Dalam sistem pendingin, kumparan kondensor berfungsi sebagai tempat sebagian besar panas dibuang selama operasi. Ketika kompresor memompa refrigeran menjadi bentuk uap panas, uap tersebut langsung mengalir ke dalam kumparan ini. Selama proses ini terjadi, sistem melepaskan panas ke lingkungan sekitar melalui kontak langsung maupun pergerakan udara di sekitar kumparan. Desain kondensor modern mencakup luas permukaan yang besar berkat sirip-sirip logam kecil yang sering kita lihat menonjol keluar. Bahan seperti tembaga atau aluminium umumnya digunakan karena kemampuannya menghantarkan panas dengan sangat baik. Menurut standar industri, sekitar dua pertiga dari seluruh panas yang diserap oleh refrigeran benar-benar dilepaskan di sini. Unit komersial biasanya memiliki kipas yang lebih besar untuk menghembuskan udara melewati kumparan, yang membantu proses pendinginan lebih cepat saat beban kerja meningkat. Mengatur bagian ini dengan tepat memastikan refrigeran keluar pada suhu yang sesuai sehingga dapat berubah kembali menjadi bentuk cair dengan sempurna.
Ketika refrigeran menjadi lebih dingin di dalam unit kondensor, ia berubah wujud dari uap kembali menjadi cair. Yang kita sebut pendinginan lanjut (subcooling) terjadi ketika cairan ini didinginkan lebih jauh lagi melewati titik suhu jenuh (saturation temperature). Langkah pendinginan tambahan ini mencegah terbentuknya gas kilat (flash gas) tepat sebelum mencapai katup ekspansi. Praktik subcooling yang baik dapat meningkatkan kinerja keseluruhan sistem sekitar 12 hingga bahkan 15 persen karena menjaga aliran refrigeran tetap konsisten melalui sistem, menurut penelitian HVAC Tech Institute tahun lalu. Kumparan (coil) dalam sistem ini menciptakan turbulensi yang membantu menyebarkan panas secara merata di seluruh permukaan. Setelah sepenuhnya berubah menjadi cair dan mengalami subcooling dengan benar, refrigeran kemudian mengalir menuju bagian evaporator. Model-model baru dengan teknologi microchannel mampu mencapai kondisi subcooled jauh lebih cepat dibanding desain lama, yang berarti kulkas modern umumnya mengonsumsi lebih sedikit daya saat melakukan pekerjaan yang sama.
Cara panas berpindah melalui koil kondensor terutama bergantung pada dua proses: konduksi dan konveksi. Ketika refrigeran menjadi panas di dalam koil, panas tersebut mengalir melalui dinding logam tersebut secara konduksi. Pada saat yang sama, udara di sekitarnya melakukan pendinginan secara konvektif, pada dasarnya menyerap kelebihan panas tersebut. Beberapa sistem mengandalkan pergerakan udara alami, tetapi sebagian besar instalasi modern menggunakan kipas untuk meniupkan udara melewati koil, yang jauh lebih efektif dalam menjaga suhu tetap dingin. Studi menunjukkan bahwa memperluas luas permukaan kondensor sekitar 30 persen dapat meningkatkan efisiensi pembuangan panas antara 18-25 persen, meskipun hasilnya bervariasi tergantung pada kondisi tertentu. Karena itulah banyak produsen merancang koil mereka dengan tabung tembaga panjang berkelok-kelok yang dikombinasikan dengan sirip aluminium dalam jumlah banyak yang menonjol ke segala arah. Sirip-sirip ini secara drastis meningkatkan luas kontak dengan udara pendingin, pada akhirnya membuat seluruh sistem bekerja lebih efektif dalam melepaskan panas.
Bentuk dan desain kondensor sangat penting dalam menentukan seberapa baik mereka mengatasi panas. Tembaga merupakan bahan yang sangat baik untuk keperluan ini karena tembaga menghantarkan panas secara efisien pada kisaran 401 W/mK. Artinya, panas berpindah melalui tembaga dengan cepat. Sirip aluminium yang terpasang pada komponen tembaga ini juga membantu karena menciptakan luas permukaan yang lebih besar, sehingga mendinginkan suhu lebih baik melalui konveksi. Belakangan ini kita melihat semakin banyak desain microchannel, yang dapat mengurangi kebutuhan refrigeran antara 25% hingga 40% dibandingkan model tabung dan sirip yang lebih lama. Ketika produsen membuat pola sirip secara bertahap (staggered), mereka sebenarnya menciptakan turbulensi udara yang lebih tinggi, sehingga meningkatkan laju pelepasan panas sekitar 12% hingga 18% pada sistem di mana udara dipaksakan melewati mereka. Penelitian dari Coil Material Efficiency Report mendukung hal ini. Semua perbaikan ini berarti unit pendingin rumah yang lebih kecil tetap dapat bekerja dengan baik meskipun memiliki ruang terbatas.
Sistem kondensor kulkas koil tipikal memiliki tiga bagian utama yang bekerja bersama untuk membuang panas dengan tepat. Koil itu sendiri biasanya berbentuk seperti ular dan terbuat dari tembaga atau aluminium karena bahan-bahan ini memungkinkan area kontak yang baik saat memindahkan panas dari sistem. Terdapat juga pipa inlet dan outlet yang terhubung untuk mengatur kecepatan aliran refrigeran melalui sistem. Ini membantu menjaga perbedaan tekanan yang tepat antara tempat kompresor mengirimkan refrigeran dan tempat refrigeran diambil kembali di evaporator. Beberapa penelitian terbaru dari ASHRAE pada tahun 2023 menunjukkan bahwa pengaturan aliran refrigeran yang tepat dapat mengurangi penggunaan energi sekitar 12 persen pada model kulkas biasa. Ini merupakan penghematan yang cukup signifikan dalam jangka panjang bagi rumah tangga maupun bisnis.
Sebagian besar rumah masih mengandalkan pipa tembaga untuk kebutuhan HVAC mereka, mempertahankan sekitar tiga perempat pangsa pasar berkat kemampuannya dalam menghantarkan panas. Aluminium mulai mendapatkan tempat di instalasi komersial yang lebih besar, meraih sekitar 22% pangsa tersebut karena jauh lebih ringan sehingga lebih mudah ditangani saat pemasangan. Saat memasang sistem ini, teknisi biasanya memasangkan pipa inlet dengan output kompresor yang berkisar dari diameter 1/4 inci hingga 3/8 inci agar aliran berjalan lancar tanpa menciptakan hambatan. Konfigurasi outlet membantu mendinginkan refrigeran secara tepat sebelum mencapai katup ekspansi. Melakukan ini dengan benar membuat perbedaan besar dalam menjaga operasi yang stabil serta memastikan perubahan fasa terjadi pada waktu yang seharusnya.
Kipas aksial yang digerakkan oleh motor DC tanpa sikat dapat mengalirkan udara dari 150 hingga 300 kaki kubik per menit melintasi koil. Ini sebenarnya sekitar 40 persen lebih baik dibanding desain motor kutub terlindung yang kami gunakan pada tahun 2018. Sudu-sudu kipas ini dipasang pada sudut antara kira-kira 22 derajat hingga 35 derajat, yang membantu perpindahan panas secara lebih efisien sambil tetap menjaga tingkat kebisingan di bawah 45 desibel pada sebagian besar peralatan rumah tangga saat ini. Studi yang meneliti sistem pendingin komersial juga menemukan hal menarik. Ketika produsen beralih ke kipas kecepatan variabel alih-alih kipas kecepatan tetap, mereka mencatat penurunan konsumsi energi tahunan sekitar 18%. Kipas cerdas ini hanya menyesuaikan jumlah aliran udara berdasarkan kebutuhan sistem pada setiap momen tertentu.
Sekitar 92 persen instalasi HVAC komersial mengandalkan sistem aliran udara paksa karena mereka perlu menjaga perbedaan suhu (ΔT) di atas 15 derajat Fahrenheit. Sementara itu, sekitar sepertiga rumah kecil masih menggunakan metode konveksi alami karena lebih sederhana dan murah untuk dipasang. Model hibrida yang lebih baru menggabungkan kedua teknik ini, menyalakan kipas tambahan hanya ketika suhu di dalam melewati titik-titik tertentu. Menurut angka terbaru dari Energy Star tahun 2023, pendekatan cerdas semacam ini mengurangi frekuensi siklus kompresor menyala dan mati sekitar 23%. Lebih sedikit siklus berarti komponen bertahan lebih lama dan kinerja sistem secara keseluruhan menjadi lebih baik seiring waktu.
Ketika debu menumpuk pada sirip kondensor, efisiensi perpindahan panas berkurang sekitar 30%. Artinya kompresor harus bekerja lebih keras, beroperasi 12 hingga 18 persen lebih lama hanya untuk menjaga suhu tetap stabil. Akibatnya, unit residensial mengonsumsi energi 15 hingga 25 persen lebih banyak dari seharusnya. Untuk bisnis yang peralatannya berjalan terus-menerus sepanjang hari, angka ini bisa menjadi lebih buruk. Sirip yang tersumbat tersebut pada dasarnya berubah menjadi perangkap panas kecil, membiarkan suhu naik melebihi batas aman sistem. Sebagian besar manual perawatan untuk sistem pendingin komersial akan memberi tahu operator bahwa pembersihan rutin membuat perbedaan yang signifikan. Setelah dibersihkan dengan baik, sebagian besar sistem kembali beroperasi normal dengan cepat, biasanya dalam waktu sekitar dua hari. Upaya ini layak dilakukan karena menjaga sirip tetap bersih dapat menghemat biaya dalam jangka panjang dan mencegah kerusakan peralatan dini.
Tingkat refrigeran yang tidak tepat menyebabkan masalah operasional yang berbeda:
Data lapangan menunjukkan bahwa 42% kegagalan kompresor disebabkan oleh ketidakseimbangan refrigeran dalam jangka panjang. Kelebihan pengisian sering mengakibatkan slugging cair, merusak pelat katup pada 93% kasus tersebut. Kekurangan pengisian mempercepat degradasi oli tiga kali lipat dibandingkan sistem dengan pengisian yang benar, mengurangi efektivitas pelumasan dan memperpendek umur kompresor.
Teknologi kondensor mikrosaluran terbaru mengungguli sistem tube dan sirip konvensional dalam hal efisiensi pembuangan panas, dengan kinerja yang umumnya sekitar 22% lebih baik. Apa yang membuat model-model baru ini begitu efektif? Model ini memiliki jalur refrigeran yang sekitar 40% lebih sempit dibandingkan sebelumnya. Selain itu, komponen ini dibuat dari aluminium yang menghantarkan panas tiga kali lebih cepat dibanding alternatif berbahan baja. Belum lagi panduan aliran udara cerdas yang mampu menghemat konsumsi daya kipas hingga sekitar 18%. Semua peningkatan ini berarti kinerja sistem secara keseluruhan menjadi lebih baik. Biaya perawatan juga turun, antara enam puluh hingga seratus empat puluh dolar per tahun per unit yang terpasang. Bagi manajer pabrik yang berusaha mematuhi regulasi ketat Departemen Energi tahun 2024, efisiensi seperti ini membuat perbedaan besar dalam menjaga daya saing tanpa harus mengeluarkan biaya besar.
EN
Berita Terkini