How does an air conditioner actually work? - Anna Rothschild

Translator: husna nafiah Reviewer: Indah Setiawan

Typically, with any piece of technology, you get out what you put in.

Umumnya, pada teknologi apa pun, Anda menghasilkan apa yang Anda masukkan.

Pump one unit of energy into an electric toaster

Satu unit energi yang dipompa ke dalam pemanggang listrik

and you get about one out in the form of heat.

menghasilkan satu unit energi dalam bentuk panas

That’s just the first law of thermodynamics:

Itulah yang disebut Hukum Termodinamika Pertama:

energy has to be conserved.

energi tidak dapat dimusnahkan.

But there's a piece of technology called a heat pump,

Namun, ada sejenis teknologi yang disebut pompa kalor,

where for every bit of energy you put in, you get 3 to 5 times as much heat out.

dimana untuk setiap energi yang masuk, Anda mendapat panas 3-5 kali lebih banyak.

What wizardry is this?

Sihir macam apa ini?

Heat pumps have been hailed as a climate-friendly heating solution

Pompa kalor telah disebut sebagai solusi yang ramah iklim

to traditional heaters,

menggantikan penghangat kuno

most of which operate by burning fossil fuels.

yang sebagian besar menggunakan bahan bakar fosil.

So much so that in 2021,

Sangat banyak hingga pada tahun 2021,

heating buildings was responsible for about 10%

penghangat ruangan berkontribusi atas setidaknya 10 persen

of global energy-related CO2 emissions.

dari emisi CO2 global sektor energi.

Heat pumps reduce emissions in two ways—

Pompa kalor mengurangi emisi melalui dua cara—

first, they run on electricity,

pertama, mereka menggunakan listrik

meaning less fossil fuel use as grids make the switch to renewable energy.

yang artinya pengurangan bahan bakar fosil karena beralih ke energi terbarukan.

And second, they're more efficient than their counterparts,

kedua, mereka lebih efisien dibandingkan alat sejenis lain,

using less energy to produce the same amount of heat.

menggunakan lebih sedikit energi untuk jumlah panas yang sama.

Where a typical oil or gas boiler is, at best, about 90% efficient,

Berbeda dengan boiler minyak atau gas yang memiliki efisiensi sekitar 90 persen,

some heat pumps can achieve 500% efficiency.

beberapa pompa kalor dapat mencapai efisiensi hingga 500 persen.

Heat pumps rely on the same technology as air conditioners.

Pompa kalor menggunakan prinsip teknologi yang sama dengan AC.

And in fact, they often double as air conditioners,

Bahkan, mereka juga sering berfungsi ganda sebagai AC.

heating your home in the winter and cooling it in the summer.

menghangatkan saat dingin dan menyejukkan saat panas.

How? Air conditioners take heat from your home and move it outside.

Bagaimana caranya?

AC bekerja dengan memindahkan panas dari dalam ke luar rumah.

To do so, they harness the second law of thermodynamics.

Hal ini merupakan penerapan dari Hukum Termodinamika Kedua

That’s the one that says that heat will always move from a hotter object

yang menyatakan bahwa panas akan selalu berpindah dari objek bersuhu tinggi

to a colder one.

ke suhu yang lebih rendah.

When you turn on your A/C,

Saat menyalakan AC,

a fan blows the hot air from your home over coils

sebuah kipas meniup udara panas dari rumah Anda melewati gulungan

containing a substance called a refrigerant.

yang mengandung zat bernama refrigeran.

A refrigerant’s molecules turn to gas at relatively low temperatures,

Molekul refrigeran berubah menjadi gas pada suhu yang relatif rendah

so as it collects thermal energy from the hot air in your home, it boils.

sehingga seiring energi panas dari rumah Anda terkumpul, ia mendidih.

Then, it passes into a compressor,

Lalu, mereka akan masuk ke kompresor,

which pushes the gas molecules closer together,

yang mendorong molekul gas lebih dekat satu sama lain,

heating them up even more.

membuatnya lebih panas.

Now that gas is hot— way hotter than the outside air.

Sekarang gasnya menjadi panas— melebihi panasnya udara luar.

So when a fan blows over the refrigerant,

Sehingga ketika kipas meniup refrigeran,

thermal energy transfers to the comparatively cold air outside.

energi panas berpindah ke udara luar yang relatif lebih dingin.

As the refrigerant releases heat, it starts to liquefy.

Refrigeran lalu melepaskan panas dan mulai mencair.

It goes through an expansion valve, which decreases the pressure,

Kemudian, ia akan melewati katup ekspansi yang mengurangi tekanan,

causing it to get even colder.

menyebabkannya menjadi lebih dingin lagi.

Now, it’s ready to pick up more heat from your house and start the cycle again.

Sekarang, siklus akan kembali berulang dengan adanya panas dari dalam rumah.

In winter, heat pumps work exactly the same way.

Pompa kalor bekerja dengan cara yang sama pada musim dingin

But this time they pick up heat from outside and move it into your home.

Kali ini, mereka mengambil panas dari luar dan memindahkannya ke dalam rumah

Of course, it’s sometimes freezing outside when you want to use your heater.

Tentu, suhu di luar dapat sangat dingin ketika kita mau menggunakan penghangat.

But the air doesn’t need to be warm—

Namun udaranya tidak harus hangat—

it just needs to be warmer than the refrigerant to transfer its heat.

ia hanya harus lebih hangat dari refrigeran untuk memindahkan panas.

All this sounds great, but for now there are some drawbacks to this technology.

Meskipun terdengar hebat, ada beberapa kelemahan dari teknologi ini.

First, refrigerants can be potent greenhouse gases.

Pertama, refrigeran berpotensi kuat menjadi gas rumah kaca.

Hydrofluorocarbons are some of the most popular refrigerants.

Contoh refrigeran yang populer adalah hidrofluorokarbon (HFC).

But a single hydrofluorocarbon molecule can have 2,000 times

Namun, satu molekul HFC dapat berdampak 2.000 kali lebih besar dibanding CO2

the global warming impact of CO2.

terhadap pemanasan global

While in use, the refrigerant stays contained in a closed loop.

Selama digunakan, refrigeran tetap terjaga dalam siklus tertutup.

But when heat pumps, A/Cs, and refrigerators are improperly installed

Namun, saat pompa kalor, AC, dan lemari es tidak dipasang dengan baik

or thrown into landfills, the refrigerant can leak out.

atau dibuang ke TPS, refrigeran dapat bocor.

So scientists are trying to create new refrigerants

Jadi, para ilmuwan mencoba menciptakan refrigeran baru

that are better for the environment.

yang lebih ramah lingkungan.

Also, the colder it is outside,

Selain itu, semakin dingin udara luar,

the less efficient an air-to-air heat pump will be.

efisiensi pompa kalor udara-ke-udara juga semakin rendah.

Nevertheless, over half the buildings in icy Norway use heat pumps.

Meski begitu, lebih dari setengah bangunan di Norwegia yang dingin menggunakannya.

Some people there have opted for pumps that draw heat from under the ground,

Beberapa memilih pompa yang menarik panas dari bawah tanah,

which stays more consistently warm, rather than heat from the air.

yang tetap hangat lebih konsisten daripada panas dari udara.

Finally, there's the cost.

Terakhir adalah soal biaya.

In the US, installing a small heat pump usually costs several thousand dollars,

Di AS, pemasangan pompa panas kecil dapat menghabiskan ribuan dolar,

though some people need more powerful systems,

meski beberapa orang perlu pompa yang lebih kuat,

depending on the size of their home or the temperature in winter.

tergantung pada ukuran rumah mereka atau suhu di musim dingin.

Often they’re only a little more expensive than installing a new A/C system,

Biayanya sering hanya sedikit lebih mahal dari memasang sistem AC baru,

and the heat pump can save money on utilities in the long run.

serta lebih hemat untuk penggunaan jangka panjang.

But replacing a working system requires an upfront investment

Penggantian sistem yang telah terpasang membutuhkan investasi awal

that a lot of people just don’t have.

yang tidak dimiliki banyak orang.

Still, as the risks of climate change loom,

Dengan risiko perubahan iklim yang menghantui,

many countries are offering subsidies to help with the costs.

banyak negara menawarkan subsidi sebagai solusi keperluan biaya.

And some cities are creatively harnessing seas, sewage, and data centers

Beberapa kota memanfaatkan laut, parit, dan pusat data secara kreatif

as heat sources, using heat pumps in manufacturing,

sebagai sumber panas, menggunakan pompa kalor untuk pabrik,

and even creating giant heat pumps for entire districts.

bahkan membuat pompa kalor raksasa untuk seluruh distrik.

So, are heat pumps actually breaking the first law of thermodynamics?

Jadi, apakah benar pompa kalor melanggar Hukum Termodinamika pertama?

Of course not.

Tentu saja tidak.

They’re just not using their electricity to make heat.

Listrik tidak digunakan untuk menghasilkan panas.

They're using it to power the compressor and spin the fans.

Tetapi untuk menyalakan kompresor dan memutar kipas angin.

They get the extra energy for free— from heat in the air or underground.

Energi tambahan didapatkan secara gratis— dari panas di udara atau bawah tanah.

Which is how, by putting in 1 unit of energy,

Begitulah caranya satu unit energi

you get 3 to 5 units of heat out.

dapat menghasilkan tiga hingga lima unit panas.

Seems like magic, but it's just physics.

Terdengar seperti sihir, tapi itu hanyalah fisika