SISTEM REFRIGERASI KOMPRESI UAP (THERMO)

 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap

Sistem ini merupakan sistem yang paling sering digunakan pada alat refrigerasi yang memiliki empat komponen utama, yaitu kompresor, kondenser, alat ekspansi, dan evaporator. Refrigeran yang berfasa uap dari evaporator masuk ke kompresor yang berperan sebagai jantung sistem yang berfungsi untuk mensirkulasikan refrigeran ke sistem sekaligus menaikkan tekanan dan temperatur agar refrigeran dapat terjadi perubahan fasa.

Setelah mengalami proses kompresi, refrigeran masuk ke kondenser yang berfungsi untuk membuang kalor ke lingkungan kemudian mengalami perubahan fasa dari gas ke cair. Setelah mengalami proses kondensasi, refrigeran masuk ke alat ekspansi yang berfungsi untuk menurunkan tekanan dan temperatur agar refrigeran dapat terjadi perubahan fasa. Setelah mengalami proses ekspansi, refrigeran masuk ke evaporator yang berfungsi untuk menarik kalor dari ruangan sehingga temperatur ruangan menjadi dingin dan terkondisikan. Refrigeran di evaporator berubah fasa dari cair ke gas. Kemudian refrigeran kembali masuk ke kompresor untuk dikompresi dan disirkulasikan kembali. Gambaran proses siklus refrigerasi kompresi uap dapat dilihat pada Gambar II.1 .

Gambar II. 1 Siklus Refrigerasi Kompresi Uap

(Sumber: ASHRAE Fundamentals (SI Edition), 2017)

Keterangan:
1 – 2: Proses Kompresi
2 – 3: Proses Kondensasi
3 – 4: Proses Ekspansi
4 – 1: Proses Evaporasi

 

1.      Proses Kompresi

Refrigeran dari evaporator kemudian dihisap oleh kompresor dan selanjutnya mengalami proses kompresi. Saat proses kompresi refrigeran akan mengalami kenaikan tekanan dan temperatur sehingga refrigerant keluar kompresor berfasa uap dan panas. Menurut (R.J.Dossat 1961) besarnya kerja kompresi dapat dihitung menggunakan Persamaan 2-1.

h2 - h1

w =              ………………………………………… (2-1)

keterangan:

w     = kerja kompresi, [kJ/kg].

h₂     = entalpi refrigeran keluar kompresor, [kJ/kg].

h₁     = entalpi refrigeran masuk kompresor, [kJ/kg].

 

2.      Proses Kondensasi

Refrigeran yang keluar dari kompresor akan dialirkan ke kondensor dan mengalami proses kondensasi. Selanjutnya saat berada di kondensor refrigeran tersebut mengalami penurunan temperatur dikarenakan uap refrigeran melepaskan panas ke lingkungan, sehingga fasa refrigeran akan berubah dari gas menjadi cair. Besarnya panas persatuan massa refrigeran yang dilepaskan di kondenser dapat dihitung menggunakan Persamaan 2-2.

h2 - h3

q_c =          …………………………………………… (2-2)

keterangan:

q_c    = panas yang dilepas oleh kondenser, [kJ/kg].

h₂    = entalpi refrigeran yang keluar dari kompresor, [kJ/kg].

h₃    = entalpi refrigeran yang keluar dari kondenser, [kJ/kg].

 

3.      Proses Ekspansi

Refrigeran dengan fasa cair dan bertekanan tinggi dari kondensor akan disalurkan ke alat ekspansi untuk mengalami proses penurunan temperatur dan tekanan. Refrigeran berubah fasa menjadi campuran uap dan cairan dengan fasa dominan cair. Secara umum, dalam proses ekspansi ini makan berlaku Persamaan 2-3.

h₃ = h₄ ………………………………………………. (2-3)

keterangan:

h₃    = entalpi refrigeran masuk alat ekspansi, [kJ/kg].

h₄    = entalpi refrigeran keluar alat ekspansi, [kJ/kg].

 

4.      Proses Evaporasi

Selanjutnya refrigeran dialirkan ke evaporator untuk menyerap panas dari benda yang akan dindinginkan, sehingga refrigerant berubah fasa menjadi uap bertekanan rendah. Besarnya panas yang diserap oleh evaporator dihitung menggunakan Persamaan 2-4.

h1 – h4

q_e =                …………………………………………… (2-4)

keterangan:

q_e    = panas yang diserap oleh evaporator, [kJ/kg].

h₁    = entalpi refrigeran masuk kompresor, [kJ/kg].

h₄    = entalpi refrigeran masuk evaporator, [kJ/kg].

Air Conditioning Variabel Refrigerant (Volume / Flow )

Refrigeran Variabel dan Flow

AC / Tata udara

(Ilustrasi piping sistem AC VRF/V, sumber: Google 2020)

Pengertian

Refrigerasi dan Tata Udara (AC) adalah sistem yang berfungsi untuk menyerap panas dari lingkungan atau produk dan membuang ke tempat atau udara luar sekitarnya.

Bedanya Refrigerasi aplikasinya tidak sampai pada ke kenyamanan (comfortable) semacam pengaturan RH, sedangkan AC aspek-aspek kenyamanan tadi sangat diperhatikan (concern).

Beda AC dan Refrigerasi :

- Di kelembaban RH, AC lebih memperhatikan Kelembaban

- Pada temperatur yang dikondisikan, Refrigerasi range temperaturnya lebih rendah. 

Aplikasi dan Jenis

AC atau tata udara banyak sekali jenisnya, diantaranya :

• AC Window

(AC window, sumber : Presentasi kemenperin-Itb,2019)

• AC Split

(AC split sumber : Presentasi kemenperin-Itb,2019)

• AC Central (terpusat)

(AC Kapasitas Besar sumber : Presentasi kemenperin-Itb,2019)

PENGERTIAN AC VRV / VRF
Coba kita baca dulu pengertian dalam bahasa inggris sbb :

"Variable refrigerant Volume (VRV) is an air-condition system configuration where there is one outdoor condensing unit and multiple indoor units. The term variable refrigerant volume refers to the ability of the system to control the amount of refrigerant flowing to the multiple evaporators (indoor units), enabling the use of many evaporators of differing capacities and configurations connected to a single condensing unit. The arrangement provides an individualized comfort control, and simultaneous heating and cooling in different zones."  [1, Research Gate]

Terus ini pengertian dari ASHRAE,

"The term variable refrigerant flow refers to the ability of the system to control the amount of refrigerant flowing to each of the evaporators, enabling the use of many evaporators of differing capacities and configurations, individualized comfort control, simultaneous heating and cooling in different zones, and heat recovery from one zone to another. ([2]ASHRAE Journal, April 2007)".

BAIK.. dari penggalan pengertian di atas ada beberapa point penting mengenai AC VRV atau VRF :

1. One outdoor and multiple indoor (satu Outdoor Unit (OU) untuk melayani beberapa Indoor Unit)
2. To Control the amount of refrigerant (mengontrol jumlah aliran refrigerant ke dalam sistem, bergantung / sesuai dengan beban kebutuhan orang yang tinggal. (cooling load capacity occupation).

AC VRV VRF  sama saja pengertiannya, VRV hanya paten merk dagang salah satu manufacture AC. [3,Daikin]

- Volume
- Flow

Variabel Volume dan Flow (mengacu pada aliran refrigerant) yang dapat diatur berdasarkan kebutuhan (berdasarkan pembacaan temperatur dan tekanan kerja).

Histori singkat mengenai perkembangan

Sistem VRF diperkenalkan di Jepang lebih dari 20 tahun yang lalu,kemudian menjadi populer di banyak negara, tak terkecuali US. Teknologi secara bertahap meluas kehadiran pasarnya, dan menjangkau pasar Eropa pada tahun 1987, dan terus mendapatkan pangsa pasar di seluruh dunia. Di Jepang sendiri VRF Sistem digunakan untuk 50% gedung skala medium ( 6500 m2) dan skala bangunan besar (lebih dari 6500 m2).

Istilah awam, sistem VRF pada dasarnya adalah sistem yang lebih besar, lebih kompleks, dari sistem Ekspansi langsung (DX Expansion) sistem yang umum ada di rumah saat ini. Teknologi ini dipelopori di Jepang oleh Daikin pada awal 1980-an, tetapi baru-baru ini mendapatkan popularitas di Amerika Serikat. Sistem ini terus maju selama bertahun-tahun, dan banyak pabrikan terkenal lainnya seperti LG, Mitsubishi, dan Trane juga menawarkan versi sistem VRF.

KEUNTUNGAN dan KEKURANGAN AC VRF/V INI

(Keuntungan memakai Tata udara jenis VRF / V) adalah sebagai berikut :

• Fleksibilitas Konstruksi (Construction Flexibility) - Fleksibilitas Konstruksi (Konstruksi Fleksibilitas) - Sifat modular dari unit indoor dan outdoor menyederhanakan instalasi dan memungkinkan untuk ekspansi di masa depan.
• Kenyamanan okupasi / orang yang tinggal di dalamnya (Occupant Comfort) –  Sistem VRF sangat bergantung pada kontrol zona individu dan dapat menahan suhu yang lebih konsisten di dalam ruangan.
• Efisiensi Energi (Energy Efficiency) –  Sistem VRF sangat efisien, ini membawa peningkatan pentingnya sebagai kode energi bangunan menjadi semakin ketat dan pemilik mengakui meningkatnya biaya energi dari utilitas. (Sistem ini sering digunakan di gedung yang sesuai dengan LEED dan Austin Green Building Program karena efisiensi energinya.)

• System Redundancy – unit kondensasi VRF sering dilengkapi dengan beberapa kompresor. Ini memberikan tingkat redundansi dibandingkan dengan sistem split standar di mana setiap unit indoor dipasangkan dengan unit outdoor khusus dengan kompresor tunggal.

• Installed Capacity Reduction – Pengurangan Kapasitas Terpasang - Tonase total yang dikurangi dari peralatan pendingin udara dipasang untuk melayani bangunan karena kemampuan untuk mengubah kapasitas pemanasan atau pendinginan dari satu bagian bangunan ke yang lain.

• Level Suara (Sound levels) – VRF indoor and outdoor units create much less noise than traditional DX split systems. Unit indoor dan outdoor VRF menghasilkan lebih sedikit noise daripada sistem split DX tradisional.

Kekurangan dari sistem VRF, diantaranya :

• Dedicated Outside Air – Diperlukan sistem udara luar khusus. Peralatan dalam ruangan VRF berukuran kecil / modular dan tidak dirancang untuk memproses udara luar dalam jumlah besar yang mungkin diperlukan pada bangunan yang ditempati padat

• First Costs – Biaya pertama lebih tinggi bila dibandingkan dengan jenis sistem lainnya, tetapi penghematan energi biasanya mengembalikan investasi awal dalam 5 tahun atau kurang. Maksudnya adalah biaya pertama ini adalah nilai investasi awal yang sedikit lebih mahal.

KAJIAN
Beberapa Kajian atau riset tentang VRV sekarang sudah banyak baik dimuat di buku, Jurnal dll.

sekian semoga bermanfaat.


Artikel Terkait :

• Pengisian Refrigeran dan Calculation Sheet nya

Sumber :

1. Research Gate
2. ASHRAE Jurnal
3. Daikin
4. PPT Presentasi Kemenperin-ITB, 2019

Rizki Muliawan, SP.d., M.T.

(Dosen Teknik Refrigerasi Tata Udara)

Jangan lupa jaga kesehatan dan daya imun kita dengan mengkonsumsi makanan dan minuman yang halal lagi baik (halalan thoyyiban).

Kunjungi Toko Kami di :

Shopee di alamat bit.ly/NadiraNatureStore atau di IG bit.ly/Madumurnibybees bisa juga di wa.me/6289631613851

Nadira Nature Store (Madu murni by bees)

Jumlah penambahan refrigeran (Charging Refrigerant)

 Jumlah penambahan refrigeran (Charging Refrigerant)

Penambahan Refrigeran (https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images)

Penambahan refrigeran (charging refrigerant) perlu dilakukan ketika unit sudah di tes nyala (Tes start-up), hal ini perlu dilakukan supaya di dalam sistem HVAC maupun refrigerasi bekerja secara normal dan optimum sesuai dengan standar dari factory pembuatnya (manufacture).

Beberapa indikator di mana menunjukan perlunya suatu unit sistem baik itu AC maupun refrigerasi memerlukan untuk penambahan jumlah refrigeran diantaranya dapat dilihat dari :

• Tekanan kerja sistem yang bekerja
• Ampere (arus) dari sistem yang bekerja
• Ada juga dari bentukan bunga es (frost line)
• Dan ada rumus formula untuk mengestimasi / kalkulasi

Pada prinsipnya penambahan jumlah refrigeran akan selalu bergantung pada panjang pipa dari sistem dan dimensi pipa yang dipakai, tentunya volume pipa 1/4 inci akan berbeda dengan pipa 7/8 inci. Sebagai catatan pipa yang dimaksud adalah pipa yang umum atau lazim dipakai adalah pipa tembaga (copper). Khususnya untuk pipa untuk diaplikasikan pada AC Variable Refrigerant Volume (VRV) adalah standar ASTMB280.

Ekuivalen Pipe length is function of diameter pipe.

Lp =F(D)                ...(1)

Supaya kita dapat mensimulasikan penambahan refrigeran kepada unit sistem, template penambahannya dapat di unduh di sini.

• Video penggunaan Template

*notes :

• Masukan panjang sistem pipa sesuai dengan data aktual dan faktual di lapangan atau bisa juga dari estimasi total dari drawing project.

  

Sumber :

- Daikin AC

- lainnya

Rizki Muliawan, S.Pd.,M.T.

Sistem Refrigerasi

Gambar 1. Sistem Refrigerasi

Refrigerasi adalah suatu sistem yang memungkinkan untuk mengatur suhu sampai mencapai suhu di bawah suhu lingkungan. Prinsip terjadinya suatu pendinginan di dalam sistem refrigerasi adalah penyerapan kalor oleh suatu zat pendingin yang dinamakan refrigeran. Karena kalor yang berada di sekeliling refrigeran diserap, akibatnya refrigeran akan menguap, sehingga temperatur di sekitar refrigeran akan bertambah dingin. Hal ini dapat tejadi mengingat penguapan memerlukan kalor. Berdasarkan siklus termodinamikanya mesin refrigerasi dapat dikelompokan menjadi, yaitu: Mesin refrigerasi siklus kompresi uap, Mesin refrigerasi siklus absorbsi, Mesin refrigerasi siklus jet uap, Mesin refrigerasi siklus udara, dan Mesin refrigerasi tabung vortex. Penggunaan refrigerasi sangat dikenal pada sistem pendingin udara pada bangunan, transportasi, dan pengawetan suatu bahan makanan dan minuman. Penggunaan refrigerasi juga dapat ditemukan pada pabrik skala besar, contohnya proses pemurnian gas, aplikasi pada industri minyak, kriogenik, dan proses pemisahan hidrokarbon yang mudah menguap.

Referensi :

1. Dasar Pengetahuan A/C mobil (HFC 134a). (2006). Modul pelatihan untuk teknisi bengkel servicing. Kementrian Lingkungan Hidup, UNDP Modul 2 refrigeran.
2. http://id.wikipedia.org/wiki/Refrigerasi diakses tanggal 24 April 2013