Kata Pengantar

Puji dan syukur senantiasa kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, Karena atas karunia

dan rahmat-Nya serta dengan diiringi dengan usaha yang kami lakukan, kami dapat

menyelesaikan makalah kami yang berjudul “Kulkas Mini dengan Pendingin Peltier“.

Kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu kami untuk

menyelesaikan makalah ini dengan tepat pada waktunya. Semoga apa yang telah kami tulis

mengenai “Kulkas Mini dengan Pendingin Peltier” dapat bermanfaat bagi kita semua

kedepannya. Sebelumnya, kami mengucapkan mohon maafapabila tulisan pada makalah kami

ini terdapat kesalahan, karena manusia tidak akan luput dari kesalahan walaupun manusia itu

selalu berusaha dan mencoba untuk menjadi seseorang yang sempurna karena kesempurnaan itu

hanyalah milik Allah SWT.

Penyusun makalah

Faza Amaliya

BAB 1

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pemanasan global (Global Warming) adalah proses peningkatan suhu rata-rata atmosfer, laut,

dan daratan Bumi. Suhu rata-rata global pada permukaan Bumi telah meningkat 0.74 ± 0.18 °C (1.33 ±

0.32 °F) selama seratus tahun terakhir. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)

menyimpulkan bahwa, sebagian besar peningkatan suhu rata-rata global sejak pertengahan abad ke-20

sebagian besar disebabkan oleh meningkatnya konsentrasi gas rumah kaca akibat aktivitas manusia

seperti penggunaan bahan bakar fosil dan penebangan hutan secara ilegal. Berdasarkan proyeksi iklim

yang dikeluarkan oleh IPCC, suhu permukaan bumi akan naik 1,1°C sampai 6,4°C pada abad ke-21 ini.

Peningkatan suhu bumi akan menyebabkan naiknya permukaan laut serta berubahnya frekuensi dan curah

hujan yang dapat berdampak pada meluasnya kawasan gurun di wilayah subtropis.

Salah satu penyebab dari global warming adalah menipisnya lapisan ozon yang berdampak

pada tidak tersaringnya sinar ultraviolet dari matahari yang berbahaya bagi kesehatan kulit. Menipisnya

lapisan ozon salah satunya disebabkan oleh penggunaan Freon dalam kehidupan sehari-hari. Freaon

banyak ditemukan di berbagai alat peralatan rumah tangga, contohnya pendingin ruangan, pendingin

makanan seperti AC dan kulkas. Kulkas atau lemari pendingin yang kita kenal selama ini mempunyai

beberapa komponen utamaseperti Kompressor, Kondensor, Filter, Evaporator, Thermostat, Heater, Fan

Motor,dan Bahan Pendingin yakni Freon.

Pendingin makanan (kulkas) dikehidupan sehari-hari sangat bermanfaat, akan tetapi tanpa

kepedulian dalam pengoperasian dan pemeliharaannya, kulkas yang dahulunya bermanfaat bagi

kehidupan dapat mengancam keamanan dan kesehatan kita.

Tiap unit kulkas mempergunakan Freon. Freon adalah nama dagang dari bahan kimia

klorofluorokarbon atau CFC, yang digunakan dalam pembuatan pendingin makanan (kulkas). Freon

(CFC) merupakan penyebab global warming dan yang menjadi penyebab banyaknya perubahan di

lingkungan hidup, mulai dari meningkatnya suhu muka bumi sampai mencairnya es di kutub. Selain itu

Kulkas menggunakan daya listrik yang tinggi dan tidak sesuai dengan program save energi yang diusung

pemerintah.

Ketersediaan pendingin design copy makanan (kulkas) yang aman dan hemat energi merupakan

faktor penting dalam rangka mengurangi efek global warming dan ikut serta membantu peran pemerintah

dalam mengurangi krisis energi listrik. Salah satu solusi yang dapat dilakukan adalah dengan membuat

lemari pendingin (kulkas) tanpa Freon menggunakan peltier cooler yang ramah lingkungan dan hemat

energi. Peltier adalah modul Thermo-Electric. Komponen ini dilapisi oleh keramik tipis yang berisikan

batang Bismuth Telluride didalamnya. Ketika disupply tegangan DC sebesar 12volt-15volt dan arus 2-5

amper maka salah satu sisi akan menjadi panas, sementara sisi lainnya akan dingin. Selisih suhu diantara

keduanya dapat mencapai 60oC dan berbentuk tipis, berukuran 4x4 cm dengan tebal 4mm. Sehingga

dengan penerapan komponen ini bisa tercipta satu alat pendingin ruangan tanpa freon sebagai langkah

kecil menjaga kelestarian bumi dan menjadi solusi terhadap permasalahan global warming yang selama

ini banyak disebabkan oleh kulkas berfreon.

B. Rumusan Masalah

1. Bagaimana membuat kulkas dengan bahan pendingin yang ramah lingkungan?

2. Bagaimana prinsip bahan pendingin ramah lingkungan sehingga dapat mendapatkan dingin

C. Tujuan

1. Terciptanya kulkas mini yang ramah lingkungan

2. Mengidentifikasi prinsip kulkas mini dengan bahan pendingin keramik peltier

BAB II

Pembahasan

1. Pendingin Thermo-Electric Peltier

Pendingin Thermo-Electric (TEC), juga sering disebut pendingin Peltier atau pompa

panassolid-state yang memanfaatkan efek Peltier untuk memindahkan panassaat TEC / Peltier

dilewati arus maka alat ini akan memindahkan panas dari satu sisi ke sisi lain, biasanya

menghasilkan perbedaan panas sekitar 40°C- 70°C dalam perangkatyang high-enddapat

digunakan untuk mentransfer panas dari satu tempat ke tempat yang lain.Keramik Peltier atau

lebih dikenal dengan lempengan Peltiera dalah lempengan berbahan dasar keramik yang

memiliki fungsi sangat unik. Peltier iniadalahmodulThermo-Electric, umumnya

dibungkusolehkeramiktipis yangberisikan batang-batang Bismuth Telluride di dalamnya. Ketika

disupply teganganDC 12volt-15volt salah satu sisi akan menjadi panas dan sisi lainnya menjadi

dingin.Karena Peltier memiliki 2 bagian yang berbeda, yakni :

1. Cool Side (Heat Absorbed) yang bekerja menyerap kalor (panas) sehinggayang bekerja

menyerap kalor (panas) bagian ini merupakan lempengan yang dingin

2. Hot Side (Heat Released) yang bekerja melepas kalor (panas) sehingga bagianini

merupakan lempengan panas

Perbedaan suhu antara kedua bagian adalah sekitar 30 derajat celcius. Sehinggaapabila

bagian Hot Side bersuhu 45 derajat C maka Cool Side akan bersuhu sekitar15 derajat C. Jadi

semakin dingin Hot Side maka Cold Side akan semakin dingin puladan bisa sampai dibawah 0

derajat celcius

Gambar 1. Susunan Keramik Peltier

Gambar 2. Keramik Peltier

Efek ini biasanya digunakan untuk menghasilkan listrik, dan mengukur temperatur

sebuah objek. Prinsip kerja pendinginan adalah dengan mengalirkan panas dari pendingin

menuju heatsink menggunakan tenaga listrik, kemudian heatsink membuang panas yang

terkumpul ke udara menggunakan kipas. Tentu saja efektif itasprinsip ini tidak sebesar

pendinginan menggunakan freon, hanya sekitar 5-10 % dari mesin ideal (CarnotCycle)

sedangkan kulkas 40-60% mesin ideal. Namun kelemahan Peltier adalah Arus yang dibutuhkan

cukup besar, hingga 5-7 ampere agar bisa bekerja optimal.

2. Prinsip Kerja dari Pendingin Peltier

Ketika dua konduktor dihubungkan kontak listrik, elektron akan mengalir dari satu

konduktor yang mempunyai elektron kurang terikat ke konduktor yang mempunyai elektron

yang lebih terikat. Alasan yang mudah untuk hal ini adalah tingkat perbedaan Fermi antara dua

konduktor.

Perbedaan Fermi adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan bagian atas

kumpulan tingkat energi elektron pada suhu nol absolut. Konsep ini berasal dari statistik Fermi-

Dirac. Konsep energi Fermi adalah konsep yang sangat penting untuk memahami sifat listrik dan

termal pada benda padat. Kedua proses listrik dan termal biasanya melibatkan energi elektron.

Ketika dua konduktor dengan tingkat Fermi yang berbeda digabungkan, elektron akan

mengalir dari konduktor dengan tingkat yang lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah, hingga

perubahan potensial elektrostatik membawa dua tingkat Fermi menjadi nilai yang sama.

Arus yang melewati Junction baik arah maju maupun mundur akan menghasilkan

perbedaan suhu. Jika suhu Junction panas (heat sink) bpat isa dijaga tetap rendah dengan

mengurangi atau menghilangkan panas yang dihasilkan, maka suhu bagian yang dingin dapat

dipertahankan sesuai dengan yang diinginkan dan bisa beberapa puluh derajad dibawah titik nol.

Bahan Thermo-Electric

Semikonduktor adalah bahan pilihan untuk Thermo-Electric yang umum dipakai. Bahan

semikonduktor Thermo-Electric yang paling sering digunakan saat ini adalah Bismuth

Telluride(Bi2Te3) yang telah diolah untuk menghasilkan blok atau elemen yang memiliki

karakteristik individu berbeda yaitu N dan P. Bahan Thermo-Electric lainnya termasuk Timbal

Telluride (PbTe), Silicon Germanium (SiGe) dan Bismuth-Antimony (SbBi) adalah paduan

bahan yang dapat digunakan dalam situasi tertentu. Namun, Bismuth Telluride adalah bahan

terbaik dalam hal pendinginan.

Bismuth Telluride memiliki dua karakteristik yang patut dicatat. Karena struktur kristal,

Bismuth Telluride sangat anisotropic. Perilaku anisotropic perlawanan lebih besar daripada

konduktivitas termalnya. Sehingga anisotropic ini dimanfaatkan untuk pendinginan yang

optimal. Karakteristik lain yang menarik dari Bismuth Telluride adalah kristal Bismuth

Telluride (Bi2Te3) terdiri dari lapisan heksagonal atom yang sama.

Daya Guna

Sebuah Thermo-Electric biasanya akan menghasilkan perbedaan suhu maksimal 70oC

antara sisi panas dan dinginnya. Apabila Thermo-Electric semakin panas maka akan semakin

kurang efisiensinya. Karena Thermo-Electric perlu untuk mengurangi atau menghilangkan panas

yang ditimbulkan dari proses pendinginan maupun dari panas yang dihasilkan oleh daya listrik

yang diumpankan. Jumlah panas yang ditimbulkan sebanding dengan arus dan waktu.

Thermo-Electric mempunyai efisiensi 4 kali lebih rendah jika dibandingkan dengan yang

konvensional. Thermo-Electric mempunyai efisiensi sekitar 10% - 15%, sementara efisiensi

model konvensional antara 40% - 60%. Karena efisiensi yang rendah ini, pendingin Thermo-

Electricumumnya hanya digunakan dalam aplikasi dimana diperlukan tidak ada bagian yang

boleh bergetar, pemeliharaan rendah, ukuran kecil, dan orientasi ketidakpekaan.

[KOMPONEN]

1. Peltier 

2. Pendingin 

3. Kipas kecil 

   Kipas kecil yang biasa berada di dalam pc / portable kipas laptop

4. box kulkas kecil

 Di buat dari bahan Sterofoam. berguna sebagai wadah minuman

5. lem plastik

6. kabel usb

[CARA PEMBUATAN]

1. Susun pendingin seperti gambar di bawah ini. dan gunakan lem sebagai perekat.

lalu beri pendingin lagi di balik Pletier sehingga bgaian Pletier di apit oleh pendingin.

2. Perancangan ini beroperasi pada tegangan 3V-12V, pada USB keluaran 5V bisa

diterapkannya. Nah pada kabel USB didalamnya terdapat beberapa kabel, fokus pada

kabel merah (positif) dan kabel negatif (hitam) yang nantinya akan dicolokkan di laptop

sebagai dayanya. Berikut gambarnya

kabel pada kipas merah disambung dengan peltier merah

kabel pada kipas hitam disambung dengan peltier hitam

nantinya disambung ke kabel USB menjadi satu

3. Rakit komponen diatas dan pasang kan di bawah box. seperti gambar di bawah ini. dan

pastikan box di beri lubang sebesar pendingin dan masukan setengah bagian pendingin

tersebut ke dalam box .

4. hasil akan terlihat seperti ini .

catatan :

a. Komponen dapat dibeli di toko elektronik

b. Peltier bekerja pada tegangan 5V-12V

c. Cocok untuk mendingin kan minuman.

d. Pastikan semua bagian di beri lem agar tidak mudah lepas

Kulkas/Almari Es dan pendingin ruangan memanfaatkan kompresor, kondensor dan refrigeran

cair untuk mendapatkan suhu yang rendah, dengan sumber tegangan AC. Sementara Thermo-

Electricmenggunakan tegangan DC, heat sink dan semikonduktor. Perbedaan mendasar ini

memberikan pendingin Thermo-Electric mempunyai keunggulan dibanding kompresor.

Keunggulan itu antara lain :

1. Tidak ada bagian yang bergerak. Sehingga sangat sedikit atau bahkan tidak memerlukan

perawatan. Hal ini sangat ideal untuk penggunaan yang mungkin sensitif terhadap

getaran mekanis pendinginan.

2. Tidak ad zat pendingin semisal CFC yang berpotensi membahayakan.

3. Mengurangi kebisingan semisal kipas pendingin sementara memberikan pendinginan

yang lebih besar.

4. Cocok untuk aplikasi-aplikasi yang berukuran kecil semisal mikroelektronik.

5. Umur panjang, lebih dari 100.000 jam MTBF (Mean Time Between Failures).

6. Mudah dikontrol (dengan tegangan dan arus).

7. Respon dinamis cepat.

8. Dapat memberikan pendinginan di bawah suhu lingkungan.

9. Ukuran kecil dan ringan.

Kelemahan

1. Mempunyai keterbatasan untuk panas yang dihasilkan

2. Lempeng pendinginan dan pemanasan sebanding, semakin rendah sisi panas, maka sisi

dingin juga semakin rendah juga.

3. Tidak efisien

BAB III

Penutup

1. Kesimpulan

a. Pendingin Termoelectric (TEC), juga sering disebut pendingin Peltier ataupompa

panassolid-state yang memanfaatkan efek Peltier. Saat TEC / Peltier dilewati arus

maka alat ini akan memindahkan panas dari satusisi ke sisi lain, biasanya menghasilkan

perbedaan panas sekitar40°C -70°C.

b. Bahan semikonduktor Thermo-Electric yang paling sering digunakan saat ini adalah

Bismuth Telluride (Bi2Te3). Thermo-Electric dibangun oleh dua buah semikonduktor

yang berbeda, satu tipe N dan yang lainnya tipe P.

c. Thermo-Electric mempunyai efisiensi 4 kali lebih rendah jika dibandingkan dengan

yang konvensional. Thermo-Electric mempunyai efisiensi sekitar 10% - 15%,

sementara efisiensi model konvensional antara 40% - 60%.

DAFTAR PUSTAKA

http://listianto-tri.blogspot.co.id/2014/06/membuat-kulkas-kecil.html. Diakses pada 18

November 2015

http://utek-quantum.blogspot.co.id/2012/04/kulkas-mini-benarkah-bisa-mendinginkan.html.

Diakses pada 18 November 2015

http://www.chillersurabaya.com/2013/07/mini-chiller-dengan-menggunakan-keramik.html.

Diakses pada tanggal 19 Desember 2015

https://id.wikipedia.org/wiki/Generator_termoelektrik. Diakses pada 21 November 2015

http://www.vedcmalang.com/pppptkboemlg/index.php/menuutama/listrik-electro/1292-

mengenal-thermo-electric-peltier. Diakses pada 20 november 2015

http://efekpeltier.blogspot.co.id/. Diakses pada 22 November 2015