## MODIFIKASI AC SPLIT MENJADI AC SISTEM GEOTERMAL MENGGUNAKAN AIR SEBAGAI REFRIGERAN SEKUNDER
Widiyatmoko 1) , Ferry Irawan 2)
1,2) Prodi. Teknik Pendingin dan Tata Udara Politeknik Sekayu Jl. Kolonel Wahid Udin Lk. I Kelurahan Kayuara, Sekayu 30711 Tel./Fax. +62 714 321099

## Abstrak
Pengkondisian udara merupakan sistem yang digunakan untuk mengkondisikan udara sesuai  dengan  rancangan  yang  diinginkan.  Penggunaan  alat  pengkondisian  udara  ini  seperti pada  gedung  dan  rumah  tempat  tinggal.  Alat  pengkondisian  udara  ini  ada  bermacam-macam tetapi  yang  menjadi  topik  dalam  penelitian  ini  adalah  AC  Split yang  dimodifikasi . Selain  alat terdapat  bermacam-macam  juga  sistem  pengkondisian  udara,  tetapi  penulis  memilih  sistem geotermal dalam penelitian ini. Teknologi geotermal adalah teknologi yang memanfaatkan suhu bumi.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan  memodifikasi  AC  Split  menjadi  AC  sistem  geotermal. Tujuan  khusus  yang  ingin  dicapai  pada  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  performa maupun kerja kompresi dari AC split biasa dibanding dengan AC split modifikasi. Metode yang digunakan  adalah  metode  eksperimental  meliputi  observasi,  study  literatur,  perancangan, pengambilan  data,  dan  analisis  terhadap  sistem  tata  udara  yang  sebelum  dimodifikasi  dan setelah  dimodifikasi.  Bagian  yang  dimodifikasi  adalah  bagian  kondensor.  Pengambilan  data dilakukan  selama  dua  hari,  dengan  kondisi  AC  Split  sebelum  dimodifikasi  dan  setelah dimodifikasi.  Hasil  yang  didapatkan  untuk  performa  dan  kerja  kompresi  sebelum  dimodifikasi, didapatkan  COP  rata-rata  adalah  4,66,  dan  Wk  rata-rata  adalah  0,61.  Dan  hasil  yang didapatkan untuk performa dan kerja kompresi setelah dimodifikasi, didapatkan COP rata-rata adalah  4,05,  dan  Wk  rata-rata  adalah  0,56.  Hasil  dari  penelitian  ini  diharapkan  menjadi  tolak ukur dan diharapkan juga adanya penelitian lebih lanjut.
Kata Kunci : Geotermal, Modifikasi, AC split, Air, Refrigeran sekunder

## 1. PENDAHULUAN
1.1.  Latar Belakang Penelitian
maupun pengembangan pengkondisi udara dengan sistem geotermal telah banyak  dilakukan  dan  diterapkan  di  eropa  dan amerika.  Saat  ini  sistem  geotermal  juga  sudah mulai  banyak  diteliti  dan  dikembangkan  di  India maupun  negara  berkembang  lainnya.  Sistem geotermal  mulai  banyak  dikembangkan  seiring dengan  cadangan  energi  di  bumi  yang  sebagian besar  mengandalkan  energi  fosil  mulai  menipis. Oleh karena itu, dunia harus terus mengembangkan dan menerapkan sistem maupun  teknologi  yang  mengarah  pada  efisiensi energi.
Dewasa
ini,
penelitian banyak
dikembangkan  dalam  peningkatan  penyerapan sistem  refrigerasi.  Pendingin  kompresi  gas mekanis memerlukan energi yang besar.(Masheiti, S., dan Agnew, B., 2010). Sistem HVAC  adalah  salah  satu  komponen  terbesar dalam  konsumsi  energi  di  sebuah  gedung.  Untuk rumah pribadi dapat mengkonsumsi energi hingga 42%.  Terdapat  pilihan  dengan  efisiensi  tinggi tersedia  seperti  pompa  kalor  geotermal.  Pompa kalor geotermal memiliki efisiensi tertinggi dengan konsumsi  energi  tahunan  hingga  separuh  dari
sistem yang biasanya.(Calabro, G., dan Fazio, A., 2012)
Berdasar organisasi pengamat dunia, gedung-gedung mengkonsumsi sekitar 40% produksi  energi  (Mali,  S.N.,  et  al,  2014).  Menurut Sadowska  dan  Kazowski  (Mali,  S.N.,  et  al,  2014) tabung  bumi  adalah  solusi  penyimpanan  energi. Mereka  telah  sukses  telah  menurunkan  suhu gedung  sekitar  2  sampai  dengan  3  derajat. Menurut  Calabro  dan  Fazio  (2012)  perubahan iklim  dan  dampak  lingkungan  lain  yang  negatif, dikombinasikan  dengan  ketergantungan  energi bahan  bakar    fosil    yang    biayanya    terus    naik terhadap  kebutuhan    energi,  menunjukkan kebutuhan  untuk  mencari  sumber  terbarukan yang bahkan tersedia secara lokal. Hal ini menjadi alasan  mengapa  banyak  hal  menarik  berkaitan dengan geotermal.
Geotermal merupakan teknologi yang memanfaatkan  suhu  bumi  (Gambar  1.).  Terdapat dua  jenis  geotermal,  yaitu high  grade  geothermal dan low grade geothermal . High grade geothermal adalah panas dan tekanan bumi yang merubah air menjadi uap. Low grade geothermal adalah energi kalor  pada  permukaan  bumi.  Pada  kesempatan
berikutnya, low grade  geothermal disebut dengan geotermal.
Gambar 1. Teknologi geotermal memanfaatkan suhu bumi (Sumber: http://www.advancenrg.com/geothermal.html (diakses 1 april 2015))
Banyaknya  penerapan  maupun  penelitian tentang  geotermal  di  eropa  maupun  amerika khususnya  sebagai  pompa  kalor  (penghangat ruangan) maupun
pendingin ruangan,
meningkatkan  rasa  ingin  tahu  penulis  tentang penerapan  maupun  penelitian  geotermal  di  asia, khususnya di Indonesia. Karena dengan penerapan  sistem geotermal di Indonesia, diharapkan  seluruh  warga  Indonesia  sadar  akan pentingnya  efisiensi  energi.  Dengan  adanya efisiensi  energi,  khususnya  energi  listrik,  akan menghemat  banyak  biaya  yang  dampaknya adalah banyaknya daerah-daerah yang juga akan menikmati  energi  listrik,  sehingga  pendidikan maupun  perekonomian  di  Indonesia  akan  lebih baik,  dan  pengentasan  kemiskinan  di  Indonesia dapat tercapai. Sehingga penelitian dan pengembangan  sistem  geotermal  penting  untuk dilakukan.

## 1.2.   Tujuan Penelitian
Penelitian ini mempunyai tujuan:
 Untuk  mengetahui  performa  AC  split  sebelum dimodifikasi  dan  setelah  dimodifikasi  menjadi AC sistem geothermal
 Untuk  mengetahui  kerja  kompresi  AC  split sebelum  dimodifikasi,  dan  setelah  dimodifikasi menjadi AC sistem geotermal

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1.   Teknologi geotermal
Teknologi  geotermal  merupakan  proses untuk  menyalurkan  panas  ataupun  dingin  ke dalam gedung. Sistem pemanasan dan pendinginan  geotermal  mentransfer  energi  kalor dari  bumi,  termasuk  air  bawah  tanah  dan  pompa kalor atau penukar kalor, untuk memanaskan atau
mendinginkan  gedung.  Dibawah  10  kaki,  suhu atau  air  tanah  bervariasi  dari  50 0 -55 0 F  (10 0 -13 0 C) sepanjang  tahun  (Kasich,  J.R.,  dan  Taylor,  M., 2012) (Gambar 2.)
Gambar 2. Hubungan antara kedalaman dan temperatur Sumber : http://www.geothermie.de/wissenswelt/archiv/engli sch/description-of-groundsource-types-for-the- heat-pump.html (diakses tanggal 2 april 2015)
Perpindahan kalor antara ruang kosong dan bumi  dapat  dicapai  dengan  melewatkan  fluida melalui  pipa.  Hal  ini  dapat  dilakukan  dengan  cara pipa  berputar  di  dalam  tanah  atau  dengan memompa  air  tanah  melewati  penukar  kalor, kemudian  dikembalikan  lagi  ke  bumi.  Sehingga sistem  pemanasan  atau  pendinginan  geotermal dapat  dibagi  menjadi  dua  jenis,  yaitu  sistem terbuka  dan  sistem  tertutup.  (Kasich,  J.R.,  dan Taylor, M, 2012).
Dalam  beberapa  kasus,  pompa  kalor geotermal  (biasa  disebut  dengan ground-source ) dapat  menggunakan  bumi  sebagai  sumber  kalor. Pompa  geotermal  membutuhkan  pipa  tertanam dengan  kedalaman  1  sampai  dengan  2  meter. Walau  pompa  kalor  geotermal  lebih  mahal  dalam pemasangan,  tetapi  lebih  efisien  (sampai  45 persen lebih efisien daripada pompa kalor dengan sumber  udara).  COP  pompa  kalor  geotermal sekitar 4,0. (Cengel Y. A., dan Boles, M. A., 2006)
Keuntungan  terbesar  dari  sistem  geotermal yaitu adalah performa yang lebih baik dibandingkan  dengan  sistem  tradisional  karena teknologi ini mengambil keuntungan dari temperatur  yang  lebih  stabil  sepanjang  tahun, sehingga coefficient  of  performance (COP) meningkat,  sedangkan  biaya  operasional  dari pemanasan dan pendinginan, berkurang (Clement,  R.,  et  al,  2012).  Sistem  geotermal diklasifikan sebagai berikut :

## 2.1.1.  Sistem Terbuka
Sistem  terbuka  geotermal  memanfaatkan air  tanah  sebagai  penukar  kalor  (Clement,  R.,  et al,  2012)  (Gambar  3).  Sistem  terbuka  mengambil
air  tanah  dari  sumur kemudian  dilewatkan melalui sistem penukar kalor .
Keterangan : (a) Air tanah dipompa ke penukar kalor dan dikembalikan ke sumur (b) Air tanah dipompa ke penukar kalor dan dikembalikan ke air permukaan/kolam
Gambar 3 . Geotermal sistem terbuka (Kasich, J.R., dan Taylor, M., 2012)

## 2.1.2. Sistem Tertutup
Sistem tertutup geotermal merupakan sistem    penukar  kalor  bawah  tanah,  tetapi  air tanah tidak sebagai penukar kalor (Clement, R., et al,  2012).  Sistem  tertutup  geotermal  memutar fluida penukar kalor yang biasanya menggunakan air  atau  fluida  lainnya  melalui  pipa.  Pipa  tersebut terpasang loop atau multiple  loop yang  diletakkan secara vertical ke dalam bumi atau horizontal pada permukaan bumi (Gambar 4.)
Keterangan : (a) loop tertutup terpasang secara vertikal
(b) loop tertutup terpasang secara horisontal Gambar 4. Geotermal sistem tertutup (Kasich,
J.R., dan Taylor, M., 2012)
2.2.   Konsumsi Energi Listrik di Indonesia
Dalam rangka
mempertahankan kelangsungan  pengusahaan  penyediaan  tenaga listrik  dan  peningkatan  mutu  pelayanan  kepada konsumen,  maka  perlu  dilakukan  penyesuaian tarif  tenaga  listrik  yang  disediakan  oleh  PT Pembangkit  Listrik  Negara  (Persero),  dimana Besaran  Tarif  Tenaga  Listrik  (TTL)  tahun  2011 mengacu  pada  Peraturan  Presiden  Nomor  8 Tahun 2011.
Tabel 1. Perkembangan subsidi listrik dan kebijakan
(a) (b) (a) (b)
Pada tahun 2013
pemerintah menyesuaikan  harga  Tarif  Tenaga  Listrik,  sesuai dengan  Peraturan  Menteri  ESDM  Nomor  30 Tahun  2012  tentang  Tarif  Tenaga  Listrik  yang disediakan  oleh  PT  PLN  (Persero).  Dimana  pada tahun  2013  mengalami  total  kenaikan  sebesar 15%,  dengan  dilakukan  penyesuian  per  Triwulan sekali (untuk golongan rumah tangga 450 VA dan 900 VA tidak mengalami kenaikan) (ESDM, 2012)
Subsidi  energi  listrik  terus  mengalami kenaikan dari tahun ketahun  (Tabel  1). Dari data tabel  2.1,  subsidi  listrik  pada  tahun  2011  sebesar Rp  93,18  Triliun  atau  naik  sekitar  sekitar  60,37% jika  dibandingkan  besarnya  subsidi  listrik  tahun 2010  yang  sebesar  Rp  58,10  Triliun.  (ESDM, 2012).  Pertumbuhan  pemakaian  listrik  semester- 1/2013  naik  sebesar  7,2  %  dibanding  semester yang  sama  tahun  lalu.  Total  pemakaian  listrik semester-1/2013 adalah sebesar 90,48 Tera Watt hour (TWh)  dan  pada  semester-1/2012  sebesar 84,43  TWh.  segmen  rumah  tangga  pada Semester-1/2013  jumlah  pelanggannya  tumbuh 8% dibanding Semester-1/2012, sedangkan konsumsi  kWh  hanya  tumbuh  5,5%.  (sumber  : http://www.esdm.go.id/berita/listrik/39-listrik/6373- pemakaian-listrik%09 semester-12013-tumbuh- tinggi-di-sektor-produktif-dan-rendah- di%09kelompok-konsumtif.html, diakses tanggal 1 April 2015)
Berdasar  informasi  di  atas  dapat  diketahui bahwa  kebutuhan  energi  listrik  semakin  besar, biaya  produksi  energi  listrik  semakin  besar. Sedangkan untuk rumah pribadi dapat mengkonsumsi  energi  hingga  42%.  (Calabro,  G., dan Fazio, A., 2012). Sehingga dibutuhkan sistem pengkondisi  udara  yang  memiliki  efisiensi  tinggi. Terdapat  pilihan  dengan  efisiensi  tinggi  tersedia seperti  pompa  kalor  geotermal.  Pompa  kalor geotermal  memiliki  efisiensi  tertinggi  dengan konsumsi  energi  tahunan  hingga  separuh  dari sistem yang biasanya (Calabro, G., dan Fazio, A., 2012).

## 2.3.   Penelitian geotermal
Geotermal
sudah
banyak diteliti, dikembangkan  dan  diaplikasikan  di  Eropa  dan Amerika,  dan  saat  ini  sudah  mulai  merambah  ke India.  Beberapa  penelitian  sistem  geotermal adalah :

## 2.3.1. Penelitian oleh Jindal T.K. (2012)
Jindal  T.K.  (2012)  telah  melakukan  kajian tentang analisis transfer kalor sistem pendinginan dan  pemanasan  geotermal.  Kalor  dipindahkan melalui  saluran  dapat  dijelaskan  dengan  hukum pertama  termodinamika.  Jindal  T.K.  (2012) menyimpulkan  bahwa  kecepatan  aliran  memiliki efek  yang  sangat  besar  pada  karakteristik perpindahan kalor di saluran. Ketebalan pipa tidak memiliki  dampak  besar  pada  perpindahan  kalor. Terdapat  perbedaan  kecil  perpindahan  kalor  dan temperatur  pada  keluaran  untuk  logam  yang
berbeda  seperti  alumunium,  tembaga,  dan  besi cor.  Bagaimanapun  juga  perpindahan  kalor  untuk pipa poly  butyle terpengaruh  tetapi  hanya mencapai  5%  maksimum.  Dampak  kecil  tentang jenis material maupun ketebalan disebabkan bumi diasumsikan  memiliki  kapasitas  penyerap  kalor tak terbatas (Jindal T.K., 2012).
2.3.2  Penelitian  oleh  Mr.  Sanjay  N.  Mali,  Dr.
Ashok B. More, dan Mr. D. S. Patil (2014) Mali S.N. (2014)
menerapkan/mengaplikasikan  teknik  pendinginan geotermal  untuk  meningkatkan  kondisi  termal pada  rumah  tempat  tinggal.  Pada  penelitian menggunakan  pipa  PVC  sebagai  penukar  kalor yang dilewatkan bumi, menunjukkan bahwa udara di  dalam  ruangan  mengalami  penurunan.  Dapat diketahui bahwa semakin besar diameter, semakin  besar  pula  efek  pendinginannya.  Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  menggunakan metode ini temperatur interior menurun hingga 10 derajat,  yang  jelas  akan  mengurangi  beban pendinginan pada sebuah gedung tempat tinggal.

## 2.3.3  Penelitian oleh Gaffar G. Momin (2013)
Gaffar  G.  Momin  (2013)  telah  melakukan penelitian  tentang  investigasi  ekperimental  tata udara geotermal. Pada penelitian ini menggunakan  metode  eksperimental.  Sistem geotermal  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah  sistem  tertutup.  Sehingga  harus  ada supply  refrigeran  secara  berkelanjutan.  Momin menggunakan  air  sebagai  refrigerannya.  Pada penelitian  Momin  dilakukan  variasi  menggunakan koil  penguap  dan  tidak  menggunakan  koil penguap.  Penelitian  dilakukan  di  ruangan  yang bersuhu  32 0 C  sampai  dengan  40 0 C.  Dari investigasinya,  Momin  mendapatkan  kesimpulan bahwa  pengkondisi  udara  geotermal  memberikan suhu  keluaran  relatif  konstan  mendekati  25 0 C, dimana  suhu  ini  adalah  suhu  nyaman  tubuh manusia.  Dengan  menambahkan  koil  penguap pada  sistem,  COP  sistem  hampir  dua  kali  lebih efektif (Momin, G.G., 2013)
2.3.4  Penelitian  oleh  Silvia  Cocchi,  Sonia Castellucci, and Andrea Tucci1 (2013)
Menurut  Cocchi,  S.,  et  al  (2013)  energi geotermal  merupakan  alternative  yang  menarik dalam  rangka  memanfaatkan  energi  bumi  untuk pengkondisian udara pada gedung (baik pemanasan maupun pendinginan), menggunakan pompa  kalor  geotermal.  Simulasi  sistem  dengan periode  5  tahun  menunjukkan  pengaturan  terbaik untuk  penukar  kalor  yaitu  14  penukar  kalor disusun seri dengan jarak 10 m dan  panjang 100 m.  hasilnya  menunjukkan  bahwa  sistem  bekerja dengan baik karena :
 Temperatur  apartemen  dipastikan  dalam kondisi nyaman.
 Tanah tidak terlalu over eksploitasi.
 Efisiensi pompa kalor sangat tinggi
2.3.5  Penelitian oleh Avijit Choudhry (2013)
Menurut  Choudhury,  A.  (2013),  auditor energi di India dalam beberapa kasus merekomendasikan  pompa  kalor  berbasis  air tanah  untuk  menggantikan  sistem  HVAC  untuk mencapai  efisiensi  lebih  baik.  Akan  tetapi pengguna  harus  dibuat  paham  dengan  iklim  dan kondisi  india  bahwa  pompa  kalor  tidak  cocok untuk iklim di India. Dari penelitian yang dilakukan menunjukkan  bahwa  pendingin  geotermal  dapat digunakan  secara  efektif  di  semua  zona  iklim. Pompa  kalor  bisa  menjadi  sangat  ekonomis  bagi industry hotel untuk menghasilkan air panas tanpa tambahan input energi. (Choudhury, A., 2013).

## 2.4.   Sistem Tata Udara dan Refrigerasi
Menurut  Tutuk  Zakaria  (1991)  tata  udara adalah  upaya  untuk  mengatur  secara  serentak temperatur,  kelembaban  relative,  pola  aliran,  dan
kualitas  dari  udara  di  dalam  ruangan  yang dikondisikan,  sehingga  tercipta  keadaan  nyaman bagi penguhuninya. Sistem tata udara mempunyai dua fungsi utama yaitu :
 Untuk menciptakan kenyamanan bagi manusia
 Agar proses di dalam Industri lancar Refrigerasi (pendinginan) didefinisikan sebagai  suatu  proses  penurunan  temperatur  dan mempertahankannya  dari  suatu  ruangan  atau bahan  di  bawah  temperatur  lingkungannya.  Tata udara  didefinisikan  sebagai  proses  pengaturan temperatur, kelembaban, distribusi, dan kebersihan  udara  secara  serentak  sedemikian rupa  sehingga  memenuhi  kondisi  udara  ruangan yang diinginkan. (Zakaria, T, 1991)
Keterangan : (a) sistem refrigerasi (b) sistem tata udara (c) kaitan antara refrigerasi dan tata udara Gambar 5 . Perbedaan dan kaitan antara sistem refrigerasi dan tata udara (Zakaria, T, 1991)
Bidang-bidang  refrigerasi  dan  tata  udara saling  berkaitan  satu  sama  lain,  tetapi  masing- masing  mempunyai  ruang  lingkup  yang  berbeda. Perbedaan  dan  keterkaitan  antara  keduanya dapat dilukiskan pada Gambar 2.4.
Pada umumnya, temperatur udara (temperatur  bola  kering)  yang  menciptakan kenyamanan adalah temperatur pada rentang 24- 26 0 C, dengan RH ( relative humidity ) / kelembaban relative  sekitar  50%-60%,  dengan  kecepatan aliran  udara  berkisar  0,1-0,2  m/s.  Perbedaan temperatur  udara  luar  dan  dalam  ruangan mempunyai  batasan  tertentu  berkisar  antara  6- 7 0 C.  Apabila  lebih  besar  dari  rentang  tersebut, maka  kebanyakan  penghuni  akan  timbul  “ Cold shock ” (sock dingin). (Zakaria T, 1991).

## 2.4.1. Refrigeran
Refrigeran  adalah  zat atau fluida pembawa kalor  yang  berfungsi  mengambil  kalor  dari ruangan  atau  medium  yang  didinginkan  dan membuangnya  ke  lingkungan  luar.  (Zakaria,  T., 1991). Menurut Stoecker, W. F., and Jones, J. W., (1982)  jenis  refrigeran  dibagi  menjadi  2  yaitu refrigeran primer dan refrigeran sekunder. Refrigeran primer adalah refrigeran yang
digunakan  pada  sistem  kompresi  uap.  Refrigeran sekunder  merupakan  fluida  yang  membawa panas  dari  benda  yang  didinginkan  ke  suatu sistem  pendinginan.  Suhu  refrigeran  sekunder akan  berubah  saat refrigerant mengambil  panas namun tidak berubah fasa.
2.4.2. Siklus refrigerasi dan
proses pengkondisian udara
Siklus  refrigerasi  atau  juga  biasa  dengan siklus  kompresi  uap  adalah  sederetan  proses yang  dialami  oleh  refrigeran  di  dalam  mesin refrigerasi. Mula-mula refrigeran mengalami proses kompresi (penekanan) yang menyebabkan tekanan  dan  temperaturnya  naik.  Kemudian mengalami  proses  kondensasi  (pencairan)  pada temperatur dan tekanan konstan, sambil membuang  kalor.  Tahap  berikutnya,  refrigeran mengalami proses ekspansi, yaitu proses penurunan  tekanan  dan  temperatur.  Selanjutnya refrigeran mengalami proses evaporasi (penguapan)  pada  tekanan  konstan,  sambil menyerap  kalor  dari  lingkungannya  (Gambar  6). (Zakaria, T., 1991).
(a) (b)
(c)
Gambar 6. Siklus refrigerasi / siklus kompresi uap (Cengel ,Y. A., dan Boles, M. A., 2006)
Untuk  menciptakan  kenyamanan  termal, udara  di  dalam  ruangan  harus  diproses  terlebih dahulu sehingga memenuhi persyaratan kenyamanan.  Sistem  tata  udara  secara  skematis pada  gambar  7.  Udara  catu,  yaitu  udara  yang telah  dikondisikan  (temperatur  dan  uap  air diturunkan)  oleh  mesin  refrigerasi,  dialirkan  ke ruangan  dan  menyerap  kalor  yang  ada  di  dalam ruangan.  Dari  dalam  ruangan  udara  ditarik kembali  dan  dicampur  dengan  udara  luar  (udara segar)  untuk  selanjutnya  dikondisikan  kembali oleh  mesin  refrigerasi,  dan  proses  terus  berulang seperti semula.
Gambar 7. Proses pengkondisian udara (Zakaria, T., 1991)

## 2.5.  AC Split
Yaitu  unit  tata  udara  yang  terbagi  menjadi dua  bagian,  satu  bagian  berada  dalam  ruangan ( indoor  unit )  dan  bagian  lainnya  berada  di  luar ruangan  ( outdoor  unit ). Indoor  unit dan outdoor unit dihubungkan  dengan  sistem  pemipaan (Gambar  8). Indoor  unit terdiri  dari  komponen- komponen  evaporator,  katup  ekspansi, fan (kipas),  dan  filter  udra.  Sedangkan outdoor  unit
terdiri  dari  kompresor,  kondensor, receiver ,  dan fan (kipas).
Gambar 8. Skema sistem tata udara tipe terpisah (AC split ) (Zakaria, T., 1991)

## 3. BAHAN DAN METODA
Untuk menjawab permasalahan yang diangkat  dalam  penelitian  ini  maka  disusun langkah-langkah penelitian.
Metode yang digunakan  adalah  metode  eksperimental  meliputi observasi, study literatur, perancangan, pengambilan  data,  dan  analisis  terhadap  sistem tata udara yang sebelum dimodifikasi dan setelah dimodifikasi.  Hal  ini  dapat  dijelaskan  dengan diagram alir pada gambar 10. Berikut di bawah ini adalah  detail  metodologi  penelitian  yang  akan dilakukan.

## 3.1.  Lokasi penelitian
Penelitian  akan  dilakukan  di  Laboratorium refrigerasi  dan  tata  udara  Politeknik  Sekayu dengan  alamat  Jl.  Kolonel  Wahid  Udin,  Lk.1, Kayuara,  Sekayu,  Kabupaten  Musi  Banyuasin, Sumatera Selatan, 30711.
Gambar 9. Laboratorium refrigerasi dan tata udara Politeknik Sekayu

## 3.2.  Rancangan penelitian

## 3.2.1. Diagram alir penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dengan diagram alir pada Gambar 3.2.

## 3.2.2. Rancangan modifikasi
Modifikasi  AC split lebih  diarahkan  pada bagian  kondensor.  Sistem  pendinginan  bagian kondensor  yang  biasanya  menggunakan  udara dan  kipas,  diganti  menggunakan  penukar  kalor dan  suhu  bumi.  Rancangan  modifikasi  dapat dilihat pada Gambar 11.
Mulai
Studi literatur dan Observasi
Pemilihan & pembelian alat dan bahan penelitian, serta pemasangan AC split Pengambilan data 1, dan pengolahan data 1 Validasi Persiapan pengujian 1 : 1. Pemasangan alat ukur 2. Pemeriksaan keseluruhan AC Analisis 1 valid Perancangan pipa sistem geotermal Tidak valid Penggalian tanah dan pemasangan pipa Modifikasi kondensor dengan penukar kalor
Persiapan pengujian 2 :
1. Pemasangan alat ukur 2. Pemeriksaan keseluruhan AC
Pengambilan data 2, dan pengolahan data 2 Validasi valid Tidak valid Analisis 3 : Analisis gabungan dari hasil pengolahan data 1, & hasil pengolahan data 2. Pembahasan dan Kesimpulan Selesai Analisis 2
Gambar 10 . Diagram alir penelitian
Gambar 11. Skema AC split dimodifikasi menjadi AC geotermal

## 3.3.  Peubah yang diamati / diukur
Peubah  yang  diukur  atau  diamati  adalah sebagai berikut :

## 3.3.1. Peubah yang diamati / diukur
Peubah yang diamati / diukur sebelum atau
setelah modifikasi adalah 1)  Suhu keluaran kompresor. 2)  Suhu
keluaran
kondensor. 3)  Suhu keluaran kapiler. 4)  Suhu keluaran evaporator. 5)  Tegangan Listrik. 6)  Arus Listrik.

## 3.4.  Teknik pengumpulan data
Teknik  pengumpulan  data  dengan  cara eksperimental  /  percobaan  di  lapangan  yaitu mengukur peubah yang diamati.

## 3.4.1. Prosedur pengamatan
Prosedur-prosedur pengamatan yang di lakukan yaitu sebagai berikut :
1)  Pemeriksaan  mesin  sistem  AC  yang  akan  di uji.
2)  Pemasangan alat ukur
3)  Pemeriksaan keseluruhan sistem
4)  Pengujian pada  titik-titik  yang akan diukur dan yang  ingin  diambil  data  memakai  alat  yang telah disiapkan.

## 3.4.2. Penempatan alat ukur
Untuk  mendapatkan  data  yang  diinginkan penempatan  alat  ukur  harus  sesuai  pada tempatnya. Oleh karena itu dirancang penempatan  alat  ukur  sebagai  berikut  :  (Gambar 12)
Gambar 12 . Penempatan alat ukur
(b) (a) (c) (e) (d) Keterangan :
(a) Penukar kalor / heat exchanger
(b) Kondensor
(c) Saluran dari tanah
(d) Pompa
(e) Saluran menuju ke tanah
(f) Arah aliran refrigeran sekunder
indoor unit outdoor unit (f)
Keterangan :
T1 : Tempat penempatan alat ukur pada keluaran evaporator.
T2 : Tempat peletakan alat ukur pada keluaran kompressor.
T3 : Tempat peletakan alat ukur pada keluaran kondensor.
T4 : Tempat peletakan alat ukur pada keluaran pipa kapiler.
PG 1 : High pressure. PG 2 : Low pressure .
3.5 4 4.5 5 1 2 CO P (1) Sebelum modifikasi (2) Setelah modifikasi COP Sebelum dan Setelah Modifikasi COP

## 3.4.3. Proses pengambilan data
Setelah  alat  ukur  terpasang  langkah selanjutnya  adalah  menjalankan  sistem,  dan pengambilan data, data diambil selama 240 menit dengan  selang  waktu  10  menit  sekali.  Langkah- langkah sebagai berikut :
1)  Menghubungkan Steker pada listrik.
2)  Sistem  dibiarkan  berjalan  sekitar  30  menit sampai  suhu  ruangan  cenderung  konstan  , data diambil setelah 10 menit sistem berjalan
3)  Setelah  selesai,  sistem  dimatikan,  lalu  data disusun dalam tabel.

## 3.5.  Analisis data
Dari  data  hasil  pengamatan  yang  telah disusun  dalam  tabel,  dilakukan  perhitungan  COP dan  efisiensi,  baik  sebelum  maupun  setelah dimodifikasi.  Setelah  dilakukan  pengeplotan  data dari  tabel  ke  diagram mollier (P-h  Diagram) didapatkan hasil Enthalpy Spesifik h 1 , h 2 , h 3 , dan h 4 ,  Temperatur  kondensor  dan  evaporator ( 𝑇 𝑘𝑜𝑛𝑑 & 𝑇 𝑒𝑣𝑎𝑝 )  dikonversi  dalam  Kelvin,  Sehingga efek refrigerasi dapat diketahui dengan persamaan qe  =  h 1 – h 4 , dengan kerja kompresi qw  =    h 2 –  h 1 ,  daya  kompresi  (estimasi  power factor  =  0,8)  P  =  V.I.cos ∅ .  Sehingga  dapat diketahui laju aliran massa m ref ̇ = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝐾𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟 𝐸𝑓𝑒𝑘 𝑅𝑒𝑓𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖 Kemudian dilakukan perhitungan kalor yang dilepaskan kondensor          qc =  h 2 – h 3 dan kerja kondensor  Qc  = m ref ̇  . qc ,  dan  dilakukan perhitungan COP actual dan kerja kompresi Wk.

## COP aktual = 𝐸𝑓𝑒𝑘 𝑅𝑒𝑓𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖 𝐾𝑒𝑟𝑗𝑎 𝐾𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖
Langkah  selanjutnya  kemudian  melakukan analisis  berdasar  data  yang  diambil  dan  hasil perhitungan  dengan  mengingat  kembali  keadaan lingkungan  pada  saat  pengambilan  data  yang sekiranya dapat mempengaruhi sistem, kemudian diambil kesimpulannya.

## 3.6.  Alat dan Bahan Penelitian
Untuk menyelesaikan permasalahan, dilakukan  langkah-langkah  penelitian  yang  sudah dijelaskan  pada  poin-poin  di  atas.  Berikut  ini adalah  alat  dan  bahan  yang  digunakan  dalam penelitian tersebut.

## 3.6.1. Alat penelitian
 Manifold gauge (alat ukur tekanan refrigeran)
 Presure gauge (alat ukur tekanan)
 Thermometer (alat ukur temperatur/suhu)
 Tang ampere (alat ukur arus listrik)
 Voltmeter (alat ukur tegangan listrik)
 Las karbit (alat pengelas pipa tembaga)
 Alat-alat  pengolah  pipa  seperti, flaring  tool, swaging tool, cutting tube, dll.
 Alat-alat  pendukung  lainnya  seperti  tang, obeng, kunci pas, palu, gergaji, dll.

## 3.6.2. Bahan penelitian AC split
 Pipa tembaga 3/8 inch
 Pipa PVC 1/2 inch
 Pompa air 25 watt
 Refrigeran r22 (refrigeran primer)
 Air (refrigeran sekunder)

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Peneliti  mengikuti  alur  prosedur  sesuai dengan  diagram  alir.  Pengambilan  data  dimulai sebelum  dimodifikasi  dan  saat  ini  peneliti  sudah sampai  pada  proses modifikasi  kondensor menjadi  penukar  kalor.  Hasil  yang  dicapai  dapat dijelaskan sebagai berikut:

## 4.1.  Hasil perhitungan COP
Gambar 13. Nilai rata-rata COP
Pengambilan  data  untuk  perhitungan  COP dilakukan  selama  dua  hari.  Dalam  satu  hari pengambilan data dilakukan selama dua jam yaitu pada  pukul  09.00  WIB  hingga  10.00  WIB  dan pada  pukul  14.00  WIB  hingga  15.00  WIB.  Selain itu,  durasi  waktu  yang  digunakan  mulai  10  menit terus  hingga  kelipatannya.  Setelah  didapatkan data  maka  dilakukan  pengolahan  data  sehingga mendapatkan nilai COP rata-rata, yang ditampilkan  dalam  bentuk  grafik  seperti  terlihat pada
gambar
13.
Hasil perhitungan memperlihatkan  bahwa  COP  setelah  dimodifikasi lebih kecil dibandingkan sebelum dimodifikasi.
0.5 0.55 0.6 0.65 1 2 W k (kW ) (1) Sebelum modifikasi (2) Setelah modifikasi Wk Sebelum dan Setelah Modifikasi Wk
4.2.  Hasil perhitungan kerja kompresi (Wk)
Gambar 14. Nilai rata-rata Wk
Pengambilan  data  untuk  perhitungan  Wk dilakukan  selama  dua  hari.  Dalam  satu  hari pengambilan data dilakukan selama dua jam yaitu pada  pukul  09.00  WIB  hingga  10.00  WIB  dan pada  pukul  14.00  WIB  hingga  15.00  WIB.  Selain itu,  durasi  waktu  yang  digunakan  mulai  10  menit terus  hingga  kelipatannya.  Setelah  didapatkan data  maka  dilakukan  pengolahan  data  sehingga mendapatkan nilai Wk rata-rata, yang ditampilkan dalam  bentuk  grafik  seperti  terlihat  pada  gambar 14.  Hasil  perhitungan  memperlihatkan  bahwa  Wk rata-rata setelah dimodifikasi lebih kecil dibandingkan sebelum dimodifikasi.

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perhitungan, maka dapat diambil kesimpulan bahwa :
 Nilai  COP  rata-rata  AC  split  sebelum dimodifikasi  adalah  4,66,  sedangkan  COP rata-rata  AC  split  setelah  dimodifikasi  (sistem geotermal) adalah 4,05.
 Nilai Wk rata-rata AC split sebelum dimodifikasi adalah 0,61, sedangkan Wk rata- rata  AC  split  setelah  dimodifikasi  (sistem geotermal) adalah 0,56.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Calabro, G., dan Fazio, A. 2012. The Role of Geothermal  Energy  in  Cooling  and  Heating Systems .  International  Journal  of  Academic
Research  in  Accounting.  Finance  and Management  Sciences.  Vol.02.  Issue  1.  pp 224-232
2. Cengel  ,  Y.  A.,  and  Boles,  M.  A.  2006. Thermodynamics:  An  Engineering  Approach, 5th ed. McGraw-Hill
3. Choudhry,  A.  2013. HVAC  vs  Geothermal Heat Pump-Myth and Truth, Open Journal of Energy Efficiency . Vol.02. 2013. pp 42-45
4. Clement,  R.,  et  al.  2012. Modelling  and Analyse  of  a  Direct  Expansion  Geothermal
Heat Pump (DX) : part 1 Modelling of Ground Heat Exchanger . Notre-Dame Qouset Montreal (Quebec) : Canada
5. Cocchi,  S.,  Castellucci,  S.,  dan  Tucci.  2013. Modelling of an Air Conditioning System With Geothermal  Heat  Pump  for  a  Residential Building .  Hindawi  Publishing  Corporation
Mathematical Problem in Engineering. Vol.2013. Article ID 781231, pp 6. Stoecker, W.F., Jones,W.N. 1982 . Refrigeration  and  Air  Conditioning .  The McGaw-Hill, Inc. New York.
7. Jindal  T.K.,  2012. Analysis  of  Heat  Transfer Through  A  Duct  Of  Geothermal  Cooling  and Heating  System .  International  Journal  of
Emerging Technology and Advanced Engineering.  Vol.  2.  Issue  10.  Oct.  2012.  pp 284-287
8. Kasich, J.R. dan Taylor, M. 2012. Recommendations  for  Geothermal  Heating and  Cooling  Systems .  Ohio  Water  Resource Council : Ohio
9. Mali,  S.N.,  More,  A.B.,  Patil,  D.S.  2014. Application of Geothermal Cooling Tchniques to  Improve  Thermal  Condition  of  Residential Building. International  Journal  of  Civil  and Structural  Engineering  Research.  Vol.2. Issue 1. April-September 2014, pp 158-161 10.  Masheiti, S., dan Agnew, B. 2010. Thermodynamic Simulation Modelling of Low Temperatur  Geothermal  Source  Located  in Arid-Zone  Area  North  Africa .  Jordan  Journal of  Mechanical  and  Industrial  Enginering. Vol.4. No.1. Jan. 2010. pp 61-68
11.  Momin, G.G. 2013. Experimental
Investigation  of Geothermal  Air Conditioning . American  Journal  of  Engineering  Research (AJER). Vol.02. Issue 12. pp 157-170
12.  Zakaria,  T.  1991. AIR  CONDITIONING  & REFRIGERATION . ITB : Bandung 13.  http://www.esdm.go.id/berita/listrik/39- listrik/6373-pemakaian-listrik%09  semester- 12013-tumbuh-tinggi-di-sektor-produktif-dan- rendah-di%09kelompok-konsumtif.html, diakses tanggal 1 April 2015
14.  http://www.advancenrg.com/geothermal.html, diakses 1 april 2015
15.  http://www.geothermie.de/wissenswelt/archiv/ englisch/description-of-groundsource-types- for-the-heat-pump.html,  diakses  tanggal  2 april 2015