## Jurnal Sains dan Teknologi
Volume 12 Number 1, Tahun 2023, pp. 156-165 P-ISSN: 2303-3142 E-ISSN: 2548-8570 Open Access: https://doi.org/10.23887/jstundiksha.v12i1.48287

## Kinerja  Lemari  Es  dengan  Penukar  Panas  Pipa  Ganda Refrigeran Alami (R1270)
Kamin Sumardi 1* , Asri Ratnasari 2
1,2 Pendidikan Teknik Mesin, Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung, Indonesia

## A B S T R A K
Teknologi refrigerator terus berkembang menuju arah yang lebih baik dan efisien. Refrigerator harus diberikan sentuhan inovasi untuk mendapatkan kinerja yang paling baik. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan data kinerja refrigerator dengan  inovasi  double  pipe  heat  exchanger  dan  variasi  panjang  pipa  kapiler. Metode  penelitian  yang  digunakan  yaitu  eksperimen.  Eksperimen  dilakukann pada  trainer  refrigerator  1/6  PK,  perbandingan  ukuran  double  pipe  heat exchanger  1/4:1/2,  dan  variasi  panjang  pipa  kapiler  yaitu  1,5m,  2m,  2,5m,  dan 2,75m.  Diameter  pipa  kapiler  dipertahankan  dengan  ukuran  0,028  inchi. Refrigeran  awal  yang  digunakan  yaitu  refrigeran  R-134a  sebagai  kemudian  di retrofit  dengan  metode  drop  in  substitute  oleh  refrigeran  R-1270  sebagai refrigeran  yang  diuji.  Beban  yang  digunakan  adalah  air  mineral  1,5L.  Hasil penelitian diperoleh bahwa penggunaan pipa kapiler 1,5m dan double pipe heat exchanger mampu meningkatkan nilai efek refrigerasi hingga 49%, nilai efisiensi kerja  (CoP)  meningkat  22%  dibandingkan  dengan  sistem  refrigerator  yang menggunakan R-134a. Konsumsi daya listrik mengalami penurunan hingga 25%, sehingga  mengurangi  biaya  tagihan  listrik.  Penelitian  ini  telah  menunjukkan bahwa penggunaan refrigeran R-1270 pada refrigerator dengan double pipe heat exchanger dan panjang pipa kapiler dengan diameter 0,028 inchi meningkatkan kinerja dan lebih hemat konsumsi energi listrik.

## A B S T R A C T
Refrigerator technology continues to develop towards a better and more efficient direction. Refrigerator must be given a touch of innovation to get the best performance. This study aims to obtain data on the performance of refrigerators with double pipe heat exchanger innovation and variations in the length of the capillary tube. The research method used is experimental. The experiment was carried out on a 1/6 PK refrigerator trainer, the ratio of the size of the double pipe heat exchanger was 1/4:1/2, and the variations in the length of the capillary pipe were 1.5m, 2m, 2.5m, and 2.75m. The diameter of  the  capillary  tube  is  maintained  at  0.028  inches.  The  initial  refrigerant  used  is  refrigerant  R-134a,  which  is  then retrofitted by the drop in substitute method by refrigerant R-1270 as the refrigerant being tested. The load used is 1.5L mineral water. The results showed that the use of 1.5 m capillary pipe and double pipe heat exchanger was able to increase the  value  of  the  refrigeration  effect  up  to  49%,  the  value  of  work  efficiency  (CoP)  increased  by  22%  compared  to  the refrigerator system using R-134a. Electric power consumption has decreased by up to 25%, thereby reducing the cost of electricity bills. This study has shown that the use of refrigerant R-1270 in a refrigerator with a double pipe heat exchanger and a long capillary tube with a diameter of 0.028 inches improves performance and saves electricity consumption.

## 1. PENDAHULUAN
Refrigerasi adalah suatu proses penyerapan kalor dari ruangan/produk yang bertemperatur lebih tinggi kemudian memindahkan kalor tesebut ke suatu medium tertentu yang memiliki temperatur lebih rendah dan tetap menjaga temperatur sesuai dengan yang dibutuhkan. Refrigerator merupakan sebuah alat yang befungsi untuk menyimpan dan menjaga kualitas produk dengan cara mendinginkan produk sesuai dengan  prinsip  sistem  refrigerasi.  Di  dalam  sebuah  sistem  refrigerasi  ada  fluida  yang  bersirkulasi  yang dinamakan dengan refrigerant (Dinçer & Kanoǧlu, 2010; S. V. Shaik & Babu, 2017) . Refrigerator yang ada dipasaran  saat  ini  masih  menggunakan  refrigeran  sintetis  yang  kurang  efisien  dan  ramah  lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan kinerja refrigerator yang lebih baik, hemat listrik dan ramah terhadap lingkungan. Penggunaan refrigeran alami (R1270) menjadi salah satu alternatif energi terbarukan yang ramah lingkungan. R1270 sudah diproduksi di dalam negeri sehingga mendukung ekonomi nasional.
Refrigeran adalah bahan pendingin berupa fluida yang digunakan untuk menyerap kalor melalui perubahan  fasa  cair  ke  gas  (menguap)  dan  membuang  kalor  melalui  perubahan  fasa  gas  ke  cair (mengembun). Refrigeran yang baik harus memenuhi syarat-syarat tertentu seperti tidak beracun, tidak

## A R T I C L E   I N F O
Article history: Received June 16, 2022 Revised June 20, 2022 Accepted January 14, 2023 Available online April 25, 2023
Kata Kunci: Heat Exchanger, Pipa Kapiler, R1270
Keywords: Heat  Exchanger,  Capillary  Tube, R1270
This is an open access article under the CC BY-SA license.
Copyright © 2023 by Author. Published by Universitas Pendidikan Ganesha.
berwarna,  tidak  berbau  dalam  semua  keadaan,  tidak  mudah  terbakar,  dan  mempunyai  titik  didih  yang rendah (Mafi, Shomali, & Ajorloo, 2017; Mutaufiq, Sulistyo, Sumardi, Berman, & Wiyono, 2021) . Refrigeran yang umum digunakan pada refrigerator atau lemari es adalah refrigeran R-134a dan R-12. Kedua jenis fluida kerja ini tidak ramah lingkungan, karena keduanya memuliki nilai Global Warming Potential (GWP) yang  cukup  tinggi.  Alasan  inilah  yang  menyebabkan  refrigeran  sintetis  harus  segera  digantikan  oleh refrigeran alami atau HFC yang ramah lingkungan namun memiliki performa yang baik seperti refrigeran sintetis.  Refrigeran  alami  atau  Hidrokarbon  dapat  digunakan  sebagai  pengganti  R-134a  dan  R12 (Parashurama, Saleel, Govindegowda, & Khan, 2019; S. V. Shaik, Shaik, & Gorantla, 2020) . Hasil penelitian sebelumnya menyatakan bahwa refrigeran R-1270 menunjukkan nilai efisiensi yang optimal dibandingkan refrigeran  R-290,  R600  dan  R-600a (Ajuka,  Odunfa,  Ohunakin,  &  Oyewola,  2017;  Liu  &  Lin,  2020) . Perbandingan kinerja sistem juga diuji menggunakan R-22, R-32, R-134a, R-152a, R-290 dan R-1270. Secara keseluruhan R-1270 akan menjadi refrigeran ramah lingkungan yang cocok untuk menggantikan R-22. Hal ini ditinjau dari sudut pandang ODP, GWP, kapasitas volumetrik, debit temperatur dan kelarutan dengan minyak mineral (Longo, Righetti, & Zilio, 2019; Vali, Setty, & Babu, 2018) .
Peningkatan  kinerja  refrigerator  juga  bisa  dengan  penambahan  atau  variasi  komponen,  salah satunya  dengan  cara  memvariasikan  panjang  pipa  kapiler  yang  digunakan  dan  menambahkan  heat exchanger menggunakan prinsip double pipe atau penggabungan pipa suction line dan liquid line. Hasil penelitian  sebelumnya  menunjukkan  bahwa  perubahan  panjang  pipa  kapiler  berpengaruh  terhadap kapasitas pendinginan dan nilai CoP trainer (Homzah, Hendradinata, & Akui, 2017; Singh, Kumar, & Gupta, 2021) . Penggunaan HCR-134a mampu meningkatkan CoP sebesar 29,92% pada panjang pipa kapiler 1,25m (Aktemur  &  Öztürk,  2022;  Aziz,  Siregar,  Mainil,  &  Mainil,  2020) .  Pengaruh  panjang  pipa  kapiler  pada refrigerator  domestik dengan menggunakan R-600a menunjukkan  bahwa pendinginan akan lebih cepat dicapai jika menggunakan R-600a dibandingkan dengan menggunakan R-12. CoP rata-rata yang diperoleh R-600a lebih tinggi 6,3% dibandingkan R-12.Konsumsi daya menggunakan R-600a mengalami penurunan 24% dibandingkan dengan R-12. Kapasitas pendinginan R-600a 9,18% lebih tinggi dibandingkan dengan R-12. Kombinasi yang baik digunakan jika menggunakan R-600a untuk unit refrigerator domestik yaitu dengan menggunakan pipa kapiler dengan panjang 1,5m dan masa refrigeran 60gr (El Sayed, El Morsi, & Mahmoud,  2017;  Oyedepo,  2016) .  Penelitian  dengan  memvariasikan  panjang  pipa  kapiler  dan menggunakan  R-600  sebagai  refrigeran  menunjukkan  bahwa  R-600a  memiliki  CoP  45%  lebih  tinggi dibandingkan dengan R-600. Konsumsi daya terendah mencapai penurunan 25% ditawarkan R-600 dengan panjang pipa kapiler yang digunakan 1,30m (Emani & Mandal, 2018; Madyira, Marangwanda, Ekundayo, Babarinde,  &  Akinlabi,  2019) .  Pada  unit  hard  ice  cream  maker  kerja  kompresor  paling  rendah  adalah dengan menggunakan variasi panjang pipa kapiler 1m dengan refrigeran Mc-22 (Hidayati & Ardiansyah, 2018; Zhang et al., 2020) . Pengaruh beban dan diameter pipa kapiler terhadap nilai CoP menghasilkan kerja kompresor  akan  mengalami  kenaikan  apabila  diberi  pembebanan.  Hasil  penelitian,  CoP  yang  terbaik diperoleh pada pipa kapiler dengan diameter 0,0163m. Daya mesin terbaik diperoleh pada pipa kapiler dengan diameter 0,0163m (Mastur, Supriyana, & Sutarno, 2020; Wu, 2015) .
Hasil  penelitian  tentang  penggunaan  pipa  ganda  (double  pipe)  yang  dilakukan  pada  unit  Air Conditioning  menghasilkan  penurunan  kerja  kompresor  53%  dan  kenaikan  CoP (Ghani,  Gamaledin, Rashwan, & Atieh, 2018) . Evaluasi eksperimental tube in tube telah diuji. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kondisi yang sama CoP R-1234yf meningkat 2,11%. Koefisien perpindahan panas keseluruhan tube  in  tube  untuk  R1234yf  lebih  rendah  11-17%  dari  R134a (Fang,  Lin,  &  Ma,  2021;  Wantha,  2019) . Penambahan heat exchanger dalam sistem refrigerasi terbukti mampu meningkatkan kinerja refrigerator. Panjang pipa kapiler juga berpengaruh terhadap kinerja sistem refrigerator. Untuk itu pada pengujian kali ini  menggabungkan  double  pipe  heat  exchanger  dengan  memvariasikan  panjang  pipa  kapiler.  Hal  ini bertujuan  untuk  mendapatkan  kinerja  refrigerator  yang  optimal  dan  panjang  pipa  kapiler  yang direkomendasikan untuk digunakan.
Penggunaan  R1270  dalam  refrigerator  menjadi  alternatif  dalam  rangka  menghemat  energi  dan ramah lingkungan. Hasil penelitian terdahulu menunjukkan bahwa refrigeran R1270 dapat digunakan pada sistem refrigerasi, sehingga dapat pula diterapkan dalam refrigerator dengsn sistem refrigerasi kompresi uap. Penggantiaan R134a oleh R1270 menjadi kebutuhan mendesak dalam sistem refrigerasi. Dukungan penelitian menjadi dasar bahwa penggunaan R1270 pada refriegrator dapat dipertanggungjawabkan.

## 2. METODE
Penelitian  ini  menggunakan  metode  eksperimen.  Subyek  penelitian  yaitu  refrigerator  dengan kapasitas 1/6 Hp, daya 180 watt 220 volt, 1,6 A dan menggunakan R134a.  Penelitian dilakukan dengan cara pengujian secara langsung pada unit refrigerator yang ditambahkan double pipe heat exchanger dengan dibuat  variasi  panjang  pipa  kapiler  yaitu  1,5m,  2m,  2,5m  dan  2,75m  menggunakan  refrigeran  R-1270
dengan  beban  air  1.500  ml.  Tahapan  pengujian  yang  dilakukan  adalah  memastikan  trainer  yang  akan digunakan  untuk  pengujian  dalam  kondisi  baik,  kemudian    melakukan  kalibrasi  alat  ukur  seperti  tang ampere, thermometer, manifold gauge dan lain-lainnya (Gambar 2). Kemudian memasangan double pipe heat exchanger berukuran ¼” dan ½”. Selanjutnya pengujian dilakukan dengan melakukan variasi panjang pipa kapiler dengan inside diameter yang tetap.
Instrumen  penelitian  menggunakan  lembar  pengamatan  setiap  parameter.  Data  diambil berdasarkan tabel instrumen pengambilan data. Semua alat pengujian dan intrumen sudah melewati proses validasi dan kalibrasi dengan teliti. Pengolahan data menggunakan metode analitik kuntitatif berdasarkan data yang diperoleh  dan dibandingkan hasil terdahulu  dan kajian teori  dengan Ph-diagram dan table of properties R134a dan R1270.
Pengambilan  data  diawali  dengan  penggunaan  pipa  kapiler  dengan  inside  diameter  yang  tetap yaitu  0,028  inchi  variasi  panjang  1,5m.  Setelah  data  diambil  dari  refrigeran  R134a,  selanjutnya  trainer diretrofit oleh R1270 dengan metode drop in substitute (tanpa mengganti komponen). Kemudian dengan proses dan langka  yang sama dilakukan dengan menambahkan double pipe heat exchanger dan mengganti panjang  pipa  kapiler  menjadi  2m,  2,5m,  dan  2,75m.  Berat  refrigeran  R1270  yang  diisikan  berdasarkan penelitian  sebelumnya  yaitu  sebesar  30%  dari  berat  yang  diisikan  R-134a.  Pengujian  dilaksanakan sebanyak 3 kali untuk setiap variasi panjang pipa kapiler agar data valid. Pengambilan data dimulai dari menit ke 0 hingga menit ke 120 dengan interval waktu setiap lima menit. Skema pemipaan eksperimen dapat dilihat pada Gambar 1 .
Ada  empat  komponen  utama  sistem  refrigerasi  yaitu  kompresor,  kondensor,  pipa  kapiler  dan evaporator.  Kemudian,  ada  penambahan  heat  exchanger  yang  ditempatkan  diantara  kompresor  dan evaporator. Pada gambar terdapat empat variasi panjang pipa kapiler artinya dalam pengujian dilakukan empat kali penggantian pipa kapiler dengan panjang yang berbeda, hal ini dapat dilihat pada Gambar 1 . Pada  saat  pengujian  dibutuhkan  7  buah  termometer  sebagai  alat  ukur  pengambilan  data  dengan penempatan pada kondensor, kabin evaporator, langsung pada beban, inlet-outlet suction line, dan inlet- outlet liquid line.Berisi bagaimana data dikumpulkan, sumber data dan cara analisis data.
(a) (b) Gambar 1. (a) Desain Penelitian. (b) Skema Perpipaan Heat Exchanger

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil
Data hasil pengukuran semua parameter pada R134a atau refrigeran bawaan (baseline) disajikan pada Tabel 1 . Data hasil pengukuran setelah ditambah double pipe heat exchanger dan variasi panjang pipa kapiler  disajikan  pada Tabel  2 .  Data  penelitian  hasil  pengujian  diolah  menggunakan  P-h  Diagram  dan aplikasi coolpack untuk R-134a dan R-1270. Perhitungan dengan menggunakan aplikasi coolpack tersebut diperoleh nilai enthalpy dari setiap masing-masing pengukuran. Kemudian dilanjutkan dengan melakukan perhitungan matematis untuk mendapatkan nilai dari refrigeration effect (RE), work of compresion (Wk), daya teoritis (HP), konsumsi daya listrik (Watt), dan coefficient of performance (CoP). Perbandingan kinerja
refrigerator saat beroperasi dengan baseline, variasi panjang pipa kapiler 1,5m, variasi 2m, variasi 2,5m dan variasi 2,75m hasil pengujian disajikan dalam bentuk grafik dan pembahasan.
Tabel 1. Data Hasil Pengukuran pada R134a Tanpa Alat Tambahan
Waktu Temperatur Tekanan Arus t Beban Evaporator Kondensor Suction Discharge I (menit) (°C) (°C) (°C) (Bar) (Bar) (Ampere) 5 20,5 5,7 34,6 1,36 10,66 0,65 20 9,5 2,7 34,9 1,36 10,66 0,65 40 5,5 -2,5 35,4 1,36 10,66 0,65 60 3,3 -11,2 35,4 1,22 10,31 0,66 80 -3,5 -12,6 35,7 1,22 10,31 0,66 100 -3,5 -15,2 36,2 1,22 10,31 0,66 120 -3,8 -15,3 36,7 1,22 10,31 0,66
Tabel 2. Data Hasil Pengukuran pada R1270 dengan Double Pipe Heat Exchanger dan Variasi Panjang Pipa
Kapiler
Pipa Kapiler 1,5m Waktu Temperatur Tekanan Arus t Beban Evaporator Kondensor Suction Discharge I (menit) (°C) (°C) (°C) (Bar) (Bar) (Ampere) 5 20,4 5,5 39,3 2,05 17,89 0,71 20 13,2 -5 39,6 2,05 17,89 0,71 40 3,9 -11,4 39,2 2,05 17,89 0,71 60 -1,2 -14,2 39,6 1,91 17,89 0,72 80 -3,9 -16,4 38 1,91 17,89 0,72 100 -5,9 -18,1 36,2 1,91 17,89 0,72 120 -6,7 -19,5 37,1 1,91 17,89 0,72 Pipa Kapiler 2m 5 21,8 5,7 32 1,56 15,69 0,68 20 16,8 2 33,8 1,56 15,69 0,68 40 7,4 -11,1 35,1 1,56 15,69 0,68 60 3,6 -12,9 36,7 1,56 15,69 0,68 80 -2,2 -15,1 38 1,63 16,17 0,68 100 -3,5 -16,1 37,8 1,63 16,17 0,68 120 -5,5 -16,3 37,8 1,63 16,17 0,68 Pipa Kapiler 2,5m Waktu Temperatur Tekanan Arus t Beban Evaporator Kondensor Suction Discharge I (menit) (°C) (°C) (°C) (Bar) (Bar) (Ampere) 5 25,3 5,9 36 1,63 16,17 0,68 20 14,3 -5,8 37,1 1,63 16,17 0,68 40 1,9 -12,8 38,1 1,63 16,17 0,68 60 -2,4 -16,9 37,7 1,50 15,48 0,68 80 -2,2 -15,7 37,7 1,50 15,83 0,65 100 -3,2 -15,7 37,8 1,50 15,83 0,65 120 -3,2 -15,7 37,8 1,50 15,83 0,65 Pipa Kapiler 2,75m 5 24 12,6 28,4 1,36 0,64 0,64 20 20,5 6,1 33,8 1,36 0,64 0,64 40 13,6 0,4 34,6 1,36 0,64 0,65 60 8,2 -2 35,3 1,36 0,64 0,64 80 4,9 -2,8 35,4 1,29 0,66 0,66 100 2,9 -4,1 35,8 1,29 0,66 0,66 120 1,4 -5,8 35,5 1,29 0,66 0,65

## Pembahasan
Efek Refriggerasi (RE)
Nilai efek refrigerasi (refrigeration effect)  didapatkan  dari selisih dua nilai enthalpy yaitu pada garis  saturated  vapor  tekanan  suction  dan  saturated  liquid  tekanan  discharge.  Nilai  RE  menunjukkan banyaknya  kalor  yang  mampu  diserap  oleh  refrigeran  pada  evaporator.  Semakin  banyak  jumlah  kalor dalam  satuan  kilo  Joule  yang  mampu  diserap  per  satu  kilogram  refrigeran  menunjukkan  semakin  baik proses  evaporasi  sistem  tersebut (Aziz  et  al.,  2020;  Sumardi,  Berman,  &  Mutaufiq,  2021) .  Nilai  efek refrigerasi terhadap variasi panjang kapiler menggunakan R-1270 ditunjukkan pada Gambar 2 . Nilai efek refrigerasi pada dilihat pada Gambar 2 berdasarkan satuan waktu yang diambil setiap 20 menit. Nilai efek refrigerasi terendah dicapai dengan menggunakan R-134a dengan nilai RE di menit awal 126,75 kj/kg dan mengalami  sedikit  peningkatan  di  menit    ke-60  dengan  nilai  RE  127,11  kj/kg.  Sedangkan  nilai  efek refrigerasi  tertinggi  dicapai  dengan  menggunakan  refrigeran  R-1270  dengan  modifikasi  variasi  panjang kapiler 2,75m dengan nilai RE sebesar 245,81 kj/kg pada menit pertama hingga menit ke 30 dan mengalami peningkatan yang cukup signifikan menjadi 251,38 kj/kg.
Secara  keseluruhan  nilai  efek  refrigerasi  pada  sistem  yang  ditambahkan  double  pipe  heat exchanger dan menggunakan refrigeran R-1270 mengalami peningkatan hingga 45% dari baseline R-134a. Hal ini bisa terjadi karena R-1270 memiliki masa jenis yang lebih rendah dari R-134a sehingga nilai RE pun meningkat.  Hal  tersebut  menandakan  bahwa  proses  pendinginan  menggunakan  R-1270  lebih  baik dibandingkan  dengan  menggunakan  R-134a.  Apabila  dibandingkan  dengan  hasil  penelitian  yang menganalisis kinerja  sistem refrigeran R-32, R-22 dan R-1270 dilihat dari grafiknya menunjukkan kenaikan nilai efek refrigerasi seiring penurunan temperatur konstan kondensasi pada setiap refrigeran (Sun, et. al., 2022: Pratama, et. al., 2021). Ketiga jenis refrigeran yang diuji, R-1270 memiliki nilai efek refrigerasi yang paling tinggi yaitu berkisar 230 kj/kg – 300 kj/kg.
Gambar 2. Efek Refrigerasi pada Unit Refrigerator dengan R1270, Variasi Panjang Pipa Kapiler dan Double Pipe Heat Exchanger
Kerja kompresi (Wk)
Kerja kompresi (work of compression) adalah besarnya kalor yang dihasilkan oleh refrigeran yang dimampatkan pada kompresor. Semakin kecil nilai Wk  akan semakin baik karena semakin kecil jumlah kalor yang dimampatkan oleh kompresor (Cabello, Sánchez, Llopis, Andreu-Nacher, & Calleja-Anta, 2022; Parashurama et al., 2019) . Nilai kerja kompresi ( Gambar 3 ) yang menggunakan refrigeran R-134a sebagai baseline dan nilai kerja kompresi dengan variasi panjang pipa kapiler menggunakan refrigeran R-1270.
Nilai kerja kompresi menggunakan R-1270 jauh meningkat dibandingkan dengan menggunakan R- 134a dapat dilihat pada Gambar 3 . Nilai kerja kompresi untuk unit dengan menggunakan R-134 berada pada kisaran  nilai 42,72 kj/kg – 44,28 kj/kg.  Sedangkan untuk unit yang menggunakan variasi panjang kapiler dan menggunakan R-1270 nilai Wk terendah dicapai pada penggunaan variasi kapiler 1,5m yaitu sebesar  65,16  kj/kg  dan  besar  peningkatan  hingga  66,40  kj/kg (Panato,  Porto,  &  Bandarra,  F,  2017) .
Sementara itu nilai Wk tertinggi dicapai pada penggunaan variasi kapiler 4 (2,75m) dengan nilai Wk hingga 71,85  kj/kg.  Nilai  kerja  kompresi  berbanding  lurus  dengan  nilai  efek  refrigerasi  sehingga  kapasitas pendinginan  dan  koefisien  kinerja  dari  sistem  meningkat (Moreira,  Ayub,  &  Ribatski,  2021;  Hidayati  & Ardiansyah, 2018) .
Gambar 3. Kerja Kompresi pada Unit Refrigerator dengan R1270, Variasi Panjang Pipa Kapiler dan Double Pipe Heat Exchanger
Kenaikan  kerja  kompresi  yang  menggunakan  R-1270  mencapai  39%  dibandingkan  dengan baseline R-134a. Pada keadaan rentang temperatur kondensasi yang konstan dari tertinggi hingga terendah tiap refrigeran mengalami penurunan nilai kinerja kompresor yang cukup besar, namun kinerja kompresor menngkat seiring dengan perubahan temperatur evaporasi (Ku, 2014; Pratama & Sukarmin, 2021) . Ketiga jenis refrigeran yang dibandingkan (R-32, R-22, dan R-1270) terlihat jelas dalam grafik bahwa nilai kerja kompresi yang paling tinggi adalah menggunakan R-1270 dengan nilai kerja kompresi berkisar 77 kj/kg – 25 kj/kg.
Coefisien of Performance (CoP) Coeffisient  of  Performance  (CoP)  digunakan  untuk  mengetahui  efisiensi  kinerja  sebuah  sistem (Mastur et al., 2020; Sumardi, Naufal, Maulana, & Berman, 2021; Verma & Chaudhary, 2017) . Nilai CoP untuk unit  yang  menggunakan  R-134a  sebagai  baseline  dan  nilai  CoP  untuk  unit  dengan  variasi  panjang  pipa kapiler dapat dilihat pada Gambar  4 . Yang menunjukkan bahwa nilai CoP mengalami peningkatan yang sangat signifikan dari baseline R-134a dan retrofit R-1270. Nilai CoP pada baseline berada pada nilai 2,87- 2,97. Sedangkan nilai CoP tertinggi menggunakan R-1270 yaitu sebesar 3,58 pada variasi kapiler 1,5m. Pada variasi kapiler 2m, nilai CoP sebesar 3,55 dan hanya mengalami sedikit penurunan menjadi 3,53. Sementara itu, nilai CoP terendah  ditunjukkan oleh  variasi kapiler 2,5m dengan  nilai 3,47 dan pada variasi kapiler 2,75m, nilai CoP mengalami peningkatan menjadi 3,50.
Jika dibandingkan secara keseluruhan, maka CoP sistem refrigerator menggunakan refrigeran R- 1270  memiliki  nilai  CoP  yang  lebih  baik  karena  dapat  meningkatkan  efisiensi  kinerja  hingga  22% dibandingkan  dengan  sistem  refrigerator  yang  menggunakan  refrigeran  R-134a.  Hal  ini  dapat  terjadi karena sistem refrigerator yang menggunakan R-1270 memiliki nilai efek refrigerasi yang besar dan kerja kompresi yang kecil sehingga nilai CoP pun meningkat. Hasil penelitian dari pasangan refrigeran alami, R- 1270 /R170 menunjukkan nilai CoP yang lebih tinggi dan lebih ramah lingkungan (Lacerda et al., 2010; Siddegowda, Sannappagowda, & Kempegowda, 2018; Yilmaz, Mancuhan, & Yilmaz, 2020) .
Gambar 4. CoP Pada Unit Refrigerator dengan R1270, Variasi Panjang Pipa Kapiler dan Double Pipe Heat Exchanger
Daya Teoritis (Hp)
Perbandingan nilai Hp untuk unit refrigerator dengan menggunakan R-134a dan unit refrigerator dengan  menggunakan R-1270 disajikan  pada Gambar  5 . Unit refrigerator  dengan  menggunakan R-134a memiliki nilai Hp yang paling tinnggi yaitu sebesar 1,21 dibandingkan dengan unit yang memvariasikan panjang pipa kapiler menggunakan R-1270 yang ditunjukkan pada Gambar 5 . Besar nilai HP menunjukkan besarnya tenaga yang dibutuhkan oleh kompresor tersebut (Madyira et al., 2019; Sánchez, Cabello, Llopis, Catalán-Gil,  &  Nebot-Andrés,  2019) .  Secara  keseluruhan  unit  dengan  variasi  panjang  pipa  kapiler menggunakan R-1270 memiliki nilai Hp yang lebih rendah 19% dibandingkan dengan unit refrigerator yang menggunakan R-134a. Hal ini terjadi dikarenakan laju alir masa refrigeran R-1270 lebih kecil daripada R- 134a, sehingga kompresor juga akan bekerja lebih ringan.
Gambar 5. Daya Teoritis pada unit Refrigerator dengan R1270, Variasi Panjang Pipa Kapiler dan Double Pipe Heat Exchanger

## Konsumsi Daya Listrik (P)
Perbandingan konsumsi daya listrik untuk unit refrigerator menggunakan refrigeran R-134a dan unit  refrigerator  menggunakana  refrigeran  R-1270  yang  terlihat  pada Gambar  6 .  Unit  refrigerator menggunakan R-134a memiliki  nilai konsumsi daya listrik yang tinggi yaitu hingga mancapai 191,4 watt dengan  waktu  operasi  selama  120  menit.  Sementara  itu,  untuk  unit  refrigerator  menggunakan  R-1270 variasi panjang pipa kapiler 1 hingga variasi pipa kapiler 4 menunjukkan nilai yang lebih rendah dari R- 134a hanya berkisar 143,64-150,61 watt selama beroperasi 120 menit.
Tidak hanya nilai Hp yang mengalami penurunan, akan tetapi besarnya konsumsi daya listrik juga mengalami  penurunan.  Hal  ini  membawa  dampak  positif,  karena  konsumsi  daya  yang  mengalami penurunan berarti menunjukkan penghematan energi pula (Ghani et al., 2018; Saengsikhiao, Taweekun, Maliwan,  Sae-ung,  &  Theppaya,  2020) .  Besarnya  penghematan  dari  R-1270  yaitu  20%  dibandingkan baseline R-134a.
Gambar 6. Konsumsi Listrik pada Unit Refrigerator dengan R1270, Variasi Panjang Pipa Kapiler dan Double Pipe Heat Exchanger

## 4. SIMPULAN
Hasil  pengujian  diperoleh  kesimpulan  bahwa  kinerja  refrigerator  dengan  R1270  terbaik  pada variasi panjang pipa kapiler 1,5m dengan outside diamater 0,028 inchi. Penggunaan refrigeran R-1270 pada refrigerator mampu mengurangi konsumsi daya listrik, temperatur yang rendah dan efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan menggunakan R134a. Refrigeran R1270 layak digunakan dan lebih efisien dibanding R134a dengan menerapkan syarat dan ketentuan yang sesuai dengan standar penanganannya.

## 5. UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan  terimakasih  ditujukan  kepada  Universitas  Pendidikan  Indonesia  yang  telah  mendanai penelitian ini dengan kontrak No: 874 /UN40.D/PT/2021.

## 6. DAFTAR PUSTAKA
Ajuka, L. O., Odunfa, M. K., Ohunakin, O. S., & Oyewola, M. O. (2017). Energy and exergy analysis of vapour compression refrigeration system using selected eco-friendly hydrocarbon refrigerants enhanced with  tio2-nanoparticle. International  Journal  of  Engineering  &  Technology , 6 (4),  91 – 97. https://doi.org/10.1441/ijet.v6i4.7099.
Aktemur, C., & Öztürk, İ. T. (2022). Thermodynamic performance enhancement of booster assisted ejector expansion  refrigeration  systems  with  R1270/CuO  nano-refrigerant. Energy  Conversion  and Management , 253 , 115191. https://doi.org/10.1016/ j.enconman.2021.115191. Aziz, A., Siregar, I. A. R., Mainil, R. I., & Mainil, A. K. (2020). Komparasi Kinerja Refrigerator dengan Refrigeran Hidrokarbon HCR134a Alternatif Pengganti R134a pada Panjang Pipa Kapiler 1,25m. Jurnal Sains Dan
Teknologi , 19 (2), 76 – 81. Retrieved from https://jst.ejournal.unri.ac.id/index.php/JST/article/download/7628/6627. Cabello, R., Sánchez, D., Llopis, R., Andreu-Nacher, A., & Calleja-Anta, D. (2022). Energy impact of the Internal Heat Exchanger in a horizontal freezing cabinet. Experimental evaluation with the R404A low-GWP alternatives R454C, R455A, R468A, R290 and R1270. International Journal of Refrigeration , 137 , 22 – 33. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2022.02.007. Dinçer, I., & Kanoǧlu, M. (2010). Refrigeration Systems and Applications 2nd ed. West Sussex: John Wiley & Sons, Ltd.
El Sayed, A. R., El Morsi, M., & Mahmoud, N. A. (2017). Thermodynamic analysis of a simple refrigeration cycle using hydrocarbon refrigerants as substitute to R22. Int. J. Adv. Eng. Manage. Res , 2 (2), 245- 273.
Emani, M. S., & Mandal, B. K. (2018). The use of natural refrigerants in refrigeration and air conditioning systems: a review. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering , 377 (1), p.012064. Retrieved from https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/377/1/012064. Fang, X., Lin, J., & Ma, X. (2021). Simulation study on compression characteristics of low GWP refrigerants in the cylinder of rotary compressors. ,. Applied Thermal Engineering , 193 , 117056. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2021.117056.
Ghani, S., Gamaledin, S. M. A., Rashwan, M. M., & Atieh, M. A. (2018). Experimental investigation of double- pipe  heat  exchangers  in  air  conditioning  applications. Energy  and  Buildings, 158 ,  801-811. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2017.10.051.
Hidayati, B., & Ardiansyah, A. (2018). Analisa Pengaruh Panjang Pipa Kapiler terhadap Performansi Hard Ice Cream Maker dengan menggunakan R-22 dan MC-22. PETRA: Jurnal Teknologi Pendingin Dan Tata Udara , 5 (1), 1 – 6. Retrieved from
http://jurnal.polsky.ac.id/index.php/petra/article/download/147/143/%0A.
Homzah, O. F., Hendradinata, H., & Akui, B. (2017). Pengaruh Variasi Panjang dan Diameter Pipa Kapiler terhadap CoP Pada Trainer Sistem Pendingin Dasar. PETRA: Jurnal Teknologi Pendingin Dan Tata
Udara ,
3 (1), 15 – 22. Retrieved from https://jurnal.polsky.ac.id/index.php/petra/article/view/141/137. Ku, H. K. (2014). Performance Analysis of R-1270 (Propylene) Refrigeration System Using Internal Heat Exchanger. Journal of Power System Engineering , 18 (4), 36 – 42. https://doi.org/10.9726/kspse.2014.18.4.036.
Lacerda, A., De Carvalho, U., Henrique, F., Corrêa De Oliveira, P., De Lima, R., Mariano, R., … Souto -Maior, A. M.  (2010).  BRAZILIAN  ARCHIVES  OF  BIOLOGY  AND  TECHNOLOGY  Growth,  Sporulation  and Production of Bioactive Compounds by Bacillus subtilis R14. Arch. Biol. Technol. V , 53353 (3), 643 – 652.
Liu,  J.,  &  Lin,  Z.  (2020).  Thermodynamic  analysis  of  a  novel  dual-temperature  air-source  heat  pump combined ejector with zeotropic mixture R1270/R600a.,. Energy Conversion and Management , 220, 113078. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113078
Longo,  G.  A.,  Righetti,  G.,  &  Zilio,  C.  (2019).  Heat-transfer  assessment  of  the  low  GWP  substitutes  for traditional  HFC  refrigerants. International  Journal  of  Heat  and  Mass  Transfer, 139 ,  31-38. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.04.144.
Madyira, D. M., Marangwanda, G. T., Ekundayo, F. M., Babarinde, T. O., & Akinlabi, S. A. (2019). Investigation of Household Refrigerator System with Varied Capillary Tube Length. Journal of Physics: Conference Series , 1378. (4), 042056. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1378/4/042056. Mafi, M., Shomali, M., & Ajorloo, H. (2017). A feasibility study on substitution of environmentally friendly refrigerants in common refrigeration systems. Modares Mechanical Engineering , 16 (12), 779 – 782. Retrieved from http://mme.modares.ac.ir/article-15-310-en.html. Mastur,  M.,  Supriyana,  N.,  &  Sutarno,  S.  (2020).  Studi  Eksperimen  Pengaruh  Beban  dan  Diameter  Pipa Kapiler  terhadap  Coefficien  of  Performance  (CoP)  pada  Mesin  Pendingin. Iteks , 12 (1),  51-59. Retrieved
from https://www.ejournal.stt- wiworotomo.ac.id/index.php/iteks/article/view/289/352.
Mutaufiq, Sulistyo, H., Sumardi, K., Berman, E. T., & Wiyono, A. (2021). Performance Investigation of Cooling
Machine  Practice  Props  After  Retrofitted  by  Natural  Refrigerants. Jurnal  Teknik:  Media Pengembangan Ilmu Dan Aplikasi Teknik , 20 (2), 136-145.
https://doi.org/10.26874/jt.vol20no2.419. Oyedepo, S. O. (2016). Effect of capillary tube length and refrigerant charge on the performance of domestic refrigerator with R12 and R600a.,. International Journal of Advanced Thermofluid Research , 2 (1), 2 – 14.
Panato,  V.  H.,  Porto,  M.  P.,  &  Bandarra,  F,  E.  P.  (2017).  Experimental  performance  of  an  R-22-based refrigeration  system  for  use  with  R-1270,  R-438A,  R-404A  and  R-134a. International  Journal  of Refrigeration , 83 , 108 – 117. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2017.07.010.
Parashurama,  S.,  Saleel,  C.  A.,  Govindegowda,  M.  S.,  &  Khan,  S.  A.  (2019).  Hydrocarbons  as  Alternative Refrigerants  in  Domestic  Refrigerators. International  Journal  of  Innovative  Technology  and Exploring Engineering , 8 , 496 – 501.
Pratama, E. Y., & Sukarmin. (2021). Pengembangan Media Interaktif Hace (Hydrocarbon) Dalam Mereduksi Miskonsepsi  Peserta  Didik  Dengan  Strategi  Conceptual  Change  Text  Pada  Materi  Hidrokarbon. Jurnal Teknologi Pendidikan (JTP) , 14 (1), 41. https://doi.org/10.24114/jtp.v14i1.22641.
Saengsikhiao,  P.,  Taweekun,  J.,  Maliwan,  K.,  Sae-ung,  S.,  &  Theppaya,  T.  (2020).  Development  of Environmentally-Friendly and Energy Efficient Refrigerant for Medium Temperature Refrigeration Systems. Journal of Advanced Research in Materials Science,
71 (1), 12 – 31. https://doi.org/10.37934/arms.71.1.1231.
Sánchez,  D.,  Cabello,  R.,  Llopis,  R.,  Catalán-Gil,  J.,  &  Nebot-Andrés,  L.  (2019).  Energy  assessment  and environmental impact analysis of an R134a/R744 cascade refrigeration plant upgraded with the low-GWP refrigerants R152a, R1234ze (E), propane (R290) and propylene (R1270). International Journal of Refrigeration , 104 , 321 – 334. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2019.05.028.
Shaik,  S.  V.,  Shaik,  S.,  &  Gorantla,  K.  (2020).  Investigation  on  thermodynamic  performance  analysis  and environmental effects of various new refrigerants used in air conditioners. Environ. Sci. Pollut. Res. , 27 , 41415 – 41436. https://doi.org/10.1007/s11356-020-09478-6.
Shaik, S. V., & Babu, T. A. (2017). Theoretical performance investigation of vapour compression refrigeration system using HFC and HC refrigerant mixtures as alternatives to replace R22. Energy Procedia , 109 , 235 – 242. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.03.053. Siddegowda, P., Sannappagowda, G. M., & Kempegowda, R. D. (2018). Development of alternative binary mixtures  to  replace  HFC  134a  in  domestic  refrigerator. Chemical  Engineering  Transactions , 71 , 1399 – 1404. https://doi.org/10.3303/CET1871234 Singh, K. K., Kumar, R., & Gupta. (2021). A. Multi-objective Optimization of Thermodynamic and Economic Performances of Natural Refrigerants for Cascade Refrigeration. Arab. J. Sci. Eng , 46 , 12235 – 12252. https://doi.org/10.1007/s13369-021-05924-w.
Sumardi, K., Berman, E. T., & Mutaufiq, M. (2021). The Performance of Vapor Compression Refrigeration System Using R-1270. Flywheel , 7 (1), 21 – 27. https://doi.org/10.36055/fwl.v0i0.9998.
Sumardi,  K.,  Naufal,  D.,  Maulana,  M.  F.,  &  Berman,  E.  T.  (2021).  Feasibility  of  R1270  as  an  Alternative Refrigerant to Replace R134a in Refrigerator. In 6th UPI International Conference on TVET 2020,
55 – 58. https://doi.org/10.2991/assehr.k.210203.086. Vali, S. S., Setty, T. P., & Babu, A. (2018). Analytical computation of thermodynamic performance parameters of actual vapour compression refrigeration system with R22, R32, R134a, R152a, R290 and R1270. In MATEC Web of Conferences , 144 , 04009. https://doi.org/10.1051/matecconf/201814404009. Verma,  R.,  &  Chaudhary,  S.  (2017).  Analysis  of  Constant  Pressure  and  Constant  Area  Mixing  Ejector Expansion  Refrigeration  System  using  R-1270  as  Refrigerant. International  Research  Journal  of Engineering and Technology , 4 (6), 897 – 9011.
Wantha, C. (2019). Analysis  of heat transfer characteristics of tube-in-tube internal heat exchangers for HFO-1234yf  and  HFC-134a  refrigeration  systems. Applied  Thermal  Engineering , 157 ,  113747. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.113747.
Wu, Z. J. (2015). The Experiment on System Performance Comparing Analysis and Displacement between R1270  and  R22. In  Applied  Mechanics  and  Materials , 799 ,  770 – 773.  Retrieved  from https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.799-800.770.
Yilmaz, B., Mancuhan, E., & Yilmaz, D. (2020). Theoretical Analysis of A Cascade Refrigeration System with Natural  and  Synthetic  Working  Fluid  Pairs  for  Ultra  Low  Temperature  Applications. Journal  of Thermal Sciences and Technology , 40 (1), 141-153.
Zhang, Y., He, Y., Wang, Y., Wu, X., Jia, M., & Gong, Y. (2020). Experimental investigation of the performance of an R1270/CO2 cascade refrigerant system. International Journal of Refrigeration , 114 , 175 – 180. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2020.02.017.