Refrigeration & HCL

Refrigerant gas merupakan bahan kimia produk yang digunakan dalam lemari es, freezer, AC dan pemanas, ventilasi dan unit penyejuk udara ( HVAC ). Gas-gas ini, yang memiliki titik penguapan sangat rendah, yang diringkas di bawah tekanan untuk mendinginkan udara. Melalui proses berulang kali menguap dan kondensasi gas-gas, panas ditarik keluar dari udara dan suhu di dalam ruangan atau unit berkurang. Berbagai jenis gas refrigeran termasuk chlorofluorocarbon (CFC), hydrochlorofluorocarbon (HCFC), hydrofluorocarbon ( HFC ), perfluorocarbon (PFC), dan campuran yang terbuat dari amonia dan karbon dioksida.

Pada 1970-an, para ilmuwan menemukan bahwa ketika CFCbocor ke atmosfer, perubahan kimia terjadi sebagai akibat dari paparan sinar ultraviolet dari Matahari, sehingga efek rumah kaca dan penipisan ozon . Sejak saat itu, Freon ® telah dilarang di banyak negara di seluruh Amerika Utara dan Uni Eropa Di Amerika Serikat, Badan Perlindungan Lingkungan ( EPA ) dan Clean Air Act menyusun panduan ketat untuk, instalasi, pemulihan perbaikan dan daur ulang gas refrigeran. Uni Eropa (UE) juga berlaku kontrol ketat melalui peraturan F-gas Uni Eropa.

Beberapa aplikasi telah mengganti CFC dengan HCFC, yang merupakan campuran dari hidrogen, fluorin klorin, dan karbon. Ini memiliki kehidupan yang lebih pendek bila terkena atmosfer, sehingga potensi kerusakan lebih sedikit ozon. Lain gas refrigeran populer adalah HFC, yang tidak mengandung klorin dan dianggap sama sekali tidak berpengaruh negatif terhadap ozon. PFC adalah buatan manusia terdiri dari bahan kimia hanya fluor dan ion karbon, dan juga dianggap ozon-aman. penggantian gas refrigerant ini masih menimbulkan masalah lingkungan jika mereka bocor ke atmosfer karena mereka dianggap gas rumah kaca dan dapat berkontribusi terhadap perubahan iklim.

Banyak aplikasi industri telah pindah kembali ke gas refrigeran alami seperti campuran amonia dan karbon dioksida, dan penelitian terus untuk mencari cara yang lebih ramah lingkungan untuk memenuhi kebutuhan pendinginan. unit pendingin juga harus dibangun dengan standar tertentu dan aplikasi komersial dikenakan pemantauan ketat. Banyak negara, seperti Kanada, Inggris, anggota Uni Eropa, Australia, Selandia Baru, Jepang dan Amerika Serikat mengharuskan teknisi yang bekerja pada setiap unit yang mengandung gas refrigeran untuk dilisensikan dan disertifikasi.

Pendinginan memiliki dampak positif yang signifikan pada kehidupan dan masyarakat di bidang gizi, kedokteran, dan kenyamanan fisik. Gas beracun dari hari-hari awal telah digantikan dengan gas refrigeran yang bekerja secara efektif dan tidak menimbulkan bahaya kesehatan. Lingkungan memang ada kekhawatiran mengenai penggunaan senyawa ini, namun banyak yang percaya bahwa standar yang ketat untuk peralatan dan pemeliharaan telah memitigasi dampak lingkungan yang negatif.

Persyaratan Refrigeran

Persyaratan refrigeran (zat pendingin) untuk unit refrigerasi adalah sebagai berikut :

1.    Tekanan penguapannya harus cukup tinggi. Sebaiknya refrigeran memiliki temperature penguapan pada tekanan yang lebih tinggi, sehingga dapat dihindari kemungkinan terjadinya vakum pada evaporator, dan turunnya efisiensi volumetrik karena naiknya perbandingan kompresi.

2.    Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi. Apabila tekanan pengembunannya rendah, maka perbandingan kompresinya menjadi lebih rendahsehingga penurunan prestasi kompresor dapat dihindarkan. Selain itu, dengan tekanankerja yang lebih rendah, mesin dapat bekerja lebih aman karena kemungkinan terjadinya kebocoran, kerusakan, ledakan menjadi lebih kecil.

3.    Kalor laten penguapan harus tinggi. Refrigeran yang memiliki kalor laten penguapanyang tinggi lebih menguntungkan karena untuk kapasitas refrigerasi yang sam,jumlah refrigeran yang bersirkulasi menjadi lebih kecil.

4.     Volume spsifik (terutama dalam fasa gas) yang cukup kecil. Refrigeran dengan kalorlaten penguapan yang besar dan volume spesifik gas yang kecil akan memungkinkan penggunaan kompresor dengan volume torak yang lebih kecil.

5.    Koefisien prestasi harus tinggi. Dari segi karakteristik termodinamika dari refrigeran,koefisien prestasi merupakan parameter yang terpenting untuk menekan biaya operasi.

6.     Konduktifitas termal yang tinggi . konduktivitas termal sangat penting untuk menentukan karakteristik perpindahan kalor.

7.     Viskositas yang rendah dalam fasa cair maupun fasa gas. Dengan turunnya tahanan aliran refrigeran dalam pipa, kerugian tekanan akan berkurang.

8.     Konstanta dielektrika dari refrigeran yang keci, tahanan listrik yang besar, serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator listrik (utamanya untuk kompresor hermatik).

9.     Refrigeran hendaknya stabil dan tidak bereaksi dengan material yang dipakai,  sehingga tidak menyebabkan korosi

10.   Refrigeran tidak boleh beracun dan berbau merangsang

11.   Refrigeran tidak boleh mudah terbakar dan meledak

12.   Refrigeran harus mudah dideteksi, jika terjadi kebocoran

13.   Harganya tidak mahal dan mudah diperoleh

14.   Ramah lingkungan.

REFRIGERANT      

Bahan Pendingin ( refigerant ) adalah suatau zat yang mudah menguap dan berfungsi sebagai penghantar panas dalam sirkulasi pada instalasi sistem pendingin.
Refrigerant adalah suatu zat yang mudah diubah wujud dari gas menjadi cair atau sebaliknya. Dapat mengambil panas dari evaporator dan membuangnya di condensor.
Macam - macam gas yang telah ditemukan dan digunakan:

1. Gas amoniak
2. Gas SO2
3. Gas Methyl Chloride
4. Gas freon 12
5. Gas freon 22
6. Gas freon 114

Hydrocarbon Refrigerant - Bahan Pendingin Hidrokarbon

Synthetic Refrigerant, seperti :

·         Chloro Fluoro Carbon, dikenal dengan CFC

·         Hydro Chloro Fluoro Carbon, dikenal dengan HCFC

·         Hydro Fluoro Carbon, dikenal dengan HFC

 yang di Indonesia lebih familiar dengan nama Freon. Freon adalah gas yang banyak digunakan untuk pendingin, misalnya dalam piloks (cat dalam botol) kalau kita pegang akan terasa dingin karena ada freonnya, Freon juga dipakai dalam kulkas untuk pendingin, agar suhu dalam ruangan kulkas bisa serendah mungkin. Freon dipakai dalam mesin pendingin (Air Cnditioner = AC). freon dipakai dalan hairspray (pewangi rambut). Freon dipakai dalam obat nyamuk kalengan yang bisa disemprotkan. Kalau rumus kimianya CFC (Chlor Fuoro Carbon ), yaitu senyawa yang mengadung atom Cl yang sangat berbahaya jika terlepas diudara Apabila piloks dipakai otomatis freon terlepas keudara, apabila AC atau kulkas dipakai dan freon bocor, maka freon terlepas diudara, jika freon terlalu banyak terlepas diudara maka akan menuju keangkasa dan bereaksi dengan ozon (rumus kimianya O₃) karena atom Cl tadi yang menyebabkan bereaksi dengan ozon, sehingga ozon yang mestinya untuk menghalangi panas matahari akan berkurang sehingga panas matahari masuk kebumi terlalu banyak.. Sebenarnya ozon selalu terbentuk sewaktu terjadi halilintar (bledek dalam bahasa jawa) sehingga secara alami ozon akan terbentuk lagi, hanya karena perusakan ozon oleh CFC semakin lama semakin hebat maka pembentukan ozon oleh halilintar tidak bisa mengimbangi penggunaan freon oleh manusia.

Freon sudah diaplikasikan di Indonesia selama lebih dari 70 tahun. Yang ternyata kemudian ditemukan bahwa dari ketiga jenis gas ini yaitu Chloro Fluoro Carbon, dikenal dengan CFC, Hydro Chloro Fluoro Carbon, dikenal dengan HCFC, Hydro Fluoro Carbon, dikenal dengan HFC mempunyai kelemahan, baik secara teknik, lingkungan dan ekonomi, dan yang paling penting dari semua itu, refrigeran sintetic sangat membahayakan mahluk hidup baik dalam jangka panjang maupun jangka pendek. Pemerintah Indonesia telah melarang dan membatasi penggunaan ketiga jenis refrigeran ini, yang, yang secara praktek dimulai dari tahun 2007. Akibat adanya peraturan baru ini, maka harus ada alternatif pengganti refrigeran yang ramah lingkungan, maka dibuatlah refrigeran alami yang ramah lingkungan, yaitu Hydrocarbon Refrigerant.

Hydrocarbon Refrigerant dibuat untuk menggantikan refrigeran-refrigeran lain yang sangat merusak lingkungan.

·         HC-12® - diproduksi sebagai pengganti refrigerant CFC R12 yang merusak ozon dan refrigeran HFC R134a yang meagakibatkan pemanasan global.

·         MC-134® - diproduksi sebagai penganti bahan pendingin HFC R134a yang masih menimbulkan Pemanasan Global

·         HC-22® - diproduksi sebagai pengganti refrigerant HCFC R22 yang merusak ozon.

·         HC-600® - diproduksi sebagai pengganti refrigerant CFC R600yang merusak ozon.

MENGAPA HARUS HYDROCARBON REFRIGERANT

Harga energi yang berasal dari BBM dan Listrik, akan terus meningkat sejalan dengan semakin langkanya sumber energi yang berasal dari minyak bumi (tak terbarukan). Selain mengupayakan mencari sumber energi baru (diversifikasi) maka sumber energi yang ada perlu dihemat melalui program penghematan energi (konservasi energi).

Perubahan iklim global yang berdampak pada tatanan kehidupan dipermukaan bumi yang dipengaruhi oleh perubahan struktur lapisan ozon & efek rumah kaca di atmosfir yang disebabkan oleh bahan-bahan yang dilepas dari bumi.

Kepedulian Lingkungan & Energi telah menjadi perhatian global dalam perumusan berbagai kebijakan pembangunan di setiap Negara, termasuk di Indonesia.

Dan salah satu bahan-bahan yang meyebababkan hal tersebut adalah terlalu banyaknya penggunaan meningkatnya syntetic refrigerant atau bahan pendingin buatan, yaitu bahan pendingin/refrigerant yang mengandung H (Hidro), C (Chloro), F (Fluoro) dan C (Carbon) atau lebih dikenal dengan HCFC dan CFC dan di Indonesia lebih dikenal dengan istilah Freon (R-12, R22, R134a).

Bahan Pendingin yang mengandung Fluor (Freon)

1. R-12, CFC (Chloro Fluoro Carbon)

·         Refrigerator (Kulkas)

·         Water Dispenser

·         AC Mobil

2. R-22, HCFC (Hidro Chloro Fluoro Carbon)

·         AC Ruangan/Gedung (AC Split, AC Window)

·          AC Sentral/Chiller

     3.R-134a, HFC (Hidro Fluoro Carbon) 

·          Refrigerator (Kulkas)

·           Water Dispenser 

·          AC Mobil 

·           AC Central/Chiller

Kelemahan bahan Pendingin Sintetis (CFC, HFC, HCFC)

1. CFC – R12 dan HCFC – R22

·          Merusak Lapisan Ozon

·          Menimbulkan Pemanasan Global

·          Beracun

2. HFC – R134a

·          Menimbulkan Pemanasan Global

·          Beracun

Apa yang Dilakukan Untuk Mengurangi Pemanasan Global dan Efek Rumah Kaca

1. Tidak menggunakan bahan pendingin sintetis pada peralatan pendingin (AC, Kulkas, dll) di rumah tangga.
2. Menggunakan bahan pendingin alternative pengganti yang ramah lingkungan, dan di pasaran sudah tersedia bhan pendingin hydrocarbon, baik produk dalam negeri (Pertamina) ataupun import.

A. PERKEMBANGAN KEBIJAKAN PEMERINTAH

1. Di Bidang Energi

·         Inpres No. 10 / 2005 tentang penghematan energi

·    Peraturan Menteri ESDM No. 031 / 2005 tentang tata cara pelaksanaan penghematan energi.

2. Penghapusan Bahan Perusak Ozon (BPO) & Gas Rumah Kaca (GRK)

·         Keppres RI No. 23 / 1992 (mengenai perlindungan lapisan ozon)

·         UU No. 17 / 2004 (mengenai Pemanasan Global)

3. Pengutamaan penggunaan produk dalam negeri

·      Nota Nesepakatan antara Menteri Perindustrian & Menteri Negara BUMN No. 581/MBU/2005

·          Surat edaran Meneg BUMN kepada Direksi BUMN hal penggunaan produk lokal

B. DIBIDANG ENERGI

·           Inpres No. 10 / 10 Juli 2005 & Inpres No. 02 Tahun 2008,Tentang Penghematan Energi

·   Penghematan pendingin ruangan (AC) di gedung perkantoran dan/atau bangunan yang dikelola pemerintah, pemerintah daerah, BUMN dan BUMD,

·   

        Peraturan Menteri ESDM No. 0031/ 22 Juli 2005 → Tentang Tata Cara Penghematan Energi yang terkait dengan AC a.l :

·         Pengaturan setting temperatur AC dan waktu pengoperasian 

·          Penggunaan produk dan teknologi hemat energi

·         Peraturan pemerintah No. 36 tahun 2005, tentang pengaturan pelaksanaan UU No. 28 tahun 2002, tentang “Bangunan Gedung”, tgl 10 September 2005.

C. DIBIDANG LINGKUNGAN HIDUP

·      Keputusan Presiden RI No. 23 tahun 1992, ditindaklanjuti dengan

·      SK Memperindag RI No. 110/MPP/Kep/1/1998 

· SK Memperindag RI No. 111/MPP/Kep/1/1998, tentang Batas penggunaan CFC/Freon : 2007

·     UU RI No. 17 / 2004, tentang perubahan iklim termasuk pembatasan Emisi gas rumah kaca.

·         Peraturan Presiden RI No. 33 tahun 2005, Beijing Amandment, pengendalian produksi dan perdagangan HCFC

D.  DIBIDANG PENGUTAMAAN PRODUK DALAM NEGERI

·         Surat Edaran Menteri Negara BUMN kepada Direksi BUMN No. SE-02/BBU/2006 tgl 23 Januari 2006, Perusahaan BUMN & Anak perusahaan dilingkungan BUMN mengutamakan produk dalam negeri

·         Nota kesepakatan antara Menteri Perindustrian dan Menteri Negara BUMN No. 522/M-IND/12/2005 dan No. 581/MBU/2005 tanggal 28 Desember 2005, Pengutamaan penggunaan produk dalam negeri

SEKILAS TENTANG FREON

Pendingin (Freon)

Siklus Pendingin (freon) kompresi mengambil keuntungan dari kenyataan bahwa fluida yang bertekanan tinggi pada suhu tertentu cenderung menjadi lebih dingin jika dibiarkan mengembang. Jika perubahan tekanan cukup tinggi, maka gas yang ditekan akan menjadi lebih panas daripada sumber dingin diluar (contoh udara diluar) dan gas yang mengembang akan menjadi lebih dingin daripada suhu dingin yang dikehendaki. Dalam kasus ini, fluida digunakan untuk mendinginkan lingkungan bersuhu rendah dan membuang panas ke lingkungan yang bersuhu tinggi.

Siklus pendingin kompresi uap memiliki dua keuntungan. Pertama, sejumlah besar energi panas diperlukan untuk merubah cairan menjadi uap, dan oleh karena itu banyak panas yang dapat dibuang dari ruang yang disejukkan. Kedua, sifat-sifat isothermal penguapan membolehkan pengambilan panas tanpa menaikan suhu fluida kerja ke suhu berapapun didinginkan. Hal ini berarti bahwa laju perpindahan panas menjadi tinggi, sebab semakin dekat suhu fluida kerja mendekati suhu sekitarnya akan semakin rendah laju perpindahan panasnya.

·     Cairan Pendingin (freon) dalam evaporator menyerap panas dari sekitarnya, biasanya udara, air atau cairan proses lain. Selama proses ini cairan merubah bentuknya dari cair menjadi gas, dan pada keluaran evaporator gas ini diberi pemanasan berlebih/ superheated gas.

·     Uap yang diberi panas berlebih masuk menuju kompresor dimana tekanannya dinaikkan. Suhu juga akan meningkat, sebab bagian energi yang menuju proses kompresi dipindahkan ke refrigeran.

·     Superheated gas bertekanan tinggi lewat dari kompresor menuju kondenser. Bagian awal proses refrigerasi (3-3a) menurunkan panas superheated gas sebelum gas ini dikembalikan menjadi bentuk cairan (3a-3b). Refrigerasi untuk proses ini biasanya dicapai dengan menggunakan udara atau air. Penurunan suhu lebih lanjut terjadi pada pekerjaan pipa dan penerima cairan (3b – 4), sehingga cairan refrigeran didinginkan ke tingkat lebih rendah ketika cairan ini menuju alat ekspansi.

·     Cairan yang sudah didinginkan dan bertekanan tinggi melintas melalui peralatan ekspansi, yang mana akan mengurangi tekanan dan mengendalikan aliran menuju

Kondenser harus mampu membuang panas gabungan yang masukevaporator dan kondenser. Dengan kata lain: (1 – 2) + (2 – 3) harus sama dengan (3 – 4). Melalui alat ekspansi tidak terdapat panas yang hilang maupun yang diperoleh.

Sifat – sifat Pendingin (freon)

Sifat – sifat Pendingin (freon) yang harus dipenuhi untuk kebutuhan mesin pendingin adalah :

·     Tekanan penguapan harus cukup tinggi. Sebaiknya pendingin memiliki temperatur pada tekanan yang lebih tinggi, sehingga dapat dihindari kemungkinan terjadinya vakum pada evaporator dan turunnya efisiensi volumetrik karena naiknya perbandingan kompresi.

·     Tekanan pengembunan yang tidak terlampau tinggi. Apabila tekanan pengembunannya terlalu rendah, maka perbandingan kompresinya menjadi lebih rendah, sehingga penurunan prestasi kondensor dapat dihindarkan, selain itu dengan tekanan kerja yang lebih rendah, mesin dapat bekerja lebih aman karena kemungkinan terjadinya kebocoran, kerusakan, ledakan dan sebagainya menjadi lebih kecil.

·     Kalor laten penguapan harus tinggi. Refrigeran yang mempunyai kalor laten penguapan yang tinggi lebih menguntungkan karena untuk kapasitas pendingin yang sama, jumlah refrigeran yang bersirkulasi menjadi lebih kecil.

·     Volume spesifik ( terutama dalam fasa gas ) yang cukup kecil. Refrigeran dengan kalor laten penguapan yang besar dan volume spesifik gas yang kecil ( berat jenis yang besar ) akan memungkinkan penggunaan kompresor dengan volume langkah torak yang lebih kecil. Dengan demikian untuk kapasitas pendingin yang sama ukuran unit refrigerasi yang bersangkutan menjadi lebih kecil. Namun, untuk unit pendingin air sentrifugal yang kecil lebih dikehendaki refrigeran dengan volume spesifik yang agak besar. Hal tersebut diperlukan untuk menaikkan jumlah gas yang bersirkulasi, sehingga dapat mencegah menurunnya efisiensi kompresor sentrifugal.

·     Koefisien prestasi harus tinggi. Dari segi karakteristik thermodinamika dari pendingin, koefisien prestasi merupakan parameter yang terpenting untuk menentukan biaya operasi.

·     Konduktivitas termal yang tinggi. Konduktivitas termal sangat penting untuk menentukan karakteristik perpindahan kalor.

·    Viskositas yang rendah dalam fasa cair maupun fasa gas. Dengan turunnya tahanan aliran refrigeran dalam pipa, kerugian tekanannya akan berkurang.

·     Konstanta dielektrika dari refrigeran yang kecil, tahanan listrik yang besar, serta tidak menyebabkan korosi pada material isolator listrik. Sifat-sifat tersebut dibawah ini sangat penting, terutama untuk refrigeran yang akan dipergunakan pada kompresor hermetik.

·     Pendingin (freon) hendaknya stabil dan tidak bereaksi dengan material yang dipakai, jadi juga tidak menyebabkan korosi.

·     Pendingin (freon) tidak boleh beracun dan berbau merangsang.

·     Pendingin (freon) tidak boleh mudah terbakar dan mudah meledak.

Jenis-jenis Pendingin (freon) yang digunakan dalam sistim kompresi uap

Terdapat berbagai jenis refrigeran yang digunakan dalam sistim kompresi uap. Suhu refrigerasi yang dibutuhkan sangat menentukan dalam pemilihan fluida. Refrigeran yang umum digunakan adalah yang termasuk kedalam keluarga chlorinated fluorocarbons (CFCs, disebut juga Freons): R-11, R-12, R-21, R-22 dan R-502. 

Pemilihan refrigeran dan suhu pendingin dan beban yang diperlukan menentukan pemilihan kompresor, juga perancangan kondenser,evaporator, dan alat pembantu lainnya. Faktor tambahan seperti kemudahan dalam perawatan, persyaratan fisik ruang dan ketersediaan utilitas untuk peralatan pembantu (air, daya, dll.) juga mempengaruhi pemilihan komponen.