berikut : 1) Air conditioner dengan refrigeran freon 5 36 B x 51 1 B 3,5Lt / jam Konsumsi bahan bakar sebesar 3,5 liter/jam. A-391

5 2) Air conditioner dengan refrigeran hidrokarbon 5 36 B x 55 1 B 3,27Lt / jam Konsumsi bahan bakar sebesar 3,27 liter/jam. Konsumsi Bahan Bakar setiap 5ml Waktu (detik) Putaran Mesin (rpm) Gambar 3. Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Hasil penelitian tentang perbandingan tingkat efisiensi antara refrigeran (R-12) dan Refrigeran (Propan isobutan) adalah sebagai berikut : 1. Berat refrigeran Pengisian refrigeran dalam sistem Air Conditioner (AC) akan dinyatakan penuh, apabila slight glass pada receiver dryer sudah terlihat gelembung gelembung udara. Dari hasil pengamatan didapatkan bahwa pengisian AC dengan refrigeran hidrokarbon (Propan Isobutan) lebih efisien, yaitu sebesar 59% dibandingkan penggunaan refrigeran. 2. Tingkat kecepatan pendinginan Tingkat kecepatan pendinginan merupakan besaran yang menyatakan waktu yang dibutuhkan oleh refrigeran untuk mendinginkan ruangan pada suhu tertentu. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa, sistem air conditiioner dengan refrigeran hidrokarbon (propan isobutan) mempunyai tingkat kecepatan pendinginan yang lebih baik. Rata rata kecepatan pendinginan pada putaran 1 rpm, rpm dan 3 rpm untuk refrigeran propan isobutan (R29/R6a) sebesar,6 menit/ o C dan refrigeran freon (R-12) sebesar,92 menit/ o C. 3. Tekanan Kerja refrigeran Hasil pengamatan menunjukkan bahwa tekanan kerja refrigeran hidrokarbon jenis propan isobutane (R29/R6a) lebih tinggi dibandingkan dengan refrigeran freon (R-12). Hal ini sesuai dengan hukum gas ideal yang menyatakan bahwa semakin tinggi temperatur kerja refrigeran maka tekanannya juga semakin tinggi (PV=nRT). 4. Daya kompresor Hasil pengamatan menunjukkan bahwa daya yang dibutuhkan kompresor untuk mendinginkan ruangan mobil lebih kecil apabila menggunakan refrigeran propan isobutan. Hasil rata rata perhitungan daya kompresor pada kecepatan mesin 1 rpm, rpm dan 3 rpm yaitu,2 PS untuk Air Conditioner yang menggunakan refrigeran propan isobutan (R29/R6a) dan,2 PS pada refrigeran (R-12). 5. Konsumsi bahan bakar Hasil pengamatan menunjukkan bahwa mobil yang menggunakan refrigeran Propan isobutan pada sistem Air conditionernya, mengkonsumsi bahan bakar lebih efisien, yaitu sebesar 6,5%. KESIMPULAN 1. Berat Refrigeran untuk pengisian AC dengan refrigeran hidrokarbon (Propan Isobutan) lebih efisien, sebesar 58% dibandingkan penggunaan refrigeran. A-392

6 2. Tingkat kecepatan pendinginan untuk pengisian AC dengan refrigeran hidrokarbon (Propan Isobutan) lebih cepat, sebesar 34,8% dibandingkan penggunaan refrigeran. 3. Tekanan Kerja refrigeran untuk AC dengan refrigeran hidrokarbon (Propan Isobutan) lebih tinggi, yaitu pada pipa tekanan tinggi sebesar 9% dan pipa tekanan rendah 18% dibandingkan penggunaan refrigeran. 4. Besarnya daya kompresor untuk mensirkulasikan refrigerant pada AC dengan refrigeran hidrokarbon (Propan Isobutan) lebih rendah, yaitu sebesar 88% dibandingkan penggunaan refrigeran. 5. Tingkat konsumsi bahan bakar untul AC dengan refrigeran hidrokarbon (Propan Isobutan) lebih efisien, yaitu sebesar 6,5% dibandingkan penggunaan refrigeran. DAFTAR PUSTAKA Andrew D, Althouse.et.al. (1968), Modern Refrigeration and Air Conditioning (AC), USA : WILLCOX. Co. Inc. Anonim (1986), Dasar dasar Air Conditioner. Jakarta : PT. Toyota Astra Motor. Anonim (1995), Hydrocarbon and Other Progressive Answer to Refrigeration, Greenpeace. Anonim (1996), Perlindungan Ozon dengan Teknologi, Jakarta : SWISSCONTACT dan SMEP Indonesia. Anonim (1994), Service Manual Air Conditioner. ZEXEL Corporation. Anonim, (1999), sebagai Bahan Pendingin. Malang : PPPGT / VEDC Malang, Depdikbud. Boyce H Dwiggins (1988), Automotive Air Conditioning (Edisi VI), Newyork : DELMAR Publisher Inc. Diks, M.E. (1991), Teknik Pendinginan (Refrigerasi) dan Reparasi, Jakarta : PT. Bumi Aksara. Gerald Foley (1993), Pemanasan Global, Jakarta : Yayasan Obor Indonesia, Kophalindo Panos. Karyanto, E. (24), Penuntun Praktikum Teknik Mesin Pendingin, Jakarta : Restu Agung. Nakoela Soenarta (1995), Motor Serba Guna, Jakarta : PT Pradnya Paramita. Paul Lang (1987), Principles of Air Conditioning, Newyork : DELMAR Publisher Inc. Sumanto (1985), Dasar Dasar Mesin Pendingin. Yogyakarta : Andi Offset. Wiranto Aris Munandar (1981), Penyegaran Udara. Jakarta : PT. Pranadya Paramita. A-393