BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dewasa ini, penggunaan mesin pengkondisian udara semakin marak sejak pertama kali ditemukan oleh Carrier pada tahun 1902. Teknologi mesin pengkondisian udara telah berkembang pesat sejak saat itu, dan mengalami perbaikan dari waktu ke waktu. Berbagai system pengkondisian udara telah dikembangkan mulai dari direct ekspansion sampai water chiller dan telah menjadi bagian yang tidak terpisahkan dalam kehidupan manusia saat ini(ambarita,2010). Manusia dapat diibaratkan seperti motor bakar, manusia harus mengeluarkan panas yang dihasilkannya sebagai akibat dari kerja yang dilakukannya. Jika panas tersebut tidak dapat keluar dari badan manusia, misalnya karena temperatur dan kondisi udara di sekelilingnya tidak memungkinkan hal tersebut untuk terjadi dengan baik, maka ia akan merasakan suatu keadaan yang tidak menyenangkan. Dan hasil penelitian tentang linkungan kerja menunjukan bahwa didalam ruang kerja yang berudara segar, karyawan dapat bekerja lebih baik dan jumlah kesalahan dapat dikurangi, sehingga effisiensi kerja dapat ditingkatkan. New York 22 September 2009, Perdana Menteri Jepang saat itu, Yokio Hatoyama berpidato Japan will aim to reduce its emissions by 25% by 2020, if compared to the 1990 level, consistent with what the science calls for in order to halt global warming. Jepang akan mengurangi emisinya sampai 25% dibanding
emisi yang dikeluarkannya tahun 1990, sejalan dengan yang diminta dunia sains untuk menghentikan pemanasan global. Kalimat ini mendapat sambutan hangat dari para kepala negara yang berada di ruangan tersebut. Pada kesempatan berikutnya masih di momen yang sama, Presiden Perancis, Nicolas Sarkozy berkata: We are the last generation that can take action, We have a choice of catastrophe or a solution. Rarely has a choice been so crucial for the future of mankind For the first time, we have to decide, not for our countries, not for our regions, not even for our continents, we have to decide for the planet. Kedua kutipan pidato ini menggambarkan bahwa masalah pemanasan global, yang awalnya hanya topik riset di kalangan ilmuwan, telah memasuki domain utama para kepala negara di dunia, atau telah setara dengan isu perang, ekonomi, dan issu-issu politik yang rumit. Seperti kata Presiden Sarkozy, untuk pertama kali, para pemimpin dunia harus memutuskan tidak untuk negaranya masing-masing, tidak untuk daerah, bahkan tidak untuk benua, tetapi untuk planet sebagai satu kesatuan. Pemanasan global adalah musuh bersama dan kita adalah generasi terakhir yang dapat melakukan aksi apakah memilih tragedi atau solusi. Pemanasan global (global warming) adalah kenaikan suhu rata-rata permukaan bumi yang diakibatkan oleh tinginya kandungan gas-gas rumah kaca hasil dari pembakaran sumber energi berbasis fosil dan pembabatan hutan. Sejak dimulainya revolusi industri, umat manusia telah sangat tergantung kepada penggunaan sumber energi yang berasal dari fosil, selanjutnya di tulisan ini akan diistilahkan dengan energi fosil. Energi fosil termasuk minyak bumi, gas alam, dan batubara. Sebagai gambaran besarnya ketergantungan umat manusia terhadap energi fosil, Energy Information Administration (EIA), menyebutkan bahwa
selama tahun 2007, konsumsi energi global bersumber dari minyak bumi sebesar 36%, batubara 27.4%, dan gas alam 23.0%. Total penggunaan energi fosil ini adalah 86.4% dan sisanya dipasok oleh sumber energi lain seperti nuklir, hydropower, geothermal, angin, surya dan lain-lain. Sebagai gambaran, sejak Hatoyama mengucapkan pidato yang dikutip di awal tulisan ini, masyarakat Jepang bangga karena adanya keberanian pemerintahnya menetapkan batasan terukur, tetapi juga khawatir. Bagaimana tidak, mereka harus mengurangi konsumsi bahan bakar energi fosil yang akan membebani gerakan laju ekonominya dan dikhawatirkan akan berdampak pada jumlah exportnya. Sejak pidato itu diluncurkan, banyak program televisi yang mulai membahas langkah-langkah apa yang dilakukan untuk mencapai target pengurangan emisi 25% itu. Di dunia bisnis atau kerja, perusahaan-perusahaan mulai mengaudit penggunaan energinya supaya lebih efisien, salah satu contohnya para pekerja lebih disarankan untuk tidak memakai dasi di musim panas, demi mengurangi beban pendinginan. Para ibu rumah tangga juga turut menjadi sasaran tembak program ini. Para ibu diminta untuk menggunakan energi di rumah dengan lebih efisien, bahkan jam menonton televisi pun disarankan untuk dikurangi beberapa jam per hari. Di dunia riset dan perguruan tinggi, pencarian sumber-sumber energi alternatif mendapat dukungan penuh. Di industri otomotif, pabrikan penguasa pasar dunia seperti Toyota dan Honda bertarung habis-habisan untuk menghasilkan mobil yang paling hemat energi dan mobil hybrid. Dengan kata lain semua sektor-sektor tempat-tempat penggunaan energi ditata ulang dan pencarian energi alternatif lebih digalakkan.
Kondisi Indonesia, tidak jauh berbeda dengan kondisi global saat ini. Sumber utama energinya masih disuplai oleh energi fosil. Sementara, efisiensi konversi dan penggunaan energi fosil masih rendah. Menurut laporan statistik yang dikeluarkan oleh BP, total konsumsi energi Indonesia selama tahun 2007 adalah sebesar 5,18 EJ. Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) menyebutkan konsumsi energi ini berasal dari energi fosil sebesar 95%, hidropower 3,4%, panas bumi 1,4%, lainnya 0,2% (data tahun 2003). Komposisi ini dengan jelas menunjukkan ketergantungan yang sangat tinggi pada energi fosil. Perbedaan utama permasalahan enegi yang dihadapi pemerintah Indonesia adalah ketergantungan yang besar kepada minyak bumi. Pemerintah, pada saat ini fokus pada usaha untuk mengurangi ketergantungan ini. Efisiensi energi di Indonesia juga sangat buruk. Menurut data, nilai elastisitas energi yang diolah oleh ESDM dari BP, Indonesia berada pada angka 1,84, idealnya angka ini dibawah 1. Elastisitas energi adalah perbandingan antara pertumbuhan konsumsi energi dengan pertumbuhan ekonomi. Jika nilai elastisitas energi suatu negara semakin tinggi, berarti pemakaian energi semakin tidak efisien. Sebagai perbandingan elastisitas energi beberapa negara adalah sebagai berikut: Malaysia 1,69, Thailand 1,16, Singapura 0,73, Jepang 0,1. Kesimpulannya perlu usaha yang serius untuk mengurangi nilai elastisitas energi ini. Pemerintah Indonesia mempunyai komitmen yang jelas untuk mengelola konsumsi energinya agar lebih bersahabat dengan lingkungan. Komitmen ini dapat dilihat dari pidato Presiden Yudhoyono pada suatu pertemuan internasional tentang lingkungan di Nusa Dua Bali, pada Februari 2010. Bahwa Indonesia berkomitmen mengurangi emisi karbonnya sampai 26% pada tahun 2020. Sudah
banyak kebijakan yang dibuat oleh pemerintah Indonesia yang tujuannya meningkatkan penggunaan sumber energi terbarukan dan menggunakan energi dari fosil dengan lebih efisien. Departemen Teknik Mesin USU, merasa terpanggil untuk ikut berpartisipasi dalam mensukseskan kebijakan pemerintah ini. Sebagai bentuk tanggung jawab, di DTM telah ada satu group riset yang disebut dengan Sustainable Energy Research group. Tujuan dari group ini didirikan adalah untuk membuat arah riset lebih fokus, sehingga tujuan lebih mudah untuk dicapai. Salah satu titik penggunan energi yang cukup besar di Indonesia adalah penggunaan energi listrik untuk penggerak sistem pengkondisian udara atau AC. Di masa yang akan datang diyakini akan terus meningkat seiring dengan meningkatnya taraf hidup masyarakat dan pemanasan global yang telah berlangsung. Untuk menggambarkan berapa besar penggunaan energi listrik untuk AC di Indonesia, belum ditemukan laporan yang cukup lengkap. Tetapi sebagai pembanding, dapat digunakan data-data yang didapat dari beberapa tulisan berikut. Ikatan Ahli Fisika Bangunan Indonesia melakukan survey pada 500 bangunan komesial dan hanya 10% bangunan yang mengkonsumsi energi listrik sesuai standard nasional untuk bangunan komersial yaitu 246 kwh/m 2 /tahun. Dari angka ini diperkirakan 72% digunakan untuk AC sistem sentral. Menurut Soegijanto (1993), konsumsi energi listrik terbesar dalam suatu bangunan adalah operasional untuk AC yang dapat mencapai 42,5% kebutuhan listrik. Dan dalam suatu tulisan di majalah konstruksi, disebutkan untuk tata udara ruang suatu gedung (termasuk AC) dibutuhkan energi listrik sebesar 55 % 65 %. Meskipun angkanya cukup bervariasi tetapi fakta-fakta ini menunjukkan kebutuhan listrik
untuk AC sangatlah besar. Oleh karena itu tindakan penghematan energi pada penggunaan AC sangatlah penting untuk penghematan energi dan mengurangi emisi karbon. 1.2 Tujuan Penelitian 1.2.1 Tujuan Umum Tujuan umum penelitian ini adalah untuk merancang sebuah mesin pendingin yang bekerja berdasarkan siklus kompresi uap hybrid dimana panas buangan kondensor digunakan sebagai sumber tenaga untuk memanaskan air (water heater). Komponen-komponen utama siklus kompresi uap hybrid ini terdiri dari evaporator, kompresor, kondensor, dan water heater. Semua komponen ini akan dirancang, dipabrikasi, dan dirakit menjadi satu unit mesin pendingin, kemudian melakukan penelitian terhadap masing-masing komponen mesin pendingin. 1.2.2 Tujuan Khusus Penelitian ini dikerjakan oleh satu tim yang terdiri dari empat orang, termasuk penulis. Secara khusus penulis bertanggung jawab pada perancangan, pabrikasi dan pengujian kondensor pada mesin Siklus Kompresi Uap Hybrid. Tujuan khusus penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan pemanas air terhadap kinerja kondensor untuk mengkondensasikan refrigeran. 1.3 Manfaat Penelitian Manfaat yang akan dicapai dari penelitian ini adalah :
1. Pengembangan teknologi alternatif mesin pendingin yang dapat mendinginkan ruangan sekaligus dapat memanaskan air. 2. Mengurangi pemakaian bahan bakar minyak bumi dan gas untuk memanaskan air untuk kebutuhan sehari-hari. 3. Menambah variasi siklus kompresi uap di Laboratorium Pendingin Departemen Teknik Mesin,. 1.4 Batasan Masalah Untuk memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai masalah yang dikaji dalam penulisan skripsi, maka perlu kiranya diberikan batasan masalah sebagai berikut : 1. Perhitungan beban kondensor setelah penambahan pemanas air pada daya kompresor 0,746 kw 2. Perancangan dimensi utama kondensor 3. Setelah pemasangan di ruangan, akan dilakukan pengujian dengan beberapa variasi yaitu tangki water heater tidak diisi air, diisi air setengah, diisi penuh, dan diisi penuh dan bersirkulasi 1.5 Sistematika Penulisan Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan mempermudah pembaca memahai tulisan ini, maka skripsi ini dibagi dalam beberapa bagian yaitu: HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL BAB I : PENDAHULUAN Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang dari judul skripsi yang telah ditetapkan, tujuan, manfaat, batasan masalah, sistematika penulisan, dan metodologi penulisan skripsi. BAB II : DASAR TEORI Pada bab ini akan dibahas mengenai teori siklus kompresi uap, perancangan dimensi kondensor, serta perhitungan beban kondensor pada siklus kompresi uap hybrid. Dasar teori didapatkan dari berbagai sumber, diantaranya berasal dari : buku - buku pedoman, jurnal, paper, skripsi, e-mail, e-book, dan enews. BAB III: METODOLOGI Pada bab ini akan dibahas mengenai metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan penulisan skripsi. Pada bab ini juga akan dibahas mengenai langkah-langkah simulasi, pengolahan dan analisa data yang akan digunakan untuk menyelesaikan permasalahan dari topik yang diangkat. BAB IV: ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Pada bab ini akan dianalisa dan dibahas mengenai data-data yang telah diperoleh dari pengujian yang telah dilakukan.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini berisi kesimpulan dari penulisan skripsi dan saran-saran. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 1.6 Metodologi penulisan skripsi ini. Metodologi merupakan tahapan-tahapan pengerjaan dalam pengerjaan