FAQ pengunaan Modul Pendingin Termoelektrik

Apakah penggunaan sistem pendingin termoelektrik (TEC) dapat digunakan untuk keperluan tertentu?

Pertanyaaan ini sering diajukan untuk mengetahui bahwa apakah suatu permasalah pendingin dapat diselesaikan dengan menggunakan modul TEC. Permasalahan tersebut bermacam-macam seperti: pendingin ruangan dengan ukuran tertentu, pendinginan box, pendinginan tempat ikan dan lain-lain. Dengan pertanyaan singkat yang minim informasi maka pertanyaan ini tidak bisa dijawab. Kenapa?

Dalam merancang sistem pendinginan maka ada beberap tahap yang perlu dilakukan yaitu:

Mengetahui kondisi lingkungan, kondisi objek yang diinginkan, bahan batas antara objek dan lingkungan

Misalnya tujuannya adalah mendinginkan ruangan, maka kondisi lingkungan sekitar seperti temperatur, kelembaban dan lain-lainnya perlu diketahui. Untuk bangunan lebih kompleks karena informasi arah hadap dinding dan letak lintang bangunan diperlukan. Kondisi objek yang diinginkan setidaknya adalah temperatur yang ingin dicapai di objek jika sistem pendingin diaplikasikan, seperti ruang freezer harus mencapai -20 oC. Bahan batas antara lingkungan dan objek yaitu bahan dinding, atap, dan alas sehingga dapat diperkirakan nilai sifat termal bahan tersebut. 

Menghitung beban pendinginan yang harus diatasi oleh sistem pendingin

Secara umum perhitungan beban terdiri dari beban eksternal, internal, dan ventlasi/inflitrasi. Ada berbagai macam metode perhitungan beban pendinginan pada bangunan/zona seperti: CLTD/CLF, TETD, dan simulasi dengan perangkat lunak tertetntu. Untuk kasus non bangunan dapat digunakan prinsip-prinsip perpindahan kalor yang berhubungan dengan kasusnya.

Setelah beban pendinginan diketahui maka langkah selanjutnya adalah pemilihan sistem pendinginan yang akan digunakan. Biasanya untuk pennggunaan TEC hanya cocok untuk beban pendinginan yang kecil (hingga 20 W termal). Untuk beban pendinginan besar sistem refrigerasi kompresi (SRKU) jauh lebih unggul dalam hal konsumsi energi. Hal ini menunjukkan bahwa TEC tidak cocok digunakan untuk sistem pendingin ruangan. Namun, jika sudah ditemukan material termoelektrik yang memiliki kinerja yang tinggi, mungkin hal ini dapat menjadi alternatif sistem pendingin.

Pengadaan komponen dan konstruksi sistem pendingin
Jika telah dipilih sitem pendingin yang akan digunakan maka pemilihan komponen perlu disesuaikan dengan beban pendinginan yang telah dihitung. Sebagai contoh jika telah dipilih dengan TEC maka jenis TEC, heatsink/waterblock, DC power supply, dll perlu disiapkan. Sebaliknya jika SRKU yang telah dipilih maka jenis kompresor, kondenser, katup ekspansi, evaporator, jenis refrigeran komponen pelengkap lainnya perlu disiapkan. Setelah itu barulah sistem pendingin dapat dibuat sesuai dengan rancangan. 

Selanjutnya adalah ujicoba sistem untuk diterapkan pada kasus yang dihadapi. Jika masih gagal atau tidak sesuai dengan harapan maka perlu diperbaiki sistemnya.

Apakah tanpa melakukan langkah-langkah maka sistem pendingin tidak dapat dibuat?
Bisa saja, namun dengan cara trial error. Tanpa pengalaman yang cukup cara ini akan mengalami banyak kegagalan sehingga objek tidak sedingin yang diinginkan atau bahkan tidak dingin sama sekali.

Prinsip Kerja Pendinginan Evaporatif


Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Pendinginan evaporatif merupakan fenomena yang terjadi pada saat tubuh manusia berkeringat untuk menjaga temperatur tubuh. Pendinginan dengan prinsip ini juga sudah dikembangkan untuk sistem tata udara bangunan. Pada prinsipnya pada saat terjadi perubahan fasa dari liquid (air) ke gas (uap) maka terjadi penurunan temperatur. Kalor dibutuhkan suatu zat agar dapat berubah fasa di sisi lain kalor tidak dapat berpindah jika tidak ada perbedaan temperatur. Oleh karena itu pada saat terjadi evaporasi maka temperatur di perbatasan antara liquid dan uap akan turun agar kalor terserap oleh liquid. 
 

Bagaiamana penjelasan terjadinya penurunan temperatur tersebut?



Gambar 1. Ilustrasi evaporasi pada air
 

Untuk menjawab pertanyaan ini maka perlu ditinjau secara mikroskopis bahwa fluida cair adalah terdiri dari molekul-molekul yang bergerak acak, seperti ditunjukkan gambar 1. Oleh karena itu molekul air memiliki energi kinetik yang dalam termodinamika disebut dengan energi dalam. Besarnya energi kinetik ini sebanding dengan temperatur. Khusus untuk gas ideal berlaku:


 


Intinya adalah bahwa energi kinetik molekul berbanding lurus dengan temperaturnya. Pada saat terjadi evaporasi maka terjadi perpindahan massa dari liquid ke uap yang menyebabkan massa liquid berkurang. Semakin kecil nilai massa maka semakin kecil juga energi kinetiknya. Oleh karena itu saat massa liquid terevaporasi maka energi kinetik molekul juga berkurang dan mengakibatkan turunnya temperatur. 

Keyword: Evaporative Cooling, pendinginan evaporatif, prinsip kerja


Apakah 1 PK sama dengan 9000 btuh??


Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Ada sebuah kesepekatan tidak tertulis yang digunakan para teknisi AC bahwa untuk menunjukkan kapasitas pendinginan sebuah AC yaitu dengan menggunakan satuan paardenkracht (PK) yang sama dengan 9000 btuh. Apakah hal ini tepat? Bagaimana pembahasannya secara ilmiah?

Secara definisi satuan PK adalah sama dengan tenaga kuda (horse power) dalam bahasa belanda. Dengan kata lain 1 PK sama dengan 1 HP yang dalam satuan internsional (SI) sama dengan 745.7 W. Hal menarik lainnya adalah satuan PK seharusnya menunjukkan daya mekanik dari kompresor, bukan kapasitas pendinginan. Dalam bidang pemgkondisian udara, satuan yang digunakan untuk menunjukkan kapasitas pendinginan adalah British Thermal Units per Hour (btuh) yang memiliki ekivalensi bahwa 1 W sama dengan 3.412 btuh

Dengan nilai ekivalensi di atas maka 1 PK sama dengan 745.7 W, kemudian dengan mudah kita dapat mengkonversi bahwa 1 PK sama dengan 2544.32 btuh. Telah jelas bahwa secara konversi satuan adalah 1 PK tidak sama dengan 9000 btuh. untuk lebih jelasnya lihat perhitungan dibawah.




Setelah dianalisis lebih lanjut maka hal ini akan masuk akal jika kita mengubah dari daya mekanik menjadi kapasitas pendinginan. Nilai perfomansi dari AC ditunjukkan dari nilai coefficient of performance (COP). Secara definisi COP adalah perbandingan antara kapasitas pendinginan (laju kalor yang diserap di evaporator) dengan daya kerja yang dibutuhkan kompresor. Nilai COP untuk AC biasanya diasumsikan sekitar 3.5. Hal ini mengartikan bahwa jika daya mekanik kompresor yang digunakan adalah 745.7 W (1 PK) maka akan menghasilkan kapasitas pendinginan sebesar 2609 W yang hampir sama dengan 9000 btuh. Untuk lebih jelasnya perhatikan perhitungan dibawah ini:

Keyword: COP, PK, btuh