Media  Elektrika, Vol.  5 No. L, )uni 2OL2

## RANCANG BANIGUN ALAT PEMANAS AIR DAN KONSERVASI EI\-ERGI PADA  MESIN PENDINGTN AC lPK
Gilang  Akbar  Surnartal), Bambang Supradono2), Aris Kiswanto3)
''''3Iurusan Teknik  Elektro  - Fakultas Teknik
Universitas  Muhammadiyah  Semarang
Jl. Kasipah no.10-12 Semarang - Indonesia
Presidential Insytrcfion recently  about saving  and energt eficiency, it is necessary  that  efforts should be made to support the program. In energt sovings in the household sector can be done in vo,rious wqvs from the smallest thing twning off lights that  are  nat necessary  to the utilization of waste heatfrom  air conditioning  to hot  water  purposes. Alternative technologtes,  the heat  energt  generated fu the air conditioning mit is the potential  energt that  can be ufilized  to get hot water for free. Given the climate in Indonesia is quite hot, m)any hospitals, hotels, residential  upper  middle or apartment is equipped with air-conditioning otd heat generated in the caoling ry'stem is disposed into the eivironrnent. Infact. the  heat energl can be usedfor heating water can be usedfor  water bath or other purposes. It is necessa,y  to develop  a means of combined cooling  and heating water. These devices are 'exfected simultaneously  to increase  c:omfort and  scve energ).
Keywords:  Conservation  of enetgt in refrigeration  I pk

## 1. PENDAHULUAN
Kebutuhan air panas untuk keperluan
hidup sehari hari telah menjadi kebutuhan
primer setiap  orang. Air panas tidak hanya
sebagai kebutuhan di rumah  tetapi sudah
menjadi standart  internasional, baik untuk keperluan hotel, rumah sakil apartemen,
industri dan lain lain.
Cara  mendapatkan air panas pun tidak mudah dan diperlukan biaya operational
yang besar untuk biaya pemakaian listrik dan gas.  Seiring  dengan Instruksi Presiden
baru-baru ini mengenai penghematan energi,  maka  perlu  upaya-upaya  yang  perlu dilakukan  untuk  mendupkung  program  ini.
Dalam penghematan energi di sektor
Rancang Bangun Alat.....
rumah tangga dapat dilakukan dengan berbagai cara darr hal terkecil mematikan lampu yang'tidak  diperlukan sampai pada pemanfaatan limbah kalor dari pendingin
ruangan untuk keperluan  air panas
Alternative teknologi,  Sumber energi panas yang dihasilkan oleh unit AC
merupakan potensi energi yang dapat  di manfaatkan untuk mendapatkan air panas secara gratis. Mengingat iklim di Indonesia cukup panas, banyak  perumahan  menengah ke' atas  ataupun apartemen dilengkapi dengan  pendingin  ruangan dan panas yang dihasilkan pada  sistem pendingin tersebut dibuang begitu saja ke lingkungan. Padahal energi kalor tersebut  dapat dimanfaatkan
l"
httn  ://i urnal.  uni mus. ac. i d
untuk pemanas air yang dapat digunakan untuk  air mandi. Maka perlu dikembangkan suatu alat gabungan pendingin ruangan dan pemanas air. Alat ini diharapkan secara bersamaan dapat meningkatkan  kenyaman dan hemat energi.

## 2. TTNJAUAN  PUSTAKA
.  Air Conditioner, yang lebih dikenal
dengan AC adalah mesin  penyejuk ruangan.
Memiliki beperapa komponen yakni :
a) Kompresor:
Kompresor  adalah power unit dari sistem sebuah AC. Ketika AC
dij alankan, kompresor  mengubah fluida kerja/rcfrigent  berupa gas dari yang bertekanan rendah menjadi gas yang
bertekanan tinggi. Gas bertekanan
tinggi kemudian  diteruskan menuju
kondensor.
b) Kondensor:
Kondensor  adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengubah/mendinginkan gas yang
bertekanan tinggi berubah menjadi
cairan yang bertekanan tinggi. Cairan lalu dialirkan  ke orifice tube.
c) Orifice Tube :
Cairan  bertekanan tinggi diturunkan
tekanan dan  suhunla  menjadi cairan
dingin bertekanan rendah. Dalam
beberapa sistem, selain memasang
I 16 I
sebuah orifice tube, dipasang katup ekspansi.
d) Katup Ekspansi :
Katup ekspansi,  merupakan  komponen terpenting dari sistem. Ini dirancang untuk mengontrol aliran cairan pendingin  melalui  katup orifice yang merubah wujud cairan  menjadi uap ketika zat pendingin meninggaikan katup pemuaian dan memasuki evaporator/pendingin
e) EvaporatorlPendingin:
Refrigent menyerap panas dalam ruangan melalui  kumparan penciingin dan kipas  evaporator meniupkan udara dingin ke dalam  ruangan. Refrigent dalam evaporator mulai berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah, tapi masih  mengandung  sedikit cairan. Campuran refrigent kemudian masuk ke akumulator / pengering. lni juga dapat berlaku seperti  muluUorifice kedua bagi cairan yang berubah menjadi  uap bertekanan  rendah  yang murni, sebelum melalui kompresor untuk memperoleh  tekanan dan beredar dalam  sistem lagi. Biasanya, evaporator dipasangi silikon yang be'fungsi untuk menyerap kelembapan  dari refrigent.
Kompresor yang ada pada sistem pendingin  dipergunakan sebagai alat untuk rnemampatkan fluida kerja (refrigent), jadi refrigent yang  masuk ke dalam  kompresor
Gilang Akbar S, Bambang S, Aris  Kiswanto
dialirkan ke condenser yang kemudian
dimampatkan di kondenser'
Di bagian kondenser ini refrigent yang
dimampatkan akan berubah fase dari
refrigent  fase uap menjadi refrigent fase
cair, maka  refrigent  mengeluarkan kalor
yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent.  Adapun  besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondenser adalah
jumlahan dari energi kompresor yang
diperlukan  dan energi kalor  yang  diambil evaparator dari substansi yang akan
didinginkan.
Pada kondensor  tekanan refrigent yang
berada dalam pipa-pipa kondenser relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan
tekanan refrigent yang berada pada pipi-
pipa evaporator.
Setelah pfligent lewat-kondenser dan
melepaskan kalor penguapan dari fase uap
ke fase cair maka refrigent dilewatkan
melalui  katuP eksPansi, Pada katuP
ekspansi ini refrigent tekanannya
diturunkan sehingga refrigent berubah
kondisi dari fase cair ke fase uap yang
kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam
evaporator ini refrigent akan berubah
keadaannya dari fase cair ke 135s'  uap:
perubahan fase ini disebabkan karena
tekanan refrigent  dibuat  sedemikian rupa
sehingga refrigent setelah meiewati katup ekspansi dan melalui  evaporator  tekanannya menjadi sangat turun.
Rancang Bangun Alat."..
Hal ini secara praktis dapat dilakukan
dengan jalan diameter pipa yang ada
dievaporator relatif lebih besar jika
dibandingkan dengan diameter pipa yang
adapada kondenser.
Dengan adanYa Perubahan  kondisi refrigent  dari  fase cair ke fase uap maka untuk merubahnYa dari fase cair ke refrigent fase uep maka Proses ini rnembutuhkan energi Yaitu energi
penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan  adalah  energi yang berada di
dalam substansi  y ang akan didinginkan'
Energi yang diambil  dalam substansi yang akan didinginkan  maka enthalpi
substansi yang akan didinginkan akan
menjadi turun, dengan turunnya enthalpi maka temperatur dari substansi  1'ang akan didinginkan akan  menjadi turun' Proses ini
akan  berubah terus-merr"*s sumpui  terjadi pendinginan yang sesuai dengan keinginan'
Adanya  mesin  pendingin listrik ini maka
untuk mendinginkan atau menurunkan
temperatur  suatu substansi dapat dengan
mudah  dilakukan.
Kunci utama dari AC acialah refrigerant, Ymg umumnya adalah
fluorocarbon yang mengalir dalam  sistem'
menjadi  cairan  dan melepaskan  panas saat
dipompa (diberi tekanan),  dan menjadi gas dan menyerap  Panas ketika tekanan dikurangi. Mekanisme berubahnYa
.refrigerant menjadi cairan lalu gas dengan lv
I
memberi  atau  mengurangi  tekanan terbagi mejadi  dua area:  sebuah penyaring udara, kipas, dan cooling coil (kumparan pendingin)  yang  ada pada sisi ruangan dan sebuah kompresor  (pompa),  condenser coil (kumparan  penukar  panas),  dan kipas pada jendela luar.
Udara panas dari ruangan melewati filter, menuju ke cooling coil yang berisi cairan  refrigerant yang dingin, sehingga udara  menjadi dingin, lalu melalui teralis/kisi-kisi  kembali ke dalam ruangan.
Pada kompresor, gas refrigerant dari cooling coil lalu dipanaskan  dengan cara pengompresan. Pada condenser coil, refrigerant melepaskan  panas dan menjadi cairan,  yang  tersirkulasi  kembali  ke cooling coil. Sebuah  thermostat  mengontrol  motor kompresor  untuk mengatur suhu ruangan.
lrrfr

## 3. METODOLOGIPENELITIAN
Sebelum melakukan pengp.iian sebaiknya kita melakukan pengecekan cii masing-masing  alat,sesuai kegunaan dan kelayakan  dalam beoperasi.
Serta pencatatan data  manual ),&fig tetdapat di alat tersebut  sangatlah penting ,yang rnana  bisa di lakukan  pembandingan
dan pengukuran setelah alat  beroperasi,serta langsung  dilakukan penghitungan.

## Langkah-  langkah pengujian
a) Pengukuran unit  AC sebelunr pengujian
Pemeriksaan seluruh  peralatan uji dan perlengkapannya merupakan langkah pertama yang mungkin dilakukan untuk menjaga  keselamatan  dan kondisi peralatan agar senantiasa baik.
Hal yang perlu mendapat perhatian adalah:
o Memeriksa  seluruh kondisi peralatan uji antara lain seperti power supplSz dan sistem kelistrikan.
. Memeriksa kinerja AC yg mar.ili
bagus kelayakann
b) Pemotongan Pipa antara Kompresor
dan Kondensor
Proses ini diawali dengan  pemutusan pipa ukuran 3i8 pada  output kontpressor kenrudian  menyambungnya  kembali dengi:ri pipa yang sudah dirangkai dengan  tangki
Gilang Akbar S, Bambang S, Aris Kiswanto
Gambar l.Siklus kerja AC
Media  Elektrika, Vol. 5 l.lo. 1, Juni 2012
tempat air (dimasukkan  kedalam tangki
aari di las rapi supaya tabungnya tidak bocor. Tangki penamPung air harus
delengkapi dengan pemasangan dua keran besi untuk input ai dan outPut air,
diusahakan tangici terbuat dari  bahan  yang
dapat  menyimpan panas, sehingga  air
hangat pun awet dan  dapat dimanfaatkan
kapan  saja. Air yang  masuk kedalam
tangki adalah dari tandon ait (tempat
ponampungan air yang berada diatas rumah
atau gedung), jadi kita menggunakan
konsep bejana jatuh sehingga tidak usah
menambah  biaya  untuk membeli pompa  air.
c) Panjangkan  dan ulirkan pipa dalam
Tangki
Langkah selanjutnYa setelah
pemotongan pipa adalah memanjangkan
pipa lalu di teruskan  ke dalam tabung
pemanas air serta usahakan dibikin  ulir
dengan tujuan panas  yang di hasilkan  bisa maksimal suhu dan waktu saat proses pemanasannya.
d) Sambung PiPa  OutPut dari tangki
dengan Input Kondensor
Setelah  melakukan penguliran di dalam
tabung,  pipa "di keluarkan lagi dan di teurskan (disambung) menuju input
-kondensor sesuai aliran  sistem kerja  AC,
jadi disini kami tidak merubah instalasi
namun hanya memodifikasi dengan
memanjangkan pipa, agar  bisa masuk air
dan bertujuan mampu  teredam  air,berakibat
Rancang Bangun  Alat.....
air bisa menjadi panas  sesuai suhu yang diinginkan untuk menghindari kurang keefiktifan  panas Freon, diharapkan  pipa yang di luar agar  bisa di bungkus dengan pembungkusnya,  dengan tduan suhu panas di dalam pipa tidak terbuang oleh udara yangadadi luar.

## e) Pemvakuman Freon AC
Sebelum sistem pengkondisian udara ini diisi refrigerant, hal terpenting  yang harus diperhatikan adalah ada  tidaknya  uap air dalam sistem. Uap air dapat  membeku di dalam alat ekspansi dan mengakibatkan penyumbatan  (moisture clogging). Oleh sebab itu, uap air ini harus dikeluarkan dahulu dengan  cara pemvakuman.
0 Isi Freon ke AC
Setelah proses pemvakuman selesai  dan di pastikan didalam pipa sudah tidak ada oup ui, yang tersisa,ia"gt at selanjutnl'a adalah pengisian  Freon,Freon  yang diisikan harus sesusai volume penyimpanan  dalan
AC,kama . kalo  tidak sesuai bisa mempengaruhi kinerja  AC itu sendiri,bahkan suhu indoor unit yang di
hasilkan bisa terpengaruh  dinginnya.
g) Pengujian dan Pengambilan Data
Adapun langkah-  langkah  pengambilan data
adalah sebagai berikut
' Mempersiapkan alat tulis dan lembar
pengambilan data.
t,,
Mempersiapkan dan menempatkan
seluruh alat ukur pada posisinya dan
memastikan  dalam kondisi  baik Menempatkan saklar pengkondisian
udara pada posisi ON dan memutar
saklar blower evaporator pada posisi
high.
" Mengukur parameter- parameter
tekanan dan suhu refrigerant yang
masuk dan keluar dari kompresor,
kondensor, kutop ekspansi dan evaporator r Mencatat semua data dari hasil pengamatan. ,

## 4. AT.{A-IISA DAN IIASIL
Tangki Heat Exchanger berfungsi sebagai tempat  perpindahan panas yang dihasilkan frcon dengan air dingin  yang dirnasukkan ke dalam tangki selain itu juga sebagai penampung  sementara air panas sebelum digunakan. Air dingin akan berubah suhunya  seiring  dengan  kenaikkan suhu panas freon.  Dengan  demikian air panas
akan  tercipta  dan dapat digunakan untuk keperluan rumah sakit untuk mandi, membersihkan peralatan rumah sakit dan lain-lain. Gambar 2.  di bawah ini menujukkan  model  tangki heat exchange:.
Gambar 2. Tangki  Heat Exchanger
Penggabungan Tangki Heat  Exchanger  ke dalam  siklus kerja AC
Proses ini diawali dengan  pemutusan pipa ukuran 3/8 pada  output kompressor kemudian  menyambungnya  kembali dengan pipa  yang sudah dirangkai dengan  tangki tempat air (dimasukkan  kedalam tangki dan di las rapi supaya tabungnya tidak bocor), cara  penyambungan pipa tembaga tersebut adalah dengan menggunakan las (karbit  atau  LPG), selanjutnya menyambung pipa output dari tabung menuju  ke kondensor AC.
Tangki penampung air harus delengkapi dengan pemasangan dua keran besi untuk  input air dan output air, dilas yang rapi supaya air yang masuk di dalam tangki tidak bocor, diusahakan tangki terbuat dari bahan yang  dapat menyimpan panas,  sehingga air hangat pun  all,et dan dapat dimanfaatkan  kapan saja.
I Gilang Akbar
S, Banrbang  S, Aris Kiswanto
dari tandon air (tempat penampungan air
yang berada diatas rumah atau  gedung), jadi
kita menggunakan konsep  bejana jatuh sehingga tidak usah menambah biaya
untuk membeli pompa air tambahan  untuk
mengisi  tangkinya, secara otomatis jika air hangat telah terpakai maka tangki akan
terisi kembali  oleh  air dari'randon air yzng
ada di atas.
Setelah tangki Heat  Exchanger terbuat
kemudian di gabungkan ke dalam siklus kerja AC untuk memPeroleh Proses
perpindahan kalor yang dihasilkan  dari AC,
yang nampak  pada gambar 3.
Dari pengujian skala lab, alat ini dibuat dengan memanfaatkan tekanan freon yang
trnggi karena dipompa oleh kompressor sehingga  menghasilkan panas pada pipa- pipa kondensor, kami memotong PiPa output kompressor  yang  menuju kondensor, karena pada titik inilah derujat  panas paling
maksimal  sebagai akibat  dari  tekanan  freon yang sangat tinggi oleh kompressor' seperti gambar 3.
Gambar 3. Penggabungan Tangki Pemanas
air dengan outdoor unit AC

## 5. KESIMPULAN
Dari  hasil rekaYasa ini diPeroleh kesimpulan-kesimpulan sebagai berikut :
1. Pemanas air dari energi panas gas buang
fteon AC terbukti  mampu  menghasilkan air panas  gratis tanpa adanya polusi
(ramah  lingkungan) yang setara alat pemanas air biasa/water heater.
2. Pemanas air dari energi panas gas buang freon AC tidak membutuhkan  energi
tambahan seperti Pada  Pemanas air biasa yang menggunakan gas dan listrik, sehingga dapat menjadi solusi
dalam  efisensi  energi  penggunaan water
heater.
3. Kompressor kerjanya tebih ringan karena panas Yang dihasilkannYa
diredam dua kali, Yaitu dengan ait
Rancang Bangun  Alat.....
t,,
dalam  tangki  dan dengan fan (kipas), Werlin .S. Nainggolan, "Termodinamika,,, sehingga konsumsi  arus listrik pada AC
Penerbit  CV, Armico, Bandung , lgg7. setelah ditambah water heater menurun trvilliam c. Reynolds, Hendry c. sekitar  0,4 sampai  0,5 ampere untuk AC
perkin,,,Termodinamika Teknik,,,
lPk. penerbit Erlangga, Jakarta,l996.
4. AIat Pemanas air dari energi panas gas www.hidrokarbon-pengganti-freonJebih- buang freon AC dapat dikomersilkan dingin-dan-hemat-30-listrik- karena  membantu solusi mernperoleh l93gg06.htrnl air panas secara gratis dan dapat
menurunkan konsumsi daya listrik hinggal4Yo

## DAFTAR  PUSTAKA
Arismunandar Wiranto, Saito Heizo,
"Penyegar lJdara", Penerbit Pradnya
Paramita,  Jakarta, 2000.
Frank Kreith,  Arko Prijono,"Prinsip-Prinsip
Perpindahan Panas", Penerbit  Erlangga,
lakartz, 1997.
Holman JP, "Perpindahan Kalor", Penerbit
Erlangga,  Jakarta, I 988.
http ://www.pertaminaptc.com/trome. oho?ac
t:articles&id=54
hup ://www. globalindoprima.com/hydrocar
bon
Stoecker, Wilbert F, Jones Jerold W,
Supratman Hara, "Refrigerasi dan
Pengkondisian  LJdara", Edisi kedua,
Penerbit  Erlangga,  I akarta, 1992.
Sumarto, "Dasar-dasar Mesin Pendingin",
Penerbit Andi Offset, Yogyakarta,
2000.
22 I I Gilang Akbar S, Bambang S, Aris Kiswanto