SISTEM AIR CONDITIONER (AC)

PENDAHULUAN

Sistem Air Conditioner (AC) merupakan salah satu sistem pada mobil yang bertujuan agar penumpang merasa nyaman. Untuk mempelajari prinsip kerja,komponen dan cara kerja AC, silahkan pelajari materi ini.

Gambar perbandingan mobil AC dan mobil tidak ber-AC

PRINSIP PENDINGINAN SISTEM AC

Prinsip pendinginan pada sistem Air Conditioner (AC) adalah terjadinya perubahan bentuk zat pendingin (Refrigerant) dari bentuk cair, uap air dan gas. Perubahan ini terjadi karena sistem AC menggunakan beberapa komponen yang memungkinkan terjadinya perubahan tekanan dan temperatur.

Prinsip pendinginan dapat kita lihat pada tampilan di bawah ini :

Gambaran prinsip pendinginan

Terjadi perubahan bentuk dari cair menjadi gas oleh alkohol yang ditempelkan pada kulit. Keadaan ini kulit akan terasa dingin dikarenakan alkohol menyerap panas dari udara sekitar sehingga terjadi perubahan bentuk alkoholdari cair menjadi gas.

Proses Pendinginan (Refrigerasi)

Proses ini akan membuat keadaan di mana temperatur bahan pendingin (refrigerant) akan lebih rendah dari suhu sekitarnya sehingga dapat melepaskan tenaga panas dari udara di sekitarnya. Umumnya, alat pendingin (refrigerator) mengoperasikan refrigerant untuk menghisap panas uadara disekelilingnya.

Proses pendinginan dapat kita lihat pada tampilan di bawah ini :

Gambaran proses pendingin

Bahan pendingin (Refrigerant) akan menyalurkan panas dari sisi temperatur rendah ke sisi temperatur tinggi. Bahan pendingin akan berubah dari cair ke gas pada tempat bertemperatur rendah dan dari gas ke cair di tempat bertemperatur tinggi. Bahan pendingin ini harus dipadatkan secara mudah di bawah tekanan yang rendah.

Mengenal bahan pendingin (refrigrant).

Ada berbagai macam cairan bahan pendingin (refrigrant). Di bawah ini akan ditampilkan 2 macam bahan pendingin, yaitu yang jenis R-134a dan R-12.

Tabel perbandingan bahan pendingin

Keuntungan:
1. Tidak ada CI
2. Menstabilkan struktur molekul.
3. Struktur thermodynamika serupa dengan R-12.
4. Tidak dapat terbakar dan tidak beracun.

Kerugian:
1. Pendinginan menurun pada saat suhu kondensasi sama dengan R-12.
2. Masalah penggunaan bahan karet dan plastik.
3. Tidak – tercampur dengan compressor oil (Mineral oil). 

Fungsi Air Conditioner (AC) pada mobil

Pada dasarnya mobil sebagai kendaraan selain dituntut untuk memberikan keamanan juga memberikan kenyamanan bagi penumpangnya. Salah satu bentuk kenyamanan yang ada pada mobil adalah terciptanya kondisi ruangan mobil dengan udara yang bersih dan sejuk. Untuk mewujudkan itu maka pada mobil ditambahkan sistem Air Conditioner (AC).

Fungsi sistem Air Conditioner (AC) pada mobil :
1. Memberikan udara sejuk ke dalam ruangan mobil
2. Menyaring udara kotor sebelum dimasukkan ke ruang mobil
3. Mencegah kondensasi pada kaca mobil pada saat udara lembab karena hujan

KOMPONEN SISTEM AC

1. Kompresor.

Kompresor merupakan unit tenaga dalam sistem AC. Kompresor akan memompa gas refrigerant dibawah tekanan dan panas yang tinggi pada sisi tekanan tinggi dari sistem dan menghisap gas bertekanan rendah pada sisi intake (sisi tekanan rendah).

Gambar Kompresor

Ada 3 kerja yang dilakukan oleh kompresor yaitu :

• Fungsi penghisap : proses ini membuat cairan refrigerant dari evaporator dikondensasi dalam temperatur yang rendah ketika tekanan refrigerant dinaikkan.
• Fungsi penekanan : proses ini membuat gas refrigerant dapat ditekan sehingga membuat temperatur dan tekanannya tinggi lalu disalurkan ke kondensor, dan dikabutkan pada temperatur yang tinggi.
• Fungsi pemompaan: proses ini dapat dioperasikan secara kontinyu dengan mensirkulasikan refrigerant berdasarkan hisapan dan kompresi. 

2. Kopling magnet (Magnetic Clutch).

Upaya hubungan kompresor dengan motor penggeraknya dapat diputuskan dan dihubungkan (pada saat AC dihidupkan dan dimatikan), maka kita perlukan sebuah kopling magnet yang dipasang pada poros kompresor, bersama roda puli.

Gambar cara kerja Kopling Magnet

Bila sakelar dihubungkan, magnet listrik akan menarik plat penekan sampai berhubungan dengan roda pulley dan poros kompresor terputar. Pada waktu sakelar diputuskan pegas plat pengembali akan menarik plat penekan sehingga putaran motor penggerak terputus dari poros kompresor (putaran mesin hanya memutar puli saja).

3. Kondensor

Kondensor di dalam sistem air conditioner merupakan alat yang digunakan untuk merubah gas refrigrant bertekanan tinggi menjadi cairan. Alat tersebut melakukan cara ini dengan menghilangkan panas dari refrigerant ke temperature atmosfir. Kondensor terdiri dari coil dan fin yang berfungsi mendinginkan refrigerant ketika udara tertiup diantaranya. Kondensor ditempatkan didepan radiator yang pendinginanya dijamin oleh kipas. Untuk refrigrant jenis R-134a menggunakan kondensor jenis parallel flow untuk memperbaiki efek pendinginan udara. Dengan cara itu maka efek pendinginan udara dapat diperbaiki sekitar 15% sampai 20%.

Gambar Kondensor dan Kondensor jenis paralel flow

4. Filter (receiver drier)

Receiver drier merupakan tabung penyimpan refrigerant cair, dan ia juga berisikan fiber dandesiccant (bahan pengering) untuk menyaring benda-benda asing dan uap air dari sirkulasi refrigerant. Receiver-drier menerima cairan refrigerant bertekanan tinggi dari kondensor dan disalurkan ke katup ekspansi (katup ekspansi). Receiver drier terdiri dari main body filter, desiccant, pipe, dan side glass . Cairan refrigerant dialirkan ke dalam pipa untuk disalurkan ke katup ekspansi melalui outlet pipe yang ditempatkan pada bagian bawah main body setelah tersaringnya uap air dan benda asing oleh filter dan desiccant.

Gambar Filter (reciever drier)

Filter / Reciever drie mempunyau 3 fungsi , yaitu :

1. Menyimpan refrigrant
2. Menyaring benda-benda asing dan uap air dengan desiccant dan filter agar tidak bersirkulasi pada sistem AC.
3. Memisahkan gelembung gas dengan cairan refrigrant sebelum dimasukkan ke katup ekspansi

5. Saklar pengatur tekanan.

Dual pressure switch dipasangkan pada refrigerant line di antara kondensor dan receiver drieratau pada receiver drier. Dual pressure switch, sebagai alat pengaman, berfungsi untuk menghentikan kompresor dengan meng-off-kan magnetic clutch, ketika tekanan pada high pressure line tidak normal tinggi atau rendah.

• Low pressure : Jika tidak ada refrigerant dalam sistem A/C, switch ini akan terbuka, sehingga memutus pengiriman listrik ke compressor clutch . Ia dapat melindungi kerusakan compressor.
• High pressure : Ia mendeteksi tekanan refrigerant pada sisi tekanan tinggi,jika tekanan yang ada lebih tinggi dari normal, maka switch akan terbuka dan memutus aliran listrik, untuk menjaga agar tekanan sistem A/C tidak melampaui batasnya.

Gambar cara kerja Saklar Pengatur Tekanan

5. Katup ekspansi .

Tekanan zat pendingin yang berbentuk cair dari kondensor, saringan harus diturunkan supaya zat pendingin menguap, dengan demikian penyerapan panas dan perubahan bentuk zat pendingin dari cair menjadi gas akan berlangsung dengan sempurna sebelum keluar evaporator. Untuk itulah pada saluran masuk evaporator dipasang katub ekspansi. Bekerjanya katup ekspansi diatur sedemikian rupa agar membuka dan menutupnya katup sesuai dengan temperatur evaporator atau tekanan di dalam sistem.

Gambar Katup Ekspansi

6. Katup ekspansi jenis Blok

Ruangan di atas membran diisi dengan cairan khusus yang sensitif terhadap perubahan temperatur pada evaporator. Bila temperatur evaporator rendah, tekanan cairan di atas membran tidak mampu melawan tekanan pegas, katup jarum menutup saluran masuk ke evaporator, penguapan zat pendingin terhenti dan temperatur evaporator naik kembali. Sebaliknya pada saat temperatur evaporator naik, tekanan cairan di atas membran akan naik pula, sampai melebihi tekanan pegas, katup terdorong ke bawah, saluran terbuka. Suhu evaporator turun kembali, demikian seterusnya.

Gambar Katup Ekspansi jenis blok

7. Evaporator.

Zat pendingin cair dari receiver drier dan kondensor harus dirubah kembali menjadi gas dalam evaporator, dengan demikian evaporator harus menyerap panas, agar penyerapan panas ini dapat berlangsung dengan sempurna, pipa–pipa evaporator juga diperluas permukaannya dengan memberi kisi–kisi (elemen) dan kipas listrik (blower), supaya udara dingin juga dapat dihembus ke dalam ruangan.
Rumah evaporator bagian bawah dibuat saluran/pipa untuk keluarnya air yang mengumpul disekitar evaporator akibat udara yang lembab. Air ini juga akan membersihkan kotoran–kotoran yang menempel pada kisi–kisi evaporator, karena kotoran itu akan turun bersama air.

Gambar Evaporator

8. Thermostat

Jika suhu pengabutan refrigrant menurun dibawah 0oC maka akan terbentuk pembekuan (frost)pada fin evaporator dan hal ini menyebabkan menurunya aliran udara serta kapasitas pendinginan menurun.. Untuk mencegah seperti pembekuan / frosting ini, dan agar temperatur ruang dalam kendaraan dapat disetel sesuai dengan suhu yang diinginkan, maka thermostats dipasangkan. Alat berupa saklar ini terpasang pada evaporator case dengan pipa kapilernya terpasang dan terbungkus rapat pada pipa saluran masuk evaporator.
Thermostat dihubungkan ke magnetic clutch pada kompresor secara seri. Thermostat akan melepaskan magnetic clutch ketika temperatur permukaan evaporator fin ada dibawah sekitar 1 C dan akan menghubungkan magnetic clutch dengan kompresor ketika suhunya telah mencapai > 4 C.

Gambar Thermostat

9. Penyaring udara (air filter).

Air filter ini menggunakan combination filter, untuk menyaring debu dan bau dalam udara secara efektif sehingga udara yang masuk ke ruangan mobil benar – benar bersih dan tidak berbau.

Gambar Penyaring Udara

10. Motor Blower.

Kegunaannya adalah meniupkan udara ke ruangan dalam penumpang dan mengirimkannya melalui evaporator. Biasanya putaran motor blower terdiri lebih dari satu tingkat kecepatan ( 2 – 3 tingkat kecepatan ).

Gambar Motor Blower

INSTALASI SISTEM AC

Instalasi Air Conditioner merupakan rangkaian seluruh komponen sistem AC sesuai dengan fungsinya masing – masing sehingga dapat menghasilkan udara yang sejuk dalam ruangan mobil. Berikut instalasi sistem air conditioner pada mobil :

Gambar Instalasi Sistem AC

CARA KERJA SISTEM AC

Untuk menghasilkan pendinginan ada 4 langkah operasi pendinginan, dan refrigerant disirkulasikan berulang kali dengan perubahan-perubahan sebagai berikut (cair –uap / gas - cair):

1. Kompresi

Refrigerant ditekan dalam kompresor sampai kondisinya menjadi cair dengan temperatur yang tinggi. Gas refrigerant dalam evaporator dihisap oleh kompresor akan membuat tekanannya tetap rendah didalam evaporator, dan untuk membuat cairan refrigerant menjadi gas secara dinamis pada temperatur yang rendah (0oC). Maka tekanan gas refrigerant ditekan dalam silinder, dan berubah menjadi tinggi, sehingga temperatur dan tekanan refrigerant akan mudah menjadi cair walaupun proses pendinginan dalam temperatur yang lebih tinggi.

2. Kondensasi.

Refrigerant diubah dari gas menjadi cair dan didinginkan dari temperatur yang tinggi di dalam kondensor. Refrigerant yang bertemperatur dan bertekanan tinggi itu dipancarkan dalam kondensor menjadi cairan dan disalurkan ke receiver drier. Hal itu juga dinamakan proses kondensasi panas. Panas yang tinggi dari refrigerant itu dapat dikeluarkan oleh kondensor sehingga refrigerant menjadi dingin dan dapat melakukan proses penyerapan panas di ruangan dalam kendaraan.

3. Ekspansi.

Tekanan cairan refrigerant diturunkan oleh katup ekspansi. Hal itu disebut proses ekspansi, dimana gas bertekanan itu dikabutkan dengan mudah dalam evaporator sehingga refrigerant menjadi gas, dan expansion valve ini mengatur aliran cairan refrigerant sambil menurunkan tekanannya.
Cairan refrigerant yang dikabutkan ini dalam evaporator diatur oleh tingkat pendinginan yang harus dilakukan dibawah temperatur pengabutan. Untuk itu, penting untuk mengontrol jumlahrefrigerant yang dibutuhkan dengan melakukan pengecekan yang benar.

4. Evaporasi.

Refrigerant dirubah dari cairan ke gas dalam evaporator. Cairan refrigerant dikabutkan oleh hisapannya sendiri dimana saat proses evaporasi panas latent dibutuhkan dari udara disekitar evaporator. Udara melepaskan panas untuk didinginkan, dan dialirkan ke dalam ruang dalam kendaraan oleh kipas pendingin sambil menurunkan temperatur ruangan itu. Cairan refrigerant itu disalurkan dari expansion valve di dalam evaporator kemudian sekaligus menjadi uap refrigerant, dan perubahan itu terjadi berulang kali dari kondisi cair ke gas. Tekanan dan temperatur dalam perubahan itu selalu berkaitan, jika tekanan di-set maka temperatur juga akan diatur. Untuk pengabutan yang dilakukan saat temperatur lebih rendah dari perubahan itu (Cair -> Gas) dalam kondisi seperti diatas, tekanan dalam evaporator juga harus dibuat tetap rendah. Karena itu, gas dari refrigerant yang dikabutkan haruslah dikurangi secara terus menerus keluar evaporator oleh hisapan kompresor.

Gambar cara kerja Sistem AC

DIAGNOSA KERUSAKAN AC

Bermacam cara dapat dilaksanakan untuk pengetesan sistem AC, antara lain:
1. Tes tekanan
2. Tes temperatur
3. Tes kebocoran

1. Tes Tekanan.

Gambar Manometer dalam konsisi normal

Untuk melakukan tes tekanan, mesin harus berputar pada > 2000 Rpm. Sistem AC yang bekerja normal saluran hisap (Tekanan Rendah) kompresor, zat pendingin harus berupa gas dengan tekanan 1,5 – 2 bar (21 – 29 psi).Pada saluran tekan (Tekanan Tinggi) kompresor zat pendingin masih berbentuk gas dengan tekanan 14,5 – 20 bar (200 – 213 psi).

a. Kedua manometer menunjukkan tekanan yang rendah dari semestinya

Gambar Manometer menunjukkan tekanan lebih rendah

Penyebab :

• Tekanan yang kurang pada saluran tekan dan saluran hisap kompresor menunjukkan zat pendingin yang beredar dalam sistem volumenya sudah berkurang.
  Kekurangan zat pendingin yang sudah diisi penuh disebabkan kebocoran pada sistem, akibatnya sistem AC bekerja tidak efisien (AC kurang dingin).
• Bila tekanan tinggi diukur setelah saringan, hal ini bisa menunjukkan saringan sudah kotor.

b. Kedua manometer menunjukkan tekanan yang lebih besar

Gambar manometer menunjukkan tekanan yang lebih besar

Penyebab :

• Pengisian zat pendingin terlalu banyak.Tekanan pada bagian tekanan tinggi akan naik, volume zat pendingin yang disemprotkan katup ekspansi akan lebih besar, menyebabkan saluran tekanan rendah naik pula tekanannya.
• Pendingin kondensor yang kurang baik, menyebabkan temperatur evaporator menjadi naik, dan tekanan pipa kontrol katup ekspansi akan naik juga mengakibatkan katup ekspansi akan selalu membuka. Tekanan kedua bagian saluran tekanan tinggi dan rendah akan naik.
• Bila manometer menunjukkan tekanan yang lebih besar lagi pada kedua saluran, hal ini berarti ada uap air yang beredar dalam sistem.
• Pengisian zat pendingin yang terlalu banyak harus dihindari, karena sistem AC bekerja lebih berat dan terasa kurang dingin.

c. Manomater tekanan rendah lebih tinggi dan manometer tekanan tinggi lebih rendah

Gambar Manometer tekanan rendah lebih tinggi dan tekanan tinggi lebih rendah

Penyebab :

• Kebocoran pada bagian–bagian yang bergesekan dari kompresor seperti katup–katup cincin torak, menyebabkan kompresor tidak bekerja dengan baik.
• Langkah tekan kompresor tidak menghasilkan tekanan yang lebih tinggi dan temperatur evaporator naik, katup expansi akan selalu terbuka.
• Katup–katup kompresor yang rusak akan menyebabkan zat pendinginan yang ditekan akan mengalami kebocoran kebagian saluran hisap, akibatnya saluran hisap tekanannya akan lebih naik/tinggi dan bagian saluran tekanan, tekanannya akan turun/rendah

2. Tes temperatur.

a. Mengukur temperatur udara dalam saluran evaporator.

Pengetesan kemampuan sistem AC dengan cara ini masih pada putaran mesin ? 2000 rpm, AC bekerja dengan beban penuh dan pengetesan dengan manometer menunjukkan sistem tidak ada kesalahan.

Gambar pengukuran temperatur udara dalam saluran evaporator

Tabel perbandingan temperatur udara luar dan temperatur udara dalam saluran evaporator di bawah ini, dapat dijadikan pedoman untuk tes temperatur.

Tabel perbandingan temperatur

b. Mengukur temperatur ruangan AC & kelembaban udara

Prosentase kelembaban udara relatif yang lebih besar dapat diturunkan oleh sistem AC, karena udara yang basah/lembab akan dikeringkan oleh evaporator, hal ini terlihat adanya tetesan air (kondensasi) di sekitar pipa – pipa evaporator. Menggunakan Higrometer kita dapat mengukur kelembaban udara dalam ruangan AC, kelembaban udara yang ideal adalah 45 –50% dengan temperatur ruangan 20 - 22ºC. Bila kelembaban udara luar tidak jauh berbeda dengan kelembaban udara dalam ruangan AC, hal ini berarti evaporator terlalu basah & kotor. Gejala ini juga terasa AC kurang dingin.

Gambar tes temperatur dan kelembaban udara

3. Tes kebocoran

Mengetes kebocoran zat pendingin pada sistem dapat dilakukan dengan macam– macam cara, secara sederhana dapat dilakukan dengan memeriksa sambungan – sambungan instalasi pipa memakai busa sabun, atau dengan kompor nyala api sipiritus.
Gambar di bawah memperlihatkan alat Leak Detector yang dapat mencari kebocoran refrigrant dari sistem AC.

Gambar Leak detector

TROUBLE SHOOTING KERUSAKAN AC

Di bawah ini akan di gambarkan langkah-langkah dalam melakukan perbaikan (trouble shooting) kerusakan AC. Langkah-langkah tersebut digambarkan dengan deretan kotak ke bawah sedangkan diagnosa dan penyelesaiannya terdapat dalam kotak disampingnya.

1. Kompresor tidak beroperasi.

Gambar langkah perbaikan untuk kerusakan Kompresor tidak beroperasi

2. Kompresor bekerja ON dan OFF kembali saat AC bekerja.

Gambar langkah perbaikan untuk kerusakan Kompresor bekerja ON dan OFF saat AC bekerja

3. Kompresor tidak bekerja setelah AC dimatikan mendadak.

Gambar langkah perbaikan untuk kerusakan Kompresor tidak bekerja saat AC dimatikan

4. AC berbunyi dan kompresor tidak bekerja saat AC bekerja.

Langkah perbaikan untuk kerusakan AC berbunyi dan Kompresor tidak bekerja

5. Motor blower tidak beroperasi.

Gambar langkah perbaikan untuk Motor Blower tidak bekerja

Sumber :