Saat ini, hampir semua orang di Bumi menggunakan pendingin ruangan atau yang lebih dikenal dengan kata AC (Air Conditioner). Sebenarnya, apakah pendingin ruangan itu? Dan apa yang menyebabkan pendingin ruangan dapat mendinginkan ruangan?
Pendingin ruangan adalah sebuah metode yang mengalirkan udara bersih pada sebuah area(ruangan) dengan temperatur dan kelembaban yang tepat. Sistemnya hampir mirip dengan sistem refrigerator ( lemari es), yang dirancang untuk mendinginkan udara di dalam ruangan. Sebenarnya, AC maupun kulkas menggunakan prinsip yang sama yaitu saat cairan menguap diperlukan adanya kalor. Dalam proses ‘menghilangkan’ panas, sistem AC juga menghilangkan uap air, guna meningkatkan tingkat kenyamanan orang selama berada di dalam ruangan tersebut. Filter (penyaring) tambahan digunakan untuk menghilangkan polutan dari udara. AC yang digunakan dalam sebuah gedung biasanya menggunakan AC sentral. Selain itu, jenis AC lainnya yang umum adalah AC ruangan yang terpasang di sebuah jendela.
Kunci utama dari AC adalah refrigerant, yang umumnya adalah fluorocarbon[1], yang mengalir dalam sistem, menjadi cairan dan melepaskan panas saat dipompa (diberi tekanan), dan menjadi gas dan menyerap panas ketika tekanan dikurangi. Mekanisme berubahnya refrigerant menjadi cairan lalu gas dengan memberi atau mengurangi tekanan terbagi mejadi dua area: sebuah penyaring udara, kipas, dan cooling coil (kumparan pendingin) yang ada pada sisi ruangan dan sebuah kompresor (pompa), condenser coil (kumparan penukar panas), dan kipas pada jendela luar.
Udara panas dari ruangan melewati filter, menuju ke cooling coil yang berisi cairan refrigerant yang dingin, sehingga udara menjadi dingin, lalu melalui teralis/kisi-kisi kembali ke dalam ruangan. Pada kompresor, gas refrigerant dari cooling coil lalu dipanaskan dengan cara pengompresan. Pada condenser coil, refrigerant melepaskan panas dan menjadi cairan, yang tersirkulasi kembali ke cooling coil. Sebuah thermostat[2] mengontrol motor kompresor untuk mengatur suhu ruangan.
Gedung-gedung besar menggunakan unit pendingin di mana udara segar diambil kemudian bercampur dengan udara ruangan. Campuran ini disaring dan didinginkan saat melalui sebuah unit pendingin (cooling coils). Bila udara kering, uap air ditambah. Pada akhirnya, udara dingin masuk ke dalam gedung. Willis Carrier, penemu berkebangsaan Amerika, merancang sistem/mekanisme AC pada tahun 1911. Tak lama setelah itu, AC mulai digunakan bukan hanya di pabrik, tapi digunakan juga di dalam gedung, ruangan, bus, kereta api, dan mobil.
Untuk lebih jelasnya, berikut adalah penjelasan lebih mendetail sehubungan dengan mekanisme AC.
Sebelumnya, kita perlu mengenal bagian-bagian dari AC agar kita dapat memahami sistem kerja AC. Sistem kerja AC terdiri dari bagian yang berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan tekanan supaya penguapan dan penyerapan panas dapat berlangsung. Berikut ini adalah penjelasan mengenai bagian-bagian AC:
Kompresor: Kompresor adalah power unit dari sistem sebuah AC. Ketika AC dijalankan, kompresor mengubah fluida kerja/refrigent berupa gas dari yang bertekanan rendah menjadi gas yang bertekanan tinggi. Gas bertekanan tinggi kemudian diteruskan menuju kondensor.
Kondensor: Kondensor adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengubah/mendinginkan gas yang bertekanan tinggi berubah menjadi cairan yang bertekanan tinggi.Cairan lalu dialirkan ke orifice tube.
Orifice Tube: di mana cairan bertekanan tinggi diturunkan tekanan dan suhunya menjadi cairan dingin bertekanan rendah. Dalam beberapa sistem, selain memasang sebuah orifice tube,
dipasang juga katup ekspansi.
Katup ekspansi: Katup ekspansi, merupakan komponen terpenting dari sistem. Ini dirancang untuk mengontrol aliran cairan pendingin melalui katup orifice yang merubah wujud cairan menjadi uap ketika zat pendingin meninggalkan katup pemuaian dan memasuki evaporator/pendingin
Evaporator/pendingin: refrigent menyerap panas dalam ruangan melalui kumparan pendingin dan kipas evaporator meniupkan udara dingin ke dalam ruangan. Refrigent dalam evaporator mulai berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah, tapi masih mengandung sedikit cairan. Campuran refrigent kemudian masuk ke akumulator / pengering. Ini juga dapat berlaku seperti mulut/orifice kedua bagi cairan yang berubah menjadi uap bertekanan rendah yang murni, sebelum melalui kompresor untuk memperoleh tekanan dan beredar dalam sistem lagi. Biasanya, evaporator dipasangi silikon yang berfungsi untuk menyerap kelembapan dari refrigent.
Kompresor: Kompresor adalah power unit dari sistem sebuah AC. Ketika AC dijalankan, kompresor mengubah fluida kerja/refrigent berupa gas dari yang bertekanan rendah menjadi gas yang bertekanan tinggi. Gas bertekanan tinggi kemudian diteruskan menuju kondensor.
Kondensor: Kondensor adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengubah/mendinginkan gas yang bertekanan tinggi berubah menjadi cairan yang bertekanan tinggi.Cairan lalu dialirkan ke orifice tube.
Orifice Tube: di mana cairan bertekanan tinggi diturunkan tekanan dan suhunya menjadi cairan dingin bertekanan rendah. Dalam beberapa sistem, selain memasang sebuah orifice tube,
dipasang juga katup ekspansi.
Katup ekspansi: Katup ekspansi, merupakan komponen terpenting dari sistem. Ini dirancang untuk mengontrol aliran cairan pendingin melalui katup orifice yang merubah wujud cairan menjadi uap ketika zat pendingin meninggalkan katup pemuaian dan memasuki evaporator/pendingin
Evaporator/pendingin: refrigent menyerap panas dalam ruangan melalui kumparan pendingin dan kipas evaporator meniupkan udara dingin ke dalam ruangan. Refrigent dalam evaporator mulai berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah, tapi masih mengandung sedikit cairan. Campuran refrigent kemudian masuk ke akumulator / pengering. Ini juga dapat berlaku seperti mulut/orifice kedua bagi cairan yang berubah menjadi uap bertekanan rendah yang murni, sebelum melalui kompresor untuk memperoleh tekanan dan beredar dalam sistem lagi. Biasanya, evaporator dipasangi silikon yang berfungsi untuk menyerap kelembapan dari refrigent.
Jadi, sistem kerja AC dapat diuraikan sebagai berkut :
Kompresor yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk memampatkan
fluida kerja (refrigent), jadi refrigent yang masuk ke dalam kompresor dialirkan ke condenser yang kemudian dimampatkan di kondenser. Di bagian kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase dari refrigent fase uap menjadi refrigent fase cair, maka refrigent mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi kompresor yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evaparator dari substansi yang akan didinginkan. Pada kondensor tekanan refrigent yang berada dalam pipa-pipa kondenser relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigent yang berada pada pipi-pipa evaporator. Setelah refrigent lewat kondenser dan melepaskan kalor penguapan dari fase uap ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui katup ekspansi, pada katup ekspansi ini refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah kondisi dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam evaporator ini refrigent akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap, perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat sedemikian
rupa sehingga refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator tekanannya menjadi sangat turun. Hal ini secara praktis dapat dilakukan dengan jalan diameter pipa yang ada dievaporator relatif lebih besar jika dibandingkan dengan diameter pipa yang ada pada kondenser. Dengan adanya perubahan kondisi refrigent dari fase cair ke fase uap maka untuk merubahnya dari fase cair ke refrigent fase uap maka proses ini membutuhkan energi yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan adalah energi yang berada di dalam
substansi yang akan didinginkan. Dengan diambilnya energi yang diambil dalam substansi yang akan didinginkan maka enthalpi[3] substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun, dengan turunnya enthalpi maka temperatur dari substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun. Proses ini akan berubah terus-menerus sampai terjadi pendinginan yang sesuai dengan keinginan. Dengan adanya mesin pendingin listrik ini maka untuk mendinginkan atau menurunkan temperatur suatu substansi dapat dengan mudah dilakukan.
[1] Fluorocarbon adalah senyawa organik yang mengandung 1 atau lebih atom Fluorine. Lebih dari 100 fluorocarbon yang telah ditemukan. Kelompok Freon dari fluorocarbon terdiri dari Freon-11 (CCl3F) yang digunakan sebagai bahan aerosol, dan Freon-12 (CCl2F2), umumnya digunakan sebagai bahan refrigerant. Saat ini, freon dianggap sebagai salah satu penyebab lapisan Ozon Bumi menajdi lubang dan menyebabkan sinar UV masuk. Walaupun, hal tersebut belum terbukti sepenuhnya, produksi fluorocarbon mulai dikurangi.
[2] Thermostat pada AC beroperasi dengan menggunakan lempeng bimetal yang peka terhadap perubahan suhu ruangan. Lempeng ini terbuat dari 2 metal yang memiliki koefisien pemuaian yang berbeda. Ketika temperatur naik, metal terluar memuai lebih dahulu, sehingga lempeng membengkok dan akhirnya menyentuh sirkuit listrik yang menyebabkan motor AC aktif/jalan.
[3] In thermodynamics and molecular chemistry, the enthalpy or heat content (denoted as H, 'h', or rarely as χ) is a quotient or description of thermodynamic potential of a system, which can be used to calculate the "useful" work obtainable from a closed thermodynamic system under constant pressure.
The term enthalpy is composed of the prefix en-, meaning to "put into" and the Greek word -thalpein, meaning "to heat", although the original definition is thought to have stemmed from the word, "enthalpos" (ἐνθάλπος).
It is often calculated as a differential sum, describing the changes within exo- and endothermic reactions, which minimize at equilibrium.
The term enthalpy is composed of the prefix en-, meaning to "put into" and the Greek word -thalpein, meaning "to heat", although the original definition is thought to have stemmed from the word, "enthalpos" (ἐνθάλπος).
It is often calculated as a differential sum, describing the changes within exo- and endothermic reactions, which minimize at equilibrium.
DAFTAR PUSTAKA
____.1995. "Air Conditioning," The Grolier Encyclopedia of Knowledge volume 1 (Danbury,USA:Grolier Incorporated, 1995), hal. 192.
____. 1995. "Fluorocarbon," The Grolier Encyclopedia of Knowledge volume 7 (Danbury, USA: Grolier Incorporated, 1995), hal. 364.
____. 1995. "Thermostate," The Grolier Encyclopedia of Knowledge volume 18 (Danbury, USA: Grolier Incorporated, 1995), hal. 226.
Kanginan, Marthen. 2007. Fisika untuk SMA kelas X jilid 1B. Jakarta: Erlangga.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar