Teori Dasar Cara Kerja Air Conditioner (AC)

Pada gambar di atas terlihat sebuah tabung (flask) berisi refrigerant HFC-134a yang terbuka terhadap suhu ruangan. Tabung (flask) terbuka ini akan berfungsi seperti evaporator dalam sistem air conditioning. Pada saat berada dalam tekanan atmosfir (101,35 kPa), HFC-134a mendidih pada suhu -27° C (-16° F). Panas dalam ruangan mengakibatkan refrigerant mendidih. Saat refrigerant mendidih, panas akan diserap dari daerah sekitar dan berkurangnya panas membuat area sekelilingnya menjadi dingin. Namun sistem sejenis ini tidak baik secara ekonomi dan juga tidak baik untuk atmosfer.

dasar pendingin 2

Pada gambar di atas terlihat sebuah kompresor dan sebuah tabung bertekanan tinggi dan sebuah tabung bertekanan rendah. Saat refrigerant cair mendidih, gas ditarik melalui selang kedalam kompresor. Kompresor kemudian akan meningkatkan tekanan dan suhu gas akan mendorongnya ke dalam tabung bertekanan tinggi. Karena suhu gas bertekanan tinggi lebih tinggi dari suhu daerah sekelilingnya maka panas akan mengalir dari gas bertekanan tinggi ke area sekelilingnya. Gas bertekanan tinggi kemudian menjadi dingin dan berubah menjadi zat cair bertekanan tinggi.

dasar pendingin 3

Sistem di atas dapat dilengkapi dengan menambahkan sebuah selang untuk menghubungkan tabung cairan bertekanan tinggi ke tabung cairan bertekanan rendah. Sebuah orifice (lubang kecil) dipasang dalam selang untuk mempertahankan perbedaan tekanan diantara cairan bertekanan tinggi dan cairan bertekanan rendah.

Pada saat tabung berisi cairan refrigerant bertekanan rendah mendidih, panas dari area sekelilingnya akan diserap. Gas refrigerant bertekanan rendah ditarik melalui selang kedalam kompresor. Kompresor meningkatkan tekanan dan suhu gas serta mendorongnya ke dalam tabung bertekanan tinggi. Panas dari gas yang bertekanan dan bersuhu tinggi akan berpindah ke daerah sekitar yang lebih dingin sehingga gas bertekanan tinggi menjadi dingin dan berkondensasi menjadi cairan bertekanan tinggi. Cairan refrigerant bertekanan tinggi mengalir melalui sebuah selang dan orifice menuju tabung cairan refrigerant bertekanan rendah. Cairan refrigerant bertekanan rendah mendidih dan mengulangi siklus di atas.

Air Conditioning Control System pada Alat Berat

Thermostatic Switch
Thermostatic switch pada sirkuit kelistrikan kompresor electrical circuit  mengatur siklus kompresor yang memungkinkan operator mengatur tekanan pada sistem.

Thermostatic switch terdiri dari kontak tetap dan pivoting frame yang terpasang ke capillary bellows assembly. Capillary tube diisi dengan R134a atau refrigerant yang sama. Capillary tube dimasukkan diantara evaporator core fin. Refrigerant pada capillary tube mengembang atau mengerut, tergantung pada temperatur evaporator.

Pengembangan dan pengerutan refrigerant pada capillary tube menyebabkan bellow mengembang dan mengerut juga. Pengembangan dan pengerutan bellow menyebabkan pivoting frame untuk bergerak.

Bagian dari sirkuit yang menuju koil kompresor clutch terhubung dengan stationary contact, bagian lainnya dari sirkuit terhubung ke pivoting frame. Contact dan pivoting frame harus terhubung untuk supaya sirkuit tertutup dan mengoperasikan kompresor clutch.

Operator mengatur pendinginan evaporator cooling dengan mengatur jarak antara stationary contact dan pivoting frame. Menggerakkan contact dan pivoting frame menjauh (mengurangi pendinginan) menyebabkan bellow mengembang lebih jauh sebelum rangkaian switch tertutup. Menggerakkan contact dan pivoting frame mendekat (meningkatkan pendinginan) menyebabkan rangkaian switch tertutup dengan gerakan bellow yang kecil.

Thermostats yang dapat disetel memiliki pengaruh untuk mengatur jarak antara bukaan dan penutupan switch. Adjustment screw ditempatkan dibawah penutup yang dapat dibuka. Jika adjustable screw tidak terdapat pada lokasi ini berarti thermostat ini memiliki jenis non-adjustable.

Freeze Control System
Non-adjustable thermostat sistem (terkadang sering disebut Freeze Control Sistem) memiliki sebuah knob pengontrol temperatur. Knob dihubungkan ke heater control valve, yang mengontrol aliran coolant melalui heater koil. Temperatur aliran udara pada evaporator dikontrol oleh non-adjustable thermostat. Temperatur kabin dijaga dengan memonitor aliran udara sepanjang heater dan evaporator koil. Ketika udara mengalir sepanjang heater dan evaporator koil mencapai 2.2°C (36°F), non-adjustable thermostat menghidupkan kompresor. Ketika temperatur udara yang mengalir turun menjadi -1.1°C (30°F), non-adjustable thermostat mematikan kompresor.

Kompresor Clutch
kompressor clutch

Kopling kompresor digerakkan oleh crankshaft engine melalui sebuah belt yang terhubung dengan pulley assembly yang terpasang pada magnetic clutch. Pulley assembly memutar bearing dan tidak tehubung ke shaft. Drive plate displine menggunakan hub ke shaft. Koil assembly ditempatkan pada frame kompresor dan tidak berputar.

Arus listrik dari thermostat menciptakan medan magnet pada koil assembly. Medan magnet menarik drive plate terhadap pulley assembly. Pulley assembly kemudian memutar drive plate, hub, dan shaft untuk mengoperasikan kompresor.

Low Pressure Sensing Switch
low pressure sensing switch

Gambar di atas menunjukkan low pressure sensing switch (panah) yang dipasang pada receiver dryer. Low pressure sensing switch digunakan untuk memproteksi sistem dari kerusakan akibat kekurangan oli. Berada pada sirkuit listrik yang menuju magnetic clutch, switch terbuka ketika tekanan sistem turun dibawah 175 kPa (25 psi) dan mematikan kompresor. Switch dapat ditempatkan pada dryer, expansion valve, liquid line, atau pada kompresor.

High Pressure Sensing Switch
High pressure switch digunakan pada beberapa machines untuk mematikan sistem sebelum tekanan sistem mencapai high pressure relief valve setting. High pressure switch ditempatkan pada sirkuit kelistrikan yang menuju magnetic clutch. Tekanan sistem yang tinggi membuat switch open dan mematikan kompresor.

High Pressure Relief Valve
high pressure relief valve

High pressure relief valve dapat ditempatkan pada kompresor atau receiver-dryer. High pressure relief valve memungkinkan refrigerant terbuang ke atmosfir jika tekanan di dalam sistem meningkat diatas 3450 kPa (500 psi). Pada sistem saat ini, High pressure relief valve membuka High pressure switch. Hal ini dimaksudkan guna menghidari refrigerant dibuang ke atmosfer.

Moisture Indicator
moisture indicator

Gambar di atas menunjukkan moisture indicator. Moisture indicator ditempatkan di jalur antara receiver-dryer dan expansion valve. Moisture indicator mengukur jumlah pengembunan relative pada sistem. Kadar pengembunan mengacu pada grafik dipermukaan indikator. Warna biru menujukkan sistem dalam kondisi kering dan warna merah muda menandakan sistem dalam kondisi basah.

Moisture indicator harus diperiksa disetiap pergantian gilir (shift) pengoperasian machine. Untuk memeriksa indikator embun (moisture indicator, perhatikan indicator ring (2) melalui sight glass (1). Jika indicator ring berwarna biru, sistem dalam kondisi kering. Jika indicator ring berwarna merah jambu, sistem mengandung embun (moisture). Moisture harus dibuang dan receiver dryer harus diganti.

CATATAN:
Pembacaan moisture indicator lebih efisien setelah sistem air conditioning beroperasi selama tiga jam atau lebih. Untuk menghasilkan hasil yang terbaik, operator memeriksa moisture indicator pada siang hari dan pada akhir setiap shift.

Electronically Managed Climate Control
Sejumlah kendaraan memiliki sistem electronically managed climate control yang digunakan pada sistem air conditioning dan heating untuk menjaga temperatur specific secara otomatis di dalam kabin. Untuk menjaga temperatur yang diinginkan, heat sensor mengirim signal ke komputer unit yang mengontrol siklus effektif kompresor, heater valve, blower, dan operasi vent door. Electronic control sistem umumnya terdiri dari beberapa komponen, seperti coolant temperature sensor, cabine temperature sensor, outside temperature sensor, high – side temperatur switch, low – side temperatur switch, low – pressure switch, vehicle speed sensor (untuk mengukur ram air effect), sunload sensor, dan lain sebagainya. Komputer digunakan mengontrol performa sistem air conditioning dan membantu mendiagnosa problem sistem air conditioning, electronic control sistem ini menggunakan vehicle connector untuk berkomunikasi dengan peralatan electronic lainnya pada kendaraan dan dengan diagnostic tool.

PROSEDUR KESELAMATAN AC

Prosedur keselamatan merupakan hal yang paling penting untuk diperhatikan oleh setiap technician yang bekerja pada sistem air conditioning guna meyakinkan selama proses perawatan dan perbaikan, baik alat dan pekerja selalu berada dalam kondisi aman dan selamat. Prosedur-prosedure keselamatan tersebut antara lain adalah:

  1. Seseorang dapat mengalami kecelakaan saat bersentuhan dan menghirup cairan refrigerant secara langsung.
  2. Sistem air conditioning selalu bertekanan meskipun engine sedang tidak hidup, untuk itu jangan sekali-kali memanaskan sistem yang bertekanan karena dapat menimbulkan ledakan.
  3. Bersentuhan atau tersemprot refrigerant secara langsung dapat menyebabkan luka bakar dingin (frost bite). Lindungi muka dan tangan anda guna menghindari kecelakaan.
  4. Kacamata pelindung harus selalu digunakan ketika membuka sistem yang terisi refrigerant meskipun alat ukur tekanan (gauge) menunjukkan sistem dalam kondisi kosong.
  5. Selalu berhati-hati saat melepas fitting, kendorkan secara perlahan dan apabila sistem masih berterkanan, kosongkan sistem sebelum melepas fitting.
  6. Jangan merokok atau membuat nyala api sewaktu bekerja pada sistem AC atau pada daerah yang dicurigai mengandung gas refrigerant karena cidera atau bahkan kematian dapat terjadi pada saat menghirup gas refrigerant yang terbakar oleh rokok atau nyala api.
  7. Sebelum pemeriksaan air conditioning dan heating dilakukan, pindahkan machine ke daerah dengan permukaan yang rata dan halus. Turunkan seluruh implement ke tanah. Yakinkan transmisi pada posisi neutral pada saat diparkir dan rem parkir sedang berfungsi. Yakinkan orang lain berada jauh dari machine dan dapat terlihat dengan jelas.
  8. Jangan melakukan pengelasan atau melakukan pencucian dengan steam didekat saluran air conditioning. Panas dapat menyebabkan tekanan refrigerant meningkat melampaui batas aman.
  9. Jangan membawa refrigerant pada ruangan penumpang pada kendaraan.
  10. Hindarkan refrigerant terkena nyala api, temperatur tinggi atau cahaya matahari secara langsung karena dapat terjadi ledakan pada tabung.
  11. Jangan mencampur R134a dengan udara saat memeriksa kebocoran karena dapat meledak saat campuran ini bertekanan.
  12. Jangan membuang refrigerant ke atmosfir. Karena berbahaya terhadap lapisan ozon bumi. Refrigerant 12 ketika terkena nyala api langsung akan menghasilkan gas beracun yang tidak berwarna (phosgene) yang mematikan.
  13. Jangan menampung atau memindahkan refrigerant ke tangki bekas refrigerant. Selalu gunakan tangki khusus yang telah dirancang untuk menampung refrigerant
  14. Jangan mengisi tangki penyimpanan lebih dari 80 % berat kotor kapasitas penampungannya.
  15. Ketika mengosongkan sistem yang diisi Refrigerant R12, yakinkan gas Refrigerant R12 ditampung dan ditangani mengacu pada peraturan pemerintah.
  16. Selalu bekerja di area yang memiliki ventilasi yang baik. Refrigerant yang terhirup akan diserap tubuh dan menyebabkan sakit kepala ringan meskipun sedikit, dan dapat juga dapat menyebabkan iritasi ketika mengenai mata, hidung dan tenggorokan.
  17. Yakinkan High pressure gauge valve tertutup ketika melakukan pengisian saat engine running.
  18. Berhati-hati ketika engine running dan menjauh dari komponen yang berputar.

MATERIAL DAN SERVICE TOOL AC

tool ac

Ketika melakukan servis pada sistem air conditioning, banyak tool khusus yang dibutuhkan sebagai tambahan tool box teknisi. Beberapa tool khusus ditunjukkan pada gambar diatas.

Electronic Leak Detector

leak detector

Electronic leak detector merupakan perlengkapan yang paling aman dan paling akurat untuk menemukan sumber kebocoran pada sistem. Kebanyakan detector electronic dapat mendeteksi kebocoran kecil sekitar 60 ml per tahun. Detector akan berbunyi “beep”, lampu akan aktif, atau kedua-duanya jika ditemukan kebocoran.

Untuk memperoleh hasil yang akurat, pendeteksian kebocoran harus dilakukan pada saat sistem bertekanan. 50% refrigerant yang terisi didalam sistem cukup untuk melakukan pengetesan kebocoran, namun kebocoran yang sangat kecil membutuhkan peningkatan sistem pressure dinaikkan diatas normal sebelum kebocoran tersebut dapat ditemukan.

Refrigerant Tank

refrigerant tank

Standar tangki ( kiri) yang merupakan tangki refrigerant baru yang seharusnya tidak digunakan untuk menampung refrigerant bekas. Tangki refrigerant (kanan) digunakan sebagai perlengkapan untuk me-recovery/recycling refrigerant guna memenuhi standar aturan pemerintah.

Peraturan keselamatan merekomendasikan tangki tidak diisi dengan cairan melebihi 80% volume tangki. Sisa 20% (disebut “head pressure room“) guna mengkompensasi pengembangan volume refrigerant.

Peralatan Penampung, Pemindahan dan Pengisian

recover evacuate and charge unit

Refrigerant recovery unit harus digunakan untuk menampung refrigerant dari sistem air conditioning ketika melakukan perbaikan. Refrigerant kemudian dapat digunakan kembali pada sistem pada saat perbaikan selesai dilakukan.

Peralatan automatic air conditioning recover, evacuate and charge unit dapat digunakan untuk melakukan satu tahapan penampungan, pemindahan dan pengisian. Waktu pemindahan dan jumlah refrigerant yang akan diisikan ke sistem dapat diprogram pada peralatan ini.

Vacuum Pump
vacuum pump

Vacuum pump membuang udara dan embun dengan sempurna dari sistem air conditioning dengan menurunkan tekanan sistem hingga embun berubah menjadi uap. Uap kemudian dipompa keluar dari sistem bersamaan dengan udara.

Untuk membuang embun dari sistem, vacuum pump harus beroperasi dengan tekanan gauge sebesar 981 mbar (29 in.Hg) selama minimal 30 menit.

Catatan:

Seluruh refrigerant harus dibuang dari sistem sebelum terhubung dengan vacuum pump.

 

Refrigerant Charging Scale
refrigerant charging scale

Dua tipe refrigerant charging scales yaitu yang dioperasikan secara manual dan yang dioperasikan secara otomatis. Masing-masing tipe memungkinkan pengisian refrigerant dalam jumlah tertentu ke sistem mengacu pada temperatur udara sekitar.

Refrigerant Analyser
refrigerant analyzer

Refrigerant analyser merupakan tool yang penting untuk melakukan service pada air conditioning.

Refrigerant analyser mengidentifikasi refrigerant, mengukur persentase kemurnian, mengindikasikan persentase udara didalam sistem dan mengindikasikan tercampur atau terkontaminasinya refrigerant.

Menggunakan refrigerant analyser akan mencegah kemungkinan terkontaminasinya peralatan recovery dengan refrigerant yang tidak biasanya digunakan.

Air Conditioning Component Flusher

flusher

Air conditioning component flusher menggunakan udara untuk meng-atomisasi larutan untuk pembilasan (flushing). Tool ini memungkinkan membuang residu dan kontaminan jenis lainnya dari hose, evaporator dan kondenser.

Manifold Gauge Set

manifold gauge set

Manifold gauge set merupakan perlengkapan penting untuk memeriksa performa, diagnosa dan melakukan service pada sistem air conditioning. Gauge set terdiri dari Low side (compound) gauge (1), Manifold (3) tempat Low side gauges dan High side gauge (2) dipasang. High side hand valve (5) dan Low side hand valve (4) memungkinkan sistem dikosongkan dan di-service malalui manifold.

Low side hose connector (6) dan High side hose connector (7) menghubungkan gauge manifold ke sistem air conditioning. Centre service hose (8) menghubungkan manifold gauge ke sumber dari luar.

Tekanan manifold gauge akan dipengaruhi oleh temperatur ambient. Tekanan High side akan lebih banyak terpengaruh dibanding Low side pressure.

Pembacaan manifold gauge pada dua sistem tidak dapat diperoleh sama dan akan terdapat variasi pembacaan. Mengacu pada spesifikasi pabrik mengenai nilai tekanan yang normal.

manifold gauge ac

Gambar diatas merupakan tampak potongan manifold gauge set yang digunakan pada saat melakukan test performa.

Compound gauge terhubung dengan Low side internal passage menuju Low side service connector. Low side service connector terhubung melalui sebuah hose ke Low pressure side sistem air conditioning. Ketika Low side hand valve ditutup, compound gauge hanya menunjukkan pembacaan tekanan Low side.

High pressure gauge terhubung menuju High side internal passage menuju High side service connector. High side service connector terhubung menuju hose ke High pressure side sistem air conditioning. Ketika High side hand valve ditutup, High pressure gauge hanya menunjukkan pembacaan tekanan High side.

Centre internal passage pada manifold menghubungkan centre service connector ke Low dan High side passage.

Selama melakukan pemeriksaan performa, hand valve yang tertutup mengisolasi Low dan High side passage dari centre service connector.

manifold gauge ac 2

Gambar di atas merupakan tampak potongan manifold gauge set saat menambah refrigerant ke-sistem.

Bukaan Low side hand valve membuka centre service connector ke Low side service connector dan Low side gauge. Refrigerant mengalir ke centre service connector, melalui manifold gauge dan keluar melalui Low side service connector. Compound gauge membaca tekanan Low side pressure selama operasi

Schrader Valves

schrader valve

Schrader valves digunakan untuk memasang manifold gauge set pada sistem air conditioning. Dengan Schrader valve, service valve pada sistem tidak diperlukan. Schrader valve secara efektif menyekat refrigerant dibagian dalam sistem hingga Schrader valves dibuka.

Schrader fitting pada High side (2) lebih besar dibanding fitting pada Low side (1). Perbedaan ukuran fitting menghindari kesalahan pemasangan manifold gauge set.

schrader valve 2

Gambar di atas adalah tampak potongan Schrader valve dan service hose dengan Schrader core depressor.

Ketika High atau Low side pressure hose dipasangkan ke Schrader valve service port, Schrader core depressor pada hose menekan pin dibagian tengan Schrader valve. Valve terbuka sehingga memungkinkan refrigerant mengalir diantara manifold gauge set dan kompresor. ketika hose dilepas, valve secara otomatis tertutup.

“H” BLOCK EXPANSION VALVE SISTEM

h block expansion valve sistem

Pada sistem “H” Block expansion valve, thermostatic expansion valve diganti dengan “H” Block expansion valve.

Ketika “H” Block expansion valve membuka, cairan refrigerant diatur pada bagian bawah evaporator. Refrigerant bertekanan rendah mulai mendidih saat mengalir melewati evaporator koil. Gas refrigerant menyerap sejumlah panas dari udara yang disirkulasikan oleh kipas evaporator.

h block expansion valve

Kompresor menghisap gas refrigerant keluar dari bagian atas evaporator dan melewati temperatur sensor. Semakin dingin gas, maka semakin dingin temperatur sensor. Saat temperatur sensor dingin, gas pada sensor terkondensasi dan menurunkan tekanan dibagian atas diaphragma temperatur sensor. Diaphragma mengembang naik menggerakkan rod menjauh dari bola dan pegas. Bola dan spring akan mulai menutup dan menghambat aliran menuju expansion valve.

Temperatur sensor mengontrol operasi dari sistem air conditioning dengan memungkinkan sejumlah tertentu cairan yang terukur melewati ball dan spring.

Selama mode cut-out kompresor, tekanan pada bagian bawah diphragma temperatur sensor meningkat diatas tekanan pada bagian atas diaphragma. Diaphragma mengembang, menarik rod keatas dan memungkinkan bola dan spring menutup valve.

Selama mode kompresor cut-in, tekanan pada bagian bawah diaphragma temperatur sensor turun dengan cepat. Tekanan yang lebih tinggi pada bagian atas diaphragma menyebabkan diaphragma menguncup kebawah dan menggerakkan rod melawan bola dan pegas, kemudian membuka valve.

SISTEM THERMOSTATIC EXPANSION VALVE

THERMOSTATIC EXPANSION VALVE

Sejumlah model machine terdahulu dilengkapi dengan sistem thermostatic expansion valve (TX valve). Kegunaan thermostatic expansion valve adalah untuk:

  • Menghambat aliran refrigerant dan memungkinkan kompresor meningkatkan tekanan di sisi bertekanan tinggi pada sistem air conditioning.
  • Mengontrol jumlah refrigerant yang memasuki evaporator.

Sistem air conditioning yang berada dari outlet kompresor outlet hingga inlet expansion valve disebut sisi bertekanan tinggi. Thermostatic expansion valve menyebabkan hambatan aliran refrigerant yang meningkatkan tekanan antara expansion valve dan kompresor. Peningkatan tekanan memungkinkan refrigerant berubah wujud dari gas menjadi cairan.

Pada saat kompresor meningkatkan temperatur refrigerant akibat refrigerant yang terkonsentrasi pada area yang sempit, expansion valve menurunkan temperatur dengan membuat refrigerant menyemprot keluar dari orifice di expansion valve. Karena tekanan turun dengan cepat, refrigerant menjadi sangat dingin saat keluar dari expansion valve dan masuk menuju evaporator. Sistem air conditioning yang berada dari outlet expansion valve hingga inlet kompresor disebut daerah bertekanan rendah. Sistem thermostatic expansion valve dilengkapi dengan receiver-dryer.

Thermostatic Expansion Valve

THERMOSTATIC EXPANSION VALVE 2

Dua tipe expansion valve digunakan pada machine :

  • Internally equalized
  • Externally equalized.

Internally equalized dan externally equalized expansion valve memiliki sebuah Thermal bulb yang terhubung ke diaphragma melalui pipa kecil (tube). Thermal bulb tersebut berisi refrigerant. Sebuah pengikat menahan Thermal bulb terpasang dengan baik pada jalur keluaran evaporator. Thermal bulb sangat sensitif terhadap temperatur jalur keluar evaporator. Jika temperatur jalur keluaran evaporator meningkat, refrigerant dibagian dalam bulb mengembang. Refrigerant yang mengembang, melawan tekanan diaphragma pada sisi atas valve. Diaphragma terhubung melalui pin menuju dudukan valve. Tekanan yang mendorong diaphragma menyebabkan pin diaphragma dan valve seat bergerak. Ketika valve seat menjauh dari orifice, semakin banyak refrigerant mengalir ke evaporator. Peningkatan aliran refrigerant menyebabkan sisi keluar evaporator menjadi lebih dingin. Temperatur pada sisi keluaran menyebabkan refrigerant terkondensasi didalam Thermal bulb, mengurangi tekanan yang mendorong diaphragma pin dan valve seat. Valve seat bergerak mengurangi aliran yang melalui orifice.

Pada Internally equalized valve, tekanan refrigerant yang memasuki evaporator bekerja dibawah diaphragma melalui internal equalizing passage. Pengembangan gas pada Thermal bulb harus melawan internal balancing pressure dan spring sebelum valve membuka untuk meningkatkan aliran refrigerant

Pada Externally equalizer valve, tekanan yang bekerja pada bagian bawah diaphragma berasal dari jalur outlet evaporator melalui equalizer tube. Equalizer tube menyeimbangkan tekanan keluaran evaporator dengan tekanan yang disebabkan oleh mengembangnya gas didalam Thermal bulb.

Superheater spring mencegah kejutan cairan yang berlebih memasuki evaporator. “Superheat” menaikkan temperatur gas refrigerant diatas temperatur penguapan refrigerant. Superheat spring dipasang pada valve disetel dengan settingan awal dipabrik. Expansion valve didesain sehingga temperatur refrigerant pada jalur keluar evaporator mencapai 3°C (5°F) sebelum refrigerant diperbolehkan memasuki evaporator, ini diperoleh dengan adanya superheat. Daya regang pegas merupakan faktor penentu dari expansion valve. Selama pembukaan dan penutupan, spring tension berubah atau membantu operasi valve jika diperlukan.

Receiver-Dryer
RECEIVER DRYER

Receiver-dryer memiliki tiga fungsi yaitu:

  • Mengeringkan
  • Menyimpan
  • Menyaring cairan

Ketika cairan bertekanan tinggi mengalir menuju receiver-dryer, refrigerant disaring melalui pengering (desiccant) dan membuang sejumlah uap air yang telah masuk ke refrigerant. Refrigerant disimpan hingga dibutuhkan oleh sistem. Ketika sistem memerlukan refrigerant, cairan bertekanan tinggi mengalir melalui saringan yang sangat halus dan terpasang pada pickup tube. (Saringan menjaga setiap debu dan kotoran bersirkulasi pada sistem air conditioning sistem) Cairan bertekanan tinggi mengalir dari receiver-dryer menuju thermostatic expansion valve.

SISTEM ORIFICE TUBE

AC orifice tube

Air conditioning dengan sistem orifice tube memiliki lima komponen dasar yaitu:

  1. Kompresor, berfungsi meningkatkan tekanan dan suhu pada gas
  2. Kondensator, berfungsi membuang panas dari gas refrigerant bersuhu dan bertekanan tinggi yang menyebabkan gas berubah menjadi cairan refrigerant bersuhu tinggi.
  3. In-line dryer, mengandung desiccant / bahan pengering (untuk menyerap air) dan orifice tube (untuk mempertahankan tekanan). Pemutus cepat (quick disconnect) membuat in-line dryer dapat diganti dengan mudah ketika dibutuhkan.
  4. Evaporator, tempat cairan refrigerant bertekanan rendah mendidih dan menyerap panas dari daerah sekitarnya.
  5. Akumulator, bertindak sebagai pemisah cairan/gas serta memastikan hanya gas yang akan mencapai kompresor.

Pada sistem orifice tube, masih terdapat cairan refrigerant yang meninggalkan evaporator dan apabila dibiarkan hal ini dapat merusak kompresor. Oleh karena itu, sebuah akumulator diletakkan pada jalur hisap antara kompresor setelah evaporator sebagai pemisah cairan/gas serta memastikan hanya gas yang mencapai kompresor.

Pada beberapa AC dengan sistem Orifice tube pengering (desiccant) berada dalam akumulator. Pada sistem-sistem dengan sebuah in-line dryer, bahan pengering berada didalam dryer.

Kompresor

kompressor

Kompresor memiliki dua fungsi yaitu :

  1. Mensirkulasikan refrigerant keseluruh sistem.
  2. Meningkatkan temperatur dan tekanan gas refrigerant dari evaporator.

Kompresor memiliki reed valves untuk mengontrol masuk dan keluarnya gas refrigerant selama proses pemompaan.

Ketika piston bergerak turun pada bore, suction reed atau intake valve terbuka dan discharge reed atau exhaust valve tertutup. Gas tekanan rendah dan mengandung panas dihisap dari evaporator menuju kompresor ketika piston bergerak keatas pada bore. Kompresor meningkatkan tekanan gas dan temperatur gas.

Gas bertekanan dan bertemperatur tinggi menutup suction reed atau intake valve dan membuka discharge reed valve atau exhaust valve. Gas didorong melewati hose menuju kondenser.

Peningkatan tekanan diperoleh karena peningkatan hambatan sisi bertekanan rendah pada sistem. Hambatan disebabkan oleh orifice tube, TX valve atau “H” block dan akan dijelaskan nanti.

 

Sistem Proteksi Kompresor

1. On Delay timer Assembly

on delay timer

Untuk sistem proteksi, kompresor menggunakan on delay timer yang dimonitor oleh tiga switch. Adapun fungsi dari delay timer adalah:

  • Meningkatkan usia pakai kompresor, jika sistem AC hanya berisi sedikit refrigerant.
  • Menunda proses engage kompresor selama engine start-up.
  • Melindungi clutch kompresor dari Low voltage dan High voltage.

on delay timer 2

Keterangan:

  1. Output (signal voltage)
  2. Chassis ground
  3. Compresor clutch
  4. Power supply

Ketika switch AC diaktifkan dari dalam kabin, switch AC menyuplai tegangan 24 Volt ke delay timer melalui pin (4). Jika tegangan pada pin (4) kurang dari 18 volt atau lebih besar dari 32 volt, delay timer tidak akan melakukan proses engage pada koil clutch kompresor. Jika diberikan tegangan yang sesuai, delay timer akan melakukan proses engage pada clutch kompresor setelah 30 detik switch AC diaktifkan. Delay timer memonitor dari tiga switch yang mengirim sinyal tegangan melalui pin (1). Tiga switch yang memonitor Delay timer adalah:

  • High/Low pressure switch pada sisi High pressure AC sistem.
  • Low pressure switch pada sisi Low pressure AC sistem.
  • Thermostat switch.

Ketiga switch ini terhubung secara seri pada ground . Jika salah satu atau lebih switch dalam kondisi open, maka on delay timer mendeteksi sinyal tegangan.

Jika salah satu atau lebih switch dalam kondisi on dan off secara berulang-ulang, on delay timer akan memulai waktu tunda (30 detik). Waktu tunda ini hanya membatasi siklus kompresor sebanyak 4 kali per menit.

2. Arc Suppessor

arc supressor

Pada machine Caterpillar menggunakan pressure switch untuk melindungi sistem AC. Dibeberapa machine Caterpillar lainnya menggunakan pressure switch dan on delay timer assembly untuk melindungi kompresor. Clutch Arc Suppressor melidungi kompenen elektrik lainnya didalam sistem AC. Arc suppressor ini digunakan untuk membuang (discharge) induktansi listrik ketika kompresor disengages. Tidak berfungsinya arc suppressor bisa disebabkan pada pressure switch.

Kondenser

kondenser

Kegunaan dari kondenser  adalah untuk memindahkan panas dari gas refrigerant menuju atmosfir dan mengubah gas refrigerant menjadi cair. Refrigerant dengan tekanan dan temperatur tinggi mengalir dari kompresor menuju kondenser, Panas yang mengalir dari gas panas menuju udara dingin yang mengalir melalui koil kondenser.

Refrigerant dalam bentuk gas bertekanan tinggi menjadi dingin dan mengkondensasi menjadi cairan bertekanan tinggi. Cairan bertekanan tinggi mengalir dari kondenser menuju in-line dryer.

Dua tipe dasar condenser yang umum digunakan adalah :

  • Ram Air – digunakan dalam aplikasi automotive.
  • Forced Air – digunakan pada peralatan konstruksi.

Ram air condenser tergantung pada gerakan machine untuk menarik udara dengan volume yang lebih besar menuju koil kondenser.

Forced air condenser menggunakan kipas untuk mendorong udara dengan volume yang besar menuju koil kondenser. Udara lebih dingin dari gas refrigerant yang mengalir dari dalam kondenser sehingga panas mengalir dari gas refrigerant menuju udara yang lebih dingin.

In-Line Dryer dan Orifice Tube

in line dryer & orifice tube

In-line dryer memiliki kantung pengering (desiccant bag) dan dua quick disconnect. Disconnect memungkinkan in-line dryer diganti tanpa perlu membuang refrigerant. Beberapa in-line dryer juga dilengkapi indikator embun (moisture indicator).

Desiccant bag memiliki zat yang dapat menyerap embun, seperti Activate Alumina, selanjutnya menyaring refrigerant untuk menangkap air dan kotoran. Jika dryer dilengkapi dengan indikator embun (moisture indicator), dryer perlu diganti ketika indikator menunjukkan kejenuhan terhadap air. Jika sistem tidak dilengkapi moisture indicator, drayer umumnya diganti setiap jadwal perawatan berkala.

Pada kebanyakan sistem orifice tube, dipasang pada in-line dryer. Orifice tube terdiri dari pipa kecil ditengah-tengah rumahan yang terbuat dari plastik, dua buah o-ring, dua buah saringan dan dua buah penahan.

Dua buah saringan (satu pada masing-masing sisi) menyaring refrigerant yang mengalir melalui pipa kecil. Dua buah o-ring dipasang untuk menyekat kebocoran ke sisi luar orifice tube. Dua buah penyangga untuk menahan alat ketika melepas dan memasang pipa orifice.

Orifice tube memisahkan sisi bertekanan tinggi dan sisi bertekanan rendah pada sistem air conditioning. Cairan refrigerant bertekanan tinggi mengalir menuju orifice tube dan refrigerant bertekanan rendah keluar dari orifice tube.

Refrigerant mengalir dari orifice tube menuju evaporator. Jumlah cairan refrigerant masuk menuju evaporator biasanya lebih banyak dari kemampuan evaporator mendidihkan semua cairan, sehingga sejumlah refrigerant akan meninggalkan evaporator masih dalam bentuk cairan.

Pada beberapa sistem orifice tube dipasang pada sisi masuk evaporator.

Evaporator dan Blower Fan

evaporatoe dan blower fan

Kegunaan dari evaporator dan Blower fan adalah untuk memindahkan panas dari ruangan operator menuju refrigerant air conditioner.

Blower fan mendorong udara yang mengadung panas dari ruang operator melalui fin evaporator dan koil dan kemudian panas tersebut diserap refrigerant.

Saat suhu cairan refrigerant bertekanan rendah yang memasuki evaporator lebih dingin dibanding dengan suhu udara dari Blower fan, panas yang terkandung didalam udara akan diserap oleh cairan refrigerant bertekanan rendah yang lebih dingin. Sejumlah refrigerant mendidih dan berubah menjadi gas. Panas yang terkandung didalam campuran gas dan cairan refrigerant bertekanan rendah mengalir menuju accumulator dan udara yang telah dingin mengalir kembali menuju ruang operator.

Accumulator

accumulator

Accumulator  menyimpan campuran gas dan cairan serta memungkinkan hanya gas refrigerant yang mengalir menuju kompresor. Refrigerant mengalir masuk ke accumulator dari sisi masuk (inlet) yang berada diatas vapour line.

Accumulator jenis lama memiliki sebuah diverter cap untuk menjaga cairan menjauh dari lubang pada vapour line. Oil bleed hole memungkinkan oli mengalir kembali ke kompresor.

Sejumlah accumulator mengandung desiccant bag untuk membuang uap air dari refrigerant. Pada sistem dengan sebuah in-line dryer, desiccant tidak dipasang pada accumulator dan ditempatkan pada in-line dryer.

REFRIGERANT (PENDINGIN)

Bahan yang digunakan dalam sistem air conditioning disebut “refrigerant”. Dewasa ini banyak sekali refrigerant yang tersedia di pasaran dan bahkan setiap zat cair yang memiliki titik didih mendekati titik beku air dapat digunakan sebagai refrigerant. Refrigerant yang baik haruslah memenuhi persyaratan berikut :

  1. Tidak beracun.
  2. Tidak mudah meledak agar aman.
  3. Tidak menyebabkan korosi.
  4. Tidak berbau dan dapat tercampur baik dengan oli.

Refrigerant yang umum digunakan pada sistem Air conditioning kendaraan saat ini adalah “Refrigerant HFC-134a.” HFC-134a yang terbuat dari Hydrogenated Fluorocarbons yang merupakan pengganti R-12 karena berdasarkan penelitian refrigerant R12 dapat merusak lapisan ozon di atmosfir.

Safety

Selalu berhati-hati ketika bekerja dengan refrigerant jenis apapun. Ikutilah dasar tindakan pencegahan untuk menghindari kecelakaan dan kerusakan pada peralatan.

Selalu gunakan safety glasses dan pakaian pelindung

sarung tangan

Selalu gunakan safety glasses ketika menangani refrigerant jenis apapun. Lakukan pengerjaan diudara terbuka, walupun dalam waktu yang singkat, bisa menyebabkan kecelakaan

Jangan panaskan tabung refrigerant, tabung bisa saja meledak tanpa ada peringatan terlebih dahulu.

refrigerant 2

Jangan panaskan tabung refrigerant. Tabung refrigerant tidak didesain untuk tekanan tinggi yang diakibatkan oleh pemanasan refrigerant. Selalu jauhkan dari sumber nyala api dan sumber panas lainnya.

 

Jangan buang refrigerant ke udara. Jangan lakukan pemindahan refrigerant antara dua tabung.

refrigerant 3

Jangan buang refrigerant ke atmosfir. Seluruh jenis refrigerant dapat dipindahkan kedalam tabung yang sesuai (tabung yang dapat diisi ulang). Hindari menghirup gas refrigerant, jangan pindahkan refrigerant pada tabung lainnya

 

Jangan lakukan:

  1. Mengelas atau membersihkan dengan steam cleaner saluran air conditioning.
  2. Membawa refrigerant dalam ruang penumpang kendaraan.
  3. Memaparkan refrigerant pada api terbuka, suhu tinggi, atau sinar matahari langsung.
  4. Tidak memakai kaca mata pengaman.
  5. Membuang refrigerant ke udara.
  6. Mencampurkan R134a dengan udara untuk pengujian kebocoran.
  7. Mengumpulkan atau memindahkan refrigerant kedalam sebuah tangki bekas
  8. Mengisi tangki penyimpanan lebih dari 80% kapasitasnya

Lakukan:

  1. Pada saat mengosongkan sistem dengan refrigerant R12, pastikan bahwa gas refrigerant R12 dikumpulkan dan dibuang sesuai dengan peraturan-peraturan pemerintah yang relevan.
  2. Selalu bekerja dalam ruangan dengan ventilasi yang memadai.
  3. Pada saat mengisi sebuah sistem dengan engine menyala, pastikan bahwa valve pengukur tekanan tinggi ditutup.
  4. Waspadalah pada saat engine sedang menyala serta menjauhlah dari komponen-komponen yang berputar.
  5. Selalu gunakan safety google dan gloves

PRINSIP-PRINSIP AIR CONDITIONING

DEFINISI AIR CONDITIONING

Air conditioning merupakan proses pengontrolan kuantitas dan kualitas pendinginan, pembersihan dan pensirkulasian udara dengan tujuan memperoleh kondisi ruangan yang nyaman dan sesuai keinginan.

PERPINDAHAN PANAS (Heat Transfer)

PRINSIP AC

Banyak orang mengetahui kegunaan air conditioner, namun hanya sedikit yang mengetahui cara kerjanya. Pada prinsipnya sistem air conditioner bekerja mirip dengan proses pendidihan sepanci air di atas kompor dimana pada sistem air conditioner juga terjadi proses pendidihan cairan “refrigerant ” didalam evaporator Coil.

Tentu saja semua orang tahu bahwa air yang mendidih didalam panci dalam kondisi “panas” namun refrigerant yang mendidih didalam evaporator air conditioning dalam kondisi “dingin”. Mungkin kita bertanya-tanya kenapa cairan refrigerant yang mendidih dapat bersuhu dingin? Memahami suatu cairan yang mendidih pada suhu dingin sepertinya cukup membingungkan namun pada pembahasan selanjutnya kita akan mempelajari lebih dalam kenapa hal tersebut dapat terjadi.

Kondisi yang dianggap “dingin” sebenarnya tidaklah ada. Suatu kondisi dikatakan dingin pada dasarnya karena dibuangnya panas dari suatu zat. Panci yang berisi air mendidih dan air conditioner adalah peralatan sederhana untuk membuang panas.

PERPINDAHAN PANAS

Dasar semua sistem air conditioning adalah proses pemindahan panas dari suatu obyek yang lebih panas menuju obyek yang lebih dingin.

Secara teori, suhu terendah yang paling dingin adalah -273° C (belum ada yang pernah mencapai suhu tersebut) dan segala sesuatu diatas suhu ini dikatakan masih mengandung panas.

Pada proses pendinginan, panas dalam obyek yang hendak didinginkan kemudian dialirkan ke benda lain. Tiga metode perpindahan panas yang umum adalah:

  • Konduksi, pemindahan panas melalui benda padat.
  • Konveksi, pemindahan panas melalui zat seperti air, uap atau udara.
  • Radiasi, pemindahan panas melalui gelombang atau cahaya

PENGUKURAN PANAS

PENGUKURAN PANAS

Panas diukur berdasarkan intensitas dan jumlahnya. Jika sebuah panci yang berisi air ditempatkan diatas kompor maka secara perlahan air akan menjadi semakin panas hingga akhirnya mendidih. Saat sebuah termometer dimasukkan ke dalam air, maka suhu air tersebut dapat diketahui . Suhu yang ditunjukkan oleh termometer tersebut merupakan intensitas panas dan bukan jumlah panas yang ada.

Satuan untuk mengukur jumlah panas adalah kalori. Satu kalori adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu 1 gram air sebesar 1° celcius. Satuan ini disebut small kalori atau gram kalori.

Kilogram kalori lebih sering digunakan. Satu kilogram kalori merupakan jumlah panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1 kilogram air sebesar 1° C.

Satuan SI (Sistem Internasional) untuk pengukuran jumlah panas atau energi adalah kilojoule. 1 kilojoule sama dengan sekitar 4,19 kilogram kalori.

Satuan untuk mengukur jumlah panas pada sistem imperial disebut dengan British Thermal Unit, disingkat BTU. Satu BTU didefinisikan sebagai jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 pound air sebesar 1°F (473.6 ml air sebesar 0.55°C).

JUMLAH PANAS

Jumlah panas dapat dianalogikan dengan mengibaratkan panas sebagai tetesan zat pewarna merah. Setiap tetesan warna dianggap setara dengan 1 kalori atau 1 kilojoule. Jika satu tetes ditambahkan pada segelas air, air akan berubah warna menjadi sedikit merah muda. Dua tetes akan mengubah warna air menjadi kemerahan. Lebih banyak tetesan yang ditambahkan akan menambah warna merah dalam air. Dengan cara yang sama, menambahkan sejumlah kalori kedalam air akan meningkatkan suhunya.

JENIS PANAS

Panas dapat dikategorikan menjadi dua tipe yaitu:

  1. Sensible heat.
  2. Latent heat.

Sensible Heat

SENSIBLE HEAT

Panas yang dapat diukur menggunakan thermometer disebut “sensible heat” atau panas yang dapat dirasakan. Sensible heat adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 pound air dari 0°C (32°F) hingga 100°C (212°F) dengan jumlah 189.9 kJ atau 180 BTU.

Laten Heat
LATEN HEAT

Latent heat adalah panas yang tersembunyi. (“laten” adalah bahasa latin untuk tersembunyi). Panas laten tidak dapat dirasakan dan tidak juga dapat diukur dengan sebuah thermometer.

Panas laten dapat dijelaskan dengan cara memasukkan sebuah termometer ke dalam sebuah balok es. Termometer membaca suhu 0°C (32°F). Biarkan balok es mencair dan kumpulkan airnya pada sebuah tempat penampungan. Pada saat balok es diperiksa beberapa jam kemudian, balok es tersebut berukuran lebih kecil karena sebagian sudah mencair. Namun termometer tetap membaca suhu 0°C (32°F). Kemana perginya panas yang menyebabkan es mencair? Ada yang menganggap bahwa panas yang ditambahkan terdapat dalam air dari es yang mencair. Namun, ketika suhu air diperiksa setelah es mencair maka didapati suhu air hanya sedikit lebih tinggi dari suhu es.

Peningkatan suhu air yang relatif kecil bukan karena seluruh panas telah diserap oleh es namun panas tersebut sudah dihabiskan untuk mengubah es dari bentuk padat menjadi bentuk cair.

Semua benda padat akan menyerap panas dalam jumlah besar pada saat berubah dari bentuk padat menjadi bentuk cair.

Latent Heat of Fusion & Latent Heat Vaporization

LATENT PEFORATION

Air berubah menjadi es atau sebaliknya pada 0°C (32°F) sensible heat. Proses perubahan dari es menjadi air atau air menjadi es disebut “latent heat of fusion“. Untuk mengubah 1 pound es menjadi 1 pound air dibutuhkan 144 BTU latent heat diserap oleh es. Begitu juga sebaliknya, untuk mengubah 1 pound air menjadi 1 pound es, 144 BTU latent heat dibuang dari air.

Air berubah menjadi uap atau uap berubah menjadi air pada suhu 100°C (212°F). Proses mengubah air menjadi uap atau uap menjadi air memerlukan sejumlah panas yang disebut ”latent heat of vaporization“. Untuk mengubah 1 pound air menjadi uap dibutuhkan 970 BTU latent heat.

Seperti halnya seluruh zat padat akan menyerap banyak panas ketika berubah menjadi cair, cairan juga menyerap banyak panas untuk berubah menjadi gas.

Masukkan sedikit air dalam panci, tempatkan sebuah termometer raksa dalam air, letakkan panci di atas api. Saat air memanas, nilai pembacaan termometer akan meningkat. Pada tekanan atmosfir, air akan mendidih pada saat suhu termometer menunjukkan nilai sebesar 100°C (212°F) sensible heat.

Jika nyala api diperbesar lagi maka air akan mendidih lebih cepat. Namun, nilai pembacaan pada termometer tidak akan meningkat diatas 100°C (212°F). Apa yang terjadi dengan panas tambahan dari nyala api yang diperbesar? Panas tambahan digunakan untuk mengubah air dari bentuk cair menjadi bentuk gas. Karena suhu air mendidih tidak meningkat diatas 100°C (212°F), maka proses pendidihan dapat dikatakan merupakan proses pendinginan secara alami karena banyaknya panas yang diserap tidak sebanding dengan peningkatan suhu yang terjadi pada zat tersebut.

TEKANAN dan TITIK DIDIH
TITIK DIDIH

Seringkali kita mendengar pernyataan ”pada tekanan atmosfir dipermukaan laut, air mendidih pada suhu 100°C (212° F)”. Apa yang dimaksud dengan tekanan atmosfir? Tekanan atmosfir dapat dinyatakan sebagai “berat atmosfir pada sebuah benda”.

Pada permukaan laut, tekanan atmosfir adalah 101,35 kPa (14.7 psi). Setiap tekanan yang lebih rendah dari tekanan atmosfir di permukaan laut (101,35 kPa) dikenal sebagai “partial vacuum” (vakum sebagian), atau biasa disebut “vakum”. Vakum diukur dalam In Hg (mm Hg). Suatu vakum yang sempurna (0 kPa) belum pernah dapat dihasilkan manusia hingga saat ini.

TEKANAN DAN TITIK DIDIH

Titik didih cairan dan tekanan terhadap permukaan cairan memiliki hubungan langsung satu sama lainnya. Pada gambar 9 terlihat tiga panci air mendidih. Panci pada sebelah kiri memiliki tekanan sebesar 101,35 kPa dan air mendidih pada suhu 100°C (212°F). Meningkatkan tekanan dalam panci menyebabkan air mendidih pada suhu yang lebih tinggi. Menurunkan tekanan di dalam panci menyebabkan air mendidih pada suhu yang lebih rendah. Apabila tekanan terus dikurangi, maka pada suatu titik, air dapat mendidih tanpa nyala api.

TEKANAN KOMPRESOR

Hubungan langsung antara suhu uap dan tekanan uap adalah pada saat tekanan uap ditingkatkan, maka suhu uap juga meningkat.

VACUUM PUMP

Juga terdapat hubungan langsung antara vakum, suhu udara sekitar, dan titik didih cairan. Pada gambar diatas terdapat rangkaian manifold gauge yang dihubungkan dengan sebuah vacuum pump dan sebuah tabung yang berisi air. Vacuum pump menurunkan tekanan dalam flask sehingga terjadi kevakuman. Pada suhu ruangan 21,1°C (71°F), air mendidih pada kevakuman 716,28 mm Hg (4,8 kPa). Saat air mendidih, terjadi penyerapan panas laten yang besarnya sama dengan penyerapan panas laten pada saat air mendidihkan pada suhu 100°C (212°F)

Zat-zat lainnya juga akan beraksi dalam cara yang sama dengan air namun pada suhu yang berbeda.