Prinsip Kerja AC

Cara Kerja AC 

Bahasan ini merupakan salah satu cabang yang ditekuni oleh seorang Mechanical Engineer. Sistem ini berinduk dari materi termodinamika yang berbicara masalah siklus kompresi gas Brayton. Pada prinsipnya, siklus ini mempunyai 5 komponen utama yaitu fluida kerja (freon), kompresor, turbin (expansion device), evaporator dan  kondensor. Konsep siklus Brayton ini menjadi dasar dari banyak sistem yang kita jumpa sehari-hari, diantaranya adalah : sistem pembangkit listrik tenaga gas (PLTG), mesin turbo jet pada pesawat terbang, sistem pompa panas (Heat Pump), Kulkas, Air Conditioner (AC), dll.

Dari macam-macam aplikasi yang ada, AC merupakan device yang paling dekat dengan kita. Hampir setiap hari kita bertemu dengannya, baik itu dirumah, di perjalanan (di mobil/ bus), di kantor, dll. Karena bagi kita yang hidup di daerah tropis, AC sudah menjadi kebutuhan yang tidak bisa dipandang sebelah mata lagi, terutama di kota-kota besar dan panas di Indonesia seperti Jakarta, Surabaya, Pontianak, dll.

Seperti yang telah disebutkan diawal, konsep cara kerja AC berdasarkan dari siklus kompresi gas Brayton. Namun dalam siklus AC, terdapat sedikit perbedaan dengan siklus Brayton pada umumnya. Pada siklus AC, komponen turbin digantikan oleh katup ekspansi. Karena, fungsi turbin selain untuk mengekspansi fluida kerja adalah untuk membangkitkan/memberikan putaran poros. Dimana putaran poros tersebut biasanya digunakan untuk menjalankan kompresor. Namun karena sumber tenaga dari kompresor menggunakan listrik, ditambah daya poros yang dihasilkan dari turbin sangat kecil dari siklus ini, maka fungsi turbin sebagai pembangkit dihilangkan. Fungsi ekspansi dari turbin yang masih ada, digantikan oleh katup ekspansi yang juga berfungsi untuk menurunkan tekanan si fluida kerja.

Kompresor menjadi jantung dari siklus AC ini. Komponen ini berfungsi untuk menaikkan tekanan dari fluida kerja dari evaporator ke kondensor. Kompresor juga yang mengatur banyak sedikitnya (kecepatan) aliran fluida kerja yang mengalir dalam siklus. Biaya listrik  yang kita bayar ke PLN untuk AC kita adalah biaya untuk menjalankan kompresor ini. Untuk kasus AC mobil, kompresor ini digerakkan oleh putaran mesin. Sehingga ketika anda menyalakan AC mobil anda, kerja yang dialami mesin anda semakin berat, maka bahan bakar anda akan lebih cepat habis.

Dari kompresor fluida kerja akan mengalir menuju kondensor. Kondensor juga merupakan bagian terpanas dalam siklus AC. Kondensor ini sebenarnya adalah alat penukar panas. Dimana fluida kerja yang panas tersebut akan didinginkan oleh fluida lain yang lebih dingin. Biasanya pendingin dari kondensor ini adalah udara di luar ruangan. Bagian yang berada di luar ruangan yang menempel pada dinding luar rumah/gedung itu adalah bagian dari kondensor. Fluida yang sudah didinginkan di kondensor inilah yang menjadi penyebab kenapa ruangan anda yang ber-AC bisa menjadi dingin. Pada kondensor biasanya dilengkapi dengan fan untuk menarik udara dari luar agar dapat mendinginkan si fluida panas tersebut. Karena panas yang masih dimiliki kondensor ini relatif tinggi, kebanyakan perusahaan AC memanfaatkan panas dari kondensor ini untuk memanaskan air, sehingga dapat menghemat biaya dalam pemanasan air untuk mandi.

Selanjutnya, fluida tersebut akan mengalir menuju katup ekspansi. Seperti yang sudah dijelaskan diatas, pada katup tersebut, fluida dingin dari kondensor tadi akan di ekspansi dan diturunkan tekanannya sebelum masuk ke dalam evaporator.

Dari katup ekspansi, Fluida dingin pun masuk ke dalam evaporator. Evaporator sebenarnya mirip dengan kondensor, yaitu berfungsi sebagai penukar panas. Hanya saja fluida yang ada di dalam evaporator bertemperatur dan bertekanan rendah. Udara panas yang berada di dalam ruangan, disedot ke dalam evaporator untuk kemudian mendapatkan pendinginan dari fluida dingin yang ada di dalam evaporator. Kemudian, udara ruangan yang sudah dingin tersebut, dihempuskan kembali oleh blower ke dalam ruangan, sehingga udara dingin dapat dirasakan penghuni ruangan tersebut. Proses ini terjadi secara terus menerus.

Setelah proses pertukaran panas selesai, fluida dalam evaporator yang tadinya dingin berubah menjadi panas. Fluida tersebut kembali ke dalam kompresor untuk melakukan siklus selanjutnya. Kebanyakan sistem fluida sekarang ini memanfaatkan perubahan fasa dibandingkan dengan kenaikan/penurunan temperatur. Karena dengan perubahan fasa, nilai kalor yang dapat diserap/dilepas lebih besar dibandingkan hanya mengandalkan perubahan temperatur. Dalam sistem AC ini, fluida yang digunakan adalah fluida refrigeran seperti CFC, R-12, R22, R134a, dll.

Untuk kasus AC sentral yang sering digunakan pada gedung atau mall, secara prinsipnya mirip dengan AC split pada umunya. Hanya saja proses pendinginan siklus ini terjadi pada alat yang yang disebut chiller. Fluida kerja yang digunakan pada chiller adalah air atau udara. Udara yang sudah didinginkan oleh chiller, akan dikirimkan melalui ducting-ducting ke seluruh bagian gedung.

Prinsip kerja seperti ini juga dimiliki oleh Lemari es. 5 komponen utama dalam siklus ini juga terdapat dalam kulkas.