Pompa kalor adalah mesin yang memindahkan panas dari satu
lokasi (atau sumber) ke lokasi lainnya menggunakan kerja
mekanis. Sebagian besar teknologi pompa kalor memindahkan panas dari sumber
panas yang bertemperatur rendah ke lokasi bertemperatur lebih tinggi.
Contoh yang paling umum adalah lemari es, freezer, pendingin
ruangan, dan sebagainya.
Pompa kalor bisa disamakan dengan mesin kalor
yang beroperasi dengan cara terbalik. Satu tipe yang paling umum dari pompa
kalor dengan menggunakan sifat fisik penguapan dan
pengembunan
suatu fluida
yang disebut refrigeran. Pada aplikasi
sistem pemanasan, ventilasi, dan pendingin ruangan, pompa kalor merujuk pada
alat pendinginan kompresi-uap yang mencakup saluran pembalik dan penukar
panas sehingga arah aliran panas bisa dibalik. Secara umum, pompa kalor
mengambil panas dari udara atau dari permukaan. Beberapa jenis pompa kalor
dengan sumber panas udara tidak bekerja dengan baik setelah temperatur jatuh di
bawah -5 oC (23 oF).
Cara kerja
Berdasarkan pada hukum kedua termodinamika, panas tidak
bisa secara spontan mengalir dari sumber bertemperatur rendah ke lokasi
bertemperatur tinggi; suatu kerja dibutuhkan untuk melakukan ini. Pompa kalor
berbeda dalam hal bagaimana mereka mengaplikasikan kerja tersebut untuk memindahkan
panas, namun pada dasarnya pompa kalor adalah mesin kalor yang bekerja secara
terbalik. Mesin kalor membuat energi mengalir dari lokasi yang lebih panas ke
lokasi yang lebih dingin, menghasilkan fraksi dari proses tersebut sebagai
kerja. Kebalikannya, pompa kalor membutuhkan kerja untuk memindahkan energi
termal dari lokasi yang lebih dingin ke lokasi yang lebih panas.
Sejak pompa kalor menggunakan sejumlah kerja
untuk memindahkan panas, sejumlah energi yang dibuang ke lokasi yang lebih
panas mengandung kalor yang lebih tinggi dari pada sejumlah kalor yang diambil
dari sumber dingin. Satu tipe pompa kalor bekerja dengan mengeksploitasi sifat
fisik penguapan dan pengembunan fluida yang disebut refrigran. Fluida yang
bekerja, pada keadaan gasnya, diberi tekanan dan disirkulasikan menuju sistem
dengan kompresor.
Pada satu sisi dari kompresor, di mana gas dalam keadaan panas dan bertekanan
tinggi, didinginkan di penukar panas yang disebut kondenser, hingga fluida itu
mengembun pada tekanan tinggi. Refrigeran yang telah mengembun melewati alat
penurun tekanan yang dapat dilakukan dengan memperluas volume saluran
(memperlebar saluran atau memperbanyak cabang), atau juga bisa dengan
penghambat berupa turbin.
Lalu, refrigeran yang berbentuk cair masuk ke sistem yang ingin didinginkan.
Dalam proses pendinginan itu, refrigeran mengambil panas sehingga refrigeran
kembali menguap dan sistem menjadi dingin.
Dalam sistem seperti ini, sangat penting bagi
refrigeran untuk mencapai suhu tinggi ketika diberi tekanan, karena panas sulit
bertukar dari fluida dingin ke lokasi yang lebih panas secara spontan. Dalam
hal ini, refrigeran harus bersuhu lebih tinggi dari temperatur penukar panas.
Dengan kata lain, fluida harus bertekanan rendah jika ingin mengambil kalor
dari suatu sistem dan menguap, dan fluida harus bertekanan tinggi jika ingin
membuang kalor dan mengembun. Hal ini sesuai dengan persamaan gas ideal yang
menyatakan bahwa temperatur berbanding lurus dengan tekanan. Jika hal ini
tercapai, efisiensi tertinggi akan tercapai.
Refrigeran
Hingga tahun 1990, refrigeran yang biasa
digunakan adalah jenis klorofluorokarbon (CFC)
yang memakai nama dagang Freon. Pembuatan CFC dihentikan pada tahun 1995 karena kerusakan lapisan
ozon yang disebabkan CFC. Setelah CFC dilarang digunakan, penggunaan amonia meluas, lalu
diikuti dengan propana
dan butana yang
kurang korosif,
juga isobutana
yang saat ini digunakan secara luas. Jenis fluida lainnya yang dapat digunakan
sebaga refrigeran adalah karbon dioksida, hidrogen, helium, dan nitrogen.
Penggunaan mereka pada umumnya dalam industri yang menyediakan teknologi
pendingin yang menggunakan gas-gas tersebut.
0 komentar:
Posting Komentar