Abstrak—Operasional  reefer  container  membutuhkan  daya besar  untuk  menghasilkan  kinerja  pendinginan  yang  optimal dan  sesuai  harapan.  Hal  ini  sejalan  dengan  proyeksi peningkatan penggunaan reefer container pada masa yang akan datang.  Semangat  menjaga  efisiensi  penggunaan  energi  telah mendorong  sektor  industri  dan  peniliti  mencari  cara  untuk menyelesaikan  permasalahan  terhadap  penggunaan  energi yang  besar  pada  operasional  reefer  container.  Upaya  yang dilakukan  adalah  dengan  melakukan  inovasi  terhadap penyimpanan  energi agar  dapat  menjaga suhu  optimal  dalam ruang muat dengan efisiensi penggunaan energi. Penyimpanan kalor  dalam  bentuk  Phase  Change  Material  (PCM)  yang dilakukan  bersamaan  dengan  upaya  pendinginan  ruang  muat memungkinkan untuk menjaga suhu ambien ruang cargo agar kenaikan  suhunya  dapat  diperlambat.  Bahan  PCM  yang digunakan  adalah  larutan  NaCl  dengan  konsentrasi  18% karena  memiliki  kapasitas  termal  yang  tinggi  serta  titik  beku hingga  -14°C.  Penelitian  eksperimental  menggunakan  sistem refrigerasi kompresi uap dengan ruang muat yang dipasang box enkapsulasi  berisi  PCM.  Peneliti  melakukan  penelitian terhadap sistem refrigerasi konvensional dan sistem refrigerasi hybrid  PCM.  Sistem  refrigerasi  konvensional  memiliki  waktu pendinginan  yang  lebih  singkat  dengan  tekanan  kerja  yang lebih  tinggi.  Suhu  komponen  kedua  sistem  refrigerasi cenderung  sama,  kecuali  pada  kompresor.  Suhu  ambien  dan laju kenaikan suhu sistem refrigerasi hybrid PCM lebih rendah dibandingkan sistem refrigerasi konvensional. COP kedua jenis sistem memiliki nilai yang tidak berbeda secara signifikan pada suhu  -10°C,  -15°C,  dan  -19°C.  Hal  ini  menunjukkan  kinerja sistem refrigerasi kedua sistem  cukup stabil untuk  melakukan proses pendinginan sesuai target suhu pendinginan.
Kata Kunci—Sistem Refrigerasi, PCM, COP, Reefer Container.

## PENDAHULUAN
EBUTUHAN reefer  container ikut  tumbuh  seiring dengan adanya moda transportasi yang mendukung dari sektor laut dan darat (kapal laut, kereta api, truk). Mayoritas penggunaan refeer container adalah  pelaku  bisnis  makanan yang  membutuhkan  ketahanan  terhadap  upaya  pembusukan pada  komoditas. Reefer  container berupaya  meminimalisir pembusukan  dengan  mempertahankan  suhu  pada  kondisi dingin  dimana  bakteri  penyebab  pembusukan  tidak  dapat berkembang.
Tingkat  konsumsi  energi  dalam  daerah  peletakan reefer container merupakan  yang  paling  tinggi  di  terminal  peti kemas.  Konsumsi  rata-rata  energi  yang  diperlukan reefer container mencapai  sekitar  6kW/TEUs  hingga  9kW/FEUs untuk ukuran 40 feet [1]. Semakin besarnya kebutuhan kon- sumsi  daya  untuk reefer  container ,  ditambah  harga  bahan bakar  untuk  operasional  pada  saat  di  pelabuhan  maupun  di atas kapal yang fluktuatif, dan semakin banyaknya kompeti- tor di bidang shipping line , berbagai usaha untuk mengurangi
tingkat konsumsi energi ( saving energy ) dari reefer container pun menjadi isu terkini yang perlu dicari solusinya.
Thermal energy storage (TES) dalam bentuk phase change material menjadi solusi penurunan penggunaan bahan bakar terhadap  operasional reefer  container .  TES  akan  berfungsi menjaga  ketahanan  suhu  sehingga  sistem  refrigerasi  dapat dinonaktifkan untuk sementara waktu.

## TINJAUAN PUSTAKA

## A. Studi Terkait
Berdasarkan penelitian terdahulu  pada topik sejenis  yang telah dilakukan didapatkan kesimpulan sebagai pada Tabel 1.
B. Reefer Container
Reefer container pada umumnya adalah peti besar terbuat dari  baja  dengan  dinding  alumunium  atau  baja  serta dilengkapi  dengan  mesin  pendingin  yang  berukuran  (2,5  2,5  6) meter dan (2,5  2,5  12) meter dengan kapasitas untuk  ukuran  20 feet 15  ton  dan  40 feet 25  ton. Reefer container dilengkapi dengan mesin pendingin guna memuat barang-barang  yang  harus  dijaga  kesegarannya  sampai  di tangan konsumen.
Kapasitas  sistem  pendingin  dan  tingkat  suhu  yang  dapat dicapai  dari  suatu reefer  container tergantung  tiga  faktor yang  antara  lain:  (1)  kemampuan  mesin  pendingin  untuk menyerap  panas  yang  berada  dalam  ruangan  container,  (2) insulasi, halangan uap, kelembaban yang besar dapat dicegah dengan  pemindahan  panas  dari  luar  kedalam  ruangan,  (3) mesin untuk menggerakan generator panas dengan alat yang tersedia dalam reefer container [2].
Setiap  jenis  produk  dapat  diangkut  dalam  wadah reefer pada  suhu  yang  diinginkan  oleh  pengirim,  yang  terbagi menjadi dua kategori: frozen (umumnya disimpan pada suhu setpoint di bawah -10º C) atau chilled (disimpan pada setpoint suhu di atas -5º C). Kargo beku merupakan sekitar 20% dari semua kargo reefer , dengan sekitar 80% ikan dan 45% daging diangkut  dalam  keadaan  beku  serta  sebagian  besar  kentang olahan, dan porsi buah dan sayuran yang lebih kecil.
C. Sistem Refrigerasi Kompresi Uap
Refrigerasi adalah  sebuah  proses  yang  di  gunakan  untuk mendinginkan  suatu  objek  hingga  suhu  yang  lebih  rendah dari  lingkungan  sekitarnya.  Untuk  system  refrigerasi  yang digunakan  pada reefer  container umumnya  memanfaatkan kompresi  uap.  Dalam  menghasilkan  dingin  melalui  sistem refrigerasi terdiri dari memodifikasi kesetimbangan termodi- namikanya sendiri  yang di pengaruhi dengan volume, suhu, tekanan, dan lain-lain [3].

## Analisis Kinerja Termal Sistem Refrigerasi
Hybrid Menggunakan Phase Change Material Pada Eco Reefer Container Kapasitas ½ Ton
Danutirta Chrisraftiano, Sutopo Purwono Fitri, dan Ede Mehta Wardhana Departemen Teknik Sistem Perkapalan, Insitut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : sutopopurwonofitri@its.ac.id
K

## 1) Proses Kompresi
Proses  ini  berlangsung  di  kompresor  secara  isentropic adiabatic.  Kondisi  awal  refrigeran  pada  saat  masuk kompresor  adalah  uap  jenuh  bertekanan  rendah,  setelah dikompresi  refrigeran  menjadi  uap  bertekanan  tinggi.  Oleh karena itu proses ini dianggap isentropik sehingga temperatur keluar  kompresor  pun  meningkat.  Besarnya  daya  kompresi bisa dihitung dengan rumus :
Q c = m × (h 2 − h 1 ) (1)
Besarnya gaya kerja kompresi per satuan massa refrigeran (qw)  dapat  didefinisikan  sebagai  selisih  entalpi  refrigeran pada  saat  keluar  kompresor  (h 2 )  dengan  entalpi  refrigeran pada saat masuk kompresor (h 1 ) [4].

## 2) Proses Kondensasi
Proses  ini  berlangsung  pada  komponen  kondensor. Refrigeran  yang  bertekanan  dan  bertemperatur  tinggi keluaran dari  kompresor membuang kalor sehingga fasanya berubah  menjadi  cair.  Hal  ini  berarti  bahwa  di  kondensor terjadi  penukaran  kalor  antara  refrigeran  dengan udara  atau air, sehingga panas berpindah dari refrigeran ke udara atau air pendingin dan akhirnya refrigeran mengembun dan berubah fasa menjadi cair.
Besarnya kapasitas kondensor dapat didefinisikan dengan:
Q cd = m × (h 3 − h 2 ) (2)
Besarnya panas per satuan massa refrigeran yang dilepaskan di kondensor (q cd ) dapat didefinisikan sebagai selisih entalpi refrigeran  pada  saat  keluar  kondensor  (h 3 )  dengan  entalpi refrigeran pada saat masuk kondensor (h 2 ) [4].

## 3) Proses Ekspansi
Proses  ini  berlangsung  secara  isoentalpi,  hal  ini  berarti tidak terjadi penambahan entalpi tetapi  terjadi drop tekanan dan penurunan temperatur. Proses penurunan tekanan terjadi pada  katup  ekspansi  yang  berfungsi  mengatur  laju  aliran refrigeran dan menurunkan tekanan.
ℎ 4 = ℎ 3 (3)
Entalpi  keluaran  katup  ekspansi  (h 4 )  akan  sama  dengan entalpi masukan dari katup ekspansi (h 3 ) [4].

## 4) Proses Evaporasi
Proses ini berlangsung di evaporator secara isobar isother- mal. Refrigeran dalam wujud cair bertekanan rendah menye- rap  kalor  dari  lingkungan  atau  media  yang  didinginkan  se- hingga  wujudnya  berubah  menjadi  gas  bertekanan  rendah. Kondisi refrigeran saat masuk evaporator sebenarnya adalah campuran cair dan gas, hal ini teridentifikasi pada titik yang berada  dalam  kubah  garis  jenuh.  Besarnya  kapasitas  kalor yang  diserap  oleh  evaporator  dapat  didefinisikan  dengan rumus:
Q e = m × (h 4 − h 3 ) (4)
Besarnya panas per satuan massa refrigeran yang dilepas- kan  di  kondensor  (q e )  dapat  didefinisikan  sebagai  selisih entalpi  refrigeran  pada  saat  keluar  kompresor  (h 4 )  dengan entalpi refrigeran pada saat masuk kompresor (h 3 ) [4].

## D. Phase Change Material (PCM)
PCM adalah bahan penyimpan energi yang memiliki den- sitas penyimpan energi termal jauh lebih tinggi dibandingkan dengan bahan penyimpan kalor sensibel dan mampu menye-
Tabel 1. Studi Terkait Penggunaan PCM pada Sistem Refrigerasi Penulis Judul Kesimpulan Penelitian Dewanti, Dica (2023) Aplikasi Phase Change Material Pada Wall Insulation Eco-Reefer Container
[COP  Beban  transmisi  pada  sistem wall  insulation dengan  PCM lebih  rendah  dibandingkan  pada  sistem  konvensional.  Beban transmisi  pada wall  insulation dengan  PCM  yaitu  16,02  W sedangkan  pada  sistem  konvensional  beban  transmisi  yang dihasilkan yaitu 17,92 W.
1. Pada  sistem  refrigerasi  konvensional  tanpa  beban  waktu  yang dibutuhkan  untuk  menurunkan  suhu  hingga  -20 o C  yaitu  1  jam  12 menit.  Sedangkan  pada wall  insulation menggunakan  PCM  tanpa beban membutuhkan waktu 18 jam 52 menit.
2. COP pada sistem wall insulation , yaitu 1,995 dengan daya kompresor 0,557 kW. Satriawan, Ganesha Arif (2022) Kinerja Thermal Dari Sistem Refrigerasi Hybrid VC – PCM (Vapour Compression – Phase Change Material ) pada Reefer
Container
3. COP tertinggi di dapatkan pada kondisi hybrid non- equipment dengan komposisi PCM 22% NaCl 35% Glycol.
Pada kondisi hybrid equipment COP tertinggi dengan menggunakan komposisi PCM 22% NaCl 20% Glycol.
4. Kandungan  latent  heat  setiap  PCM  yang  berbeda-beda  menjadikan kondisi beban PCM yang bervariasi sehingga tidak selalu sama.
5. Penggunaan  PCM  hanya  mampu  mempertahankan  suhu  ruang  di bawah  0⁰C    selama  kurang  lebih  8  jam  dengan  beban  muatan  ikan sebesar 57,6 kg. Tabel 2. Persyaratan PCM sebagai Penyimpanan Kalor Sifat Thermal Properti Fisik Sifat Kimia Faktor Ekonomi Temperatur perubahan fasa sesuai dengan rentang operasi yang diinginkan Kepadatan Tinggi Stabilitas Kimia Tersedia dalam jumlah banyak dan murah Kalor laten per satuan massa yang tinggi Variasi densitas rendah selama perubahan fasa Tidak ada dekomposisi kimia Kalor Spesifik yang tinggi Sedikit atau tidak ada supercooling selama pembekuan Kompatibilitas dengan bahan wadah Konduktivitas termal yang tinggi dalam fase padat dan cair Tidak beracun, tidak mudah terbakar dan tidak mudah meledak
rap atau melepaskan sejumlah besar energi pada suhu konstan dengan mengalami perubahan fasa.
PCM  dikelompokkan  menjadi  tiga  kategori,  yaitu  PCM organik,  anorganik,  dan  campuran  senyawa  eutektik  dapat menghasilkan suhu perubahan fasa yang berbeda seperti pada Tabel 2. Desain dan pengoperasian penyimpanan kalor laten tergantung pada karakteristik fisik dan kimia dari PCM yang digunakan.  Semakin  tinggi  densitas  energi  PCM,  semakin kecil volume penyimpanan yang diperlukan untuk setiap apli- kasi yang diusulkan. Ini menyiratkan biaya yang lebih rendah untuk  struktur pertukaran kalor atau kapasitas penyimpanan panas  total  yang  lebih  besar  dari  sistem  untuk  volume keseluruhan yang sama [5].

## E. Enkapsulasi PCM
Pemanfaatan  PCM  dan  fluida  perpindahan  panas  yang berhasil bergantung  pada pengembangan sarana penahanan. Enkapsulasi  PCM  dengan  geometri  kapsul  yang  berbeda memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri. Enkapsulasi harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: (1) memenuhi persyaratan  kekuatan,  fleksibilitas,  ketahanan  korosi  dan termal  stabilitas,  (2)  bertindak  sebagai  penghalang  untuk melindungi PCM dari interaksi berbahaya dengan lingkung- an,  (3)  menyediakan  permukaan  yang  cukup  untuk  perpin- dahan  kalor, (4)  memberikan  stabilitas  struktural dan  pena- nganan yang mudah.Tipe kompartmen yang digunakan untuk menyimpan  PCM  dapat  berupa  makroenkapsulasi  dan mikroenkapsulasi [5].

## F. Sensible Heat Storage
Sistem  akan  melakukan  penyimpanan  energi  dengan mengubah suhu media penyimpanan yang dapat  berupa air, air  asin,  batuan  dsb.  Kapasitas  penyimpanan  energi  dari sensible heat storage (SHS) bergantung pada perbedaan suhu inlet  dan  outlet,  kapasitas  panas  spesifik  dari  material penyimpanan dan total massa media penyimpanan yang dapat ditulis dengan rumus:
𝑄 = ∫ 𝑚𝐶𝑝 𝑑𝑇 = 𝑚𝐶𝑝 (𝑇ℎ − 𝑇𝑙)
𝑇ℎ
𝑇𝑙 (5)

## G. Latent Heat Storage
Sistem  ini  kebanyakan  akan  mencapai  kapasitas penyim- panan kalornya berasal dari kalor laten perubahan fase mate-
rial  yang  digunakan  sebagai  thermal  energy  storage  (TES). Perubahan  fasa  ini  meliputi  padat  ke  cair,  cair  ke  gas,  dan sebaliknya. Media latent  heat  storage yang biasa  digunakan dapat diklasifikasikan sebagai organik (parafin dan non-para- fin), anorganik (garam hidrat dan logam), dan eutentik.
H. Coefficiet of Performance
Coefficient of Performance (COP) merupakan perbanding- an efek refrigerasi dengan kerja kompresor. Efek refrigerasi adalah  enthalpy  refrigerant  masuk  kompresor  atau  sesudah evaporator dibagi dengan enthalpy refrigerant masuk evapo- rator atau sesudah katup ekspansi. Sedangkan kerja kompre- sor adalah entalpi refrigerant masuk kondensor atau sedudah kompresor  dibagi  dengan  enthalpy  refrigerant  masuk  kom- presor atau sesudah evaporator. Atau ringkasnya COP adalah perbandingan  efek-tifitas  pendinginan  evaporator  dengan kerja  yang  diberikan  kompresor.  Secara  formulasi  dapat dituliskan sebagai berikut [6]:
COP qr Wc = h 1 − h 4 h 2 − h 1 (6)

## METODOLOGI PENILITIAN

## A. Identifikasi Masalah
Dalam sistem ini peneliti menganalisis masalah berdasar- kan tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini. Agar pe- nelitian lebih spesifik, maka peneliti membuat batasan pene- litian  ini.  Studi  ini  menganalisis  bagaimana  desain  sistem refrigerasi yang cocok dalam berbagai kondisi cuaca. Setelah itu, peneliti menentukan metode apa yang akan digunakan.

## B. Studi Literatur
Studi  literatur  dilakukan  untuk  memeroleh  informasi pendukung  dan  dasar-dasar  teori  yang  akan  dibahas  yang berkaitan dengan topik penelitian yang akan dijalankan. Pada penelitian  ini  dilakukan  studi  literatur  tentang  Sistem Ref- rigerasi Kompresi Uap, Phase Change Material , Enkapsulasi PCM dan COP. Studi literatur yang dilakukan dengan men- cari dan membaca dari beberapa sumber seperti, jurnal, buku, penelitian terdahulu, dan penelitian terdahulu.

## C. Studi Empiris
Setelah  mengidentifikasi  masalah  dan  studi  literatur, Langkah  berikutnya  adalah  melakukan  studi  empiris  pada tahap  ini  dilakukan  pengumpulan  data  untuk  menunjang penelitian  dalam  menganalisa  kinerja  sistem  refrigerasi  dan distribusi  suhu  didalam reefer  container .  Data  data  yang dikumpulkan adalah data ukuran reefer  container seperti di Tabel  3,  data  material  penyusun  dinding  insulasi  seperti  di Tabel 4, spesifikasi komponen sistem refrigerasi reefer con- tainer seperti di Tabel 5, refrigeran didalam sistem. Berikut ini  merupakan  spesifikasi  teknis  dari reefer  container yang akan dijadikan objek pada penilitian ini.

## D. Persiapan Aparatus
Setelah mengidentifikasi objek penelitian kemudian mem- persiapkan alat alat pendukung pengambilan data data yang diperlukan terutama sensor suhu.

## E. Validasi Aparatus
Melakukan  pengujian  terhadap  komponen  yang  akan digunakan dengan alat ukur yang telah terkalibrasi.
Tabel 3.
Dimensi Dalam Reefer Container Dimensi Tebal (cm) Panjang 120 Lebar 100 Tinggi 230 Tabel 4. Material Penyusun Dinding Reefer Container Material Tebal (mm) Colorbond 0,53 Polyurethane 100 Tabel 5. Spesifikasi Komponen Sistem Refrigerasi Reefer Container Komponen Merk Tipe Kompresor Bitzer 2HC-1.2Y-40S Condensor - - Katup Ekspansi Danfoss TES2 Evaporator Muller MLT013-C

## F. Percobaan dan Pengambilan Data
Pada langkah ini dilakukan ketika apparatus telah meme- nuhi  syarat  untuk  dilakukan  pengambilan  data.  Data  yang akan  diambil  dari  percobaan  kali  antara  lain:  (1)  suhu refrigerasi, (2) suhu PCM, (3) suhu sirkulasi  udara, dan (4) tekanan sebelum dan sesudah kompresi.

## G. Validasi Data Percobaan
Pada validasi data percobaan dilakukan dengan cara mem- bandingkan data yang telah diambil selama percobaan dengan data yang diambil dari studi empiris yang pernah  dilakukan. Ketika  data  yang  diambil  selama  percobaan  terjadi  ketim- pangan atau tidak cocok dengan data dari studi empiris maka perlu dilakukan pengambilan data ulang.

## H. Analisa Data dan Pembahasan
Pada tahap ini data yang telah di validasi dengan studi em- piris  akan  dilakukan  analisa  data  sehingga  nantinya  akan mendapat gambaran tentang percobaan yang telah dilakukan dan  mendapatkan margin  error pada  percobaan  yang  telah dilakukan.

## I. Kesimpulan
Setelah melalui proses tersebut, peneliti  membuat kesim- pulan  tentang  penilitian  ini  lalu  memberikan  saran  atau rekomendasi untuk penilitian selanjutnya.

## HASIL DAN DISKUSI

## A. Beban Pendinginan
Dengan  kapasitas  muat  hingga  satu  ton,  beban  yang direncanakan  untuk  dimuat  adalah  sebesar  50%.  Beban menggunakan dummy cargo berupa air sebanyak 500 kg.
B. Karakteristik PCM
PCM menggunakan larutan 18% NaCl-H 2 O dengan massa jenis  sebesar  1144  kg/m 3 .  Kalor  jenis  sebesar  larutan  18% NaCl-H 2 O  sebesar  3,403  kJ/kg o C,  sedangkan  kalor  latent sebesar 233 kJ/kg. Larutan 18% NaCl-H 2 O memiliki freezing point sebesar -14 o C.

## C. Beban Pendinginan
1) Kalor Pendinginan Produk
Merupakan  beban  pendinginan  muatan  didalam  kargo yang direncanakan:
Q = Q 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 ℎ𝑒𝑎𝑡 + Q 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡 ℎ𝑒𝑎𝑡 = (m × c p × ∆T) + (m × L)
= (500 × 4,184 × 45) + (500 × 336)
= 262,140 kJ

## 2) Beban Tambahan
Beban inflitrasi diasumsikan tidak ada sirkulasi keluar ma- suk udara ke dalam ruang muat. Sedangkan beban transmisi berasal  dari  udara  panas  diluar  ruang  muat  dengan  dimensi dalam  sebesar  230  cm  120  cm  100  cm  dengan  dinding polyurethane  setebal  100mm  dengan  penutup colorbond setebal  0,53  mm.  Melalui  perhitungan  didapatkan  beban transmisi dengan rincian pada Tabel 6. Total beban transmisi yang diperhitungkan adalah sebesar 202 W.
Beban iradiasi diakibatkan oleh panas yang dihasilkan oleh peralatan  penerangan.  Kontainer  diletakkan  dalam  ruangan
tertutup  dengan  penerangan  lampu  3  buah  dengan  masing- masing  menggunakan  daya  5  Watt.  Sedangkan  beban  pera- latan memperhitungkan beban kipas evaporator didalam ru- ang  muat  sebesar  73  Watt.  Total  beban  pendinginan  tam- bahan 290,1656 W.

## 3) Kalor Pendinginan PCM
PCM direncanakan untuk menahan kenaikan suhu ruangan yang  hingga  10⁰C,  sehingga  beban  kenaikan  yang  harus diatasi:
Q = m × c p × ∆T Q = 500 × 4,184 × 10 Q = 20.920 kJ
PCM direncanakan menahan 10 jam proses discharging.
Q 𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑖𝑛𝑔 = Q t = 581,1 W
Dengan  memperhitungkan  beban  pendinginan  tambahan maka beban discharging total didapatkan:
Q 𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑖𝑛𝑔 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = Q 𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑖𝑛𝑔 + Q 𝑎𝑑𝑑𝑖𝑡𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 Q 𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑖𝑛𝑔 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 871,3 W + 36.000 detik Q 𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑖𝑛𝑔 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 31.366,8 kJ
Kalor discharging PCM  yang  digunakan  untuk  menahan suhu ruangan berasal dari Sensible Heat dan Latent Heat dari PCM dengan mempertimbangkan karakteristik PCM melalui perhitungan berikut:
Q 𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑖𝑛𝑔 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = Q PCM Q PCM = Q 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 ℎ𝑒𝑎𝑡 + Q 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡 ℎ𝑒𝑎𝑡 Q PCM = (m × c p × ∆T) + m × L 31.366,8 kJ = massa PCM × (233 + (3,403 × 10)) massa PCM = 117,46 kg
Beban charging total PCM yang diperlukan dari suhu ru- angan hingga setara dengan target pendinginan, yaitu sebesar -20 o C adalah sebagai berikut:
Q 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑖𝑛𝑔 = Q 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 ℎ𝑒𝑎𝑡 + Q 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡 ℎ𝑒𝑎𝑡 Q 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑖𝑛𝑔 = (m × c p × ∆T) + (m × L) Q 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑖𝑛𝑔 = (117,46 × 3,403 × 45) + (105,6 × 233) Q 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑖𝑛𝑔 = 45.355,41 kJ
Waktu charging yang  direncanakan  sebesar  14  jam (50.400 detik) sehingga beban pendinginan PCM sebesar:
Q 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑖𝑛𝑔 = 45.355,41 50.400 = 899 WQ

## 4) Beban Pendinginan Sistem Refrigerasi Konvensional
Perhitungan beban pendingin sistem refrigerasi konvensi- onal tidak menyertakan Q charging PCM pada Tabel 7.
Tabel 6.
Beban Transmisi Dinding No Dinding Sisi Simbol Luas Area (m 2 ) R U Q set pint -20 o C (Watt) 1. Depan Qt1 3,5 4,04 0,247 43,250 2. Belakang Qt2 3,5 4,04 0,247 43,250 3. Atas Qt3 1,68 4,04 0,247 20,76 4. Samping kiri Qt4 3 4,04 0,247 37,0719 5. Samping kanan Qt5 3 4,04 0,247 37,0719 6. Alas Qt6 1,68 4,04 0,247 20,76

## 5) Beban Pendinginan Sistem Refrigerasi Hybrid PCM
Perhitungan beban pendingin sistem refrigerasi konvensi- onal tidak menyertakan Q charging PCM sebesar 899 W. Aku- mulasi beban sistem refrigerasi hybrid PCM pada Tabel 8.

## D. Analisis Data Hasil Eksperimen Sistem Refrigerasi
Tahap menyala dijalankan dengan mengaktifkan sistem re- frigerasi dengan suhu ambient seimbang dengan kondisi luar. Tahap ini dijalankan dengan durasi pendinginan dengan dura- si sekitar 14 jam. Pada tahap ini dapat memberikan gambaran terhadap suhu komponen sistem refrigerasi yang digunakan. Tahap ini dapat berjalan otomatis untuk dapat menonaktifkan sistem  refrigerasi  ketika  telah  mencapai  suhu  yang  telah ditetapkan. Tahap ini juga dapat menghidupkan kembali pada saat  suhu  ambien  terbaca  oleh  termostat  dengan  kenaikan suhu sebesar 10 o C dari set point yang telah ditetapkan meng- gunakan modular yang telah terpasang pada panel listrik.
Tahap  mati  dijalankan  dengan  menonaktifkan  seluruh sistem refrigerasi. Mode ini dijalankan dengan durasi sekitar 10 jam. Pada tahap ini dapat memberikan gambaran terhadap kemampuan ruang muat untuk menahan suhu ambien dalam range waktu yang telah ditetapkan.

## 1) Sistem Refigerasi Konvensional
Pada  komponen  sistem refrigerasi ,  evaporator  mampu mencapai setting suhu yang diharapkan sekitar -20 o C, kon- densor menjaga suhu sekitar 26−31 o C, suhu hasil kerja kom- presor maksimal mencapai 93,7 o C. Tertera pada Gambar 1. Pada saat sistem refrigerasi dimatikan, suhu ambien meng- alami kenaikan dari  -20 o C menjadi 22,96 o C dalam waktu 10 jam.  Sistem  refrigerasi  mampu  menahan  suhu  dari  -20 o C hingga -10 o C hanya selama 20 menit. Hal ini menunujukkan perubahan  suhu  yang  cukup  signifikan  dalam  waktu  yang singkat.  Laju  kenaikan  suhu  sebesar  0,5 ⁰ C/menit.  Tertera pada Gambar 2.
Pada tekanan kerja tinggi nilai minimum tercatat 228,7 Psi absolute dimana hal ini terjadi ketika sistem refrigrasi dalam keadaan aktif pada saat mendekati suhu sesuai dengan peng- aturan. Sedangkan tekanan kerja tinggi nilai maksimum ter- catat sebesar 244,7 Psi absolute yang terjadi pada saat sistem refrigerasi diaktifkan setelah mengalami fase defrosting .
Pada tekanan kerja rendah, nilai terendah tercatat sebesar 33,2 Psi absolute di mana hal ini terjadi pada kondisi sistem
refrigerasi akan mencapai batas suhu maksimal yang dingin- kan.  Sedangkan  pada  nilai  maksimum  terjadi  ketika  sistem refrigerasi diaktifkan  setelah  mengalami  fase defrosting , yakni sebesar 58,7 Psi absolute yang tertera pada Gambar 3. Sistem refrigerasi konvensional total dijalankan selama 14 jam 30 menit dengan rata rata kondisi aktif sekitar 13 menit 35 detik untuk setiap siklusnya. Sedangkan untuk kondisi non
Tabel 7.
Akumulasi Beban Pendingin Sistem Refrigerasi Konvensional
No Nama Beban
Q pada set suhu -20 ⁰ C (W)
1. Q Produk
0 2. Q Infiltrasi 0 3. Q Transmisi 202,1656 4. Q Charging PCM 0 5. Q Iradiasi 15 6. Q Peralatan 73 Total 290,1656
Tabel 8.
Akumulasi Beban Sistem Refrigerasi Hybrid PCM No Nama Beban Q pada set suhu -20 ⁰ C (W) 1. Q Produk 0 2. Q Infiltrasi 0
3. Q Transmisi 202,1656
4. Q Charging PCM
899 5. Q Iradiasi 15 6. Q Peralatan 73 Total 1189,3656 Gambar 1. Grafik suhu komponen sistem refrigerasi konvensional.
Gambar 2. Grafik sistem refrigerasi konvensional dinonaktifkan.
Gambar 3. Grafik tekanan kerja sistem refrigerasi konvensional.
Gambar 4. Grafik waktu pendinginan sistem refrigerasi konvensional.
-40 -20 0 20 40 60 80 100 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 S uhu ( ⁰C ) Waktu (Jam) Sistem Refrigerasi Konvensional Suhu Inlet Compressor Outlet Compressor Inlet Condensor Sistem Nonaktif -30 -20 -10 0 10 20 30 40 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 Suhu ( ⁰C) Waktu (Jam) Sistem Refrigerasi Konvensional Suhu Dalam Ruangan Suhu Luar 0 100 200 300 0 .4 1 .3 2 .3 2 .9 3 .8 4 .4 5.4 6 .0 6.9 7 .8 8.5 9 .3 9 .9 10.9 11.5 12.7 13.3 13.9 T eka na n K er ja ( P si A ) Waktu (Jam) Tekanan Kerja Sistem Refrigerasi Konvensional Tekanan Rendah Tekanan Tinggi 0 10 20 30 40 50 60 70 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 W ak tu (M eni t) Siklus Waktu Pendinginan Sistem Refrigerasi Konvensional Kondisi Aktif Kondisi Non-Aktif
aktif 19 menit 15 detik untuk setiap siklusnya. Proses pendi- nginan  diawali  dengan  durasi  pendinginan  sekitar  1  jam  2 menit  untuk  mengubah  suhu  ruangan  hingga  -20 o C  yang disajikan pada Gambar 4.

## 2) Sistem Refrigerasi Hybrid PCM
Pada  komponen  sistem  refrigerasinya,  suhu  evaporator mampu mencapai setting suhu yang diharapkan sekitar -20 o C, kondensor menjaga suhu sekitar 25⁰C−30⁰C, suhu hasil kerja kompressor mencapai 94,5⁰C yang tertera pada Gambar 5.
Pada saat sistem refrigerasi dimatikan, suhu ambien meng- alami  kenaikan  dari  -20⁰C  menjadi  0,6⁰C  dalam  waktu  10 jam. Dengan hadirnya PCM, suhu ambien yang awalnya ber- ada pada suhu -20 o C naik menjadi -10⁰C dalam kurun waktu 110  menit.  Hal  ini  menunjukkan  laju  kenaikan  suhu  pada sistem refrigerasi hybrid PCM sebesar 0,09⁰C/menit.
Hasil  akhir  dari  suhu  PCM  menunjukkan  nilai  -10,59⁰C dari suhu awal sebesar -14⁰C. Dengan durasi discharging 10 jam. Hal ini menunjukkan kenaikan sebesar 3,41⁰C sehingga didapatkan  laju  kenaikan  suhu  PCM  sebesar  0,341⁰C/menit seperti yang tertera pada Gambar 6.
Pada tekanan kerja tinggi nilai minimum tercatat 209,7 Psi absolute di mana hal ini terjadi ketika sistem refrigrasi dalam keadaan  non-aktif  saat  mendekati  kenaikan  suhu  ke  -10 o C tepat  sebelum kompresor kembali  aktif. Sedangkan tekanan kerja  tinggi  nilai  maksimum  tercatat  sebesar  239,7  Psi absolute yang  terjadi  pada  saat  sistem  refrigerasi  kembali dihidupkan setelah mengalami fase defrosting . Pada tekanan kerja rendah, nilai terendah tercatat sebesar 32,2 Psi absolute dimana  hal  ini  terjadi  pada  kondisi  sistem  refrigerasi  akan mencapai  batas  suhu  maksimal  yang  dinginkan.  Sedangkan pada  nilai  maksimum  terjadi  ketika  sistem  refrigerasi  aktif pada  saat  mode defrosting yakni  sebesar  50,2  Psi absolute yang tertera pada Gambar 7.
Sistem refrigerasi hybrid PCM total dijalankan selama 14 jam dengan rata rata kondisi  aktif sekitar  34 menit  11  detik untuk setiap siklusnya. Sedangkan untuk kondisi non aktif  27 menit  49  detik  untuk  setiap  siklusnya.  Proses  pendinginan diawali  dengan  durasi  pendinginan  sekitar  5  jam  43  menit untuk  mengubah  suhu  ruangan  hingga  -20 o C  yang  tertera pada Gambar 8.

## 3) Coefficient of Performance (COP)
Sistem  refrigerasu  konvensional  memiliki  rata-rata  nilai COP  pada  suhu  ambien  -10 o C  adalah  3,39.  Nilai  rata  rata COP pada suhu ambien -15 o C adalah 3,54. Sedangkan nilai
Gambar 5. Grafik suhu komponen sistem refrigerasi hybrid PCM.
Gambar 6. Grafik sistem refrigerasi hybrid PCM dinonaktifkan.
Gambar 7. Grafik tekanan kerja sistem refrigerasi hybrid PCM. -40 -20 0 20 40 60 80 100 0.0 1.0 2.0 3.2 4.2 5.2 6.2 7.2 8.2 9.2 10.2 11.2 12.2 13.2 14.2 15.2 16.2 17.2 18.2 19.2 20.2 21.2 22.2 23.2 Suhu ( ⁰C ) Waktu (Jam) Sistem Refrigerasi Hybrid PCM Inlet Compressor Outlet Compressor Inlet Condensor Outlet Condensor Outlet TXV -30 -20 -10 0 10 20 30 40 0.0 1.0 2.0 3.2 4.2 5.2 6.2 7.2 8.2 9.2 10.2 11.2 12.2 13.2 14.2 15.2 16.2 17.2 18.2 19.2 20.2 21.2 22.2 23.2 24.2 Suhu ( ⁰C) Waktu (Jam) Sistem Refrigerasi Hybrid PCM Suhu Luar Suhu Ambien Suhu PCM 0 50 100 150 200 250 300 T eka na n (P S I A ) Waktu (Menit) Tekanan Kerja Sistem Refrigerasi Hybrid  PCM Tekanan Rendah Tekanan Tinggi Gambar 9. Grafik COP sistem refrigerasi konvensional.
Gambar 10. Grafik COP sistem refrigerasi hybrid PCM.
Gambar 8. Grafik waktu pendinginan sistem refrigerasi hybrid PCM. 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 C O P Siklus COP Sistem Refrigerasi Konvensional Suhu -10 Suhu -15 Suhu -19 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C O P Siklus COP Sistem Refrigerasi Hybrid PCM Suhu -10 Suhu -15 Suhu -19 0 60 120 180 240 300 360 1 2 3 4 5 6 7 8 9 W akt u ( M eni t) Siklus Waktu Pendinginan Sistem Refrigerasi Hybrid PCM Kondisi Aktif Kondisi Non-Aktif
rata  rata  COP  pada  suhu  -19 o C  adalah  3,17  yang  disajikan pada Gambar 9.
Sistem  refrigerasi hybrid PCM  memiliki  rata-rata  nilai COP  pada  suhu  ambien  -10 o C  adalah  3,37.  Nilai  rata  rata COP pada suhu ambien -15 o C adalah 3,56. Sedangkan nilai rata  rata  COP  pada  suhu  -19 o C  adalah  3,16.  Tertera  pada Gambar 10.

## KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang dilakukan, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: (1) Sistem refrigerasi konvensi- onal dengan beban pendinginan sebesar 290,16 W memiliki waktu  pendinginan  awal  yang  lebih  singkat  dibandingkan sistem  refrigerasi hybrid PCM  yang  memiliki  beban pendinginan sebesar 1.189,36 W. Hal ini juga terjadi  durasi waktu  pendinginan  selanjutnya  dalam  satu  siklus  aktif  dan non-aktif. (2) Tekanan kerja pada sistem refrigerasi konven- sional memiliki nilai yang lebih tinggi daripada tekanan kerja pada sistem refrigerasi konvensional. Pada kedua tipe sistem refrigerasi, komponen kondensor memiliki range suhu yang tidak  jauh  berbeda  dengan  suhu  ruangan.  Sedangkan  suhu keluaran kompresor pada sistem refrigerasi hybrid PCM lebih tinggi dibandingkan sistem refrigerasi konvensional. (3) Suhu ambien  sistem  refrigerasi  konvensional  memiliki laju  kena- ikan sebesar 4,3⁰C/jam jauh lebih tinggi dibandingkan dengan sistem  refrigerasi  hybrid  PCM  sebesar  1,725⁰C/jam  setelah sistem refrigerasi dimatikan selama 10 jam. Untuk mencapai
suhu ambien -10 o C, sistem refrigerasi konven-sional memili- ki laju kenaikan sebesar 0,5⁰C/menit jauh lebih tinggi diban- dingkan sistem refrigerasi hybrid PCM sebesar 0,09⁰C/menit. (4) COP kedua jenis sistem memiliki nilai yang tidak berbeda secara signifikan pada suhu -10⁰C, -15⁰C, dan -19⁰C. Hal ini menunjukkan  bahwa  kinerja  sistem  refrigerasi  pada  kedua sistem  cukup  stabil  untuk  melakukan  proses  pendinginan sesuai dengan target suhu pendinginan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  M.  A.  Budiyanto  dan  T.  Shinoda,  “Energy  efficiency  on  the  reefer container  storage  yard;  an  analysis  of  thermal  performance  of installation  roof  shade,” Energy  Reports ,  vol.  6,  hal.  686–692,  Feb 2020, doi: 10.1016/J.EGYR.2019.11.138.
[2]  A.  Sugianto,  “Pencegahan  Kerusakan Muatan  pada Reefer  Container di  KM.  Oriental  Gold,”  Departemen  Nautika,  Politeknik  Ilmu Pelayaran, Semarang, 2019.
[3]  D.  Coulomb,  “Refrigeration  and  cold  chain  serving  the  global  food industry  and  creating  a  better  future:  two  key  IIR  challenges  for improved health and environment,” Trends Food Sci. Technol. , vol. 19, no. 8, hal. 413–417, 2008, doi: 10.1016/j.tifs.2008.03.006.
[4]  R. Irawan, A. Andrizal, dan I. Y. Basri, “Perbandingan coefficient of performance (cop) refrigerant r-134a dengan refrigerant mc-134 pada sistem pengkondisian udara mobil,” Automot. Eng. Educ. Journals , vol. 4, no. 2, hal. 1–8, Mar 2015.
[5]  M.  Ebrahimi  dan  A.  Keshavarz,  “CCHP  thermal  energy  storage,” Comb. Cool. Heat. Power , hal. 183–188, Jan 2015, doi: 10.1016/B978- 0-08-099985-2.00008-1.
[6]  A. F. Regin, S. C. Solanki, dan J. S. Saini, “Heat transfer characteristics of  thermal  energy  storage  system  using  PCM  capsules:  A  review,” Renew. Sustain. Energy Rev. , vol. 12, no. 9, hal. 2438–2458, Des 2008, doi: 10.1016/J.RSER.2007.06.009.