Volume 14  No.1 Januari 2022 ISSN : 2085 – 1669 e-ISSN : 2460 – 0288 Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/jurtek Email :  jurnalteknologi@umj.ac.id
U  N  I  V  E  R  S  I  T  A  S   M  U  H  A  M  M  A  D  I  Y  A  H   J  A  K  A  R  T  A

## ANALISIS KINERJA EVAPORATOR PADA VAPORS COMPRESSION REFRIGERATION SYSTEM MENGGUNAKAN REFRIGERANT R410A
Sukarman 1,* , Khoirudin 1 , Murtalim 1 , Ahmad Fauzi 2 , Ricko Valderama 3 , Amri Abdulah 3 , Anwar Ilmar Ramadhan 4
1 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Buana Perjuangan Karawang Jl. H.S. Ronggowaluyo, Karawang, Jawa Barat 41361
2 Program Studi Teknik Informatika, Universitas Buana Perjuangan Karawang Jl. H.S. Ronggowaluyo, Karawang, Jawa Barat 41361
3 Program Studi Teknik Mesin, STT Wastukancana Jl. Cikopak No.53, Purwakarta, Jawa Barat, 41151
4 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Jakarta, Jl. Cempaka Putih Tengah 27 Jakarta 10510
*Email: sukarman@ubpkarawang.ac.id
Diterima: 17 Oktober 2021 Direvisi: 28 November 2021 Disetujui: 31 Desember 2021

## ABSTRAK
VCR  system merupakan  salah  satu  mesin  konversi  energy  yang  menggunakan  siklus  kompresi  uap  mekanis dalam prosesnya. Kinerja VCR system menggunakan refrigerant yang ramah lingnkungan menjadi isu utama dan banyak  penelitian  masih  berlangsung  untuk  mengevaluasi  dan  meningkatkan  efisiensi  sistem  yang  digunakan. Oleh  karena  itu,  makalah  ini  menyajikan  penyelidikan  eksperimental  kinerja  siklus  refrigerasi.  Sebuah VCR system digunakan sebagai alat uji. Koefisien  kinerja (CoP) dipelajari dengan  menggunakan desain VCR system dengan  beban  evaporator  yang  bervariasi.  Variasi  beban  evaporator  dilakukan  dengan  menginterverensi  rpm kipas pada lima tingkat rpm. VCR system menggunakan kompresor berkapasitas 365 watt dengan menggunakan refrigerant R410. Refrigerant R410A merupakan salah satu refrigerant alternatit penganti R22 yang tidak ramah lingkungan. Data eksperimen dilakukan validasi dengan menggunakan perangkat lunak Genetron Properties 1.1. Data  analisis  eksperimental  menunjukan  bahwa  CoP  tertinggi  didaptkan  pada  rpm  terendah  dengan  nilai  3,17. Sedangkan CoP terendah adalah 3,02 yang didapatkan pada rpm tertinggi. Pembebanan evaporator dengan rpm kipas  menghasilkan nilai  CoP yang berbanding terbalik dengan  nilai rpm  kipas. Hasil  validasi perangkat lunak Genetron  1.1  menghaasilkan  nilai  CoP  yang  lebih  tinggi  sekitar  2%-3%  jika  dibandingkan  dari  data eksperimental.
Kata kunci: Evaporator, Genetron properties 1.1, Koefisien kinerja, Refrigerant R410A, VCR-system.

## ABSTRACT
VCR  system    is  an  energy  conversion  device  that  uses  a  mechanical  vapour  compression  cycle  in  the process. The performance of the VCR system using environmentally friendly refrigerants is a significant issue, and much research  is  still  underway  to  evaluate  and  improve  the  efficiency  of  the  systems  used.  Therefore,  this  paper presents an experimental investigation of the performance of the refrigeration cycle. A VCR system was used as a  test  tool.  The  coefficient  of  performance  (CoP)  was  studied  using  a  VCR  system    design  with  varying evaporator loads. Variation of an evaporator load is done by intervening fan rpm at five rpm levels. The  VCR system uses a compressor with a capacity of 365 watts using R410A refrigerant. Refrigerant R410A is one of the alternative refrigerants to replace R22 which is not environmentally friendly. Experimental data was validated using Genetron Properties 1.1 software. Experimental analysis data showed that the highest CoP was obtained at the lowest rpm with a value of 3.17. Meanwhile, the lowest CoP is 3.02, obtained at the highest rpm. Loading the evaporator with fan rpm produces a CoP value indirectly proportional to the fan rpm value. Genetron 1.1 software validation results produce a higher CoP value of about 2%-3% than experimental data.
. Keywords : Coeficient of performance, Evaporator, Genetron properties 1.1, Refrigerant R410A, VCR-system.

## PENDAHULUAN
Regulasi pemerintah Republik Indonesia melalui Departemen Perindustrian dan Perdagangan  nomor:  41/M-IND/PER/5/2014, 40/M-DAG/PER/7/2014 dan 55/M- DAG/PER/9/2014 telah menetapkan diberlakukanya
hydrochlorofluorocarbons
Phase-Out  Management  Plan (HPMP)  sejak tahun  2016.  Data  uji Scientific  Assessment  of Ozone Depletion tahun oleh badan internasional  NASA,  NOAA,  UNEP,  EC  dan WMO,  didaptkan  indek Ozone  Depletion Potential (ODP) dan Global Warming Potential (GWP)  yang  dimiliki  R22  adalah yang  teringgi  (WMO  2019)  (Sukarman,  et  al. 2019).
Protokol  Montreal  menetapkan  batas untuk  konsumsi  HCFC,  yang  didefinisikan sebagai  produksi  ditambah  impor  dikurangi ekspor  dan  penghancuran  yang  ditentukan: pada tahun  1996 (pembekuan  pada  batas  yang dihitung), 2004 (65% dari batas), 2010 (25%), 2015  (10  %),  dan  2020  (0,5%)  dengan penghentian  konsumsi  penuh  pada  tahun 2030 di  negara-negara  non-Pasal  5(UNEP  2007). Setiap  negara  mengadopsi  pendekatan  respons yang  berbeda.  Sebagian  besar  negara-negara Eropa Barat dan  Tengah mempercepat penghentian  penggunaan  HCFC,  sementara sebagian besar negara maju lainnya mewajibkan penghentian R-22 (sebagai refrigeran yang paling tinggi pemakaianya saat ini)  pada  tahun  2010,  dan  kemudian  melarang semua penggunaan HCFC pada peralatan baru pada tahun 2020. Jadwal untuk Pasal 5 negara dimulai  dengan  pembekuan  jumlah  HCFC pada tahun 2013 (berdasarkan tingkat produksi dan  konsumsi  2009-2010)  dengan  batas penurunan  90%,  65%;  32.5%,  dan  25% masing-masing untuk tahun 2015, 2020, 2025, dan  2030  yang  selanjutnya  diikuti  dengan penghentian  pada  tahun  2040  (UNEP  2007). Tabel  1  menunjukan  indek  ODP  dan  GWP untuk R-410A dan beberapa refrigerant.
Tabel  1. Indek  GWP  dan    ODP  untuk  beberapa refrigerant (Azmi et al. 2017)
Refrigerant GWP-20 tahun ODP HCFC-22/R22 5130 0,055 HFC-134/R134 3420 0 HFC-236fa /FE-36 8100 0 R410A 2,088 0
Refrigerant  R410A  memasuki  arena sebagai  pengganti  refrigeran  biner  berbasis hydrofluorocarbons (HFCs)  untuk  R22  dalam aplikasi  AC  dan  pompa  kalor  untuk  aspek komersial  dan  rumah  tinggal.  Aplikasi  R410A pada  AC  dan  pompa  kalor,  memiliki  tingkat efisiensi yang lebih tinggi daripada R22 karena densitas  uapnya  50  persen  lebih  besar  dan tekanan uapnya 60 persen lebih tinggi. Kondisi ini  menyembawa  sisi  positif  yaitu  R410A memiliki  peringkat  efisiensi  energi  (EER) sekitar  5-6  persen  lebih  tinggi  daripada  R22 (ASHRAE  2013).  Terkait  dengan  factor keamanan, refrigerant R410A memiliki klasifikasi  tingkat  keamanan  ASHRAE  A1, yang  berarti  memiliki  kadar  toksisitas  rendah dan  tidak  mudah  terbakar.  Meskipun  R410A adalah  campuran  refrigeran  seri  400,  ia memiliki  luncuran  suhu  yang  sangat  kecil  dan potensi  fraksinasi  yang  dapat  diabaikan. R410A dapat memiliki tekanan operasi sekitar 60  persen  lebih  tinggi  daripada  R22  dalam aplikasi  AC  dan  pompa  kalor.  Ini  berarti bahwa pada suhu kondensasi 37.8 o C (100 ° F), sistem  R22  akan  memiliki tekanan  kondensasi 196  psig  sedangkan  sistem  R410A  akan memiliki tekanan kondensasi 317 psig. Karena itu, peralatan servis R22, seperti set pengukur, perpipaan,  peralatan  pemulihan,  dan  silinder, tidak  dapat  digunakan  dengan  R410A  kecuali jika  telah  disertifikasi  untuk  digunakan dengannya.  Perancang  sistem  R410A  telah menentukan  ketebalan  dinding  yang  lebih besar  untuk  kompresor  dan  bahkan  pengering filter.  Sistem  pengukur  dan manifold yang digunakan  pada  sistem  R410A  memiliki rentang  tekanan  yang  jauh  lebih  tinggi  yaitu 800  psi  di  sisi  tinggi  dan  250  psig  di  sisi rendah.  Kebanyakan  kasus,  peralatan  yang dirancang untuk R22 tidak dapat menggunakan R410A  karena  perbedaan  tekanan  operasi.  Ini adalah salah satu alasan kuat bahwa penggunaan  sistem  R22  ke  R410A  tidak direkomendasikan  dan  sangat  disarankan  bagi teknisi  servis  untuk  disertifikasi  dalam menangani  tekanan  pengoperasian  yang  lebih tinggi dari R410A.
Mempertimbangkan  nilai  GWP  yang agak  tinggi, Environmental  Protection  Agency (EPA) dan Significant New Alternatives Policy (SNAP),  telah  mencantumkan  R410A  sebagai "tidak dapat diterima" dan telah menghapus zat pendingin  dalam  kategori  penerapan  sebagai berikut (EPA 2016):
Jurnal Teknologi 14 (1) pp 127-138 © 2022
a. Mesin  penjual  otomatis  baru  per  1 Januari 2019;
b. Unit baru suhu sedang mandiri dengan kapasitas  kompresor  di  bawah  0.645 kW  dan  tidak  mengandung folding evaporator per 1 Januari 2019;
c. Unit  baru  suhu  sedang  berdiri  sendiri dengan  kapasitas  kompresor  sama dengan atau lebih besar dari 0.645 kW dan  unit  suhu  sedang  berdiri  sendiri yang  dengan  foading  evaporator  per  1 Januari 2020;
d. Unit baru bersuhu rendah yang berdiri sendiri per 1 Januari 2020, dan
e. Aplikasi chiller baru  per  1  Januari 2024.
Berdasarkan data pada program SNAP di  atas  tentang  kategori  refrigeran  yang  "tidak dapat  diterima"  atau  dihapus  dari  daftar  untuk R410A,  tidak  ada  kategori  yang  menyebutkan untuk  aplikasi  pada  AC,  pompa  kalor,  atau pendingin.    Hal  ini  bisa  dimaklumi  karena sejauh ini belum ada refrigerant alternatif yang tidak mudah terbakar di pasar untuk menggantikan aplikasi R410A.
Beberapa penelitian yang pernah dilakukan  dengan  tema  sistem  refrigerasi menggunakan  fluida alternative antara  lain dilakukan  oleh  (Aprea  and  Maiorino  2011)- (Sarntichartsak  and  Thepa  2013).  Penelitin menggunakan  refrigerant  R422D  dilakukan oleh  (Aprea  and  Maiorino  2011).  Dalam makalah ini refrigeran baru R422D diperkenalkan  sebagai  pengganti  R22.  Fluida baru  ini  tidak  merusak  lapisan  ozon  dan compatible dengan  minyak  mineral  tetapi memiliki GWP yang tinggi. Analisis eksperimental  menegaskan  bahwa  ketika sistem  dipasang  dengan  R422d  menyebabkan peningkatan total  equivalent  warming  impact (TEWI).  Penelitian  lanjutan  dilakukan  oleh (Al-Rashed  2011)  dengan  menggunakan  4 fluida  refrigerant  yaitu  R600a,  R290,  R134a, R410A,  dan  R32.  Penelitian  difokuskan  pada COP  dan  efek  evaporator  yang  dilakukan dengan  perbaikan  di  evaporator finned-tube . Parameter  suhu  kondensor  sebagai  variable bebas,  diatur  pada  38 o C  dan  45 o C.  Nilai  COP yang  dimiliki  isobutana  (R-600a),  R134a,  dan propane  (R290)  lebih  tinggi  dari  pada  R22. Sedangkan  COP  yang  dibawah  R22  adalah refrigerant R410A dan R32 dengan prosentase sebesar  9.5%.  Pengujian  juga  dilakukan  oleh
(Yashar, Lee, and Domanski 2015) menggunakan refrigerant R410 yang diaplikasikan  pada  RTU  ( rooftop  unit )  yang memiliki  daya  26,4  kW.  Penelitian  dilakukan menggunkan RTU prototype untuk mengantikan  evaporator  tipe  lama.    Pengujian menghasilkna  peningkatan  COP  sebesar  2,9  ± 1,5%  dan  efek  refrigerasi  sebesar  2  ±  1,5%. Penelitian mengunakan refrigerant R410A juga dilakukan  oleh  (Sarntichartsak  and  Thepa 2013).
Penelitian dilakukan
untuk menginvestigasi performansi sistem AC
inverter
R410A. Metode
penelitian menggunakan  dilakukan  secara  eksperimental dan  numerik.  Parameter  yang  digunakan adalah  variasi  frekuensi  debit  air  dan  suhu penyemprotan.  Ditemukan  bahwa  model  yang diusulkan memberikan persetujuan yang sesuai dengan data uji.
Berbeda  dengan  penelitian  sebelumnya, artikel  ini  menyajikan  hasil  penelitian  kinerja evaporator  menggunakan refrigerant R410A dengan menggunakan system pendingin kompresi  uap  atau vapour  compression refrigeration  system ( VCR  system )  dengan kapasitas  kompresor  365  Watt.  Penelitian  ini menggunakan  metode  ekperimental  yang divalidasi  dengan  menggunakan  software genetron  1.1.  Pengujian  dilakukkan  dengan melakukan variasi putaran kipas menggunakan 5 tingkat  kecepatan. Tujuan  dari  penelitian ini adalah  mengetahui coefficient  of  performance (COP) dari fluida R410A pada level kecepatan kipas  yang  divariasikan.  Dalam  penelitian  ini, kinerja  energi  dari  siklus VCR  system telah dianalisis  menggunakan  refrigerant  R410A untuk  tingkat subcooling yang  berbeda,  suhu evaporator , dan efisiensi isentropik kompresor.

## METODE PENELITIAN Pengaturan Eksperimen
Uji  eksperimental  ini  dilakukan  dengan memenuhi  standar  keamanan  yang  ditetapkan. Sebelum  proses  uji  ekperimental  dimulai, semua  kondisi  sub  system  peralatan  yang digunakan  dicek  dan  dipastikan  memenuhi persyaratan safety . Pengambilan data ekperimental  dilakukan  menggunakan VCR system berkapasitas  kompresor  365  W  dan menggunakan refrigerant R-410A.  Gambar  1 menunjukan  skema  pengujian  menggunakan alat uji VCR system.
Dari  Gambar  1  dapat  dijelaskan  bahwa T 1 merupakan  suhu  keluar  evaporator/masuk ke compressor ,  T 2 merupakan  suhu  keluar kompresor/ masuk ke kondensor, T 3 merupakan  suhu  keluar  kondensor  dan  T 4 merupakan  suhu  masuk ke  evaporator. Sementara  P 1 merupakan  tekanan  keluar evaporator/masuk ke compressor, P 2 merupakan  tekanan  keluar  kompresor/  masuk ke  kondensor,  P 3 merupakan  tekanan  keluar kondensor  dan  P 4 merupakan  tekanan  masuk ke  evaporator.  Pada  titik  P 1 dan  P 2 dipasang pressure  gauge dengan  kapasitas  500  psi, sementara P 3 dan P 4 dihitung berdasarkan suhu refrigerant  pada  titik  T 3 dan  T 4 yang  datanya tersaji pada termal properties R410A (Chemours  2019).  Pressure  gauge  P 1 dan  P 2 memiliki resolusi/tingkat keteliatian 5 psi, jika pada  pembacaan  pressure  tidak  berada  tepat pada  skala  pembacaan  pada  resolusi  tersebut, maka pressure ditentukan  berdasarkan  tabel properties dari refrigerant R410A. Selanjutnya data pressure dikonversi  dari  satuan  psi  ke kPa,  dimana  1  psi  ekuivalen  dengan  6.89476 kPa.  Untuk  suhu  udara  masuk  dan  keluar evaporator  dipasang  4  glass  termometer  yang diidentifikasi  dengan T dbE-i, T dbE-o untuk  suhu bola  kering  masuk  dan  keluar  evaporator  (dry bulb  temperature),  T wbE-I ,  T wbE-o untuk  suhu bola  basah  (wet  bulb  temperature-WBT) masuk dan keluar evaporator. Pada suhu udara masuk  dan  keluar  kondensor  juga  dipasang  4
glass thermometer yang  diidentifikasi  dengan T dbC-i, T dbC-o untuk suhu bola kering masuk dan keluar kondensor ( dry bulb temperature-DBT ), T wbC-I ,  T wbC-o untuk  WBT  masuk  dan  keluar kondensor.  Suhu  bola  basah,  suhu  bola  kering dan  kelembaban relative di  dalam indoor chamber merupakan variable bebas (Kim et al. 2009). Tabel 2 menunjukan ringkasan peralatan  yang  digunakan  untuk  melakukan percobaan.
Uji evaporator  effect pada VCR  system dilakukan  dengan  memvariasikan  kecepatan putaran  kipas.  Kecepatan  putaran  kipas divariasikan  dalam  5  level  yang  nilainya berbanding  lurus  dengan  rpm  baling-baling kipas.  Kondisi  ini  dapat  diartikan  bahwa semakin  tinggi  level  putaran  kipas  maka semakin  tinggi  rpmnya.  Setingan  level  1 sampai  dengan  5  berturut-turut  adalah  400 rpm,  600  rpm,  800  rpm,  1000  dan  1200  rpm. Pengaturan  kecepatan  putaran  kipas  dilakukan dengan  menggunakan voltage  regulator yang terpasang  secara  simultan  pada wiring  system kipas  di  evaporator  dan  kondensor.  Kecepatan udara  yang  masuk  ke  dalam  evaporator  dan kondensor diukur dengan menggunakan anemometer . Luas penampang saluran udara di evaporator dan kondensor adalah 0.16 m 2 . Laju aliran    masa  udara  dan  aliran  energi  melalui evaporator  dan  kondensor  dihitung  dengan menggunakan persamaan  1 dan 2 (W. F 2005) (S. K. Wang 2000).
Gambar  1. Skema pengujian kinerja refrigerant   pada VCR system
Tabel 2. Ringkasan ketitidak pastian instrument penelitian Parameters Full scale Resolusi Sub-sistem Pressure gauge, psi 500 5 P 1 , P 2 Thermometer digital, o C -50-110 0.1 T 1 , T 2 , T 3 T 4 Glass thermometer, o C -5 to 10 1 T db , T wb Anemometer, m/s 0.0 to 30.0 0.1
Sukarman, Khoirudin, Murtalim, Ahmad Fauzi, Ricko Valderama, Amri Abdulah, Anwar Ilmar Ramadhan: Analisis Kinerja Evaporator Pada Vapors Compression Refrigeration System Menggunakan Refrigerant R410A
Jurnal Teknologi 14 (1) pp 127-138 © 2022
ṁ u. = ρ u . A. v (1)
Q u. = ṁ u. (h in –h out ) (2)
Dimana ̇ merupakan laju aliran massa udara disaluran  udara  evaporator  atau  kondensor dalam  satuan  kg/detik, A merupakan  luas penampang saluran
udara evaporator/kondensor  dalam  satuan  m 2 , V menyatakan  kecepatan  udara  dalam  saluran udara evaporator dan kondensor dalam satuam m/detik,  Qu  menyatakan  kalor  yang  diserap oleh  refrigerant  dari  udara  akibat  terjadikan perubahan  suhu  masuk  dan  keluar  evaporator yang  dinyatakan  dalam  Joule/detik  atau  watt, sedangkan  h in ,  h out adalah  entapi  udara  akibat perubahan  suhu  di  saluran  masuk/keluar evaporator/kondensor  yang  dinyatakan  dalam J/kg.

## Refrigerant R410A
Pada VCR  system ,  saturasi  refrigeran merupakan parameter penting untuk dilakukan evaluasi. Saturasi suhu merupakan titik dimana pada  kondisi  suhu  tersebut,  suatu  fluida  (atau refrigerant  dalam  pembahasan  ini)  akan berubah  wujudnya  dari  cair  menjadi  gas  atau dari  gas  menjadi  cair  tergantung  dari  aliran kalornya.  Saturasi  suhu  mengacu  pada  titik  di mana cairan (atau zat pendingin dalam hal ini) akan berubah keadaan dari cair ke gas atau gas ke  cair.  Refrigeran  R410A  terbentuk  dari  tiga jenis  refrigeran  tunggal  yaitu    R-143a  (52%) +R-125 (44%) + R-134a (4%). Masing-masing refrigeran  pemebentuk  R410A  memiliki  titik jenuh yang berbeda. Titik didik pada tekanan 1 atm  untuk  ketiga  regrigeran  R-125,  R-143a, dan R-134a  berturut-turut adalah  -48,45 °C,  - 47,6 °C, dan -26.3 °C. Ketika kalor diterapkan ke refrigeran R410A, R-125 mendidih terlebih dahulu,  diikuti  oleh  R-143a,  dan  akhirnya  R- 134a.  Jika  refrigeran  mengeluarkan  panas,  R- 134a akan mencair terlebih dahulu.

## Perhitungan Kinerja VCR system
Pemodelan  analisis  pada VCR  system mengacu  pada  hukum  pertama  termodinamik di  mana  proses  bekerja  pada  kondisi  tunak digunakan untuk mengoptimalkan hasil analisis  energi.  Beberapa  asumsi  yang  akan digunakan  adalah pressure  drop dalam  pipa dan  bagian-bagiannya,  dan  perpindahan  panas antara  sitem  dengan  lingkungan  diabaikan. Perubahan energi kinetik, kimia, dan potensial
sistem  diabaikan  [7,  8].  Beberpa  sifat  penting termodinamika akan digunakan meliputi tekanan,  suhu,  berat  jenis,  volume  spesifik, entalpi,  entropi,  dan  sifat  cair-uap  pada  suatu keadaan  [9,  10]. Kompresor  pada VCR  system bekerja  dengan  cara  menciptakan  perbedaan tekanan sehingga refrigerant mengalir dari sub sistem sistem ke sub sistem lainnya. Perbedaan tekanan  pada  sub  sistem  tekanan  tinggi  dan rendah  menyebabkan  refrigeran  mengalir  ke evaporator  melalui  regulator/katup.  Tekanan refrigerant di evaporator lebih tinggi dibandingkan  di  saluran  hisap  srhingga refrigerant  dingin  dari  evaporator  dapat mengalir  melalui  saluran  hisap  menuju kompresor.  Kondisi  refrigeran  di  kondensor- evaporator  selalu  berada  pada  fasa  campuran cair-uap. Kondisi ini dikarenakan karakteristik laten  refrigerant  sehingga  refrigerant  mampu menyerap dan membuang kalor sebanyak kalor jenisya.  Selama  siklus  di  dalam VCR  system , refrigerant bercampur dengan minyak pelumas yang bertujuan untuk meminimalisir gesekan/friction  di  dalam  pipa  instalasi. Diagram tekanan-entalpi pada pada siklus VCR system bisa dilihat pada gambar 1  (Kim et al.
2009)(K. Wang n.d.). Selama  pengujian  refrigerant  R410A diperoleh  data  suhu  dan  tekanan  pada  setiap sub sistem yang ditentukan. Kedua paarameter digunakan untuk menganalisis besarnya entalpi pada  setiap  subsistem  dengan  mengacu  pada thermal properties R410A (Chemours
Company.  2019).  Pada  saat  suhu  dan  tekanan tidak terdapat pada tabel entalpi, nilai enthalpi dihitung menggunakan ekstrapolasi atau interpolasi. Pada pengujian refrigerant R410A dengan menggunakan VCR system, energi yang diserap  refrigerant  dianggap  sama  dengan perubahan energi yang terjadi di saluran udara evaporator dan kondensor. Perubahan energi di saluran  udara  evaporator  dan  kondensor  di indikasikan  dengan  adanya  perubahan  suhu  di saluran  masuk  dan  keluar  pada  kedua  sub sistem  tersebut.  Besarnya  laju  aliran  masa refigerant ṁ Rfg, di  dalam  pipa  evaporator  dan kondensor  dihitung  dengan  menggunakan persamaan  3    (W.  F  2005)  (Z.  Wang,  Zheng, and Xue 2019):
ṁ Rfg.. = (3)
di  mana h 1 ,  h 2 h 3 dan h 4 adalah  nilai  entalpi pada  titik  dari  setiap  sub  sistem  yang dijelaskan  pada  gambar  1  dan  gambar  2, semetara  itu menjelaskan  laju  aliran massa refrigeran (kg/s), h 1 dan h 2 menunjukkan entalpi  pada  titik  1  dan  2  (kJ/kg).  Penguapan refrigeran  teerjaadi  pada  saat    refrigeran melewati  evaporator,  hal  ini  terjadi  karena refrigeran  menyerap  kalor  dari  udara  di  ruang dalam  ( indoor  chamber )  sehingga  terjadi kenaikan  suhu  refrigeran.  Perubahan  energi kinetik dan potensial selama proses penguapan dan  kondensasi  diabaikan,  maka  nilai dan g z pada  sub  sistem  kompresor  adalah  nol. Selama  siklus  regrigerasi,  tidak  ada  kerja  luar pada  evaporator  dan  kondensor, W  =  0 . Besarnya laju perpindahan energi  pada proses evaporasi dapat dihitung menggunakan persamaan 4  (W. F 2005) (Wang et al. 2019).
Q e = . (h 1 -h 4 ) (4)
dengan Q e menujukan  energi  yang  diserap refrigerant di evaporator dan menunjukan kerja proses  evaporasi  yang  memberikan  gambaran kapasitas refrigerasi yang dinyatakan dalam J/s atau  Watt, ṁ Rfg merupakan  laju  aliran  masa refrigeran  di  evaporator  dalam  satua  kg/s,  dan h 1 , h 4 menunjukan nilai entalpi di titik 1 dan 4 yang  dinyatakan  dalam  J/kg.  Di  dalam  siklus ideal VCR system , kerja kompresor didapatkan dari  perkalian  laju  aliran  massa  refrigeran dengan perubahan entalpi pada siklus kompresi isentropik  (Setiyo  et  al.  2017).  Kompresi isentropik pada kompresor diasumsikan terjadi secara  adiabatik  sehingga  pertukaran  energi dari  dan  keluar  kompresor  (sebagai  sub sistema)  dianggap  tidak  ada  (Sukarman  et  al. 2019). Persamaan 5 digunakan untuk menghitung kerja kompresor W c yang dinyatakan  dalam  J/s  atau  Watt    (W.  F  2005) (Wang et al. 2019):
W c = . (h 2 -h 1 ) (5)
Efek/kapasitas refrigerasi dihitung berdasarkan banyakanya kalor dari udara yang diserap evaporator dan  besarnya  penurunan kalor  pada  udara.  Efek  refrigrerasi/  kapasitas pendinginan jika dihitung menggunakan besarnya  kalor  diserap  oleh  evaporator  dan kalor  yang  dilepas  oleh  udara.  Beban pendinginan  dalam  ekperimen  adalah  udara yang  melewati  pipa  evaporator,  oleh  karenaya besarnya kalor yang mampu diserap oleh udara
dihitung  menggunakan  persamaan  6  (W.  F 2005) (Wang et al. 2019).
Q uc = ṁ u . C p .∆ T u (6)
dengan Q uc menunjukan  besarnya  efek refigerasi  yang  dinyatakan  dalam  J/s  atau  W, C p merupakan  kalor  jenis  udara  pada  kondisi isobaric (tekanan  konstan)  yang  memiliki nilainya  sebesar  0,2403  (kJ/kg.  K), ṁ u menunjukan  besarnya  laju  aliran  massa  udara dalam  satuan  kg/s,  dan  ∆T u menunjukan adanya  perubahan  suhu  udara  melewati evaporator yang  nilainya  dihitung  dengan menggunakan persamaan 1.
Pada  kondisi  suhu  dan  tekanan  yang teridentifikasi, besarnya nilai massa jenis udara pada  suhu  tertenti  dapat  dihitung  dengan persamaan 7. Perpindahan panas dari refrigeran  ke  lingkungan  yang  lebih  dingin terjadi  pada  saat  melewati  kondensor  dan menghasilkan kondensasi refrigeran.
Persamaan  8  menyatakan  laju  perpindahan kalor dalam proses kondensasi ini  (W. F 2005) (Wang et al. 2019).
(7)
Q c = . (h 2 -h 3 ) (8)
dengan P menunjukan  tekanan  mutlak  udara dalam  N/m 2 , R merupakan  konstanta  dari fluida  ideal  udara  sebesar  2,4061  (kJ/kg.  K); Q c merupakan  laju  aliran  energi  yang  dilepas ke  udara  selama  proses  kondensasi  (J/s  atau W);  dan  h 2 ,  h 3 merupakan  entalpi  pada  titik  2 dan  3  (kJ/kg).  Sanjutnya  adalah proses throttling yang  terjadi  di  pipa  kapiler  yang berfungsi  sebagai  katup  ekspansi.  Pada throttling  process tidak  ada  kerja  dari  luar sehingga W  =  0 .  Perubahan  energi  potensial dan  kinetik  dianggap  nol  (Ramadhan,  et  al. 2021).  Karena  prosesnya  terjadi  secara adiabatik,  maka  pada  proses  ini  tidak  terjadi perubahan  entalpi  sehingga    entapi  di  titik  3 dan  4  dianggap  sama.  Kondisi  ini  dijelaskan pada  persamaan  10  (Sarntichartsak  and  Thepa 2013):
h 3 = h 4 (10)
Energi  mekanik  kompresor  diperlukan  untuk mensirkulasikan  refrigeran  ke  setiap  bagian dari sub VCR system . Ekstraksi kalor terjadi di evaporator  dan  kalor  dialirkan  ke  kondensor. Katup  ekspansi  mengurangi  refrigeran  di kondensor untuk meningkatkan kinerja
Sukarman, Khoirudin, Murtalim, Ahmad Fauzi, Ricko Valderama, Amri Abdulah, Anwar Ilmar Ramadhan: Analisis Kinerja Evaporator Pada Vapors Compression Refrigeration System Menggunakan Refrigerant R410A
Jurnal Teknologi 14 (1) pp 127-138 © 2022
evaporator.  Terjadi trade-off di  sini  antara tekanan  refrigeran  bertekanan  rendah,  diikuti oleh  suhu  rendah,  dan  laju  aliran  massa refrigeran  yang  bersirkulasi.  Persamaan  11
digunakan  untuk  menghitung  kinerja VCR system (W. F 2005) (Wang et al. 2019).
CoP =
=
(11)
Gambar  2. Diagram tekanan-entalpi

## Software refrigeration model
Software Genetron properties 1.1
digunakan untuk memvalidasi hasil ekperimen pada VCR  system .  Hasil  validasi  digunakan untuk  membandingkan  kinerja  sistem VCR system denngan  data  eksperimen.  Genetron Properties  1.1  merupakan  perangkat  lunak yang dapat secara akurat mampu  memprediksi kinerja  fluida  selama  siklus  sistem  pendingin. Genetron  Properties  merupakan  program sistem  refrigerasi  yang  diterbitkan  oleh Honeywell  yang  dapat  digunakan  untuk menghitung  titik-titik  keadaan  fluida  atau campuran dan juga untuk melakukan perhitungan  siklus.  Aplikasi  ini  menyediakan antarmuka  pengguna  yang  fleksibel  yang memungkinkan  Anda  memasukkan  data  input dengan  pemberitahuan  kesalahan  validasi.
Parameter  input  untuk refrigerant dan project
description berturut-turut  adalah  R410A  dan Basic Cycle. Data input yang digunakan dalam validasi  adalah  data  kompresor  yang  meliputi cooling  load (beban  pendinginan)  diseting pada 1025 Watt, isentropic efficiency ditetapkan  sebesar  70%  dan  volumetric efficiency  yang  digunkakan  adalah  0.95  %. Data cooling  load diambil  dari  spesifikasi kompresor  yang  digunakan.  Data  input  lainya adalah temperature  change di discharge  line ; condensing temperature dan outlet
temperature pada kondesor; evaporating temperature dan outlet temperature di evaporator . Pressure  drop pada  subsitem discharge line ; condenser , liquid line , evaporator dan suction  line dianggap  nol. Parameter  input  pada Genetron  properties 1.1 untuk tingkat kecepatan kipas pada level ke  -1 tersaji pada gambar 3.
Gambar  3. Parameter yang diinput ke dalam program Genetron properties 1.1.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Data  pengukuran  suhu  dan  tekanan untuk  sisi  kompresor  dilakukan  pada  lima tingkat  pengujian.  Data  pengujian  digunakan untuk  menghitung  kinerja  kompresor.  Tabel  3 menyajikan  data  suhu  dan  tekanan  yang dihasilkan  pada  pengujian  refrigerant  R410A menggunakan VCR system .
Data  pengukuran  suhu  dan  tekanan untuk  sisi  kondensor  dilakukan  pada  lima tingkat  pengujian.  Data  pengujian  digunakan untuk  menghitung  laju  perpindahan  kalor selama proses kondensasi dan evaporasi tersaji pada  tabel  4  dan  5.  Tabel  4  menyajikan  data suhu  dan  tekanan  yang  dihasilkan  selama proses  kondensasi  pada  pengujian  refrigerant R410A  menggunakan VCR  system .  Tabel  5 menyajikan  data  suhu  dan  tekanan  yang dihasilkan  selama  proses  evaporasi  pada pengujian  refrigerant  R410A  menggunakan VCR system .
Analisis Energi pada pada VCR system
Analissi  energi  pada VCR  system di fokuskan  pada  evaporator,  kondensor  dan kompresor.  Mengacu  pada  hukum  kekekalan enegi  maka  besarnya  energi  yang  diserap  oleh refrigeran di sisi kondensor, Q c haruslah sama dengan  energi  yang  dilepas  oleh  kondensor melalaui  udara Q uc .  Selanjutnya  besarnya Q c atau Q uc haruslah saama dengan besarnya kerja total dari VCR system W tot . Namun demikian terdapat selisih antara  rugi  kalor  di  kompresor dan  kalor  yang  dibuang  di  kondensor  dengan kalor  yang  diserap  di  evaporator.  Kerja  total dari VCR  system adalah  kalor  yang  dibuang selama proses kondensasi, Q c ditambah dengan kerja  pompa W c dikurangi  dengan  kalor  yang diserap  di  evaporator  (Dwinanto  and  Prajitno 2018).    Besarnya  energi  yang  masuk  ke evaporator (diserap evaporator), kerja kompresor  (pompa  kalor)  dan  energi  yang dilepas oleh kondensor tersaji pada gambar 4.
Tabel 3. Profil suhu dan tekanan pada sisi kompresor Rpm kipas Suhu ( o C) Tekanan (kPa) T 1 T 2 ∆T MC P 1 P 2 ∆P MC 400 4.0 87.0 -83.0 749.3 2856.5 -2107.2 600 4.0 82.0 -78.0 737.2 2664.7 -1927.5 800 4.0 85.0 -81.0 737.2 2728.7 -1991.5 1000 3.0 85.0 -82.0 761.5 2836.6 -2075.1 1200 4.0 82.0 -78.0 737.2 2632.4 -1895.2
Sukarman, Khoirudin, Murtalim, Ahmad Fauzi, Ricko Valderama, Amri Abdulah, Anwar Ilmar Ramadhan: Analisis Kinerja Evaporator Pada Vapors Compression Refrigeration System Menggunakan Refrigerant R410A
Jurnal Teknologi 14 (1) pp 127-138 © 2022
Tabel 4. Profil suhu dan tekanan pada proses kondensasi
Rpm kipas Suhu (oC) Tekanan (kPa) T 2 T 3 ∆T Cond. P 2 P 3 ∆P C 400 67.0 36.0 31.0 2863.6 2864.7 -1.09 600 67.0 41.5 25.5 2732.2 2733.5 -1.28 800 41.0 43.0 -2.0 2731.4 2733.5 -2.07 1000 38.0 43.0 -5.0 2748.5 2733.5 -21.14 1200 41.0 43.0 -2.0 2731.4 2733.5 -2.07
Tabel 5. Profil suhu dan tekanan pada proses evaporasi Rpm kipas Suhu (oC) Tekanan (kPa) T 2 T 3 ∆T Cond. P 2 P 3 ∆P E. 400 -2.0 4.0 -6.00 734.6 734.6 0 600 -2.0 4.0 -6.00 734.6 734.6 0 800 -2.5 4.0 -6.50 725.6 725.6 0 1000 -1.5 3.0 -4.50 741.7 741.7 0 1200 -2.5 4.0 -6.50 725.6 725.6 0
Gambar  4. Kalor pada setiap sub sistem pada VCR system
Gambar  5. Coefficient of performance VCR system
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 400 600 800 1000 1200 kW rpm kipas Wc Qe Qc Wtot.
2.80 2.85 2.90 2.95 3.00 3.05 3.10 3.15 3.20 400 600 800 1000 1200 CoP rpm kipas CoP_analisis CoP_simulasi
Kinerja VCR  system pada  tiap  rpm  kipas dihitung  dengan  menggunakan  persamaan  11. Kinerja VCR  system berdasarkan  hitungan teoritis  dan  hasil  validaasi  menggunakan software Genetron tersaji pada gambar 5.  Dari gambar  5  terlihat  bahwa  performa  dari VCR system menggunakan R410A dengan indicator coefficient of performance berada para rentang 2,90-3,20.  Hal  ini  relevan  dengan  dengan penelitian  yang  dilakukan  oleh  (Taib  et  al. 2010)  yang  menghasilkan  penelitian  dengan CoP pada kisaran 2,75-3,50.
Data  analisis  performa VCR  system tertinggi  didapat  pada  rpm  kipas  800  dengan nilai  CoP  3.17  sedangkan  nilai  CoP  terdah dicapai pada rpm 1200 dengan nilai CoP 3,02. Hasil  validasi  dengan  menggunakan  software Genetron  1.1  didapatkan  nilai  yang  lebih rendah dibandingkan data eksperimental dengan  nilai  sekitar  3%.  Data  validasi performa VCR  system tertinggi  didapat  pada rpm  kipas  800  dengan  nilai  COP  3,07 sedangkan  nilai  CoP  terdah  dicapai  pada  rpm 1200 dengan nilai CoP 2,95.

## KESIMPULAN
Kinerja VCR  system menggunakan refrigerant  R410A  diselidiki  dengan  indikator COP  pada  rentang  2,95-3.20  dan  kapasitas pendinginan berkisar antara  1.024 watt hingga 1.065  watt.  Selain  itu,  metode  pengembangan alat uji VCR system yang telah disajikan dalam karya  ini  memainkan  peran  penting  untuk menyelidiki kinerja VCR system . Secara umum kinerja VCR system dengan indikator CoP akan semakin  menurun  dengan  meningkatnya  rpm kipas.  Data  yang  benar  dari  percobaan  dapat dihasilkan dari alat uji yang andal seperti yang disajikan  dan  metodenya  harus  paralel  dengan keterampilan  kerja  yang  tinggi  dan  perangkat pengukuran yang andal.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terimakasih kepada  LPPM  Universitas  Buana  Perjuangan Karawang yang telah mendukung dan mendanai penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA:
Al-Rashed,  Abdullah  A.A.A.  2011.  “Effect  of Evaporator Temperature on Vapor Compression  Refrigeration  System.”
Alexandria  Engineering  Journal 50(4): 283–90. http://dx.doi.org/10.1016/j.aej.2010.08.00
3.
Aprea, Ciro, and Angelo Maiorino. 2011. “An Experimental  Investigation  of  the  Global Environmental Impact of the R22 Retrofit with  R422D.” Energy 36(2):  1161–70.
http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2010.1
1.032.
ASHRAE. 2013. ASHRAE Handbook: Fundamentals . Atlanta: ASHRAE: Atlanta, GA, USA.
Azmi,  W.  H.  et  al.  2017.  “Potential  of Nanorefrigerant  and  Nanolubricant  on Energy Saving in Refrigeration System – A  Review.” Renewable  and  Sustainable Energy  Reviews 69(October  2016):  415–
28.
http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.2 07.
Chemours  Company.  2019.  3 Freon TM 410A Thermodynamic Properties (SI Units) .
Dwinanto,  Matheus  M,  and  Suhanan  Prajitno.
2018.  “Optimization  of  a  Dual-
Evaporator Vapor Compression Refrigerator.” In , 181–87. Environmental  Protection  Agency.  2016. Federal Register . USA: https://www.govinfo.gov/content/pkg/FR
-2016-04-18/pdf/2016-08163.pdf.
K. Wang, Shan. Air-Conditioning and Refrigeration  Mechanical  Engineering Handbook .
Kim,  Minsung  et  al.  2009.  “Performance  of  a Residential  Heat  Pump  Operating  in  the Cooling  Mode  with  Single  Faults Imposed.” Applied  Thermal  Engineering 29(4): 770–78.
Ramadhan, Anwar Ilmar, Wan Hamzah Azmi,
and Rizalman Mamat. 2021. “Experimental  Investigation  of  Thermo- Physical Properties of Tri-Hybrid Nanoparticles  in  Water-Ethylene  Glycol Mixture.” Walailak  Journal  of  Science and Technology 18(8).
Sarntichartsak, Pongsakorn, and Sirichai
Thepa.
2013. “Modeling and
Experimental  Study  on  the  Performance
Sukarman, Khoirudin, Murtalim, Ahmad Fauzi, Ricko Valderama, Amri Abdulah, Anwar Ilmar Ramadhan: Analisis Kinerja Evaporator Pada Vapors Compression Refrigeration System Menggunakan Refrigerant R410A
Jurnal Teknologi 14 (1) pp 127-138 © 2022
of  an  Inverter  Air  Conditioner  Using  R- 410A with Evaporatively Cooled Condenser.” Applied Thermal Engineering 51(1–2): 597–610. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermalen
g.2012.08.063.
Setiyo,  Muji,  Sudjito  Soeparman,  Nurkholis Hamidi,  and  Slamet  Wahyudi.  2017. “Caractéristiques  de  l’effet  Refroidissant d’un Système Frigorifique à Demi-Cycle Sur Un Système Au GPL.” International Journal  of  Refrigeration 82:  227–37. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2017.0 6.009.
Sukarman,  Sukarman  et  al.  2019.  “Energy
Analysis Of Vapor-Compression Refrigeration (VCR) System.”
International  Journal  of  Scientific  & Technology 8(09): 1285–89.
Sukarman,  Sukarman,  Amri  Abdullah,  and  R. Hengki  Rahmanto.  2019.  “Analisis
Kinerja  Mesin  Pendingin  Kompresi  Uap Menggunakan HFC-236fa Sebagai Alternatif  Pengganti  R-22.” JTERA
(Jurnal Teknologi Rekayasa) 4(1): 131.
Taib,  M.  Y,  A.  A  Aziz,  and  A.  B.  S  Alias. 2010.  “Performance  Analysis  Of  A Domestic  Refrigerator.”  In 1st  NCMER 2010,  26-27  May,  2010 ,  ,  582–91. http://umpir.ump.edu.my/1593/.
UNEP.  2007. Decisions  Adopted  by  the Nineteenth  Meeting  of  the  Parties  to  the Montreal  Protocol  on  Substances  That
Deplete  the  Ozone  Layer.  Nairobi, Kenya:  United  Nations  Environment
Programme (UNEP) Ozone Secretariat;
W.  F,  Stoecker.  2005. Refrigersi  Dan Pengkondisian Udara . Jakarta: Erlangga.
Wang,  S.  K.  2000. Handbook  of  Air Conditioning and Refrigeration .
McGraw-Hill.
Wang,  Zanxin,  Fangyuan  Zheng,  and  Shiya
Xue. 2019. “The Economic Feasibility of the  Valorization  of  Water  Hyacinth  for Bioethanol  Production.” Sustainability (Switzerland) 11(3).
World  Meteorological  Organization.  2019.
Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2018 .
https://ozone.unep.org/sites/default/files/ 2019-05/SAP-2018-Assessment- report.pdf.
Yashar,  D.  A.,  S.  Lee,  and  P.  A.  Domanski. 2015.  “Rooftop  Air-Conditioning  Unit
Performance Improvement Using Refrigerant Circuitry  Optimization.”
Applied Thermal Engineering 83: 81–87. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermalen g.2015.03.012.