## PENGARUH JENIS REFRIGERANT DAN BEBAN PENDINGINAN TERHADAP KEMAMPUAN KERJA MESIN PENDINGIN
Edi Purwanto, Kemas Ridhuan
Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyan Metro Jl. KH. Dewantara No. 116 Metro Telp. (0725) 45932-42445 Kode Pos 34111
kmsridhuan@yahoo.co.id

## ABSTRAK
Setiap  refrigerant  memiliki  sifat  karakteristik  yang  berbeda  yang  mempengaruhi  efek  refrigerasi  dan COP  yang  dihasilkan.Refrigerant  R12  merupakan  senyawa  yang  banyak  digunakan  dalam  penyegar  udara, penggunaan  dalam  bidang  otomotif,  sedangkan  refrigerant  R22  merupakan  senyawa  yang  banyak  digunakan dalam  penyegar  udara,  penggunaan  pada  umumnya  pendinginan  ruangan  dan  unit  temperature  rendah.Beban pendinginan  merupakan  beban  kalor  atau  panas  yang  keluarkan  dan  diserap  oleh  evaporator.Penelitian  ini bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  jenis  refrigerant  terhadap  variasi  beban  pendinginan,  karakteristik perubahan suhu yang terjadi dan pengaruhnya terhadap kemampuan kerja pendinginan. Penelitian dilakukan di kampus  II  Universitas  Muhammadiyah  Metro,  metode  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  dengan  cara melakukan pengujian alat, observasi lapangan, dan studi pustaka, kemudian melakukan pengambilan  data yaitu pada AC dengan jenis refrigerant R12 dan R22 pada variasi beban 150 Watt, 300 Watt, 450 Watt, 600 Watt dan 750  Watt.  Adapun  hasil  dari  penelitian  waktu  pendinginan  pada  refrigerant  R12    yaitu:  45;  60;  100;  120  dan 130.  Sedangkan  pada  refrigerant  R22  yaitu:  53;  60;  70;  80  dan  93.  Pada  Refrigerant  R12  lebih  cocok  untuk beban  kecil  sedangkan    refrigerant  R22  umtuk  beban  besar.  Adapun  COP  yang  didapat  pada  refrigerant  R12 yaitu:  7,48;  6,44;  5,3;  5,78  dan  5,97,  sedangkan  pada  refrigerant  R22  yaitu:  21,02;  19,65;  19,06;  19,73  dan 21,109.
Kata Kunci : AC, Refrigeran, Beban Pendinginan , COP.

## PENDAHULUAN
Dalam  kehidupan  sehari-hari,  manusia tentu saja menginginkan suatu keadaan dimana temperatur  dan  kelembaman  ruangan  lebih nyaman.Pada saat ini panas disekitar kita cukup tinggi, sehingga mengakibatkan kurang nyamanya  pada  saat  seseorang  melakukan aktifitas  yang  aktif  didalam  ruangan  maupun diluar  ruangan.Maka  pada  aktivitas  didalam ruangan  membutuhkan  suatu  alat  yang  dapat mengkondisikan  ruangan  tersebut  pada  suhu ideal  supaya  pada  saat  melaksanakan  suatu aktifitas  dapat  berjalan  dengan  lancar  dan nyaman.
Pengkondisian  udara  yang  dimaksudkan adalah  untuk  memberikan  kenyamanan  dan kesegaran  ruangan  yang  dikondisikan.  Setiap ruangan  mempunyai  beban  kalor  yang  berbeda dan  hal  ini  akan  mempengaruhi  spesifikasi mesin  pendingin    AC  yang  akan  dipakai. Ketepatan  penentuan  spesifikasi  mesin  AC yang  sesuai,  berpengaruh  pada  kesegaran  dan kenyamanan di dalam ruangan. Dari perbedaan beban  pendinginan  terhadap  jenis  refrigerant yang  digunakan  tentu  terdapat  ukuran  optimal
yang  ideal  sehingga  didapat  kondisi  kerja  alat pendingin yang sesuai ( COP mesin pendingin).
Mesin pendingin merupakan sebuah mekanisme  berupa  siklus  yang  mengambil energi  (termal)  dari  daerah  bertemperatur rendah  dan  dibuang  ke  daerah  bertemperatur tinggi (lingkungan), sehingga beban pendinginan  sangat  berpengaruh  terhadap prestasi mesin pendingin. Semakin besar beban pendinginan  yang  di  dinginkan  maka  akan diperlukan  daya  mesin  pendingin  yang  lebih besar.  Begitu  juga  sebaliknya  semakin  kecil beban pendinginan maka lebih kecil daya mesin pendingin yang diperlukan.
Selain beban pendinginan, karakteristik dan jenis  refrigerant  juga  berperan  penting  dalam meningkatkan  proses  pendinginan.  Refrigerant merupakan fluida yang digunakan dalam siklus panas  yang  mengalami  perubahan  fase  akibat tekanan.Refrigerant  terdiri  dari  beberapa  jenis, berbeda jenis refrigerant berbeda pula karakteristik  yang  terkandung  dalam  suatu refrigerant  tersebut  sehingga  berpengaruh terhadap  kemampuan  dan  kinerja  mesin pendingin.Beberapa  jenis  refrigerant  yang  ada
diantaranya  refrigerant  R12  dan  refrigerant R22.Refrigerant R12 merupakan senyawa yang banyak  digunakan  dalam  penyegar  udara, dalam  bidang  otomotif,  sedangkan  refrigerant R22 merupakan senyawa yang banyak digunakan  dalam  penyegar  udara,  refrigerasi pada  umumnya,  pendinginan  ruangan  dan  unit temperature  rendah.Perbedaan  antara  dua refrigerant  tersebut  adalah  titik  didid  dan  titik pengembunan (Wiranto Aris Munandar; 1980).
Dari latar belakang diatas untuk mengetahui pengaruh jenis refrigerant terhadap beban pendinginan maka perlu adanya pengujian  jenis  –  jenis  refrigerant  terhadap beberapa variasi beban pendinganan.

## LANDASAN TEORI

## AC (Air Conditioner)
Air  Conditioner (AC) Merupakan sebuah  alat  yang  mampu  mengkondisikan udara.  Dengan  kata lain,  AC (Air  Conditioner) berfungsi sebagai penyejuk udara yang diinginkan  (  sejuk  atau  dingin  )  dan  nyaman bagi  tubuh.  AC  Lebih  Banyak  digunakan  di wilayah  yang  beriklim  tropis  dengan  kondisi temperatur udara yang relatif tinggi (panas).

## Sistem Refrigerasi
Suatu  penggunaan  yang  luas  dari termodinamika adalah refrigerasi yaitu perpindahan panas dari temperatur yang rendah ke  temperatur  yang  lebih  tinggi.  Sistem  yang menghasilkan proses refrigerasi adalah refrigerator  (atau  pompa  panas),  dan  siklusnya disebut  siklus  refrigerasi.  Siklus  refrigerasi yang banyak digunakan adalah siklus kompresi uap sederhana, dimana refrigeran diuapkan, dan dikodensasikan  dengan  jalan  mengkompresi uap  tersebut.Prinsip  utama  mesin  refrigerasi adalah  untuk  menurunkan  temperatur  agar materi atau ruangan dapat terjaga temperaturnya  sesuai  dengan  kebutuhan  dan kenyamanan  yang  dikehendaki.  Pada  dasarnya sistem refrigerasi dibagi menjadi dua, yaitu:
a) Sistem refrigerasi mekanik
b) Sistem refrigerasi non mekanik
1. Sistem refrigerasi mekanik
Sistem  refrigerasi  ini  menggunakan  mesin  - mesin  penggerak  atau  dan  alat  mekanik  lain dalam  menjalankan  siklusnya.  Yang  termasuk
dalam  sistem  refrigerasi  mekanik  di  antaranya adalah:
a) Siklus Kompresi Uap (SKU)
b) Refrigerasi siklus udara
c) Kriogenik/refrigerasi temperatur ultra rendah
d) Siklus sterling
2. Sistem refrigerasi non mekanik
Berbeda dengan sistem refrigerasi mekanik, sistem  ini  tidak  memerlukan  mesin-mesin penggerak seperti kompresor dalam menjalankan  siklusnya.  Yang  termasuk  dalam sistem refrigerasi non mekanik di antaranya:
a) Refrigerasi termoelektrik b) Refrigerasi siklus absorbsi
c) Refrigerasi steam jet
d) Refrigerasi magnetic
e) Heat pipe

## Siklus Kompresi Uap
Dari  sekian  banyak  jenis-jenis  sistem refigerasi,  namun  yang  paling  umum digunakan adalah refrigerasi dengan sistem kompresi uap.Komponen utama dari sebuah siklus kompresi uap adalah kompresor,  evaporator,  kondensor  dan katup expansi
Gambar 1. Sistem kompresi uap standar Sumber: (Muhammad Rizal, 2012)

## REFRIGERANT
Refrigerant  adalah  fluida  kerja  utama  pada suatu siklus refrigerasi yang bertugas menyerap panas pada temperatur dan tekanan rendah dan membuang  panas  pada temperatur  dan tekanan tinggi.

## 1. Refrigerant R-12
Refrigerant  R12  merupakan  senyawa hydrocholorocarbon yang  memiliki  nama lain  CC 2 LF 2 yang  memiliki  sufat  stabil, tidak  berbau,  tidak  berwarna  baik  dalam keadaan  gas  maupun  cair,  tidak  mudah terbakar  dan  tidak  korosif.  Biasanya digunakkan  pada  penggerak  kompresor gerak  bolak  balik,  pendingin  skala  sedang yakni pada bidang otomotif.

## 2. Refrigerant R-22
Refrigerant  R22  merupakan  senyawa hydrocholorocarbon yang  memiliki  nama lain  CHCLF 2 yang  memiliki  memegang peranan  penting  dalam  sistem  refrigerasi, sejak  ditemukan  pada  tahun  1930.  Hal  ini dikarenakan  CFC  memiliki  properti  fisika dan  termal  yang  baik  sebagai  refrigeran, stabil, tidak mudah terbakar, tidak beracun dan  kompatibel  terhadap  sebagian  besar bahan komponen dalam sistem refrigerasi.Biasanya  digunakkan  pada  AC rumah  dengan  kapasitas  rendah  sampai menegah.

## Beban pendinginan
Perhitungan
beban pendinginan
merupakan hal yang utama dalam perancangan sistem  pengkondisian  udara.Hasil  perhitungan tersebut  nantinya  dapat  menentukan  berapa besar kapasitas mesin refrigerasi yang dibutuhkan agar mampu mengkondisikan udara di  dalam  suatu  ruangan  sehingga  terasa nyaman.  Perhitungan  beban  pendinginan  yang akurat  akan  berpengaruh  terhadap  optimasi dimensi  mesin  refrigerasi  yang  direncanakan. Beban  pendinginan  dibagi  menjadi  dua  yaitu beban pendinginan sensibel dan beban
pendinginan laten

## Perhitungan Dalam Sistem Refrigerasi
Gambar 2.Diagram P – h siklus kompresi uap ideal
1. Besarnya  kerja  kompresi  per  satuan  massa refrigerant.
Q w = h 2 – h 1 ( Supratman Hara,1982 )
Dimana : Q w = Besarnya kerja kompresor (kJ/kg) h 1 =    Entalpi  refrigeran  saat  keluar  evaporator dan masuk kompresor (kJ/kg)
h 2 =  Entalpi  refrigerant  saat  keluar  kompresor dan masuk kondensor (kJ/kg)
2. Besar  panas  per  satuan  massa  refrigeran yang  dilepaskan  di  kondensor  dinyatakan sebagai:
Q c = h 2 – h 3 ( Supratman Hara,1982 )
Dimana : Q c = Besarnya panas dilepas di kondensor (kJ/kg) h 2 =Entalpi  refrigerant  saat  keluar  kompresor dan masuk kondensor (kJ/kg)
h 3 =  Entalpi  refrigeran  saat  keluar  kondensor (kJ/kg)
3. Besarnya kalor yang diserap oleh evaporator
Q e = h 1 – h 4 ( Supratman Hara,1982 )
Dimana : Q e = Besarnya panas yang diserap di evaporator (kJ/kg) h 1 =  Entalpi  refrigeran  saat  keluar  evaporator dan masuk kompresor (kJ/kg)
h 4 = Entalpi  refrigeran  saat  masuk  evaporator, (kJ/kg)
4. Koefisien Prestasi / Coefficient of Performance (COP)
Koefisien prestasi dari sistem refrigerasi adalah dampak  refrigerasi  ( efek  refrigerasi )  dibagi dengan kerja kompresi.
COP =
= (Supratman Hara,1982)
Dimana : h 1 =Entalpi  refrigerant  saat  keluar  evaporator dan masuk kompresor (kJ/kg)
h 2 =Entalpi  refrigerant  saat  keluar  kompresor dan masuk kondensor (kJ/kg)
h 4 =Entalpi  refrigerant  saat  masuk  evaporator, (kJ/kg)

## METODE PENELITIAN
Metode  yang  kali  lakukan  adalah tinjauan lapangan ( observasi ), kajian pustaka, dan data eksperimen (pengujian alat).Alat uji di rangkai  menggunakan  AC  yang  di  pasang diruangan  tertutup  dengan  beban  pendinginan yang divariaskan.

## Desain Alat Uji
Persiapan  alat  uji  (pengecekan  dan perbaikan),  Unit  indoor  AC  dipasang  di  dalam ruangan,Unit  outdoor  AC  dipasang  di  luar ruangan,  Hubungkan  kabel  suplai  tegangan listrik  dari  indor  menuju  unit  outdoor  AC, Isikan  refrigerant  R22  pada  pengujian  yang pertama  dan  refrigerant  R12  pada  pengujian yang  kedua,  Pasang  pengukur  temperatur termokopel  pada  pipa  masuk  evaporator  (T 1 ), pipa  keluar  evaporator  (T 2 ),  pipa  masuk kompresor  (T 3 ),  pipa  masuk  kondensor  (T 4 ), pipa  keluar  kondensor  (T 5 ),  Pasang  pengukur hembusan kondensor psychrometer (T 6 ), hembusan  evaporator  (T 7 ),  pada  ruangan  (T 8 ) dan  anymeter  pada  kelembaban    ruangan  (T 9 ). Masing-masng  temperatur  yang  melalui  kabel dipasang  nanti  akan  menunjukan  berapa  besar temperatur yang terjadi sebagai data acuan.

## Tahap Pengujian Alat
Siapkan alat ukur dan unit AC, Pasang unit indoor  AC  pada  ruangan,  Pasang  unit  outdoor AC,  Pasang  2  buah  pipa  penghubung  antara indoor  unit  dan  outdoor  unit,  pastikan  pipa terpasang  dengan  benar  dan  rapat,    Pasang kabel  suplai  tegangan  listrik  dari  indoor  unit menuju  output  AC,  Pasang  gauge  manifold pada  nepel  pengisisan,  Sebelum  unit  AC  diisi refrigeran terlebih dulu divakum dengan mesin vakum, Isi refrigerant R22 sampai pada tekanan standar pada pengujian yang pertama,
Operasikan  sistem  mesin  pendingin  dengan variasi  beban  pengujian  yang  berbeda  yaitu: 150 Watt ,  300 Watt ,  450 Watt ,  600 Wat t  dan 750 Watt, Catat  perubahan  temperatur  yang ditunjukkan  oleh  alat  ukur  setiap  10  menit sampai  temperatur  ruangan  pada  kondisi nyaman  23 o C,  Setelah  pengambilan  data  pada pengujian yang pertama dengan refrigerant R22 dan refrigerant R12.
Gambar 3. Skema alat uji

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Pengujian Alat
Dari  hasil  pengujian  dan  pengukuran diperoleh  beberapa  data  diantaranya  adalah  : Refrigerant  R12  dengfan  beban  pendinginan 300  Watt,  450  Watt,  600  Watt  dan  750  watt. Refrigerant  R22  dengfan  beban  pendinginan 300 Watt, 450 Watt, 600 Watt dan 750 watt.

## Pembahasan
Hubungan Waktu Pendinginan Terhadap Beban Pendiginan Refrigerant R12 Dan Refrigerant R22
Gambar 4. Garfik waktu pendinginan terhadap beban pendiginan refrigerant R12 dan refrigerant R22
45 56 100 120 130 53 60 70 80 93 0 20 40 60 80 100 120 140 150 300 450 600 750 WA K TU

## PE
N D ING INAN (M e n it)

## BEBAN PENDINGINAN (Watt)
Refrigeran R12 Refrigerant R22
1 3 4 Katup ekspansi evaporator kompresor 2 kondensor T 4 T 5 T 1 T 2 T 3
Berdasarkan  Garfik  waktu  pendinginan terhadap beban pendiginan refrigerant R12 dan refrigerant R22 pada Gambar 4. di atas dengan menggunakan  refrigerant  R12  dengan  variasi beban 150 Watt, 300 watt, 450 Watt, 600 Watt dan  750  Watt.  Pada  refrigerant  R12  dengan beban  150  Watt  waktu  yang  dibutuhkan  untuk mencapai  suhu  ideal  (23 0 C)  lebih  cepat dibandingan  dengan  refrigerant  R22  yaitu  45 menit  sedangkan  pada  refrigerant  R22  dengan beban 150 Watt yaitu 53 menit.
Dan  pada  refrigerant  R12  dengan  beban 750  Watt  waktu  yang  dibutuhkan  untuk mencapai  suhu  ideal  (23 0 C)  lebih  lama dibandingan  dengan  refrigerant  R22  yaitu  130 menit  sedangkan  pada  refrigerant  R22  dengan beban  150  Watt  yaitu  93  menit.  Jadi  dapat  di simpulkan bahwa pada pengguanan beban yang kecil  (diawah  beban  300  Watt)  sebaiknya menggunakan  refrigerant  R12  dan  pada  beban yang  lebih  besar  (diatas  beban  300  Watt)  pada ruangan  yang  sama  menggunakan  refrigerant R22 karena lebih cepat dalam waktu pendinginan.
Hubungan  Temperatur  Masuk  Evaporator Terhadap  Beban  Pendiginan  Refrigerant  R12 Dan Refrigerant R22
Gambar 5.Garfik temperatur masuk evaporator terhadap beban pendiginan refrigerant R12 dan refrigerant R22
Rrefrigerant  R12  dan  refrigerant  R22 pada  variasi  beban  150  Watt,  300  watt,  450 Watt,  600  Watt  dan  750  Watt  menunjukkan perbedaan  yang  sangat  besar  yaitu  pada temperatur masuk evaporator, waktu pendinginan  untuk  mencapai  temperatur  ideal yaitu  23 0 C  pada  temperature  ruangan.  Pada refrigerant  R12  temperatur  masuk  evaporator yaitu  mencapai  9 0 C  dan  pada  temperatur tertinggi  yaitu  mencapai  60 0 C.sedangkan  pada refrigerant  R22  temperatur  masuk  evaporator yaitu  mencapai  16 0 C  dan  pada  temperatur tertinggi  yaitu  mencapai  69 0 C.  Perbedaan  ini dipengaruhi kerena perbedaan kapasitas pendinginan.
Hubungan  COP  Pendinginan  Terhadap  Beban Pendiginan  Refrigerant  R12  Dan  Refrigerant R22
Gambar 6. Grafik COP pendinginan terhadap beban pendiginan refrigerant R12 dan refrigerant R22
Selain  pada  waktu  pendinginan  dan temperatur  masuk  evaporator,  pada  gambar  6. COP pada refrigerant R12 pada beban 150 Watt terjadi sebesar 7,48 sedangkan pada refrigerant R22 pada beban 150 Watt terjadi sebesar 21,02. Dan pada refrigerant R12 pada beban 600 Watt terjadi  kenaikan  COP  sebesar  5,78  yang sebelumnya  pada  beban  450  Watt  COPnya sebesar  5,3  sedangkan  pada  refrigerant  R22
9 9 10 10 13 16 17 17 18 18 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 150 300 450 600 750 TE M PE R A TU R M A SUK E VA PO R A TOR ( o C) BEBAN PENDINGINAN (Watt)
Refrigeran R12 Refrigerant R22
7.48 6.44 5.3 5.78 5.97 21.02 19.65  19.06  19.73 21.109 0 5 10 15 20 25 150 300 450 600 750 COP BEBAN PENDINGINAN (Watt) Refrigeran R12 Refrigerant R22
pada  beban  600  Watt  terjadi  kenaikan  COP sebesar 19,73 yang sebelumnya pada beban 450 Watt COPnya sebesar 19,03.

## Kesimpulan
Dari  hasil  pengujian  dan  perhitungan yang  telah  dilakukan  dapat  disimpulkan  antara lain:
1. Pada  waktu  pendinginan  untuk  ruangan yang  sama  Refrigerant  R12  lebih  cocok untuk  beban  kecil  yaitu  dibawah  300 Watt,  sedangkan  refrigerant  R22  lebih cocok untuk beban besar yatiu diatas 300 Watt.
2. Perubahan  suhu  yang  terjadi  pada temperatur masuk evaporator pada kedua refrigerant relatif
berbeda.
Jadi
temperatur  masuk  pada  evaporator  pada refrigerant  R12 lebih  kecil  dibandingkan pada refrigerant R22.
3. Kemampuan  kerja  mesin  pendingin (COP)  pada  refrigerant  R22  lebih  besar dibandingkan dengan refrigerant R12.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Galuh  Renggani  Willis .  Penggunaan refrigerant pada mesin pendingin.
Universitas sumatera utara. 2007
2. Muhammad  Rizal, Perancangan  Ulang
Mesin  Ac  Split  Kapasitas  2  Pk. Politeknik
Negeri Bali. 2012
3. Saad  Michel  A.  Termodinamika  Prisip Dan Aplikasi. Edisi Pertama. PT Prenhallindo. Jakarta. 2000 4. Supratman H. Refrigerasi Dan Pengkondisian Udara , Edisi Kedua, Erlangga, Jakarta, 1982
5. Wahyu  T,  sumaryanto  D. Pedoman Praktis  Merawat  Ac  Mobil .  Erlangga.
2011
6. Universitas Muhammadiyah Metro. Pedoman  Penulisan  Karya  Ilmiah  Strata
1 ,  Universitas  Muhammadiyah  Metro.
2008
7. Wiranto
Arismunandar,
H.Saito.
Penyegaran  Udara .  Edisi  keempat,  PT. Pradnya Paramita, Jakarta. 1980.