## CARA MENENTUKAN DAYA YANG DIGUNAKAN AIR CONDITIONING (AC) UNTUK KENDARAAN

## Najamudin *
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Bandar Lampung Kampus A. Jl. Zainal Abidin Pagar Alam No. 26 Gedung E, Lt. 1 Bandar Lampung 35142 Telp. (0721) 701979
* E-mail: najamudin@ubl.ac.id
Diterima: 08-04-2018 Direvisi: 03-05-2018 Disetujui: 01-06-2018

## ABSTRAK
Kendaraan    merupakan  sarana  transportasi  yang  vital  bagi  masyarakat  guna  mempermudah  dan  mempercepat perpindahan manusia dari suatu tempat ketempat lain dengan lebih cepat, aman dan nyaman.  Bus dengan kapasitas yang besar dengan penumpang di atas 50 orang yang beroperasi antar kota ataupun antar propinsi, memerlukan performance tertentu  guna dapat memberikan    keamanan dan kenyamanan bagi penumpang dalam perjalanan. Bus angkutan antar kota dan antar propinsi ada yang dilengkapi dengan system penyegaran udara (AC) dan ada pula  yang tidak. Pada  kendaraan  Bus  yang  menggunakan  penyegaran  udara ada  pula  yang tidak  menggunakan komponen-komponen  utama  standard  yang  terpasang  dari  pabrikannya;  seperti  kompresor,  kondensor,  katup ekspansi  dan  lainnya.   Kompresor  dalam  system penyegaran  udara  dapat  dianalogikan  dengan  jantung  pada tubuh    manusia,    yang  berfungsi  mengisap  dan  memompa  zat  pendingin  ( refrigerant )  yang  bersirkulasi  dalam sistem. Dalam  penelitian  ini  ditemukan  bahwa  ada  beberapa  bus   yang  kompresornya  bukan merupakan kompresor  standard  dari  pabrikan.    Untuk  itu  dilakukan  perhitungan  terutama  terhadap  beban  pendinginan, koefisien prestasi dan daya kompresor.
Kata kunci : Penyegaran udara ; beban pendinginan ; daya kompresor ; koefisien Prestasi.

## ABSTRACT
Vital  transportation  facilities  for  the  community  to  facilitate  and  accelerate  human  movement  from  bed  more quickly,  safely  and  comfortably.  Buses  with  large  capacity  with  passengers  over  50  people  operating  between cities or between provinces require specific performance in order to provide security and comfort for passengers on the way. Bus transports between cities and between provinces are equipped with air conditioning  system (AC) and some are not. In Buses that use air refreshments there is also no use of the standard main components installed from the manufacturer; such as compressors, condensers, expansion valves and others. Compressors in the air refreshing  system  can  be  analogous  to  the  heart  of  the  human  body,  which  serves  to  suck  and  pump  coolant (refrigerant) that circulates in the system. In this study found that there are several buses that compressor is not a standard compressor from the manufacturer. For that purpose, calculations are mainly carried out on cooling loads, achievement coefficients and compressor power.
Keywords: Air Conditioning; cooling load; power compressor; Achievement coefficient.

## SINTEK JURNAL: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin
ISSN: 2088-9038, e-ISSN: 2549-9645
Homepage: http://jurnal.umj.ac.id/index.php/sintek

## 1. PENDAHULUAN
Sejalan  dengan  perkembangan  jaman  dan tingkat  kemajuan    teknologi    yang  dicapai terutama  dalam  bidang  pendinginan  maka penggunaan pengkondisian udara ( Air Conditioning /AC)  tidak  saja  hanya  dipakai  di tempat-tempat  komersial,  perumahan  dan perkantoran; tetapi juga pada bidang transportasi  seperti  mobil,  bus,  pesawat terbang dan kereta api.
Sesuai  dengan  namanya,  tata  udara  atau pengkondisian  udara  berkaitan  dengan  kondisi udara di dalam suatu ruang tertentu. Tata udara tidak hanya berkaitan  dengan  pengaturan suhu udara  melainkan  juga  pengaturan  kelembaban dan    pergerakan    udara    ruang  termasuk penyaringan  udara  untuk  mendapatkan  udara ruang  yang  bersih  serta   bebas polutan.
Bus    yang    dilengkapi    dengan    sistem pengkondisian    udara    cenderung    merupakan alternatif  utama  bagi  para  penumpang  yang ingin menggunakan kendaraan angkutan umum (Bus), alasannya adalah:
a. Kenyamanan dalam perjalanan
b. Keamanan
c. Ketepatan waktu dalam perjalanan
Pada  ruangan  kabin  bus  terjadi  konduksi panas baik yang berasal dari kerja mesin, panas matahari maupun panas akibat gerak penumpang  di  dalamnya,  maka  beban  kalor yang  timbul dalam kabin perlu di perhitungan  kembali  agar  daya  guna  system pendingin, (COP) bisa di pertahankan dengan penggunaan kompresor yang tepat/sesuai.
Sebagai    obyek  penelitian  dilakukan  pada Bus  Besar    PO.X  yang  melayani  transportasi antar kota dalam propinsi dan antar kota ke luar propinsi  Lampung  yakni  Perusahan  P.O.  X  . yang  berpusat  di  Jl.  Raya  Soekarno-Hatta Bandar Lampung.   Kendaraan yang beroperasi saat   ini   berjumlah   kurang  lebih    200   unit Non    AC    dan    100    unit    yang  dilengkapi dengan AC.
Adapun  tujuan  dari  penelitian  ini  adalah menentukan  beban  kalor  maksimum  yang timbul  sebagai  beban  kalor  pendingin  serta menentukan daya kompresor yang tepat untuk kerja  sistem  pendingianan  udara yang terpasang.
Penelitian    dilakukan    terhadap    kendaraan bus    yang    tidak    menggunakan    kompresor mesin terpasang yakni kompresor khusus untuk menggerakan kompresor, blower dan extra fan; tetapi pada bus  yang menggunakan kompresor yang  digerakkan    oleh  mesin  kendaraan  (puly kompresor)  dan  dihubungkan  dengan  V-belt; sedangkan blower dan extra  fan digerakkan oleh motor penggerak lain.
Adapun  beberapa  batasan  masalah  yang diberikan agar penelitian lebih terarah, yaitu:
a. Yang diteliti adalah bus yg tidak menggunakan  kompresor  terpasang  dari pabrik.
b. Perhitungan  beban  kalor  yang  ditimbulkan oleh matahari, manusia maupun partisi
c. Perhitungan coeficient  off  performance (daya  guna)  mesin  serta  penentuan  daya kompresor yang sesuai dengan beban panas yang terjadi.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1. Penyegaran Udara
Penyegaran  udara  adalah  suatu  prores mendinginkan udara sehingga dapat mencapai temperatur  dan  kelembaban  yang  sesuai dengan  yang  dipersyaratkan  terhadap  kondisi udara dari  suatu  ruangan  tertentu.  Selain  itu unhtuk  mengatur  aliran  udaradan  kebersihan, [2].
Sistem penyegaran udara pada umumnya dibagi menjadi dua golongan utama:
a . Penyegaran  udara  untuk  kenyamanan dalam      ruangan;      untuk  memberikan kenyamanan  kerja  bagi  orang  yang melakukan kegiatan tertentu.
b. Penyegaran udara untuk industri; diperlukan  oleh  proses,  bahan,    peralatan atau barang yang ada di dalamnya.
2.2. Beban Kalor / Beban Pendinginan
Beban  kalor  merupakan  beban  kalor  yang harus  diatasi  oleh  udara  yang  keluar  dari  alat penyegar  udara,  supaya  kondisi  udara  di dalamnya  dapat  dipertahankan  pada  kondisi (temperatur dan kelembaban) yang diinginkan, yakni:
a. Kalor  yang  masuk  dari  luar  ruangan  ke dalam  ruangan  (beban  kalor  perimeter/ “ perimeter heat load” )
 Sinar matahari
 Udara luar (ventilasi dan infiltrasi)
 Panas mesin
b. Beban  kalor  yang  bersumber  dari  dalam ruangan itu sendiri (beban kalor interior)
 Manusia
 Lampu
 Peralatan tambahan dalam ruangan
Dengan  perhitungan  beban  pendingin atau beban  kalor  maka  dapat  diketahui  jumlah panas  yangada  dalam  ruangan  yang  harus dikondisikan;  baik  itu  berupa  panas  sensible maupun yang berupa panas laten.

## 2.3. Komponen-komponen Utama Sistem Penyegaran Udara
Komponen-komponen utama, yakni:
a. Kompresor ( compressor ) Kompresor berfungsi mengisap
refrigeran    tekanan    rendah    dari evaporator   dan menghasilkan gas tekanan tinggi untuk di alirkan ke dalam kondensor. Daya aktual untuk menggerakkan kompresor dihitung:
N  = Nis /   c.ɳm         (KW)
Keterangan: Nis = daya kompresor (KW) ɳc   =  efisiensi kompresi  (%) ɳm  =  efisiensi mekanik  (%)
b. Kondensor ( condenser )
Kondensor    merupakan    bagian    dari penyegaran    udara    yang    berfungsi membuang  panas  dari  uap  refrigeran  dan menjadikan  gas  refrigeran  bertekanan  dan temperatur tinggi.     Jumlah   udara   yang diperlukan kondensor
untuk mengembunkan    uap  refrigeran  dihitung sbb:
c. Katup ekspansi ( expantion valve )
Katup  ekspansi  berfungsi  menurunkan tekanan  zat  pendingin  cair  dari  tekanan kondensasi  ke  tekanan  evaporasi  dan mengatur aliran zat pendingin yang menuju evaporator.  Expansion      valve    pada dasarnya      adalah    katup      mekanis, didalamnya  terdapat  membran, pegas, sensor  panas  yang  berisi      raksa  ( heat sensitizing tube ). Kadang dipasang menempel  pada  evaporator,  kadang  ada  di bagian  luar  kabin  kendaraan  namun terhubung dengan pipa-pipa ( liquid tube dan suction tube ).
d. Evaporator ( evaporators )
Merupakan  hasil  akhir  proses  kerja  dari semua komponen ac mobil, ditempat inilah dingin  dihasilkan  dan  diserap  oleh  kisi-kisi evaporator yang kemudian di tiup oleh udara motor blower ke seluruh ruangan kabin. Untuk  menentukan  kapasitas  pendinginan dari evaporator digunakan persamaan:
e. Zat Pendingin ( refrigerant )
Zat  pendingin  ( refrigerant )  merupakan faktor  penting  yang  menentukan  apakah sebuah  sistem  pendingin  menjalankan fungsinya dengan baik atau tidak.  Untuk itu pemilihan  jenis  zat  pendingin  yang  akan digunakan harus yang paling sesuai dengan jenis  kompresor  yang  akan  digunakan;  dan
karakteristik termodinamika zat pendinginnya seperti temperatur penguapan, temperature
pengembunan, tekanan pengembunan dan tekanan penguapan.

## 2.4. Karakteristik Thermodinamika
Tabel 1. Karakteristik termodinamika Freon untuk kompresor positif (kondisi pendinginan)

## 2.5. Mekanisme Sistem Proses
Siklus  refrigerasi  dari  sebuah  sistem penyegaran  udara  umumnya  terbagi  menjadi empat    bagian  yaitu  penguapan  ( evaporator ), kompresi (kompresor), pengembunan (kondensator) dan ekspansi (katup ekspansi).
Gambar 1. Siklus Refrigerasi
Gambar 2. P-h Diagram
1-2  Proses yang terjadi pada Kompresor : disini kompresor  menyerap  uap  refrigeran  dan kemudian mengkompresikan secara isentropis.
2-3  Proses yang terjadi pada kondensor; disini refrigeran  dikondensasikan  secara  isobar (tekanan konstan).
3-4  Proses yang terjadi dalam katup ekspansi; proses  terjadi  secara  adiabatik  sehingga temperatur dan tekanan refrigeran turun.
4-1 Proses yang terjadi di evaporator; refrigeran akan  mengalami  penguapan  secara  isobar dengan cara menyerap panas dari lingkungan.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Data Perhitungan Penelitian
Penelitian  dilakukan  pada  bulan  Agustus sampai dengan bulan Oktober dimana temperatur  udara  luar  mencapai  kondisi maksimum yakni        30 0 C – 35 0 C ; temperatur inilah  yang  dijadikan    temperatur  acuan.
Sehingga dengan bantuan Diagram Pshycometric diperoleh data-data: a. Temperatur bola kering  =  35 0 C
b. Temperatur bola basah   =  28 0 C
c. Temperature rentang harian rata-rata =  11 0 C d. Perbandingan  kelembaban  udara  luar  = 0,022 kg/kg udara kering
e. Perbandingan  kelembaban  udara  ruang    = 0,0116  kg/kg udara kering
f. Kelembaban relative   =  60 %
g. Volume  spesifik      =    0,904    m 3 /kg  udara kering
h. Titik embun   =  25,8 0 C
i. Temperatur  udara  luar  pada  suatu  saat tertentu   =  25,8 0 C

## 3.2. Perhitungan  Parameter  -  Parameter
Beban Pendingin
Hasil  perhitungan  dari  temperatur  yang berpengaruh  pada  perhitungan  dapat  dilihat pada  tabel 2.  dan  tabel  3.
Tabel 2. Temperatur ekuivalen variasi matahari (T c matahari)
Tabel 3. Temperatur udara matahari  (S.A.T)

## Dari table 3. diketahui harga maksimum untuk
Solar Air Temperature (SAT)
1. Untuk dinding sebelah kiri SAT maks. = 46,57 0 C 2. Untuk dinding sebelah kanan     SAT maks. =
41,88 0 C 3. Untuk bagian atap SAT maks. = 59,43 0 C
3.3. Perhitungan Luas Permukaan Perpindahan Panas (A)
Ukuran Pokok:
a. Panjang ruangan =   9 m
b. Lebar ruangan =   2,3 m
c. Tinggi ruangan =   1,8 m
d. Tebal plat besi
=   3 mm   =  0,003 m
e. Tebal papan serabut keras (pada lantai)
f. =   20 mm =  0,020 m
g. Tebal papan serabut keras (pada dinding)
h. = 5 mm  =   0,005 m
Tabel 4. Luas permukaan perpindahan panas

## 3.4. Perhitungan  Koefisien  Perpindahan
Kalor Keseluruhan  (U)
Besarnya  harga  koefisien  perpindahan  kalor sangat  berkaitan  erat  dengan  kondisi  tahanan perpindahan kalor pada permukaan bidang.
U = 1 / R total dan R total =  R s1 + R 1 +....     R n +  R so
Dimana: U     =  Perpindahan kalor menyeluruh R total =   jumlah tahanan total dinding R s1 = Tahanan lapisan dalam dinding =  0,125 m 2 .jam. 0 C/kkal R 1,n = Tahanan dari setiap lapisan dinding
R so =  Tahanan lapisan luar dinding =  0,05  m 2 .jam. 0 C/kkal
Hasil  perhitungan  tahanan    dan  koefisien perpindahan  kalor  keseluruhan  dapat  dilihat pada tabel 4. dan tabel 5.
Tabel  5. Bahan bangunan dan tahanan perpindahan kalornya
Tabel 6. Tahanan  Total dan Koefisien  Perpindahan Kalor Keseluruhan dari Sistem
Dari tabel 6 didapat :

## 3.5. Perhitungan Beban Kalor
Perhitungan  beban  kalor  meliputi  beban kalor laten dan beban kalor sensibel dari bagian- bagian / bidang-bidang:
a. Daerah  perimeter;  daerah  atap,  dinding, kaca, lantai dan pintu
b. Beban kalor oleh udara infiltrasi c. Daerah  interior;  lampu  dan  peralatan listrik dan manusia d. Beban kalor dari mesin
Yang dapat dilihat pada tabel 7 berikut:
Tabel 7. Beban Kalor Keseluruhan

## 3.6. Perhitungan  Koefisien  Prestasi  dan
Daya Kompresor
Refrigeran  yang  digunakan  dalam  oleh kendaraan Bus besar yang ditinjau adalah jenis Freon, yakni Freon 12 (R12) maka diperoleh:

## 4. KESIMPULAN
Setiap ruangan kendaraan terutama kendaraan  roda  empat  yang  mengangkut muatan  baik  berupa  orang  maupun  barang sangat  membutuhkan  tingkat  kenyamanan ( confortable ) dan kebugaran tertentu, baik bagi penumpang  maupun  barangnya.    Untuk  itu diperlukan  mesin  pengkondisian  udara  guna menyiapkan udara segar.
Pada kendaraan bus besar terutama bus antar kota antar propinsi kebutuhan mesin pengkondisian udara terutama untuk kenyamanan bagi penumpangnya.
Dari hasil analisa data diperoleh kesimpulan bahwa  mesin  penyegaran  udara  (AC)  yang terpasang  pada  kendaraan  Bus  Besar  di perusahan tranportasi PO.X memiliki
parameter-parameter utama pendinginan sebagai berikut: 1. Jumlah refrigeran yang bersirkulasi  sebesar 289,25    kg/jam  dari  harga  terendah  375 kg/jam.
2. Koefisien Prestasi (COP) sebesar  3,94 dari kisaran  3,75 s/d  4,50 3. Daya aktual untuk menggerakkan kompresor  sebesar    11,95      kW  sedangkan daya  hasil  perhitungannya  hanya  sebesar 5,71 Kw (lebih rendah).
4. Kapasitas  pendinginan  dari  evaporator sebesar  4154,66  kkal/jam
Jadi  secara  keseluruhan  dapat  disimpulkan bahwa  mesin  penyegaran  udara  (AC)  yang terpasang  pada  kendaraan  Bus  Besar  yang menjadi  objek penelitian Kompresornya sudah tidak layak untuk dapat digunakan.
Demi  menjaga  agar  penumpang  tetap merasakan  kenyamanan  dalam  berkendaraan maka disarankan:
1. Diadakan  perawatan  secara  rutin  terhadap sistem  penyegaran  udara  setiap  periode waktu tertentu, terutama sesuai waktu yang ditetapkan oleh manual book pabrikan.
2. Jumlah  penumpang  yang  diangkut  agar sesuai dengan kapasitas tempat duduk yang tersedia  agar  mesin  penyegaran  udaranya tidak  mengalami  pembebanan  lebih  ( over load ) beban kalornya.
3. Perawatan  dan  perbaikan  terhadap  sistem penyegaran udaranya agar diberikan kepada pihak yang berkompeten.
4. Segera  dilakukan  penggantian  terhadap kompresor  dengan  daya  di  atas  11,95  Kw. (Kapasitas 10 s/d 15 Kw).

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Althouse, Turnquist, Bracciano, 2003. Modern Refrigeration  &  Air  Conditioning,  Instructor Manual  with  answer  Key .  The  Goodheard- Willcox Company, USA.
[2] Arismunandar dan Heizo, 1981. “Penyegaran Udara” . Paradnya Paramita, Jakarta.
[3] Carrier  Air  Co,  1965 “Hand  Book  of  Air Conditionin  System” .  McGraw-Hill  Book Company. New York.
[4] Edwin P. Anderson, 1966. “ Refrigeration and Air Conditioning Guide – I ”. Howard W. Sams And Co., Inc; Indianapolis, Indiana.
[5] Holman  JP,  1993. “Perpindahan  Kalor” .
Erlangga. Jakarta.
[6] Iwan  Kurniawan,  2000. “Merawat  dan Memperbaiki AC” . Puspa Swara. Jakarta.
[7] Sumanto. 2004. “Dasar-dasar Mesin Pendingin” . Andi Offset, Yogyakarta.
[8] Thermo  King  Coorp,  1989. “Maintenance Manual”. Thermo King.
[9] Wibert F. Stoecker dan Supratman Hara, 1992. “Refrigerasi  dan  Pengkondisian  Udara” .
Erlangga, Jakarta.
[10] Wibert F. Stoecker and Jerorl W. Jones, 1982.
“Refrigeration and Air Conditioning” .
McGraw-Hill Book Company. New York.