Pengembangan Sistem Air Conditioning Hybrid Hemat Energi Menggunakan Material Berubah Fasa

Fitrah, Iqbal (2024) Pengembangan Sistem Air Conditioning Hybrid Hemat Energi Menggunakan Material Berubah Fasa. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5019201037-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Kenaikan suhu bumi akibat dari pemanasan global menyebabkan terjadinya perubahan iklim dengan peningkatan suhu yang cukup signifikan selama 30 tahun terakhir hingga 27.2˚C dengan anomali mencapai 0,5˚C. Berdasarkan standar ASHRAE, desain ruangan di Indonesia dengan lingkungan yang nyaman berada pada rentang suhu 24˚C - 27˚C dan kelembapan 60% ± 5%. Untuk mencapai tingkat kenyamanan tersebut dibutuhkan teknologi pengkondisian udara atau yang biasa disebut dengan Air Conditioner (AC). Penggunaan AC di bangunan terus meningkat karena suhu atmosfer yang semakin panas. Dalam upaya mengurangi konsumsi energi, penelitian dilakukan untuk mengembangkan AC hybrid hemat energi dengan menggunakan Phase Change Material (PCM). Spesifikasi AC yang digunakan adalah AC jenis Inverter 1.0 PK dengan kapasitas pendinginan 9200 Btu/hr menggunakan refrigeran R-32. Sistem AC Hybrid didesain dengan menambahkan evaporator berupa 8 unit PCM chamber berbahan HDPE yang didinginkan oleh pipa evaporator tembaga tipe serpentine 12 U-tube, diameter 3/8 inch dan panjang 9 m. Jenis PCM yang digunakan pada penelitian ini adalah Glycerin. Pada sistem ini, proses pendinginan ruangan dari suhu 28 derajat sampai 22 derajat dan proses pembekuan PCM hingga suhu 10 derajat (proses charging) membutuhkan waktu 110 menit dan 40 menit untuk mempertahankan suhu ruangan dalam rentang 22 derajat sampai 25 derajat dan mencairkan PCM (proses discharging). Kemudian pada fase charging dan discharging kedua, AC hybrid membutuhkan waktu 60 menit untuk fase charging dan 40 menit untuk fase discharging. Dimana waktu untuk proses charging dan discharging untuk mempertahankan suhu ruangan dari 22 derajat sampai 25 derajat. Perbandingan nilai COP dari AC konvensional dan AC hybrid menunjukkan bahwa nilai COP dari AC hybrid lebih hemat. Nilai rata-rata COP dari AC hybrid yaitu 8,21 dan nilai rata-rata COP AC konvensional adalah 6,85. Untuk perbandingan penggunaan energi dari AC hybrid dan AC konvensional apabila AC bekerja dalam rentang waktu 10 jam per hari, AC hybrid lebih hemat energi daripada AC konvensional. Dimana penggunaan energi AC hybrid yaitu sebesar 4,61 kWh dan penggunaan AC konvensional sebesar 5,67 kWh . Sistem AC ini dapat digunakan pada mode konvensional (normal cooling) dan hybrid (save mode) dengan cara mengatur katup yang telah dipasang pada sistem AC. Untuk penggunaan AC konvensional, katup ke arah dan sesudah PCM evaporator ditutup sehingga aliran refrigeran hanya mengalir ke AC evaporator. Untuk penggunaan AC hybrid, katup pada AC evaporator dan PCM evaporator dibuka sehingga aliran refrigeran mengalir ke semua evaporator. Penggunaan AC konvensional apabila membutuhkan waktu pendinginan yang cepat dan penggunaan AC hybrid apabila membutuhkan penghematan energi.
=====================================================================================================
The increase in global temperatures due to global warming has led to significant climate changes, with a notable rise in temperatures over the past 30 years, reaching 27.2°C with an anomaly of 0.5°C. According to ASHRAE standards, comfortable room design in Indonesia falls within the temperature range of 24°C to 27°C, with humidity at 60% ± 5%. Achieving this comfort level requires air conditioning technology, commonly known as an Air Conditioner (AC). The use of AC systems in buildings continues to grow due to the increasingly hot atmospheric temperatures. To reduce energy consumption, research has been conducted to develop energy-efficient hybrid AC systems using Phase Change Materials (PCMs). The air conditioning system used is a 1.0 PK Inverter AC with a cooling capacity of 9200 Btu/hr, utilizing R-32 refrigerant. The Hybrid AC system is designed by incorporating 8 High-Density Polyethylene (HDPE) PCM chambers cooled by a 9-meter-long, 3/8-inch copper evaporator pipe with a serpentine 12 U-tube configuration. The PCM used in this study is Glycerin. In this system, the room cooling process from 28°C to 22°C and the PCM freezing process down to 10°C (charging process) take 110 minutes, while maintaining room temperature within the range of 22°C to 25°C and melting the PCM (discharging process) takes 40 minutes. In the second charging and discharging phases, the hybrid AC system requires 60 minutes for charging and 40 minutes for discharging, maintaining room temperature between 22°C and 25°C. The comparison of Coefficient of Performance (COP) values between conventional AC and hybrid AC shows that the hybrid AC has a higher COP. The average COP for the hybrid AC is 8.21, while the average COP for conventional AC is 6.85. For energy usage comparison, assuming the AC operates for 10 hours per day, the hybrid AC is more energy-efficient than the conventional AC. The energy consumption for the hybrid AC is 4.61 kWh, whereas the conventional AC consumes 5.67 kWh. The AC system can be used in both conventional (normal cooling) and hybrid (energy-saving) modes by adjusting the valves installed in the system. In conventional AC mode, the valves before and after the PCM evaporator are closed, directing refrigerant flow only to the AC evaporator. In hybrid AC mode, both the AC evaporator and PCM evaporator valves are open, allowing refrigerant flow to all evaporators. Conventional AC is suitable for rapid cooling needs, while hybrid AC provides energy savings.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Air Conditioning, gliserin, hemat air conditioning, glycerin, thrifty
Subjects:	V Naval Science > VM Naval architecture. Shipbuilding. Marine engineering > VM485 Cold storage on ships. Marine refrigeration.
Divisions:	Faculty of Marine Technology (MARTECH) > Marine Engineering > 36202-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Iqbal Fitrah
Date Deposited:	07 Aug 2024 01:38
Last Modified:	07 Aug 2024 01:38
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/114341

Actions (login required)

View Item