Terbit online pada laman web jurnal http://ejournal2.pnp.ac.id/index.php/jtm

## J URNAL T eknik M esin
Vol. 14 No.1 (2021) 6 - 10
ISSN Media Elektronik: 2655-5670
Analisis Perbandingan Performansi AC Split Konvensional dengan AC

## Split Tenaga Surya
Yudhy Kurniawan 1 , Bobi Khoerun 2 , Sikaayatur Rohma 3 1,2,3 Teknik Pendingin dan Tata Udara, Politeknik Negeri Indramayu
1 yudhy@polindra.ac.id 2 bobikhoerun@polindra.ac.id 3 sikaayaturr@gmail.com

## Abstract
Currently,  the  world's  energi  needs  are still  dominated  by  depleting  fossil  fuels,  where  the  largest  consumption  produced from these fossils is electrical energi. For tropical country conditions, on average, every house and in city buildings use split AC as a tool to condition the room so that it feels comfortable for its residents. Where about 60% utilize electrical energi. In this study, split  AC  uses solar power as  an alternative to electrical energi by using  a solar photovoltage (PV) system as a medium  for  absorbing  solar  radiation  to  be  converted  into  electrical  energi  in  split  AC.  The  goal  is  that  the  use  of  solar radiation  is  able  to reduce the  use  of  electricity  from  PLN,  which  so  far  requires  a  large  amount  of  money.  The research method begins by making a model of a device that is modified by an electric panel on a split AC connected to an inverter to convert DC to AC current from the PV cell. From the use of solar cells as electrical energi then the test results are compared with conventional split AC. The results obtained from the conventional split AC test can be seen that the efficiency is 85% while the solar-powered split AC has an efficiency of 73%, but for the use of electrical power that operates for 2 hours on a solar-powered split AC, it is more efficient with a power of 376 Wh per day.
Keywords : performance, energi savings, split AC, solar energi

## Abstrak
Saat ini kebutuhan energi di dunia masih didominasi bahan bakar fosil yang semakin menipis, dimana konsumsi terbesar yang dihasilkan dari fosil ini adalah energi listrik. Untuk kondisi negara tropis rata-rata setiap rumah maupun di gedung-gedung kota  banyak  menggunakan  AC split sebagai  alat  untuk  mengkondisikan  ruangan  agar  terasa  nyaman  bagi  penghuninya. Dimana sekitar 60% memanfaatkan energi listrik. Dalam penelitian ini AC split menggunakan tenaga surya sebagai alternatif energi  listrik  dengan  menggunakan solar  photovoltage (PV)  system  sebagai  media  penyerap  sinar  matahari  untuk dikonversikan  menjadi  energi  listrik  pada  AC split .  Tujuannya  agar  pemanfaatan  radiasi  matahari  mampu  mereduksi penggunaan  energi  listrik  dari  PLN  yang  selama  ini  membutuhkan  biaya  yang  besar.  Metode  penelitian  diawali  dengan membuat model alat yang dimodifikasi panel listrik pada AC split yang dihubungkan pada inverter untuk mengubah arus DC menjadi  AC  dari  PV cell .  Dari  penggunaan solar  cell sebagai  energi  listrik  kemudian  dibandingkan  hasil  pengujiannya dengan AC split konvensional. Hasil yang diperoleh dari pengujian AC split konvensional dapat diketahui efisiensi sebesar 85% sedangkan AC split tenaga surya diperoleh efisiensi sebesar 73%, namun untuk pemakaian daya listrik yang beroperasi selama 2 jam pada AC split tenaga surya lebih hemat dengan daya 376 Wh perhari.
Kata kunci: Performansi, penghematan energi, AC split , energi surya

## 1. Pendahuluan
Saat  ini,  alat  pengkondisian  udara  ( air  conditioner /AC)  sudah  menjadi  kebutuhan  primer  bagi  sebagian besar  penduduk  diperkotaan  sudah  menjadi  barang perabot  umum  pada  rumah  tangga  diperkotaan.  Alat pengkondisian  udara  banyak  diperlukan  karena Indonesia  merupakan  negara  yang  beriklim  tropis dimana  kondisi  udara  cenderung  panas  dan  lembab, sehingga tidak nyaman untuk beraktivitas.
Pengkondisi  udara  umumnya  mengkonsumsi  energi listrik untuk beroperasi yang besarnya tergantung dari kapasitas  pendinginannya.    Pada  kondisi  yang  lain perlu  disadari  bahwa  kebutuhan  akan  bahan  bakar fosil  semakin  besar  sementara  ketersediaannya semakin  menipis,  sehingga  jika  tidak  dilakukan inovasi  tentang  energi  alternatif  akan  mengancam generasi  yang  akan  datang,  dan  untuk  saat  ini konsumsi  terbesar  sekitar  42,5  %  ada  pada  total konsumsi  listrik,  sedangkan  kebutuhan  energi  listrik
Jurnal Teknik Mesin (JTM) Vol. 14 No. 1 (2021) 6 – 10
terbesar  ada  pada  penggunaan  pengkondisian  udara (AC split )  [1].  Dengan  alasan  ini  pula  menjadi perhatian  penelitian  terhadap  pemanfaatan  energi terbarukan  seperti  energi  matahari  sebagai  energi listrik  pada  AC  split  yang  diharapkan  dapat menghemat  biaya  listrik.  Pemanfaatan  energi terbarukan  diantaranya  dengan  memanfaatkan  tenaga radiasi  matahari  dengan  menggunakan  sel  surya sebagai pengkonversi energi matahari menjadi energi listrik,  untuk  pemanfaatan  sumber  energi  alternatif [3].
Pada saat ini, lebih dari 10% energi listrik dikonsumsi dalam bentuk DC dan diperkirakan dimasa yang akan datang  banyak  peralatan  elektronik  menggunakan sumber  arus  DC  [4].  Sedangkan  pada Air Conditioning kerja kompresor menggunakan arus AC, sehingga  dibutuhkan  inverter  untuk  mengubah menjadi  arus  AC.  Pada  penelitian  ini  akan  dilakukan analisis  seberapa  besar  performansi  dari  system  AC split yang  dimodifikasi  dengan  tenaga  surya, dibandingkan  dengan  AC split konvensional,  serta seberapa  besar  penghematan  biaya  yang  dihasilkan dari pemanfaatan energi matahari ini. Sehingga tujuan penelitian dapat menjadi referensi untuk pengembangan teknologi AC split dengan pemanfaatan energi alternatif khususnya tenaga surya.

## 2. Metode Penelitian
Metode  penelitian  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  adalah  secara  teoritis  dan  eksperimental.  Metode secara teoritis menggunakan parameter rancangan dari system  AC split yang  sudah  dimodifikasi  dengan system solar  cell ,  sedangkan  metode  secara eksperimental  dilakukan  setelah  prototipe  alat beroperasi dengan baik kemudian dilakukan pengujian untuk  mengetahui  perbandingan  analisis  performansi system  AC split yang  sudah  dimodifikasi  tersebut dengan  AC split konvensional.  Tahapan-tahapan penelitian  yang  akan  dilakukan  dapat  dilihat  pada diagram  alir  ( flowchart )  penelitian  seperti  yang terlihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram alir penelitian
1. Tahapan Persiapan Penelitian
Studi  pustaka  dilakukan  untuk  mendapatkan materi  mengenai  pendahuluan,  tinjauan  pustaka, data-data  atau  informasi  sebagai  bahan  acuan dalam melakukan pengujian. Perencanaan dilakukan agar tidak terjadi banyak kesalahan pada saat proses pembuatan alat.
2. Tahapan Perancangan Penelitian Tahapan  ini  merupakan  tahapan  awal  mendesain sistem yang akan kita buat. Dalam tahapan ini data rancangan  awal  sistem  yang  dibuat.  Perancangan desain solar  cell, kemudian  sistem  instalasi  dari AC split yang  dihubungkan  dengan Photovoltaic (PV) system seperti pada skema rancangan system pada  Gambar  2.  Setelah  itu  memilih  material  dan komponen yang akan digunakan sesuai perhitungan rancangan yang dihasilkan
Gambar 2. Skema rancangan AC split tenaga surya
Jurnal Teknik Mesin (JTM) Vol. 14 No. 1 (2021) 6 – 10
3. Tahapan Pembuatan Prototipe Setelah  desain  rancangan  selesai  dibuat, selanjutnya  membuat  prototipe  AC  split  tenaga surya.  Untuk  AC split ini  menggunakan refrigerant R22.  Kemudian  menambahkan beberapa alat  yang diperlukan sebagai pelengkap dari  instalasi  PV  modul  dan  AC  split  seperti inverter, battery,  charge  controller .  Dalam pembuatan  instalasi  ini  perlu  disesuaikan pemilihan alat-alat berdasarkan perancangan yang sudah dilakukan.
Gambar 3. Sistem AC split tenaga surya (Keterangan: 1.Panel surya; 2. Inverter+charge controller; 3. Baterai; 4. AC split ½ PK)
Dari sistem di atas dapat dijelaskan panas radiasi yang  diserap  oleh  modul  PV  dihasilkan  arus listrik  yang  kemudian  dikendalikan  oleh charge controller sekaligus diubah dari arus DC menjadi arus  AC  yang  kemudian  disimpan  pada  baterai untuk digunakan pada beban AC split .
4. Tahapan Pengujian dan Pengambilan Data
Pengujian  terhadap  sistem  dilakukan  setelah proses  pembuatan  dan  instalasi  sistem  selesai, dimana pengujian ini dilakukan untuk mengetahui  apakah  beroperasi  dengan  baik  atau tidak.  Jika  alat  tidak  berfungsi  sebagaimana mestinya  maka  dilakukan  analisa  untuk memperbaiki  kekurangan  dari  alat  tersebut  agar dapat  berfungsi  dengan  baik.  Setelah  dipastikan system  berjalan  dengan  baik,  kemudian  tahapan selanjutnya adalah  melakukan  pengambilan  data, pada tahap ini akan diambil beberapa data dengan menggunakan  alat  ukur  seperti: solar  power meter, volt meter, tang ampere, stopwatch, power meter . Pengambilan data dilakukan selama 2 hari, dengan  waktu  pengambilan  data  selama  8  jam dengan  rentang  10  menit  sekali  pada  sistem  AC tenaga  surya,  maupun  konvensional.  Data  yang diambil  diantaranya  intensitas  cahaya  matahari, tegangan keluaran solar panel, arus keluaran solar panel.

## 3.   Hasil dan Pembahasan
Pengambilan data dilakukan pada saat sistem AC split beroperasi,  dimana  dilakukan  selama  2  jam  (120 menit)  dengan  interval  durasi  pengambilan  data selama  10  menit  sekali.  Pengambilan  data  selama  2 jam  dilakukan  mengingat  hasil  penyerapan  radiasi matahari  selama  12  jam  yang  diperoleh  cukup  untuk mengoperasikan AC split selama 2 jam.
3.1 Perbandingan Performansi AC split konvensional dan AC split tenaga surya Dalam perhitungan performansi AC split, menggunakan  plot  diagram  p-h  dengan  data refrigerant R22 untuk mencari nilai COP ( Coefficient of performance ) dan nilai efisiensi refrigerasi dimana tahapan perhitungannya adalah sebagai berikut [2] :
Diketahui dari data pengujian :
- Temperatur in kondensor (T c )= 49,4ºC + 273 = 322,4K - Temperatur in evaporator (T e )= 20,9ºC + 273 = 293,9K Nilai tersebut di atas, diplotkan pada diagram p-h dengan bantuan software coolpack , sehingga dicari nilai entalphi (h).
Gambar 4. Plot diagram p-h untuk AC konvensional Data  di input ke  diagram  P-h,  didapatlah  plot  nilai entalpi (h) yaitu:
h 1 = 412 kJ/kg h 2 = 429 kJ/kg h 3 = h 4 = 262 kJ/kg
Kapasitas pendinginan (Qw) = V x I = 220V x 1,3A = 286 Watt = 0,286 kW
a. Menghitung kerja kompresi (q w ) menggunakan persamaan :
q w = h 2 - h 1 …………………………….. (1) = 17 kJ/kg
b. Menghitung laju aliran massa refrigerant (ṁ) menggunakan persamaan:
ṁ = ………………………(2)
= 0,016 kg/s
c. Menghitung kalor yang dilepas (q c ) menggunakan persamaan: 4 1 2 3
Jurnal Teknik Mesin (JTM) Vol. 14 No. 1 (2021) 6 – 10
q c = h 2 – h 3 …………………..(3) = 167 kJ/kg d. Menghitung efek pendinginan (q e ) menggunakan persamaan :
q e = h 1 - h 4 …………………………………. (4) = 150 kJ/kg e. Menghitung nilai COP ( Coefficient of Performance ) terbagi menjadi: COP actual = ………………. (5)
=  8,82 COP carnot = ………………(6) = 10,31 f. Menghitung nilai efisiensi refrigerasi (η) dengan persamaan:
η = x 100 % …………(7)
= 85%
Untuk  perhitungan  dan  efisiensi  refrigerasi  pada  AC split  tenaga  surya  dapat  menggunakan  cara  dan persamaan-persamaan  seperti  di  atas,  sehingga diperoleh hasil nilai sebagai berikut :
Diketahui data pengujian sebagai berikut :
- Temperatur in kondensor (Tc) = 50,6ºC + 273 = 323,6K
- Temperatur in evaporator (Te) = 19,2ºC + 273
= 292,2K
- kapasitas pendinginan (Qw) = V x I
= 196V x 1,2A = 235 Watt = 0,235 kW Diperoleh nilai COP sebagai berikut: COP actual = = 6,85 COP carnot = = 9,30 Sedangkan nilai efisiensi refrigerasi adalah: η = x 100 % = 73 %
Gambar 6. Grafik Perbandingan Efisiensi selama 2 jam
Dari  hasil  analisis  serta  pengolahan  data  berdasarkan grafik perbandingan efisiensi di atas, efisiensi dari AC split konvensional  didapatkan  nilai  rata-rata  yaitu 85% sedangkan untuk efisiensi AC split tenaga surya
didapatkan  rata-rata  yaitu  73%  (Gambar  6).  Dari angka  tersebut  menunjukan  bahwa  efisiensi  AC split konvensional  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan efisiensi  AC split tenaga  surya.  Hal  ini  dipengaruhi daya  yang  dikonsumsi  untuk  mengoperasikan  AC split dengan  tenaga  surya  lebih  kecil  dibandingkan dengan AC split konvensional.
3.2 Perbandingan daya dan estimasi penghematan AC split konvensional dan AC split tenaga Surya
Untuk  pemakaian  AC Split biasanya  konsumsi  daya tergantung  dari  daya    AC Split konvensional  yang dinyalakan selama 2 jam sehingga untuk  menghitung daya yang dipakai adalah :
P = V x I x Cosµ (8)
Diketahui : V = 220 Volt I = 1,3 Ampere Cosµ = 0,8 Sehingga diperoleh daya (P) sebesar 228,8 watt Konsumsi  Pemakaian  perhari:  (  P/1000  )  x  waktu pemakaian selama 2 jam
Diperoleh  penghematan  daya  perhari  sebesar 0.457kWh
Sedangkan  untuk  pemakaian  AC split tenaga  surya selama  2  jam  diperoleh  penghematan  daya  sebagai berikut:
Diketahui : V = 196 Volt I = 1,2 Ampere Cosµ = 0,8 Dengan  menggunakan  persamaan  (8)  diperoleh  daya (P) sebesar 188,16 watt
Konsumsi  Pemakaian  per  hari:  (  P/1000  )  x  waktu pemakaian selama 2 jam
Diperoleh  penghematan  daya  perhari  sebesar 0.376kWh

## 4.   Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan analisa pembahasan, dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Dari  hasil  analisis  Perbandingan  performansi  AC split konvensional  dan  AC Split tenaga  surya  nilai efisiensi pada AC split konvensional lebih tinggi yaitu dengan  rata-rata  85%  dibandingkan  dengan  AC split tenaga surya yaitu dengan rata-rata 73%. 2. Dari  hasil  analisis  penghematan  daya  AC split konvensional  dibandingkan  dengan  daya  AC Split tenaga  surya.  Daya  AC split konvensional  untuk pengoperasian  selama  2  jam  membutuhkan  daya 457Wh,  sedangkan  AC Split tenaga  surya  untuk pengoperasian  selama  2  jam  membutuhkan  daya 376Wh.  Jadi  penghematan  dalam  penggunaan  AC Split lebih hemat menggunakan tenaga surya.

## Ucapan Terimakasih
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  lembaga Pusat  Penelitian  dan  Pengabdian  Kepada  Masyarakat (P3M)  Politeknik  Negeri  Indramayu  yang  telah
Jurnal Teknik Mesin (JTM) Vol. 14 No. 1 (2021) 6 – 10
membiayai  penelitian  ini  melalui  skema  penelitian tahun  2020 . Oleh  karena  itu,  penulis  ingin menyampaikan terima kasih kepada :
1. Direktur Politeknik Negeri Indramayu;
2. Kepala P3M Politeknik Negeri Indramayu;
3. Semua pihak yang telah membantu penulisan jurnal ini.

## Daftar Rujukan
[1] Kurniawan,  Y.  2019.  Development    of  hot  water  storage  in hybrid-solar  thermal  air  conditioning  system. Journal  of
Physics: Conference  Series,  1511  (2020)  012123  IOP Publishing
[2] Kurniawan,  Y.  2018.  Prototipe  Sistem  Hibrid-Pemanfaatan Panas AC Split dan  Radiasi  Panas  Matahari Untuk  Pemanas Air.  Prosiding  Seminar  Nasional  Penelitian  dan  Pengabdian pada Masyarakat, hal. 190 , ISBN: 978-602-61545-0-7.
[3] Arian,  D.  P.,  Nasrun,  H.,  Syahrial.  2015. Perancangan Modifikasi  Air  Conditioner  dan  Penerapan  PLTS  sebagai Sumber Catu Daya. Jurnal Reka Elkomika, ITENAS , hal. 42
[4] Ismail  A.R.,  T.,  Hariyanto,  N.,  Waluyo.  2015.  Perancangan dan  Realisasi  Alat  Penetas  Telur  Dengan  Catu  Daya Pembangkit Listrik Tenaga Surya Berbasis Arduino Uno R3,
Jurnal  Reka  Elkomika 2337-439X,  Vol.  3,  No.  1,  Institut Teknologi Nasional