Desain Simulator Pengkondisian Ruangan: Reheat & Panas Buangan

RANCANG BANGUN SIMULATOR PENGKONDISIAN TEMPERATUR & RH RUANGAN DENGAN REHEAT MENGGUNAKAN PANAS DISCHARGE Design and Construction of a Room Temperature and RH Conditioning Simulator Using Discharge Heat Reheat TUGAS AKHIR Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan Pendidikan Sarjana Terapan Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara di Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Oleh FARIQ DHIYAUL HAQ SABTIAN NIM 211624011 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2025 RANCANG BANGUN SIMULATOR PENGKONDISIAN TEMPERATUR & RH RUANGAN DENGAN REHEAT MENGGUNAKAN PANAS DISCHARGE Design and Construction of a Room Temperature and RH Conditioning Simulator Using Discharge Heat Reheat Pas Foto 4 x 6 cm Oleh FARIQ DHIYAUL HAQ SABTIAN NIM 211624011 Menyetujui Bandung, 02 Juni 2025 Pembimbing I Pembimbing II Bowo Yuli Prasetyo, S.ST., M.Sc. NIP. 199307202020121005 Triaji Pangripto Pramudantoro, S.T., M.Eng. NIP. 196002221984031002 Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Muhammad Arman, S.T., S.Psi., Psikolog, M.Eng. NIP. 196903301999031001 i RANCANG BANGUN SIMULATOR PENGKONDISIAN TEMPERATUR & RH RUANGAN DENGAN REHEAT MENGUNAKAN KONDENSER Design And Development Of A Room Temperatur And Rh Conditioning Simulator With Reheat Using A Condenser Oleh FARIQ DHIYAUL HAQ SABTIAN NIM 211624011 Tugas Akhir ini disidangkan pada tanggal 17 Juni 2025 sesuai dengan ketentuan. Tim Penguji: Ketua : Nama Penguji I NIP xxxxxxxx ………………………… Anggota 1 : Nama Penguji II NIP xxxxxxxx ………………………… Anggota 2 : ………………………… NIP xxxxxxxx ii PERNYATAAN PENULIS Dengan ini menyatakan bahwa laporan tugas akhir dengan judul “Rancang Bangun Simulator Pengkondisian Temperatur Dan RH Ruangan Dengan Reheat Mengunakan Kondenser” adalah murni hasil saya sendiri. tidak ada pekerjaan orang lain yang saya gunakan tanpa menyebut sumbernya. materi dalam laporan tugas akhir ini tidak/belum pernah disajikan/digunakan sebagai bahan untuk makalah/tugas akhir lain kecuali saya menyatakan dengan jelas bahwa saya menggunakannya. saya memahami bahwa laporan tugas akhir yang saya kumpulkan ini dapat diperbanyak dan/atau dikomunikasikan untuk tujuan adanya plagiarisme. Bandung, 17 Juni 2025 (Tanda tangan dan Meterai Rp 10000) Fariq Dhiyaul Haq Sabtian NIM 211624011 iii ABSTRAK Dalam industri produksi kering, pengkondisian udara dengan kontrol temperatur dan kelembaban relatif (RH) yang tepat sangat penting untuk menjaga kualitas produk dan proses produksi. Tugas akhir ini merancang dan mengembangkan simulator pengkondisian temperatur dan RH ruangan menggunakan sistem reheat dengan memanfaatkan panas dari kondenser. Simulator ini dirancang untuk mencapai kondisi ideal udara, yaitu suhu 15-25°C dan RH 30-40%, melalui proses pendinginan dengan evaporator dan pemanasan ulang (reheat) dengan koil kondenser. Pengujian dilakukan dengan mengumpulkan data termal udara dan refrigeran, kemudian dianalisis dan dipetakan pada karta psikometrik dan diagram P-h. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem mampu mencapai COP rata-rata 5,02, efisiensi 83%, serta mengkondisikan udara dalam kabin hingga suhu rata-rata 22,6°C dan RH 33%. Simulator ini memberikan solusi efektif untuk kebutuhan pengkondisian udara di industri, khususnya yang memerlukan kontrol kelembaban rendah. Kata Kunci: relative humidity, reheat, psikometrik, P-h diagram, air conditioning. iv ABSTRACT In dry production industries, air conditioning with precise temperature and relative humidity (RH) control is crucial to maintain product quality and production processes. This final project designs and develops a room temperature and RH conditioning simulator using a reheat system that utilizes condenser heat. The simulator is designed to achieve ideal air conditions, with a temperature range of 15-25°C and RH of 30-40%, through cooling via an evaporator and reheating via a condenser coil. Testing involved collecting thermal data of air and refrigerant, which was then analyzed and mapped onto a psychrometric chart and P-h diagram. The results show that the system achieved an average COP of 5.02, 83% efficiency, and conditioned the cabin air to an average temperature of 22.6°C and RH of 33%. This simulator provides an effective solution for industrial air conditioning needs, particularly for low-humidity applications. Keywords: relative humidity, reheat, psychrometric, P-h diagram, air conditioning. v KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan karunianya sehingga laporan Tugas Akhir yang berjudul “Rancang Bangun Simulator Pengkondisian Temperatur Dan Rh Ruangan Dengan Reheat Mengunakan Kondenser” dapat terselesaikan dengan baik dan tepat waktu. Laporan ini disusun sebagai sebuah akhir dari rangkaian panjang perkuliahan penulis selama 4 tahun di Politeknik Negeri Bandung. Adapun dalam penulisan laporan ini penulis banyak mengalami kesulitan serta masih terdapat beberapa kekurangan namun telah dapat diminimalisir dengan bantuam berbagai pihak. Untuk itu penulis ucapkan terima kasih kepada piha-pihak terkait yang telah membantu penyelesaian laporan ini, yaitu: 1. Bapak dan ibu serta keluarga yang senantiasa memberikan dukungan moral, motivasi serta doa yang tak terhingga, yang selalu menguatkan penulis dalam setiap langkah. 2. Bapak Muhammad Arman, WT., S.Psi., Psikolog, M.Eng., serta seluruh dpsen, teknisi, dan staf Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara atas ilmu dan dukungannya. 3. Bapak Bowo Yuli Prasetyo, S.ST., M.Sc. dan Bapak Triaji Pangripto Pramudantoro, S.T., M.Eng atas bimbingan dan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Windy yang telah memberikan masukan dan saran untuk penulis. 5. Seluruh dosen Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Politeknik Negeri Bandung yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama berkuliah di Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara. 6. Bapak Dani yang telah sangat membantu penulis dalam diskusi mengenai sistem air conditioning and reheat yang dibuat. Tidak lupa juga saya ucapkan terima kasih atas bantuannya selama proses pengadaan komponen-komponen pada sistem. 7. Ridwan Rohidin dan M Bintang Faliq selaku rekan satu tim yang selalu menjadi tempat untuk bertukar pikiran untuk kesempurnaan tugas kahir ini dan telah membantu dari awal sejak sistem ini masih berupa ide hungga vi sekarang. 8. Rekan-rekan 4 D-IV Teknik Pendingin dan Tata Udara tahun Angkatan 2021, terima kasih banyak. Terutama kepada Yudi, Chico, Raditya, Latif, M Algi dan Aldi atas segala bantuannya. 9. Dewi Fauzi Lestari atas segala bentuk dukungan, perhatian dan semangat yang selama ini telah diberikan. Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna akibat keterbatasan. Untuk dari itu segala bentuk kritik dan masukan yang membangun sangat diharpkan oleh penulis. Bandung, 17 Juni 2025 Fariq Dhiyaul Haq Sabtian NIM 211624011 vii DAFTAR ISI PERNYATAAN PENULIS ................................................................................... iii ABSTRAK ............................................................................................................. iv ABSTRACT .............................................................................................................. v KATA PENGANTAR ........................................................................................... vi DAFTAR ISI ........................................................................................................ viii DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG....................................................... xvi DAFTAR RUMUS ............................................................................................. xvii BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................ 1 I.1. Latar Belakang .......................................................................................... 1 I.2. Rumusan Masalah ..................................................................................... 2 I.3. Tujuan ....................................................................................................... 2 I.4. Ruang Lingkup.......................................................................................... 2 I.5. Metode Penulisan ...................................................................................... 2 I.6. Sistematika Penulisan ............................................................................... 3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................... 5 II.1. Karya Ilmiah Sejenis Sebelumnya ............................................................ 5 II.2 Proses Dehumidifikasi dan Penurunan RH ............................................... 7 II.2.1. Karta Psikometrik ............................................................................ 8 II.3. Macam-macam Pengkondisian RH dan Pengaplikasiannya di Indsutri ... 9 II.4. Proses Reheat .......................................................................................... 10 viii II.4.1 Jenis-jenis Sistem Reheat dengan Hot Gas Bypass ....................... 10 II.5. Perhitungan Beban Kalor Ruangan ......................................................... 17 II.5.1. Beban Kalor Transmisi .................................................................. 17 II.5.2. Beban Kalor Lampu ...................................................................... 18 II.5.3. Beban Kalor Laten Ruangan ......................................................... 18 II.5.4. Beban Kalor Ruangan Total .......................................................... 19 II.5.5. Beban Kalor Udara Luar ............................................................... 20 II.5.6. Beban Kalor Reheat ....................................................................... 21 II.5.7. Beban Kalor Total (Grand Total Heat) ......................................... 22 II.5.8. Kapasitas Outdoor unit .................................................................. 22 II.5.9. Perhitungan Panjang Koil Evaporator ........................................... 22 II.5.10. Perhitungan Kapasitas Koil Evaporator ........................................ 27 II.6. Perhitungan Coefficient of Performance (COP) ..................................... 28 BAB III. METODOLOGI DAN DATA PERANCANGAN ............................. 30 III.1. Metodologi Perancangan ........................................................................ 30 III.2. Pemilihan Sistem Reheat ........................................................................ 31 III.2.1. Sistem Pemipaan ........................................................................... 32 III.3. Sistem Kelistrikan ................................................................................... 33 III.4. Sistem Air conditioning and reheat ........................................................ 35 III.4.1. Konstruksi Ruangan/Kabin ........................................................... 36 III.5. Data Perancangan.................................................................................... 37 III.5.1. Perhitungan Beban Kalor dan Ruangan ........................................ 37 III.5.2. Pemetaan pada Karta Psikometrik ................................................. 40 III.5.3. Penentuan Beban Outdoor unit ..................................................... 43 III.6. Pemilihan Komponen Sistem Air conditioning and reheat ................... 43 III.6.1. Outdoor unit .................................................................................. 43 ix III.6.2. Check valve .................................................................................... 44 III.6.3. Pressure gauge .............................................................................. 44 III.6.4. Filter Dryer ................................................................................... 45 III.6.5. Sight glass...................................................................................... 45 III.6.6. Solenoid Valve ............................................................................... 46 III.6.7. Thermostatic Expansion Valve (TXV) .......................................... 46 III.6.8 Koil Reheat .................................................................................... 46 III.6.9. Koil Evaporator ............................................................................. 47 III.6.10. Fan Sentrifugal .............................................................................. 52 III.6.11. Motor Fan Sentrifugal ................................................................... 52 III.6.12. Saluran Udara ................................................................................ 53 III.6.13. Filter Udara .................................................................................... 53 III.6.14. Mixing Box..................................................................................... 54 III.7. Instalasi Sistem Air Conditioning and Reheat........................................ 54 III.7.1. Pembuatan Rangka Sistem ............................................................ 54 III.7.2. Perakitan Sistem Distribusi Udara................................................. 56 III.7.3. Pemasangan Pipa Liquid Line dan Suction Line............................ 56 III.7.4. Perakitan Sistem Kelistrikan ......................................................... 57 III.7.5. Test Pressure ................................................................................. 58 III.7.6. Tes Vakum..................................................................................... 59 III.7.7. Pengisian Refrigeran ..................................................................... 60 III.8. Pengambilan Data ................................................................................... 61 III.8.1 Titik Pengukuran ........................................................................... 61 III.8.2. Alat-alat yang Digunakan .............................................................. 62 III.8.3. Prosedur Pengambilan Data .......................................................... 53 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 54 x IV.1. Hasil Pengukuran Data ........................................................................... 54 IV.1.1 Perhitungan Data ........................................................................... 54 IV.1.2. Analisis Grafik Data Pengukuran .................................................. 56 IV.1.3. Hasil Pemetaan Data pada Karta Psikometrik ............................... 64 IV.2. Analisis Perhitungan Data....................................................................... 66 IV.2.1. Data Perancangan dan Hasil Pengolahan ...................................... 66 IV.2.2. Analisis Data Perancangan dan Data Hasil Pengolahan ................... 67 BAB V. PENUTUP .......................................................................................... 72 V.1. Simpulan ................................................................................................. 72 V.2. Saran ....................................................................................................... 72 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 73 LAMPIRAN A Curriculum Vitae ........................................................................... 1 LAMPIRAN B Gambar Kerja ................................................................................ 2 LAMPIRAN C Data Hasil Pengukuran .................................................................. 3 LAMPIRAN D Data Sheet...................................................................................... 4 LAMPIRAN E Dokumentasi Tugas Akhir ............................................................. 5 xi DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A Curriculum Vitae LAMPIRAN B Gambar Kerja LAMPIRAN C Data Hasil pengukuran LAMPIRAN D Data Sheet LAMPIRAN E Dokumentasi Tugas Akhir xii DAFTAR GAMBAR Gambar II.1 Skema proses dehumidifikasi dan penurunan RH .............................. 7 Gambar II.2 Skema proses reheat ......................................................................... 10 Gambar II.3 Warm Liquid Refrigerant Cycle ....................................................... 12 Gambar II.4 Sequential Hot Gas Refrigerant Cycle ............................................. 13 Gambar II.5 Parallell Hot Gas Refrigerant Cycle ................................................ 14 Gambar II.6 Two-phase Mixture Refrigerant Cycle ............................................. 16 Gambar III.1 Diagram Alir Perancangan dan Pembuatan Sistem......................... 30 Gambar III.2 Skema Two-phase mixture refrigerant cycle .................................. 31 Gambar III.3 Sistem Pemipaan Air Cooler and reheat dehumidifier ................... 32 Gambar III.4 Sistem Kelistrikan Air conditioning and reheat .............................. 34 Gambar III.5 Rancangan sistem air conditioning and reheat ............................... 36 Gambar III.6 Konstruksi Kabin............................................................................. 37 Gambar III.7 Outdoor unit Panasonic EOLIA ...................................................... 44 Gambar III.8 Check valve DANFOSS 53 RO ....................................................... 44 Gambar III.9 Pressure gauge ................................................................................ 44 Gambar III.10 Filter drier ALCO EK-052 ........................................................... 45 Gambar III.11 Sight glass Hengsen SYJ/S-L........................................................ 45 Gambar III.12 Solenoid valve Castel MH 1020/2 ................................................. 46 Gambar III.13 Thermostatic expansion valve ....................................................... 46 Gambar III.14 Koil reheat tampak samping ......................................................... 47 Gambar III.15 Nilai C dan n untuk bilangan Reynold tertentu ............................. 49 Gambar III.16 Fan sentrifugal .............................................................................. 52 Gambar III.17 Motor fan sentrifugal ..................................................................... 53 Gambar III.18 Flexible duct .................................................................................. 53 Gambar III.19 Filter panel .................................................................................... 54 Gambar III.20 Mixing box ..................................................................................... 54 Gambar III.21 Konstruksi Alat ............................................................................. 55 Gambar III.22 Proses flaring pipa......................................................................... 57 Gambar III.23 Proses perakitan sistem kelistrikan ............................................... 58 Gambar III.24 Proses Pengisian Refrigeran .......................................................... 61 Gambar IV.1 Titik pengukuran 62 xiii Gambar IV.2 RH terhadap waktu 57 Gambar IV.3 COPaktual terhadap waktu 60 Gambar IV.4 COPcarnot terhadap waktu 61 Gambar IV.5 Efisiensi sistem terhadap waktu 62 Gambar IV.6 Tekanan sistem terhadap waktu 63 Gambar IV.7 Arus terhadap waktu 64 xiv DAFTAR TABEL Tabel III.1 Parameter Data Perancangan .............................................................. 37 Tabel III.2 Thermal properties R-22 pada T=5 ⁰C................................................ 47 Tabel III.3 Thermal properties udara rancangan .................................................. 48 Tabel III.4 Karakteristik koil evaporator .............................................................. 48 Tabel III.5 Dimensi koil evaporator ...................................................................... 52 Tabel IV.1 Perbandingan hasil perancangan dan hasil pengolahan data .............. 67 Tabel IV.2 Perbandingan kondisi udara hasil perancangan dan hasil pengolahan data ........................................................................................................................ 67 xv DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG Keterangan Singkat Satu anAC Air Conditioner ACWH Air Conditioner Water Heater - BTU British thermal unit - CCSE Total konsumsi daya musiman Wh CH2F2 Difluoromethane - CHF2CF3 Pentafluoroethane - CSPF Cooling Seasonal Performance Factor CD Degradation Coefficient - COP Coefficient of Performance W/ Cos 𝜑 Faktor Daya EER Energy Efficiency Ratio FCSP Nilai Total Kapasitas Pendinginan Musiman F P L (tj) Faktor beban parsial - GWP Global Warming Potential - h Entalpi kJ/k I Kuat arus listrik HFC Hydrofluorocarbon ISO International Organization for Standardization - Beban Pendinginan pada setiap Temperatur Bin Wh LCST Total Kapasitas Pendinginan Musiman Wh ṁ Laju Aliran Massa Udara kg/s nj Frekuensi Jam ODP Ozone Depletion Potential - 𝐿𝑐 (𝑡j) Karakteristik Pful (tj) an - W Btu/ Wa g Ampe Konsumsi r Daya - Terhadap Temperatur Wat t Pin Luar Ruangan Daya Masukanpada Setiap Temperatur Bin Q Debit Udara Wat t xvi m3/s DAFTAR RUMUS (II.1) Perhitungan Beban Kalor Transmisi ............................................................ 17 (II.2) Perhitungan Nilai Koefisien Perpindahan Kalor ........................................ 18 (II.3) Perhitungan Beban Kalor Lampu ................................................................ 18 (II.4) Perhitungan Beban Kalor Laten Ruangan ................................................... 18 (II.5) Perhitungan Beban Kalor Ruangan Total .................................................... 19 (II.6) Perhitungan Besar RSHF ............................................................................. 19 (II.7) Perhitungan Debit Udara Suplai .................................................................. 19 (II.8) Perhitungan Laju Aliran Massa Udara Suplai ............................................. 20 (II.9) Perhitungan Debit Udara Luar ..................................................................... 20 (II.10) Perhitungan Beban Kalor Sensibel Udara Luar ......................................... 20 (II.11) Perhitungan Beban Kalor Laten Udara Luar ............................................. 21 (II.12) Perhitungan Beban Kalor Udara Luar Total .............................................. 21 (II.13) Perhitungan Beban Kalor Reheat ............................................................... 21 (II.14) Perhitungan Beban Kalor Total ................................................................. 22 (II.15) Perhitungan Kapasitas Kompresor ............................................................ 22 (II.16) Perhitungan Luas Penampang Pipa Evaporator ........................................ 22 (II.17) ) Perhitungan Laju Aliran Massa Refrigeran ............................................. 23 (II.18) Perhitungan Kecepatan Aliran Refrigeran ................................................. 23 (II.19) Perhitungan Bilangan Reynold .................................................................. 23 (II.20) Perhitungan Bilangan Prandtl .................................................................... 24 (II.21) Perhitungan Bilangan Nusselt .................................................................... 24 (II.22) Perhitungan Bilangan Nusselt .................................................................... 24 (II.23) Perhitungan Laju Aliran Massa Udara....................................................... 24 (II.24) Perhitungan Kalor Spesifik Rata-Rata ....................................................... 25 (II.25) Perhitungan Temperatur Udara Permukaan Masuk Evaporator ................ 25 (II.26) Perhitungan Temperatur Udara Permukaan Masuk Evaporator ................ 25 (II.27) Perhitungan Evaporation Mean Temperatur Difference ............................ 25 (II.28) Perhitungan Luas Evaporator Bagian Dalam............................................. 26 (II.29) Perhitungan Luas Evaporator Seluruhnya ................................................. 26 (II.30) Perhitungan Laju Aliran Massa Refrigeran ............................................... 26 xvii (II.31) Perhitungan Jumlah Pipa ........................................................................... 27 (II.32) Perhitungan Panjang Pipa .......................................................................... 27 (II.33) Perhitungan Kapasitas Koil Evaporator ..................................................... 27 (II.34) Perhitungan COPaktual ................................................................................. 28 (II.35) Perhitungan qe ........................................................................................... 28 (II.36) Perhitungan W ........................................................................................... 28 (II.37) Perhitungan COPCarnot ................................................................................ 28 (II.38) Perhitungan Efisiensi Mesin Refrigerasi ................................................... 29 xviii BAB I. PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Dalam dunia industri pengkondisian udara sangat diperhatikan demi menghasilkan produk yang diinginkan dengan memastikan proses produksi yang berjalan dengan baik. Salah satu contohnya berlaku pada industri yang memproduksi serbuk, seperti obat-obatan, makanan, atau bahan kimia. Pada proses produksi ini, kelembaban udara (Relative Humidity) sangat diperhatikan, dikarenakan kelembaban udara yang terlalu tinggi dapat menyebabkan serbuk menggumpal, menurunkan kualitas produk, dan menghambat produksi. Hal ini dapat berdampak pada kualitas produk yang dihasilkan. Oleh karena itu, diperlukan sistem pengkondisian kelembaban yang mampu menjaga kualitas produk dengan sistem reheat untuk menjaga kelembaban udara yang diperlukan. Sistem reheat bekerja dengan cara mendinginkan udara di ruangan sampai dengan suhu yang relatif rendah dengan menggunakan evaporator. Setelah itu, udara yang telah didinginkan tersebut dipanaskan kembali menggunakan kondenser sehingga dapat mengurangi kadar air atau kelembaban di dalam ruangan tersebut. Dalam sistem ini kelembaban udara (RH) ditargetkan rendah, berkisar antara 30% hingga 40%. Dalam sistem ini, kondenser memegang peranan yang cukup penting dalam mengurangi kadar kelembaban udara melalui proses kondensasi. Pada proses produksi serbuk, penggunaan sistem ini sangatlah penting. Dikarenakan tingginya kelembaban udara yang dapat memengaruhi kualitas produk serbuk yang di hasilkan. Dengan menggunakan kondenser sebagai pengatur kelembaban dalam sistem reheat, diharapkan dalam proses tata udara di ruangan produksi dapat menghasilkan temperatur dan kelembaban yang diperlukan. Penelitian ini bertujuan untuk merancang bangun simulasi ruangan dengan menggunakan sistem reheat yang memanfaatkan kondenser sebagai pengatur kelembaban, untuk mengatasi masalah tersebut. Simulasi ini dirancang untuk memastikan RH terkendali yang berkisar antara 30% hingga 40% dengan tetap mempertahankan suhu di ruangan. 1 I.2. Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah pada tugas akhir kali ini sebagai berikut: 1. Melakukan perancangan sistem air conditioning and reheat. 2. Melakukan pengujian kinerja sistem air conditioning and reheat. I.3. Tujuan Adapun tujuan yang ingin dicapai penulis setelah melakukan penelitian pada tugas akhir kali ini ialah: 1. Merancang sistem air conditioning and reheat. 2. Mengetahui kinerja sistem air conditioning and reheat. I.4. Ruang Lingkup Ruang lingkup dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Refrigerant yang digunakan pada sistem ini adalah R-22 2. Mode sistem yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah cooling and reheat. 3. Ruangan yang dikondisikan berupa kabin dengan ukuran 1 meter x 1 meter x 1,5 meter yang sudah tersedia. 4. Pengeturan fan sentrifugal pada kecepatan minimum. 5. Bukaan katup bypass diatur oleh perangkat kontrol Arduino. 6. Perbandingan return air dan outside air adalah 70% : 30% yang ditetapkan berdasarkan ukuran saluran udara return air dan outside air. 7. Penentuan panjang koil reheat disamakan dengan koil evaporator, hanya jumlah barisnya yang berbeda. I.5. Metode Penulisan Metode penelitian yang digunakan oleh penulis dalam penyusunan tugas akhir ini diantaranya: 1. Menetapkan kondisi udara perancangan berupa temperatur (23⁰ C Tdb) dan RH (35% ±5%). 2. Melakukan perhitungan beban kalor pendinginan, pemanasan dan pengeringan di ruangan berupa beban kalor transmisi, beban kalor ventilasi, beban dari heater, beban dari peralatan. 3. Menentukan kapasitas mesin dan peralatan yang sesuai dengan beban 2 kalor total dan melakukan pemilihan alat. 4. Melakukan proses instalasi sistem air conditioning and reheat. 5. Melakukan proses pengambilan data terhadap sistem yang telah selesai dirakit berupa data temperatur di dalam kabin, temperatur sistem refigerasi, RH di dalam kabin, temperatur koil pendingin, debit udara suplai, temperatur udara luar dan RH udara di luar kabin. 6. Melakukan proses pemetaan terhadap data yang telah diambil. Data-data yang didapat dari sistem refigerasi digambarkan pada diagram P-h dan data-data yang didapat dari kabin digamabrkan pada karta psikometrik. 7. Melakukan analisi terhadap performansi dari sistem air conditioning and reheat. I.6. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan laporan tugas akhir adalah sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, Batasan masalah, metode penelitian, langkah penelitian dan sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI Menjelaskan tentang konstruksi karta psikometrik, sistem reheat, proses penurunan RH dan rasio kelembaban, jenis-jenis sistem reheat dengan hot gas bypass, kondisi udara ideal di ruang produksi kering dan rumus-rumus yang digunakan untuk perhitungan beban. BAB III METODOLOGI DAN DATA PERANCANGAN Menjelaskan tentang data perancangan, perakitan konstruksi, perhitungan cooling load kabin, pemilihan sistem reheat, perhitungan panjang pipa evaporator, seleksi komponen, deskripsi kerja, prosedur instalasi, cara kerja sistem pemipaan dan sistem kelistrikan. BAB IV DATA HASIL PERANCANGAN DAN ANALISIS Menjelaskan tentang peralatan pengambilan data, titik pengukuran, prosedur pengambilan data, pengolahan data dan analisis perhitungan data. BAB V PENUTUP Menjelaskan tentang kesimpulan yang didapat dari hasil rancangan dan saran untuk menyempurnakan hasil rancangan. 3 4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA II.1. Karya Ilmiah Sejenis Sebelumnya Pada tahun 2016 dilakukan rancang bangun sistem air cooler and dehumidifier dengan . Dengan Hasil dari pengujian didapat performansi sistem (COP) sebesar 4,46 dengan efisiensi 76,55%. Adapun temperatur rata-rata di dalam kabin yang tercapai adalah 20,06 ⁰C dengan RH terendah 41% (Fikri, 2016). Pada tahun 2017 dilakukan analisa kinerja sistem heating dehumidifier menggunakan ac split untuk pengeringan ikan. Penelitian ini dilakukan untuk menanggapi kendala pengeringan ikan di kabupaten Indramayu yang dimana merupakan penyumbang kebutuhan perikanan di jawa barat yang cuku besar yaitu 60%. Penelitian ini memodifikasi AC Split sebagai heating reheat, menggunakan panas kondenser dan heater elektrik untuk mengeringkan ikan. Hasil terbaik diperoleh pada suhu 50 °C dan RH 32,1%. (Yudhy, 2017). Pada tahun 2011 dilakukan kaji eksperimental Modifikasi Split Air Conditioning Sebagai Unit Reheat Dengan Udara Suplai 50 ⁰C (DB) 20 % RH. Tujuan perancangan reheat adalah menghasilkan udara kering dengan RH 20% menggunakan pendekatan termodinamika dan psikometrik. Proses dehumidifikasi dilakukan melalui sensible heating menggunakan heater 2100 watt. Hasil percobaan menunjukkan RH 11,8% dan suhu 49,8°C (Ikhwan, 2011) Pada penelitian yang penulis lakukan ada pembela dari penelitian sebelumnya yakni desain rencangan, ukuran jalur pemipaan, dan sistem kelistrikan. Kemudian dari analisis data yang akan dicari yakni mengetahui nilai mengetahui efisiensi sistem refrigerasi. Penelitian yang sudah ada ini berkaitan dengan penelitian yang akan penulis lakukan terdapat pada tabel II.1. 5 No Tahun Tabel II.1 Penelitian Sebelumnya Karya Objek Ringkasan Judul Ilmiah Sebelumnya 1 2016 Rancang Bangun Air Cooler Hasil dari pengujian didapat Sistem Air Cooler and performansi sistem (COP) and Dehumidifier Dehumdifier sebesar 4,46 dengan efisiensi dengan 76,55%. Adapun temperatur rata-rata di dalam kabin yang tercapai adalah 20,06 ⁰C dengan RH terendah 41%. 2 2017 Analisa Kinerja AC Split Kabupaten Indramayu, yang Sistem Heating menyumbang 60% Dehumidifier kebutuhan perikanan Jawa Menggunakan AC Barat, menghadapi kendala Split pengeringan ikan saat musim untuk Pengeringan Ikan hujan. Penelitian memodifikasi sebagai ini AC Split heating reheat, menggunakan panas kondenser dan heater elektrik untuk mengeringkan ikan. Hasil terbaik diperoleh pada suhu 50 °C dan RH 32,1%. 3 2011 Modifikasi Split AC Split Tujuan perancangan reheat Air Conditioning adalah menghasilkan udara Sebagai Unit kering dengan RH Reheat Dengan menggunakan pendekatan Udara Suplai 50 termodinamika dan ⁰C (DB) 20 % RH psikometrik. Proses dehumidifikasi dilakukan melalui 6 sensible 20% heating menggunakan heater 2100 watt. Hasil percobaan menunjukkan RH 11,8% dan suhu 49,8°C II.2 Proses Dehumidifikasi dan Penurunan RH Proses dehumidifikasi dan penurunan RH sejatinya merupakan dua hal yang berbeda namun sering disama artikan di lapangan. Secara etimologis dehumidifikasi merupakan proses pengurangan rasio kelembaban udara. Sedangkan proses penurunan RH adalah suatu proses pengurangan nilai kelembaban relatif dari udara baik melalui proses pemanasan, dehumidifikasi ataupun kombinasi kedua proses tersebut. Kelembaban relative (RH) merupakan nilai perbandingan antara tekanan parsial uap air aktual terhadap tekanan parsial uap airb pada keadaan saturasi dengan temperatur yang sama (temperatur tabung kering). Jadi tidak selamanya proses dehumidifikasi meyebabkan penuruan RH pada udara, deimikian pula proses penurunan RH tidak selalu mengalami dehumidifikasi. Skema yang menggambarkan proses dehumidifikasi dan penuruanan RH dapat dilihat pada gambar II.2 Gambar II.1 Skema proses dehumidifikasi dan penurunan RH 7 II.2.1. Karta Psikometrik Karta psikometrik terdiri dari 7 sifat-sifat termodinamika udara yang terdapat pada diagram, terdiri dari temperatur bola kering (Tdb), temperatur bolah basah (Twb), temperatur pengembun (Tdp), rasio kelembapan (𝜔), kelembapan relative (RH), volume spesifik (v) dan enthalpi (h). Variabel-variabel tersebut dapat dicari dengan memasukan minimal 2 variabel. Setelah diketahui 2 titik variabel tersebut maka akan menghasilkan suatu titik yang disebut titik kondisi udara dari titik, dari titik kondisi yang diketahui dapat dicari variabel lainnya. a. Temperatur bola kering, Tdb (⁰C) adalah temperatur udara yang diukur dengan menggunakan thermometer biasa dengan sensor bulb yang kering. Garis temperatur bola kering (Tdb) pada karta psikrometrik dibaca pada masing-masing titik pembagian skala pada garis horizontal hingga mencapai garis jenuh b. Temperatur bola basah, Twb (⁰C) adalah temperatur udara atmosfer yang diukur dengan menggunakan thermometer dengan sensor bulb dibalut dengan kasa basah untuk memperoleh temperatur jenuh air. c. Rasio kelembapan, 𝜔 (kgv /kga) yang juga didefinisikan sebagai rasio campuran, adalah ukuran perbandingan massa uap air terhadap massa udara kering dalam suatu volume udara. d. Temperatur pengembunan, dew point (⁰C) adalah temperatur dimana udara mulai menguap karena didinginkan. e. Kelembapan relative, RH (%) didefinisikan sebagai perbandingan jumlah actual dan jumlah maksimal (saturasi) dari uap air yang ada pada suatu ruang atau lokasi tertentu. 100% RH berarti saturasi dan diplotkan menurut garis saturasi.[1] f. Volume spesifik udara, v (m3/kg) didefinisikan sebagai volume udara dibagi dengan massa udara kering. Garis volume spesifik (v) pada karta psikometrik berada di dalam diagram, membentuk garis slop menurun yang lebih tajam. g. Entalphy , h (kj/kg) adalah jumlah panas total dari campuran udara dan uap air di atas titik 0. Nilai entalpi bisa didapat sepanjang skala diatas garis saturasi. 8 II.3. Macam-macam Pengkondisian RH dan Pengaplikasiannya di Indsutri Kondisi udara yang ideal sangatlah penting bagi industri proses. Salah satu contoh dari industry tersebut adalah industry proses kering yang memerlukan kondisi temperatur dan kandungan kadar air untuk ruangan tertentu. Menurut Asmawi (2011), pada industri pangan proses pengeringan digunakan untuk pengawetan makanan yaitu dengan cara mengurangi kadar air sampai batas tertentu pada makanan tersebut untuk disimpan beberapa waktu [1]. Pengeringan ini bertujuan untuk melindungi makanan mentah atau bahan-bahan mentah sebelum diolah selama penyimpanan dan pembuatan. Selain itu, penggunaan dehumidifier juga banyak ditemui pada bidang farmasi, kedokteran dan percetakan. Proses pengeringan merupakan salah satu metode pengawetan yang dilakukan dengan cara menurunkan tingkat kelembapan (Fatouh et al., 2006) [1]. Berdasarkan metode kerjanya, alat pengering udara atau dehumidifier dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis, yaitu heat pump dehumidifier, chemical adsorbent dehumidifier, dan dehumidifying ventilators. Heat pump dehumidifier bekerja dengan memanfaatkan energi panas dari mesin kalor untuk mengurangi kandungan air di udara, sementara chemical adsorbent dehumidifier menggunakan bahan pengering seperti desiccant untuk menyerap uap air dan menurunkan kelembapan relatif udara. Di sisi lain, dehumidifying ventilators mengontrol sistem ventilasi di dalam ruangan agar kelembapan dapat dikendalikan. Dalam penelitian ini, sistem dehumidifier yang dirancang termasuk jenis heat pump dehumidifier yang menggunakan mesin kalor sebagai sumber energi pendingin. Sistem ini memiliki beberapa keunggulan, antara lain kemampuannya dalam mengontrol suhu dan kelembapan secara bersamaan, sehingga dapat disesuaikan dengan berbagai kondisi lingkungan. Air conditioning and reheat adalah suatu sistem refrigerasi kompersi uap yang telah dimodifikasi untuk mengkondisikan temperatur dan kelembapan udara dibawah 40%. Sistem refrigerasi yang digunakan pada sistem ini adalah sistem kompresi uap pada umumnya, namun kelembapan udara yang dapat diatur oleh sistem ini bisa mencapai kurang dari 40%. Yang dimana hal tersebut tidak akan bisa 9 tercapai apabila tidak terdapat proses reheat. II.4. Proses Reheat Proses reheat merupakan proses pemanasan kembali udara yang baru melewati koil pendingin. Sekilas proses reheat ini adalah proses pemborosan, mengingat udara yang telah didinginan akan kembali di panaskan oleh koil reheat untuk menurunkan RH. Namun proses reheat ini diperlukan apabila beban laten diruangan cukup tinggi. Jika nilai RH pada ruangan atau bahan tersebut lebih tinggi dari nilai yang telah ditentukan Proses reheat ini juga umumnya tidak dilakukan untuk kenyamanan hunian (orang), namun umumnya untuk kebutuhan industri. Maka dari itu proses reheat ini sangat dibutuhkan terutama di bidang industri yang salah satunya untuk menjaga nilai RH suatu ruangan produksi ataupun bahan baku dari suatu produk. Proses reheat dapat digambarkan pada karta psikometrik seperti gambar II.1 Gambar II.2 Skema proses reheat II.4.1 Jenis-jenis Sistem Reheat dengan Hot Gas Bypass Menurut Taras (2004). Dalam jurnalnya yang berjudul “reheat, Which Concept is Best”, dibahas mengenai sistem reheat yang paling efektif untuk digunakan dalam sistem pengkondisian udara [7]. Terdapat 4 jenis sistem reheat 10 yang dibahas dalam jurnal tersebut diantaranya: 1. Warm Liquid Refigerant Cycle. 2. Sequential Hot Gas RefrigerantCycle. 3. Parallel Hot Gas RefrigerantCycle. 4. Two-phase Mixture RefrigerantCycle. Berkut merupakan penjelasan dari beberapa sistem reheat tersebut: II.4.1.1. Warm Liquid Refigerant Cycle Salah satu sistem dehumidifikasi yang paling popular dan efisien untuk lingkungan yang panas serta lembab yang memiliki beban sensibel dan beban laten adalah dengan menggunakan warm liquid refrigerantkeluaran koil kondenser. Ketika sistem dalam modus dehumidifikasi, refrigerant keluaran kondenser dialirkan menuju koil reheat yang disambungkan secara seri dengan kondenser dan diletakkan di belakang koil evaporator (setelah koil evaporator) pada saluran udara suplai di air handling unit. Akibatnya, udara yang telah mengalami pendinginan dan dehumidifikasi di evaporator akan dipanaskan kembali. Ketika proses pertukaran kalor ini terjadi, refrigerant cair yang bersirkulasi di koil reheat mengalami subcooled. sehingga perubahan entalpi refrigerant di evaporator serta kapasitas evaporator bertambah besar. Oleh karena itu, penambahan subcooling tersebut berpengaruh terhadap penurunan temperatur evaporasi dan penambahan kapasitas kalor laten sistem. Karena berkurangnya kapasitas kalor sensibel sistem di koil reheat dikompensasi dengan naiknya performansi evaporator, maka kapasitas sistem tetap sama. Selain itu, beban laten evaporator juga mengalami kenaikan yang signifikan. Karena subcooling hanya dipengaruhi oleh besarnya ukuran koil reheat dan temperatur keluaran koil evaporator, sistem warm liquid refrigerant merupakan cara yang paling efisien untuk menambah kemampuan dehumidifikasi tanpa harus mengubah kapasitas pendinginannya. Salah satu masalah yang sering terjadi pada sistem dengan koil ganda adalah terjadinya refrigerant charge migration, yang terjadi ketika terdapat koil yang tidak aktif (tidak selamanya aktif) karena secara natural refrigerant selalu mengalir ke bagian yang lebih dingin dari sistem. Sistem warm liquid refrigerant ini terbebas 11 dari masalah refrigerant charge migration karena koil reheat selalu terisi dengan refrigerant cair keluaran kondenser sepanjang pengoperasian sistem. Diagram pemipaan pada sistem warm liquid refrigerant cycle ini dapat dilihat pada Gambar II.3. Gambar II.3 Warm Liquid Refrigerant Cycle (sumber: Taras, 2004) II.4.1.2. Sequential Hot Gas Refrigerant Cycle Konsep sistem reheat lain yang dikembangkan untuk sistem pengkondisi udara adalah sequential hot gas refrigerant cycle. Besarnya beban kalor sensibel evaporator yang harus dikurangi dalam beberapa kasus dilakukan dengan menambahkan reheat. Pendekatan paling popular adalah dengan menggunakan refrigerant gas keluaran kompresor yang dialirkan ke koil reheat yang biasanya ditempatkan setelah koil evaporator di indoor unit dan dipasang secara berurutan dengan kondenser utama. Konsep ini memungkinkan pemanasan ulang (reheating) aliran udara suplai yang menuju ke ruangan dan pengurangan kapasitas sensibel evaporator yang signifikan. Seperti diketahui, kapasitas pendinginan sensibel dapat sepenuhnya dihilangkan hanya di titik operasi desain tunggal, dan pada semua kondisi off12 desain lainnya sistem akan memberikan beberapa pendinginan atau pemanasan sensibel untuk ruangan yang dikondisikan. Meskipun kondenser utama dan koil reheat bersama-sama bertindak sebagai sebuah kondenser yang jauh lebih besar dalam modus dehumidifikasi dan temperatur kondensasi berkurang, subcooling dari sistem masih dibatasi oleh temperatur udara luar. Kendala ini akan membatasi kapasitas laten evaporator, terutama dalam beberapa kasus ketika kondenser utamanya sudah besar dan approach temperatur kecil untuk memenuhi permintaan efisiensi sistem yang terus bertambah. Akibatnya, kapasitas laten sistem tidak dapat meningkat selama kinerja evaporator konvensional. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, refrigerant bermigrasi di antara kondenser dan koil reheat tergantung pada modus operasi sistem dan kondisi lingkungan. Pada modus dehumidifikasi, koil reheat berisi refrigerant dengan fasa campuran, sedangkan pada modus pendinginan konvensional terisi dengan refrigerant cair. Di sisi lain, pada koil kondenser terdapat refrigerant dengan fasa campuran, tetapi selama modus dehumidifikasi campuran refrigerant ini berada pada tekanan dan densitas yang lebih rendah. Gambar II.4 merupakan diagram pemipaan dari sistem sequential hot gas refrigerant cycle. Gambar II.4 Sequential Hot Gas Refrigerant Cycle 13 (sumber: Taras, 2004) II.4.1.3. Parallel Hot Gas Refrigerant Cycle Parallel hot gas bypass merupakan sebuah pendekatan sistem reheat alternatif dan cukup populer yang menggunakan uap panas refrigerant discharge keluaran kompresor. Konsep dasar dari siklus ini yaitu menempatkan koil reheat secara paralel dengan kondenser utama. Koil reheat pada modus dehumidifikasi melaksanakan fungsi kondensasi tetapi jauh lebih kecil dibandingkan fungsi kondensasi yang dilakukan oleh kombinasi koil reheat dan kondenser utama. Akibatnya, kinerja sistem dan lifecycle dari peralatan mungkin terkena dampak. Sistem pemipaan pada sistem parallel hot gas refrigerant cycle ini dapat dilihat pada Gambar II.5. Gambar II.5 Parallell Hot Gas Refrigerant Cycle (sumber: Taras, 2004) Selain itu, ketika siklus reheat diaktifkan, konfigurasi hot gas parallel akan selalu menerima kalor (paling tidak untuk sirkuit tunggal), karena besarnya kalor di ruangan yang dikondisikan melebihi beban kalor sensibel evaporator. Akibatnya, pengontrolan bergantian 14 antara modus pendinginan dan dehumidifikasi dibutuhkan untuk menjaga titik operasi kapasitas sensibel. Kelemahan lain dari sistem ini adalah debit udara tidak dapat digunakan sebagai parameter kontrol head tekanan, karena koil reheat dan evaporator digabungkan oleh aliran udara indoor. Selain itu juga karena kondenser utama dan koil reheat berfungsi secara terpisah, sistem ini menjadi lebih rentan terkena refrigerant charge migration. Maka dari itu, perangkat-perangkat pengontrol aliran refrigerant seperti solenoid valve, three way valve dan liquid line check valve harus dipasang untuk menjaga jalur koil reheat, yang memiliki kemungkinan kebocoran setiap saat, yang dapat mengakibatkan adanya refrigerant yang bermigrasi dari koil reheat ke kondenser pada saat menjalankan modus dehumidifikasi. Hal ini dapat dicegah dengan menambahkan sebuah jalur pemipaan pendek yang dilengkapi dengan solenoid valve dan atau jalur hot gas bypass ke dalam sistem. II.4.1.4. Two-phase Mixture Refrigerant Cycle Two-phase mixture refrigerant cycle merupakan cara lain yang digunakan untuk sistem reheat dengan memanfaatkan pencampuran uap panas refrigerant keluaran kompresor dan refrigerant cair keluaran kondenser. Pada siklus ini, aliran refrigerant keluaran kompresor dibagi menjadi 2 jalur, salah satunya melakukan proses kondensasi di koil kondenser sedangkan uap panas refrigerant dan yang lainnya dialirkan melalui jalur bypass. Kedua saluran refrigerant ini kemudian bertemu kembali tepat pada keluaran kondenser dan menghasilkan refrigerant dengan fasa campuran. Konsep dasar pada two-phase mixture refrigerant cycle ini, refrigerant akan mengalami kondensasi kemudian mengalami subcooled, setelah itu masuk ke koil reheat. Ketika pertukaran kalor di koil reheat terjadi, aliran udara keluaran koil evaporator akan dipanaskan kembali. Besarnya jumlah refrigerant yang di bypass dari keluaran kompresor (parameter lain dianggap tetap) akan mempengaruhi nilai vapor content (kualitas uap refrigerant ) di titik pertemuan jalur bypass dan keluaran kondenser (mixing point). Hal inilah yang akan menentukan besarnya kapasitas koil reheat dan menetapkan kinerja evaporator (berdasarkan besarnya nilai subcooling). Jika jumlah aliran refrigerant yang di bypass bertambah, titik mixing 15 point berpindah dan kualitas uap air refrigerant campurannya bertambah tinggi yang artinya menambah kapasitas koil reheat. Akibat dari subcooling sistem yang berkurang secara serentak, maka performansi evaporator juga ikut berkurang. Berkurangnya aliran bypass menyebabkan efek sebaliknya. Oleh karena itu, untuk memenuhi kebutuhan beban kalor laten dan sensibel yang sesuai dilakukan dengan cara mengatur aliran bypass tanpa mengganti satupun komponen dalam sistem. Skema pemipaan pada sistem two-phase mixture refrigerant dapat dilihat pada Gambar II.6. Gambar II.6 Two-phase Mixture Refrigerant Cycle (sumber: Taras, 2004) Sangat jelas bahwa jika jalur refrigerant konvensional yang melalui kondenser ditutup, sistem ini berubah menjadi sistem parallel hot gas cycle. Di sisi lain, jika jalur bypass di sekitar kondenser ditutup, sistem ini menjadi warm liquid refrigerant cycle. Sistem ini memiliki flexibilitas untuk berubah-ubah menjadi seperti sistem-sistem bypass yang lain apabila katup-katup yang sudah ditetapkan posisinya diganti dengan perangkat kontrol aliran modular, namun hal tersebut dirasa kurang efektif karena akan membutuhkan sistem kontrol yang sangat kompleks dan mengurangi keandalan sistem. Sebaliknya, sistem two-phase 16 mixture refrigerant cycle menawarkan setidaknya 3 modus operasi yang berbeda untuk memenuhi berbagai macam kondisi lingkungan dan kebutuhan beban. Sistem ini menyediakan operasi yang memadai untuk aplikasi pendinginan konvensional, untuk lingkungan yang panas dan lembab dan yang memiliki beban sensibel yang rendah dengan cara mengubah modus operasinya. II.5. Perhitungan Beban Kalor Ruangan Perhitungan beban kalor ruangan bertujuan untuk menghitung jumlah energi termal yang harus dihilangkan dari suatu ruangan untuk mempertahankan kondisi termal yang diinginkan. Beban kalor ini terbagi menjadi dua, yaitu beban kalor sensibel dan beban kalor laten. Beban kalor sensibel berkaitan dengan kenaikan atau penurunan temperatur pada suatu ruangan, sedangkan beban kalor laten berhubungan dengan energi yang diperlukan untuk mengubah kelembapan udara pada perhitungan beban kalor ruangan. Proses perhitungan mencakup berbagai sumber panas yang dapat memengaruhi beban kalor ruangan, seperti radiasi sinar matahari melalui kaca jendela, beban konduksi yang di hasilkan dinding, atap dan lantai, beban peralatan yang digunakan pada ruangan dan beban penghuni. Selain itu, pengaruh udara luar yang masuk ke dalam ruangan melalui ventilasi atau infiltrasi juga diperhitungkan. II.5.1. Beban Kalor Transmisi Beban kalor transmisi merupakan beban kalor yang masuk ke ruangan melalui dinding, lantai dan atap. Adapun besarnya kalor transmisi dapat dihitung dengan menggunakan rumus : 𝑄 = 𝑈 𝑥 𝐴 𝑥 ∆𝑇 (II.1) keterangan: 𝑄 = beban kalor transmisi (watt) 𝑈 = koefisien perpindahan kalor menyeluruh (watt/m3.K) 𝐴 = luas penampang (m3) ∆𝑇 = perbedaan temperatur (K) Nilai koefisien perpindahan kalor menyeluruh (U) dihitung dengan 17 menggunakan persamaan: 1 1 𝑥 1 = + + 𝑈 𝑓𝑜 𝑘 𝑓𝑖 (II.2) keterangan: 𝑈 = koefisien perpindahan kalor menyeluruh (watt/m2.K) 𝑓𝑜 = koefisien konveksi di luar ruangan (watt/m2.K) 𝑥 = ketebalan material (m) 𝑘 = konduktivitas termal material (watt/m.K) 𝑓𝑖 = koefisien konveksi udara di dalam ruangan (watt/m3.K) II.5.2. Beban Kalor Lampu Beban kalor dari lampu tidak selalu sama dengan besarnya daya lampu tersebut. Beban kalor lampu ini dipengaruhi oleh besarnya nilai ballast factor yang tergantung pada jenis lampu yang digunakan. Maka rumus yang digunakan pada perhitungan beban kalot lampu adalah: 𝑄𝑙 = 𝑃𝑡 𝑥 𝐵𝐹 (II.3) keterangan: 𝑄𝑙 = beban kalor dari lampu (watt) 𝑃𝑡 = daya lampu (watt) 𝐵𝐹 = ballast factor II.5.3. Beban Kalor Laten Ruangan Beban kalor laten ruangan merupakan beban kalor yang disertai dengan penambahan ataupun pengurangan kadar uap air di ruangan. Beban kalor laten ruangan didapat dari kapasitas penguapan air yang disimpan di dalam kabin. Beban kalor laten dapan dihitung dengan menggunakan persamaan: 𝑄𝐿 = 𝑚̇ 𝑥 𝑈 keterangan: 𝑄𝐿 = kapasitas kalor laten penguapan (watt) 18 (II.4) 𝑚̇ = laju penguapan air di dalam kabin (kg/s) 𝑈 = kalor laten penguapan uap air (J/kg) II.5.4. Beban Kalor Ruangan Total Beban kalor ruangan total didapat dengan menjumlahkan hasil dari beban kalor transmisi, beban kalor laten ruangan, beban kalor lampu dan beban kalor dari motor. 𝑅𝑇𝐻 = 𝑄𝑇 + 𝑄𝑙 + 𝑄𝐿 + 𝑄𝑚 (II.5) keterangan: 𝑅𝑇𝐻 = room total heat (watt) 𝑄𝑇 = beban kalor transmisi (watt) 𝑄𝑙 = beban kalor lampu (watt) 𝑄𝐿 = beban kalor laten (watt) 𝑄𝑚 = beban kalor motor (watt) Dari beban ruangan total ini, dapat diketahui besarnya RSHF (room sensible heat factor) dengan membandingkan beban kalor sensibel ruangan yang ada terhadap besarnya beban kalor ruangan. 𝑅𝑆𝐻𝐹 = 𝑅𝑆𝐻 𝑅𝑇𝐻 (II.6) keterangan: 𝑅𝑆𝐻𝐹 = room sensible heat factor 𝑅𝑆𝐻 = room sensible heat (watt) 𝑅𝑇𝐻 = room total heat (watt) Sedangkan persamaan-persamaan yang digunakan untuk menentukan debit udara serta laju aliran massa udara adalah sebagai berikut: ̇ = 𝑉𝑠𝑎 𝑅𝑆𝐻 1,23 𝑥 (𝑇𝑅𝐴 𝑥 𝑇𝑆𝐴 ) keterangan: 19 (II.7) ̇ 𝑉𝑠𝑎 = debit udara suplai (m2/s) 𝑅𝑆𝐻 = room sensible heat (watt) 𝑇𝑅𝐴 = temperatur bola udara kering return air (⁰C) 𝑇𝑆𝐴 = temperatur bola udara kering supply air (⁰C) ̇ 𝑥𝜌 𝑚̇𝑠𝑎 = 𝑉𝑠𝑎 (II.8) keterangan: 𝑚̇𝑠𝑎 = laju aliran massa suplai (kg/s) ̇ 𝑉𝑠𝑎 = debit udara suplai (m2/s) 𝜌 = massa jenis udara (kg/m3) ̇ 𝑥 30% 𝑉̇𝑂𝐴 = 𝑉𝑠𝑎 (II.9) keterangan: 𝑉̇𝑂𝐴 = debit udara luar (m2/s) ̇ 𝑉𝑠𝑎 = debit udara suplai (m2/s) II.5.5. Beban Kalor Udara Luar Beban kalor udara luar adalah beban kalor pada sistem tata udara yang berasal dari udara di luar ruangan, yang terbagi menjadi 2 yaitu beban kalor laten maupun sensibel. Beban kalor sensibel udara luar diakibatkan oleh adanya perbedaan temperatur antara udara di dalam ruangan serta udara di luar ruangan sedangkan beban kalor laten udara luar diakibatkan oleh adanya perbedaan rasio kelembaban antara udara di dalam ruangan yang dikondisikan dengan udara di luar ruangan. Pada sistem tata udara, beban kalor udara luar ini berasal dari ventilasi dan pertukaran udara/infiltrasi. Beban kalor sensibel udara luar (outside air sensible heat) dihitung dengan menggunakan rumus seperti berikut: 𝑂𝐴𝑆𝐻 = 1,23 𝑥 𝑉̇𝑂𝐴 𝑥 (𝑇𝑂𝐴 − 𝑇𝑅𝐴) Keterangan: OASH = outside air sensible heat (kW) 𝑉̇𝑂𝐴 debit udara luar (m2/s) = 20 (II.10) 𝑇𝑂𝐴 = temperatur udara luar (⁰C) 𝑇𝑅𝐴 = temperatur udara ruangan (⁰C) sedangkan beban kalor laten udara luar (outside air latent heat) dihitung dengan menggunakan rumus berikut: 𝑂𝐴𝐿𝐻 = 3,01 𝑥 𝑉̇𝑂𝐴 𝑥 (𝜔𝑂𝐴 − 𝜔𝑅𝐴 ) (II.11) Keterangan: OALH = outside air latent heat (kW) 𝑉̇𝑂𝐴 = debit udara luar (m2/s) 𝑇𝑂𝐴 = rasio kelembaban udara luar (⁰C) 𝑇𝑅𝐴 = rasio kelembaban udara ruangan (⁰C) sehingga beban kalor udara luar total (outside air total heat) dapat dihitung dengan menggunakan cara seperti berikut: 𝑂𝐴𝑇𝐻 = 𝑂𝐴𝑆𝐻 + 𝑂𝐴𝐿𝐻 (II.12) Keterangan: OATH = outside air latent (kW) OASH = outside air sensible heat (kW) OALH = outside air latent heat (kW) II.5.6. Beban Kalor Reheat Beban kalor reheat merupakan besarnya beban pertukaran kalor yang terjadi pada koil reheat Beban kalor reheat ini merupakan beban kalor sensible yang tidak diikuti dengan adanya perubahan rasio kelembaban udara. Beban kalor reheat dihitung dengan menggunakan rumus: 𝑄𝑟 = 𝑚̇𝑢 𝑥 ∆ℎ keterangan: 𝑄𝑟 = beban kalor reheat (kW) 𝑚̇𝑢 = laju aliran massa udara (kg/s) 21 (II.13) ∆ℎ = perubahan entalpi pada proses reheat (kJ/kg) II.5.7. Beban Kalor Total (Grand Total Heat) Beban kalor total (grand total heat) merupakan penjumlahan dari beban kalor ruangan yang dikondisikan, beban kalor udara luar dan beban kalor reheat. 𝐺𝑇𝐻 = 𝑅𝑇𝐻 + 𝑂𝐴𝑇𝐻 + 𝑄𝑟 (II.14) keterangan: GTH = grand total heat (kW) RTH = room total heat (kW) 𝑄𝑟 = beban kalor reheat (kW) II.5.8. Kapasitas Outdoor unit Persamaan yang digunakan untuk menentukan kapasitas outdoor unit yang dipilih pada sistem air cooler and dehumidifier dengan ini adalah seperti berikut: 𝑄𝑘 = 𝐺𝑇𝐻 + 𝑆𝐹 (10%) (II.15) keterangan: 𝑄𝑘 = kapasitas kompresor (kW) GTH = grand total heat (kW) SF = safety factor II.5.9. Perhitungan Panjang Koil Evaporator Luas penampang pipa evaporator dihitung dengan menggunakan rumus: 𝐴 = 𝜋 𝑥 r2 (II.16) keterangan: A = luas penampang pipa evaporator (m2) R = jari-jari pipa dalam (m) Sedangkan laju aliran massa refrigerant dihitung dengan menggunakan 22 persamaan: 𝑚̇𝑟 = 𝑄𝑒 ∆ℎ𝑒 (II.17) Keterangan: 𝑚̇𝑟 = laju aliran massa refigeran (kg/s) 𝑄𝑒 = kapasitas kalor evaporasi (kW) ∆ℎ𝑒 = efek regrigerasi (kJ/kg) Kecepatan aliran refrigerant di dalam pipa evaporator diperoleh menggunakan persamaan: 𝑣𝑟 = 𝑚̇𝑟 𝜌𝑟 𝑥 𝐴 (II.18) keterangan: 𝑣𝑟 = kecepatan aliran refrigerant (m/s) 𝑚̇𝑟 = laju aliran massa refrigerant (kg/s) 𝜌𝑟 = massa jenis refrigerant (kg/m3) A = luas pipa (m2) Setelah didapatkan nilai-nilai tersebut perhitungan panjang koil evaporator dilanjutkan dengan mencari nilai bilangan Reynold, bilangan Prandtl dan bilangan Nusselt. Perhitungan bilangan Reynold dan Prandtl dilakukan dengan menggunakan rumus: 𝑅𝑒 = 𝜌𝑟 𝑥 𝑣𝑟 𝑥 𝑑 µ𝑟 keterangan: Re = bilangan Reynold 𝜌𝑟 = massa jenis refrigerant (kg/m3) 𝑣𝑟 = kecepatan aliran refrigerant (m/s) d = diameter pipa evaporator (m) µ𝑟 = viskositas refrigerant (Pa.s) 23 (II.19) 𝑃𝑟 = µ𝑟 𝑥 𝐶𝑝𝑟 𝑘𝑟 (II.20) keterangan: 𝑃𝑟 = bilangan Prandtl µ𝑟 = viskositas refrigerant (Pa.s) 𝐶𝑝𝑟 = kalor jenis refrigerant(kJ/kg.K) 𝑘𝑟 = konduktivitas termal refrigerant (watt/m.K) Sedangkan bilangan Nusselt didapatkan dari persamaan berikut ini: 𝑁𝑢 = 𝐶 𝑥 𝑅𝑒n x Pr1/3 (II.21) Setelah didapatkan bilangan Nusselt, koefisien konveksi refrigerantdapat dicari dengan menggunakan persamaan: 𝑁𝑢 = ℎ𝑟 𝑥 𝑑 𝑘𝑟 (II.22) keterangan: 𝑁𝑢 : bilangan Nusselt ℎ𝑟 : koefisien konveksi refrigerant(watt/m2.K) d : diameter pipa dalam evaporator (m) 𝑘𝑟 : konduktivitas termal refrigerant(watt/m.K) Laju aliran massa udara dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: 𝑚̇ = 𝑄𝑒 ℎ𝐸𝐴 − ℎ𝑐 (II.23) keterangan: 𝑚̇ : laju aliran massa udara (kg/s) 𝑄𝑒 : kapasitas kalor evaporasi (kW) hEA : entalpi entering air (kJ/kg) hc : entalpi koil (kJ/kg) sedangkan untuk menghitung besarnya kalor spesifik rata-rata digunakan persamaan di bawah ini: 24 𝑅=[ ℎ𝑟 𝑥 𝐶𝑝𝑢 𝐴𝑖 𝑥 ( )] Ƞ − ℎ𝑐 𝐴𝑜 (II.24) keterangan: R : kalor spresifik rata-rata (kJ/kg.k) hr : koefisien konveksi refrigerant (watt/m2.K) Cpu : kalor spesifik udara (kJ/kg.K) Ƞ : efisiensi hu : koefisien konfeksi udara (watt/m2.K) Ai : luas permukaan heat exchanger tertutup koil (m2) Ao : luas permukaan heat exchanger total (m2) Setelah itu, perhitungan dilanjutkan dengan mencari temperatur udara permukaan masuk koil evaporator, temperatur udara permukaan keluar koil evaporator dan evaporator mean temperatur difference dengan menggunakan persamaan-persamaan sebagai berikut: 𝑇𝑆1 −(𝑅 + 1,4) + √(𝑅 + 1,4)2 + 0,184 𝑥 (ℎ𝐸𝐴 + 𝑅 𝑥 𝑇𝑒 − 10,76) = 0,092 (II.25) keterangan: 𝑇𝑆1 : temperatur udara permukaan masuk evaporator (⁰C) R : kalor spesifik rata-rata (kJ/kg.K) hEA : entalpi entering air (kJ/kg) Te : temperatur evaporasi (⁰C) 𝑇𝑆2 −(𝑅 + 1,4) + √(𝑅 + 1,4)2 + 0,184 𝑥 (ℎ𝐸𝐴 + 𝑅 𝑥 𝑇𝑒 − 10,76) = 0,092 (II.26) keterangan: 𝑇𝑆2 : temperatur udara permukaan keluar evaporator (⁰C) R : kalor spesifik rata-rata (kJ/kg.K) hEA : entalpi entering air (kJ/kg) Te : temperatur evaporasi (⁰C) ∆𝑇𝑒𝑣(𝑚𝑒𝑎𝑛) = [⟨𝑇𝑆1 − 𝑇𝑒 ⟩ − (𝑇𝑆2 − 𝑇𝑒 )] (𝑇𝑆1 − 𝑇𝑒 ) ln [ ] (𝑇𝑆2 − 𝑇𝑒 ) 25 (II.27) keterangan: ∆𝑇𝑒𝑣(𝑚𝑒𝑎𝑛) : evaporation mean temperatur difference (⁰C) 𝑇𝑆1 : temperatur udara permukaan masuk evaporator (⁰C) 𝑇𝑆2 : temperatur udara permukaan keluar evaporator (⁰C) Te : temperatur evaporasi (⁰C) Besarnya nilai alat penukar kalor/evaporasi bagian dalam yang tertutupi koil dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: 𝐴𝑖 = 𝑄𝑒 ℎ𝑟 𝑥 ∆𝑇𝑒𝑣(𝑚𝑒𝑎𝑛) (II.28) keterangan: Ai : luas evaporator bagian dalam (m2) 𝑄𝑒 : kapasitas kalor evaporasi (watt) hr : koefisien konveksi refrigerant (watt/m2.K) ∆𝑇𝑒𝑣(𝑚𝑒𝑎𝑛) : evaporation mean temperatur difference (⁰C) Sedangkan besarnya luas penukar kalor seluruhnya (Ao) didapat dari persamaan: 𝐴𝑜 = 𝐴𝑖 𝑥 𝐴𝑜 𝐴𝑖 (II.29) keterangan: Ao : luas evaporator seluruhnya (m2) Ai : luas evaporator bagian dalam (m2) Laju aliran massa refrigerant di koil evaporator dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: 𝑚̇𝑟𝑒𝑓 = 𝑄𝑒 ℎ𝑓𝑙𝑖𝑢𝑑−𝑔𝑎𝑠 𝑥 𝑑𝑓 (II.30) keterangan: 𝑚̇𝑟𝑒𝑓 : laju aliran massa refrigerant (kg/s) 𝑄𝑒 : kapasitas kalor evaporasi (kW) ℎ𝑓𝑙𝑖𝑢𝑑−𝑔𝑎𝑠 : perubahan entalpi proses evaporasi (kJ/kg) df : factor gesek setelah itu, jumlah pipa minimal yang dibutuhkan ditetapkan dengan menggunakan persamaan berikut: 26 𝑁𝑡 = 4 𝑥 𝑁𝑝 𝑥 𝑚̇𝑟𝑒𝑓 𝜋 𝑥 𝜌𝑟 𝑥 𝑑𝑖2 𝑥 𝑣𝑟 Nt : jumlah pipa Np : number of tube pass 𝑚̇𝑟𝑒𝑓 : laju aliran massa refrigerant (kg/s) 𝜌𝑟 : massa jenis refrigerant (kg/m3) Vr : kecepatan aliran refrigerant (m/s) (II.31) Setelah didapat jumlah pipa minimal pada evaporator, panjang tiap pipa kemudian dihitung dengan menggunakan persamaan: 𝐿= 𝐴𝑖 𝜋 𝑥 𝑁𝑡 𝑥 𝑑𝑖 (II.32) keterangan: L : panjang pipa (m) Ai : luas evaporator bagian dalam (m2) Nt : jumlah pipa di : diameter dalam pipa (m) II.5.10. Perhitungan Kapasitas Koil Evaporator Perhitungan besarnya kapasitas koil evaporator digunakan untuk mengetahui proses perpindahan panas yang terjadi pada koil pendingin/evaporator hasil pemetaan pada karta psikometrik. Permsaan yang digunakan untuk mengetahui nilai kapasasitas koil evaporator adalah sebagai berikut: 𝑄𝑒 = 𝑚̇𝑢 𝑥 ∆ℎ (II.33) keterangan: 𝑄𝑒 : beban kalor evaporator (kW) 𝑚̇𝑢 : laju aluran massa udara (kg/s) ∆ℎ : perubahan entalpi pada proses evaporasi (kJ/kg) untuk mengetahui nilai entalpi pada proses evaporasi dapat dilihat pada garis proses suatu sistem yang terdapat pada karta psikometrik. 27 II.6. Perhitungan Coefficient of Performance (COP) Coefficeint of performance (COP) dari sebuah sistem merupakan salah satu parameter yang dapat menjadi acuan kinerja/performansi dari sistem tersebut. Terdapat 2 macam parameter COP yang dikenal dalam sistem refrigerasi, yaitu COPaktual dan COPcarnot. Adapun persamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya COPaktual adalah sebagai berikut: 𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 = 𝑞𝑒 𝑊 (II.34) keterangan: 𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 : COP aktual 𝑞𝑒 : kalor penguapan/evaporasi (kJ/kg) 𝑊 : kerja kompresi Adapun besarnya kalor penguapan pada evaporator dan kinerja kompresi didapat dari perubahan entalpi spesifik pada proses kompresi maupun evaporasi. Besarnya nilai tersebut didapatkan dari diagram P-h. Besarnya kalor penguapan dan kerja kompresi pada sistem dihitung dengan persamaan: 𝑞𝑒 = ℎ1 − ℎ4 (II.35) 𝑊 = ℎ2 − ℎ1 (II.36) keterangan: qe : kalor penguapan/evaporasi (kJ/kg) W : kerja kompresi (kJ/kg) h1 : entalpi spesifik di titik suction (kJ/kg) h2 : entalpi spesifik di titik discharge (kJ/kg) h4 : entalpi spesifik di titik masukan evaporator (kJ/kg) COPcarnot didapatkan dengan menggunakan rumus sebagai berikut: 𝐶𝑂𝑃𝑐𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡 = keterangan: 𝐶𝑂𝑃𝑐𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡 : COP Carnot 28 𝑇𝑒 𝑇𝑘 − 𝑇𝑒 (II.37) 𝑇𝑒 : temperatur evaporasi absolut (K) 𝑇𝑘 : temperatur kondensasi absolut (K) Besarnya efisiensi mesin refigerasi dapat diketahui dengan menggunakan kedua nilai COP tersebut. Persamaan yang digunakan untuk menghiting efisiesnsi mesin refigerasi adalah sebagai berikut: Ƞ= 𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝐶𝑂𝑃𝑐𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡 keterangan: Ƞ : efisiensi refrigerasi (%) 𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 : COP aktual 𝐶𝑂𝑃𝑐𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡 : COP Carnot 29 (II.38) BAB III. METODOLOGI DAN DATA PERANCANGAN III.1. Metodologi Perancangan Perancangan system air conditioning and reheat ini dilakukan dengan beberapa tahap untuk mendapatkan hasil yang sempurna. Berbagai langkah mulai dari perhitungan, perancangan, perakitan unit dan pengujian terhadap system dilakukan secara bertahap. Diagram alir dapat dilihat pada Gambar III.1. Mulai A Studi literatur B ya Analisis data Bocor? Membuat data perancangan tidak selesai Menghitung cooling load Pemvakuman sistem Seleksi unit dan komponen Charging refrigerant (R22) Pemilihan alat dan bahan Test Running Instalasi rangka, ducting, sistem kelistrikan, Arduino dan kabin Pengambilan data tidak Data Cukup? Instalasi sistem pemipaan ya Tes pressure Perbaiki kebocoran Pengolahan data A B Gambar III.1 Diagram Alir Perancangan dan Pembuatan Sistem 30 III.2. Pemilihan Sistem Reheat Ke-empat sistem reheat yang telah dijelaskan sebelumnya memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Namun, sistem yang dianggap paling cocok untuk digunakan sebagai media reheat adalah “two-phase mixture refrigerant cycle”. Sistem ini memanfaatkan jalur bypass untuk menjaga fasa gas refrigerant dari saluran discharge, yang kemudian digabung dengan fasa cair refrigerant dari keluaran kondenser. Campuran kedua refrigerant ini dialirkan menuju koil reheat untuk memanaskan udara dan menurunkan RH udara suplai. Kapasitas pemanasan pada koil reheat dapat disesuaikan dengan kebutuhan beban dengan mengatur bukaan katup bypass. Semakin besar persentase bukaan katup bypass, semakin besar kapasitas pemanasan koil reheat. Sebaliknya, semakin kecil bukaan katup bypass, semakin kecil pula kapasitas pemanasan koil reheat. Skema sistem two-phase mixture refrigerant cycle dapat dilihat pada Gambar III.1. Gambar III.2 Skema Two-phase mixture refrigerant cycle (sumber: Taras, 2004) Penggunaan sistem ini tidak memengaruhi kapasitas pendinginan karena besar kapasitas koil reheat dapat disesuaikan. Berbeda dengan sistem lain yang harus menaikkan kapasitas pendingin akibat beban tambahan dari koil reheat. 31 Secara tidak langsung, sistem two-phase mixture refrigerant cycle membagi koil kondenser menjadi dua partisi karena koil reheat ikut membantu proses pendinginan kondenser dan menghasilkan subcooling refrigerant. III.2.1. Sistem Pemipaan Jalur pemipaan pada sistem air conditioning and reheat dengan yang dirancang ini memiliki sedikit perbedaan dengan sistem pemipaan seperti biasanya namun masih menggunakan konsep bypass yang sama, yaitu two-phase mixture refrigerantcycle. Adanya perbedaan ini dikarenakan pada sistem yang dirancang hanya terdapat modus operasi cooling and dehumidifying, sedangkan pada jurnal sistem dirancang untuk 2 modus operasi yang berbeda yaitu cooling only dan cooling and dehumidifying. Skema pemipaan pada sistem air conditioning and reheat dengan ini dapat dilihat pada Gambar III.18. Gambar III.3 Sistem Pemipaan Air Cooler and reheat dehumidifier Pada sistem ini digunakan sistem bypass berupa two-phase mixture refrigerantcycle yang dilengkapi dengan solenoid valve sebagai perangkat bypass yang dikontrol dengan menggunakan Arduino. Solenoid valve tersebut dikontrol untuk mengubah mode operasi yang berbeda yaitu cooling only dan cooling and dehumidifying. 32 Refrigerant uap bertekanan tinggi yang keluar dari kompresor terbagi menjadi 2 jalur. Ada yang masuk ke koil reheat dan mengalami proses kondensasi atau pemanasan ulang, dan ada yang masuk melewati jalur bypass yang diatur oleh solenoid valve/bypass vavle. Sebelum memasuki koil reheat dilengkapi juga oleh solenoid valve untuk mengatur jalur refrigerantyang akan digunakan. Refrigerant mengalami proses pelepasan kalor di koil reheat melalui kontak dengan udara keluaran koil evaporator. Setelah itu, refrigerant keluaran koil reheat atau keluaran jalur bypass akan bertemu di satu titik mixing point. Tepat di titik sebelum mixing point dan setelah keluaran koil reheat dipasang sebuah solenoid valve yang berfungsi untuk menjaga sistem apabila terjadi aliran balik refrigerant yang berasal dari bypass. Setelah itu, refrigerant mengalir melalui filter dryer, sight glass dan solenoid valve kemudian masuk ke kondenser dan kembali mengalami proses kondensasi. Setelah melewati kondenser, refrigerant masuk ke thermostatic expansion valve (TXV) untuk mengalami proses ekspansi dan menurunkan temperatur dan tekanan refrigerantt. Refrigerant cair yang memiliki tekanan rendah dan temperatur rendah mengalami proses penguapan/evaporasi di evaporator. Setelah melewati evaporator maka fasa refrigerant akan berubah menjadi uap tetapi untuk membuat fasa refrigerant tmenjadi uap jenuh maka dipasang akumulator. Dan setelah keluar dari akumulator maka fasa refrigerant akan masuk ke kompresor dan mengulang kembali siklus. III.3. Sistem Kelistrikan Rangkaian kelistrikan pada sistem ini dibuat unutk mengontrol sistem pengoperasian sistem. Sistem air conditioning and reheat ini menggunakan sumber tegangan 220 V 1 fasa. Sumber Listrik yang digunakan untuk pengoperasian sistem air conditioning and reheat ini adalah Listrik PLN. Sistem ini dapat dioperasikan secara manual dengan menekan saklar/switch ke posisi ON disaat MCB dalam kondisi ON. Sistem ini juga dilengkapi dengan perangkat control berupa Arduino yang mengatur bukan katup bypass. Adapun gambar rangkaian kelistrikan dapat dilihat pada Gambar III.19. 33 Gambar III.4 Sistem Kelistrikan Air conditioning and reheat Pada saat MCB 1 dinyalakan, aliran listrik menuju ke SK (saklar) NO yang mengatur nyalanya lampu merah yang menandakan bahwa sistem refrigerasi atau kompresor belum menyala dan lampu hijau yang menandakan bahwa sistem refigerasi atau kompresor sudah menyala. Dan juga aliran listrik akan menuju ke koil solenoid valve yang diatur aliran listriknya oleh kontak bantu dari K1, K2, dan R1. Sedangkan apabila MCB 2 dinyalakan, aliran listrik akan menuju ke power supply STC 1000 sebagai sumber untuk menyalakan STC 1000, juga ke dimmer yang dimana akan mengatur kecepatan putaran fan sentrifugal sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan. Pada kasus ini pengaturan dimmer di atur ke yang paling rendah yaitu level 4. Selain itu aliran listrik juga menuju ke SW1 yang mengatur koil kontaktor 1 dan lampu hijau yang menandakan bahwa solenoid valve 1, 3 dan 5 sedang menyala yang mengakibatkan aliran refrigerantyang mengalir akan melewati koil reheat, kondenser, TXV dan kompresor (mode normal). Sedangkan untuk SW2 yang mengatur koil kontaktor 2 dan lampu kuning yang menandakan bahwa solenoid valve 1, 4 dan 5 sedang menyala yang mengakibatkan aliran refrigerant yang mengalir hanya akan melewati koil reheat, TXV dan kompresor (mode reheat). Dan untuk SW 3 yang mengatur relay 1 dan lampu merah yang menandakan bahwa solenoid valve 2 dan 3 sedang menyala yang mengakibatkan aliran refrigerant yang mengalir hanya akan melewati kondenser TXV dan 34 kompresor (mode kondenser). Mode-mode tersebut bisa dipilih sesuai dengan keinginan tapi untuk perancangan yang dilakukan, membutuhkan sistem kontrol menggunakan Arduino UNO untuk mengubah aliran refrigerant tambahan berdasarkan kelembaban (RH) kabin. Sensor yang digunakan adalah sensor DHT 21, dan apabila RH kabin sudah mencapai ≤ 34,5% maka sensor DHT 21 akan memberikan sinyal ke Arduino UNO untuk mengubah mode. Yang asalnya dari mode normal ke mode kondenser, hal ini dilakukan karena RH yang diinginkan sudah tercapai yaitu 35% dan apabila sudah tercapai maka capaian selanjutnya adalah suhu. Apabila suhu sudah mencapai ≤ 23 ⁰C maka STC akan memutus aliran listrik netral motor fan sentrifugal dan netral kontaktor motor (KM). Sedangkan RH kabin sudah ≥ 37% maka mode akan berubah kembali ke mode reheat. Semua Batasan dan aturanaturan yang telah ditetapkan di atas ini sudah di program di Arduino UNO. Yang terakhir untuk SW 4, SW5 dan SW6 yang menerima aliran listrik dari MCB2, mengatur nyala matinya lampu pijar yang ada di kabin. III.4. Sistem Air conditioning and reheat Secara umum sistem ini merupakan sebuah unit pengkondisian udara (air handling unit) yang memiliki fungsi untuk mendinginkan dan mengeringkan udara. Proses pendinginan pada sistem air conditioning and reheat ini dilakukan dengan cara melewatkan udara ke koil evaporator untuk mendinginkan udara yang kemudian akan memanaskan Kembali udara yang baru saja melewati koil evaporator. Sehingga kelembapan udara bisa di turunkan hingga kurang dari 40% dengan tetap mempertahankan temperatur ruangan. Prinsip kerja air cooler and reheat dehumidifier adalah proses dehumidifikasi udara di ruangan dan mempertahan temperatur disekitar 16 ⁰C – 24 ⁰C dengan menggunakan koil reheat sebagai pemanas dan penurunan kelembapan udara (RH), dan juga evaporator sebagai penurunan temperatur ruangan. Awalnya udara akan dihisap oleh motor dengan komposisi 30% udara segar dan 70% return air. Yang selanjutnya akan dihembuskan ke evaporator sehingga temperatur udara yang terlewat akan turun. Setelah itu udara yang telah didinginkan tersebut akan melewati koil reheat yang mengakibatkan kadar RH udara yang akan di hembuskan ke ruangan nantinya akan menurun. Gambar rancangan dari sistem air conditioning 35 and reheat ini dapat dilihat seperti pada Gambar III.2. Gambar III.5 Rancangan sistem air conditioning and reheat Pada sistem ini digunakan sistem bypass berupa two-phase mixture refrigerantcycle yang dilengkapi dengan solenoid valve sebagai pengatur bukan bypass yang dikontrol dengan mikrokontroler Arduino. III.4.1. Konstruksi Ruangan/Kabin Pada sistem yang dirancang ini, terdapat sebuah ruangan dengan ukuran 1 meter x 1 meter x 1,5 meter dengan bahan aluminium plat dengan ketebalan plat 1 milimeter yang di sebut kabin. Kabin ini berfungsi sebagai ruangan yang dikondisikan, yang dimana akan mengalirkan udara hasil pendingingan dan pengeringan atau yang disebut supply air, kemudian setelah itu udara akan kembali ke masukan sistem melalui saluran return. Saluran udara suplai memiliki ukuran 25 cm x 25 cm, sedangkan saluran udara return memiliki ukuran 17,5 cm x 17,5 cm. Pintu pada kabin memiliki kontruksi yang berbeda dengan kabin itu sendiri. Pintu kabin tersebut terbuat dari papan akrilik yang memiliki ketebalan 3 mm dengan ukuran 69,2 cm x 50 cm. Gambar III.3 menampilkan skema konstruksi kabin yang digunakan 36 Gambar III.6 Konstruksi Kabin III.5. Data Perancangan Data perancangan ditetapkan sebagai acuan dasar terhadap kondisi yang diinginkan. Adapun data perancangan sistem sebagai berikut : Tabel III.1 Parameter Data Perancangan No Parameter yang akan diukur Satuan 1 Temperatur DB Udara Suplai 11,5°C 2 Temperatur DB Ruangan 23°C 3 Temperatur DB Lingkungan 29°C 4 RH ruangan 35% 5 RH lingkungan 72% 6 Temperatur Koil 5°C 7 Refrigerant R-22 8 Tekanan Suction Bar 9 Tekanan Discharge Bar Adapun tahap-tahap perancangan dan pembuatan sistem air conditioning and reheat yang dilakukan adalah sebagai berikut: III.5.1. Perhitungan Beban Kalor dan Ruangan Perhitungan beban kalor pendinginan dan pemanasan dalam ruangan dilakukan untuk mengetahui kondisi udara rancangan dalam sistem. Kondisi beban 37 yang dihitung adalah kondisi beban pada saat beban puncak (peak load), sehingga parameter-parameter udara lingkungan diambil nilainya yang tertinggi dengan mengacu pada referensi tertentu. Adapun proses perhitungan besarnya beban kalor sistem air conditioning and reheat adalah sebagai berikut: III.5.1.1.Beban Kalor Transmisi Nilai konduktivitas termal untuk plat aluminium didapat dari Appendix A Tabel A.1 buku Fundamentals of Heat and Mass Transfer (Incropera:2005) adalah sebesar 237 W/m·K, dan untuk akrilik sebesar 0,19 W/m·K. Sedangkan nilai ho dan hi didapat dari buku Principles of Refrigeration (Dossat:1978), untuk koefisien konveksi udara di dalam ruangan adalah 9,37 W/m²·K dan di luar ruangan 22,7 W/m²·K. Maka untuk beban transmisi dilakukan perhitungan dengan menggunakan persamaan (2) dan persamaan (1) seperti berikut: Nilai U dinding: 1/U = 1/ho + xal/қal + 1/hi 1/U = 1/9,37 + 0,001/237 + 1/22,7 1/U = 0,15078 m²·K/W U = 6,6321 W/m²·K Beban Transmisi dari Dinding Depan: A = (1,5 m × 1 m) - (0,692 m × 0,5 m) = 1,154 m² Q = 6,6321 × 1,154 × (29-23) = 45,92 watt Beban Transmisi dari Dinding Samping (tempat saluran suplai): A = 1,5 m² - (0,25 m × 0,25 m) = 1,4375 m² Q = 6,6321 × 1,4375 × 6 = 57,20 watt Beban Tansmisi dari Dinding Samping: A = 1,5 m² Q = 6,6321 × 1,5 × 6 × 2 = 119,38 watt 38 Beban Transmisi dari Dinding Atas: A = 1 m² - (0,175 m × 0,175 m) = 0,96938 m² Q = 6,6321 × 0,96938 × 6 = 38,57 watt Beban Transmisi dari DInding Bawah: A = 1 m² Q = 6,6321 × 1 × 6 = 39,79 watt Beban Transmisi dari Pintu: 1/U = 1/ho + xal/қal + 1/hi 1/U = 1/9,37 + 0,003/0.19 + 1/22,7 1/U = 0,166657 m²·K/W U = 6,0041 W/m²·K A = 0,692 m x 0,5 m A = 0,346 Q = 6,6321 × 0,346 × 6 = 12,46 watt Beban Total Transmisi: 45,92 watt + 57,20 watt + 119,38 watt + 38,57 watt + 39,79 watt + 12,46 watt = 313,33 watt III.5.1.2.Beban Kalor dari Lampu Lampu yang digunakan adalah lampu pijar (BF=1) dengan daya 60 watt sebanyak 6 dan 100 watt sebanyak 1 buah lampu. Beban kalor dari lampu dihitung dengan menggunakan persamaan (4). Adapun beban kalor yang didapatkan dari hasil perhitungan adalah sebesar: Ql = 6 x Pt x BF = (6 x 60 watt) + (1 x 100 watt) x 1 = 460 watt 39 III.5.1.3.Beban Kalor laten Ruangan Beban kalor laten ruangan didapat dari kapasitas penguapan air yang disimpan di dalam kabin. Biasanya beban kalor penguapan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (5). Nilai laju penguapan air di dalam kabin adalah sebesar 250g/jam atau sebesar 7 x 10-5 kg/s. sedangkan nilai kalor penguapan air pada temperatur 23⁰C adalah sbesar 24,49 x 105 J/kg[9]. Maka besarnya beban kalor laten dari penguapan air di dalam kabin adalah sebesar: QL = 𝑚̇ 𝑥 𝑈 = 7 x 10-5 kg/s x 24,49 x 105 J/kg = 171,43 watt III.5.1.4.Beban Kalor Ruangan Total Beban kalor ruangan total (room total heat) didapat dengan menjumlahkan beban kalor transmisi, beban kalor dari heater, beban kalor laten ruangan dan beban kalor dari motor. Besarnya beban kalor ruangan total dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (6), hasil yang didapat dari perhitungan yaitu: RTH = QT+ QL + Ql RTH = 313,33 watt + 171,43 watt + 460 watt = 944,763 watt Beban ruangan total ini dapat digunakan untuk mengetahui besarnya RSHF (room sensible heat factor), yaitu dengan membandingkan beban kalor sensibel ruangan dengan beban total ruangan. Besarnya RSHF yang didapat dari persamaan (7) yaitu: 𝑅𝑆𝐻 RSHF = 𝑅𝑇𝐻 773,33 RSHF = 977,76 RSHF = 0,82 III.5.2. Pemetaan pada Karta Psikometrik Terdapat beberapa parameter yang dibutuhkan dalam melakukan pemetaan kondisi udara pada sistem di karta psikometrik. Beberapa parameter tersebut diantaranya garis GSHF (Grand Sensible Heat Factor), RSHF (Room 40 Sensible Heat Factor) dan lain-lain. Adapun hasil pemetaan pada karta psikometrik untuk kondisi udara rancangan dapat dilihat pada lampiran. Berikut merupakan penjelasan mengenai tahap proses pemetaan pada karta psikometrik: Menentukan Titik Entering Air (TEA) RSH = RTH x 0,8 = 0,944 kW x 0,82 = 0,733 kW RLH = RTH – RSH = 0,944 – 0,733 = 0,171 kW TEA = = = (𝑇𝑂𝐴 𝑋 30)+(𝑇𝑅𝐴 𝑋 70) 100 (29 𝑋 30)+(23 𝑋 70) 100 24,8 ⁰C Setelah didapatkan titik entering air, kemudian tarik garis lurus dari titik entering air tersebut menuju titik temperatur koil. Garis ini kemudian disebut dengan garis GSHF. Kemudian tarik garis tipis dari titik referensi menuju ke titik RSHF 0,8. Setelah itu, tarik garis yang sejajar dengan RSHF 0,8 dari titik return air sampai berdekatan dengan garis temperatur jenuh. Kemudian tarik garis proses pemanasan sensibel (lurus horizontal) dari titik temperatur koil menuju garis RSHF ruangan. Garis proses ini kemudian disebut sebagai garis proses reheat. Titik pertemuan antara garis RSHF dan garis proses reheat merupakan titik udara suplai. Besarnya kapasitas reheat dan beban udara luar dapat diketahui dari hasil pemetaan pada karta psikometrik. Nilai ini digunakan untuk mengetahui besarnya beban kalor total. Namun yang pertama kali harus dilakukan adalah mencari debit dan laju aliran massa udara dengan menggunakan persamaan (8), persamaan (9) dan persamaan (10). Debit udara suplai hasil perhitungan dengan persamaan (8) adalah sebesar: ̇ = 𝑉𝑠𝑎 𝑅𝑆𝐻 1,23 𝑥 (𝑇𝑅𝐴 𝑥 𝑇𝑆𝐴 ) 41 ̇ = 𝑉𝑠𝑎 0,733 𝑘𝑊 1,23 𝑥 (23 𝑥 10,5) ̇ = 0,050 m3/s 𝑉𝑠𝑎 laju aliran massa udara yang didapat dari hasil perhitungan dengan persmaan (9) adalah sebesar: ̇ 𝑥𝜌 𝑚̇𝑠𝑎 = 𝑉𝑠𝑎 = 0,050 m3/s x 1,2 kg/m3 = 0,060 kg/s debit udara luar yang didapat dari persamaan (10) adalah sebesar: 𝑉̇𝑂𝐴 = ̇ x 30% 𝑉𝑠𝑎 = 0,050 m3/s x 30% = 0,0151 m3/s Besarnya beban kalor sensibel udara luar dihitung dengan menggunakan persamaan (11), sedangkan besarnya beban kalor laten udara dihitung dengan menggunakan persamaan (12). OASH = 1,23 x 𝑉̇𝑂𝐴 x (TOA - TRA) = 1,23 x 0,0151 x (29 – 23) = 0,11 kW OALH = 3,01 x 𝑉̇𝑂𝐴 x (ωOA - ωRA) = 3,01 x 0,0151 x ( 18,8 g/kg – 6,1 g/kg) = 0,58 kW OATH = OASH + OALH = 0,11 kW + 0,58 kW = 0,688 kW Persamaan (14) digunakan untuk menentukan besarnya proses reheat yang terjadi pada proses pengkondisian udara. Besarnya beban kalor reheat yang didapat adalah sebesar: Qr = 𝑚̇𝑢 x ∆h = 0,060 kg/s x (24,5 – 17) kJ/kg = 0,453 kW 42 Besarnya nilai beban kalor total GTH (grand total heat) didapatkan dengan cara menjumlahkan beban kalor ruangan total (RTH), beban kalor total udara luar (OATH) dan beban kalor proses reheat. GTH = RTH + OATH + Qr = 0,94 kW + 0,688 kW + 0,453 kW = 2,086 kW III.5.3. Penentuan Beban Outdoor unit Kapasitas outdoor unit yang digunakan untuk sistem air conditioning and reheat dengan ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (16). Kapasitas kompresor outdoor unit hasil dari perhitungan yang dilakukan adalah sebesar: Qk = GTH + SF (15%) = 2,086 kW + SF (15%) = 2,4 kW Maka dari itu kompresor outdoor unit yang digunakan pada system air conditioning and reheat dengan ini adalah kompresor dengan kapasitas 1 PK (2,6 kW) III.6. Pemilihan Komponen Sistem Air conditioning and reheat III.6.1. Outdoor unit Outdoor unit yang digunakan adalah outdoor unit AC Split kapsitas 1 PK (2,6 kW) dengan spesifikasi sebagai berikut: Merk : Panasonic EOLIA Kapasitas Pendinginan : 9000 BTU/hr Ukuran Pipa Suction : 3,8” Ukuran Pipa Liquid : 1,4” Gambar III.5 merupakan gambar yang menunjukkan outdoor unit yang digunakan pada system air conditioning and reheat.. 43 Gambar III.7 Outdoor unit Panasonic EOLIA III.6.2. Check valve Check valve digunakan untuk menjaga agar tidak ada aliran balik yang terjadi pada jalur bypass. Adapun check valve yang digunakan adalah check valve merk Danfoss Type 53 RO. Gambar II.6 merupakan gambar dari check valve yang digunakan pada sistem. Gambar III.8 Check valve DANFOSS 53 RO (Sumber://https:product.danfoss.com) III.6.3. Pressure gauge Pressure gauge digunakan pada sistem untuk membaca tekanan suction maupun tekanan discharge pada sistem. Terdapat 2 jenis pressure gauge yang digunakan yaitu low pressure gauge untuk mengukur tekanan suction dan high pressure gauge untuk mengukur tekanan discharge. Pressure gauge yang digunakan dapat dilihat pada gambar III.7. Gambar III.9 Pressure gauge (Sumber: https://aliexpress.com) 44 III.6.4. Filter Dryer Filter drier dalam sistem berfungsi untuk menyaring refrigerant dari kotoran yang mungkin terdapat pada jalur pemipaan dan mengeringkan uap air yang tersisa dalam sistem. Filter drier yang digunakan pada sistem air cooler and reheat dehumidifier yang dirancang yaitu filter drier ALCO EK-052 dengan ukuran koneksi pipa 1/4 inchi. Gambar III.8 merupakan gambar dari filter drier yang digunakan dalam sistem air conditioning and reheat. Gambar III.10 Filter drier ALCO EK-052 (Sumber: https://www.emersonclimates.com) III.6.5. Sight glass Sight glass merupakan komponen tambahan sistem refrigerasi dan tata udara yang berfungsi sebagai indikator kondisi refrigerant di dalam sistem. Selain sebagai indikator dalam proses pengisian refrigerant , sight glass juga berfungsi untuk mengetahui adanya kandungan uap air di dalam sistem dengan melihat indikator pada sight glass (wet dan dry). Sight glass yang digunakan pada sistem air conditioning and reheat ini adalah sight glass Hengsen Type SYJ/S-L dengan ukuran koneksi pipa 1,4 inchi. Dalam Gambar III.9 ditampilkan gambar sight glass yang digunakan pada sistem. Gambar III.11 Sight glass Hengsen SYJ/S-L (Sumber: https://hengsen01.en.made-in-china.com) 45 III.6.6. Solenoid Valve Solenoid valve yang digunakan untuk sistem air conditioning and reheat ini adalah solenoid valve Castel Type MH 1020/2 dengan ukuran pipa ¼ inchi. Gambar III.10 merupakan gambar dari solenoid valve yang digunakan pada sistem. Gambar III.12 Solenoid valve Castel MH 1020/2 (Sumber: https://www.castel.it) III.6.7. Thermostatic Expansion Valve (TXV) Thermostatic Expansion Valve (TXV) merupakan salah satu dari 4 komponen utama sistem refrigerasi yang berfungsi untuk menurunkan tekanan fluida keluaran condenser/proses ekspansi. TXV yang digunakan pada sistem air conditioning and reheat ini adalah TXV merk Danfoss TEX 2. TXV yang digunakan pada sistem dapat dilihat pada Gambar III.11. Gambar III.13 Thermostatic expansion valve (Sumber: https://product.danfoss.com) III.6.8 Koil Reheat Koil reheat merupakan perpanjangan dari kondenser yang diletakkan di 46 indoor unit untuk memanaskan udara keluaran koil evaporator. Koil reheat ini memiliki dimensi 1 baris dengan jumlah pipa sebanyak 8 pipa (panjang 1 pipa adalah 30 cm) single input dan single output. Koil reheat yang terdapat pada sistem dapat dilihat pada Gambar III.12. Gambar III.14 Koil reheat tampak samping III.6.9. Koil Evaporator Karateristik kondisi termal/thermal properties refrigerant R-22 pada temperatur evaporasi rancangan (5 ⁰C) pada Tabel III.2. berikut, diperoleh menggunakan website ethermo.us berguna untuk mengetahui kondisi serta parameter perhitungan panjang pipa evaporator. Data thermal properties dapat dilihat pada Tabel III.2. Tabel III.2 Thermal properties R-22 pada T=5 ⁰C no 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Nilai satuan 1,1665 2,558 0,0002205 156,146 1284,9 0,1905 5 6 204,8 0,9 kJ/kg.K kW Pa.s kJ/kg kg/m3 watt/m.K K kJ/kg - Parameter Cp refrigeran Q evaporasi Viskositas µ efek refrigerasi massa jenis refigeran (ρ) Konduktivitas Thermal (K) superheat Number of tube pass hfluid-gas dryness fraction (x) Karakteristik kondisi termal/thermal properties udara yang digunakan untuk perhitungan panjang koil evaporator disesuaikan dengan kondisi 47 rancangan yang sebelumnya telah didapatkan. Karakteristik kondisi termal udara dicantumkan pada Tabel III.3. Tabel III.3 Thermal properties udara rancangan no 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Nilai 0,641 24,5 17,9 1,47 1,0069 60 10,5 5 1,1675 0,01 0,0055 49,5 17 Parameter GSHF TDB entering air TWB entering air Face velocity Cp udara h udara TDB suplai air T coil Massa jenis udara ωentering air ωkoil hentering air hkoil satuan ⁰C ⁰C m/s kJ/kg.K watt/m2.K ⁰C ⁰C kg/m3 kg/kg.da kg/kg.da kJ/kg kJ/kg Koil evaporator yang digunakan untuk sistem air conditioning and reheat ini adalah evaporator jenis fin and tube yang memiliki karakteristik yang kompak dan koefisien perpindahan kalor yang relatif besar. Dengan mengacu pada buku Thermal Design of Cooling and Dehumidifying Coils (Mansour:2012) [13] dan spesifikasi yang tersedia di pabrik pembuat koil evaporator, karakteristik koil evaporator yang digunakan adalah seperti yang tercantum pada Tabel III.4. Tabel III.4 Karakteristik koil evaporator no 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Nilai 0,0095 0,00878 0,022 0,0254 472 0,15 1060 23 0,85 6 0,529 Parameter diameter luar pipa diameter dalam pipa Longitudinal distance (SL) transversal distance (ST) Number of fin Aluminium fin thickness exchanger compactness Ao/Ai efisiensi Number of tube pass Aflow/Aface 48 satuan meter meter meter meter fin/meter mm m2/m3 - Luas penampang pipa evaporator dihitung dengan menggunakan rumus pada persamaan (16). 𝐴 = 𝜋 𝑥 r2 𝐴 = 𝜋 𝑥 (0,00439)2 𝐴 = 6,05 𝑥 10-5 m2 Kemudian dengan menggunakan persamaan (17) diperoleh nilai laju aliran massa refrigeran sebesar: 𝑚̇𝑟 = 𝑄𝑒 ∆ℎ𝑒 𝑚̇𝑟 = 2,588 156,146 𝑚̇𝑟 = 0,01658 kg/s Kecepatan aluran refrigeran yang didapatkan dari persamaan (18) adalah sebesar: 𝑣𝑟 = 0,01275 = 0,213 𝑚/𝑠 1264 ,3 𝑥 6,05 𝑥 10 − 5 Persamaan (19) dan (20) digunakan untuk menghitung bilangan Reynold dan Prandtl, dari persamaan tersebut diperoleh nilai bilangan Reynold serta bilangan Prandtl sebesar: 𝑅𝑒 = 𝑃𝑟 = 1284𝑥 0,213 𝑥 0,00878 0,0002205 0,0002205 𝑥 1,1665 0,1905 = 10908 = 1,35 Nilai C dan n didapatkan dari tabel 6.2 buku Heat Transfer (Holman:2010)[14] seperti yang tertera pada Gambar III.15. Gambar III.15 Nilai C dan n untuk bilangan Reynold tertentu 49 (Sumber: Holman, 2010) Kemudian perhitungan dilanjutkan dengan mencari bilangan Nusselt dengan menggunakan persamaan (21). Bilangan Nusselt yang didapat adalah sebagai berikut: 𝑁𝑢 = 0,193 𝑥 109080,618 x 1,351/3=66,07 Nilai koefisien konveksi refrigerant dapat dicari dengan menggunakan persamaan (23). Besarnya koefisien konveksi hasil dari perhitungan adalah sebagai berikut: ℎ𝑟 = ℎ𝑟 = Nu 𝑥 𝑑 𝑘𝑟 66,07 𝑥 0,1905 0,00878 = 1433,485 watt/m2.K Laju aliran massa udara yang didapatkan dengan menggunakan persamaan (23), Laju aliran massa udara yang didapat dari hasil perhitungan adalah: 𝑚̇ = 2,5884 = 0,086 𝑘𝑔/𝑠 53 − 23 Besarnya kalor spesifik rata-rata kemudian dihitung dengan menggunakan persamaan (24). Adapun nilai kalor spesifik rata-rata ® tersebut adalah: 𝑅=[ 1433,485 𝑥 1,0069 0,85 − 60 1 𝑥 (23)] = 1,23 kJ/kg.K Perhitungan lalu dilanjutkan dengan mencari temperature udara permukaan masuk koil evaporator, temperature udara permukaan keluar koil evaporator dan evaporator mean difference dengan menggunakan persamaan (25), persamaan (26) dan juga persamaan (27). Nilai temperature permukaan dan evaporation mean temperature difference yang diperoleh dari persamaan- 50 persamaan tersebut adalah sebesar: 𝑇𝑆1 = −(𝑅 + 1,4) + √(𝑅 + 1,4)2 + 0,184 𝑥 (53 + 1,23 𝑥 (−1) − 10,76) 0,092 𝑇𝑆1 = 12,75 ⁰𝐶 𝑇𝑆2 = −(𝑅 + 1,4) + √(𝑅 + 1,4)2 + 0,184 𝑥 (23 + 1,23 𝑥 (−1) − 10,76) 0,092 𝑇𝑆2 = 3,92 ⁰𝐶 ∆𝑇𝑒𝑣(𝑚𝑒𝑎𝑛) = [⟨12,75 ⁰𝐶 − 1⟩ − (3,92 ⁰𝐶 − 1)] (12,75 ⁰𝐶 − 1) ln [ ] (3,92 ⁰𝐶 − 1) ∆𝑇𝑒𝑣(𝑚𝑒𝑎𝑛) = 8,59 ⁰C Besarnya nilai Ai dan Ao yang diapat dari persamaan (28) dan persamaan (29) yaitu sebesar: 𝐴𝑖 = 2588,4 𝑤𝑎𝑡𝑡 = 0,210233 𝑚2 1433,485 𝑤𝑎𝑡𝑡/𝑚2. 𝐾 𝑥 8,59 ⁰𝐶 𝐴𝑜 = 𝐴𝑖 𝑥 𝐴𝑜 𝐴𝑖 𝐴𝑜 = 0,210233 m2 x 23 𝐴𝑜 = 4,83564 m2 Laju aliran massa refigeran dihitung dengan menggunakan persamaan (31). Nilai yang diperoleh adalah sebagai berikut: 2,5884 𝑘𝑊 𝑚̇𝑟𝑒𝑓 = 204,8 𝑘𝐽/𝑘𝑔 𝑥 0,9 = 0,014043 kg/s Persamaan (31) dan (32) digunakan untuk mengetahui dimensi koil evaporator yang akan dibuat. Jumlah pipa minimum yang diperoleh dari persamaan (32) yaitu sebanyak: 𝑁𝑡 = 4 𝑥 6 𝑥 0,014043 𝑘𝑔/𝑠 = 6 𝜋 𝑥 1284,9 𝑘𝑔/𝑚3 𝑥 (0,00878)2 𝑥 0,213 𝑚/𝑠 51 Panjang setiap pipa kemudian dihitung dengan menggunakan persamaan (32) dan menghasilkan panjang setiap pipa sebagai berikut: 0,210233 𝑚2 𝐿 = 𝜋 𝑥 6 𝑥 0,00878 𝑚 = 1,27 m Proses penyesuaian kembali (rearranging) dari jumlah pipa minimum besera panjang setiap pipa diperlukan untuk mendapatkan dimensi koil evaporator yang lebih kompak dan proposional. Proses penyesuaian kembali tersebut menghasilkan dimensi koil evaporator akhir seperti yang tertera pada Tabel III.5. Tabel III.5 Dimensi koil evaporator no 1 2 3 parameter Jumlah pipa Panjang setiap pipa Jumlah baris pipa nilai 31 25 4 satuan cm - III.6.10. Fan Sentrifugal Fan sentrifugal digunakan untuk menghisap dan menghembuskan udara pada sistem air conditioning and reheat. Fan sentrifugal yang digunakan pada sistem ini adalah fan sentrifugal tipe CC-200 PT. ITU yang terbuat dari bahan plat galvanized zinc dan diberi rumah fan yang terbuat dari plat aluminium 1 mm. Gambar III.13 merupakan gambar fan sentrifugal yang digunakan pada sistem air conditioning and reheat. Gambar III.16 Fan sentrifugal III.6.11. Motor Fan Sentrifugal Motor fan sentrifugal yang digunakan satu set dengan fan sentrifugal 52 yang digunakan pada sistem air conditioning and reheat ini. Motor tersebut merupakan sebuah motor stepper yang meiliki 3 variasi kecepatan, yaitu untuk kecepatan rendah, kecepatan sedang dan kecepatan tinggi. Gambar III.14 merupakan gambar dari motor fan yang digunakan pada sistem. Gambar III.17 Motor fan sentrifugal III.6.12. Saluran Udara Saluran udara/ducting merupakan komponen penyalur udara ke suplai ke ruangan maupun udara return yang menuju ke indoor unit. Saluran udara yang digunakan pada sistem air conditioning and reheat ini merupakan saluran udara jenis non-insulated flexible duct dengan ukuran diameter ekivalen 10 inchi (25,4 cm). Adapun flexible duct ini terbuat dari material aluminium. Flexible duct yang digunakan pada sistem air conditioning and reheat ini ditunjukan oleh Gambar III.15. Gambar III.18 Flexible duct (Sumber: https://www.ductplus.com) III.6.13. Filter Udara Filter udara yang digunakan adalah jenis filter panel dengan dimensi 30 cm x 30 cm. Gambar III.16 menampilkan panel filter yang digunakan pada indoor unit sistem air conditioning and reheat. 53 Gambar III.19 Filter panel III.6.14. Mixing Box Mixing box merupakan bagian dari indoor unit sistem air conditioning and reheat yang berfungsi sebagai tempat bercampurnya udara fresh air/outside air dari lingkungan dengan return air yang berasal dari kabin. Adapun mixing box yang digunakan pada sistem ini terbuat dari plat alumunium 1 mm yang ditunjukan oleh Gambar III.17. Gambar III.20 Mixing box III.7. Instalasi Sistem Air Conditioning and Reheat Setelah kebutuhan dan perhitungan perancangan sistem telah dilakukan maka selanjutnya adalah proses perakitan. Prosesn perakitan harus dilakukan secara bertahap diantaranya: III.7.1. Pembuatan Rangka Sistem Perakitan rangka bertujuan membuat wadah untuk menompang dari komponen-komponen yang akan terpasang pada sistem mini air cooler water chiller. Pada proses perakitan rangka memerlukan detail ukuran serta ketahan dari 54 bahan yang akan digunakan untuk menahan berat dari komponen air conditioning and reheat. Berikut merupakan langkah-langkah perakitan rangka sistem: 1. Buat desain rangka dengan memperhitungkan ukuran dari komponen yang akan dipakai serta memperhitungkan kebutuhan bahan. Gambar III.21 Konstruksi Alat 2. Siapkan alat serta bahan yang diperlukan untuk perakitan rangka. 3. Penggunaan bahan untuk rangka menggunakan besi siku dengan ukuran 3 x 3 cm dengan ketebalan 2 mm. 4. Ukur besi menggunakan meteran dan lakukan penandaan sesuai ukuran dari desain rangka konstruksi. Membuat 4 buah dengan panjang dengan masing masing 1 meter. 5. Gunakan angle grinder untuk memotong besi yang telah ditandai sesuai ukuran rangka. 6. Setelah pemotongan rangka lakukan perakitan sesuai desain menggunakan mur dan baut untuk mengencangkan besi pada setiap siku dan menggunakan plat agar rangka lebih kuat dan kencang. 7. Setelah proses pemasangan rangka, maka selanjutnya adalah pemasangan roda untuk memudahkan pada saat pemindahan unit. 55 8. Untuk dudukan komponen seperti outdoor unit, pemipaan dan kelistrikan menggunakan teakblock dengan ukuran 1x1 m. 9. Pasangkan teaknlock sesuai dengan tempat dan ukurannya. 10. Setelah rangka dan dudukan terpasang pastikan bahwa rangka sudah kuat untuk menompang komponen. III.7.2. Perakitan Sistem Distribusi Udara Setelah pemilihan komponen untuk sistem pendistribusian udara sudah diketahui maka langkah selanjutnya adalah proses pemasangan pada rangka sistem dengan menghubungkan setiap komponen yang akan digunakan. Komponen pendistribusian udara terdiri dari mixing box, koil box, rumah fan, extention dan flexible duct. Proses pemasangan sistem distribusi udara adalah berikut: 1. Siapkan alat dan bahan untuk pemasangan sistem. 2. Perhatikan gambar desain konstruksi dari sistem air conditioning and reheat ini dengan melihat jarak serta posisi pemasangan sistem. 3. Lakukan pengukuran sesuai dengan posisi pada gambar menggunakan meteran. 4. Lakukan proses penandaan sistem distribusi udara menggunakan spidol pada lubang untuk memasang pada teakblock menggunakan sekrup. 5. Lakukan juga proses penyambungan jalur distribusi udara mulai dari mixing box, koil box, rumah fan, extention dan flexible duct menggunakan sekrup pada lubang yang telah dibuat, dan tiap sambungan dilengkapi dengan armaflek sesuai dengan keliling komponen pendistribusi udara untuk mencegah adanya kebocoran udara. 6. Untuk flexible duct, sambungan dilakukan menggunakan selotip transparan dengan diperkuat agar kedap udara dan meminimalkan kebocoran pada titik sambungan. 7. Jangan lupa untuk memasang motor fan pada rumah fan. III.7.3. Pemasangan Pipa Liquid Line dan Suction Line Pemasangan pipa liquid line dan suction line untuk menghubungkan antara outdoor unit, koil reheat dan evaporator. Pipa yang digunakan adalah pipa dengan ukuran diameter ¼” untuk liquid line dan 3/8” untuk suction line dengan insulasi 56 yang sudah terpasang. Pipa tersebut perlu diperhatikan dari posisi serta cara pemasangannya. Berikut merupakan langkah-langkah dalam proses pemasangan pipa liquid line dan suction line: 1. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan pada proses pemasangan pipa. 2. Pada fitting dari outdoor unit dan pipa evaporator menggunakan flare. 3. Lakukan flaring pada ujung pipa dengan menambahkan nut sebagai penyambung dari nipple. 4. Ratakan ujung pipa menggunakan reamer agar hasilnya bagus. 5. Masukan nut ¼” pada pipa liquid line dan nut 3/8” pada suction line. 6. Gunakan flaring tools untuk membuka ujung pipa sesuai dengan diameter flaring tools. Gambar III.22 Proses flaring pipa 7. Pasangkan nut pada setiap nipple lalu kencangkan menggunakan kunci pas. 8. Setelah itu sambungkan pipa ke koil reheat dan evaporator dengan cara di las. 9. Lakukan proses pengelasan dengan tetap mengutamakan keselamatan. 10. Pastikan pada saat proses pengelasan api tidak membakar teakblock. III.7.4. Perakitan Sistem Kelistrikan Sistem kelistrikan berfungsi sebagai alat kontrol serta pengaman dari komponen sistem air conditioning and reheat. Pemasangan kelistrikan menggunakan panel box sebagai pusat kontrol agar rapi serta menghemat tempat. Berikut merupakan langkah-langkah dalam perakitan sistem kelsitrikan: 1. Siapkan alat dan bahan 57 2. Pada panel box pilih ukuran yang sesuai dengan total ukuran komponen yang akan digunakan. 3. Lakukan proses penandaan untuk posisi dari setiap komponen. 4. Pada komponen-komponen seperti LED, thermostat digital, dan switch yang terpasang pada pintu panel harus dilubangi sesuai dengan ukurannya dengan menggunakan angle grinder dan bor tangan. 5. Pasangkan cable duct untuk tempat melintas kabel agar terlihat rapi dan tidak kusut. 6. Gunakan rel untuk dudukan dari komponen kelistrikan. 7. Setelah penentuan tempat komponen sudah ditentukan, maka selanjutnya pasangkan kabel sesuai dengan wiring diagram kelistrikan. 8. Pada kabel fasa menggunakan warna merah untuk kabel netral menggunakan warna biru. Gambar III.23 Proses perakitan sistem kelistrikan 9. Setelah selesai lakukan pengetesan terlebih dahulu pada kelistrikan kontrol. 10. Jika kontrol sudah benar maka selanjutnya dalah pengetesan kelistrikan utama. 11. Jika semua kelsitrikan berfungsi dengan baik dan sistem kelsitrikan bekerja sesuai dengan hasil yang diinginkan, maka selanjutnya pasangkan pada rangka sistem. 12. Tarik kabel kompresor, solenoid valve dan motor fan sentrifugal sesuai dengan wiring diagram kelistrikan. III.7.5. Test Pressure Setelah proses instalasi pemipaan sudah selesai dilakukan untuk 58 mengetahui apakah sistem masih ada kebocoran setelah proses pengelasan dan sambungan flaring dengan menambahkan nitrogen sebagai media untuk mengecek kebocoran dengan tekanan tertentu. Berikut merupakan langkah-langkah proses test pressure. 1. Pastikan setiap sambungan las dan flaring sudah benar 2. Pastikan juga untuk membuka jalur solenid valve agar nitrogen mengalir ke seluruh sistem. 3. Buka katup two way dan three way dengan posisi front seated pada outdoor unit. 4. Gunakan manifold gauge, pasangkan selang berwarna biru ke katup servis. 5. Pasangkan selang berawarna kuning ke tabung nitrogen. 6. Buka regulator tabung nitrogen dengan memperhatikan isi dan tekanan yang keluar. 7. Buka katup manifold gauge low untuk mengisi nitrogen ke dalam sistem. 8. Berikan tekanan sebesar 10 Bar gauge lalu tutup katup manifold dan regulator tabung nitrogen. 9. Periksa setiap sambungan menggunakan busa sabun untuk mengetahui indikasi kebocoran dengan melihat gelembung jika ada kebocoran. 10. Jika ada kebocoran pada sambungan flaring, cukup kencangkan saja hingga tidak ada nitrogen yang keluar. 11. Apabila ada kebocoran pada sambungan las maka buang nitrogen dan lakukan pengelasan kembali hingga tidak ada bocor pada sambungan las. 12. Jika tidak ada kebocoran yang terlihat diamkan sistem selama 24 jam dalam keadaan sudah terisi 10 bar gauge, apabila dalam 24 tekanan berkurang dengan memperhatikan jarum pada pressure gauge, maka sistem masih bocor dan cari kebocoran hingga tertutup sepenuhnya. 13. Jika tidak ada penurunan maka sudah dipastikan sistem tidak ada kebocoran. 14. Buang nitrogen dengan membuka katup manifold. III.7.6. Tes Vakum Setelah tes kebocoran dilakukan, maka selanjutnya adalah tes pemvakuman untuk mengevakuasi atau membuang udara yang terjebak pada 59 sistem. Proses ini sngan penting dilakukan karena udara yang ada pada sistem mengandung uap air jika terbawa pada saat sistem sedang bekerja. Akan terjadi kerusakan pada kompresor akibat uap air di alat ekspansi mengalami pembekuan, sehingga kompreso akan bekerja dengan berat yang mengakibatkan arus tinggi dan lilitan kompresor rusak. 1. Setelah sistem sudah melakukan test pressure, selang kuning dipasang pada pompa vakum 2. Pastika selang biru sudah terpasang dengan benar pada katup servis dan dalam posisi tertutup. Hubungkan pompa vakum pada sumber listrik. 3. Buka katup manifold low press, lalu nyalakan pompa vakum. 4. Tunggu sekitar 15 menit sambal perhatikan jarum pada manifold menunjukan penurunan. Untuk waktu pemvakuman tergantung pada besarnya kapasitas mesin dan panjang pipa. 5. Pada saat proses pemvakuman jarum manifold akan menunjukan angka tekanan di bawah 0 psi. 6. Jika waktu pemvakuman sudah tercapai, tutup katup manifold low pressure terlebih dahulu 7. Matikan pompa vakum, 8. Lalu lepaskan selang kuning pada pompa vakum. 9. Rapikan tempat kerja lalu simpan pompa vakum kembali pada tempatnya. III.7.7. Pengisian Refrigeran Berikut merupakan langkah-langkah dalam proses pengisian refrigeran: 1. Setelah sistem dalam keadaan vakum, selang kuning pasangkan pada tabung refrigeran. 2. Pasangkan clamp meter pada kabel line. 3. Buka katup tabung refrigeran, lakukan flushing pada selang dengan membuka ujung drat sampai refrigeran sedikit keluar lalu tutup kembali. 4. Buka katup manifold sampai tekanan pengisian seimbang lalu tutup kembali. 5. Nyalakan sistem tekanan pada pressure gauge akan turun 6. Isi refrigeran dengan membuka katup manifold perlahan-lahan dengan memperhatikan arus pada clamp meter. 60 7. Untuk pengisian di haruskan mendekati temperatur koil yang diinginkan yaitu sekitar 5 ⁰C dengan tekanan gauge 70 psi. Gambar III.24 Proses Pengisian Refrigeran III.8. Pengambilan Data Pada saat pengambilan data ada parameter-parameter yang diperlukan diantaranya: III.8.1 Titik Pengukuran Pengukuran yang dilakukan pada sistem air cooler and reheat dhumidifier ini meliputi data-data dari sistem refrigerasi dan juga unit pengkondisian udara. Untuk parameter-parameter yang telah ditentukan diukur secara manual dengan membaca nilai yang terbaca pada alat ukur. Titik-titik pengukuran selengkapnya dapat dilihat pada gambar IV.1. 61 Gambar IV.1 Titik pengukuran keterangan: 1. : Tekanan suction 9. : Temperatur masuk evaporator 2. : Tekanan discharge 10. : Temperatur keluar evaporator 3. : Temperatur masuk reheat 11. : Temperatur entering air 4. : Temperatur keluar reheat 12. : Temperatur leaving air 5. : Temperatur suction 13. : Temperatur kabin 6. : Temperatur discharge 14. : Temperatur lingkungan 7. : Temperatur masuk kondenser 15. : RH kabin 8. : Temperatur keluar kondenser 16. : RH lingkungan III.8.2. Alat-alat yang Digunakan Proses pengembailan data yang dilakukan pada sistem air conditioning and reheat ini menggunakan beberapa peralatan seperti yang tercantum dibawah ini: 11. Sensor thermocouple type k 12. Thermometer digital BTM-4208SD 13. Thermometer digital AS887 62 14. Sensor RH DHT21 15. Arduino UNO 16. LCD I2C 17. Pressure gauge 18. Tang Amper III.8.3. Prosedur Pengambilan Data Pengumpulan data dilakukan pada sistem untuk mengidentifikasi sifat termodinamika udara dalam sistem serta karakteristik refrigeran dalam sistem pendingin. Selain itu, pengambilan data juga bertujuan untuk mengetahui besar arus listrik yang digunakan oleh sistem. Prosedur-prosedur yang dilakukan dalam proses pengambilan data, yaitu: 1. Semua peralatan yang digunakan untuk proses pengambilan data mulai dari unit air conditioning and reheat, sensor-sensor, thermometer digital, tang amper, dan juga laptop disiapkan terlebih dahulu. 2. Semua sensor dipasangkan pada titik pengukuran yang telah ditentukan. 3. Arduino UNO dinyalakan dengan menghubungkannya ke sumber tegangan listrik 4. Menyalakan alat ukur seperti thermometer digital dan tang amper. 5. Sistem air conditioning and reheat dioperasikan dengan memutar tuas pada saklar putar. 6. Semua data yang diambil secara manual dengan membaca pada display masing masing alat ukur. Data tersebut dicatat setiap 5 menit sekali. 7. Pengambilan data dilakukan kurang lebih 90 menit. 8. Setelah pengambilan data selesai, sistem air conditioning and reheat dimatikan dengan saklar putar. 9. Untuk melakukan pengolahan data, dilakukan pemetaan kondisi udara dalam sistem pada karta psikometrik dan juga dilakukan pemetaan kondisi termodinamika refrigerant pada diagram P-h. 10. Data yang telah diperoleh dan diolah kemudian dianalisis untuk mengetahui performansi sistem. 53 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1. Hasil Pengukuran Data Pengukuran ini bertujuan mengevaluasi performa sistem dari sisi refrigerasi dan pengkondisian udara dalam kabin, sekaligus membandingkan data aktual dengan data perancangan. Data lengkap hasil pengukuran dapat dilihat pada Lampiran C, dengan sampel data diambil pada tanggal 3 Juni 2025 di Laboratorium Tata Udara Politeknik Negeri Bandung. IV.1.1 Perhitungan Data Nilai coefficient of performance (COP) dan efisiensi sistem dihitung menggunakan persamaan-persamaan (34), (37) dan (38). Dengan data diagram P-h yang digunakan untuk menghitung nilai COP merupakan hasil pemetaan dari pengukuran. Sample data yang diambil adalah data pada menit ke 85. Berikut merupakan hasil perhitungan tersebut: Data di menit ke-85 Data hasil pengukuran selengkapnya dapat dilihat pada lampiran C (data hasil pengukuran). Yang dihitung dengan menggunakan software coolpack yang dapat dilihat pada Gambar IV.1. IV.1 Plot P-h diagram pada software coolpack 54 Refrigerant : R22 Tekanan discharge : 16,89 bar (gauge) = 17,89 bar (absolut) Tekanan suction : 4,4 bar (gauge) = 5,4 bar (absolut) Temperatur dicharge : 48,2 ⁰C Temperatur suction : 4,4 ⁰C Temperatur masuk TXV : 26,7 ⁰C Setelah dilakukan pemetaan pada diagram P-h maka didapat nilai-nilai entalpi spesifik dan temperatur di setiap titik sebagai berikut: h1 : 406,358 kJ/kg h2 : 439,071 kJ/kg h3 = h4 : 242,347 kJ/kg Temperatur Kondensasi (Tk) : 46,48 ⁰C = 319,63 ⁰K Temperatur Ecaporasi (Te) : 2,66 ⁰C = 275,81 ⁰K Besaran-besaran lain yang diperoleh dari hasil pemetaan di diagram P-h yaitu: 1. Besarnya kerja kompresi (qw) qw = h2 – h1 = 439,071 kJ/kg - 406,358 kJ/kg = 32,71 kJ/kg 2. Besarnya kalor yang dilepas oleh kondenser dan koil reheat (qc) qc = h2 – h3 = 439,071 kJ/kg - 242,347 kJ/kg = 196,724 kJ/kg 3. Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator (qe) qe = h1 – h4 = 406,358 kJ/kg - 242,347 kJ/kg = 164,011 kJ/kg 4. Rasio Kompresi Rasio Kompresi 𝑃𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒 = 𝑃𝑠𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 17,89 = 5,4 = 3,31 5. COPaktual 55 COPaktual 𝑞𝑒 = 𝑊 164,011 kJ/kg = 32,71 kJ/kg = 5,01 6. COPcarnot COPcarnot 𝑇𝑒 = 𝑇𝑘 −𝑇𝑒 275,81 ⁰K = 319,63 ⁰K−275,81 ⁰K = 6,29 7. Efisiensi Sistem Ƞ = = = 𝐶𝑂𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝐶𝑂𝑃𝑐𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡 5,01 6,29 𝑥 100% 𝑥 100% 80% Perhitungan diatas merupakan data hasil pengukuran yang diambil untuk mengetahui performansi dari sistem air conditioning and reheat yang dirancang, dengan langkah perhitungan yang sama, maka hasil pengolahan data yang selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran C (Data Hasil Pengukuran). IV.1.2. Analisis Grafik Data Pengukuran Analisis grafik data hasil pengukuran diperlukan untuk membandingkan mengetahui perubaham-perubahan yang terjadi pada beberapa parameter dalam sistem selama sistem tersebut beroperasi. Adapun selang waktu setiap pengambilan data adalah selama 5 menit. Berikut adalah analisis grafik data pengukuran berdasarkan parameter pengukuran yang digunakan. 1. Analisis Grafik RH terhadap Waktu Hasil pengukuran RH di dalam kabin, RH udara suplai dan RH udara luar (data terdapat di Lampiran C) menunjukan Grafik seperti pada Gambar IV.2. 56 Relative Huidity % 120 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 menit ke RH lingkungan hasil plot % RH leaving hasil plot % RH arduino % Gambar IV.2 RH terhadap waktu Gambar IV.2 di atas menunjukan grafik perubahan nilai relative humidity (RH) di ruangan/kabin, udara luar dan udara suplai. Grafik tersebut memperlihatkan bahwa kondisi RH lingkungan yang ditunjukan dengan garis berwarna biru muda yang merupakan hasil plot psikometrik chart dari tempratur Tdb dan Twb ini cenderung konstan atau stabil. Hal ini dapat terjadi karena udara luar yang tidak dikondisikan sehingga mengikuti kondisi cuaca maupun tingkat kejenuhan udara di tempat pengambilan data (Laboratorium Tata Udara POLBAN). Nilai RH udara luar rata-rata adalah sebesar 76,29% dengan nilai tertingginya di kondisi awal yaitu 79% dan nilai terendahnya sebsear 75%. Gambar IV.2 juga memperlihatkan bahwa RH udara suplai yang ditunjukan oleh garis berwarna jingga memiliki nilai yang sangat tinggi pada kondisi awal. Nilai RH udara suplai (leaving air) pada kondisi awal adalah 95%. Hal ini mengindikasikan bahwa pada saat sistem belum dinyalakan, kondisi udara suplai sangat jenuh. Kondisi ini terjadi akibat adanya kemungkinan uap air yang terbawa dari koil dan mengembun di titik pengukuran udara suplai pada saat sistem telah selesai dioperasikan pada hari hari sebelumnya sehingga menciptakan kondisi udara yang basah. Setelah sistem dinyalakan barulah RH di titik suplai mengalami penurunan hingga menit ke-8 yaitu dengan nilai 33%. Yang kemudian hal ini akan menyebabkan Arduino mengubah mode dari mode normal ke mode condenser sehingga RH pada udara suplai kembali naik. Nilai Rata-rata pada saat mode normal adalah sebesar 34,6% data ini diambil dari 57 kondisi paling steady untuk RH mode normal yaitu pada menit ke-30 hingga menit ke-40. Sedangkan nilai rata-rata untuk RH pada mode kondenser yaitu sebesar 81,5% yang diambil dari kondisi paling steady untuk RH mode kondenser yaitu pada menit ke-45 hingga menit ke-60. Nilai tertinggi di menit ke-15 yaitu sebesar 97% sedangkan nilai terendahnya ada di menit ke-5 dan menit ke-40 dengan nilai 33%. Grafik tersebut juga menunjukan bahwa RH di dalam kabin memiliki nilai yang cukup tinggi yaitu 70%, ketika sistem belum dioperasikan. Adapun di dalam kabin tersebut terdapat lampu yang menyala sehingga menghasilkan RH udara di dalam kabin pada kondisi awal cukup berbeda dengan RH udara luar pada kondisi awal. Selain out persebaran udara lingkungan di titik pengukuran yang berbeda juga mengakibatkan nilai RH yang terbaca berbeda. Setelah sistem dioperasikan, udara dari dalam kabin dialirkan menuju ke return dan udara suplai dengan nilai RH yang lebih rendah masuk ke kabin. Adanya beban sensibel dan laten yang relatif konstan di ruangan menyebabkan udara suplai mengalami penurunan nilai RH pada saat memasuki kabin yang dikondisikan sesuai dengan garis beban pada ruangan yang dapat dilihat pada hasi pemetaan pada karta psikomterik di Lampiran C. Nilai RH di dalam kabin rancangan adalah 35%, dan untuk nilai RH di dalam kabin hasil pengukuran yang paling rendah adalah 33%. Adapun nilai RH di dalam kabin rata-rata adalah 35,9%. Analisis Grafik Temperatur Temperatur ⁰C 2. 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 menit ke TDB entering ⁰C TDB leaving ⁰C TDB kabin ⁰C TDB lingkungan ⁰C IV.2 Grafik temperatur terhadap waktu Temperatur udara di dalam kabin menunjukkan penurunan bertahap dari suhu awal 33°C menuju kondisi steady-state di kisaran 21°C. Penurunan paling 58 signifikan terjadi antara menit ke-0 hingga ke-10 (33°C → 24,2°C), menandakan evaporator bekerja secara optimal untuk mengatasi beban panas awal. Setelah itu, temperatur berfluktuasi akibat pergantian mode kerja sistem dari pendinginan ke reheat yang dikendalikan oleh Arduino dan relay berdasarkan nilai RH. Titik-titik penurunan temperatur yang signifikan pada menit ke-8, 40, dan 75 mengindikasikan bahwa nilai RH target telah tercapai, sehingga sistem beralih ke mode reheat untuk menjaga kelembapan dan kenyamanan termal. Meskipun sempat mengalami kenaikan temperatur hingga 32,3°C, sistem tetap menunjukkan kecenderungan kembali ke suhu target 21–22°C. Temperatur udara suplai menunjukkan fluktuasi yang mencerminkan pergantian antara mode pendinginan dan reheat. Nilai tertinggi mencapai 32,5°C, sedangkan nilai terendah berada di 11,8°C. Temperatur tinggi di awal mengindikasikan bahwa sistem sedang mengaktifkan reheat untuk mencapai target RH terlebih dahulu. Setelah itu, temperatur turun drastis saat evaporator aktif. Fluktuasi selanjutnya terjadi karena kontrol kelembapan menyebabkan siklus kerja ulang antara pendinginan dan pemanasan. Hal ini mencerminkan sistem yang adaptif dan dikendalikan secara otomatis untuk menghindari overcooling sekaligus menjaga kenyamanan kelembapan. Temperatur udara luar selama pengujian berada dalam rentang yang sangat stabil, yaitu antara 25,6°C hingga 26,2°C. Fluktuasi yang terjadi sangat kecil dan tidak signifikan, sehingga dapat disimpulkan bahwa kondisi cuaca tidak memberikan gangguan besar terhadap performa sistem. Stabilitas ini penting karena menjamin keandalan data selama proses pengukuran dan membantu dalam mengevaluasi performa sistem internal secara lebih akurat. Temperatur udara masuk ke sistem (entering air) berada dalam rentang 23,0°C hingga 31,3°C. Fluktuasi ini sangat erat kaitannya dengan perubahan temperatur di dalam kabin dan lingkungan sekitar. Peningkatan temperatur di awal pengujian menunjukkan bahwa udara masuk masih panas, namun mengalami penurunan bertahap seiring sistem mulai mengatur suhu kabin secara efisien. Variasi ini juga mencerminkan aktivitas pengendalian otomatis yang mengubah mode kerja sistem berdasarkan suhu aktual dan target yang telah ditentukan. 59 3. Analisis Grafik COPactual terhadap Waktu COPactual yang didapatkan dari perhitungan menghasilkan grafik seperti pada Gambar IV.2 10 9 8 COP actual 7 6 5 4 3 2 1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 menit ke Gambar IV.3 COPaktual terhadap waktu Nilai COPaktual pada sistem didapat dari hasil perhitungan setiap 5 menit sekali. Grafik COPaktual menunjukkan nilai yang cukup stabil dalam rentang 5,02 hingga 5,5 selama waktu pengambilan data dari menit ke-5 hingga 90. Nilai tertinggi terjadi pada menit ke-10 (5,5), sedangkan nilai terendah ada di menit ke-70 (5,02). Rata-rata COPaktual adalah 5,11, yang menunjukkan performa sistem yang cukup efisien secara termodinamik. Fluktuasi COP ini dipengaruhi oleh variasi beban pendinginan (Qe) dan daya kompresi (W). Besarnya nilai kerja kompresi (w) dan efek refigerasi (qe) yang diperoleh dari perhitungan dipengaruhi oleh tekanan discharge, tekanan suction, temperatur suction, temperatur discharge dan temperatur keluaran koil reheat yang didapat pada saat pengambilan data. Saat reheat aktif (ditunjukkan dengan warna merah dan kuning pada tabel), terjadi variasi COP akibat perubahan entalpi di titik masuk dan keluar reheat. 4. Analisis Grafik COPcarnot terhadap Waktu COPcarnot yang diperoleh dari hasil perhitungan data terdapat pada tabel di Lamiran C (Data Hasil Pengukuran). Data tersebut kemudian dibuat menjadi 60 sebuah grafik untuk mengetahui kondisi COPcarnot sistem pada setiap waktu pengambilan data. Adapun grafik hasil pengolahan data COPcarnot pada sistem dapat dilihat pada Gambar IV.3. 10 9 8 COPcarnot 7 6 5 4 3 2 1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 menit ke Gambar IV.4 COPcarnot terhadap waktu Grafik COPCarnot relatif stabil antara 6,01 hingga 6,34, dengan rata-rata sebesar 6,18. COPCarnot ditentukan oleh perbandingan temperatur kondensasi dan evaporasi (dalam Kelvin). Karena temperatur ini tidak terlalu banyak berubah selama proses, maka grafik COPCarnot menunjukkan kestabilan. Hal ini dapat terjadi karena nilai tekanan suction dan tekenan discharge pada sistem tidak mengalami perubahan yang signifikan, sehingga nilai temperatur evaporasi (Te) dan temperatur kondensasi (Te) pada sistem juga tidak terlalu berubah. Jadi, besarnya nilai coefficient of performance (COP)carnot dipengaruhi oleh besarnya temperatur evaporasi dan temperatur kondensasi pada sistem air conditioning and reheat. 5. Analisis Grafik Efisiensi Sistem terhadap Waktu Hasil perhitungan efisiensi (Ƞ) pada sistem air conditioning and reheat (tabel terdapat pada lampiran C) di setiap menit menunjukan perubahan seperti yang tertera pada Gambar IV.4. 61 100% 90% 80% Efisiensi % 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 menit ke- Gambar IV.5 Efisiensi sistem terhadap waktu Gambar IV.4 tersebut menunjukan bahwa nilai efisiensi sistem refrigerasi pada air conditioning and reheat mengalami perbedaan nilai di setiap pengukuran. Efisiensi sistem (COPaktual/COPCarnot) menunjukkan variasi antara 77% hingga 92%, dengan puncak efisiensi terjadi pada menit ke-5 dan 10. Nilai efisiensi tertinggi ini sejalan dengan COPaktual yang tinggi pada titik-titik tersebut. Efisiensi sedikit menurun mendekati akhir waktu pengamatan, yang kemungkinan disebabkan oleh akumulasi beban termal atau penurunan efektivitas heat exchange di evaporator atau kondenser. Pada Simpulan yang diperoleh dari data dan grafik efisiensi terhadap waktu adalah nilai efisiensi sistem dipengaruhi oleh besarnya COPactual dan COPcarnot sistem. Jika COPactual besar tetapi COPcarnot, maka nilai efisiensi semakin besar. Sedangkan jika COPactual kecil tetapi COPcarnot, besar, maka nilai efisiensi menjadi lebih kecil. Data tersebut didapatkan dari hasil peemetaan dengan menggunakan software coocpack. 6. Analisis Grafik Tekanan Sistem terhadap Waktu Hasil pengukuran tekanan suction dan discharge pada sistem terhadap waktu (tabel terdapat pada Lampiran C), menunjukan grafik perubahan tekanan seperti pada Gambar IV.5. 62 300 250 psi 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 menit ke tekanan suction psi tekanan discharge psi Gambar IV.6 Tekanan sistem terhadap waktu Gambar IV.5 menunjukan bahwa tekanan discharge pada saat awal sistem beropebarasi mengalami kenaikan hingga menit ke-5. Setelah itu, tekanan discharge pada sistem mengalami penurunan dikarenakan pada menit ke-8 pengambilan data sistem mengalami cut-off (RH ≤ 34,5)yang membuat sistem merubah jalurnya yang asalnya jalur kompresor, reheat, kondenser, TXV dan evaporator (mode normal). Menjadi kompresor, kondenser TXV dan evaporator (mode kondenser). Hal ini menyebabkan penurunan tekanan pada saat mode kondenser terjadi. Dan kemudian pada menit ke-28 sistem mengalami cut in yang menyebabkan sistem mengubah kembali ke mode normal. Sedangkan tekanan suction mengalami penuruan dari kondisi awal 180 psi menjadi 73 psi pada menit ke-5. Setelah itu, tekanan suction pada sistem tidak mengalami penuruan maupun kenaikan secara signifikan hingga menit ke-90. 7. Analisis Grafik Perubahan Arus Kompresor terhadap Waktu Hasil pengukuran terhadap arus di dalam sistem air conditioning and reheat ini menunjukan nilai seperti yang tertera pada Gambar IV.11. 63 Arus Listrik (amper) 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 menit ke Gambar IV.7 Arus terhadap waktu Gambar IV.11 menunjukan bahwa pada saat sistem dalam kondisi OFF (menit ke-0), nilai arus menunjukan angka 0. Sedangkan setelah dioperasikan nilai arus rata-rata pada sistem air conditioning and reheat ini adalah sebesar 3,82 amper. Nilai arus yang terbaca berubah-ubah sesuai dengan besarnya kerja yang dilakukan di kompresor. Saat beban di kompresor lebih berat, nilai arus juga bertambah tinggi, sedangkan Ketika beban di kompresor berkurang., maka besarnya arus listrik yang mengalir ke kompresor juga berkurang. Nilai arus yang tertinggi dari hasil pengukuran adalah sebesar 4,39 amper dan nilai arus yang terkecil dari hasil pengukuran pada saat sistem dalam kondisi ON yaitu sebesar 3,64 amper. IV.1.3. Hasil Pemetaan Data pada Karta Psikometrik Data hasil pengukuran sistem air conditioning and reheat dengan dipetakan pada karta psikometrik untuk mengevaluasi kinerja sistem. Pemetaan dilakukan menggunakan data menit ke-85, saat sistem telah mencapai kondisi stabil dengan parameter sebagai berikut: Temperatur kabin : 22,6°C RH kabin : 34,4% Temperatur udara luar : 25,8°C RH udara luar : 75% Temperatur entering air : 23,1°C RH udara suplai : 90% 64 Data ini digunakan untuk memetakan suatu gambar proses pada karta psikometrik seperti yang terdapat di Lampiran C. Gambar proses tersebut digunakan untuk mengetahui beberapa parameter seperti nilai Room Sensible Heat Factor (RSHF), Gain Sensible Heat Factor (GSHF), debit udara suplai, serta kapasitas reheat dan pendinginan pada koil. Berikut merupakan hasil perhitungan dari beberapa parameter tersebut: 1. Room Sensible Heat Factor (RSHF) Nilai RSHF yang diperoleh dari pemetaan adalah 0,82, menunjukkan bahwa 82% beban panas ruangan bersifat sensibel. Nilai ini membantu menentukan efisiensi sistem dalam menangani beban pendinginan ruangan. 2. Gain Sensible Heat Factor (GSHF) GSHF sistem sebesar 0,641 mengindikasikan proporsi beban sensibel dan laten yang ditangani oleh unit pengkondisi udara. Nilai ini penting untuk menilai kinerja sistem dalam mengelola kelembaban dan temperatur udara. 3. Debit Udara Suplai Debit udara suplai diperlukan untuk mengetahui besarnya aliran udara total yang menuju ke kabin. Debit udara suplai inilah yang mampu membawa udara suplai keluaran koil menuju ke ruangan yang dikondisikan. Adapun debit udara suplai yang didapatkan dari hasil pemetaan pada karta psikometrik dapat dihitung dengan persamaan (8). Besarnya debit udara suplai hasil perhitungan adalah: ̇ = 𝑉𝑠𝑎 𝑅𝑆𝐻 1,23 𝑥 (𝑇𝑅𝐴 𝑥 𝑇𝑆𝐴 ) ̇ = 𝑉𝑠𝑎 0,77 1,23 𝑥 (23 𝑥 10,5) ̇ = 0,050 m3/s 𝑉𝑠𝑎 Sedangkan berdasarkan hasil pengukuran pada sistem air conditioning and reheat didapatkan debit udara suplai sebesar: ̇ = 𝑣𝑠 𝑥 𝐴 𝑉𝑠𝑎 ̇ = 1,74 𝑚/𝑠 𝑥 (0,21𝑥 0,25) 𝑚2 𝑉𝑠𝑎 65 ̇ = 0,0594 𝑚3 /𝑠 𝑉𝑠𝑎 4. Kapasitas Reheat Besarnya kapasitas reheat pada sistem air conditioning and reheat ini sangat penting karena menentukan besarnya proses pemanasan udara pada koil reheat. Besarnya kapasitas koil reheat dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (9) dan persamaan (14) seperti berikut: 𝑚̇SA Qreheat 5. = ̇ 𝑥𝜌 𝑉𝑠𝑎 = 0,050 𝑚3 /𝑠 𝑥 1,2 𝑘𝑔/𝑚3 = 0,60 kg/s = 𝑚̇udara x (hSA-hcoil) = 0,060 kg/s x (24,5 kJ/kg – 17 kJ/kg) = 0,453 kW Kapasitas Evaporator Besarnya kapasitas evaporator pada sistem air conditioning and reheat ini menentukan besarnya proses pendinginan udara pada koil evaporator. Besarnya kapasitas koil evaporator dapat dihitung dengan menggunakan persamaan seperti (34) seperti berikut: Qevaporator IV.2. = 𝑚̇udara x (hEA-hcoil) = 0,060 kg/s x (50,5 kJ/kg – 17 kJ/kg) = 2,02 kW Analisis Perhitungan Data Setelah dilakukan pengambilan, pengolahan dan perhitungan data maka dihasilkan perbandingan dan Analisa sebagai berikut: IV.2.1. Data Perancangan dan Hasil Pengolahan Setelah dilakukan pengukuran dan pengolahan data, hasil pengukuran dan pengolahan data tersebut kemudian dibandingkan dengan kondisi data perancangan. Hal ini dilakukan sebagai suatu cara untuk mengetahui kinerja dari sistem air conditioning and reheat yang dirancang. Data hasil pengukuran dan perhitungan pada sitem refigerasi dibandingkan dengan kondisi ideal sistem. 66 Begitu juga dengan data hasil pengukuran dan pengolahan dari unit pengkondisi udara yang dibandingkan dengan data perancnagan. Tabel IV.1 menampilkan perbandingan antara data hasil perancangan dengan data yang didapat dari hasil pengolahan pada sistem refigerasi. Tabel IV.1 Perbandingan hasil perancangan dan hasil pengolahan data no Perancangan Hasil Pengolahan Data Parameter 1 Temperatur Kondensasi ⁰C 50 46,48 2 temperatur Evaporasi ⁰C 5 2,66 3 Efek Refrigerasi kJ/kg 143,898 170,091 4 Kerja Kompresi kJ/kg 30,058 15,87 5 COPactual 4,79 10,72 6 COPcarnot 6,18 6,29 7 Efisiensi 78% 170% Sedangkan Tabel IV.2 merupakan perbandingan antara kondisi udara rancangan dengan kondisi udara aktual hasil pengukura dan perhitungan data. no 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tabel IV.2 Perbandingan kondisi udara hasil perancangan dan hasil pengolahan data Perancangan Hasil Pengolahan Data Parameter TDB Udara Suplai 11,5 12,5 TDB Ruangan 23 22,6 TDB Udara Luar (max) 29 26,2 TEA 24,8 23,6 RH Udara Suplai (z) 69% 33% RH Ruangan 35% 34,40% RH Udara Luar 72% 75% Temperatur Koil 5 2,66 RSHF 0,82 0,81 GSHF 0,64 0,675 IV.2.2. Analisis Data Perancangan dan Data Hasil Pengolahan 1. Temperatur Kondensasi dan Temperatir Evaporasi Temperatur kondensasi hasil pengolahan data yang didapat sebesar 46,48 ⁰C, hal ini tidak sama dengan temperatur kondisi rancangan yaitu temperatur rancangan 50 ⁰C. Hal ini terjadi karena tekanan discharge hasil rancangan lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan discharge dari hasil pengolahan data. 67 Tekanan discharge yang terukur lebih rendah terjadi sebagai akibat dari rendahnya temperatur evaporasi pada sistem. Dengan demikian, tekanan discharge pada sistem pun ikut turun sehingga menghasilkan temperatur kondensasi yang lebih rendah dari rancangan. Selain itu, temperatur lingkungan pada saat pengambilan data yang dibawah temperatur lingkungan maksimal rancangan juga mengakibatkan tekanan discharge menjadi lebih rendah. Temperatur evaporasi hasil pengolahan data yang didapat sebesar 2,66 ⁰C sedangkan temperatur evaporasi perancangan adalah 5 ⁰C. hal tersebut dapat terjadi karena pengaruh dari tekanan suction. Tekanan suction hasil pengukuran nilainya lebih dari rendah dari tekanan suction rancangan. Nilai tekanan suction tersebut berpengaruh terhadap temperatur evaporasi, apabila tekanan suction rendah maka menghasilkan temperatur evaporasi yang rendah pula, sedangkan apabila tekanan suiction tinggi maka temperatur evaporasi menjadi lebih tinggi. 2. Efek Refrigerasi Efek refrigeasi rata-rata yang didapat dari hasil pengolahan data pada saat sistem sudah berada dalam kondisi yang steady adalah sebesar 170,091 kJ/kg. sedangkan nilai efek refrigerasi rancangan adalah 143,898 kJ/kg. Nilai efek refigerasi hasil pengolahan data lebih tinggi dari nilai efek refrigerasi rancangan karena pada perancangan sistem refrigerasi diasumsikan berada dalam kondisi yang ideal sehingga tidak mengalami superheating maupun subcooling. Sedangkan pada kondisi actual, sistem mengalami superheating sebesar 0,04 K dan subcooling sebesar 16,78 K pada menit ke-85. 3. Kerja kompresi Kerja kompresi rata-rata yang didapat dari hasil pengolahan data pada sistem saat berada dalam kondisi steady adalah sebesar 32,20 kJ/kg. nilai tersebut lebih tinggi jika di bandingkan dengan nilai rancangan yaitu 30,058 kJ/kg. hal ini disebabkan oleh pada kondisi sistem yang aktual terdapat rugi-rugi energi, tidak seluruh energi input kompresor digunakan untuk menaikan tekanan sistem sebagaimana fungsi utama kompresor, melainkan terdapat beberapa persen energi yang bertransformasi menjadi energi panas, energi gesek dan lain- 68 lain. 4. COPactual dan COPcarnot COPactual hasil pengolahan data jauh lebih besar dibandingkan dengan COPideal perancangan yaitu sebesar 10,72 sedangkan COPideal hasil perancangan adalah sebesar 4,79. Yang dimana hal tersebut tidak mungkin apabila COPactual lebih besar dari pada COPcarnot. Hasil dari COPcarnot sangat dipengaruhi oleh efek refrigerasi dan kerja kompresi dari sistem. Hasil pengolahan data menunjukan adanya selisih antara efek refigerasi dan kerja kompresor yang cukup besar yang menyebabkan COPactual yang tidak masuk akal. Hal ini disebabkan oleh suhu discharge yang kurang panas pada saat pengambilan data akibat dari liquid slugging. COPcarnot hasil pengolahan data yaitu sebesar 6,29 sedikit lebih besar jika dibandingkan dengan COPcarnot rancangan sebesar 6,18. Hal ini terjadi karena temperatur evaporasi dan kondensasi yang didapatkan dari pengolahan data lebih rendah dari temperatur evaporasi dan kondensasi rancangan. 5. Efisiensi Sistem Refrigerasi Efisiensi sistem refrigerasi rata-rata hasil pengolahan data yaitu sebesar 170% jauh lebih besar jika dibandingkan efisiensi ideal hasil rancangan sebesar 78%. Kondisi ini terjadi karena adanya perbedaan rasio COPactual dan COPcarnot yang cukup signifikan. 6. Temperatur Udara Luar, Entering Air, Udara Suplai dan Kabin Temperatur udara luar hasil pengukuran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur udara luar perancangan. Hal tersebut terjadi karena pada rancangan nilai temperatur udara luar yang diambil adalah temperatur rata-rata harian tertinggi di kota Bandung yaitu 29°C, sedangkan temperatur udara luar tertinggi yang terbaca pada saat proses pengambilan data 26,2°C. Temperatur entering air hasil pengukuran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur entering air rancangan. Nilai temperatur entering air rata-rata dari hasil pengukuran adalah senilai 23,6 °C dan temperatur entering air 69 rancangan adalah 24,8°C. Hal ini terjadi karena pengaruh rendahnya temperatur udara luar pada proses pengambilan data. Rendahnya temperatur udara luar mengakibatkan temperatur entering air yang merupakan udara campuran antara udara dari luar dan udara return dari kabin mengalami penurunan. Selain itu debit udara dari kedua udara tersebut juga ikut menentukan nilai temperatur entering air. Temperatur udara suplai rancangan adalah 10,5°C sedangkan dari hasil pengukuran didapatkan nilai rata-rata sebesar 12,5°C. Hal ini terjadi karena adanya kemungkinan persebaran temperatur yang tidak merata pada saluran keluaran koil dan juga karena adanya pengaruh panas dari koil reheat pada titik penempatan sensor sehingga besarnya error di titik ini harus dipertimbangkan. Temperatur udara di dalam kabin rata-rata dari hasil pengukuran adalah 22,6°C dan temperatur udara di dalam kabin rancangan adalah sebesar 23°C. Temperatur udara aktual di dalam kabin lebih rendah karena rendahnya temperatur udara luar sedangkan kapasitas proses pengkondisian udara (pendinginan dan reheat) tetap. Namun untuk data temperatur ini cenderung fluktuatif karena adanya mode normal dan mode kondenser untuk mengejar suhu dan RH ruangan. 7. RH Udara Luar, Udara Suplai dan Kabin RH udara luar rata-rata hasil pengukuran adalah 75%. Nilai ini berbeda sedikit dengan nilai RH rancangan sebesar 72%. Kondisi RH udara luar memang tidak lepas dari kondisi cuaca lingkungan yang tidak dikondisikan. Nilai yang didapat dari hasil pengukuran menunjukkan bahwa kondisi lingkungan pada saat pengambilan data memiliki RH yang cukup tinggi. RH udara suplai minimum yang didapat dari pengukuran menunjukkan nilai 33% sedangkan RH udara suplai rancangan adalah 69%. Kondisi ini terjadi akibat temperatur koil dari hasil pengukuran lebih rendah dibandingkan dengan temperatur koil rancangan dan juga besarnya proses reheat yang terjadi pada koil reheat. Artinya, sistem air cooler and dehumidifier ini bekerja sesuai dengan fungsinya yaitu melakukan proses pendinginan untuk menghasilkan temperatur suplai yang rendah dan proses reheat untuk menghasilkan RH udara suplai yang 70 jauh di bawah RH udara luar. RH udara di dalam kabin aktual yang terendah adalah sebesar 34,4% sedangkan nilai RH di dalam kabin/ruangan rancangan adalah 35% Kondisi ini terjadi karena temperatur udara yang dihasilkan di dalam kabin (22,6 °C) lebih rendah dari rancangan senilai 23°C namun rasio beban sensibel (RSHF) yang relatif sama (0,81). Oleh karena itu, dari karta psikometrik dapat dilihat jika ditarik sebuah garis proses dari titik udara suplai menuju titik ruangan yang memiliki rasio beban sensibel yang sama dengan rancangan namun dengan temperatur bola kering yang berbeda menghasilkan RH pada kabin/ruangan yang lebih tinggi. 8. RSHF dan GSHF Garis room sensible heat factor (RSHF) pada hasil pemetaan di karta psikometrik menunjukkan besarnya beban sensibel dibandingkan dengan beban total ruangan. Sedangkan garis gain sensible heat factor (GSHF) menunjukkan rasio beban sensibel total sistem air cooler and dehumidifier dibandingkan dengan beban total sistem air cooler and dehumidifier. Nilai garis RSHF yang diperoleh dari hasil pemetaan adalah 0,81 dan nilai RSHF rancangan adalah 0,82. Sedangkan garis GSHF yang diperoleh dari pemetaan di karta psikometrik menunjukkan nilai 0,675 dan nilai GSHF rancangan adalah 0,64. Hal ini menunjukkan bahwa beban sensibel dan beban laten di dalam kabin/ruangan sudah sesuai dengan rancangan. Namun masih ada ketidaksesuaian nilai GSHF hasil pengukuran dengan kondisi rancangan. Nilai GSHF aktual yang lebih tinggi mengindikasikan bahwa jumlah beban sensibel total pada kabin/ruangan yang dikondisikan lebih tinggi. 71 BAB V. PENUTUP V.1. Simpulan Setelah menghitung beban, merancang, memilih komponen, merakit serta menguji sistem air conditioning and reheat ini dapat disimpulkan bahwa: 1. Berdasarkan hasil pengujian, sistem ini memiliki nilai COPactual rata-rata sebesar 5,02, efisiensi sistem refrigerasi rata-rata 83% dan dapat mengkondisikan udara kabin hingga temperatur rata-rata 22,6 ⁰C dengan RH 33%. 2. Berdasarkan hasil pemetaan pada karta psikometrik, besarnya nilai RSHF pada sistem adalah 0,81 dan nilai GSHF adalah 0,675 3. Berdasarkan hasil perhitungan, besarnya kapasitas proses reheat yang terjadi pada sistem air conditioning and reheat yang dirancang adalah sebesar 0,453 kW dan besarnya kapasitas proses evaporasi pada sistem sebesar 2,02 kW. V.2. Saran Dalam pembuatan dan hasil pembuatannya sistem ini masih meiliki beberapa kekurangan yang masih bisa disempurnakan. Beberapa saran yang diberikan untuk meningkatkan kualitas sistem ini diantaranya adalah: 1. Dalam perancangan sebaiknya jika kondisi udara luar juga dikondisikan agar tercipta suatu keadaan beban total (GSHF) yang konstan dan tidak banyak bergantung pada kondisi udara luar. 2. Dalam indoor unit sistem yang dirancang lebih baik jika diberikan material insulasi agar segala proses perpindahan kalor yang terjadi pada unit tidak terganggu oleh udara lingkungan yang bisa saja mempengaruhi proses 3. Dalam pengambilan data, penempatan sensor ala tukur harus diletakan dengan benar dan sesuai prosedur agar dapat membaca data yang valid sehingga performansi sistem dapat diuji dengan baik. 72 DAFTAR PUSTAKA Gunakan reference manager seperti Mendeley, EndNote, Qiqqa, Zotero, DocEar atau fitur References dari MS Word untuk membuat Daftar Pustaka. Jangan lupa gunakan format APA6th. Dengan fitur/softwares tersebut maka daftar pustaka akan tersusun urut menurut abjad secara otomatis dan dapat diacu di dalam teks dengan mudah. Contoh penulisan format APA seperti terlihat dibawah ini. Anonim (2021). Standar Kinerja Energi Minimum dan Label Tanda Hemat Energi untuk Peralatan Pemanfaat Energi Pengondisi Udara. Jakarta : Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia. Arief, S. (2020). Analisa Kerusakan dan Pengaruh Variasi Massa Refrigerant Terhadap Koefisien Prestasi (COP) Sistem Pengkondisian Udara AC Praktikum Lab Mesin. Mechonversio: Mechanical Engineering Journal, 3(1), 29. https://doi.org/10.51804/mmej.v3i1.837 ASHRAE. (2018). ASHRAE Handbook Refrigeration. In Ashrae. https://pdfcoffee.com/2018-ashrae-handbook-refrigeration-sipdf-pdffree.html 73 LAMPIRAN A Curriculum Vitae LAMPIRAN B Gambar Kerja LAMPIRAN C Data Hasil Pengukuran LAMPIRAN D Data Sheet LAMPIRAN E Dokumentasi Tugas Akhir

Desain Simulator Pengkondisian Ruangan: Reheat & Panas Buangan

Products

Support

Desain Simulator Pengkondisian Ruangan: Reheat & Panas Buangan

Add this document to collection(s)

Add this document to saved

Suggest us how to improve StudyLib