bab iii sistem tata udara, prinsip perhitungan dan penaksiran beban

BAB III
SISTEM TATA UDARA, PRINSIP PERHITUNGAN DAN
PENAKSIRAN BEBAN PANAS PADA
NISSAN GRAND LIVINA
1. Dasar dari termodinamika
Hukum Termodinamika I
Energi dalam segala bentuk dapat saling dipertukarkan. Hukum
termodinamika I mengacu pada kenyataan tersebut dalam kaitannya antara panas
dan kerja Q= U+W
Dimana :
U= Perubahan energi dalam (J)
W= Jumlah kerja (J)
Q= Jumlah panas (J)
Hukum Termodinamika II
Kerja dapat diubah secara keseluruhan menjadi panas, namun untuk kebalikannya
tidaklah selalu benar. Jika disimpan dalam hukum termodinamika I, perubahan
yang dilakukan dengan cara apapun akan menghasilkan hasil yang sama, namun
ternyata tidaklah demikian berdasarkan pengamatan ini hukum lain yang
berkaitan dengan panas sangatlah diperlukan. Yaitu hukum termodinamika II.
− Panas dari suatu benda pada temperature tertentu tidak dapat diubah secara
keseluruhan menjadi kerja.
− Panas tidak dapat dipindahkan dari suatu benda yang lebih rendah
temperaturnya ke benda yang bertemperatur lebih tinggi tanpa menyebabkan
perubahan menjadi benda lain yang lebih baik dari pada dua benda semula.
2. Sistem Tata Udara Pada Kendaraan
Sistem tata udara pada mobil menggunakan sistem refrigerasi yang
dikendalikan oleh mesin mobil untuk melengkapi pendinginan. Udara hangat dari
pendingin lazimnya digunakan untuk menyalurkan panas keruang penumpang
ketika dibutuhkan
Pengudaraan pada mobil menyangkut pemanasan, pendinginan dan
dehumidication. Udara panas untuk menghangatkan penumpang dibutuhkan untuk
melengkapi dengan sirkulasi panas menembus heater core atau seperti radiator
kecil terletak dibawah dashboard. Mesin memompa udara hangat menembus
heater hoses yang terletak didalamnya.
Untuk menggerakkan compressor digunakan belt yang berfungi untuk
memompa refrigerant menembus sistem.
Gambar 3.1 Sistem Operasi Normal
Sumber : Website Google
Seperti kita ketahui bahwa sistem pemanasan pada mobil adalah sistem
pengkondisian udara yang bekerja secara bersama untuk memberi kenyamanan
bagi penumpang.
a. Pengkabutan dan penguapan
Pada pengkondisian udara mobil, udara didinginkan dengan cara
refrigerant yang bersuhu dan bertekanan tinggi disimpan didalam saringan.
Selanjutnya cairan refrigeran dialirkan melalui sebuah lubang kecil yang disebut
katup ekspansi. Saat itu suhu dan tekanan refrigeran berkurang dan sejumlah
cairan refrigeran berubah menjadi gas. Refrigeran dengan suhu dan tekanan
rendah tersebut selanjutnya mengalir kedalam evaporator. Didalam evaporator
refrigerant menguap dan mengambil panas dari udara sekitarnya.
Sistem tata udara tidak dapat mendinginkan udara jika cairan refrigerant
tidak menguap. Untuk mengubah uap refrigerant menjadi cair, maka sebuah
kompressor digunakan dalam sistem pengudaraan mobil. Ketika gas dikompresi
didalam kompressor, suhu dan tekanannya menjadi bertambah.
b. Pengembunan
Pada sistem tata udara mobil, refrigeran dengan tekanan dan suhu tinggi
berubah menjadi cairan akibat dari pendinginan di kondensor. Dengan
mengalirnya gas refrigerant bertekanan tersebut ke kondensor, gas tersebut akan
mengembun dan berubah menjadi cairan. Saat itu suhu refrigeran menjadi lebih
rendah dari titik didihnya. Cairan refrigeran yang terbentuk akan mengalir
kembali ke saringan.
Kondensasi atau pengembunan adalah perubahan wujud benda ke wujud
yang lebih padat, seperti gas atau uap menjadi cairan. Kondensasi terjadi ketika
uap didinginkan menjadi cairan, tetapi dapat juga bila sebuah uap dikompresi
yaitu, tekanan ditingkatkan menjadi cairan, atau megalami kombinasi dari
pendinginan dan kompresi. Cairan yang telah terkondensasi dari uap disebut
kondensat. Sebuah alat yang digunakan untuk mengkondensasi uap menjadi
cairan disebut kondenser. Kondenser umumnya adalah sebuah pendinginan atau
penukar panas yang digunakan untuk berbagai tujuan, memiliki rancangan yang
bervariasi dan banyak ukurannya dari yang dapat digenggam sampai yang sangat
besar.
Kondensasi uap menjadi cairan adalah lawan dari penguapan (evaporasi)
dan merupakan proses eksothermik (melepas panas). Air yang terlihat di luar
gelas yang dingin dihari yang panas adalah bentuk kondensasi.
c. Sirkulasi refrigeran
Pada keluaran kompressor, refrigeran bersuhu dan bertekanan tinggi
mengandung panas yang diserap dari evaporator dan panas yang dihasilkan oleh
kompressor pada langkah tekan. Gas refrigeran ini mengalir ke condenser, dan
didalam kondenser diembunkan menjadi cairan refrigerant.
Cairan refrigeran ini mengalir ke receiver, dan di dalam receiver cairan
disaring kemudian disimpan sampai evaporator membutuhkan refrigeran untuk
diuapkan.
Gambar 3.2 Sirkulasi Refrigeran Pada Kendaraan
Sumber : Website Google
Katup ekspansi mengubah cairan refrigeran menjadi bersuhu dan
bertekanan rendah dalam bentuk kabut. Refrigeran bersuhu rendah dan berbentuk
kabut tersebut kemudian mengalir ke dalam evaporator. Didalam evaporator
refrigeran menguap dan mengambil panas dari udara hangat yang dilewatkan di
evaporator. Seluruh cairan berubah menjadi gas refrigeran di dalam evaporator
dan gas yang memiliki panas laten tersebut mengalir kedalam kompresor.
Selanjutnya prose situ berulang kembali.
3. Tipe Pengudaraan
Akibat adanya perbedaan lingkungan yang ada di tiap-tiap Negara, maka
pengudaraan dibagi menurut fungsinya.
a. Pengudaraan biasa
Pada tipe ini terdiri dari penyaluran udara (ventilator) yang dipasangkan
heater atau evaporator dan digunakan untuk memanaskan atau mendinginkan
udara.
b. Tipe untuk segala cuaca
Pada tipe ini terdiri dari ventilator (penyalur udara) dengan heater dan
evaporator. Tipe ini dugunakan untuk segala musim, seperti musim panas,
musim gugur, musim dingin dan musim semi. Pada saat pengudaraan bekerja
dan kondisi udara panas berkelembaban tinggi, maka pengudaraan akan
menghasilkan kondisi udara yang nyaman dengan cara sebagai berikut.
Udara panas dan berkelembaban tinggi dihisap oleh blower motor dan
selanjutnya diteruskan ke evaporator.
1. Udara didinginkan dan dikurangi kadar airnya oleh evaporator.
2. Udara dipanaskan di heater sehingga dihasilkan udara yang nyaman.
3. Udara tersebut selanjutnya dialirkan ke ruangan melalui outlet grille.
Cara kerja system pengudaraan pada tipe air mix adalah sebagai berikut. Suhu
diatur dengan mengubah aliran udara yang masuk dan keluar cooling unit dengan
cara menggerakkan tuas-tuas pengatur pada lever kontrol panel.
1. Air inlet door dioperasikan dengan cara menggerakkan “air inlet control
lever” untuk mengalirkan udara yang masuk cooling unit, yaitu memilih udara
segar atau udara dari luar kendaraan dan udara bersirkulasi.
2. Putaran blower diatur dengan menggerakkan “blower speed control lever”.
3. Air mix control door dioperasikan dengan cara menggerakkan “temperature
control lever” dan membagi udara dari evaporator yang dilewatkan di heater
dan yang tidak dilewatkan. Pencampuran udara panas dan dingin tersebut akan
menghasilkan udara yang nyaman bagi penumpang.
4. Air flow mode control door dioperasikan dengan menggerakkan air flow
mode control lever yang akan mengatur arah aliran udara keluar.
4. Sistem Kelistrikan
Dibawah ini diperlihatkan salah satu kerja system kelistrikan pengudaraan.
Cara kerja system kelistrikan tersebut adalah sebagai berikut :
1. Ignition switch “ON”
2. Blower switch di “ON” kan yang akan mengakibatkan heater relay bekerja
mengalirkan arus listrik ke blower motor, sehingga blower motor bekerja.
3. Bila pengkondisian udara di “ON” kan, maka arus listrik akan mengalir masuk
ke amplifier sehingga amplifier dapat bekerja.
4. Amplifier bekerja mengeluarkan arus magnetic clutch relay dan engine jika
dual pressure switch bekerja (on), dimana tekanan refrigeran saat itu berkisar
antara 2,0 kg/cm2.
5. Thermistor berfungsi sebagai alat yang akan menginformasikan suhu
evaporator ke amplifier. Jika suhu evaporatot dibawah 30C, maka kontrol
otomatik akan off sehingga compressor berhenti bekerja.
6. Water temperatur sensor akan bekerja mematikan control otomatik relay jika
suhu mesin diatas 1800C.
7. Kunci sensor pada kompressor akan menginformasikan putaran kompressor
ke amplifier. Jika putaran kompressor tidak sampai dengan putaran mesin,.
maka control otomatik akan mati.
8. Saat kontrol otomatik bekerja, amplifier akan mengirim sinyal ke mesin agar
bekerja sehingga putaran mesin naik.
9. Ketika kendaraan berakselerasi, mesin akan menginformasikan sinyal ke
amplifier sehingga control otomatik relay akan mati yang menyebabkan
compressor berhenti bekerja.
5. Radiasi Permukaan Panas
a. Apabila di dalam suatu ruangan dinding-dinding sekitarnya panas, akan
mempengaruhi kenyamanan seseorang di dalam ruangan tersebut,
meskipun
temperatur
udara
disekitarnya
sesuai
dengan
tingkat
kenyamanannya (misalnya di dekat oven atau dapur).
b. Usahakan temperatur radiasi rata-rata sama dengan temperatur udara
kering ruangan.
c. Apabila temperatur radiasi rata-rata lebih tinggi dari temperatur udara
kering ruangan, maka temperatur udara ruangan rancangan dibuat lebih
rendah dari temperatur rancangan biasanya.
6. Mesin Refrigerasi
1. Kompresor
Beberapa jenis kompresor dapat dibagi dalam dua jenis utama, yaitu
kompresor positif, dimana gas isap masuk ke dalam silinder dan
dikompresikan, dan jenis kompresor non positif dimana gas yang diisap
masuk dipercepat alirannya oleh sebuah impeller yang kemudian mengubah
energi kinetik untuk menaikkan tekanan.
Gambar 3.3 Kompresor Pendingin Assy
Sumber : Electronic Service Manual Nissan Grand Livina
Berikut akan diberikan penjelasan secara garis besar mengenai beberapa
kompresor yang banyak digunakan pada waktu ini.
a) Kompresor torak kecepatan tinggi bersilinder banyak
Kecepatan putar yang tinggi dipergunakan apabila diperlukan kapasitas
yang lebih besar namun, pada kompresor torak yang konvensional kecepatan
putar tersebut ada batasnya. Hal itu disebabkan karena terbatasnya kekuatan
material dan terjadinya getaran yang disebabkan oleh bagian mesin yang
bergerak bolak balik, kecepatan putar kompresor berkisar antara 900-1800
rpm dan untuk memperoleh kapasitas yang lebih besar dipakai kompresor
bersilinder banyak gambar menunjukkan jenis kompresor yang banyak
dipergunakan pada waktu ini. Meskipun demikian, banyak juga dipergunakan
kompresor berukuran kecil dan sedang.
Perbedaan konstruksi antara kompresor kecepatan rendah dan kecepatan
tinggi bersilinder banyak adalah pada beberapa hal tersebut di bawah ini.
1) Mekanisme Katup
Dengan naiknya kecepatan putar, maka dipakai katup yang ringan,
misalnya katup pelat. Hal ini disebabkan karena katup, seperti yang biasa
dipergunakan pada motor bakar torak, adalah terlalu berat katup pelat
dapat secara cepat mengikuti gerakan torak, sehingga prestasinya lebih
baik dan dapat diandalkan.
2) Penyekat Poros
Dengan naiknya kecepatan poros engkol, dipergunakan penyekat
mekanikal dan bukan jenis penyekat paking.
3) Pelumasan
Minyak pelumas dialirkan kebagian bagian mesin secara paksa
dengan menggunakan pompa minyak pelumas.
4) Pelepasan Tekanan
Pelepasan tekanan dipasang di dalam silinder untuk meringankan start
dan mengatur kapasitas kompresor. Pelepasan tekanan itu dijalankan oleh
pengatur kapasitas dengan menggunakan tekanan minyak pelumas.
Ciri-ciri kompresor bersilinder banyak kecepatan tinggi adalah sebagai
berikut:
1. Kecil dan ringan
2. Memerlukan fondasi yang sederhana karena getarannya lebih kecil
3. Kemungkinan penggunaan pelepasan tekanan dan tidak diperlukan
momen putar start yang besar
4. Kapasitas refrigerasi dapat diatur secara otomatik
5. Memungkinkan pertukaran komponen yang dipergunakan pada setiap
silinder kapasitas kompresor dapat dirancang dengan menggunakan
silinder yang tersedia, sehingga dapat diperoleh kompresor dengan 4,
6, 8, 12, 16 silinder sesuai dengan keperluannya.
6. Keausan cincin torak, bantalan dan sebagainya terjadi karena
kecepatan dan beban yang tinggi.
7. Kerusakan minyak pelumas terjadi karena temperatur kerja yang
tinggi.
8. Apabila dipergunakan perbandingan kompresi yang tinggi maka
kemampuan akan turun dan kerugian dayanya akan bertambah besar
karena efesiensi volumetriknya turun.
b) Kompresor Putar
Kompresor putar dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu jenis daun berputar
dan jenis daun diam. Pada jenis yang pertama, daun terletak pada rotor yang
berputar tetapi dapat bergerak dalam arah radial. Dengan demikian puncak
daun selalu merapat pada bagian dalam dari silinder. Jenis ini banyak
dipergunakan sebagai kompresor untuk unit penyegaran udara berkapasitas
rendah. Sedang pada jenis daun stasioner, daun terletak menempel pada
permukaan rotor yang berputar. Proses kompresi gas refrigeran dilakukan oleh
rotor.
Dibandingkan dengan kompresor torak, konstruksi kompresor berputar
lebih sederhana dan jumlah komponennya lebih sedikit.
c) Kompresor Sekrup
Kompresor sekrup yang semula dirancang untuk memperoleh kompresor
udara tanpa minyak pelumas, memiliki dua buah rotor yang berpasangan,
berturut-turut dengan gigi jantan dan gigi betina. Dalam beberapa tahun
terakhir ini, kompresor sekrup dibuat juga untuk dipergunakan pada mesin
refrigerasi seperti yang terlihat pada gambar.
Kompresor sekrup memiliki beberapa keuntungan yaitu lebih sedikit
jumlah bagian yang bergesekan perbandingan kompresi yang tinggi dalam
satu tingkat relatif stabil terhadap pengaruh cairan atau kotoran yang terserap
dalam refrigerant.
d) Kompresor Semi Hermatik
Pada kompresor semi hermatik listrik dibuat menjadi satu dengan
kompresor. Jadi, rotor motor listrik tersebut berada dalam perpanjangan ruang
engkol dari kompresor tersebut, dengan jalan demikian tidak diperlukan
penyekat poros, sehingga dicegah terjadinya kebocoran gas refrigeran.
Disamping itu, konstruksinya lebih kompak dan bunyi mesin menjadi lebih
halus.
e) Kompresor Hermatik
Pada dasarnya kompresor hermatik hampir sama dengan kompresor semi
hermatik perbedaannya hanya terletak pada cara penyambungan rumah
kompresor dengan stator motor penggeraknya. Pada kompresor hermatik
dipergunakan sambungan las, sehingga rapat udara, pada kompresor semi
hermatik dengan rumah terbuat dari besi tuang bagian-bagian penutup dan
penyambungannya masih dapat dibuka, sebaliknya dengan kompresor
hermatik rumah kompresor dibuat dari baja dengan pengerjaan las, sehingga
baik kompresor maupun motor listrik tidak dapat diperiksa tanpa memotong
rumah kompresor. Oleh karena itu, komponen dari kompresor hermatik
haruslah terpercaya dan dapat diandalkan.
f) Proses Kompresi
Ada tiga proses kompresi yang kita kenal, yaitu kompresi isoternal,
kompresi politropik, dan kompresi adiabatik.
1. Kompresi isoternal
Temperatur gas tidak berubah sehingga pada akhir langkah kompresi
sama dengan temperatur gas pada awal kompresi.
2. Kompresi politropik
Temperatur gas setelah kompresi lebih tinggi dari pada temperatur gas
pada awal langkah kompresi meskipun selama proses tersebut berlangsung
terjadi perpindahan dari silinder ke sekitarnya.
3. Kompresi adiabatic
Proses kompresi tanpa perpindahan panas dari gas ke sekitarnya, yaitu
dengan jalan memberikan isolasi panas secara sempurna pada dinding
silinder.
g) Siklus Kerja Kompresor
Apabila gas refrigerant diisap masuk dan dikompresikan di dalam silinder
kompresor mesin refrigerasi, perubahan tekanan gas refrigeran terjadi sesuai
dengan perubahan volume yang diakibatkan oleh gerak torak di dalam silinder
tersebut, menunjukkan perubahan tekanan gas di dalam silinder selama
langkah uap dan langkah kompresi.
1. Langkah isap
a. Pada waktu torak berada di titik mati atas (titik A), katup buang
dan katup isap ada dalam keadaan menutup. Kemudian, pada
waktu torak mulai bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati
bawah (TMB) katup isap akan membuka.
b. Selama gerakan torak dari TMA ke titik TMB, gas yang ada di
dalam silinder akan berexpansi, tetapi gas sebenarnya baru terisap
masuk ke dalam silinder setelah tekanan di dalam silinder tersebut
turun mencapai tekanan penguapan. Oleh karena itu, selama
gerakan torak dari titik A ke titik B tidak terjadi pengisapan
(langkah bebas).
c. Maka baru setelah torak mencapai titik B dan meneruskan
gerakannya menuju TMB (titik C), gas refrigeran mulai diisap
masuk ke dalam silinder. Pada waktu torak berada di TMB katup
isap menutup dan proses pengisapan gas refrigeran selesai.
2. Langkah Kompresi
a. Pada waktu torak berada TMB (titik C), baik katup isap maupun
katup buang ada dalam keadaan menutup.
b. Selanjutnya selama gerakan dari TMB ke titik D, gas di dalam
silinder mengalami proses kompresi sehingga tekanan gas akan
naik secara berangsur-angsur.
c. Apabila telah dicapai tekanan buang (pengeluaran), pada titik D
katup buang mulai membuka sehingga gas akan keluar dari dalam
silinder.
d. Selama gerakan torak dari titik D ke TMA (titik A), pengeluaran
gas refrigeran berlangsung pada tekanan konstan. Proses kompresi
selesai pada waktu torak berada di TMB.
2. Pengontrolan Otomatik
Pengontrolan sistem penyegaran udara ditujukan untuk mengatur kerja
mesin supaya dapat mempertahankan kondisi ruangan pada tingkat keadaan
yang diinginkan. Tingkat keadaan tersebut dinyatakan dengan temperatur dan
kelembaban relatif dengan demikian pengontrolan tersebut mencakup
menghentikan atau menjalankan mesin jika suatu tingkat keadaan ruangan
sudah tercapai. Disamping itu, secara otomatik menghentikan kerja mesin
dalam keadaan darurat.
Gambar 3.4 Kontrol Otomatik
Sumber : Website Google
Rangkaian listrik yang digunakan terdiri dari dua rangkaian. Rangkaian
utama melayani kebutuhan daya listrik untuk menjalankan motor listrik dan
pemanas, rangkaian kedua adalah rangkaian operasi digunakan untuk
menyetar dan menghentikan kerja mesin atau peralatan mesin.
a. Kontrol Otomatik
Untuk mengatur kerja sistem penyegaran udara diperlukan beberapa
komponen utama yaitu:
-
Bagian deteksi (sensor) berfungsi menyatakan temperatur dan
kelembaban ruang yang hendak dikontrol.
-
Bagian
kontrol
berfungsi
menerima
sinyal
dari
sensor,
membandingkan dengan tingkat keadaan yang diinginkan dan
mengirimkan
sinyal
pengoreksi
ke
bagian
operasi
yang
bersangkutan.
-
Bagian operasi berfungsi menerima sinyal pengkoreksi dari bagian
kontrol
dan
selanjutnya
menjalankan
bagian
mesin
yang
bersangkutan.
Boleh dikatakan bahwa dasar dari pengontrolan penyegaran udara
adalah mengontrol temperatur udara ruangan. Susunan komponen dan
kerja sistem kontrol dari sistem
penyegaran udara dapat dilihat pada
gambar.
Gambar 3.5 Susunan Kerja Sistem Kontrol Otomatik
Sumber : Karya pribadi
Dalam sistem kontrol tersebut di atas, temperatur udara ruangan
dideteksi, kemudian mengirimkan sinyal tersebut ke bagian kontrol yang
akan menghasilkan sinyal pengkoreksi ke bagian operasional. Jadi, dalam
rangkaian sistem control akan terjadi aliran sinyal dimana sinyal yang
keluar dari satu komponen akan menjadi masuk ke komponen berikutnya.
Sehingga secara keseluruhan akan merupakan rangkaian tertutup kontrol
yang meliputi proses balikan.
3. Kondensor
Laju perpindahan
perpindahan panas dalam kondensor di dalam pipa kondensor terjadi
perpindahan kalor dari uap refrigeran ke air pendingin. Jumlah kalor yang
dipindahkan melalui dinding pipa pendingin tergantung pada perbedaan
temperatur, material pipa, laju aliran massa fluida kerja,
kerja, dan sebagainya.
Sedangkan kotoran dan kerak yang menempel pada pipa menghalangi proses
perpindahan panas.
Gambar 3.6 Kondensor Type Assy
Sumber : Website Google
Kondensor merupakan komponen penting untuk mencairkan uap
refrigeran gas yang bertekanan dan
dan bertemperatur tinggi dengan cara
mendinginkan uap refrigeran tersebut. Sehingga akan dilepaskan kalor
sebanyak kalor laten pengembun. Yang berada pada bagian yang mempunyai
tekanan tinggi pada siklus refrigerasi. Alat ini berfungsi untuk memindahkan
kalor dari uap refrigeran panas yang keluar dari kompresor uap panas
refrigeran terdiri dari kalor yang diserap oleh evaporator dan kalor kompresi
dari kompresor. Kalor dari uap refrigeran panas dikondensor ditransfer
pertama-tama oleh dinding pipa ke media pendingin yang dapat berupa udara,
air atau kombinasi keduanya kondensor dapat diklasifikasikan menjadi dua
yaitu:
1. Air Cooled Condensor (kondensor berpendingin udara) merupakan
kondensor yang membawa kalor dengan menggunakan udara sebagai
medium.
2. Water Cooled Condensor (kondensor berpendingin air) merupakan
kondensor yang membawa kalor dengan menggunakan air sebagai
medium.
Gambar 3.7 Condensor
Sumber : Website Google
4. Saringan
Kotoran dan serbuk logam yang ada di dalam refrigeran yang bersirkulasi
dapat mengendap atau menempel pada orifis katup expansi, pada katup isap
atau pada katup buang kompresor, sehingga akan mengganggu kerja
kompresor selain itu, juga dapat merusak bantalan dan penyekat poros. Oleh
karena itu, kotoran tersebut harus dibuang dengan mengalirkan refrigeran
melalui saringan cairan atau saringan isap.
Saringan cairan dipasang sebelum katup expansi dari pipa refrigeran cair.
Saringan cairan terdiri dari jaringan yang diletakkan di dalam silinder.
Saluran di dalam jaringan berbentuk huruf L, seperti pada pengering.
Jaringan filter dapat diperiksa dan dibersihkan tanpa membuka pipa-pipa.
Gambar 3.8 Saringan
Sumber : Website Google
5. Katup Expansi
Dipergunakan untuk mengexpansi secara adiabatik cairan refrigeran yang
bertekanan dan bertemperatur tinggi sampai mencapai tingkat keadaan
tekanan dan temperatur rendah. Jadi, melaksanakan proses atau proses expansi
entalpi konstan selain itu, katup expansi mengatur pemasukan refrigeran
sesuai dengan beban pendingin yang harus dilayani oleh evaporator.
Gambar 3.9 Katup Expansi
Sumber : Website Google
Jadi, katup expansi mengatur supaya evaporator dapat selalu bekerja
sehingga diperoleh efisiensi siklus refrigerasi yang maksimal diperlihatkan
keadaan pada waktu katup ekspansi membuka saluran sesuai dengan jumlah
refrigeran yang diperlukan oleh evaporator sedemikian rupa sehingga
refrigeran menguap sempurna pada waktu keluar dari evaporator. Apabila
katup expansi membuka lebih lebar, maka refrigeran di dalam evaporator
tidak membuat sempurna, sehingga refrigeran yang terisap masuk ke dalam
kompresor mengandung cairan dalam hal tersebut terakhir kompresor akan
bekerja pada temperatur yang sangat tingggi, sehingga cepat rusak.
6. Evaporator
Evaporator adalah penukar panas yang memegang peranan yang paling
penting di dalam sirkulasi refrigerasi, yaitu mendinginkan media sekitarnya.
Ada beberapa macam evaporator, sesuai dengan tekanan penggunaannya
bentuknyapun dapat berbeda-beda. Hal tersebut disebabkan karena media
yang hendak didinginkan dapat berupa gas, carian atau zat padat. Maka
evaporator dapat dibagi dalam beberapa golongan, sesuai dengan keadaan
refrigeran yang ada di dalamnya, yaitu: jenis expansi kering, jenis setengah
basah, jenis basah, dan sistem pompa cair.
Gambar 3.10 Evaporator
Sumber : Website Google
7. Tujuan Perhitungan Beban Panas
Tujuan perhitungan beban panas yaitu untuk menetapkan besarnya instalasi
dan mengetahui biaya operasi jangka pendek dan jangka panjang, serta untuk
mengetahui karakteristik dinamik dari instalasi yang bersangkutan. Dalam
perhitungan beban kalor puncak dipakai anggapan bahwa kondisi extrim sering
tejadi, dimana panas yang masuk ke dalam ruangan.
Kebanyakan dari perhitungan beban panas adalah panas yang masuk ke dalam
ruangan mobil namun seringkali dipakai beban panas yang dikoreksi terhadap
panas yang masuk ke dalam ruangan. Hal tersebut akan diterangkan sebagai
berikut.
a. Radiasi panas yang masuk ke dalam ruangan melalui jendela akan
memanasi lantai dan benda lain tersebut kepada udara ruangan hal ini
berarti bahwa panas yang masuk ke dalam ruangan dari radiasi panas
matahari lambat laun akan menjadi beban panas, sehingga beban
utamanya akan menjadi lebih kecil dari pada yang diperkirakan semula.
b. Perhitungan panas yang masuk ke dalam ruangan standar adalah
perhitungan yang dilaksanakan dengan anggapan bahwa udara ruangan
harus dapat dipertahankan konstan pada temperatur dan kelembaban
tertentu. Tetapi, kenyataan kalor akan tersimpan dalam ruangan selama
kendaraan tidak digunakan.
8. Kondisi Perencanaan
Data kondisi tempat pelaksanaan dilakukan untuk perhitungan digunakan kota
Jakarta diperoleh dari tabel pada lampiran 1 sebagai berikut:
Kota/tempat
: Jakarta
Garis Lintang
: 60 LS
Garis Bujur
: 1070 BT
Waktu Perencanaan
: Bulan September
Suhu udara dalam
: 25,5 0 C
Suhu udara luar
: 32 0 C
Udara luar
: 77%
Suhu bolah basah
: 27 0 C
Daily Range
: 7,8 0 C
Kondisi ruangan yang dikondisikan disesuaikan dengan kondisi nyaman yang
didefinisikan dengan bantuan grafik yang dapat dilihat pada lampiran 5 dipilih
Temperatur ruangan
: 24 0 C
Kelembaban ruangan
: 50%
Jumlah orang
: 7 orang
Luas ruangan
: 4,26 m2
Jumlah udara segar
: 15 CFM/orang
9. Perhitungan beban pendingin
Untuk menentukan berapa daya dibutuhkan dalam perhitungan beban
pendingin ini, digunakan data dan dimensi ruang penumpang pada NISSAN
Grand Livina.
1. Perhitungan Beban Pendingin Melalui Kaca
Beban Pendingin Secara Konduksi:
qk
= Uk x Ak x CLTDkoreksi
Uk
= 5,28 W/m2.0C
Ak
= 3,71 m2 (diukur)
[w](1) (lit 1, hal 26-33)
(lampiran 2)
CLTDkoreksi = ((CLTD) + LM + (25,5 – tr) + (to – 29,4)) f
CLTD
=8
(lampiran 3)
LM
=0
(lampiran 4)
k
=1,0
(Gelap)
=0,5
(Terang)
=1
(Bila tanpa attic/duct)
f
=0,75 (dengan Ventilasi attic)
CLTDkoreksi =((8 + 0) x 1) + (25,5 – 24) + (32 – 29,4)) x 1
=8 + 1,5 + 2,6
=12,1 0C
qk
=5,28 x 3,71 x 12,1
=237 W
Beban Pendingin Secara Radiasi
qr
= Ak x SC x SHGF x CLF (W) (2) (lit. 1, hal. 26-33)
Ak
= 3,71 m2
(diukur)
SC
= 0,55
(lampiran 6)
SHGF
= 924 W/m2
(lampiran 7)
CLF
= 0,81
(lampiran 8)
qr
= 3,71 x 0,55 x 924 x 0,81
= 1527 W
Beban Pendingin Melalui Kaca
= qk + qr
= 237 + 1527
= 1764 W
2. Beban Pendingin Penumpang
Beban Pendingin Sensibel
qs
= N x SHG x CLF (W) (3)
N
= 7 orang
SHG
= 70 W
(Lampiran 9)
CLF
= 0,72
(Lampiran 10)
qs
= 7 x 70 x 0,72
= 352,8 W
(lit. 1, hal. 26-33)
Beban Pendingi Laten :
q1
=N x LHG
N
=7 orang
LHG
=45
q1
=7 x 45
[W](4)
(lit.1 hal.26-33)
(lampiran 9)
=315 W
Beban pendingin Penumpang :
=qs + q1
=352,8 + 315
=668 W
3. Beban Pendingin Melalui Dinding
Bahan dinding dan koefisien perpindahan kalor ditentukan berdasarkan
perkiraan bahan pada dinding dan dengan bantuan tabel.
Bahan
Resistensi thermal (m2.0C/W)
1. Lapisan
0,059
2. Steel
0,827
3. Rongga
0,121
4. Steel
0,827
5. Isolasi
0,119
6. Lapisan Udara dalam
0,121
Rτ = 2,074
Koefisien perpindahan panas :
Ud
= 1 = 0,482 W/m2.0C
RΤ
Ad
=6,30 m2
CLTDkoreksi
=((CLTD + LM) x k (25,5 – tr) + (to.29,4)) x f
CLTD
=37
LM
=0
k
=1,0
f
=1
CLTDkoreksi
=((37 + 0) x 1 + (25,5 – 24) + (32 – 29,4)) x 1
(diukur)
(lampiran 12)
(gelap)
=37 +1.5 + 2,6
=41,1 0C
qdinding
=Ud x Ad x CLTDkoreksi [W](5) (lit.1 hal.26-33)
=0,482 x 6,30 x 41,1
=125 W
4. Beban Pendingin Melalui Atap
Bahan atap dan koefisien perpindahan panas :
Bahan
Resistensi thermal (m2.0C/W)
1. Lapisan
0,059
2. Steel
0,827
3. Rongga
0,121
4. Steel
0,827
5. Isolasi
0,119
6. Lapisan Udara dalam
Koefisien perpindahan panas :
Ua
0,121
Rτ = 2,074
= 1 = 0,482 W/m2.0C
RΤ
Aa
=2,50 m2
CLTDkoreksi
=((CLTD + LM) x k (25,5 – tr) + (to - 29,4)) x f
CLTD
=43
LM
=0
K
=1
f
=1
CLTDkoreksi
=((43 + 0) x 1 + (25,5 – 24) + (32 – 29,4)) x 1
(diukur)
=43 + 1.5 + 2,6
=47,1 0C
qatap
=Ua x Aa x CLTDkoreksi [W](6) (lit.1 hal.26-33)
=0,482 x 2,50 x 47,1
=57 W
5. Beban Pendingin Melalui Lantai
qlantai
=Ul x Al x Τ
Al
=3,86 m2
Ul
=0,761 W/m2.0C
[W] (7)
(diukur)
(lampiran 11)
Τ (beda temperatur rancangan) = 180 – 24 = 1560C
qlantai
=0,761 x 3,86 x 156
=458 W
Beban pendingin total, qtot = qkaca + qp + qd + qa + ql
qtotal
=1764 + 668 + 125 + 57 + 458
=3072 W
(lit.1, hal 26-33)