Bab 3 Refrigeran Alternatif

BAB 3 REFRIGERAN ALTERNATIF

3.1

REFRIGERAN BPO

Meskipun Bahan Perusak Ozon (BPO) mungkin digunakan pada pembuatan komponenkomponen lain mesin refrigerasi seperti isolasi, namun penggunaan BPO terbesar ada sebagai refrigeran. Refrigeran yang termasuk dalam BPO adalah refrigeran-refrigeran yang mengandung unsur chlor (Cl) atau brom (Br). Tabel 3.1 sampai 3.6 memuat refrigeran-refrigeran BPO tersebut beserta aplikasinya pada sistem refrigerasi. Tabel 3.1 memuat refrigerant BPO dari kelompok CFC yang mempunyai Ozone Depletion Potential (ODP) yang tinggi (kelas I). Sedangkan Tabel 3.2 memuat refrigerant-refrigeran BPO dari kelompok HCFC yang mempunyai ODP yang jauh lebih kecil (kelas II). Tabel-tabel 3.3 dan 3.5 memuat refrigeran campuran yang mengandung BPO namun mempunyai ODP yang sangat kedl, sedangkan Tabel 3.4 memuat refrigeran yang mengandung BPO dan mempunyai ODP cukup tinggi kecuali R-507. Tabel 3.1 Berbagai refrigeran BPO kelompok CFC dan penggunaannya Refrigeran R-11 (CFC-11) R-12 (CFC-12)

R-13 (CFC-13) R-13B1 (Halon-1301) R-I13 (CFC-113) R-114 (CFC-114) R-115 (CFC-115)

Penggunaan pada bidang pendingin • Chiller Sentrifugal • Industrial Process Refrigeration • Lemari es rumah tangga • Dispenser air • Pendingin minuman botol • Display cabinet di supermarket • Cold storage • AC mobil • Chiller • Dehumudifier • Refrigerasi temperatur rendah • Refrigerasi temperatur rendah • Refrigerasi temperature rendah • Pendingin non mekanik • Chiller Sentrifugal • Industrial Process AC • Pendingin non mekanik • Pendingin non mekanik

ODP 1,0 1,0

1,0 10,0 0,8 1,0 0,6

48

Tabel 3.2 Berbagai refrigeran BPO kelompok HCFC dan penggunaannya Refrigeran R-21 (HCFC-21) R-22 (HCFC-22) R-123 (HCFC-123) R-124 (HCFC-124)

Penggunaan pada bidang pendingin • Tidak ada aplikasi • • • •

AC rumah tanggal dan komersial Chiller Cold storage Chiller Sentrifugal

• •

Chiller Sentrifugal AC industri proses

ODP 0,04 0,056 0,02 - 0,06 0,022

Tabel 3.3 Berbagai refrigeran BPO kelompok campuran zeotropik dan penggunaanya Refrigeran R-401A (53%HCFC-22 + 34% 124 + 13% HFC-152a) HCFCMP39

R-40lB (61%HCFC-22 + 28% 124 + 11 % HFC-lS2a) HCFCMP66

R-402A (38% HCFC-22 + 38% 125 + 2% HC-290) HFCHP 81 R-402B (60% HCFC-22 + 60% 125 + 2% HC-290) HFCHP80

Penggunaan pada bidang pendingin Reciprocating • chiller • AC lndustri • Dehumidifier proses • Cold Storage • Refrigerasi • Refrigeasi komersial (bottle transpor vending machine, Ice Machine, cooler, Food Retailrefrif.!.eration, Reciprocating • Water cooler chiller • AC lndustri • Dehumidifier • Cold Storage • Refrigerasi • Refrigeasi komersial (bottle transpor vending machine, Ice Machine, cooler, Food Retailrefrigeration, • Cold WaterStorage cooler • Refrigerasi • Refrigeasi komersial (bottle transpor Ice Machine, Retail cooler, refrif.!.eration) Food • Cold Storage • Refrigerasi • Refrigeasi komersial (bottle transpor Ice Machine, Retail Food cooler, , refrigeration)

ODP 0,030

0,032

0,018

0,0206

49

Tabel 3.3 (lanjutan) Refrigeran R-403B (56% HCFC-22 + 5% HC+ 39% FC-218) 290 69L R-405A (45% HCFC-22 + 7% 152a HFC-+ 42,5% HCFC-142b 5,5% C318) + G2015 R-406A (55% HCFC-22 + 41% 141b + 4% HC-600a) HCFCGHG-12 R-408A (47% HCFC-22 + 46% 134a + 7% HFC-125) HFCFX55 R-409A (60% HCFC-22 + 25% 124 + 15% HCFC-142b) HCFCFX56 R-409B (65% HCFC-22 + 25% 124 + 10% HCFC-142b) HCFCFX57 R-411A (88% HCFC-22 + 11 % 152a HFC-+ 2% HC-1270) G2018A

Penggunaan pada bidang pendingin • Refrigerasi lndustri proses

ODP 0,027

• • • • • • • • • •

Lemari es rumah tangga Dispenser air Pendingin minuman botol Display cabinet di supermarket Cold storage AC mobil Chiller Chiller Sentrifugal Mobile AC Dehumidifier

0,026

•

Refrigerasi industri proses

0,019

• •

Reciprocating Chiller Dehumidifier

0,040

• •

Reciprocating Chiller Dehumidifier

0,039

• • • •

Reciprocating Chiller Cold Storage Refrigerasi transpor Refrigeasi komersial (bottle vending cooler, machine, Ice Machine, Food Retailrefrigeration, Water cooler Reciprocating Chiller Cold Storage Refrigerasi transpor Refrigeasi komersial (bottle vending machine, Ice Machine, cooler, Food refrigeration, Water cooler Retail Chiller Sentrifugal Reciprocating Chiller Mobile Air Conditioning Industrial Process AC Dehumidifier

0,035

R-411B (94% HCFC-22 + 3% 152a HFC-+ 3% HC-1270) G2018B

• • • •

R-414B (50% HCFC-22 + 39% 124 + 9.5% HCFC-142b + HCFC1.5% HC-600a

• • • • •

0,055

0,037

0,037

50

Tabel3.4 Berbagai refrigeran BPO kelompok campuran Azeotropik dan penggunaannya Refrigera R-500 Nn (74% CFC-12 + 26% 152a) HFCR-502 (51.2 CFC- + 48.8% HCFC-22) % 115

Penggunaan pada bidang pendingin • Chiller Sentrifugal • Reciprocating Chiller • Dehumudifier • Cold Storage • Refrigerasi transpor • Refrigeasi komersial (bottle cooler, vending machine, Ice Machine, Retail Food refrigeration, Water cooler)

ODP 0,545

R-503 (40% HFC-23 + 60% R-507 CFC-13) (50% HCFC-124 + 50% 134a) HFC-

• Refrigerasi temperatur rendah

0,50

• Cold storage • Refrigerasi transpor • Refrigerasi komersial (bottle cooler, vending machine, Ice Machine, Food refrigeration) Retail • Refrigerasi industri proses • AC komersial dan industrial

0,007

Tabel 3.5 Berbagai refrigeran BPO campuran lainnya Refrigeran Penggunaan pada bidang pendingin FRlGC • Chiller Sentrfugal (39% HCFC-124 + 59% • Reciprocating chiller 134a • Mobile Air Conditioning HFC-+ 2% HC-600a) R-416A • Dehumidifier FreeZone • Chiller Sentrfugal (19% HCFC-142b + 79% • Reciprocating chiller 134a + 2% pelumas ) • Mobile Air Conditioning HFC • Dehumidifier • Cold Storage • Refrigerasi transpor • Refrigeasi komersial (bottle vending machine, Ice Machine, cooler, Food refrigeration, Water Retail • Refrigerasi rumah tangga cooler) • Refrigerasi Ice skating GHG -HP • Mobile Air Conditioning (65% HCFC-22 + 31 % • Dehumidifier 142b + 4% HC-600a)) • Cold Storage HCFC• Refrigerasi transpor • Refrigeasi komersial (bottle vending machine, Ice Machine, cooler, Food Retailrefrigeration, Water • Refrigerasi Ice skating cooler)

0,173

ODP 0,006

0,01

0,053

51

Tabel 3.5 (lanjutan) Refrigeran GHG-X5 (41% HCFC-22 + 15% 227ca HFC- + 4% HC-600a)

• • • • • • • •

3.2

Penggunaan pada bidang Chiller Sentrfugal pendingin Reciprocating chiller Mobile Air Conditioning Dehumidifier Cold Storage Refrigerasi transpor Refrigeasi komersial (bottle vending cooler, machine, Ice Food refrigeration, Water Machine, Retail Refrigerasi Ice skating cooler)

ODP 0,0304

REFRIGERAN ALTERTIF PENGGANTI

Refrigeran-refrigeran BPO yang dibahas pada bab sebelumnya khususnya dari kelompok CFC telah dilarang produksi, importasinya, dan/atau penggunaannya tidak lagi direkomendasikan. Sebagai penggantinya diusulkan penggunaan refrigeran-refrigeran BPO kelas II yang mempunyai ODP yang sangat kecil untuk jangka menengah, dan refrigeran baru yang tidak mengandung khlor dengan ODP nol sebagai alltematif pengganti jangka panjang . Refrigeran hydrochlorofuorocarbon (HCFC) dan campurannya mengandung atom khlor dan hidrogen. Adanya atom hidrogen dapat mengurangi sifat perusak ozon yang dimiliki oleh atom chlor, sehingga ODP refrigeran ini lebih kecil dibanding ODP refrigeran CFC. Namun demikian, refrigeran ini masih mempunyai ODP yang tidak nol sehingga melalui Amandemen Kopenhagen refrigeran ini tidak boleh digunakan lagi setelah akhir tahun 2030. Di samping itu, refrigeran ini juga mempunyai GWP yang relatif besar. Hal-hal ini menyebabkan refrigeran HCFC dan carnpurannya masuk ke dalam kelompok refrigeran peralihan jangka menengah. Refrigeran hydro fluorocarbon (HFC) tidak mengandung atom chlor, sehingga sama sekali tidak merusak lapisan ozon. Namun demikian, refrigeran ini memiliki GWP yang cukup tinggi sehingga berpotensi untuk menimbulkan efek rumah kaca, bahkan merupakan salah satu zat yang dibatasi dalam Protokol Kyoto. Hal ini menyebabkan refrigeran HFC dan campurannya dikelompokkan

52

sebagai refrigeran altematif jangka menengah. Refrigeran-refrigeran alarni seperti hidrokarbon (HC), arnonia (R-717), air (R-718) dan CO2 (R-744) tidak mempunyai dampak lingkungan (ozon maupun pemanasan global), sehingga dikelompokkan sebagai refrigeran alternative jangka panjang. Namun penggunaan refrigeran ini dibatasi oleh aspek-aspek keselamatan dan keamanan mengingat hidrokarbon yang mudah terbakar, arnonia yang beracun dan C02 yang memiliki tekanan sangat tinggi. Penggunaan air sebagai refrigeran masih dibatasi oleh rendahnya kapasitas pendinginan pada tekanan operasi air yang vakum . Selain darnpak lingkungan, sifat-sifat fisik refrigeran (titik didih normal, kalor penguapan, massa jenis, dan viskositas) dan parameter yang bersifat teknis (sifat mampu bakar, korosif, sistem pelumasan, dll.) sangat mempengaruhi pemilihan refrigeran alternatif. Di antara berbagai pararneter yang mempengaruhi pemilihan refrigeran altematif, parameter yang paling utarna adalah titik didih normal. Titik didih refrigeran sangat menentukan daerah temperatur dan tekanan pemakaian, peralatan yang digunakan, dan kapasitas pendinginan. Dengan demikian penggantian refrigeran dapat dilakukan secara langsung dengan tanpa penggantian atau penggantian sebagian komponen (Retrofit = R), ada pula yang harus dilakukan penggantian komponen total atau menggunakan sistem barn yang hanya digunakan untuk refrigeran pengganti tersebut saja (New System = N) . Penggantian sistem biasanya terkait dengan perubahan performansi yang terjadi. Sebagai contoh, refrigeran R-123 (HCFC-123) mempunyai titik didih normal 4,3°C lebih tinggi dari titik didih normal R-11 (CFC-11). Dalam hal ini R-123 memberikan tekanan pengganti yang lebih rendah bagi R-11, sehingga mempunyai volume jenis uap yang lebih tinggi pada sisi isap dibandingkan R-11. Hal ini menyebabkan terjadinya pengurangan kapasitas pendinginan sebesar 1015% jika R-123 digunakan untuk menggantikan R11 secara langsung pada sistem yang sama. Hal yang serupa juga terjadi jika R-134a (HFC-134a) digunakan untuk menggantikan R-12 (CFC12). Titik didih normal R-134a 3,6°C lebih tinggi dari titik didih normal R-12. ini membuat tekanan uap R-134a lebih tinggi dan volume jenis uap R-134a lebih rendah pada sisi isap. Hal ini menyebabkan R-l34a memerlukan kapasitas kompresor yang lebih besar 5-8% dibandingkan kompresor

53

R12 untuk daya pendinginan yang sama. Disamping itu sistem baru yang sesuai dengan refrigeran baru biasanya mempunyai biaya operasional dan perawatan yang lebih rendah. Refrigeran pengganti dapat juga berupa refrigeran campuran seri 4xx atau seri 5xx, atau campuran refrigeran hidrokarbon, misalnya R290 (prop ana, titik didih normal -42°C) dicampur dengan R600a (isobutana, titik didih normal -12°C) untuk menggantikan R12 (titik didih normal-29,8°C) . Refrigeran-refrigeran pengganti CFC tersebut diperlihatkan pada Tabel 3.7 sampai 3.10, sedangkan refrigeran pengganti HCFC-22 diperlihatkan pada Tabe13.11. Tabe13.6 Berbagai refrigeran BPO kelompok CFC dan refrigeran penggantinya Refrigeran BPO

R-11

Aplikasi

Refrigeran Pengganti yang munekin

Retrofit/New System

HCFC-123

R,N

HCFC-22 HFC-134a HFC-245fa

N N N

• Industrial Process

HCFC-123

R,N

Refrigeration • Lemari es rumah

HFC-134a

R,N

R-401A

R

R-401B

R

R-406A

R

botol • Display cabinet di

R-409A

R

R-411A

R

supermarket • Cold storage

R-411B

R

R-414B

R

R-416A Freezone Hot Shot Freeze-12 GHG-HP GHG-X5 R-413A

R R R R R R R

• Chiller Sentrifugal

(CFC-11)

R-12 (CFC-12)

tangga • Dispenser air • Pendingin minuman

54

• AC mobil

• Reciprocating Chiller

Refrigeran BPO

R-12

Aplikasi

•

Chiller sentrifugal

(CFC-12)

•

Dehumidifier

R-290/R-600a

R

HFC-134a

N

HFC-152a R-414B R-416A Freezone GHG-HP GHG-X5 R-413A R-290/R-600a

N R R R R R R R

HFC-134a

N

HFC-227ea R-401A R-40lB R-409A R-411A R-41lB FRIGC Freezone GHG-X4 GHG-X5

N R R R R R N N N N

R290/R-600a Refrigeran

R Retrofi t/New System

Pengganti yang mun2kin HCFC-123

N

HCFC-22 HFC-134a HFC-227ea HFC-236fa R-406A FIRGC Freezone GHG-X4 GHG-X5 R-423A HCFC-22 HFC-134a R-401A R-401B R-406A R-409A

N N N R R N N N N R N N N N R R

55

R-13

•

(CFC-13) •

R-13Bl

•

(Halon-l 30 1)

R-l13

Refrigerasi temperatur rendah Refrigerasi Industri Refrigerasi temperatur rendah

•

Refrigerasi Industri

•

Refrigerasi temperatur rendah Pendingin non mekanik

(CFC-1l3) •

FIRGC Freezone GHG-X4 GHG-X5 HFC-23

N N N N R

R-508B CO2 R-508B

R N R

CO2 HFC-23

N R

R-508B CO2 R-508B

R N R

CO2 CO2

N N

Air

N

Oli

N

56

Refrigeran BPO

Aplikasi

Refrigeran

RetrofitlNew System

Pengganti yang mungkin R-114

• Chiller Sentrifugal

(CFC-114)

• Industrial Process AC

R-500

• Pendingin non mekanik • Chiller Sentrifugal

HCFC-123

N

HCFC-22

N

HCFC-124

R

HFC-134a

N

HFC-227ea

N

HFC-236fa

R

R-406A

R

FIRGC Freezone

R R

GHG-X4

R

GHG-X5

R

HCFC-22

N

HCFC-124

N

HFC-134

N

R-401A

N

R-40lB

N

R-414B CO2

N N

HCFC-123

N

HCFC-22

N

HCFC-124

N

HFC-134a

N

HFC-227ea

N

HFC-236fa

N

R-406A

N

FIRGC

N

Freezone

N

GHG-X4

N

55

• Reciprocating Chiller

• Dehumudifier

GHG-X5

N

HFC-134a

N

HFC-227ea

N

R-401A

R

R-401B

R

R-409A

R

R-411A

R

R-411B

R

FRIGC

N

Freezone

N

GHG-X4

N

GHG-X5

N

R2901R-600a

R

HCFC-22

N

HFC-134a R-401A

N N

R-401B

N

R-406A

R

R-409A

R

FIRGC

N

Freezone

N

GHG-X4

N

GHG-X5

N

56

Refrigeran BPO

R-500

Aplikasi

• Lemari es rumah tangga • Dispenser air • pendingin minuman botol • Display cabinet di supermarket • Cold storage

R-502

• Lemari es rumah tangga • Dispenser air • Pendingin minuman botol • Display cabinet di supermarket • Cold storage • Refrigerasi transpor

R-503

• Refrigerasi temperatur rendah

Refrigeran

Retrofit/New System

Pengganti yang mungkin HFC-134a

N

R-401A

R

R-40lB R-406A R-409A R-411A

R R R R

R-41lB R-414A R-414B R-416A Freezone GHG-HP GHG-X5 R-290/R-600a

R R R R N N N N

HCFC-22

N

HFC-134a

N

R-402A

R

R-402B R-403B R-404A

R R R

R-408A

R

R-507

R

HCFC-22 HFC-134a R-402A R-402B R-403B R-404A R-408A R-422A R"507 HFC-23 R-508B

N N R R R R R R R R R 56

Tabel 3.7 Refrigeran pengganti R-22 Refrigeran BPO R-22 (HCFC-22

Aplikasi

Refrigeran RetrofitlNew System Pengganti yang mungkin • AC rumah tanggal R-407C N dan komersial • Refrigerasi rumah tanggal komersial • AC R-410A N dan komersial • AC komersia dan residensial l Refrigerasi • komersial • Refrigerasi • komersial Refrigerasi • industrial Cold storage • AC rumah tanggal dan komersial • Refrigerasi • komersial Chiller

3.3

3.3.1.

R-417A

R

R-422A

R

R-422D

R

SIFAT-SIFAT REFRIGERAN ALTERNATIF PENGGANTI

PENGGANTI CFC-11

Seperti yang tercantum dalam Tabel3.8 terdapat beberapa senyawa yang mungkin digunakan sebagai pengganti CFC-11. Perbandingan beberapa sifat dari senyawa terse but dapat dilihat pada Tabel 3.8 pula. Sedangkan perbandingan kurvajenuhnya diperlihatkan pada Gambar 3.1 Dari Tabel 3.8 dapat dilihat bahwa refrigeran-refrigeran yang memiliki titik didih normal yang hampir sama dengan titik didih CFC-11. Refrigeranrefrigeran ini mempunyai potensi untuk menggantikan langsung CFC-11. Sedangkan refrigeran lain yang titik didihnya berbeda seperti HCFC-22 dan HFC-134a hanya mungkin digunakan pada sistem barn. Dengan demikian sistem HCFC-22 dan HFC-134a hanya menggantikan fungsinya sistem CFC-11 sebagai mesin refrigerasi atu pengkondisian udara. Namun demikian, refrigeran

57

seperti HCFC-22 mulai dihindari penggunaannya karena mempunyai potensi pemanasan global yang cukup tinggi (GWP = 1780).

Tabel 3.8 Perbandingan beberapa sifat senyawa pengganti CFC-11 Sifat

CFC-11

Rumus Kimia

CFCl3

Berat Molekul Titik didih normal, °C Titik beku, °C Temperatur Kritik, °C ODP GWP Kelarutan dalam

137,37 24,0

HCFC123 CF3CHC l2 152,93 27,85

-111 197,8

-107 183,7

1 4680 0,1

0,02 76 0,39

1476

HFC-245fa CF3CH2CH F2 134 15,2

HCFC22 CHFClF

HFC134a CH2FCF

2

3

86.48 -40.8

102,3 -26,1

-160,0

-160 96.11

-103,3 101,0

0,0 0,16

0,05 1780 0,30

0,0 1380 0,15

1463

1320

1194

1206

106

91,25

123

1044

666,1

181,6

170

197,7

233,2

217,2

M

M

M

P

Oranye

Biru

Hijau

Biru Muda

air, %, pada temperatur 20°C Densitas cairan pada 25°C, kg/m3 Tekanan uap pada 25°C, kPa Panas Laten penguapan pada NBP, kJ/kg Pelumas* Warna Tabung

Muda keabuan

*M = minyak pelumas Mineral, A = minyak pelumas Alkyl Benzene, P = minyak pelumas Polyol Ester

58

Gambar 3.1 Perbandingan kurva jenuh CFC-11 dan alternatif penggantinya Dari Gambar 3.1 dapat terlihat bahwa refrigeran CFC-11, HCFC-123, HFC-245fa mempunyai tekanan vakum pada temperatur di bawah O°C. Narnun demikian sistem CFC-11 hanya dapat diretrofit oleh HCFC-123 itupun dengan penurunan performansi. Apabila HCFC-123 dihapuskan maka belum ada refrigeran yang dapat menggantikannya khususnya untuk chiller sentrifugal.

3.3.1.1.

HCFC-123

Hydrochlorofluorcarbon (HCFC) -123 pertarna kali diproduksi oleh DuPont untuk mengganti R-11 baik sebagai refrigeran maupun sebagai fluida pendingin (refrigeran sekunder). Refrigeran ini secara lingkungan dapat diterima, dan tidak mudah menya1a. Meskipun mengandung khlor, tetapi adanya atom hidrogen membuat HCFC-123 1ebih mudah terurai di atmosfer bawah, dan mempunyai umur yang re1atiflebih singkat. ODP dari HCFC-123 hanya 0,02 dibandingkan dengan R-11 yang ODPnya 1. Nama kimia dari HCFC-123 adalah 2,2 dichloro 1,1,1 trifluoroethane, mempunyai berat mo1ekul 152,93, titik didih normal 27,85°C dan nomor CAS 306-83-2. Meskipun HCFC-123 merupakan pengganti R-11 yang cukup baik, namun memiliki batas konsentrasi paparan yang dibolehkan lebih kecil (hanya 50 ppm) 59

dari R-11. Hal ini membuat aplikasi HCFC-123 menjadi terbatas. Oleh sebab itu pula HCFC-123 tidak dapat digunakan sebagai zat pengembang da1arn pembuatan busa. HCFC-123 dapat menggantikan R-11 karena mempunyai temperatur dan tekanan evaporator yang harnpir sama (lihat gambar 3.1). Namun penggunaan HCFC-123 pada sistem R-11 yang tidak dimodifikasi akan menyebabkan penurunan kapasitas pendinginan dan efisiensi. Tabe13.9 memperlihatkan penurunan kondisi operasi sebuah chiller R-11 yang refrigerannya diganti dengan HCFC-123 tanpa dimodifikasi. Tabel 3.9 Hasil retrofit chiller R-11 dengan HCFC-123 tanpa modifikasi Kapasitas pendinginan

-5 sampai -10% (menurun)

Coeficient of

0 sampai -5%

Permormance Tekanan evaporator

-14 sampai -21 kPa (menurun) -2 sampai -3 psi

Tekanan kondensor

-14 sampai -21 kPa (menurun) -2 sampai -3 psi

Temperatur keluar

-1 sampai -3 °C

kompresor

-2 sampai -6 °F

Beberapa komponen modifikasi telah dibuat agar penggantian R-11 dengan HCFC-123 dapat dilakukan tanpa penuruanan performansi. Sistem baru yang dibuat untuk HCFC-123 mempunYaI performansi lebih baik di bandingkan dengan sistem R-11. Pertimbangan penggantian R-11 dengan HCFC-23 harus juga memperhatikan umur operasi serta biaya operasi dan perawatan. Sistem baru yang dirancang khusus untuk HCFC-123 mempunyai biaya operasi yang lebih rendah dibandingkan dengan sistem R-11 (CFC-11) lama yang diretrofit dengan HCFC-123. HCFC-123 dapat juga digunakan sebagai refrigeran sekunder pada sistem refrigerasi temperatur rendah atau pada kondisi dimana membutuhkan 60

penggunaan zat yang inert. CFC yang biasa digunakan untuk keperluan ini biasanya adalah CFC-11 dan CFC-113. Tabel 3.10 menunjukkan perbandingan sifat refrigeran yang disebutkan .

Tabel3.10 Perbandingan sifat CFC-11, CFC-113, dan HCFC-123[1] Sifat

CFC-11

CFC113

HCFC-123

Titik Didih Normal, °C

24

48

28

Titik Beku, °C

-11

-35

-107

Tekanan Uap pada 25°C, kPa

106

45

91

Viskositas, mPa-sec (cP)

0,73

1,49

0,82

Panas lenis, kJ/kgK

0,84

0,88

0,90

Konduktivitas Termal, W/mlK

0,10

0,08

0,096

Densitas, kg/m3

1560

1650

1578

HCFC-123 akan terurai pada temperatur tinggi dan akan menghasilkan gas-gas beacon seperti hydrogen florida dan hydrogen khlorida. Oleh sebab itu, harus dicegah terjadinya pembakaran HCFC-123 sebagai akibat proses pengelasan atau proses lainnya. Jika terjadi peroses pembakaran HCFC-123 dalam jumlah besar, maka ruangan harus dievakuasi. Hasil pengujian yang dilakkan oleh DuPont[1], HCFC-123 mempunyai stabilitas yang lebih tinggi terhadap logam dibandingkan dengan CFC-11. Namun demikian karena HCFC-123 mengandung atom hidrogen, zat ini mempunyai sifat melarutkan plastik yang lebih kuat dibandingkan dengan CFC-11. Oleh sebab itu pemakaian HCFC-123 pada sistem dengan mengunakan banyak sambungan plastik dan atau kompresor hermetik yang kumparannya mempunyai isolator plastic harus silakukan dengan hati-hati. Pemeriksaan terhadap jenis platik dan jenis isolator kumparan perlu dilakukan sebelum penggunaan HCFC-123 dilakukan. Jenis plastik seperti ABS, Acrylic, Polycarbonate, dan Polystyrene akan hancur dan larut dalam HCFC-123. Kebanyakan elastomer juga akan mengalami kerusakan apabila digunakan dengan HCFC-123. Untuk HCFC-123 61

sebaiknya digunakan elastomer neoprene dan PTFE.

Meskipun kebanyakan plastik dan elastomer tidak kompatibel dengan HCFC-123, bahan pengering (desiccants) yang terdapat dalam filter drier ang biasa digunakan untuk R-11, R-12, dan R-22 masih bias digunakan untuk HCFC-123.

Pelumas digunakan di dalam kompresor mesin refrigerasi untuk melindungi bagian-bagian yang bererak dan bergesekan, agar sistem dapat beroperasi dengan baik dan mempunyai umur operasi yang relative panjang. Pembuat kompresor biasanay mengeluarkan rekomendasi jenis pelumas yang sebaiknya digunakan. Rekomendasi jenis pelumas tersebut didasarkan pada pertimbangan kemampuan pelumasan, kesesuain dengan material kompresor, stabiltas termal dan kelarutan refigeran pada pelumas. Karena refrigerant bisanya ikut terbawa bersama refrigerant, maka pada umurnnya diinginkan pasanagan refrigerant-pelumas yang mempunyai kelarutan yang baik sehingga pelumas tidak tertinggal pada komponen lain dan dapat kemabli ke kompresor pada saat bersirkulasi. Secara umum pelumas yang digunakan pada sistem R-11 seluruhnya larut (miscible) dalam refrigerant, dan pelumas ini msaih dapat digunakan untuk refrigerant HCFC-123. Hasil pegujian yang dilakuan oleh DuPont[1] menunjukkan pelumas 500 SUS Alkylbenzene, 500 SUS Parafinic, 500 SUS Napthenic, dan 125 SUS Alkylbenzene seluruhnya larut dalam HCFC-123 pada kisaran temperatur antara – l0°C sampai 93°C. Oleh sebab itu pelumas tersebut yang juga biasa digunakan untuk kompresor R-11 dapat digunakan dengan refrigeran HCFC-123.

HCFC-123 tidak menyebabkan penyakit akut atau kronis, asalkan dalarn penanganannya benar-benar memperhatikan batas konsentrasi paparan maksimum yang dibolehkan (Acceptable Exposure Limit =AEL) yang besarnya hanya 50 ppm. AEL adalah batas konsentrasi aman zat dalarn udara apabila pekerja terekspos berulang kali 8 - 12 jam perhari, 40 jam per minggu . Batas paparan lainnya yang merupakan ukuran tingkat racun adalah Emergency Exposure Limit (EEL) yaitu batas konsentrasi maksimum pada kondisi darurat. Untuk HCFC-123

62

besamya EEL adalah 1000 ppm untuk paparan selama 1 jam, atau 2500 ppm untuk paparan selarna 1 menit. HCFC-123 pada konsetrasi tinggi dapat menyebabkan effek anastesi pada sistem syarat sehingga dapat menimbulkan rasa kantuk, sakit kepala, kehilangan konsentrasi, atau kehilangan kesadaran. Pada konsentrasi lebih besar 20% dapat menyebabkan gangguan pada jantung, dan menghirup dengan sengaja HCFC-123 dapat menyebabkan kematian. Pekerja harus dilengkapi dengan alat pemapasan, proteksi mata, dan sarung tangan serta sepatu yang terbuat dari bahan-bahan yang tahan terhadap HCFC123, apabila sedang menangani HCFC-123 dalam jumlah besar. Pelindung yang terbuat dari karet butyl sangat direkomendasikan, sementara karet nitril dan PVC tidak direkomendasikan.

Akibat paparan berlebihan HCFC-123 sebenarnya sama seperti CFC-11, hanya konsentrasinya yang berbeda. Dalarn hal ini HCFC-l23 lebih beracun karena memiliki AEL yang lebih kecil. Korban akibat paparan konsentrasi tinggi harus dibawa ke udara terbuka, apabila tidak sadar harus diberikan pemapasan buatan atau oksigen. HCFC-l23 tidak menyebabkan iritasi pada kulit tetapi dapat menyebabkan iritasi pada mata. Apabila mata terkena HCFC-123 maka harus dibilas dengan air bersih selarna 15 menit.

Deteksi kebocoran diperlukan untuk mencegah kebocoran berlebihan dari sistem dan untuk mencega tercapainya konsentrasi berlebih dalam udara. Untuk deteksi bocor dari sistem detector halokarbon data digunakan. Sedangkan untuk deteksi konsentrasi dalarn ruangan dapat digunakan alat monitor khusus HCFC-123 dengan kemampuan mendeteksi konsentrasi antara 0 -150 ppm.

HCFC-123 dibuat untuk refrigeran. Oleh pembuatanya HCFC-123 untuk keperluan lain seperti pembersih atau pengembang busa tidak direkomendasikan. HCFC-123 dikemas dalam drum yang dicat berwarna abu-abu. Pada drum terdapat dua bauh lubang pengeluaran masing-masing berdiameter 5.1 cm dan 1.9 cm. Posisi dua lubang tersebut terpisah 180°C. Drum-drum harus disimpan dalam

63

posisi tegak dan pada temperature lingkungan tidak lebih besar dari 52°C., dan tidak terkena sinar matahari langsung. Pada saat memindahkan dan mengeluarkan refrigerant, pekerja harus menggunakan perlengkapan pelindung yang telah disebutkan sebelumnya.

HCFC-123 dapat di recovery, reclaim, dan recycle. Proces-process tersebut harus dilakukan dengan menggunakan peralatan yang tepat dan sesuai. Apabila HCFC123 terkontaminasi berat sehinggga proses-proses reclaim dan recycle tidak memungkinkan maka HCFC-123 harus dimusnahkan.

3.3.1.2.

HFC-245fa

Nama kimia HFC-227ea adalah 1,1,1,3,3-Pentafluoropropane, dengan rumus kimia CF3CH2CHF2• Mekipun titik didih normalnya mendekati R-11, tetapi zat ini lazimnya digunakan sebagai pengganti R-11 di sektor pengembang busa. 3.3.2. PENGGANTI CFC-12 Seperti yang terlihat pada Tabel3.7 refrigeran pengganti R-12 cukup banyak dan bergantung pula padajenis sistem. Namun demikian tidak semua refrigeran yang disebutkan pada Tabel 3.7 lazim digunakan. Tabel 3.11 berikut adalah beberapa refrigeran altematif pengganti R -12 yang tidak akan dibahas beserta alasannya. Tabel 3.11 Beberapa refrigeran alternatif pengganti R-12 yang tidak akan dibahas Refrigeran Altematif

Alasan tidak dibahas

R-411A

Jarang digunakan

R-411B

Jarang digunakan

R-406A

Jarang digunakan

Freezone

Tidak dipasarkan di Indonesia

GHG-HP

Tidak dipasarkan di Indonesia

64

GHG-X4

Sama dengan R-414A

GHG-X5

Tidak dipasarkan di Indonesia

FRIGC-FR-12

Sama dengan R-416A

Freeze-12

Tidak dipasarkan di Indonesia

Hot Shot

Sama dengan R-414B

Dengan demikian refrigeran altematifpengganti CFC-12 beserta beberapa sifatnya dapat dilihat pada Tabe13.12. 3.3.2.1.

HFC-134a

Hydrofluorcarbon (HFC) 134a pertarna kali diproduksi oleh DuPont untuk mengganti CFC-12 diberbagai bidang aplikasi seperti refrigeran, pelarut dan pembersih, pengembang busa, dan propel an aerosol. Refrigeran ini secara lingkungan dapat diterima, tidak mudah menyala, tingkat racun yang rendah, tidak korosif dan kompatibel dengan berbagai material.

Karena tidak mengandung khlor maka ODP dari HFC-134a adalah 0,00 dibandingkan dengan CFC-12 yang ODPnya 1. Narna kimia dari HFC-134a adalah 1,1,1,2 trifluoroethane, mempunyai berat moleku1102,0, titik didih normal-26,1 °c dan nomor CAS 811-97-2.

Karena memiliki sifat termodinarnika yang baik, dan sifat racunnya yang rendah, HFC-134a merupakan pengganti CFC-12 yang efisien dan baik di bidang refrigerasi khususnya pada refrigerasi kendaraan (MAC), domestic, komersial, dan chiller. Tabel 3.12 memuat perbandingan teoritik antara CFC-12 dan HFC 134a[2]. Sedangkan perbandingan kurva jenuh kedua refrigeran diperlihatkan pada Garnbar 3.2. Dari tabel dan gambar ini dapat terlihat bahwa me sin refrigerasi HFC-134a memunyai efisiensi yang lebih rendah dibandingkan dengan CFC12. Ketidakefisienan akan membesar dengan semakin rendahnya temperatur evaporator khususnya di bawah -10°C.

65

Tabel 3.12 Perbandingan sifat CFC-12, dan beberapa refrigeran alternatif penggantinya [1]-[4] Sifat

CFC-12

HFC-134a

R-40lA

R-40lB

Rumus Kimia

CF2Cl2

CH2FCF3

HCFC-22/HCFC124/HFC-152a 61/28/11

Berat Molekul Titik didih normal, °C Titik beku, °C Temperatur kritik, °C ODP GWP Kelarutan dalam air, %, pada temperatur 20°C Densitas cairan pad a 25°C, kg/m3 Tekanan uap pada 25°C, kPa Panas Laten penguapan pada titik didih normal, kJ/kg Temperatur Glide, °C Pelumas*

121 -29,8 -111 111,9 1 10720 0,1

102,3 -26,1 -103,3 101,0 0,0 1320 0,15

HCFC22/HCFC124/HFC-152a 53/34/13 94,4 -33,0 105 0,037 1163 0,10

1476

1206

1194

1193

1215

1185

1244

652,6 181,6

666,1 217,2

772,5 226,7

818,7 228,4

737,35 220,4

654,65 212,82

447,92 198,90

Aplikasi

Warna Tabung *

O M Reftigerasi Domestik, komersial, Industrial, transport, MAC, Chiller

92,8 -34,6 103.5 0,039 1267 0,10

R-409A

R-414B

R-4l6A

HCFC-22/HCFC- HCFC-22/HCFC- HFC-134aJHCFCI 24/HCFC-142b 124/HCFC-142b/R124/R-600a 60/25/15 600a 59/39,5/1.5 50/39/9,5/1.5 97,4 101,6 111,9 -35,44 -34,39 -24,2 -101 106.7 108,0 108,3 0,047 0,043 0,012 1558 1339 1015 0,01 0,14

0 8 8 13 13 P M,A,P A,P M,A,P M,A,P Pengganti Rpengganti RPengganti R-12 Pengganti R-12, pengganti R-12, 12, 12, Refrigerasi Refrigerasi dan R-500 Refrigerasi Refrigerasi Domestik, temperatur rendah Refrigerasi Domestik, Domestik, komersial, dan pengganti R- Temperatur rendah komersial, komersial, Industrial, 500 dan menengah, Industrial, Industrial, transport, Chiller bukan transport, MAC. transport, chiller, dan sentrifugal MAC, pengganti RChiller 500 Putih Biru muda Rose kemerahan Kuning kecoklatan Coklat sedang Biru sedang M = minyak pelumas Mineral, A = minyak pelumas Alkyl Benzene, P = minyak pelumas Polyol Ester

3 P Pengganti R-12, MACdan refrigerasi temperatur tinggi, Chiller sentrifugal

Kuning hijau

65

Sifat Rumus Kimia

Berat Molekul Titik didih normal, °C Titik beku, °C Temperatur kritik, °C ODP GWP Kelaruatan dalam air, %, pada temperatur 20°C Densitas cairan pada 25°C, kg/m3 Tekanan uap pada 25°C, kPa Panas laten penguapan pada titik didih normal, kj/kg Temperatur Glide, °C Pelumas* Aplikasi

Warna tabung *

M A P

Tabel 3.12 (lanjutan) CFC-12 R-413A CF2Cl2 HFC-134a/PFC218/R-600a 88/9/3 121 108 -29,8 -33,0 -111 111,9 98,5 1 0 10720 1775 0,1 Tidak ada data 1476 1157 652,6 778 181,6 209,6 0 M Refrigerasi Domestik, komersial, Industrial, transport, MAC, Chiller

Putih = minyak pelumas Mineral = minyak pelumas Alkyl Benzene = minyak pelumas Polyol Ester

2 M, A Pengganti CFC-12 pada MAC, pengganti R-401A, R-401B, dan R-409 pada AC stasioner dan refrigerasi temperatur menengah Belum ditentukan

R-423A HFC-134a/HFC227ea 52,5/47,5 126 -24,0 99,5 0 2060 < 0,5 1276 606,42 175,2

Hidrokarbon R-290/R-600a 50/50

<1 P Pengganti CFC-12 pada chiller sentrifugal

7–8 M, A, P Pengganti R-12. Refrigerasi Domestik, komersial, Industrial, transport, MAC, Chiller non sentrifugal Putih

Biru sedang

51,0 -31,7 105,5 0 0–3 < 0.6 520,2 675 353

66

Table 3.13 Perbandingan teoritik sifat CFC-12 dan HFC-134a[2] CFC -12 Kapasitas pendinginan (terhadap % CFC-

HFC-134a

100

99,7

Temperatur keluar, °C

86,8

83,1

Tekanan keluar, kPa

1349

1473

4,1

4,7

12 Kompresor

Perbandingan Kompresi

Dihitung pada temperatur kondensor 54,4°C, temperatur evaporator 1,7°C, temperatur sisi isap kompresor 26,7°C, temperatur masuk katup ekspansi 51,7°C HFC-134a juga dapat digunakan sebagai zat pengembang pengganti CFC-ll, CFC12 dan HCFC-142b pada pembuatan busa termoplastik, atau sebagai pengganti CFC-12 dan HCFC141 b pada pembuatan busa termoset.

Gambar 3.2 Perbandingan kurvajenuh CFC-12 dan HFC-134a 67

Karena tingkat racun dan tingkat nyala yang rendah HFC-134a juga digunakan dalam bidang farmasi, yaitu sebagai propelan dalam meterdosed inhaler, atau sebagai propelan aerosol. HCF-134a akan terdekomposisi pada temperatur tinggi apabila terbakar atau terkena pemanas listrik yang membara. Gas hasil dekomposisi berupa hidroken florida yang berbau menyengat dapat mengiritasi hi dung dan saluran pemapasan. Oleh sebab itu, harus dijegah teIjadinya dekomposisi HFC-134a. Apabila hal tersebut terjadi di dalam ruangan maka penghuni ruangan harus segera dikeluarkan. Pasangan pelumas untuk refrigeran HFC-134a dalam mesin refrigerasi adalah pelumas Polyalkylene Glykol (P AG) atau Polyol ester (POE) dan bukan pelumas mineral (MO) seperti CFC-12. Tidak adanya unsur klor dalam HFC-134a menyebabkan refrigeran ini tidak dapat lamt dalam pelumas mineral. Dibandingkan dengan P AG, refrigerant HFC-134a lebih larut dalam pelumas POE. Oleh sebab itu pelumas POE dirkomendasikan digunakan pada kompresor hermetik yang memerlukan kelarutan refrigeran-pelumas yang baik. Campuran refrigeran HFC-134a dan oli sintetik P AG atau POE mempunyai stabilitas terhadap logam yang sama seperti campuran CFC-12 dan pelumas mineral[2]. Berbeda dengan CFC-12, HFC-134a tidak begitu kompatibel dengan banyak plastik. Acrylic dan cellulosic tidak dapat digunakan bersama HFC-134a, sedangkan plastic lain seprti ABS, PTFE, PVC, polystyrene, polyester, polyamine, epoxy dll harus diuji terlebih daulu karena, kompatibiltasnya bergantung pada cara pencetakan, jenis senyawa, dan bahan bahan pengisi yang digunakan. Hal yang sama juga terjadi pada elastomer, pengujian harus dilakuan terlebih dahulu sebelum, HFC-134a dignakan pada komponen yang terdapat elastomer. Namun demikian secara umum elastomer yang biasa digunakan pada sistem CFC12 dapat digunakan dengan HFC-134a. Isolator kumparan kompresor hermetik yang terbuat dari material Mylar® akan mengalarni kerusakan apabila terkena uap air yang berlebihan. Pelumas POE yang

68

digunakan bersama refrigeran HFC-134a cenderung untuk menyerap uap air sehingga lapisan Mylar® pada kumparan akan tetap kering. Dengan demikian umur kompresor akan lebih panjang. Selang pengisi pada manifold untuk HFC-134ajuga harus diperhatikan, pada umurnnya selang CFC-12 masih tetap dapat digunakan khususnya selang yang bagian dalamnya terbuat dari Nylon atau Hypalon. Filter driver yang biasa digunakan pada system CFC-12 yaitu grade XH-5 tidak dapat digunakan untuk sistern HFC-134a. Narnun dernikian saat ini sudah tersedia filter drier khusus untuk sistern HFC-134a, yaitu grade XH-7, XH-9, MS 592 atau MS 594. Apabila HFC-134a tercarnpur dengan CFC-12, rnaka akan terbentuk carnpuran azeotropik yang rnernpunyai tekanan jenuh lebih tinggi dari tekanan jenis kornponen aslinya. Meskipun tidak terjadi reaksi dan bersifat azeotropik, tekanan jenuh carnpuran yang lebih tinggi dari tekanan jenuh kornponennya akan rnembuat tekanan keluar kornpresor menjadi lebih tinggi. Karena campuran HFC134a dan CFC-12 bersifat zaeotropik rnaka keduanya akan sulit dipisahkan dengan rnenggunakan rnesin recycle atau reclaim. Adanya unsur khlor dalarn CFC-12 akan rnerusak pelumas POE atau PAG, dengan dernikian apabila sistern HFC-134a tercarnpur dengan CFC-12, rnaka akan terjadi kegagalan pelurnasan yang kan rnenyebabkan kerusakan permanen pada kornpresor, dan akan terbentuk gumpalan lendir yang akan rnenyurnbat katup ekspansi dan saluran kecil lainnya. HFC-134a rnernpunyai tingkat racun yang lebih rendah di bandingkan dengan HCFC-123. Refrigeran ini rnernpunyai AEL yang lebih tinggi yaitu 1000 pprn. Bahaya dan cara-cara penanganan kontaminasi HFC-134a pada konsentrasi tinggi adalah sama seperti pada HCFC123 dan refrigeran halokarbon lainnya. Di bandingkan dengan refrigeran kelornpok A2 atau A3, HFC-134a rnernang tergolong tidak mudah terbakar. Narnun hal itu hanya terjadi pada ternperatur di bawah 100°C dan tekanan 1 atmosfer. Pada ternperatur atau tekanan yang lebih tinggi HFC-134a sangat rnudah rnenyala, apalagi terdapat lingkungan yang kaya oksigen (konsentrasi di atas konsentrasi udara). Oleh sebab itu pencarnpuran

69

antara HFC-134a dan udara pada tekanan tinggi harus dihindari, karena akan terjadi pernbakaran spontan. Dengan dernikian, carnpuran udara dan HFC-134a tidak boleh digunakan untuk rnelakukan uji kebocoran. Pada saat pengisian atau pengeluaran harus jiperhatikan agar pencarnpuran dengan udara tidak terjadi. Sistern yang akan diisi harus jikosongkanldi vakurn terlebih dahulu, dernikianjuga selang dan saluran-saluran nya . Detektor kebocoran CFC-12 tidak terlalu sensitif dalarn rnendeteksi HFC-134a. Oleh sebab itu detektor khusus HFC-134a sebaiknya digunakan agar dapat rnendeteksi lokasi kebocoran Dengan tepat, namun detector khusus HFC-134a harganya lebih mahal. Detektor halogen cukup memadai untuk mendeteksi HFC-134a. Saat

ini telah

dikembangkan pewarna fluorescent untuk mendetksi kebocoran dalam sistem refrigerasi. Pewarna ini tidak terlihat dengan inar biasa, letapi dapat terlihat bila terkena sina Ultra Vilolet (UV). Pewarma dimasukkan ke dalam sistem refrigerasi bersama-sama dengan pelumas pada saat servis. Aabila terjadi kebocoran, maka zat pewarna akan keluar pada tempat yang bocor untuk se1anjutnya diteksi dengan sinar UV. Pewarna untuk digunakan pada sistem HFC-134a sudah dijual secara komersial. HFC-134a dikemas dalam tabung bertekanan yang dilengkapi dengan peralatan keamanan tekanan lebih. Tabung dicat berwana biru muda. Untuk HFC-134a yang digunakan untuk ~fAC, tabung mempunyaifitting yang berbeda dengan CFC-12 oleh sebab itu siperlukan gauge manifold khusus untuk HFC-134a. HFC-134a dapat di recovery, reclaim, dan recycle. Proces-process tersebut harus dilakukan dengan menggunakan peralatan yang tepat dan sesuai. Apabila HFC134a terkontaminasi berat sehinggga proses-proses reclaim dan recycle tidak memungkinkan maka HFC-134a harus dirnusnahkan. 3.3.2.2.

R-401A, R-401B, dan R-409A

R-401A merupakan campuran zeotropik dari HCFC-22/HCFC-124/HFC-152a pada persentase kornposisi berat 53/34/13 %. Refrigeran ini digunakan untuk menggantikan langsung CFC-12 (retrofit). Kapasitas pendinginannya tepat sama 70

dengan CFC-12 pada kisaran temperatur evaporator -6 sid -12°C. Refrigeran ini dapat digunakan pada mesin refrigerasi dengan kompresor perpindahan positip dan ekspansi langsung seperti misalnya refrigerasi domestik dan komersia1 pada kisaran temperatur menengah dan rendah, mesin pengkondisian udara CFC-12, danjuga pada sistem R-500[3]. R-401B ada1ah refrigeran yang mirip dengan R-401A hanya saja memiliki kandungan HCFC22 yang lebih banyak. Refrigeran ini merupakan campuran zeotropik dari HCFC-22/HCFC-124/HFC-152a pada persentase komposisi berat 61/28/11 %. Refrigeran ini digunakan untuk menggantikan langsung CFC-12 (retrofit). Kapasitas pendinginannya tepat sama dengan CFC-12 pada kisaran temperatur evaporator di bawah -24°C. Refrigeran ini dapat digunakan pada mesin refrigerasi dengan kompresor perpindahan positif dan ekspansi langsung seperti mesin pembeku (freezer) temperatur rendah (< -26˚C), refrigerasi transport CFC-12, dan juga pada refrigerasi dengan refrigerant R-500. Berbeda dengan refrigeran sebelumnya, R-409A merupakan carnpuran dari refrigeran HCFC, yaitu HCFC-22/HCFC-124/HCFC-142b papa persentase berat 60/25/15 %. Refrigeran ini digunakan untuk menggantikan langsung CFC-12 (retrofit). Kapasitas pendinginannya tepat sama dengan CFC-12 pada kisaran temperatur evaporator -6 s/d -12°C. Dengan demikian refrigeran ini biasa digunakan untuk menggantikan CFC-12 pada mesin refrigerasi temperatur sedang dan rendah, dan juga pada mesin pengkondisian udara dengan kompresor bukan sentrifugal. Penggunaan refrigeran-refrigeran tersebut pada sistem CFC-12 tidak memerlukan adanya penggantian atau modifikasi komponen. Namun demikian pencampuran antara CFC-12 dengan refrigerant-refrigeran tersebut ini tidak dianjurkan. Oleh sebab itu sistem harus dikosongkan dengan sempurna sebelum diisi dengan refrigeran-refrigeran ini. Refrigeran ini tidak dapat digunakan sebagai refrigeran penambah (top in) sistem yang telah berisi CFC . Meskipun refrigeran ini dapat digunakan bersama pelumas mineral, tetapi pada umumnya refrigerant ini mempunyai kelarutan yang kurang, khususnya R-401A 71

dan R-401B yang mengandung HFC-152a. Oleh sebab itu, oleh pabrik pembuatnya disarankan untuk menggunakan pelumas Alkyl Benzene (AB) dengan tingkat kekentalan yang sama, atau paling tidak 50 sampai 80% pelumas mineral dikeluarkan dan digantikan dengan pelumas AB. Namun demikian pada sistem refrigerasi yang menggunakan kompresor hermetic, pelumas mineral masih tetap dapat digunakan . Karena mempunyai massa jenis yang lebih kecil, maka jumlah massa refrigeran yang diisikan lebih sedikit 20-25% dari CFC-12 . Perbandingan kurva jenuh antara CFC-12 dengan R-401A dapat dilihat pada Garnbar 3.3. Dari k-urva jenuh ini dapat dilihat bahwa tekanan jenuh dari R-401A baik tekana cair jenuh maupun uap jenuh selalu lebih tinggi dari CFC-12. Jika dilihat dari kurva jenuhnya, refrigeran ini sebenarnya lebih tepat untuk menggantikan R-500 karena mempunyai kurva jenuh yang lebih dekat. Perbandingan Kurva Jenuh CFC-12 dengan R-401B diperlihatkan pada Gambar 3.4. Dari kurva-kurva ini dapat terlihat bahwa R-401B mempunyai kurva jenuh yang lebih tinggi dari R-401A. Sehingga refrigeran ini biasanya digunakan untuk menggantikan R-500. Gambar 3.5 memperlihatkan perbandingan kurva jenuh CFC-12 dengan R-409A. Dari Gambar ini terlihat bahwa kurva jenuh baik cairan maupun uap dari R-409A mirip dengan R-401A, yaitu lebih tinggi dari CFC-12 . Tabel 3.14 memperlihatkan performansi relatif dari refrigeran R-401A, R-401B, dan R-409A terhadap CFC-12. Tabel 3.14 Performansi relatifpada siklus teoritik antara R-401A, R-401B, dan R409A dengan CFC-12 Kapasitas Refrigerasi (Re1atifterhadap CFC12) COP Perbandingan Kompresi Kompresor Temperatur Tekanan ke1uar, °ckeluar, kPalPsia

CFC-12

R-401A

R-401B

R-409A

1,00

1,09

1,09

1,13

1,72 10,19

1,58 13,03

1,58 12,67

1,52 13,97

130

149

152

154

1344/195

1662/241

1744/253

1689/245

72

Dihitung pada temperatur kondensor 54,4°C, temperatur evaporator -23°C, temperatur sisi isap kompresor 10˚C, temperatur mas uk katup ekspansi 43°C

Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa meskipun kapasitas refrigerasi dari refrigeran-refrigeran altematif tersebut lebih besar dari CFC-12, tetapi performansinya (COP) lebih rendah dari pada CFC-12. Hal ini disebabkan karena kebutuhan daya kompresor yang lebih besar sebagai akibat naiknya perbandingan kompresi.

Gambar 3.3 Perandingan kurva jenuh CFC-12 dengan R401A dan R500

73

Gambar 3.4 Perandingan kurva jenuh CFC-12 dengan R401B dan R500

Gambar 3.5 Perbandingan kurvajenuh CFC-12 dengan R-409A dan R-500

74

Salah satu kelemahan refrigeran campuran zeotropik adalah performansinya yang menurun bila terjadi kebocoran. Hal ini terjadi karena salah satu komponen yang lebih volatil akan lebih banayk terbuang keluar dan menyebabkan komposisi berubah. Namun demikian ketiga refigeran pengganti CFC-12 yang di bahas terbukti tidak mengalami penurunan performansi yang berarti untuk kebocoran hingga 10% tekanan awal[4]. Refrigeran-refrigeran campuran yang di bahas di atas kompatibel dengan logam yang biasa digunakan pada sistem CFC-12. Sedangkan pengaruhnya terhadap elastomer diperlihatkan pada Tabel 3.15. Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa refrigeran seri 4 pada dasarnya kompatibel dengan material elastomer yang biasa digunakan oleh R-12, namun demikian pelumas alkyl benzene yang digunakan mempunyai kompatibilitas yang lebih buruk sehingga campuran refrigeran seri 4 dan pelumas hanya aman terhadap elastomer neoprene dan Hypalon 48 saja, meskipun NBR nitril dan adiprene urethane masih bisa digunakan. Tabel 3.15 Hasil pengujian kompatibilitas refrigeran campuran seri 4 dan CFC-12 terhadap beberapa elastomer[ 4] Elastomer

CFC-12

Refrigeran seri 4

Pelumas saja

Refrigeran seri 4 dan pelumas 2 2 2 0 2 1 0 2 2 1 2

Natural Rubber 2 0 2 Butyl Rubber 0 0 2 NordelEPDM 0 0 2 Neoprene W 0 1 0 SBR 1 1 2 NBRNitril 0 2 0 Hypalon 48 0 0 0 Viton 1 2 0 Silicone 2 2 2 Adiprene Urethane 2 2 0 Polysulfide Rubber 0 0 2 Keterangan: o = kompatibel pertambahan panjang linier = -10% dan perubahan kekerasan -10% 1 = pada batas pertambahan panjang linier > 10% atau perubahan kekerasan > 10% 2 = tidak kompatibel pertambahan panjang linier > I 0% dan perubahan kekerasan > 10% Pelumas adalah alkyl benzene (Zerol 500) Refrigeran seri 4 adalah campuran 22/l52a/124 pada komposisi berat 36/24/40 %

75

Pengujian dilakukan pada temperatur 80°C selama empat minggu Kompatibilitas refrigeran dan pelumas terhadap material isolasi kumparan motor kompresor hermetik dapat dilihat pada Tabel 3.16. Dari tabel ini terlihat bahwa baik refigeran CFC-12 maupun refrigeran CFC-12 pada dasarnya tidak merusak isolasi kumparan motor kompresor hermetik. Efek perusakan isolasi baru terjadi setelah bercampur dengan pelumasnya. Namun demikian campuran refrigetan seri 4 dengan pelumas Alkyl Benzene tidak merusak isolasi kumparan. Tabe13.16 Hasil pengujian kompatibilitas refrigeran CFC-12, seri 4 dan pelumasnya terhadap material isolasi kumparan motor hermetik[ 4] Rating dampak CFC-12 0,2 Seri 4 0,2 Pelumas Napthenic 2,9 CFC-12 dengan Pelumas Napthenic 2,0 refrigeran dengan seri 4 Pelumas Alkyl 2,0 dengan BenzeneCFC-12 Pelumas Alkyl 0,2 dengan refrigeran seri Benzene Keterangan: 4 Refrigeran seri 4 adalah campuran 22/152a/124 pada komposisi berat 36/24/40 %. Pengujian dilakukan pada temperatur 121°C selama 30 hari.

Jenis filter drier yang biasa digunakan pada mesin CFC-12 adalah dari grade XH5 atau XH-6. Jenis filter drier tersebut tidak kompatibel dengan refrigeran R401A, R-401B, maupun refrigeran R-409. Filter drier yang digunakan untuk refrigeran-refrigeran campuran tersebut

haruslah dari grade XH-9 atau yang

ekivalen. Oleh sebab itu, sebelum melakukan retrofit, harus dicari informasi mengenai jenis filter drier yang terdapat pada sistem lama, dan harus diperoleh informasi dari pembuatnya apakah filter drier tersebut dapat digunakan untuk HCFC atau HFC. Hal lain yang harus diperhatikan dalam penggunaan refigeran-refrigeran campuran HCFC dan HFC ini adalah kompatibilitasnya terhadap material selang

76

pengisi. Pengujian permeabilitas yang dilakukan[4] menunjukkan bahwa refrigeran-refrigeran campuran HCFC dan HFC mempunyai permeabilitas (kebocoran pada dinding selang) yang tinggi pada selang dengan pelapis Nitril (lihat Tabel 3.17). Namun demikian nilai permeabilitas sebenamya adalah lebih kecil dari nilai yang ditunjukkan pada tabel tersebut. Tabe13.17 Hasil pengujian permeabilitas refrigeran CFC-12, HFC-134a, dan refrigeran campuran HCFC dan HFC pada selang pengisi Laju Permeabilitas, g/cn2, tahun Refrigeran Nylon-lined Nitril CFC-12 0,7 3,7 HFC-134a 0,8 6,8 Campuran 4,3 24,4 HCFC/HFC* * campuran HCFC-22/HFC-152a/HCFC-124 pada presentase berat 33/15/52 Refrigeran campuran HCFC/HFC mempunyai tingkat racun yang rendah dengan AEL (Allowable Exposure Limit) yang tinggi yaitu 1000 ppm. Bahaya dan caracara penanganan kontaminasi refrigeran ini pada konsentrasi tinggi adalah sama seperti pada HCFC atau HFC dan refrigeran halokarbon lainnya. Refrigeran campuran HCFC dan HFC memang tergolong tidak mudah terbakar. Namun hal itu hanya terjadi pada temperatur di bawah 100°C dan tekanan 1 atmosfer. Pada temperatur atau tekanan yang lebih tinggi refrigeran ini dapat menyala, apalagi terdapat lingkungan yang kaya oksigen (konsentrasi di atas konsentrasi udara). Oleh sebab itu pencampuran antara refrigeran ini dengan udara pada tekanan tinggi harus dihindari, karena akan teIjadi penyalaan spontan. Pada saat pengisian atau pengeluaran harus diperhatikan agar pencampuran dengan udara tidak terjadi. Sistem yang akan diisi harus dikosongkan/di vakum terlebih dahulu, demikian juga selang dan saluran-salurannya. Detektor halogen cukup memadai untuk mendeteksi refrigeran campuran HCFC/HFC. Saat ini telah dikembangkan pewarna fluorescent untuk mendeteksi kebocoran dalam sistem refrigerasi. Pewama ini tidak terlihat dengan sinar biasa, tetapi dapat terlihat bila terkena sinar Ultra Violet (UV). Pewarna dimasukkan ke dalam sistem refrigerasi bersama-sama dengan

77

pelumas pada saat servis. Apabila teljadi kebocoran, maka zat pewama akan keluar pada tempat yang bocor untuk selanjutnya dideteksi dengan sinar UV . Refrigeran R-401A, R-401B, dan R-409 dikemas dalam tabung bertekanan yang dilengkapi Jengan peralatan keamanan tekanan lebih. Tabung dicat berwana sesuai dengan jenis refrigeran dihat Tabe13.12). Refrigeran campuran HCFC/HFC dapat di recovery, reclaim, dan recycle. Procesprocess tersebut harus dilakukan dengan menggunakan peralatan yang tepat dan sesuai. Apabila refrigeran campuran ini terkontaminasi berat sehinggga prosesproses reclaim dan recycle tidak memungkinkan maka refrigeran ini harus dimusnahkan.

3.3.2.3.

R-414B

Refrigeran R-414B merupakan refrigeran campuran HCFC-22/HCFC-124/HCFC142b/R-600a (50/39/9.5/1.5) yang diproduksi oleh DuPont Canada dan hanya diedarkan di Canada. Produsen lain refrigeran ini adalah ICOR International, yang menggunakan merk dagang Hot Shot[5]. Refrigeran ini diproduksi sebagai penganti R-12 untuk mesin refrigerasi dan AC stasioner, dan MAC. Oleh ICOR internasional refrigeran ini juga dianjurkan untuk digunakan sebagai pengganti refrigeran HFC-134a dan R-500. Kurva jenuh refrigeran ini dibandingkan dengan refrigeran CFC-12, R-414B dan R-500 dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Perbandingan kurva Jenuh CFC-12 dengan R-414B, dan R-500

78

Dari Gambar 3.6 dapat terlihat bahwa kurva jenuh cairan dan uap R -414 B berada di atas kurva jenuh CFC-12, dan mendekati dengan kurva jenuh R-500. Pada temperatur evaporator tekanan operasi R-414B mirip dengan tekanan CFC-12, sedangkan temperatur kondensor tekanan uap R-414 hanya 5% lebih tingi dari pada tekanan CFC-12. Kombinasi antara temperatur, tekanan operasi dan panas laten yang lebih besar membuat performansi pendinginan R-414B lebih baik dari pada CFC-12 dan HFC-134a. Refrigeran R-414B dapat langsung diretrofit ke dalam sistem CFC-12 tanpa perlu mengganti pelumas mineral. Adanya R-600a di dalam refrigeran R-414B membuat kelarutan pelumas menjadi sangat baik dan menjamin kembalinya pelumas ke dalam kompresor. Refrigeran ini juga kompatibel dengan pelumas sintetik seperti POE dan PAG. Seperti halnya campuran zeotropik lainnya, pengisian refrigeran ini dilakukan dengan Dengeluarkan cairan dari dalam selinder. Pengisian dengan cara ini akan membuat komposisi refrigeran yang memasuki sistem sesuai dengan komposisi R-414B. Karena R-414B lebih ringan dari CFC-12, maka jumlah muatan (massa) refrigeran yang diisikan ke dalam sistem lebih kecil. Untuk sistem CFC-12, jumlah muatan refrigeran yang diisiakn hanyalah 80% dari muatan refrigeran CFC-12. Sedangkan bagi sistem HFC-134a dan R-500 muatan refigeran adalah 90 dan 100% muatan refrigeran semula.

3.3.2.4.

R-416A

R-416A merupakan campuran zeotropik dari refrigeran HFC-134a/HCFC-124/R600a 159/39.5/1.5) yang diproduksi oleh CFC Refimax LLC, USA dan dikomersialkan dengan merk Aspen Refrigeran R-416A atau FRlGC FR-12[6]. Perbandingan sifat-sifat refrigeran ini dengan refrigeran CFC-12 dan refrieran lain pengganti CFC-12 dapat dilihat pada TabeI3.12. Keungulan dari refrigeran campuran zeotropik ini adalah temperatur glide nya yang sangat rendah dengan demikian perbedaan tekanan cairan dan uap menjadi lebih kecil dibandingkan dengan refrigeran zeotropik lainnya yang telah dibahas. Dengan demikian fraksinasi tidak menjadi masalah dengan refrigeran ini, dan refrigeran ini dapat 79

dilakukan penambahan refrigeran (Top in). Karena sifatnya yang hampir mendekati azeotropik ini, refrigeran ini juga dapat digunakan pada chiller sentrifugal dan evaporator tipe banjir (flooded evaporator). Kurva jenuh cairan dan uap dari refrigeran ini dan perbandingannya dengan CFC12 diperlihatkan pada Gambar 3.7. Dari gambar ini dapat terlihat bahwa, tekanan operasi R-416A lebih rendah dari CFC-12. Demikian pula dengan perbandingan kompresinya, dengan demikian daya kompresor yang dibutuhkan menjadi lebih kecil. Kelebihan lain dari refrigeran ini adalah dapat digunakan bersama jenis pelumas apa saja yang biasa digunakan pada mesin refrigerasi, baik pelumas mineral, Alkyl Benzene, maupun POE. Pelumas yang kompatibel dengan refrigeran ini diperlihatkan pada Tabel 3.18 . Karena tekanan operasinya yang lebih rendah, maka temperatur evaporator tidak saat terlalu rendah, oleh sebab itu refrigeran ini hanya cocok digunakan pada mesin-mesin pendingin temperatur tinggi atau menengah . Karena berbeda jauh dengan kurvajenuh R-500, refrigeran ini tidak digunakan untuk pengganti R-500, R-401A, R-401B, atau R-409.

Gambar 3.7 Perbandingan kurvajenuh CFC-12 dengan R-416A, dan R-500 80

Tabel 3.18 Jenis pelumasyang kompatibel dengan R-416A Alkylbenzene Jenis Pelumas 300 400 500

Mineral Jenis 3GS Pelumas 4GS 5GS

POE Viskositas 32 (ISO) 68 100

3.3.2.5. R-413A R-413A merupakan campuran tiga komponen HFC-134a, PFC-218 dan Isobutan dengan komposisi masing-masing 88,9, dan 3 %. Refrigeran ini diproduksi oleh DuPont untuk menggantikan refrigeran CFC-12 pada penggunaan yang luas khusunya mesin refrigerasi iomestik, komersial, industrial dan juga MAC. Perbandingan sifat-sifat refrigeran ini dengan CFC-12 dan refrigeran lain dapat dilihat pada Tabel 3.12, sedangkan perbandingan kurva jenuhnya dapat dilihat pada Gambar 3.8. Dari kurva tersebut dapat terlihat bahwa kurva jenuh cairan dan uap tidak terlalu berbeda, karena kecilnya temperatur glide dari refrigeran ini. Tekanan

R-4l3A

lebih

tinggi

dari

pada

CFC-12,

bahkan

81

lebih dekat dengan kurva jenuh R-500. Dengan demikian refrigeran ini sebenarnya bisa juga dignakan sebagai pegganti R-500, R-401A, R-40lB, atau R409. Meskipun tekanan jenuhnya lebih tinggi dari CFC-12, namun dari hasil pengujian yang dilakukan oleh DuPont[7] diketahui bahwa temperatur discharge dari R-413A lebih rendah dari CFC-12. Hasil pengujian tersebut ditunjukkan pada Tabel 3.19.

Gambar 3.8 Perbandingan kurvajenuh CFC-12 dengan R-413A, dan R-500 Tabe13.19 Hasil pengujian R-413A[7] Temperatur evaporator: 4°C Temperatur kondensor: 43°C

Temperatur Discharge (OC) Tekanan Discharge (kPa)

T emperatur evaporator: -18°C T emperatur konensor: 43°C

CFC-12

R-413A

CFC-12

R-413A

79

72

119

106

1110

1320

1110

1320

82

Refrigeran R-413A kompatibel dengan semua jenis pelumas yang digunkan pada mesm refrigerasi seperti pelmas mineral, Alkyl Benzene, POE dan P AG. Campuran refrigeran dan pelumas kompatibel dengan semua jenis logam yang biasa digunakan pada mesin refrigerasi. Pencampuran antara R-413A dan CFC-12 tidak dikehendaki. Meskipun kedua refrigeran tidak bereaksi, hasilnya berupa campuran yang sulit dipisahkan, bahkan dengan menggunakan mesin recyc1e dan reklamasi sekalipun. Hal ini disebabkan karena titik didih yang hampir sama. Disamping itu hasil pencampuran akan menghasilkan refrigeran dengan tekanan yang lebih tinggi dari tekanan komponen murninya. Kompatibilitas refrigeran R-413A + pelumas mineral 5 GS dengan beberapa jenis elastomer dinmjukkan pada Tabel 3.20. Namun demikian hasil yang ditunjukkan dalam tabel tersebut merupakan hasil pengujian dalam tabung tertutup di laboratorium. Kompatibiltas sesungguhnya bergantung kepada kondisi operasi, dan kwalitas elastomer. Seeara umum dapat dikatakan bahwa elastomer yang biasa digunakan pada mesin refrigerasi kompatibel dengan refrigeran ini. Tabel3.20 Kompatibilitas R-413A dengan beberapa elastomer Ranking

Pemuaian linier Rata-rata (%)

Perubahan berat ) rata-rata(%

Neoprene WRT

la

9,61

8,29

HNBR

2c

5,26

17,01

NBR

la

2,57

7,77

EPDM

2c

9,23

38,27

Elastomer

Silikon la 1,94 5,61 Epichlorohydrin la 1,10 6,69 Wujud: 1. tidak berubah, 2. Ada perubahan permukaan, 3. Perubahan permukaan yang parah Perubahan sifat: a. tidak ada perubahan, b. Ada perubahan sedikit, c. Perubahan yang parah Kompatibilitas refrigeran R-413A + pelumas mineral 5 GS dengan beberapa jenis plastik ditunjukan pada Tabel 3.21. Seeara umum dapat dikataka bahwa plastik yang biasa digunakan pada mesin refrigerasi kompatibel dengan refrigeran ini. 83

Tabel3.21 Kompatibilitas R-413A + pelumas 5 GS Plastik

Ranking

Perubahan berat rata-rata (%)

Polyester (TPME)

Ic

5,83

Nylon

la

0,03

Epoxy la 0,52 Jenis filter drier yang digunakan untuk refrigeran ini adalah jenis filter drier untuk refigeran HFC. Dengan demikian untuk meretrofit sistem CFC-12 diperlukan penggantianfilter drier. Refrigeran ini termasuk refrigeran yan tidak beracun dan tidak mudah terbakar. Prosedur penangan yang berkaitan dengan keamanan dan keselamatan adalah sama seperti penangan refrigeran kelas Al lainnya. Demikian juga cara-cara deteksi kebocoran, penyimpanan, recovery, recycle, dan penghancurannya.

3.3.2.6. R-423A Refrigeran R-423A merupakan campuran biner dari HFC-134a dan HFC-227ea dengan komposisi masing-masing 52,5 dan 47,5 %. Refrigeran ini digunakan untuk menggantikan CFC-12 pada chiller sentrifugal. Meskipun refrigeran ini merupakan refrigeran campuran zeotropik, tetapi mempunyai temperatur glide yang sangat kecil «1°C) sehingga mirip dengan campuran azeotropik. Kurva jenuh dari refeigeran ini serta perbandingannya dengan kurva jenuh CFC12 diperlihatkan pada Gambar 3.9. Dari gambar ini terlihat bahwa kurva jenuh cairan dan uap tidak terlalu berbeda sebagai akibat kecilnya temperature glide. Tekanan refrigeran ini berada di bawah CFC-12, hal ini menyebabkan efek pendinginan yang lebih kecil dibandingkan dengan CFC-12. Karena kurva jenuh berada jauh di bawah kurva jenuh R-500, refrigeran ini tidak dapat menggantikan refrigeran R-500.

84

Gambar 3.9 Perbandingan kurvajenuh CFC-12 dengan R-423A, dan R500 Karena refrigeran R-423A merupakan campuran dari refrigeran HFC, maka material dan komponen yang biasa dipakai untuk refrigeran HFC akan kompatibel dengan refrigeran ini. Untuk meretrofit sistem CFC-12 ke refrigeran ini, perlu diperhatikan perubahan komponen yang diperlukan seperti minyak pelumas yang harus diganti dari mineral ke POE, filter drier dsb. Hal-hal yang berkaitan dengan keselamatan dan keamananjuga sama dengan refrigeran HFC pada umumnya. 3.3.3. PENGGANTI CFC-13, R-13Bl DAN R-503 CFC-13, dan R-503 pada umumnya digunakan pada refrigerasi ternperatur rendah dan industri di bawah -40°C. Sedangkan refrigeran R-13B1 lebih banyak digunakan sebagai pemadam kebakaran (Halon). Refrigeran yang dapat menggantikan refrigeran -refrigeran tersebut adalah HFC-23, dan R-508B. Namun karena HFC-23 dan R-508B mempunyai GWP yang besar 1,12240 dan 11030) maka refrigeran-refrigeran ini tidak mempunyai prospek.

85

Tabe13.22 Perbandingan sifat CFC-13, R-503, dan beberapa refrigeran altematif penggantinya [8]-[9] Sifat

CFC-13 CF3Cl

HFC-23 CHF3

Berat Molekul Titik didih normal, °C Titik beku, °C Temperatur kritik, °C ODP GWP Kelarutan dalam air, %, pada temperatur 20°C Densitas cairan pada -29°C, kg/m3 Tekanan uap pada 25°C Panas laten penguapan pada titik didih normal, kJ/kg Temperatur Glide, °C Pelumas* Aplikasi

104,5 -81,4 N/A 28,8 1 14190 N/A 1293,3 3603,4 149,68

Rumus Kimia

Warna Tabung

70 -80,1 N/A 25,8 0 12240 0,1

R-403B HCFC-22/R290/R-218 56/5/39 103,25 -49 N/A 88,67 0,028 4386 <0,5%

R-503 HFC-23/CFC13 40,1/59,9 82,3 -88,7 N/A 19,4 0,06 13408 N/A

R-508B HFC-23/FC116 46/54 95,5 -88,0 N/A 13,7 0 11030 N/A

1217 4728,6 238,22

1272 190,0

1228 N/A 179.3

1244 N/A 168,2

1,1 M, A, P Reprigerasi temperatur rendah, freezer medis, mesin reprigerasi bertingkat

0 M, A Reprigerasi temperatur rendah, freezer medis, mesin reprigerasi bertingkat

0 P Reprigerasi temperatur rendah, freezer medis, mesin reprigerasi bertingkat Biru Tua

0 0 M P Reprigerasi Reprigerasi temperatur temperatur rendah, freezer rendah, freezer medis, mesin medis, mesin reprigerasi reprigerasi bertingkat bertingkat Biru Muda

Biru Muda Abu Muda Biru – Hijau Keabuan *M = minyak pelumas Mineral, A = minyak pelumas Alkyl Benzene, P = minyak pelumas Polyol Ester

85

Perbandingan sifat antara refrigeran CFC-13, R-503 dan penggantinya dapat dilihat pada Tabel 3.22. Dari Tabel ini dapat dilihat bahwa HFC-23, dan R-508B mempunyai kemiripan sifat-sifat fisik tetapi mempunyai sifat lingkungan yang lebih baik karena tidak memiliki nilai ODP dan nilai GWP yang lebih rendah. 3.3.3.1. HFC-23 Sama seperti refrigeran yang digantikan refrigeran ini biasanya digunakan untuk temperatur rendah, yaitu sebagai refrigeran pada mesin refrigerasi kompresi uap bertingkat (cascade) sisi temperatur rendah. T emperatur kritik yang rendah membuat refrigeran ini tidak dapat beroperasi pada temperatur kondensor yan normal, dengan demikian hanya dapat beroperasi pada temperatur kondensor yang lebih rendah dari temperatur udara sekeliling yang normal. Perbandingan kurva jenuh antara refrigeran ini dengan refrigeran yang digantikannya dapat dilihat pada Gambar 3.10. Dari gambar ini terlihat HFC-23 mempunyai tekanan yang lebih tinggi dari CFC-13, tetapi lebih rendah dari tekanan R-503. Naun demikian, pada temperatur yang lebih rendah dari -40°C refrigeran-refrigeran ini mempunyai kurva jenuh yang tidak terlalu berbeda.

Gambar 3.10 Perbandingan kurva jenuh CFC-13, R-503 dengan HFC-23, dan R508B

86

Sama seperti refrigeran HFC lainnya, refrigeran ini tidak mudah menyala dan tidak beracun, dan mempunyai nilai paparan yang dibolehkan sama seperti refrigeran yang digantikannya. Selain itu HFC-23 kompatibel dengan material dan komponen utama yang biasa digunakan di sistem R-503 dan CFC-13. Dengan demikian refrgeran ini daat diretrofit ke dalarn sistem CFC13 dan R-503. Perubahan performansi dari sistem yang diretrofit dengan HFC-23 dapat dilihat pada Tabel 3.23. Dari pengujian pada temperatur evaporator -84,4°C dan temperatur kondensor -29°C[8], terlhat bahwa kapasitas pendinginan dari mesin yang telah di retrofit dengan HFC-23 sedikit lebih baik dari CFC-B, tetapi berkurang hampir 40% dari R-503. Kenaikan kapasita spendinginan dibandingkan dengan CFC-13 terjadi karena kalor laten penguapan HFC-23 yang lebih besar. Tetapi besamya efek refrigerasi ini tidak diimbangi dengan perbandingan kompresi. HFC-23 mempunyai tekanan evaporator yang lebih kecil perbandingan kompresi yang lebih besar di bandingkan dengan R-503 sehingga, kapasitas pendinginan dann COPnya menjadi lebih kecil dbandingkan dengan R-503. Tabe13.23 Perubahan performansi berdasarkan data pengujian pada temperatur kondensor29°C, dan temperatur evaporator -84,4°C, tanpa subcooling[8] Refrigeran

Perbanding an Kompresi

Tekanan

Tekanan

COP

Kapasitas

Evaporator, (kPa)

Kondensor, (kPa)

CFC-13

86,3

872,5

10,1

0,472

(CFC-13 = 100) 100

R-503

127,7

1206,6

9,5

0,542

157

HFC-23

88,3

1052,7

12,0

0,486

106

pendinginan

HFC-23 bekerja dengan pelumas Polyolester (POE) oleh sebab itu pada saat retrofit pelumas mineral maupun alkylbenzen harus dikeluarkan dan dikuras. Karena HFC-23 mempunyai tekanan evaporator yang hampir sama, maka tidak diperlukan seting ulang superpanas pada katup ekspansi. Namun untuk retrofit sistem R-503, karena tekanan evaporator yang jauh berbeda, maka seting ulang

87

temperatur superpanas perlu dilakukan . Pada setiap retrofit dan servis penggantian filter drier perlu dilakukan. Pada retrofit mesin CFC13 dengan HFC-23 filter drier harus diganti ke jenis yang biasa digunakan untuk refrigeran HFC yaitu dengan grade yang lebih tinggi. Sedangkan untuk mesin R-503, jenis filter driernya sudah dari jenis filter drier untuk HFC, jadi tidak diperlukan perubahanjenis filter drier. 3.3.3.2. R-S08B Refrigeran altematif lainnya untuk rnenggantikan CFC-13 dan R-503 adalah R508B. Refrigeran ini rnerupakan refrigeran carnpuran azeotropik biner, yaitu HFC-23 dan FC-116 dengan kornposisi rnasingrnasing 46 dan 56%. Karena rnasih rnengandung HFC-23 dan kandungan fluor yang sangat tinggi pada FC116 refrigeran ini rnasih rnerniliki GWP yang tinggi rneskipun ODPnya no!. Perbandingan kurva jenuh refrigeran ini dengan CFC-13 dan R-503 dapat dilihat pada Garnbar 3.10. Dari kurva jenuh tersebut dapat diliat bahwa kurva jenuh cairan dan uap berirnpit unruk R-508B ini. Hal ini rnenunjukkan bahwa perbedaan kedua kurva jenuh tersebut sangat kecil (lebh keci1 dari R-503) sehingga dapat digolongkan sebagai refrigeran azeotropik. Refrigeran ini dapat digunakan langsung pada sistern CFC-13 rnaupun R-503 dengan penggantian pelurnas, filterdrier dan seting katup ekspansi. Perubahan performansi dari sistern yang diretrofit diperlihatkan pada Tabel 3.24. Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa kapasitas pendinginan R-508B rnendekati kapasitas pendinginan R-503, dan lebih baik dari kapasitas pendinginan CFC-13 dan HFC23. Sedangkan dari segi efisiensi pada kondisi operasi pengujian seperti yang diperlihatkan dalarn judul tabel, sistern dengan R-508B rnendekati cfisiensi CFC13, rnelebihi efisiensi HFC-23 dan R-503 . Tabe13.24 Perubahan performansi berdasarkan data pengujian pada ternperatur kondensor35°C, dan ternperatur evaporator -84,4°C, subcooling 5,6°C, ternperatur isap -17,8°C, isentropik efisiensi 70%, volurne clearance 4%[9]

88

Refrigera n

T ekanan (kPa) Isap,

CFC-13 R-503 HFC-23 R-508B

83 124 90 124

Tekanan Temperatur Keluar, (kPa) Keluar, DC 717 999 848 1013

92 107 138 85

Efisiensi (R-503 = 100) 105 100 95 103

Kapasitas pendinginan (R-503 = 100) 71 100 74 98

Diantara ketiga refrigeran lainnya, refrigeran R-508B rnerniliki ternperatur keluar yang lebih tinggi. R-508B bekerja dengan pelurnas Polyolester (POE) oleh sebab itu pada saat retrofit pelumas mineral rnaupun alkylbenzen harus dikeluarkan dan dikuras, sehingga kandungan pelurnas mineral atau alkyl dalarn pelurnas baru tidak lebih dari 5%. Mnurut buku petunjuk pabrik pembuatnya, jenis filter drier yang biasa digunakan pada sistem R-503 dan CFC-12 masih tetap dapat digunakan pada R-508B. 3.3.4.

PENGGANTI R-500

Refrigeran pengganti yang dapat meretrofit sistem R-500 dan banyak ditemui adalah mirip dengan refrigeran pengganti CFC-12, yaitu: R-401A, R-401B, R409A, R-414B, R-413A. Sifat refrigeran ini telah dibahas dalam sub bab 3.3.2. Refrigeran lain yang juga disebut sebagai pengganti R-500 adalah HCFC-124 dan HFC-216fa[10], namun refrigeran ini mempunyai tekanan yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan R-500 sehingga kemungkinan untuk dapat diretrofit pada sistem R-500 sangat kecil. Kurva jenuh refrigeran-refrigeran ini di bandingkan dengan R-500 diperlihatkan pada Gambar 3.11.

89

GambaI' 3.11 Perbandingan kurva jenuh R-500, dengan HCFC-124 dan R-236 fa 3.3.5. PENGGANTI CFC-114 Refrigeran yang dapat lazim diretrofit ke sistem CFC-114 antara lain adalah HCFC-124 dan HFC-236fa. Perbandingan kurva jenuh antara refrigeranrefrigeran ini diperlihatkan pada Gambar 3.12. Dari kurva jenih tersebut dapat dilihat bahwa refrigeran pengganti CFC-114 mempunyai tekanan jenuh yang lebih tinggi. Perbandingan beberapa sifat refrigeran-refrgerant pengganti CFC-114 dapat dilihat pada T abel 3.25. 90

Gambar 3.12 Perbandingan kurvajenuh CFC-114, dengan HCFC-124 dan HFC236fa 3.3.5.1. HCFC-124 HCFC-124 bisa digunakan untuk retrofit chiller dan mesin refrigerasi industri CFC-1l4 . Tekanan HCFC-124 lebih tinggi dari tekanan CFC-1l4 sehingga kapasitas refrigerasinya lebih besar, tetapi daya kompresor akan lebih besar sehingga dapat menyebabkan overload pada motor listrik apabila tidak dimodifikasi. Katup ekspansi juga harus dimodifikasi biasanya menggunakan grade XH-6 atau XH-9[1 0] . HCFC-124 dapat digunakan bersama pelumas mineral atau alkylbenzene dan kompatibel dengan semua material yang biasa digunakan pada mesin R-114 .

91

Tabe13.25 Perbandingan sifat CFC-114, HCFC-124, DAN hfc-236fa Sifat Rumus Kimia Berat Molekul Titik didih normal, °C Titik beku, °C Temperatur kritik, °C ODP GWP Kelarutan dalam air, %, pada temperatur 20°C Densitas cairan pada -29°C, kg/m3 Tekanan uap pada 25°C Panas laten penguapan pada titik didih normal, kJ/kg Temperatur Glide, °C Pelumas* Aplikasi

Warna Tabung

CFC-14 C2Cl2F4 171 3,7 -95 145,7 1,0 9880 N/A

HCFC-124 C2HClF4 136,5 -12,0 N/A 122,2 0,026 599 N/A

HFC-236fa C3H2F6 152,4 -1,4 -103 124,9 0 9650 N/A

1456 214,4 136

1341 386 194

1360 272,4 160,4

0 M Chiller sentrifugal Refrigerasi Industri

0 M Chiller sentrifugal Refrigerasi Industri

0 P Chiller sentrifugal Refrigerasi Industri Pemadam api

Biru Laut

Hijau

N/A

*M = minyak pelumas Mineral, A = minyak pelumas Alkyl Benzene, P = minyak pelumas Polyol Ester

91

HCFC-124 tidak akan bereaksi dengan CFC-114, tetapi apabila bercampur akan sulit dipisahkan dengan cara destilasi, dan mempunyai sifat yang jauh berbeda dengan sifat HCFC124 maupun CFC-114 murni dan mungkin menjadi tidak kompatibel dengan me sin. Oleh sebab itu sebelum pengisian mesin harns benarbenar dikosongkan dari refrigeran lama CFC-114. 3.3.5.2. HFC-236fa HFC-236fa tidak mengandung khlor atau Brom, dengan demikian ramah terhadap ozon, tidak beracun dan tidak mudah terbakar. HFC-236 juga biasa digunakan untuk pemadam kebakaran, dan pencegah ledakan. HFC-236fa kompatibel dengan semua logam, plastik dan elastomer yang biasa dipakai dalam sistem CFC-114[ll] Filter drier yang biasa digunakan untuk sistem CFC-114 adalah molecular sieve dengan grade XH-5. Filter drier jenis ini tidak dapat digunakan untuk HFC236fa, harus diganti dengan grade XH-7 atau XH-9. Pelumas mineral dan alkyl benzene tidak dapat digunakan dengan HFC-236fa. Pelumas P AG dengan viskositas rendah mempunyai slobilitas yang baik dengan R-236fa, tetapi tidak demikian pada viskositas tinggi. HFC-236fa sangat baik dgunakan bersama pelumas POE.

3.3.6. PENGGANTI R-502 R-502 digunakan pada mesin refrigerasi untuk lingkup yang cukup luas seperti penggunaan diperalatan pendingin supermarket, insutri makanan, cold storage, refrigerasi transport dan mesin refrigerasi bertingkat untuk refrigerasi temperatur rendah. R-502 mempunyai efisiensi dan kapasitas pendinginan yang baik, dengan temperatur keluar kompresor yang relatif lebih rendah dibandingkan dengan mesin R-22 satu tingkat. Seperti yang tercantum dalam Tabel 3.6 refrigeran yang dapat diretofit ke dalam sistem R-502 adalah R-402A, R-403B, R-408A dari kelompok HCFC, dan R404A, R-507 dari kelompok HFC. Perbandingan refrigerant R-502 dan penggantinya dari kelompok HCFC dan

92

HFC tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.13 dan 3.14.

Gambar 3.13 Perbandingan kurva jenuh R-502, dengan R-402A, R403B, dan R408A

Gambar 3.14 Perbandingan kurva jenuh R-502, dengan R-404A, R422A, dan R507 93

Dari Gambar 3.13 dapat terlihat bahwa R-402A dan R-403B mempunyai perbedaan tekanan uap jenuh dan cair jenuh yang kecil, sehinga glide temperatumya juga kecil. Refrigeran ini mempunyai tekananjenuh yang lebih besar dari R-502 pada temperatur kondensor. Sedangkan refrigeran R-408A mempunyai glide temperatur yang sangat kecil, demikian juga perbedaan tekananjenuhnya dengan R-502. Gambar 3.14 juga menunjukan kecenderungan yang sarna R-404A dan R-422A mempunyai glide temperatur yang sangat kecil, demikian juga perbedaan tekanan jenuhnya dengan tekanan jenuh R-502. R- 507 mempunyai tekanan jenuh yang lebih tinggi dari R-502 terutama pada kisaran temperatur kondensor Perbandingan beberapa sifat refrigeran R-502 dengan penggantinya dapat dilihat pada Tabel 3.26 dan 3.27.

3.3.6.1. R-402A R-402A mempunyai tekanan keluar kompresor yang sama dengan R-502, memiliki kapasitas refrigerasi yang lebih besar, narnun mempunyai efisiensi yang lebih rendah dari R-502. Namun demikian sifat-sifat permpindahan panasnya lebih baik dibanding R-502, dengan demikian kerugian pada efisiensi dapat dikompensasi dengan performansi perpindahan panasnya. Refrigeran ini dapat digunakan dengan pelumas mineral, alkyl benzene, atau campuran pelumas mineral dan alkylbenzene atau mineral/POE. Campuran refrigerant R-402A dengan pelumaspelurnas terse but mempunyai kestabilan yang memadai dan kompatibel dengan semua logam, elastomer, material pembungkus kumparan motor kompresor dan plastik yang biasa digunakan pada mesin refrigerasi R-502 . R-402A sangat stabil dan tidak akan bereaksi dengan R-502, tetapi apabila tercampur akan sulit dipisahkan. Carnpuran R-402A dengan R-502 akan menghasilkan performansi yang berbeda dengan refrigeran aslinya. Dengan demikian, harus diupayakan agar R-402A tidak bercampur dengan R-502. Pengurasan refrigeran harus dilakukan sebelum sistem diretrofit dengan refrigeran R -402A.

94

Tabe1 3.26 Perbandingan sifat R-502, R-402A, R-403B dan R-408A Sifat Rumus Kimia Berat Molekul Titik didih normal, °C Titik beku, °C Temperatur kritik, °C ODP GWP Kelarutan dalam air, %, pada temperatur 20°C Densitas cairan pada -29°C, kg/m3 Tekanan uap pada 25°C Panas laten penguapan pada titik didih normal, kJ/kg Temperatur Glide, °C Pelumas* Aplikasi

R-502 HCFC22/CFC-115 48.8/51.2 111,6 -45,2 N/A 80.7 0.23 5494 N/A 1233 1166 172,5 0 M Reprigerasi komersial dan industrial temperatur rendah

R-402A HFC-125/HC290/HCFC-22 60/2/38 101,55 -49,2 N/A 75,5 0,02 2746 Tidak ditemukan 1152 1337 194,0

R-403B HCFC-22/HC290/R-290/R-218 56/5/39 103,25 -49,0 N/A 88,67 0,028 4386 Tidak ditemukan 1110 1272 190,6

1,4 1,1 M, A M, A Reprigerasi Reprigerasi komersial temperatur rendah, temperatur freezer medis, rendah, Supermarket transpor Warna Tabung Ungu Muda Coklat Muda Abu Muda *M = minyak pelumas Mineral, A = minyak pelumas Alkyl Benzene, P = minyak pelumas Polyol Ester

R-508A HFC-125/HFC143a/HCFC-22 7/46/47 87 -46,6 N/A 83,30 0,024 3102 Tidak ditemukan 1071 1200 224,9 0,56 M, A Reprigerasi komersial temperatur rendah, cool storage Ungu Sedang

95

Tabe1 3.27 Perbandingan sifat R-502, R-404A, R-422A dan R-507 Sifat Rumus Kimia Berat Molekul Titik didih normal, °C Titik beku, °C Temperatur kritik, °C ODP GWP Kelarutan dalam air, %, pada temperatur 20°C Densitas cairan pada -29°C, kg/m3 Tekanan uap pada 25°C Panas laten penguapan pada titik didih normal, kJ/kg Temperatur Glide, °C Pelumas* Aplikasi

R-502 HCFC-22/CFC115 48.8/51.2 111,6 -45,2 N/A 80.7 0.23 5494 N/A 1233 1166 172,5

R-404A HFC-125/HFC143a/HFC-134a 44/52/4 97,6 -46,7 N/A 72,1 0 3859 Tidak ditemukan 1050 1255 202,1

R-404A HFC-125/HFC143a/HC600a 85,1/11,5/3,4 116 -47 N/A 71,7 0 2530 Tidak ditemukan 1136 1300 175,8

0 0,83 3 M P M, A, P Reprigerasi Reprigerasi Reprigerasi komersial dan temperatur temperatur industrial rendah, rendah, temperatur komersial dan komersial dan rendah industrial industrial Warna Tabung Ungu Muda Jingga Jingga Muda *M = minyak pelumas Mineral, A = minyak pelumas Alkyl Benzene, P = minyak pelumas Polyol Ester

R-507 HCFC-22/R290/R218 56/5/39 98,9 -46,7 N/A 70,9 0 3900 Tidak ditemukan 1067 1296 200,5 0 P Reprigerasi temperatur rendah, komersial dan industrial Biru Air

96

Filter drier untuk R-502 yang biasanya dari grade XH-5 tidak dapat digunakan untuk R-402A. Filter drier dengan grade XH-9 sebaiknya digunakan untuk R402A[12]

3.3.6.2. R-403B Seperti halnya R-402A, R-403B merupakan refrigeran campuran yang masih mengandung HCFC-22, dan memiliki nilai ODP, sehinga refrigeran ini dianggap sebagai refrigeran transisi pengganti R-502. R-403B compatibel dengan semua material yang biasa digunakan pad a sistem R502, dan dapat beekerja baik dengan pelumas mineral.

3.3.6.3. R-408A Sarna seperti halnya R-402A dan R-403B, R-408 merupakan refrigeran yang dapat diretrofit ke dalam sistem R-502 karena kompatibel dengan semua material yang digunakan pada sistem R502. Minyak pelumas mineral yang biasa digunakan pada sistem R-502 juga masih tetap dapat digunakan dengan refrigeran R-508, narnun performansi akan lebih baik apabila digunakan pelumas POE. Dibandingkan dengan R-402A, tekanan dan temperatur refrigeran keluar kompresor lebih kecil, dengan demikian lebih mendekati tekanan dan temperatur R-502. Tekanan keluar kompresor refrigeran R-408A hanya lebih bear 5 psi, sedangkan temperatumya 11°C lebih besar ketimbang R-502[13]. Filter drier pada umumnya selalu diganti pada setiap retrofit, untuk R-408A jenis filter drier adalah sarna dengan R-502.

3.3.6.4. R-404A Sifat-sifat R-404A harnpir sarna dengan R-402A, tetapi mempunyai performansi yang lebih baik. R-404A mempunyai performansi keseluruhan yang lebih baik dibandingkan dengan R502. Temperatur refrigeran keluar kompresor dapat mencapai 9°C lebih rendah dibandingkan

97

dengan R-502. Hal ini akan membuat umur kompresor menjadi lebih panjang clan pelumas menjadi lebih stabil. Refrigeran ini digunaan bersarna pelumas POE, oleh sebab itu dalarn retrofit penggantian dan pengurasan peluma perlu dilakukan.

3.3.6.5. R-422A R-422A selain dapat digunakan untuk meretrofit mesin R-502 dapat juga digunakan untuk mengganti R-22. Meskipun tekanan refrigeran keluar komprsor lebih besar di bandungkan dengan R-502, temperatur keluaran kompresor lebih kecil[I4]. Refrigeran ini mempunyai temperatur glide sebesar 3°C pada temperatur evaporator 4°C, dan akan menjadi lebih kecHI °C, pada temperatur evaporator 29°C. Pelumas mineral, alkylbenzene, maupun POE dapat diguanakn bersarna refrigeran ini dan mempunyai stabilitas dengan semua logarn yang biasa digunakan pada sistem R-502. Refrigeran ini juga kompatibel dengan materiallainnya seperti elastomer dan plastik yang biasa digunakan pada sistem R-502. Sarna seperti refrigeran altematif lainnya pencarnpuran dengan refrigeran lain harus dihindarkan. Filter drier yang digunakan untuk R-422A adalah dari jenis yang biasa digunakan untuk refrigerant HFC.

3.3.6.6. R-507 Refrigeran R-507 adalah campuran refrigeran HFC yang azeotropik sehingga tidak ada temperatur glide. Dengan demikian refrigeran ini tidak mempunyai nilai ODP, namun masih memiliki nilai GWP yang cukup tinggi. Karena bersifat azeotropik, maka performansi refrigeran ini lebih knsisten dan tidak rentan terhadap kebocoran. Refrigeran ini harus menggunakan pelumas POE, oleh sebab itu penggantian dan pengurasan pelumas harus dilakukan pada saat retrofit. Kelarutan refrigeran ini dalam pelumas POE, lebih baik dibandingkan dengan kelamtan refrigeran R-502

98

dalam pelumas mineral, khususnya pada temperatur rendah. Kapasitas refrigerasi dan performansi refrigeran ini hampir sarna dengan R-502. Kapasitasnya 1,06 lebih baik da efisiensinya 0,94 dari efisiensi R-502[15]. Tempeatur refrigeran keluar kompresor adalah 7,7°C lebih rendah sedangkan tekanan keluar kompresor adalah 21,7 psi lebih tinggi, sedangkan tekanan isap 3,88 psi lih rendah dari R-502. 3.3.7.

PENGGANTI HCFC-22

HCFC-22 telah digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dai AC rumah tangga, mesm refrigerasi industri, dan chiller selama hampir 5 dekade. Saat ini sebagian negara-negara maju telah melarang penggunaan HCFC-22, dan sebagian lagi akan memberlakukan pelarangan dalam waktu dekat. Dengan demikian perlu dibahas refrigeran altematif penggantinya. Seperti yang tercantum dalam T abel 3.7 refrigeran yang dapat digunakan sebagai pengganti HCFC-22 adalah R-407C, R-41OA, R-422A, R-417A, dan R-422D. Namun demikian R-407C dan R-410A hanya dapat digunakan pada sistem barn dan tidak dapat digunakan untuk retrofit. Perbandingan tekanan jenuh HCFC-22 dengan refrigeran penggantinya dapat dilihat pada Gambar 3.15 dan 3.16. Dari gambar 3.15 dapat terlihat bahwa R41OA mempunya glide temperature yang cukup besar dan tekanan jenuhnya berada di atas tekanan jenuh HCFC-22. Refrigeran R-407C sebenamya mempunyai tekanan yang mirip dengan HCFC-22, namun refirgeran ini hanya dapat digunakan pada sistem yang baru dan bukan untuk diretrofit. Refrigeran R410A dan R-407C memerlukan rancangan kompresor yang khusus, yang berbeda dengan kompresor R-22. Karena tidak untuk retrofit, maka refrigeran R-407C dan R-41OA tidak dibahas lebih jauh.

99

Gambar 3.15 Perbandingan kurva jenuh HCFC-22, dengan R-401A, dan R-407C

Gambar 3.16 Perbandingan kurva jenuh HCFC-22, dengan R-417A, R-422A dan R-422D Perbandingan sifat-sifat jaringan refrigeran pengganti R-22 yang dapat diretrofit dapat dilihat pada table 3.28

100

Tabe1 3.28 Perbandingan sifat HCFC-22, R-417A, R-422A dan R-422D Sifat Rumus Kimia Berat Molekul Titik didih normal, °C Titik beku, °C Temperatur kritik, °C ODP GWP Kelarutan dalam air, %, pada temperatur 20°C Densitas cairan pada -29°C, kg/m3 Tekanan uap pada 25°C Panas laten penguapan pada titik didih normal, kJ/kg Temperatur Glide, °C Pelumas* Aplikasi

HCFC-22 CHClF2 86,5 -40,83 -160 96,1 0,05 1780 N/A

R-417A HFC-125/HFC143a/HFC-134a 44/52/4 108,9 -41,0 N/A 90,0 0 2268 N/A

R-422A HFC-125/HFC143a/HC600a 85,1/11,5/3,4 116 -47,0 N/A 71,7 0 2530 N/A

R-422D HFC-134a/HFC125/R-600a 31,5/65,1/3,4 110 -43,0 N/A 79,56 0 2230 N/A

1166 1051 233,76

1166 992 208,17

1136 1300 175,8

1144 1130 187,5

0 10 3 M M, A, P M, A, P AC residensial AC residensial Reprigerasi dan komersial dan komersial komersial dan Reprigerasi Reprigerasi industrial komersial dan komersial industrial , chiller Warna Tabung Hijau Muda Hijau Jingga Muda *M = minyak pelumas Mineral, A = minyak pelumas Alkyl Benzene, P = minyak pelumas Polyol Est

4 M, A, P AC residensial dan komersial Reprigerasi komersial Biru Muda

101

3.3.7.1. R-417A[14] R-417A adalah carnpuran refrigeran HFC dengan dernikian nilai ODPnya sarna dengan nol. Kelebihan lain dari refrigeran ini adalah dapat digunakan pada sistern HCFC-22 tanpa harus mengganti pelumasnya. Selain itu, apabila terjadi kebocoran refrigeran dapat ditambahkan ke dalam sistem tanpa harus mengeluarkan seluruh refrigeran dari dalam sistem. Jenis filter drier yang biasa digunakan pada sistem HCFC-22 masih dapat digunakan, namun demikian pada setiap retrofit filter drier harus diganti dengan yang baru. Tekanan dan temperatur keluar kompresor R-417 A lebih rendah dari HCFC-22, tetapi kapasitas pendinginannya cenderung lebih rendah dari R-22. Refrigeran ini kompatibel dengan logam, elastomer, dan plastic yang biasa digunakan pada sistem HCFC-22. Seperti halnya refrigeran campuran lain refrigeran ini tidak diinginkan bercarnpur dengan HCFC-22, kaena akan suI it dipisahkan dan campurannya mernpunyai performansi yang berbeda dengan HCFC-22 maupun R-417 A

3.3.7.2. R-422A[14] R-422A mempunyai sifat-sifat yang mirip dengan R-417 A: menggunakan pelumas mineral, temperatur dan tekanan keluar kompresor yang lebih rendah dari HCFC-22, filter drier dari jenis yang sarna dengan HCFC-22, kompatibel terhadap semua logam, elastomer, dan plastik yang biasa digunakan pada sistem HCFC-22, dan tidak boleh bercampur dengan HCFC-22.

3.3.7.3. R-422D[16] Sarna seperti R-417A dan R-422A, R-422D kompatibel dengan minyak pelumas mineral yang biasa digunakan. Meskipun R-422D merupakan refrigeran carnpuran, tetapi karena mernpunyai temperatur glide yang kecil maka refrigeran ini dapat ditarnbahkan ke dalam sistern yang refrigerannya kurang tanpa harus menguras refrigeran yang ada dalam sistem. Jenis filter drier yang digunakan sama dengan jenis yang digunakan pada HCFC-

102

22. Namun demikian pada setiap kegiatan retrofit, filter drier harus selalu diganti. Tekanan dan temperatur refrigeran keluar kompresor selalu lebih rendah dari HCFC-22, namun demikian kapasitas pendinginan dari R-422D 5% lebih kecil dari HCFC-22. Pengurasan refrigeran lama perlu dilakukan pada saat retrofit untuk mecegah tercampumya R422D dengan HCFC-22 yang dapat menimbulkan penyimpangan performansi.

3.3.8.

REFRIGERAN HIDROKARBN SEBAGAI REFRIGERAN

PENGGANTI Tabel 3.27 menunjukkan jenis-jenis refrigeran hidrokarbon yang biasa digunakan untuk mengganti refrigeran CFC atau HCFC. Refrigeran Hidrokarbon R-600a

Refrigeran CFC atau yangHCFC digantikan CFC-12

Aplikasi

Refrigerasi domestik, retrofit bukan R-290/600a, 50%/50% CFC-12 Refrigerasi domestik, komersial, industri; R-290 HCFC-22 AC residensial, retrofit refrigerasi komersial, komersal, industrial, chiller;retrofit Perbandingan tekanan jenuh antara refrigeran-refrigeran ini dapat dilihat pada Gambar 3.17 dan 3.18, sedangkan perbandingan sifatnya dapat dilihat pada Tabel3.28.

3.3.8.1.

R-600a

R-600a (isobutana) adalah refrigeran hidrokarbon yang tidak dapat diretrofit ke sistem CFC-12, tetapi secara fungsi dapat mengganti CFC-12 pada mesin refrigerasi domestik yang khusus dibuat untuk R-600a. Meskipun mudah menyala tetapi karena muatan refrigerannya kecil maka penggunaan R-600a sangat memungkinkan. Di Eropah me sin refrigerasi domestik pada umurnnya menggunakan R -600a. 103

Gambar 3.17 Perbandingan kurva jenuh CFC-12 dengan R-600a, R-290/R600a, 50/50

Gambar 3.18 Perbandingan kurva jenuh HCFC-22, dengan R-290

104

Tabe1 3.29 Perbandingan sifat CFC-12, R-600a, R-290/R600a, HCFC-22 dan R-290 Sifat Rumus Kimia Berat Molekul Titik didih normal, °C Titik beku, °C Temperatur kritik, °C ODP GWP Kelarutan dalam air, %, pada temperatur 20°C Densitas cairan pada -29°C, kg/m3 Tekanan uap pada 25°C Panas laten penguapan pada titik didih normal, kJ/kg Temperatur Glide, °C Pelumas* Aplikasi

Warna Tabung

CFC-12 CF2Cl2 120,9 -29,8 -111 111,9 1 10720 0,1

R-600a C4H10 58 -11,73 -159,6 135 0 3 N/A

R-290/R600a 50/50 51 -31,7 N/A 105,5 0 3 N/A

HCFC-22 CHClF2 86,5 -40,83 -160 96,1 0,05 1780 N/A

R-290 C2H6 30 -42,1 -187,1 96,8 0 3 N/A

1476 652,6 181,6

581 356,15 226,5

533 696,05 353,0

1166 1051 233,76

523 953,8 252,4

0 M Refrigerasi Domestik, komersial, industrial, transport, MAC, Chiller Putih

0 M Refrigerasi Domestik

7,8 M Reprigerasi komersial dan industrial

0 M, A, P AC komersial dan residensial, chiller. Reprigerasi komersial

Hitam

Putih

0 M AC residensial dan komersial Reprigerasi komersial dan industrial , chiller Hijau Muda

Hijau Muda

*M = minyak pelumas Mineral, A = minyak pelumas Alkyl Benzene, P = minyak pelumas Polyol Ester

105

Dari Gambar 3.17 dapat dilihat bahwa tekanan jenuh R-600a lebih keci1 dari CFC-12, dengan demikian tekanan evaporator cenderung dekat dengan tekanan atmosfir atau vakum oleh sebab im maka refrigeran ini aman untuk digunakan. Namun demikian karena densitasnya yang rendah dan laju volumetrik per satuan kapasitas refrigerasi yang besar, yaitu 1,8 ka1i CFC-12[17], maka diperlukan kompresor berukuran besar 1,75 kali dari ukuran kompresor CFC-12. 01eh sebab itu refrigeran ini tidak dapat diretrofit ke sistem CFC-12. Keunggulan dari refrigeran R -600a dibanding dengan CFC-12 adalah: a.

Mempunyai ODP nol dan GWP yang rendah,

b.

Menggunakan pelumas mineral yang sama dengan CFC-12,

c.

Mempunyai tekanan sistem yang rendah, dengan demikian konstuksi sistem menjadi ringan,

d.

Hemat energi,

e.

Torsi start lebih kecil,

f.

Muatan refrigeran yang lebih kecil.

Kelemahan dari refrigeran ini adalah mudah menyala. 3.3.8.2.

R-290/R600a (50%/50%)

Refrigean ini merupakan campuran azeotropik dengan temperatur glide yang cukup besar (mendekati 8°C). Oleh sebab itu, refrigean ini rentan terhadap kebocoran yang dapat mengakibatkan perubahan komposisi dan akibtanya performansinyapun berubah. Tekananjenuh refrigeran campuran hidrokarbin ini mendekati tekananjenuh CFC-12. Penurunan tekanan pada pipa kapiler juga hampir sama dengan CFC-12 sehingga tidak diperlukan perubahan panjang pipa kapiler. Secara teoritik diperlukan dimensi kompresor yang lebih besar untuk refrigeran ini, namun pada prktek penurunan kapasitas pendinginan hanya 8% dari CFC-12. Untuk mengatasi hal ini muatan refrigeran yang secara teoritik hanya 40% dari muatan CFC-12 harus dilebihkan sedikit. Kenggulan dari refrigeran ini adalah: a.

Mempunyai nilai ODP nol dan GWP yang rendah

b.

Menggunakan pelumas mineral yang sarna dengan CFC-12,

c.

Tekananjenuh sarna dengan CFC-12, sehingga dapat diretrofit secara drop in

106

9tanpa harus mengganti komponen), d.

Temperatur keluar kompresor yang rendah,

e.

Muatan refrigeran yang lebih kecil dibandingkan dengan CFC-12,

Kelemahan dari refrigeran ini adalah: a.

Mudah menyala

b.

Temperatur glide yang besar

c.

Rentan terhadap kebocoran.

3.3.8.3.

R-290

R-290 mempunyai tekanan jenuh yang lebih rendah dari HCFC-22 pada kisaran temperatur kondensor, tetapi mempunyai tekananjenuh yang sarna pada kisaran temperatur evaporator. Refrigeran ini dapat diretrofit pada sistem R-22 tanpa harus mengganti komponen. Karena merupakan zat tunggal, maka refrigeran ini tidak memiliki temperatur glide. Keunggulan dari refrigeran ini adalah: a.

Mempunyai nilai ODP nol dan GWP yang rendah

b.

Menggunakan pelumas mineral yang sarna dengan HCFC-22

c.

Tekanan evaporator yang positif,

d.

Temperatur keluar kompresor yang rendah,

e.

Konsumsi daya yang lebih rendah,

f.

Torsi starter yang lebih rendah,

g.

Muatan refrigeran yang lebih kecil dibandingkan dengan HCFC-22,

Kelemahan dari refrigeran ini adalah: d.

Mudah menyala

e.

Tidak cocok untuk kondisi lingkungan yang panas (43°C)

f.

Untuk performansi yang lebih baik diperlukan kompresor dengan perpindahan yang lebih kecil.

REFERENSI 1. DuPont, DuPont HCFC-l23, Properties, Uses, Storage, and Handling, DuPont Technical Information P123, 2005. 2. DuPont, DuPont HFC-134a, Properties, Uses, Storage, and Handling, DuPont

107

Technical Information P134a, 2005. 3. National Refrigerant Inc., Refrigerant Reference Guide, 2004 4. DuPont, DuPont Suva MP and 409, Properties, Uses, Storage, and Handling, DuPont Technical Information PMP/409, 2005. 5. ICOR International, Hot Shot Brosur 2006. 6. CFC Refimax LLC, USA, Aspen Refrigeran R-416A Brosur, 2006. 7. DuPont, DuPont ISCEON M049 (R-413A) Properties, Uses, Storage, and Handling, DuPont Technical Information ISCEON 9 Series Refrigerants, 2005. 8. DuPont, DuPont Suva Refrigerant: Using HFC-23 for Very Low Temperature (VLT) Refrigeration, Art-21, 2004. 9. DuPont, DuPont Suva: Replacement for R-503 and R-13: Properties and Operating Characteristic of DuPont Suva 95 Refrigerant, Art-28, 2005. 10. DuPont, DuPont Suva: DuPont HCFC-124, Properties, Uses, Storage, and Handling, DuPont Technical Information P124, 2005. 11. DuPont, DuPont Fluoro Product: HFC-236fa Clean Agent, Properties, Uses, Storage and Handling. 12. DuPont, DuPont Suva HP, Properties, Uses, Storage, and Handling, DuPont Technical Information P-HP, 2004. 13. DuPont, DuPont Suva Refrigerant, Retrofit Guideline for DuPont Suva Service Refrigerants, DuPont Technical Information ART-36, 2003. 14. DuPont, DuPont ISCEON 9 Series, DuPont ISCEON M059, DuPont ISCEON M079, Properties, Uses, Storage, and Handling, DuPont Technical Information, 2005. 15. DuPont, DuPont Suva Refrigerant, Properties and Application of DuPont R507 Refrigerant, DuPont Technical Information ART-35, 2005. 16. DuPont, DuPont ISCEON 9 Series, Thermodynamic Properties of DuPont ISCEON M029, DuPont Technical Information, 2005. 17. Arora, C. P, Refrigeration and Air Conditioning, Me. Graw-Hill International Editions, Second Edition, 2001.

108