Membuat Air Conditioner (AC) dengan menggunakan Thermoelectric Cooler (Peltier), mungkinkah?

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Pada saat mengetahui bahwa prinsip termoelektrik dapat menghasilkan efek pendinginan, sering kali ide yang muncul adalah untuk membuat pendingin udara ruangan (AC). Ditambah lagi, ketersediaan modul termoelektrik (TEC)/elemen peltier yang terjangkau di pasaran. Pertanyaannya adalah apakah bisa modul TEC yang dijual di pasaran kita gunakan sebagai AC?

Di Indonesia, AC secara umum digunakan sebagai pendingin udara agar udara dalam sebuah ruangan menjadi nyaman (thermal comfort). Sebelum memasang AC untuk sebuah ruangan, hal yang perlu diperhitungkan adalah unit AC yang akan dipasang harus mampu atau memiliki kapasitas yang cukup untuk mendinginkan ruangan tersbut. Oleh karena itu perhitungan beban pendinginan (Cooling Load) perlu dilakukan terlebih dahulu. Ada beberapa metode perhitungan beban pendinginan yang dapat digunakan dari yang paling kasar yaitu aturan jempol (rule of thumb) sampai yang sangat teliti (metode simulasi). Setelah beban pendinginan sudah diketahu, pemilihan unit AC akan menjadi lebih mudah.

Begitu pula jika ingin memanfaatkan modul TEC untuk menggantikan sistem AC konvensional yang umumnya menggunakan sistem refrigerasi kompresi uap. Jika kita asumsikan bahwa kapasitas AC yang terpasang sudah sesuai dengan beban pendinginan, maka kita butuh modul TEC yang memiliki kapasitas pendinginan yang sama dengan AC konvensional tersebut. Untuk lebih jelasnya kita ambil contoh kasus sebagai berikut:

“Sebuah ruangan menggunakan AC berkapasitas ½ PK agar ruangan tersebut nyaman. Apakah mungkin AC tersebut diganti dengan sistem TEC?”

Kasus tersebut terlihat sederhana. TEC merupakan sistem pendingin sedangkan AC yang terpasang juga sistem pendingin. Karena keduanya memiliki fungsi yang sama maka jawabannya tentu saja sistem TEC dapat menggantikan AC konvensional. Namun, ada pertanyaan selanjutnya:

“kalau begitu, apakah 1 modul TEC cukup? Jika tidak, berapa banyak modul TEC yang dibutuhkan?”

Untuk menjawab pertanyaan ini maka kita perlu merujuk ke datasheet dari modul TEC yang ingin kita gunakan. Untuk kasus ini, kita akan ambil TEC1-12706 yang banyak dijual di pasaran sebagai modul yang kita gunakan. (lihat gambar).

Kita atur bahwa asumsi awal temperatur pada sisi panas adalah 50 ^oC karena biasanya di Indonesia suhu lingkungan berkisar antara 30-35 ^oC. Oleh karena itu akan sulit sekali suhu sisi panas TEC dibawah suhu lingkungan tersebut. Asumsi selanjutnya yaitu bahwa temperatur sisi dingin adalah sekitar 20 ^oC karena biasanya temperatur nyaman sebuah ruangan di sekitar 24-26^oC sehingga temperatur sisi dingin harus dibawah itu. Dari kondisi tersebut diatas maka dapat dikatakan bahwa selisih temperatur kedua sisi (delta T) adalah 30 ^oC.

Kemudian modul TEC ini digunakan pada tegangan 12 Volt, sehingga jika delta Tnya adalah 30 ^oC, maka jika melihat grafik untuk Th 50 ^oC pada data sheet arus yang mengalir adalah sekitar 4 A. Kemudian kita bisa mengetahui berapa cooling capacity dengan melihat grafik yang bawah dengan Th 50 ^oC, yaitu disekitar 30 Watt termal. 

Kemudian jika hasil ini dibandingkan dengan AC ½ PK maka satuan kapasitas perlu disamakan. AC ½ PK memiliki kapasitas pedinginan sebesar sekitar 5000 btu/h. Jika 1 Btu/h itu sama dengan 0.293 Watt, maka AC ½ PK memiiki kapasitas sebesar 1465 Watt termal.

Jika kita bandingkan bahwa kapasitas pendinginan satu buah modul termoelektrik adalah 30 Watt dan unit AC1/2 PK adalah 1465 Watt, maka dibutuhkan sekitar 49 buah modul termoelektrik agar memiliki kapasitas yang sama.

Selain dari banyaknya jumlah modul yang dibutuhkan, konsumsi listriknya juga besar. Seperti yang telah dibahas sebelumnya bahwa tegangan modul TEC adalah 12V dan arusnya sekitar 4 A, maka untuk sebuah modul mengkonsumsi daya listrik sebesar 48 Watt, Jika kita gunakan 49 buah modul maka konsumsinya 2352 Watt. Sedangkan untuk AC ½ PK umumnya hanya butuh sekitar 390 Watt.

Kemudian dari segi komponennya, jika kita memutuskan untuk membuat AC dari TEC maka kita butuh kompoenen pendukungnya seperti heat sink,kipas, dll untuk 49 modul. Jika dihitung-hitung dari segi costnya, maka menjadi mahal.

Kesimpulan dari pembahasan ini adalah suatu hal yang tidak disarankan jika mengganti AC dengan sistem TEC karena:

• Kapasitas pendinginan TEC yang sangat kecil dibandingkan AC konvensional yang menggunakan sistem refrigerasi kompresi uap

• Listrik yang dikonsumsi oleh sistem TEC sangat besar untuk kapasitas yang sama dengan AC konvensional

• Dibutuhkan komponen pendukung yang cukup banyak yang membuat cost menjadi bengkak

Demikian penjelasan singkat mengenai termoelektrik unutk sebuah AC. Jika ada yang perlu didiskusikan atau ada penjelasan yang salah silakan komen dibawah agar menjadi bahan pelajaran bagi kita semua.

Keyword: Termoelektrik, Thermoelectric, Elemen peltier, AC, kapasitas pendinginan