Materi Pembelajaran Sistem AC / Air Conditioner

Air Conditioner adalah istilah untuk perlengkapan yang digunakan untuk memelihara udara di dalam ruangan agar temperatur dan kelembabannya menyenangkan. Apabila di dalam ruangan temperaturnya tinggi, maka panas yang diambil agar temperatur turun disebut pendinginan. Sebaliknya, ketika temperatur ruangan rendah, panas yang diberikan agar temperatur naik (disebut pemanasan). Sebagai tambahan, kelembabannya ditambah atau dikurangi agar terasa nyaman.

Dengan demikian, perlengkapan yang diperlukan untuk suatu air conditioner terdiri atas cooler, heater, moisture controller dan ventilator. Air Conditioner untuk mobil pada umumnya terdiri dari heater atau cooler dengan pembersih embun (moisture remover) dan pengatur aliran udara.

Heater pada AC

Heater adalah suatu alat yang berfungsi untuk memanaskan udara di dalam mobil atau udara segar dari luar yang dihisap ke dalam dalam mobil. Ada beberapa tipe heater, antara lain adalah heater air panas (hot water heater), heater pembakaran (com-bustion heater) dan heater gas buang (exhaust heater), tetapi biasanya yang digunakan adalah heater air panas yang diambil dari air radiator

Pada heater sistem air panas, air pendingin mesin disirkulasikan melalui heater core agar heater core menjadi panas. Kemudian blower meniupkan udara melalui heater core yang panas untuk memanaskan udara. karena air pendingin berfungsi sebagai sumber panas, heater core tidak akan panas selama temperatur air pendingin rendah maka udara yang melewati heater core tetap dingin.

Ada dua tipe heater air panas, dibedakan dalam sistem yang digunakan untuk mengatur temperatur. Salah satunya ialah tipe campuran udara (air mix type) dan yang lainnya tipe pengaturan aliran air (water flow control type).

Tipe Air Mix menggunakan air mix control damper yang mengubah temperatur udara dengan cara mengatur perbandingan udara dingin yang melewati heater core dan yang tidak melewati heater core. Dewasa ini heater tipe ini banyak digunakan.

Tipe water flow control ini mengontrol temperatur dengan cara mengatur sejumlah air yang melewati heater core dengan sebuah water valve. Hal ini menyebabkan perubahan temperatur heater core itu sendiri dan penyetelan temperatur udara yang melalui heater core. Sistem heater tipe ini digunakan untuk heater belakang pada vans dan lain-Iain.

Cooler pada AC

Cooler ialah alat untuk mendinginkan dan menghilangkan kelembaban udara di dalam kendaraan atau udara segar dari luar yang dihisap ke dalam kendaraan untuk membuat udara terasa nyaman.

Kita merasa sedikit dingn setelah berenang meskipun saat hari panas. hal ini disebabkan air di badan menyerap panas dan menguap. Dengan alasan yang sama kita merasa dingin saat mengoleskan alkohol pada lengan, alkohol menyerap panas dan terjadi penguapan. Kita dapat membuat suatu benda menjadi lebih dingin dengan menggunakan gejala alam ini yaitu cairan ketika menguap menyerap panas.

Suatu bejana yang memakai kran dimasukkan ke dalam kotak terisolasi. Cairan yang mudah menguap pada temperatur atmosfir dimasukkan ke dalam bejana. Apabila kran dibuka cairan yang berada di dalam akan menyerap panas dari udara di dalam kotak, maka temperatur udara di dalam kotak akan lebih dingin daripada sebelum kran dibuka, Dengan cara inilah kita dapat mendinginkan suatu benda. Akan tEtapi cairan harus ditambah karena habis. Untuk itu diperlukan efek pendingin yang menggunakan metode di mana gas dikembalikan menjadi cairan dan selanjutnya kembali menguap menjadi gas. berdasarkan pemikiran itu maka terciptalah Sistem AC.

Siklus Pendinginan pada sistem AC

1. Kompresor melepaskan refrigerant yang bertemperatur tinggi dan bertekanan tinggi karena menyerap panas dari evaporator ditambah panas yang dihasilkan kompresor saat langkah pengeluaran (discharge stroke).
2. Gas refrigerant ini mengalir ke daiam condenser. Di dalam condenser, gas refrigerant mengembun kembali menjadi cairan.
3. Cairan refrigerant ini mengalir ke dalam receiver yang menyimpan dan menyaring cairan refrigerant sampai evaporator memerlukan refrigerant.
4. Exspansion valve merubah cairan refrigerant menjadi uap dan cairan yang bertemperatur dan bertekanan rendah.
5. Gas refrigerant yang dingin dan berembun ini mengalir ke dalam condenser dengan bantuan kompressor . Di dalam condenser, gas refrigerant mengembun kernbali rnenjadi cairan.

Nah, setelah belajar tentang Cara Kerja Sistem AC Sekarang kita akan belajar tentang Komponen Komponennya, kita mulai dari Kompressornya dulu.

Kompressor Sistem AC

Kompresor ialah pompa untuk menaikan tekanan refrigerant. Meningkatnya tekanan berarti menaikkan temperatur. Uap refrigerant bertekanan tinggi di dalam condenser akan cepat mengembun dengan cara melepaskan panas ke sekelilingnya.

Kompressor Type Crank / Double Piston

pada kompressor type ini putaran crank shaft diubah menjadi gerakan bolak-balik piston.

Kompressor Type Swash Plate

Sejumlah piston disusun pada swash plate dengan interval 72 derajat untuk kompresor 10 siiinder atau interval 120 derajat untuk kompresor 6 silinder. Apabila salah satu sisi piston melakukan langkah kompresi, sial lainnya melakukan langkah hisap.

Kompressor AC Type Vane

Masing-masing vane dari through vane membentuk komponen integral dengan lawannya. Ada dua pasang vane yang disusun saling legak lurus. Apabila rotor berputar, vane bergeser pada arah radial sehingga ujung-ujungnya bersentuhan dengan permukaan siiinder.

Oli Kompressor Pada Sistem AC

Oli kompresor diperlukan untuk melumasi bantalan-bantalan kompresor dan permukaan yang bergesekan, Alasannya sama seperti mesin yang memerlukan pelumasan. Oli kompresor bersirkulasi melalui siklus pendinginan, maka harus menggunakan oli khusus.

Kopling Magnet Pada Sistem AC

Magnetic clutch digunakan untuk menghubungkan dan melepaskan aliran putaran dari mesin ke kompressor. Komponen utamanya terdiri dari stator, rotor dan pressure plate. prisip kerjanya adalah, apabila arus listrik dialirkan ke koil, akan timbul gaya magnet pada besi II dan gaya Magnet pada besi I.

Konstruksi Magnetic Clutch

Magnetik clutch terdiri dari stator, rotor dan puli, dan pressure plate untuk mengikat drive pulley. Stator diikat pada kompresor housing, dan pressure plate dipasangkan pada kompresor shaft. Dua bearing terietak di antara permukaan dalam rotor dan depan housing dari kompresor.

Cara Kerja Magnetic Clucth

Apabila mesin hidup, maka puli berputar karena gerakan oleh shaft melialui (drive belt), tetapi kompresor tidak berputar kecuali magnetic clutch dialiri arus. Pada saat sistem air condition ON, amplifier mengalirkan arus listrik ke stator coil. Selanjutnya gaya electromagnet pada stator akan menarik pressure plate dan menarik plat terhadap permukaan gesek pada puli. Pergesekan antara permukaan dan plat menyebabkan clutch assembly berputar sebagai satu unit dan menggerakkan kompressor

Tipe Tipe Magnetic Clucth

Magnetic clutch dapat diklasifikasikan sesuai dengan bentuk kompresor dan jarak mesin seperti berikut :

• Tipe F, tipe G : Untuk kompresor tipe crank shaft.
• Tipe R, tipe P : Untuk kompresor tipe swash plate dan tipe through vane.

Kondenser pada System AC

Condenser digunakan untuk mendinginkan dan menyerap panas dari gas refrigerant yang telah ditekan oleh kompresor, tekanan gas yang tinggi dapat mengubah gas ini kembali menjadi cair. Gas refrigerant dapat bertemperatur dan bertekanan tinggi ini karena dikompresikan oleh kompresor, jumlah panas yang dilepaskan refrigerant gas di dalam condenser sama dengan panas yang diserap di dalam evaporator ditambah panas kerja yang diperlukan kompresor untuk menekan refrigerant. Makin besar jumlah panas yang dilepaskan di dalam condenser, makin besar pula efek mendinginkan yang akan diperoleh dari evaporator. Karena itu condenser dipasang di bagian depan kendaraan agar dapat didinginkan oleh aliran udara dari kipas radiator mesin dan aliran udara yang terjadi selama kendaraan bergerak. Belakangan ini ada beberapa model yang dilengkapi dengan sebuah kipas exklusif untuk condenser.

Recaiver / Dryer pada Sistem AC

Fungsi dari Recaiver Dryer untuk menampung sementara refrigerant yang telah menjadi cair dari condenser untuk kemudian mensuplaynya sesuai dengan beban pendinginan  dan untuk membersihkan refigerant dari kotoran dan uap air yang merugikan bagi siklus refrigerant. Untuk itu di dalamnya terdapat filter, desiccant, receiver dan dryer. Pada sisi atasnya terdapat sight glass untuk melihat kondisi aliran refrigerant. Bila refrigerant mengandung kotoran (abu), kotoran ini cenderung akan menimbulkan karat pada komponen-komponen yang fungsional. Dan juga dapat menjadi penyumbat di dalam expansion valve orifice dan plug orifice yang akhirnya akan menghalangi aliran refrigerant, Untuk mencegah gangguan seperti ini, maka diberi desiccant.

Fusible plug dipasang di bagian atas receiver/dryer berfungsi sebagai alat pengaman. Fusible plug ini disebut melt bolt, terdiri dari solderan khusus pada lubang di tengah baut. Apabila ventilasi condenser rusak, atau beban pendinginan berlebihan, maka tekanan pada sisi tekanan tinggi dari condenser dan receiver menjadi abnormal dan dapat menyebabkan pecahnya komponen. Bila tekanan dan temperatur pada sisi tekanan tinggi meningkat dan mencapai 30 kg/cm2 (427 psi 2.942 kpa) dan temperatur naik menjadi 95° sampai 100° C (2030 sampai 2120 F), maka solderan khusus di dalam fusible plug akan meleleh dan memungkinkan refrigerant keluar, dengan demikian mencegah rusaknya perlengkapan yang digunakan di dalam siklus refrigerant.

Expansion Valve pada Sistem AC

Setelah melewati receiver dan dryer, refrigerant cair diinjeksikan keluar melalui orifice. Refrigerant segera berubah menjadi kabut dengan tekanan dan temperatur rendah. Alat yang bekerja pada proses ini disebut expansion valve. Expansion valve dapat diklasifikasikan menjadi beberapa tipe, antara lain :

• Expansion varve tekanan konstan.
• Expansion valve tipe thermal.

Expansion valve tipe thermal digunakan pada pendingin untuk kendaraan Toyota. karena beban pada evaporator berubah, kondisi saluran keluarnya harus dipelihara agar cairan refrigerant dapat menyerap panas dari udara sekelilingnya. Marilah kita ambil contoh, Bila beban pendingin cukup besar maka Temperatur gas pada evaporator akan tinggi. Akibatnya temperatur dan tekanan dalam heat sensitizing tube juga tinggi dan ball akan tertekan ke bawah untuk memungkinkan sejumlah besar refri-gerant dapat bersirkulasi. Sebaliknya bila beban pendinginnya kecil, maka hanya sejumlah kecil saja refrigerant yang disirkulasikan.

Berdasarkan letak di mana tekanan jenuh diambil, terdapat dua tipe thermal expansion valve yaitu tipe inner equarizing dan external equalizing.

Thermal Expansion Valve Tipe inner Equalizing

Bila tekanan uap refrigerant yang bekerja stabil, maka berlaku rumus Pf = Pe + Ps. Pembukaan needle valve saat ini tetap sehingga aliran refrigerant akan konstan.  Di dalam evaporator yang menggunakan expansion valve tipe ini, refrigerant pada outlet selalu dalam ben-tuk uap yang telah dipanaskan (superheated vapor) sepanjang L.

Bila jumlah refrigerant di dalam evaporator berkurang, refrigerant akan menguap lebih cepat dan menyebabkan panjang superheated vapor bertambah.  Selanjutnya tekanan di dalam heat sensitizing tube naik dan needle valve membuka lebih lebar, akibatnya aliran refrigerant ke evaporator bertambah. Sebaliknya bila jumlah refrigerant di dalam evaporator bertambah, panjang bagian superheated vapor (uap yang dipanaskan) berkurang. Tekanan di dalam heat sensitizing tube turun dan mengurangi pembukaan needle valve

Thermal Expansion Valve Tipe External Equalizing

Akibat tahanan saluran, antara inlet dan outlet evaporator terdapat penurunan tekanan. Apabila perbedaan tekanan ini besar, pada tipe interrial equalizing diperlukan superheating (pemanasan) yang lebih besar untuk membuka valve. Hal ini karena tekanan inlet evaporator langsung bekerja pada diaphragm.

Pada expansion valve tipe external equalizing kekurangan ini diatasi dengan cara menyalurcan tekanan dari uiung evaporator ke bawah diaphragma dan tidak menggunakan tekanan outlet expansion valve untuk mengoperasikan expansion valve.

Evaporator Pada Sistem AC

Fungsi evaporator kebalikan dari condenser. Keadaan refrigerant sebelum expansion valve masih 100% cair. setelah tekanan cairan turun, cairan mulai menguap kembah sambi menyerap panas dari udara yang melewati sirip-sirip pendingin evaporator, dan terjadilah proses pendiginan udara.

Tipe evaporator :

• Type Plate Fin
• Type Serpentine Fin
• Tipe Drawn Cup

Konstruksi dan kondisi operasi evaporator yang berada pada temperatur rendah. Pembekuan dan pembentukan es sering terjadi terutama pada sirip (fin) evaporator. Ketika udara hangat mengenai sirip-sirip evaporator dan menjadi dingin sampai dibawah temperatur pengembunan, uap air mengembun dan monempol pada sirip evaporator dalam bentuk tetesan air. Bila pada sirip telah dingin sampai di bawah0 derajat Celcius, air yang menempei dapat menjadi es. Bila hai ini terjadi eftsiensi pemindahan panas pada evaporator akan turum, aliran udara yang melewati evaporator berkurang dan kemampuan pendingin menjadi rendah.

Pressure Switch pada Sistem AC

Pressure switch dipasang di antara receiver dan expansion valve. Fungsinya untuk mendeteksi tekanan pada sisi tekanan tinggi mematikan magnetic clutch ketika keadaannya tidak normal, menyetop kerja kompresor untuk mencegah terjadinya kerusakan komponen sistem AC akibat tekanan yang tidak normal.

Apabila Tekanan di dalam siklus refrigerant terlalu tinggi, akan menyebabkan gangguan atau kerusakan pada ber-bagai komponen. Apabiia dideteksi tekanannya terlalu tinggi, kira-kira 27 kg/cm2 (38 psi, 2648 kpa) switch menjadi OFF. Dan magnetic clutch OFF dan kompresor berhenti berputar.

Apabila jumlah refrigerant di dalam siklus berkurang banyak karena kebocoran atau penyebab lain, pelumasan pada kompresor akan berkurang dan bila kompresor bekerja terus akan menyebabkan keausan. Berkurangnnya retrigerant mengakibatkan tekanan akan turun sampai 2,1 kg/cm2 (30 psi, 206 kpa) atau lebih rendah, hal ini menyebabkan pressure switch OFF. dan akan menyebabkan magnetic clutch OFF dan kompresor berhenti berputar.

Ada dua tipe pressure switch yang digunakan, yaitu tipe dual yang memakai satu switch untuk mendeteksi tekanan yang terlalu tinggi dan tekanan yang terlalu terlalu rendah dan tipe single dengan switch terpisah untuk switch tekanan tinggi dan switch tekanan rendah, Konstruksi pressure switch tipe dual ditunjukkan pada gambar di bawah

Anti Beku pada Sistem AC

Jika Suhu di Evaporator turun dibawah 0 derajat Celcius, maka akan ada embun yang membeku. Akibatnya fin evaporator akan terturup es dan efek pendinginan akan berkurang. Keadaan ini harus dicegah. Salah satu dari dua metode inilah yang biasanya digunakan untuk mencegah pembekuan.

Anti Beku Tipe Termistor

Pada tipe ini, thermistor dipasang pada fin evaporator. sinyal dari thermistor digunakan untuk mengontrol temporatur. Bila temperatur fin turun dibawah 0 derajat celcius maka magnetic clutch akan Off, dan Kompressor akan berhenti berputar

Anti Beku Tipe Evaporatur Pressure Regulator (EPR)

Pada tipe ini, jumlah refrigerant yang mengalir dari evaporator ke kompresor diatur dan tekanan di dalam evaporator dijaga tetap 1,9 kg/cm2 atau lebih tinggi agar temperatur fin evaporator tidak turun sampai di bawah 0 derahat Celcius

Mekanisme Pencegah Mesin Mati pada Sistem AC

Bila pada saat idling kompresor bekerja, Putaran mesin akan turun drastis dan bahkan mesin bisa mati. Mekanisme ini berfungsi menjadikan magnetic clutch off ketika rpm mesin turun sampai batas minimum agar mesin tidak mati. Untuk mendeteksi putaran mesin, dipasangkan sirkuit penghitung pulsa dari kumparan primer ignition coil.

Idle Up pada Sistem AC

 

Ketika kendaraan melalui jalan yang macet atau diam di tempat, yang mana mesin tetap hidup, yaitu ketika pada putaren idle atau mendekati idle, output mesin kecil, bila pada saat ini kompresor dihidupkan akan memerlukan tenaga mesin yang lebih besar kemungkinan overheating atau mesin mati. Karena itu ditambahkan peralatan idle-up untuk menaikkan putaran idling untuk membiarkan cooler tetap bekerja meskipun air conditioning dihidupkan saat lalu lintas macet atau saat kendaraan diam di tempat. Peralatan idie-up berbeda, tergantung pada tipe mesin dan sistem bahan bakar mesin. Sebagai contoh, dalam suatu mesin dengan karburator, sebuah VSV (Vacuum Switching Valve) dan menggunakan actuator untuk membuka throttle dan meningkatkan kecepatan idling bila pendingin (AC) bekerja.

Untuk mesin  EFI, sebuah VSV dan diaphragma digunakan yang menyalurkan udara melalui surge tank untuk menambah jumlah udara yg masuk ke dalam silinder. kemudian ECU memerintahkan injektor untuk menginjeksikan bahan bakar yang banyaknya sesuai dengan udara bypass untuk meningkatkan idling mesin.

Pengaman Tali Penggerak pada Sistem AC

Apabila kompresor macet, maka sistem ini akan meng-offkan magnetic clutch dan VSV idle-up agar tali penggerak tidak putus, di samping itu switch lamp untuk AC akan berkedip untuk memberitahukan adanya kerusakan pada pendingin.

Source :  Toyots New Step Treaning Manual 1