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)
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)
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)
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
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
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 %
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
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
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
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
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
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
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
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.
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.
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.
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
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
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
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]
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.
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.
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 .
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
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
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
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.
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
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
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
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
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.
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
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
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-
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.
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
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
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
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
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.