Cara Kerja Air Conditioner (Siklus Refrigerasi Kompresi Uap)

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Air Conditioner atau yang biasa disebut dengan AC merupakan suatu alat yang berfungsi untuk memindahkan kalor (panas). Di Indonesia biasanya AC dipasang pada ruangan sebagai pendingin. AC umumnya menggunakan prinsip Siklus Refrigerasi, begitu pula pada kulkas. Jadi, kulkas dan AC memiliki cara kerja yang sama tetapi berbeda dalam hal pemakaian dan hal lainnya.

Untuk dapat berfungsi, setidaknya AC memiliki empat komponen utama yang memiliki fungsi masing-masing dan refrigeran sebagai fluida kerja. Komponen-komponen tersebut antara lain:

1. Kompresor

2. Kondenser

3. Piranti ekspansi/katup ekspansi

4. Evaporator

Sedangkan refrigeran adalah fluida yang di Indonesia biasa disebut dengan “FREON”. Sebenarnya “FREON” adalah salah satu merek dari Refrigeran. Refrigeran merupakan fluida kerja akan terus menerus berputar-putar pada siklus refrigerasi melalui komponen-komponen utama refrigerasi. Refrigeran mengalami proses-proses sesuai dengan fungsi komponen tersebut.

Gambar 1. Skema siklus Refrigerasi

Gambar diatas merupakan skema dari siklus refrigerasi. Pada gambar terdapat empat komponen utama yang dihubungkan dengan garis berpanah. Garis tersebut merupakan pipa yang mengalirkan refrigeran

dari komponen satu ke komponen lainnya, anak panah menunjukkan arah aliran refirgeran dalam siklus refrigerasi, sedangkan penomoran dari 1 sampai dengan 4 merupakan tempat keluaran dan masukan untuk masing-masing komponen yang memiliki besaran yang berbeda-beda.

KOMPONEN – KOMPONEN REFRIGERASI

Adapun fungsi dari masing-masing komponen dijelaskan sebagai berikut:

1. KOMPRESOR

Kompresor merupakan jantung dari siklus refrigerasi. Fungsi dari kompresor adalah menghisap refrigeran dari evaporator (dalam bentuk gas) dan mengalirkannya ke kondenser sehingga siklus terjadi. Beberapa buku dituliskan bahwa fungsi kompresor adalah menaikkan tekanan refrigeran dari tekanan rendah ke tekanan tinggi. Hal ini tidak salah, namun kurang tepat. Kenaikan tekanan sebenarnya terjadi karena adanya kompresor dan piranti ekspansi. Kerja sama kedua komponen ini yang meyebabkan terjadinya perbedaan tekanan.

Gambar 2. Contoh Kompresor (sumber gambar: americanhvacparts.com)

Kompresor mengalirkan refrigeran, sedangkan piranti ekspansi menghambat aliran refrigeran tersebut. Sehingga tekanan setelah kompresor sampai piranti ekspansi menjadi tinggi (ditandai dengan garis merah). Sebaliknya, setelah piranti ekspansi tekanan menjadi rendah karena refrigeran terhisap oleh kompresor untuk dialirkan kembali.

2. KONDENSER

Kondenser merupakan komponen refrigerasi yang berfungsi untuk mengkondensasikan (mengembunkan) refrigeran yang berupa gas menjadi cair. Untuk mengembunkan suatu gas (dalam hal ini gas refrigeran) perlu melepaskan kalor. Kalor dilepaskan oleh kondenser ke luar (lingkungan) dan biasanya konedenser diletakkan diluar ruangan (out door).

Gambar 3. Contoh Kondenser (sumber gambar: picsicio.us)

Kondenser pada AC biasanya merupakan Heat Exchanger yang terdiri pipa yang dilengkapi dengan kisi-kisi. Udara dialirkan melalui kisi-kisi kondenser tersebut sehingga terjadi perpindahan (pelepasan) kalor. Pelepasan kalor (perpindahan kalor) dari kondenser ke udara dapat terjadi karena suhu kondenser lebih tinggi dari pada udara luar.

3. PIRANTI EKSPANSI

Piranti ekspansi/katup Ekspansi adalah komponen yang berfungsi menurunkan tekanan refrigeran. Pada prinsipnya ekspansi dapat menurunkan tekanan karena luas penampang dari katup ekspansi ini lebih kecil dari pipa penghubung sehingga aliran refrigeran menjadi terhambat. Akibat dari hal ini, tekanan referigeran menjadi naik saat sebelum refrigeran melewati katup ekspansi, namun setelah melewati katup ekspansi, tekanan refrigeran menjadi turun. Pada gambar 4 (a) ditunjukkan secara sederhana prinsip dari katup ekspansi. Piranti ekspansi dapat berupa katup (valve) seperti pada gambar 4 atau berupa pipa kapiler yang luas penampangnya sangat kecil.

Gambar 4. (a) skema aliran refrigerant pada katup ekspansi

(b) contoh gambar katup ekspansi

4. EVAPORATOR

Evaporator berfungsi untuk menguapkan refrigeran yang berupa cair menjadi gas (kebalikan dari Kondenser). Untuk menguapkan cairan (dalam hal ini refrigeran dalam bentuk cair) menjadi gas membutuhkan kalor. Kalor yang digunakan berasal dari objek yang ingin didinginkan, dalam hal ini udara ruangan yang ingin didinginkan  menjadi sumber kalornya.

Gambar 5. Contoh Evapoartor (sumber gambar: diytrade.com)

Evaporator seperti halnya kondenser yang merupakan Heat Exchanger. Evaporator juga terdiri dari pipa yang dilenkapi dengan kisi-kisi udara. Udara ruangan yang tadinya tidak dingin dialirkan melalui evaporator, kemudian kalor dari udara tersebut diambil (ditarik) oleh refrigeran dalam evaporator, sehingga setelah melewat evaporator udara tersebut menjadi lebih dingin. Kalor berpindah dari udara ke evaporator dapat terjadi karena temperatur evaporator lebih rendah dari pada udara ruangan.

TEKANAN, SUHU, DAN FASA PADA SIKLUS REFRIGERASI

Seperti yang diketahui sebelumnya bahwa gas memiliki hubungan tekanan berbanding lurus dengan Suhu. Semakin tinggi tekanan maka semakin tinggi Suhunya, begitu pula sebaliknya.

Setelah mengetahui fungsi dan proses pada masing-masing komponen dan juga hubungan tekanan-temperatur, maka pada penomoran dari satu sampai dengan empat (gambar 1) dijabarkan sebagai berikut:

1. Keluaran dari evaporator yang akan dihisap oleh kompesor. Tekanan: rendah, Suhu: rendah, fasa (bentuk) refrigeran: gas

2. Keluaran Kompresor yang akan masuk ke kondenser. Tekanan: tinggi, Temperatur: Suhu, fasa refrigeran: gas (super heated)

3. Keluaran dari kondeser yang akan diekspansikan melalui piranti ekspansi. Tekanan: tinggi, suhu: tinggi, fasa refrigeran: cair

4. Keluaran dari piranti ekspansi yang akan masuk ke evaporator. Tekanan: rendah, suhu: rendah, fasa: Campuran (lebih banyak cair).

Untuk lebih jelasnya baca juga "Buat yang masih bingung bagaimana cara kerja AC"