I. Tujuan Praktikum

Mahasiswa dapat mengetahui apa itu HVAC Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja HVAC sebagai mesin pendingin dan pompa kalor (heat pump) Mahasiswa dapat memahami siklus kompresi uap Mahasiswa dapat menghitung performa dari mesin pendingin dan pompa kalor pada HVAC Mahasiswa dapat menghitung efektivitas komponen-komponen HVAC

II. Dasar Teori

A. HVAC

HVAC adalah singkatan dari Heating, Ventilation, and Air Conditioning (dalam bahasa Indonesia berarti pemanasan, ventilasi dan AC), berfungsi untuk menjaga kondisi udara pada suatu ruangan atau tempat dengan cara mengatur ventilasi dan pengkodisian udara. Heating : proses pengaturan udara untuk menciptakan udara panas. Ventilating : Proses pertukaran udara. Air Conditioning : Pengkondisian udara untuk menciptakan udara sejukB. Siklus Kompresi Uap

Siklus kompresi uap adalah siklus yang memanfaatkan perbedaan tekanan serta temperatur suatu refrigeran untuk memanaskan atau mendinginkan fluida lain. Komponen utama dari siklus ini adalah kompresor, kondensor, evaporator, dan katup expansi.

Gambar 1. Skema siklus kompresi uap

Gambar 2. Diagram P - h siklus kompresi uap ideal

Berikut adalah proses-proses yang terjadi pada ke empat komponen siklus kompresi uap :

1. Kompresi (1-2)Merupakan proses yang terjadi pada kompresor, dimana kompresor akan menekan refrigeran secara reversibel dan isentropik. Kerja atau usaha yang diberikan pada refrigeran tersebut akan membuat uap yang asalnya bertekanan rendah menjadi bertekanan tinggi serta berfasa uap kering/ superheat. Perbedaan tekanan ini juga akan membuat refrigeran mengalami kenaikan temperatur.Kompresor akan memompa refrigeran ke seluruh komponen melalui sistem pemipaan.

2. Kondensasi (2-3)merupakan proses pelepasan kalor refrigeran superheat ke lingkungan atau fluida lain (biasanya air), sehingga fasa refrigerant akan berubah dari uap menjadi cair jenuh tetapi tekanan dan temperaturnya masih tetap tinggi, sedangkan air akan mengalami kenaikan temperatur akibat dari perpindahan kalor yang terjadi. Kenaikan temperatur air inilah yang biasanya dimanfaatkan untuk berbagai keperluan. HVAC yang memanfaatkan perpindahan kalor pada proses kondensasi ini disebut dengan heat pump.

3. Ekspansi (3-4)merupakan proses penurunan secara adiabatis pada tekanan dan temperatur sehingga nilainya lebih rendah dari temperatur lingkungan yang dilakukan oleh sebuah katup ekspansi. Beberapa alat ekspansi diantaranya adalah pipa kapiler, katup ekspansi manual, Thermostatic Expansion Valve (TXV), Automatic Expansion Valve (AXV), Electronic Expansion Valve (EXP), dan lain sebagainya.

4. Evaporasi (4-1)Setelah refrigeran diekspansikan secara irreversibel adiabatik menjadi cairan jenuh, refrigeran akan memiliki tekanan dan temperatur rendah sehingga pada saat di evaporator, refrigeran akan menerima sejumlah kalor dari lingkungan/ fluida (dalam hal ini udara), dimana refrigeran akan berubah seluruhnya menjadi uap jenuh yang kemudian masuk ke kompresor untuk disirkulasikan kembali, sedangkan udara yang keluar dari evaporator akan mengalami pendinginan karena kalor dari fluida berpindah ke refrigeran. Udara segar&dingin inilah yang akan dimanfaatkan untuk berbagai keperluan seperti pada kulkas, mendinginkan ruangan pada AC (Air Conditionong) dan lain-lain. HVAC yang memanfaatkan proses perpindahan kalor pada evaporator ini disebut dengan mesin pendingin Pembagian evaporator berdasarkan bentuk koilnya yaitu pipa telanjang (bare tube), permukaan pelat (Plate Surface), dan bersirip (finned). Berdasarkan konstruksinya dibedakan menjadi shell & tube, Shell & coil, dan Bondelot. Sedangkan pembagian evaporator berdasarkan ekspansi langsung yaitu Tipe ekspansi kering (dry expansion type) dan tipe banjir (flooded type).

C. Mesin HVAC Yang Digunakan

Mesin HVAC yang digunakan adalah mesin pompa kalor, yang dilengkapi dengan sebuah heat exchanger dengan gambar skematik sebagai berikut :

Keterangan :1. Refrigerant yang digunakan adalah R-12.2. Kompressor berupa kompressor torak, semi hermatik dengan pendinginan udara. Kapasitas 9,46 m3/jam pada putaran 1450 rpm.3. Motor listrik tiga fasa 415 Volt 50 Hz dengan daya maksimum 2,5 KW.4. Air handling unitKipas udara terpasang pada AHU dengan 3 kecepatan yang berbeda. Maksimum laju udara yang dihasilkan adalah 0,37 m3/detik. Termometer berfungsi mengukur temperature bola kering dan basah yang terpasang pada saluran masuk dan keluaran AHU. Meter orifice yang dapat di pindah-pindah terpasang pada masukan saluran AHU.5. Kondensor, type shell dan tabung atau tube.

III. Alat Praktikum

1. Refrigrant 122. Air3. Mesin HVAC ( mesin pompa kalor)4. Stopwatch5. Anemometer

IV. Prosedur Percobaan

1. Nyalakan atau ON-kan saklar MCB untuk bagian heat pump dan sub water coolled.2. Hidupkan pompa, lalu buka katup aliran yang menuju heat pump sampai terbuka penuh.3. Nyalakan kipas angin (fan).4. Nyalakan kompresor.5. Dalam pengambilan data sebelumnya tunggu dahulu 15 menit, agar mesin panas.6. Setelah 15 menit pertama pada fan speed 1 , catat data dengan selang waktu 5 menit untuk selanjutnya.7. Diulang sampai 2 data yang didapatkan dengan selang waktu 5 menit.8. Ubah fan pada speed 2, lakukan pengambilan data seperti langkah 6 dan 7.9. Ubah fan pada speed 3, lakukan pengambilan data seperti langkah 6 dan 7 untuk 3 data.10. Setelah selesai matikan kompresor, kipas dan tutup katup airnya.11. Matikan kembali MCB-nya untuk heat pump dan water cooled.

VI. Analisis Data

Perhitungan no 4.

1. Performa pada bagian mesin pendingin

COP = = = = = 2.34

2. Performa pada bagian heat pump

PF = = = = = 0.566

3. Effektivitas pada kondensor

= x air = x 1000 = 0.142 kg= x ref = x 1304 = 0.043 kg

= = = = = 0.299 = 29.9 %

4. Effektivitas pada evaporator

= 0.083 x = 0.083 = 0.083 x 3.79 = 0.315 kg

= = = = 0.371 = 37.1 %

5. Effisiensi kompresor kompresor = = = = = 0.228 = 22.8 %

VII. Pembahasan

Dari data hasil perhitungan, didapat : Nilai COP (coefficient of performance) pada evaporator sebesar 2.34, hal ini menunjukan bahwa bagian mesin pendingin pada mesin HVAC memiliki effisiensi yang cukup baik, dimana dari beberapa literatur diketahui bahwa nilai COP yang baik untuk sebuah mesin pendingin harus berkisar >1. Nilai PF (perfoma) pada kondensor didapat angka sebesar 0.566, hal ini juga menunjukan bahwa bagian heat pump atau pompa kalor pada pompa kalor atau heat pump memiliki efisiensi yang cukup baik, dimana dari beberapa literatur diketahui bahwa nilai PF yang baik untuk bagian pompa kalor harus