Prinsip Umum Sistem Refrigerasi

Tentu saja secara alami energi panas hanya dapat berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Untuk terus menerus memindahkan energi panas dari ruangan yang dingin ke lingkungan yang lebih panas diperlukan suatu sistem refrigerasi.

Secara sederhana dapat dikatakan bahwa sistem refrigerasi harus memiliki “bagian dingin” dan “bagian panas”. Agar ruangan menjadi lebih dingin, energi panas harus diserap dari dalam ruangan oleh “bagian dingin” sistem refrigerasi dan dibuang melalui “bagian panas” sistem refrigerasi. Tentu saja sesuai hukum ke-2 thermodinamika, tidak mungkin suatu siklus sistem apapun dapat bekerja secara kontinu memindahkan energi panas dari “bagian dingin” ke “bagian panas” tanpa memerlukan input energi dari luar. Pada penggunaan air conditioning, umumnya input energi ini berupa energi listrik yang digunakan untuk menggerakkan kompresor mekanik. Lalu bagaimana sebuah sistem refrigerasi modern bekerja?

Sistem refrigerasi modern memanfaatkan sifat cairan yang dapat menyerap kuantitas panas yang besar pada saat penguapan (evaporasi) dan melepaskan kuantitas panas yang besar pada saat pengembunan (kondensasi). Baik evaporasi dan kondensasi dapat terjadi pada suhu tertentu yang dikenal sebagai titik didih atau titik embun. Nilai titik didih atau titik embun ditentukan oleh tekanan fluida. Pada tekanan yang tinggi, titik didih akan menjadi lebih tinggi dan pada tekanan yang lebih rendah, titik didih akan menjadi lebih rendah.

Jika kita turunkan tekanan suatu fluida sehingga suhu didihnya menjadi lebih rendah daripada suhu ruangan, maka fluida tersebut akan mendidih dan menguap (evaporasi). Untuk berubah fase dari cairan menjadi gas, fluida memerlukan energi panas. Energi panas ini akan diambil oleh fluida dari ruangan sehingga ruangan akan menjadi dingin dan panas digunakan oleh fluida untuk berubah wujud menjadi fase gas. Komponen yang mengakibatkan evaporasi dikenal sebagai evaporator.

Setelah fluida menyerap aliran kalor dari ruangan dan berubah menjadi gas, energi panas yang berhasil diserap harus dibuang ke lingkungan luar. Akan tetapi tekanan fluida masih rendah, jika diekspos langsung ke “bagian panas” dari sistem, fluida ini malah akan menyerap lebih banyak panas karena titik didih masih lebih rendah daripada suhu lingkungan. Agar energi panas dapat dibuang, fluida dalam bentuk gas ini harus memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada lingkungan luar. Supaya titik didih lebih tinggi, tekanan fluida harus dinaikkan. Komponen yang berfungsi untuk menaikkan tekanan fluida dikenal sebagai kompresor. Setelah melalui kompresor, tekanan fluida akan menjadi lebih tinggi.

Setelah melalui kompresor, fluida akan memiliki tekanan dan titik didih yang lebih tinggi dari lingkungan. Karena titik didih fluida lebih tinggi dari lingkungan, proses kebalikan dari apa yang terjadi di evaporator terjadi. Fluida gas akan berubah wujud menjadi cair (kondensasi) dan membuang aliran energi panas ke lingkungan. Agar siklus lengkap, supaya fluida dapat dialirkan ke evaporator lagi tekanan fluida harus diturunkan oleh alat yang dikenal sebagai expansion valves.