bab 3 refrigeran alternatif

67
48 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 Penggunaan pada bidang pendingin ODP R-11 Chiller Sentrifugal 1,0 (CFC-11) Industrial Process Refrigeration R-12 Lemari es rumah tangga 1,0 (CFC-12) Dispenser air Pendingin minuman botol Display cabinet di supermarket Cold storage AC mobil Chiller Dehumudifier R-13 (CFC-13) Refrigerasi temperatur rendah 1,0 R-13B1 (Halon-1301) Refrigerasi temperatur rendah 10,0 R-I13 Refrigerasi temperature rendah 0,8 (CFC-113) Pendingin non mekanik R-114 Chiller Sentrifugal 1,0 (CFC-114) Industrial Process AC Pendingin non mekanik R-115 Pendingin non mekanik 0,6 (CFC-115)

Post on 11-Jan-2016

126 views

Category:

Documents


12 download

DESCRIPTION

rf

TRANSCRIPT

Page 1: Bab 3 Refrigeran Alternatif

48

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 Penggunaan pada bidang pendingin ODPR-11 • Chiller Sentrifugal 1,0(CFC-11) • Industrial Process RefrigerationR-12 • Lemari es rumah tangga 1,0(CFC-12) • Dispenser air

• Pendingin minuman botol• Display cabinet di supermarket• Cold storage• AC mobil• Chiller• Dehumudifier

R-13 (CFC-13) • Refrigerasi temperatur rendah 1,0R-13B1 (Halon-1301) • Refrigerasi temperatur rendah 10,0R-I13 • Refrigerasi temperature rendah 0,8(CFC-113) • Pendingin non mekanikR-114 • Chiller Sentrifugal 1,0(CFC-114) • Industrial Process AC

• Pendingin non mekanikR-115 • Pendingin non mekanik 0,6

(CFC-115)

Page 2: Bab 3 Refrigeran Alternatif

49

Tabel 3.2 Berbagai refrigeran BPO kelompok HCFC dan penggunaannya

Refrigeran Penggunaan pada bidang pendingin ODPR-21 • Tidak ada aplikasi 0,04(HCFC-21)R-22 • AC rumah tanggal dan komersial 0,056(HCFC-22) • Chiller

• Cold storageR-123 • Chiller Sentrifugal 0,02 - 0,06(HCFC-123)R-124 • Chiller Sentrifugal 0,022(HCFC-124) • AC industri proses

Tabel 3.3 Berbagai refrigeran BPO kelompok campuran zeotropik danpenggunaanya

Refrigeran Penggunaan pada bidang pendingin ODPR-401A • Reciprocating

chiller0,030

(53%HCFC-22 + 34%HCFC-

• AC lndustriproses124 + 13% HFC-152a) • Dehumidifier

MP39 • Cold Storage• Refrigerasi

transpor• Refrigeasi komersial (bottlecooler,vending machine, Ice Machine,RetailFood refrif.!.eration,Water coolerR-40lB • Reciprocatingchiller

0,032(61%HCFC-22 + 28%HCFC-

• AC lndustri124 + 11 % HFC-lS2a) • DehumidifierMP66 • Cold Storage

• Refrigerasitranspor• Refrigeasi komersial (bottlecooler,vending machine, Ice Machine,RetailFood refrigeration,Water coolerR-402A • Cold Storage 0,018

(38% HCFC-22 + 38%HFC-

• Refrigerasitranspor125 + 2% HC-290) • Refrigeasi komersial (bottlecooler,HP 81 Ice Machine, RetailFoodrefrif.!.eration)

R-402B • Cold Storage 0,0206(60% HCFC-22 + 60%HFC-

• Refrigerasitranspor125 + 2% HC-290) • Refrigeasi komersial (bottlecooler, ,HP80 Ice Machine, Retail Foodrefrigeration)

Page 3: Bab 3 Refrigeran Alternatif

50

Tabel 3.3 (lanjutan)

Refrigeran Penggunaan pada bidang pendingin ODPR-403B • Refrigerasi lndustri proses 0,027(56% HCFC-22 + 5% HC-290+ 39% FC-218)69LR-405A • Lemari es rumah tangga 0,026(45% HCFC-22 + 7%HFC-

• Dispenser air152a + 42,5% HCFC-142b+

• Pendingin minuman botol5,5% C318) • Display cabinet di supermarketG2015 • Cold storage

• AC mobil• Chiller

R-406A • Chiller Sentrifugal 0,055(55% HCFC-22 + 41%HCFC-

• Mobile AC141b + 4% HC-600a) • DehumidifierGHG-12R-408A • Refrigerasi industri proses 0,019(47% HCFC-22 + 46%HFC-134a + 7% HFC-125)FX55R-409A • Reciprocating Chiller 0,040(60% HCFC-22 + 25%HCFC-

• Dehumidifier124 + 15% HCFC-142b)FX56R-409B • Reciprocating Chiller 0,039(65% HCFC-22 + 25%HCFC-

• Dehumidifier124 + 10% HCFC-142b)FX57R-411A • Reciprocating Chiller 0,035(88% HCFC-22 + 11 %HFC-

• Cold Storage152a + 2% HC-1270) • Refrigerasi transporG2018A • Refrigeasi komersial (bottle

cooler,vending machine, Ice Machine,RetailFood refrigeration, Water cooler

R-411B • Reciprocating Chiller 0,037(94% HCFC-22 + 3%HFC-

• Cold Storage152a + 3% HC-1270) • Refrigerasi transporG2018B • Refrigeasi komersial (bottle

cooler,vending machine, Ice Machine,RetailFood refrigeration, Water cooler

R-414B • Chiller Sentrifugal 0,037(50% HCFC-22 + 39%HCFC-

• Reciprocating Chiller124 + 9.5% HCFC-142b + • Mobile Air Conditioning1.5% HC-600a • Industrial Process AC

• Dehumidifier

Page 4: Bab 3 Refrigeran Alternatif

51

Tabel3.4 Berbagai refrigeran BPO kelompok campuran Azeotropik danpenggunaannya

RefrigeraNn

Penggunaan pada bidang pendingin ODPR-500 • Chiller Sentrifugal 0,545

(74% CFC-12 + 26%HFC-

• Reciprocating Chiller152a) • DehumudifierR-502 • Cold Storage 0,173(51.2%

CFC-115

+ 48.8% • Refrigerasi transporHCFC-22) • Refrigeasi komersial (bottle cooler,

vending machine, Ice Machine,RetailFood refrigeration, Water cooler)

R-503 • Refrigerasi temperatur rendah 0,50(40% HFC-23 + 60%

CFC-13)R-507 • Cold storage 0,007(50% HCFC-124 + 50%

HFC-• Refrigerasi transpor

134a) • Refrigerasi komersial (bottle cooler,vending machine, Ice Machine,RetailFood refrigeration)

• Refrigerasi industri proses• AC komersial dan industrial

Tabel 3.5 Berbagai refrigeran BPO campuran lainnya

Refrigeran Penggunaan pada bidang pendingin ODP

FRlGC • Chiller Sentrfugal 0,006(39% HCFC-124 + 59%HFC-

• Reciprocating chiller134a + 2% HC-600a) • Mobile Air ConditioningR-416A • DehumidifierFreeZone • Chiller Sentrfugal 0,01(19% HCFC-142b + 79%HFC

• Reciprocating chiller134a + 2% pelumas ) • Mobile Air Conditioning

• Dehumidifier• Cold Storage• Refrigerasi transpor• Refrigeasi komersial (bottle

cooler,vending machine, Ice Machine,RetailFood refrigeration, Watercooler)• Refrigerasi rumah tangga

• Refrigerasi Ice skatingGHG -HP • Mobile Air Conditioning 0,053(65% HCFC-22 + 31 %HCFC-

• Dehumidifier142b + 4% HC-600a)) • Cold Storage

• Refrigerasi transpor• Refrigeasi komersial (bottle

cooler,vending machine, Ice Machine,RetailFood refrigeration, Watercooler)• Refrigerasi Ice skating

Page 5: Bab 3 Refrigeran Alternatif

52

Tabel 3.5 (lanjutan)

Refrigeran Penggunaan pada bidangpendingin

ODPGHG-X5 • Chiller Sentrfugal 0,0304(41% HCFC-22 + 15%HFC-

• Reciprocating chiller227ca + 4% HC-600a) • Mobile Air Conditioning

• Dehumidifier• Cold Storage• Refrigerasi transpor• Refrigeasi komersial (bottle

cooler,vending machine, IceMachine, RetailFood refrigeration, Watercooler)• Refrigerasi Ice skating

3.2 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

Page 6: Bab 3 Refrigeran Alternatif

53

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 10-

15% 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

Page 7: Bab 3 Refrigeran Alternatif

54

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 refrigeranpenggantinya

Refrigeran BPO Aplikasi Refrigeran Retrofit/New SystemPengganti yang

munekin

R-11•Chiller Sentrifugal HCFC-123 R,N

(CFC-11) HCFC-22 NHFC-134a NHFC-245fa N

•Industrial Process HCFC-123 R,N

Refrigeration

R-12•Lemari es rumah HFC-134a R,N

(CFC-12) tangga R-401A R•Dispenser air R-401B R

•Pendingin minuman R-406A R

botol R-409A R•Display cabinet di R-411A R

supermarket R-411B R•Cold storage

R-414B R

R-416A RFreezone RHot Shot RFreeze-12 RGHG-HP RGHG-X5 RR-413A R

Page 8: Bab 3 Refrigeran Alternatif

55

R-290/R-600a R•AC mobil HFC-134a N

HFC-152a NR-414B RR-416A RFreezone RGHG-HP RGHG-X5 RR-413A R

R-290/R-600a R•Reciprocating Chiller HFC-134a N

HFC-227ea NR-401A RR-40lB RR-409A RR-411A RR-41lB RFRIGC N

Freezone NGHG-X4 NGHG-X5 N

R290/R-600a RRefrigeran BPO Aplikasi Refrigeran Retrofi

t/NewSystem

Pengganti yangmun2kin

R-12 • Chillersentrifugal

HCFC-123 N

(CFC-12) HCFC-22 NHFC-134a NHFC-227ea NHFC-236fa R

R-406A RFIRGC N

Freezone NGHG-X4 NGHG-X5 NR-423A R

• Dehumidifier HCFC-22 NHFC-134a NR-401A NR-401B NR-406A RR-409A R

Page 9: Bab 3 Refrigeran Alternatif

56

FIRGC NFreezone NGHG-X4 NGHG-X5 N

R-13 • Refrigerasitemperatur

HFC-23 R

(CFC-13) rendah R-508B RCO2 N

• RefrigerasiIndustri

R-508B R

CO2 NR-13Bl • Refrigerasi

temperaturHFC-23 R

(Halon-l 30 1) rendah R-508B RCO2 N

• RefrigerasiIndustri

R-508B R

CO2 NR-l13 • Refrigerasi

temperaturCO2 N

(CFC-1l3) rendah• Pendingin non

mekanikAir N

Oli N

Page 10: Bab 3 Refrigeran Alternatif

55

RefrigeranBPO Aplikasi

Refrigeran RetrofitlNewSystem

Pengganti yang

mungkin

R-114 • Chiller Sentrifugal HCFC-123 N

(CFC-114) HCFC-22 N

HCFC-124 R

HFC-134a N

HFC-227ea N

HFC-236fa R

R-406A R

FIRGC R

Freezone R

GHG-X4 R

GHG-X5 R

• Industrial Process AC HCFC-22 N

HCFC-124 N

HFC-134 N

R-401A N

R-40lB N

R-414B N• Pendingin non

mekanikCO2 N

R-500 • Chiller Sentrifugal 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

Page 11: Bab 3 Refrigeran Alternatif

56

GHG-X5 N

• Reciprocating Chiller 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

• Dehumudifier HCFC-22 N

HFC-134a N

R-401A N

R-401B N

R-406A R

R-409A R

FIRGC N

Freezone N

GHG-X4 N

GHG-X5 N

Page 12: Bab 3 Refrigeran Alternatif

56

RefrigeranBPO

Aplikasi Refrigeran Retrofit/New System

Pengganti yangmungkin

R-500 • Lemari es rumah HFC-134a N

tangga R-401A R

• Dispenser air R-40lB R

• pendinginminuman

R-406A R

botol R-409A R• Display cabinet di R-411A R

supermarket R-41lB R

• Cold storage R-414A RR-414B R

R-416A R

Freezone N

GHG-HP N

GHG-X5 N

R-290/R-600a N

R-502 • Lemari es rumah HCFC-22 N

tangga HFC-134a N

• Dispenser air R-402A R

• Pendinginminuman

R-402B R

botol R-403B R• Display cabinet di R-404A R

supermarket R-408A R

• Cold storage R-507 R

• Refrigerasitranspor

HCFC-22 N

HFC-134a NR-402A R

R-402B R

R-403B R

R-404A R

R-408A R

R-422A RR"507 R

R-503 • Refrigerasitemperatur

HFC-23 R

rendah R-508B R

Page 13: Bab 3 Refrigeran Alternatif

57

Tabel 3.7 Refrigeran pengganti R-22

RefrigeranBPO

Aplikasi Refrigeran RetrofitlNew SystemPengganti yang

mungkinR-22 • AC rumah tanggal

danR-407C N

(HCFC-22 komersial• Refrigerasi

komersial• AC rumah tanggaldan

R-410A Nkomersial

• AC komersial

dan R-417A Rresidensial

• Refrigerasikomersial

• Refrigerasikomersial

R-422A R• Refrigerasi

industrial• Cold storage• AC rumah tanggal

danR-422D R

komersial• Refrigerasi

komersial• Chiller

3.3 SIFAT-SIFAT REFRIGERAN ALTERNATIF PENGGANTI

3.3.1. 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. Refrigeran-

refrigeran 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

Page 14: Bab 3 Refrigeran Alternatif

58

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 HCFC-123

HFC-245fa HCFC-22

HFC-134a

Rumus Kimia CFCl3 CF3CHCl2

CF3CH2CHF2

CHFClF2

CH2FCF3

Berat Molekul 137,37 152,93 134 86.48 102,3Titik didih normal,°C

24,0 27,85 15,2 -40.8 -26,1

Titik beku, °C -111 -107 -160,0 -160 -103,3Temperatur Kritik,°C

197,8 183,7 96.11 101,0

ODP 1 0,02 0,0 0,05 0,0GWP 4680 76 1780 1380Kelarutan dalam

air, %, pada

temperatur 20°C

0,1 0,39 0,16 0,30 0,15

Densitas cairan

pada 25°C, kg/m3

1476 1463 1320 1194 1206

Tekanan uap pada

25°C, kPa

106 91,25 123 1044 666,1

Panas Laten

penguapan pada

NBP, kJ/kg

181,6 170 197,7 233,2 217,2

Pelumas* M M M P

Warna Tabung Oranye Biru

Muda

keabuan

Hijau BiruMuda

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

Page 15: Bab 3 Refrigeran Alternatif

59

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)

Page 16: Bab 3 Refrigeran Alternatif

60

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

Permormance

0 sampai -5%

Tekanan evaporator -14 sampai -21 kPa (menurun)

-2 sampai -3 psi

Tekanan kondensor -14 sampai -21 kPa (menurun)

-2 sampai -3 psi

Temperatur keluar

kompresor

-1 sampai -3 °C

-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

Page 17: Bab 3 Refrigeran Alternatif

61

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

Page 18: Bab 3 Refrigeran Alternatif

62

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

Page 19: Bab 3 Refrigeran Alternatif

63

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 HCFC-

123, 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

Page 20: Bab 3 Refrigeran Alternatif

64

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 HCFC-

123 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

Page 21: Bab 3 Refrigeran Alternatif

65

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.

Page 22: Bab 3 Refrigeran Alternatif

65

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

Sifat CFC-12 HFC-134a R-40lA R-40lB R-409A R-414B R-4l6A

Rumus Kimia CF2Cl2 CH2FCF3 HCFC-22/HCFC-

124/HFC-152a53/34/13

HCFC-22/HCFC-124/HFC-152a

61/28/11

HCFC-22/HCFC-I 24/HCFC-142b

60/25/15

HCFC-22/HCFC-124/HCFC-142b/R-

600a50/39/9,5/1.5

HFC-134aJHCFC-124/R-600a59/39,5/1.5

Berat Molekul 121 102,3 94,4 92,8 97,4 101,6 111,9Titik didih normal, °C -29,8 -26,1 -33,0 -34,6 -35,44 -34,39 -24,2Titik beku, °C -111 -103,3 - - - - -101Temperatur kritik, °C 111,9 101,0 105 103.5 106.7 108,0 108,3ODP 1 0,0 0,037 0,039 0,047 0,043 0,012GWP 10720 1320 1163 1267 1558 1339 1015Kelarutan dalam air, %, padatemperatur 20°C

0,1 0,15 0,10 0,10 0,01 - 0,14

Densitas cairan pad a 25°C,kg/m3

1476 1206 1194 1193 1215 1185 1244

Tekanan uap pada 25°C, kPa 652,6 666,1 772,5 818,7 737,35 654,65 447,92Panas Laten penguapan padatitik didih normal, kJ/kg

181,6 217,2 226,7 228,4 220,4 212,82 198,90

Temperatur Glide, °C O 0 8 8 13 13 3Pelumas* M P M,A,P A,P M,A,P M,A,P P

Aplikasi

ReftigerasiDomestik,komersial,Industrial,transport,

MAC,Chiller

Pengganti R-12,

RefrigerasiDomestik,komersial,Industrial,transport,

MAC,Chiller

pengganti R-12, Refrigerasi

Domestik,komersial,Industrial,transport,

chiller, danpengganti R-

500

Pengganti R-12Refrigerasi

temperatur rendahdan pengganti R-

500

Pengganti R-12,dan R-500Refrigerasi

Temperatur rendahdan menengah,Chiller bukan

sentrifugal

pengganti R-12,RefrigerasiDomestik,komersial,Industrial,

transport, MAC.

Pengganti R-12,MACdanrefrigerasi

temperatur tinggi,Chiller sentrifugal

Warna Tabung Putih Biru muda Rose kemerahan Kuning kecoklatan Coklat sedang Biru sedang Kuning hijau

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

Page 23: Bab 3 Refrigeran Alternatif

66

Tabel 3.12 (lanjutan)Sifat CFC-12 R-413A R-423A Hidrokarbon

Rumus Kimia CF2Cl2 HFC-134a/PFC-218/R-600a

88/9/3

HFC-134a/HFC-227ea

52,5/47,5

R-290/R-600a50/50

Berat Molekul 121 108 126 51,0Titik didih normal, °C -29,8 -33,0 -24,0 -31,7Titik beku, °C -111 - -Temperatur kritik, °C 111,9 98,5 99,5 105,5ODP 1 0 0 0GWP 10720 1775 2060 0 – 3Kelaruatan dalam air, %, pada temperatur 20°C 0,1 Tidak ada data < 0,5 < 0.6Densitas cairan pada 25°C, kg/m3 1476 1157 1276 520,2Tekanan uap pada 25°C, kPa 652,6 778 606,42 675Panas laten penguapan pada titik didih normal,kj/kg

181,6 209,6 175,2 353

Temperatur Glide, °C 0 2 < 1 7 – 8Pelumas* M M, A P M, A, PAplikasi Refrigerasi

Domestik,komersial,Industrial,

transport, MAC,Chiller

Pengganti CFC-12pada MAC,

pengganti R-401A,R-401B, dan R-409pada AC stasioner

dan refrigerasitemperaturmenengah

Pengganti CFC-12pada chillersentrifugal

Pengganti R-12.RefrigerasiDomestik,komersial,Industrial,

transport, MAC,Chiller nonsentrifugal

Warna tabung Putih Belum ditentukan Biru sedang Putih* M = minyak pelumas Mineral

A = minyak pelumas Alkyl BenzeneP = minyak pelumas Polyol Ester

Page 24: Bab 3 Refrigeran Alternatif

67

Table 3.13 Perbandingan teoritik sifat CFC-12 dan HFC-134a[2]

CFC -12 HFC-134a

Kapasitas pendinginan (terhadap % CFC-

12

100 99,7

Kompresor

Temperatur keluar, °C 86,8 83,1

Tekanan keluar, kPa 1349 1473

Perbandingan Kompresi 4,1 4,7

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, CFC-

12 dan HCFC-142b pada pembuatan busa termoplastik, atau sebagai pengganti

CFC-12 dan HCFC-

141 b pada pembuatan busa termoset.

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

Page 25: Bab 3 Refrigeran Alternatif

68

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 CFC-

12 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

Page 26: Bab 3 Refrigeran Alternatif

69

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 HFC-

134a 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

Page 27: Bab 3 Refrigeran Alternatif

70

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 HFC-

134a 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

Page 28: Bab 3 Refrigeran Alternatif

71

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

Page 29: Bab 3 Refrigeran Alternatif

72

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 R-

409A dengan CFC-12

CFC-12 R-401A R-401B R-409AKapasitas Refrigerasi(Re1atifterhadap CFC-12)

1,00 1,09 1,09 1,13

COP 1,72 1,58 1,58 1,52Perbandingan Kompresi 10,19 13,03 12,67 13,97Kompresor

Temperaturke1uar, °c

130 149 152 154Tekanan keluar,kPalPsia

1344/195 1662/241 1744/253 1689/245

Page 30: Bab 3 Refrigeran Alternatif

73

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

Page 31: Bab 3 Refrigeran Alternatif

74

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

Page 32: Bab 3 Refrigeran Alternatif

75

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-12Refrigeran

seri 4Pelumas saja

Refrigeran seri4

dan pelumasNatural Rubber 2 0 2 2Butyl Rubber 0 0 2 2NordelEPDM 0 0 2 2Neoprene W 0 1 0 0SBR 1 1 2 2NBRNitril 0 2 0 1Hypalon 48 0 0 0 0Viton 1 2 0 2Silicone 2 2 2 2Adiprene Urethane 2 2 0 1Polysulfide Rubber 0 0 2 2

Keterangan:o = kompatibel pertambahan panjang linier = -10% dan perubahankekerasan -10%1 = pada batas pertambahan panjang linier > 10% atau perubahankekerasan > 10%2 = tidak kompatibel pertambahan panjang linier > I 0% dan perubahankekerasan > 10%Pelumas adalah alkyl benzene (Zerol 500)Refrigeran seri 4 adalah campuran 22/l52a/124 pada komposisi berat 36/24/40 %

Page 33: Bab 3 Refrigeran Alternatif

76

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 danpelumasnya terhadap material isolasi kumparan motor hermetik[ 4]

Rating dampakCFC-12 0,2Seri 4 0,2Pelumas Napthenicdengan

2,9CFC-12Pelumas Napthenicdengan

2,0refrigeran seri 4Pelumas AlkylBenzene

2,0dengan CFC-12Pelumas AlkylBenzene

0,2dengan refrigeran seri4Keterangan:

Refrigeran seri 4 adalah campuran 22/152a/124 padakomposisi berat 36/24/40 %. Pengujian dilakukanpada temperatur 121°C selama 30 hari.

Jenis filter drier yang biasa digunakan pada mesin CFC-12 adalah dari grade XH-

5 atau XH-6. Jenis filter drier tersebut tidak kompatibel dengan refrigeran R-

401A, 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

Page 34: Bab 3 Refrigeran Alternatif

77

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, danrefrigeran campuran HCFC dan HFC pada selang pengisi

RefrigeranLaju Permeabilitas, g/cn2, tahun

Nylon-lined NitrilCFC-12 0,7 3,7HFC-134a 0,8 6,8CampuranHCFC/HFC*

4,3 24,4

* 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 cara-

cara 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

Page 35: Bab 3 Refrigeran Alternatif

78

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. Proces-

process tersebut harus dilakukan dengan menggunakan peralatan yang tepat dan

sesuai. Apabila refrigeran campuran ini terkontaminasi berat sehinggga proses-

proses 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/HCFC-

142b/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

Page 36: Bab 3 Refrigeran Alternatif

79

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/R-

600a 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

Page 37: Bab 3 Refrigeran Alternatif

80

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 CFC-

12 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

Page 38: Bab 3 Refrigeran Alternatif

81

Tabel 3.18 Jenis pelumasyang kompatibel dengan R-416A

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

Alkylbenzene Mineral POEJenis Pelumas Jenis

PelumasViskositas

(ISO)300 3GS 32400 4GS 68500 5GS 100

Page 39: Bab 3 Refrigeran Alternatif

82

lebih dekat dengan kurva jenuh R-500. Dengan demikian refrigeran ini

sebenarnya bisa juga dignakan sebagai pegganti R-500, R-401A, R-40lB, atau R-

409. 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

T emperatur evaporator:-18°C

Temperatur kondensor:43°C

T emperatur konensor:43°C

CFC-12 R-413A CFC-12 R-413A

Temperatur Discharge(OC)

79 72 119 106

Tekanan Discharge(kPa)

1110 1320 1110 1320

Page 40: Bab 3 Refrigeran Alternatif

83

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

Elastomer Ranking Pemuaian linier PerubahanberatRata-rata (%) 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

Silikon la 1,94 5,61Epichlorohydrin la 1,10 6,69

Wujud: 1. tidak berubah, 2. Ada perubahan permukaan, 3.Perubahan permukaan yang parah Perubahan sifat: a. tidak adaperubahan, 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.

Page 41: Bab 3 Refrigeran Alternatif

84

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 0,52Jenis 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 CFC-

12 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.

Page 42: Bab 3 Refrigeran Alternatif

85

Gambar 3.9 Perbandingan kurvajenuh CFC-12 dengan R-423A, dan R-500

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.

Page 43: Bab 3 Refrigeran Alternatif

85

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

Sifat CFC-13 HFC-23 R-403B R-503 R-508BRumus Kimia CF3Cl CHF3 HCFC-22/R-

290/R-21856/5/39

HFC-23/CFC-13

40,1/59,9

HFC-23/FC-116

46/54Berat Molekul 104,5 70 103,25 82,3 95,5Titik didih normal, °C -81,4 -80,1 -49 -88,7 -88,0Titik beku, °C N/A N/A N/A N/A N/ATemperatur kritik, °C 28,8 25,8 88,67 19,4 13,7ODP 1 0 0,028 0,06 0GWP 14190 12240 4386 13408 11030Kelarutan dalam air, %, pada temperatur20°C

N/A 0,1 <0,5% N/A N/A

Densitas cairan pada -29°C, kg/m3 1293,3 1217 1228 1244Tekanan uap pada 25°C 3603,4 4728,6 1272 N/A N/APanas laten penguapan pada titik didihnormal, kJ/kg

149,68 238,22 190,0 179.3 168,2

Temperatur Glide, °C 0 0 1,1 0 0Pelumas* M P M, A, P M, A PAplikasi Reprigerasi

temperaturrendah, freezermedis, mesin

reprigerasibertingkat

Reprigerasitemperatur

rendah, freezermedis, mesin

reprigerasibertingkat

Reprigerasitemperatur

rendah, freezermedis, mesin

reprigerasibertingkat

Reprigerasitemperatur

rendah, freezermedis, mesinreprigerasibertingkat

Reprigerasitemperatur

rendah,freezer medis,

mesinreprigerasibertingkat

Warna Tabung Biru Muda Biru MudaKeabuan

Abu Muda Biru – Hijau Biru Tua

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

Page 44: Bab 3 Refrigeran Alternatif

86

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 R-508B

Page 45: Bab 3 Refrigeran Alternatif

87

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 temperaturkondensor29°C, dan temperatur evaporator -84,4°C, tanpa subcooling[8]

Refrigeran Tekanan Tekanan Perbandingan

COP Kapasitas

Evaporator,(kPa)

Kondensor,(kPa)

Kompresi pendinginan

(CFC-13 =100)

CFC-13 86,3 872,5 10,1 0,472 100

R-503 127,7 1206,6 9,5 0,542 157

HFC-23 88,3 1052,7 12,0 0,486 106

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

Page 46: Bab 3 Refrigeran Alternatif

88

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-S08BRefrigeran altematif lainnya untuk rnenggantikan CFC-13 dan R-503 adalah R-

508B. 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 FC-

116 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 HFC-

23. Sedangkan dari segi efisiensi pada kondisi operasi pengujian seperti yang

diperlihatkan dalarn judul tabel, sistern dengan R-508B rnendekati cfisiensi CFC-

13, 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]

Page 47: Bab 3 Refrigeran Alternatif

89

Refrigeran

T ekananIsap,

Tekanan Temperatur Efisiensi Kapasitas(kPa) Keluar, (kPa) Keluar, DC (R-503 =

100)pendinginan

(R-503 = 100)CFC-13 83 717 92 105 71R-503 124 999 107 100 100HFC-23 90 848 138 95 74R-508B 124 1013 85 103 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, R-

409A, 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.

Page 48: Bab 3 Refrigeran Alternatif

90

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 refrigeran-

refrigeran 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.

Page 49: Bab 3 Refrigeran Alternatif

91

Gambar 3.12 Perbandingan kurvajenuh CFC-114, dengan HCFC-124 dan HFC-236fa

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 .

Page 50: Bab 3 Refrigeran Alternatif

91

Tabe13.25 Perbandingan sifat CFC-114, HCFC-124, DAN hfc-236fa

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

Sifat CFC-14 HCFC-124 HFC-236fa

Rumus Kimia C2Cl2F4 C2HClF4 C3H2F6

Berat Molekul 171 136,5 152,4

Titik didih normal, °C 3,7 -12,0 -1,4

Titik beku, °C -95 N/A -103

Temperatur kritik, °C 145,7 122,2 124,9

ODP 1,0 0,026 0

GWP 9880 599 9650

Kelarutan dalam air, %, pada temperatur 20°C N/A N/A N/A

Densitas cairan pada -29°C, kg/m3 1456 1341 1360

Tekanan uap pada 25°C 214,4 386 272,4

Panas laten penguapan pada titik didih normal, kJ/kg 136 194 160,4

Temperatur Glide, °C 0 0 0

Pelumas* M M P

Aplikasi Chiller sentrifugalRefrigerasi Industri

Chiller sentrifugalRefrigerasi Industri

Chiller sentrifugalRefrigerasi Industri

Pemadam api

Warna Tabung Biru Laut Hijau N/A

Page 51: Bab 3 Refrigeran Alternatif

92

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 benar-

benar dikosongkan dari refrigeran lama CFC-114.

3.3.5.2. HFC-236faHFC-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 HFC-

236fa, 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 R-

404A, R-507 dari kelompok

HFC. Perbandingan refrigerant R-502 dan penggantinya dari kelompok HCFC dan

Page 52: Bab 3 Refrigeran Alternatif

93

HFC tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.13 dan 3.14.

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

408A

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

507

Page 53: Bab 3 Refrigeran Alternatif

94

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.

Page 54: Bab 3 Refrigeran Alternatif

95

Tabe1 3.26 Perbandingan sifat R-502, R-402A, R-403B dan R-408A

Sifat R-502 R-402A R-403B R-508ARumus Kimia HCFC-

22/CFC-11548.8/51.2

HFC-125/HC-290/HCFC-22

60/2/38

HCFC-22/HC-290/R-290/R-218

56/5/39

HFC-125/HFC-143a/HCFC-22

7/46/47Berat Molekul 111,6 101,55 103,25 87Titik didih normal, °C -45,2 -49,2 -49,0 -46,6Titik beku, °C N/A N/A N/A N/ATemperatur kritik, °C 80.7 75,5 88,67 83,30ODP 0.23 0,02 0,028 0,024GWP 5494 2746 4386 3102Kelarutan dalam air, %, pada temperatur20°C

N/A Tidakditemukan

Tidak ditemukan Tidakditemukan

Densitas cairan pada -29°C, kg/m3 1233 1152 1110 1071Tekanan uap pada 25°C 1166 1337 1272 1200Panas laten penguapan pada titik didihnormal, kJ/kg

172,5 194,0 190,6 224,9

Temperatur Glide, °C 0 1,4 1,1 0,56Pelumas* M M, A M, A M, AAplikasi Reprigerasi

komersial danindustrial

temperaturrendah

Reprigerasikomersialtemperatur

rendah,Supermarket

transpor

Reprigerasitemperatur rendah,

freezer medis,

Reprigerasikomersialtemperatur

rendah, coolstorage

Warna Tabung Ungu Muda Coklat Muda Abu Muda Ungu Sedang*M = minyak pelumas Mineral, A = minyak pelumas Alkyl Benzene, P = minyak pelumas Polyol Ester

Page 55: Bab 3 Refrigeran Alternatif

96

Tabe1 3.27 Perbandingan sifat R-502, R-404A, R-422A dan R-507

Sifat R-502 R-404A R-404A R-507Rumus Kimia HCFC-22/CFC-

11548.8/51.2

HFC-125/HFC-143a/HFC-134a

44/52/4

HFC-125/HFC-143a/HC600a85,1/11,5/3,4

HCFC-22/R-290/R21856/5/39

Berat Molekul 111,6 97,6 116 98,9Titik didih normal, °C -45,2 -46,7 -47 -46,7Titik beku, °C N/A N/A N/A N/ATemperatur kritik, °C 80.7 72,1 71,7 70,9ODP 0.23 0 0 0GWP 5494 3859 2530 3900Kelarutan dalam air, %, pada temperatur20°C

N/A Tidakditemukan

Tidakditemukan

Tidak ditemukan

Densitas cairan pada -29°C, kg/m3 1233 1050 1136 1067Tekanan uap pada 25°C 1166 1255 1300 1296Panas laten penguapan pada titik didihnormal, kJ/kg

172,5 202,1 175,8 200,5

Temperatur Glide, °C 0 0,83 3 0Pelumas* M P M, A, P PAplikasi Reprigerasi

komersial danindustrial

temperaturrendah

Reprigerasitemperatur

rendah,komersial dan

industrial

Reprigerasitemperatur

rendah,komersial dan

industrial

Reprigerasitemperatur

rendah,komersial dan

industrialWarna Tabung Ungu Muda Jingga Jingga Muda Biru Air

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

Page 56: Bab 3 Refrigeran Alternatif

97

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 R-

402A[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 R-

502, 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

Page 57: Bab 3 Refrigeran Alternatif

98

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

Page 58: Bab 3 Refrigeran Alternatif

99

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 R-

41OA 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 R-

410A 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.

Page 59: Bab 3 Refrigeran Alternatif

100

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

Page 60: Bab 3 Refrigeran Alternatif

101

Tabe1 3.28 Perbandingan sifat HCFC-22, R-417A, R-422A dan R-422D

Sifat HCFC-22 R-417A R-422A R-422DRumus Kimia CHClF2 HFC-125/HFC-

143a/HFC-134a44/52/4

HFC-125/HFC-143a/HC600a85,1/11,5/3,4

HFC-134a/HFC-125/R-600a

31,5/65,1/3,4Berat Molekul 86,5 108,9 116 110Titik didih normal, °C -40,83 -41,0 -47,0 -43,0Titik beku, °C -160 N/A N/A N/ATemperatur kritik, °C 96,1 90,0 71,7 79,56ODP 0,05 0 0 0GWP 1780 2268 2530 2230Kelarutan dalam air, %, pada temperatur20°C

N/A N/A N/A N/A

Densitas cairan pada -29°C, kg/m3 1166 1166 1136 1144Tekanan uap pada 25°C 1051 992 1300 1130Panas laten penguapan pada titik didihnormal, kJ/kg

233,76 208,17 175,8 187,5

Temperatur Glide, °C 0 10 3 4Pelumas* M M, A, P M, A, P M, A, PAplikasi AC residensial

dan komersialReprigerasi

komersial danindustrial ,

chiller

AC residensialdan komersial

Reprigerasikomersial

Reprigerasikomersial dan

industrial

AC residensialdan komersial

Reprigerasikomersial

Warna Tabung Hijau Muda Hijau Jingga Muda Biru Muda*M = minyak pelumas Mineral, A = minyak pelumas Alkyl Benzene, P = minyak pelumas Polyol Est

Page 61: Bab 3 Refrigeran Alternatif

102

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-

Page 62: Bab 3 Refrigeran Alternatif

103

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 Refrigeran CFC atauHCFC

Aplikasiyang digantikan

R-600a CFC-12 Refrigerasi domestik,bukanretrofit

R-290/600a, 50%/50% CFC-12 Refrigerasi domestik,komersial, industri;retrofitR-290 HCFC-22 AC residensial,komersal,refrigerasi komersial,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.

Page 63: Bab 3 Refrigeran Alternatif

104

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

Page 64: Bab 3 Refrigeran Alternatif

105

Tabe1 3.29 Perbandingan sifat CFC-12, R-600a, R-290/R600a, HCFC-22 dan R-290

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

Sifat CFC-12 R-600a R-290/R600a HCFC-22 R-290Rumus Kimia CF2Cl2 C4H10 50/50 CHClF2 C2H6

Berat Molekul 120,9 58 51 86,5 30Titik didih normal, °C -29,8 -11,73 -31,7 -40,83 -42,1Titik beku, °C -111 -159,6 N/A -160 -187,1Temperatur kritik, °C 111,9 135 105,5 96,1 96,8ODP 1 0 0 0,05 0GWP 10720 3 3 1780 3Kelarutan dalam air, %, pada temperatur20°C

0,1 N/A N/A N/A N/A

Densitas cairan pada -29°C, kg/m3 1476 581 533 1166 523Tekanan uap pada 25°C 652,6 356,15 696,05 1051 953,8Panas laten penguapan pada titik didihnormal, kJ/kg

181,6 226,5 353,0 233,76 252,4

Temperatur Glide, °C 0 0 7,8 0 0Pelumas* M M M M M, A, PAplikasi Refrigerasi

Domestik,komersial,industrial,transport,

MAC, Chiller

RefrigerasiDomestik

Reprigerasikomersial dan

industrial

AC residensialdan komersial

Reprigerasikomersial dan

industrial ,chiller

AC komersialdan residensial,

chiller.Reprigerasikomersial

Warna Tabung Putih Hitam Putih Hijau Muda Hijau Muda

Page 65: Bab 3 Refrigeran Alternatif

106

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

Page 66: Bab 3 Refrigeran Alternatif

107

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

Page 67: Bab 3 Refrigeran Alternatif

108

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 R-

507 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.