Rekening Listrik Naik Gara – Gara AC

Dalam posting ini, saya akan mencoba menjawab keluhan user AC yang belum sempat saya jawab ketika masih bekerja di pabrik AC yaitu tentang masalah konsumsi listrik. Sebelum memasang AC, sudah sepatutnya kita memikirkan konsumsi listrik yang memang sangat besar untuk mengoperasikan AC. Bayangkan saja untuk ukuran 1 PK, kita harus menyediakan daya sebesar 800 – 1000 Watt. Beberapa branding berupaya menggunakan berbagai macam teknologi untuk mengakali konsumsi listrik yang sangat besar (liat aja di iklan2 mereka) dengan beredarnya berbagai macam AC yang hemat energi ataupun berdaya kecil. Tapi di sini saya akan bersikap netral tanpa memihak kepada suatu branding mana pun (soalnya kan ngga dapet royalti, hehehehe...).
Pada awal pengoperasian AC (AC-nya baru) konsumsi energinya sesuai dengan name plate, tetapi makin lama AC akan mengalami degardasi performance akibat buruknya pemeliharaan atau mungkin tidak dipelihara. Hal ini malah membuat komponen penukar panas (evaporator dan condensor) akan mengalami pengendapan debu dan mengakibatkan kemampuan pendinginannya semakin rendah (coba liat di posting “Kenapa AC saya tidak dingin?” untuk referensi penyebab dan perhitungannya).
Ketika saya mencoba memecahkan permasalahan ini, saya berkesimpulan pada sistem kontrol AC itu sendiri. Teknologi tinggi sistem kontrol dan kendali yang terintegrasi dalam AC membuat itu menjadi boomerang untuk user. Begini simulasinya :
Ketika anda mengatur temperature yang anda inginkan (anggap sebesar 16 0C) dari remote, sebuah signal bergerak menuju komponen pengontrol dan akan diubah menjadi set point (titik yang diinginkan). Signal tersebut diteruskan ke control unit untuk diubah menjadi signal lain yang dapat di adopsi oleh actuator untuk melakukan proses. Proses tersebut akan dibaca oleh sensor dan kembali ke set point untuk dibandingkan dengan set point. Apabila hasilnya kurang atau lebih, control unit akan kembali untuk mengkondisikannya. (a closed-loop system, Mechatronics, W. Bolton)

Bingung ya? Gini ja deh, kita pake hitung2an lagi.
Set Point (Isp) = 16 0C = 4 m A (karena Isp = 4 ε)
Range Temperature (t) = 16 – 30 0C
Range Daya (µ) = 800 – 1000 watt (konsumsi listrik AC)
Range signal (i) dan (ε) = 4 – 20 m A
Temperatur terbaca (t) = 20 0C (seandainya AC anda yang kotor hanya mampu mendinginkan maksimal hingga level ini)
Maka:
Isp = ε - i
µ = {(200/16) x ε}+ 800 dan i = 1/4 t
dengan t = 20 0C maka signal yang dibaca sensor menjadi i = 5 m A
dari persamaan Isp = ε – i maka akan di dapatkan ε = Isp + i = 9 m A
hasil ini membuat input daya µ = (12,5 x 9) + 800 = 912,5 watt

Dengan kata lain ada kenaikan sebesar 112,5 watt atau 14.06 % ketika AC anda kotor karena tidak mampu memaksimalkan pendinginan. Jika AC anda dinyalakan selama 6 jam sehari maka pemborosannya adalah :
Konsumsi energi = 112,5 watt x 6 jam x 30 hari =20,25 KWH / Bulan
Jika 1 KWH = Rp 450,- maka pemborosan yang terjadi sebesar Rp 9.112,50 / Bulan
Mungkin terlihat kecil ya? Tapi bagaimana jika anda kali dengan 1 tahun dan jumlah AC yang anda pasang? Lagian ini kan baru pemborosannya saja belum ditambah biaya basic konsumsi AC yang 800 watt.
Selain itu kerugian lain yang diderita adalah rusaknya komponen compressor anda akibat overheating, overloading dan back pressure akibat dipaksa untuk mendinginkan. Logikanya bagaimana rasanya ketika anda berjalan menanjak dengan sudut kemiringan di atas 60o?
Anda tentu tidak mau kan untuk menggati compressor anda yang harganya ¾ dari AC yang anda beli? Apalagi pengalaman terburuk user yang pernah saya tau adalah AC terbakar.
Ngga nakut2in loh...

Kenapa AC saya tidak dingin

Sebenernya banyak pengguna (disebut "user" selanjutnya) mengoperasikan AC tanpa memikirkan perawatannya. Alhasil banyak keluhan berupa "AC saya ko ngga dingin ya" atau "Tagihan listrik saya besar banget, katanya AC ini dayanya kecil?". Pengalaman ini saya rasakan ketika menjadi design engineering staff di sebuah perusahaan manufacturing di tempat saya dulu bekerja. Hanya saja pada bagian ini saya lebih mementingkan untuk menjawab kenapa AC anda tidak dingin.
Pengoperasian AC sebenarnya tidak seperti barang elektronik lainnya, yaitu pasang dan kemudian nyalakan, tetapi harus diperlakukan layaknya sebuah benda berjalan (seperti mobil atau sepeda motor) yang membutuhkan perawatan. Hanya saja user tidak memiliki pengetahuan tentang bagaimana perawatan AC.
AC pada hakikatnya adalah sebuah alat penukar panas dengan menyerap udara panas dari dalam ruangan dan menghembuskan udara dingin dengan menggunakan evaporator (indoor section). Udara panas tersebut selanjutnya akan di buang keluar melalui komponen yang bernama condensor (outdoor section). Evaporator dan condensor berbentuk pipa - pipa tembaga yang memiliki sirip - sirip (fin) yang terbuat dari alumunium. Proses tersebut dilakukan dengan menghembusakan udara luar ke komponen - komponen tersebut dengan menggunakan fan.
Pada proses tersebut, secara tidak sengaja debu - debu yang bertebangan ikut terhrmbus dan mengendap pada fin - fin evaporator dan condensor dan mengendap. Pengendapan ini akan menghalangi proses penyerapan panas (pada evaporator) dan pembuangan panas (pada condensor). Alhasil udara yang dihembusakan tidak lebih dingin dari biasanya dan compressor (jantung AC) akan bekerja lebih ekstra dalam mencapai suhu udara yang diinginkan (set point atau pengatur suhu pada AC) sehingga membuat tagihan listrik anda membengkak.
Saya akan mensimulasikan sebuah perhitungan yang telah saya pelajari selama di bangku kuliah dan pengalaman ketika bekerja sebagai enginer AC. Saya ambil kasus sebuah AC berkapasitas 1 PK dengan set point sebesar 16 derajat Celcius.

Misalkan :

Konduktifitas tembaga = 390 W/m. Kelvin

Diameter tembaga bagian luar = 0,952 cm = 9,52.10­^-3 m

Tebal tembaga = 0,025 cm = 2,5.10­^-4 m

Konduktifitas alumunium = 202 W/m. Kelvin

Tebal alumunium = 0,01 cm = 10­^-4 m

Suhu permukaan terluar = 16 °C = 330 K (sesuai set point remote)

Suhu refrigerant = 9 °C = 323 K

Jika Konduktifitas kotoran = 50 W/m. Kelvin

Dan Tebal kotoran = 0,05 cm = 5. 10­^-4 m

Diameter dalam tembaga = 9,52. 10­^-3 m - 2,5. 10­^-4 m = 9,27. 10­^-3 m

r₁ = 4,635. 10­^-3 m

r₂ = 4,76 . 10­^-3 m

Diameter luar alumunium = 9,52. 10­^-3 m + 10­^-4 m = 9,62. 10­^-3 m

r₃ = 4,81. 10­^-3 m

Diameter kotoran = 9,62. 10­^-3 m + 5. 10­^-4 m = 10,17. 10­^-3 m

r₄ = 5,085 10­^-3 m

Maka laju aliran panas pada permukaan yang bersih :

*) Tanda minus (-) berarti menyerap panas

Jika panjang pipa tembaga 720 cm = 7,2 m, maka panas yang diserap evaporator adalah :

Q = 366,627 KW/m x 7.2 m = 2.639.714 KW = 9.001,425 Btu/h

Apabila AC dinyalakan dengan kotoran setebal 0,5 mm, maka laju perpindahan panas yang dihasilkan adalah :

Jika panjang pipa tembaga 720 cm = 7,2 m, maka panas yang diserap evaporator adalah :

Q = 35,758 KW/m x 7.2 m = 257,02 KW = 876,441 Btu/h

Dengan kata lain AC mengalami degradasi performance dan hanya mampu beroperasi 10% dengan ketebalan debu yang mengendap 0,5 mm dalam ruangan yang sama dan kapasitas yang sama.

Semoga pengalaman saya ini bisa bermanfaat dalam menjawab keluhan "mengapa AC saya tidak dingin?"
hehehehe...