Rancang Bangun Sistem Pengaturan Kompresi dan Distribusi Refrigrant pada Multi-split Air Conditioner Dengan Fuzzy Logic (Design Control System of Compression and Distribution Refrigrant on Multi-split Air Conditioner with Fuzzy Logic) TE. 091399 TUGAS AKHIR 4 SKS Nama Mahasiswa : Mokhamad Hidayat Nomer pokok : 2204 100 101 Bidang Studi : Elektronika Tugas diberikan : Semester Genap Th 2010/2011 Dosen Pembimbing : 1. Dr. Ir. Djoko Purwanto, M.Eng. : 2. Suwito, ST., MT.
Abstrak Meningkatnya penggunaan Air Conditioner tipe split oleh masyarakat Indonesia untuk instalasi rumah dan gedung menyebabkan tingkat konsumsi daya listrik yang besar akibat model instalasi yang mengharuskan satu indoor unit dengan satu outdoor unit tiap ruangan pada perangkat tersebut, dan kecendrungan memasang perangkat lebih dari satu untuk satu ruangan saja. Oleh karena itu perlu dikembangkan sistem kontrol Air Conditioner yang mampu beroperasi pada beberapa perangkat indoor dengan satu perangkat outdoor, sekaligus mampu memperbaiki borosan daya akibat sistem Air Conditioner konvesional yang mengalirkan refrigrant secara continue dengan tekanan tetap, sehingga optimasi pendinginan hanya diperoleh dari pengaturan lama kerja kompressor sampai pada suhu target pada indor unit. Sistem kontrol yang dikembangkan adalah merubah pola distribusi refrigrant dengan metode on off valve dan memperbaiki pengaturan tekanan reffrigrant menggunakan sistem Fuzzy Logic berdasarkan analisa COP (Coefficient of Performance) dan besar konsumsi daya persiklus agar diperoleh lama pendinginan pada siklus kondensasi refrigrant dan besar tekanan refrigrant (indor outdor unit). Sedangkan untuk bisa bekerja pada beberapa indoor unit digunakan electric valve untuk pengaturan aliran refrigrant yang disesuaikan dengan kebutuhan tiap tiap indor unit. Dengan adanya sistem ini diharapkan diperoleh effesiensi daya yang lebih baik karena adanya kemampuan Controller bekerja pada beberapa indor unit, dan kemampuan menyesuaikan besar tekanan terhadap perubahan suhu eksternal outdor unit dan konsumsi daya per siklus.
Latar Belakang Kelemahan mesin AC split konvensional Bekerja sepasang dan efektif untuk 1 ruangan Memakan daya besar untuk instalasi n Ruang Semakin boros jika suhu eksternal outdor naik (karena P tetap) Hanya untuk satu jenis refrigrant Rentan terhadap perubahan volume gas dan perbandingan tekanan antara kondensor dan evaporator Tidak meperhatikan COP (Coeffesient of Performance) untuk lama penyalaan kompresor Sistem optimasi bekerja berdasarkan kecepatan sirkulasi rerfrigrant sehingga terdapat borosan daya saat suhu outdoor dan suhu eksternal sama Maintanance yang buruk karena instrument kontrol yang tdk memadai (kebocoran gas, over pressure, perbedaan tekanan yang rendah)
Latar Belakang Pengembangan yg sudah dilakukan Controller memanfaatkan inverter pada kerja kompresor untuk power saving Fuzzy logic Controller pada pengaturan on/off kecepatan kompressor(tekanan) Refrigrant alternatif (Freon hybrid, Hidro carbon ) PIR movement detector untuk smart on/off
Latar Belakang Pengembangan dalam Tugas Akhir 1. Sistem Pengaturan tekanan dengan metode on-off valve untuk memeperoleh beda tekanan kondensor dan evaporator 2. Modifikasi tipe split menjadi multi split dengan distrbusi aliran refrigrant secara bergantian dengan electric valve 3. Menggunakan controller FLC pada pengontrolan valve
Dasar kerja Air Conditioner Mesin Air Conditioner bekerja dengan memanfaatkan sifat termodinamik gas berupa efek kenaikan suhu akibat pemampatan volume gas tersebut dan adanya penyerapan energi dan pelepasan energi pada saat proses penguapan dan pengembunan. DQ = DU+ DW PV = n R T DQ = kalor yang diserap DU = perubanan energi dalam DW = usaha (kerja) luar yang dilakukan
Terdapat 2 bagian utama pada mesin AC yaitu bagian evaporator (tekanan rendah) dan Kondensator (tekanan tinggi). Gas refrigrant yang mengalir dari evaporator dengan kecepatan besar ke kondensor oleh akan mengalami peningkatan tekanan (pemampatan) sehingga suhu meningkat. Adanya perbedaan suhu dengan luar sistem akan menyebabkan perpindahan panas keluar dengan kecepatan yang dipengaruhi sifat fisik gas refrigrant, luas penampang luar, medium perambatan, dan kecepatan dan suhu udara yang mengalir melalui evaporator Dan proses berlaku sebaliknya pada bagian kondensor
Perumusan Masalah Memodifikasi mesin AC tipe split agar mampu bekerja dengan desain controller Penyesuaian dengan karakteristik thermodinamik (gas freon) refrigrant untuk memperoleh performance baik pada desain mesin Mengaplikasikan Fuzzy Logic pada pengaturan tekanan berdasarkan COP mesin Menentukan parameter input, membership fuzzy, rule fuzzy dan kontrol output Menentukan sistem distribusi refrigrant pada multi-indor unit berdasarkan set point suhu yang berbeda-beda Mengintegrasikan sistem pada Microcontroller AVR
Tujuan Perancangan sistem ini mempunyai tujuan antara lain ; Memperbaiki borosan daya listrik dengan pengaturan tekanan menggunakan sistem Fuzzy Logic (effesiensi daya). Diperoleh kontroller Air Conditioner yang mampu beroperasi dengan beberapa indoor unit Diperoleh data perbandingan performance controller tersebut dengan controller biasa
Manfaat 1. Dapat dihasilkan Mesin Air Conditioner yang lebih baik dari mesin konvensional 2. Dapat menjadi solusi instalasi pendingin pada gedung yang memiliki ruang banyak. Sehingga instalasi menjadi lebih sederhana, hemat tempat, compatible dengan berbagai merk indoor unit, dan effesien 3. Sebagai solusi memperbaiki AC tanpa mengganti unit yang lama
Perancangan Mesin Desain mesin
Desain Mesin Specifikasi mesin : Kompressor 1PK/1PH/220V/50Hz Jenis refigrant : R22(freon) 1 unit outdoor dan 2 unit indoor
Perancangan Hardware Modul Sistem
Modul Outdoor
Modul driver tegangan tinggi
Modul indoor-unit
Perancangan Software Flowchart program Master 1. Ambil data ADC sebagai variable TEin, TEout1, TEout2, Text, Pevap, Pkomp. 2. Menunggu permintaan aktif chanel indoor dari modul slave 3. Aktif semua valve untuk inisialisasi awal 4. Kompressor dinyalakan 5. Proses Fuzzy logic untuk menyalakan valve 6. Blower dinyalakan 7. Jika ada request Off chanel indoor dari slave kompressor dan blower dimatikan. (indoor sampai pada set point suhu)
Fuzzy Logic Controller
Penjelasan Progam Kerja utama dari fuzzy logic pada sistim ini adalah menjaga agar beda tekanan antara tekanan pada Kondensor dengan tekanan pada evaporator sesuai dengan beberapa kondisi : Perubahan TExt akan meningkatakan perbedaan tekanan Jika terjadi beda tekanan yang berlebih maka gas akan di alihkan ke coil indoor lain Jika terjadi beda tekanan jalur indoor lain saat jalur lain aktif valve akan aktif untuk menerima kelebihan gas Sedang kan valve in akan aktif jika jalur indoor aktif dan Pevap pada saat jalur lain mendekati nol untuk menstabilkan kerja kompressor
START Data ADC TExt, Tcoil, Addres Program Modul slave : Ambil data ADC sebagai variable TExt, Tcoil. Set ting suhu target Menampilakan data suhu ruangan dan suhu coil pada & segmen Jika suhu lebih kecil dari target kirim data aktif indoor unit ke master dan sebaliknya Jika suhu lebih kecil kirim aktifkan blower dan sebaliknya Display 7 Seg Td = Set point Suhu If Text > Td Y Send to master Set active Fan active T Send to master Set disable Fan disable STOP
Pengujian alat Tampilan ADC sensor
Tabel tekanan kompresor terhadap arus
Grafik Kerja Mesin
Kesimpulan Uji coba fuzzy logic pada Air Conditioner dapat dioptimalkan jika diperoleh perbedaan tekanan yang seimbang pada antara evaporator dengan kondensor Peningkatan suhu eksternal dapat direspon oleh controller dengan naiknya perbedaan tekanan Bila dibandingkan dengan controller biasa sistem ini lebih cepat merespon perubahan suhu. Sehingga output lebih dingin Dapat bekerja dengan 2 indor unit secara bergantian
SARAN Perlu diuji coba dan dianalisa untuk nilai membership yang lebih lebar Penggunaan compressor lebih besar akan menghasilkan optimasi yang lebih baik Integrasi dengan Inverter dapat menghasilkan pengaturan lebih baik