1. Pengertian Alat Pendingin Central
Alat pendingin central merupakan alat yang digunakan untuk mengkondisikan udara ruangan, dimana udara dingin dari alat tersebut dialirkan ke ruangan yang dikondisikan melalui saluran khusus ( ducting ).
Bentuk dan cara pengoperasian dibuat sesederhana mungkin dengan memperhatikan keindahan dan kemudahan dalam perawatannya.
Jenis pendingin udara ada beberapa macam :
- Tipe window.
- Tipe split.
- Tipe central.
2. Dasar-Dasar Psikometrik
Psikometrik merupakan suatu bahasan tentang sifat-sifat campuran udara dengan uap air, dan ini mempunyai arti yang sangat penting dalam pengkondisian udara karena udara pada atmosfir merupakan percampuran antara udara dan uap air, jadi tidak benar-benar kering. Kandungan uap air dalam udara pada untuk suatu keperluan harus dibuang atau malah ditambahkan.
Pada bagan psikometrik ada dua hal yang penting, yaitu penguasaan akan dasar-dasar bagan dan kemampuan menentukan sifat-sifat pada kelompok-kelompok keadaan lain, misalnya tekanan barometrik yang tidak standar.
Untuk memahami proses-proses yang terjadi pada karta psikometrik perlu adanya pemahaman tentang hukum Dalton dan sifat-sifat yang ada dalam karta psikometrik, antara lain :
- Temperatur bola kering.
Temperatur bola kering merupakan temperatur yang terbaca pada termometer sensor kering dan terbuka, namun penunjukan dari temperatur ini tidak tepat karena adanya pengaruh radiasi panas.
- Temperatur bola basah.
Temperatur bola basah merupakan temperatur yang terbaca pada termometer dengan sensor yang dibalut dengan kain basah. Untuk mengukur temperatur ini diperlukan aliran udara sekurangnya adalah 5 m/s. Temperatur bola basah sering disebut dengan temperatur jenuh adiabatik.
- Titik embun.
Titik embun adalah temperatur air pada keadaan dimana tekanan uapnya sama dengan tekanan uap air dari udara. Jadi pada temperatur tersebut uap air dalam udara mulai mengembun dan hal tersebut terjadi apabila udara lembab didinginkan. Pada tekanan yang berbeda titik embun uap air akan berbeda, semakin besar tekanannya maka titik embunnya semakin besar.
- Kelembaban relatif.
Kelembaban relatif didefinisikan sebagai perbandingan fraksi molekul uap air di dalam udara basah terhadap fraksi molekul uap air jenuh pada suhu dan tekanan yang sama, atau perbandingan antara tekanan persial uap air yang ada di dalam udara dengan tekanan jenuh uap air yang ada pada temperatur yang sama. Kelembaban relatif dapat dikatakan sebagai kemampuan udara untuk menerima kandungan uap air, jadi semakin besar RH semakin kecil kemampuan udara tersebut untuk menyerap uap air.
Kelembaban ini dapat dirumuskan :
………………………( 1 )
dimana :
Pw = Tekanan parsial uap air
Pws = Tekanan jenuh uap air
( Stoecker, W.F and jones, J.W. 1989 . Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, edisi ke-2.Alih bahasa Ir.Supratman Hara.Jakarta : Erlangga )
- Kelembaban spesifik (rasio kelembaban)
Kelembaban spesifik (w) adalah berat atau massa air yang terkandung didalam setiap kilogram udara kering, atau perbandingan antara massa uap air dengan massa udara kering yang ada didalam atmosfir.
Kelembaban spesifik dapat dirumuskan :
…………….……………( 2 )
Dimana :
W = Kelembaban spesifik
Mw = Massa uap air
Ma = Massa udara kering
( Stoecker, W.F and jones, J.W. 1989 . Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, edisi ke-2.Alih bahasa Ir.Supratman Hara.Jakarta : Erlangga )
- Entalpi.
Entalpi merupakan energi kalor yang dimiliki oleh suatu zat pada temperatur tertentu, atau jumlah energi kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 kg udara kering dan x kg air ( dalam fasa cair ) dari 0oC sampai mencapai t oC dan menguapkannya menjadi uap air ( fasa gas).
- Volume spesifik.
Volume spesifik merupakan volume udara campuran dengan satuan meter-kubik per kilogram udara kering.
3. Proses Udara Thermal
Proses udara yang terjadi dalam karta psikometrik adalah :
- Proses pemanasan (Heating).
- Proses pendinginan (Cooling).
- Proses pelembaban (humidifikasi).
- Proses penurunan kelembaban (dehumidifikasi).
- Proses pemanasan dan pelembaban (Heating dan humidifikasi).
- Proses pemanasan dan penurunan kelembaban (Heating dan dehumidifikasi).
- Proses pendinginan dan pelembaban (Cooling dan humidifikasi).
- Proses pendinginan dan penurunan kelembaban (Cooling dan dehumidifikasi).
( G Pita, Edward . 1981 . Air Conditioning Principles and Systems . USA . John Wily and Sons. Inc.)
3.1. Proses pemanasan (Heating).
Proses pemanasan adalah proses penambahan kalor sensibel ke udara sehingga temperatur udara tersebut naik. Proses ini hanya disebabkan oleh perubahan temperatur bola kering udara tanpa perubahan rasio kelembaban. Garis proses pada karta psikometrik adalah garis horizontal ke arah kanan.
Gambar .1 Pemanasan Sensibel
( G Pita, Edward . 1981 . Air Conditioning Principles and Systems . USA . John Wily and Sons. Inc.)
3.2 Proses pendinginan (Cooling).
Proses pendinginan adalah proses pengambilan kalor sensibel dari udara sehingga temperatur udara tersebut mengalami penurunan. Proses ini hanya disebabkan oleh perubahan temperatur bola kering udara tanpa perubahan rasio kelembaban. Garis proses pada karta psikometrik adalah garis horizontal ke arah kiri.
Gambar 2 Pendinginan Sensibel
( G Pita, Edward . 1981 . Air Conditioning Principles and Systems . USA . John Wily and Sons. Inc.)
3.3. Proses pelembaban (humidifikasi).
Proses pelembaban adalah proses penambahan kandungan uap air ke udara sehingga terjadi kenaikan entalpi dan ratio kelembaban. Pada proses ini terjadi perubahan kalor laten tanpa disertai perubahan kalor sensibel . Garis proses pada karta psikometrik adalah garis vertikal ke arah atas.
Gambar 3 Pelembaban
( G Pita, Edward . 1981 . Air Conditioning Principles and Systems . USA . John Wily and Sons. Inc.)
3.4 Proses penurunan kelembaban (dehumidifikasi).
Proses penurunan kelembaban adalah proses pengurangan kandungan uap air ke udara sehingga terjadi penurunan entalpi dan ratio kelembaban. Pada proses ini terjadi perubahan kalor laten tanpa disertai perubahan kalor sensibel. Garis proses pada karta psikometrik adalah garis vertikal ke arah bawah.
Gambar 4 Penurunan Kelembaban
( G Pita, Edward . 1981 . Air Conditioning Principles and Systems . USA . John Wily and Sons. Inc.)
3.5 Proses pemanasan dan pelembaban (Heating dan humidifikasi).
Pada proses ini udara dipanaskan disertai dengan penambahan uap air, yaitu dengan mengalirkan udara melewati ruangan semburan air atau uap yang temperaturnya lebih tinggi dari temperatur udara, sehingga didapatkan peningkatan kalor sensibel dan kalor laten secara bersamaan. Pada proses ini terjadi kenaikan rasio kelembaban, entalpi, Tdb, Twb dan kelembaban relatif. Garis proses pada karta psikometrik adalah garis kearah kanan atas.
Gambar 5 Pemanasan dan Pelembaban
( G Pita, Edward . 1981 . Air Conditioning Principles and Systems . USA . John Wily and Sons. Inc.)
3.6. Proses pemanasan dan penurunan kelembaban
(Heating dan dehumidifikasi)
Pada proses ini udara mengalami pendinginan dahulu sampai temperaturnya dibawah titik embun udara, pada temperatur ini udara mengalami pengembunan sehingga kandungan uap air akan berkurang, kemudian udara dilewatkan melalui koil pemanas sehingga temperatur udara akan meningkat. Proses ini terjadi pada alat pengering udara (dehumidifier). Pada proses ini terjadi penurunan rasio kelembaban, entalpi, Twb, entalpi dan kelembaban relatif tetapi terjadi peningkatan Tdb. Garis proses pada karta psikometrik adalah garis kearah kanan bawah.
Gambar . 6 Pemanasan dan Penurunan Kelembaban
( G Pita, Edward . 1981 . Air Conditioning Principles and Systems . USA . John Wily and Sons. Inc.)
3.7 Proses pendinginan dan pelembaban (Cooling dan humidifikasi)
Proses ini dilakukan dengan melewatkan udara pada ruangan semburan air yang temperaturnya lebih rendah dari temperatur udara, tetapi lebih tinggi dari titik embun udara sehingga temperatur akan mengalami penurunan dan rasio kelembaban akan mengalami peningkatan.
Gambar 7. Pendinginan dan Pelembaban
( G Pita, Edward . 1981 . Air Conditioning Principles and Systems . USA . John Wily and Sons. Inc.)
3.8 Proses pendinginan dan penurunan kelembaban
(Cooling dan dehumidifikasi).
Proses ini dilakukan dengan cara melewatkan udara pada koil pendingin atau ruangan semburan air dimana temperaturnya lebih rendah dari temperatur udara sehingga terjadi penurunan kalor laten dan kalor sensibel.
Gambar 8. Pendinginan dan Penurunan Kelembaban
( G Pita, Edward . 1981 . Air Conditioning Principles and Systems . USA . John Wily and Sons. Inc.)
- Siklus Kompresi Uap
Siklus kompresi uap merupakan salah satu siklus yang digunakan dalam proses pendinginan, siklus kompresi uap memerlukan beberapa komponen utama agar siklus ini dapat bekerja dengan baik seperti kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator. Adapun proses ideal yang terjadi pada siklus kompresi uap adalah proses kompresi, kondensasi, proses ekspansi dan proses evaporasi, dan proses ini dapat digambarkan sebagai berikut :
( Stoecker, W.F and jones, J.W. 1989 . Refrigerasi dan Pengkondisian Udara, edisi ke-2.Alih bahasa Ir.Supratman Hara.Jakarta : Erlangga )
Gambar 9 Diagram P-H Sistem Kompresi Uap
Gambar .10 Diagram Sistem Kompresi Uap
1 – 2 Proses Evaporasi
Pada tahap ini terjadi pertukaran kalor di evaporator, dimana kalor dari lingkungan atau media yang didinginkan diserap oleh refrigerant cair dalam evaporator sehingga refrigerant cair yang berasal dari katup ekspansi yang bertekanan dan bertemperatur rendah berubah fasa dari fasa cair menjadi uap yang mempunyai tekanan dan temperatur tinggi. Maka besar kalor yang diserap oleh refrigerant adalah :
Qc = mº ( h2 – h1 ) ………………………( 3 )
Dimana :
Qc = Banyaknya kalor yang diserap di evaporator per satuan waktu
( kj/s).
mº = Laju aliran massa refrigerant ( kg/s).
h2 – h1 = Efek refrigerasi (kj/kg).
2 – 3 Proses Kompresi
Tahap ini terjadi di kompresor dimana refrigerant yang berfasa uap dengan temperatur dan tekanan rendah dikompresi secara isentropic sehingga temperatur dan tekanannya menjadi tinggi, besar kapasitas pemanasan dapat ditulis dengan persamaan :
Qw = mº ( h3 – h2 ) ………………………( 4 )
Dimana :
Qw = Kapasitas pemanasan ( kj/s).
mº = Laju aliran massa refrigerant ( kg/s).
h3 – h2 = Kerja kompresi (kj/kg).
3 – 4 Proses Kondensasi
Tahap ini terjadi di dalam kondensor, dimana panas dari refrigerant yang berfasa uap dari kompresor dibuang ke lingkungan sehingga refrigerant tersebut mengalami kondensasi. Pada tahap ini terjadi perubahan fasa dari dari fasa uap superheat menjadi fasa cair jenuh, pada fasa cair jenuh ini tekanan dan temperaturnya masih tinggi. Besarnya kalor yang dilepaskan di kondensor adalah :
qc = h3 – h4……………………….………( 5 )
Dimana :
qc = Kalor yang dilepas di kondensor (kj/kg)
h3 = Entalpi refrigerant yang keluar dari kompresor (kj/kg)
h4 = Entalpi refrigerant cair jenuh (kj/kg)
4 – 1 Proses Ekspansi
Tahap ini terjadi di katup ekspansi dimana refrigerant diturunkan tekanannya yang diikuti dengan turunnya temperatur isentalphi.
