1) Dokumen tersebut merangkum sejarah perkembangan teknik refrigerasi dan tata udara, mulai dari penggunaan es alam hingga penemuan berbagai sistem pendingin dan refrigeran modern. 2) Dibahas pula perkembangan komponen mesin pendingin seperti kompresor ulir, scroll, dan hermetik. 3) Sistem pendingin lain seperti siklus gas ditemukan akibat penemuan mesin udara siklus terbuka oleh seorang dokter Amer

1. 1)
DisampaikansebagaiPengabdian Kepada Masyarakat danKeanggotaanProfesi Kompetensi, 19 Januari2018, DPD ASISI (Asosiasi TeknisiRefrigerasidan
Tata Udara), Jakarta.
2)
Dosen Teknik Elektro Politeknik Enjinering Indorama, Purwakarta ; Asesor Sertifikasi Kompetensi dan Insinyur Profesional Madya.
Perkembangan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara1)
Ir. H. Aris Suryadi, ST, MT, IPM 2)
A. Sejarah Teknik Pendinginan
Sejarah teknik pendinginan berkembang sejalan dengan perkembangan peradaban manusia di wilayah sub-tropik.
Secara alamiah, manusia yang tinggal di wilayah sub-tropik menyadari bahwa bahan pangan yang mudah rusak
ternyata dapat disimpan lebih lama dan lebih baik pada saat musim dingin dibandingkan dengan pada saat musim
panas. Kesadaran inilah yang memandu manusia pada saat itu mulai memanfaatkan “es alam” untuk
memperpanjang masa simpan bahan pangan yang mudah rusak.
Penggunaan es alam ini bahkan masih dilakukan hingga abad ke-20, dan bahkan menurut catatan IIR (Intenational
Institute of Refrigeration) hingga awal abad ke-20 penggunaan es alam masih lebih banyak dibandingkan “es
buatan”. Es alam adalah es yang dihasilkan tanpa peralatan refrigerasi, baik yang diperoleh dari sungai atau danau
yang membeku pada musim dingin atau yang sengaja dibekukan secara alamiah akibat radiasi termal dari
permukaan air ke langit.
Di wilayah dengan kelembaban udara yang rendah, seperti Timur Tengah, sejarah pendinginan dimulai dengan
pendinginan evaporatif, yaitu dengan menggantungkan tikar basah di depan pintu yang terbuka untuk mengurangi
panasnya udara dalam ruangan. Pada abad ke-15, Leonardo da Vinci telah merancang suatu mesin pendingin
evaporatif ukuran besar. Konon, mesin ini dipersembahkan untuk Beatrice d’Este, istri Duke of Milan (Pita, 1981).
Mesin ini mempunyai roda besar, yang diletakkan di luar istana, dan digerakkan oleh air (sekali-sekali dibantu oleh
budak) dengan katup-katup yang terbuka-tutup secara otomatis untuk menarik udara ke dalam drum di tengah
roda. Udara yang telah dibersihkan di dalam roda dipaksa keluar melalui pipa kecil dan dialirkan ke dalam ruangan
seperti pada gambar 1.
Gambar 1. Mesin pendingin evaporatif rancangan Leonardo da Vinci.
Perkembangan teknik pendinginan selanjutnya
masih terjadi secara tidak sengaja, yaitu penggunaan
larutan air-garam untuk mendapatkan suhu yang
lebih rendah. Menurut catatan Ibn Abi Usaibia,
seorang penulis Arab, penggunaan larutan air-garam
ini sudah dilakukan di India sekitar abad ke-4. Garam
yang digunakan pada larutan tersebut adalah
potasium nitrat, sebagaimana dicatat oleh seorang
dokter Italia bernama Zimara pada tahun 1530 dan
dokter Spanyol bernama Blas Villafranca pada tahun
1550. Fenomena pencampuran garam pada salju
untuk mendapatkan suhu lebih rendah baru dapat
dijelaskan oleh Battista Porta pada tahun 1589 dan
Trancredo pada tahun 1607.
Teknik pendinginan mulai berkembang secara ilmiah
sejak abad ke-17, dimulai dari penelitian tentang
pemantulan melalui efek panas dan dingin yang
dilakukan oleh Robert Boyle (1627-1691) di Inggris
dan Mikhail Lomonossov (1711-1765) di Rusia.
Selanjutnya, penelitian mengenai termometri yang
dimulai oleh Galileo dikembangkan kembali oleh
Guillaume Amontons (1663-1705) di Perancis, Isaac
Newton (1642-1727) di Inggris, Daniel Fahrenheit
(1686-1736) orang German yang bekerja di Inggris
dan Belanda, René de Réaumur (1683-1757) di
Perancis dan Anders Celsius (1701-1744) di Swedia.
Tiga ilmuwan yang disebutkan terakhir merupakan
penemu sistem skala pengukuran suhu, dan masing-
masing namanya diabadikan pada sistem skala
tersebut yaitu Fahrenheit, Reaumur dan
Celsius. Setelah Anders Celsius menemukan
termometer skala centesimal pada tahun 1742 di
Swedia, disepakati bahwa sistem skala yang
digunakan pada Sistem Internasional adalah Celsius.
Gambar 2. Robert Boyle

2. 1)
DisampaikansebagaiPengabdian Kepada Masyarakat danKeanggotaanProfesi Kompetensi, 19 Januari2018, DPD ASISI (Asosiasi TeknisiRefrigerasidan
Tata Udara), Jakarta.
2)
Dosen Teknik Elektro Politeknik Enjinering Indorama, Purwakarta ; Asesor Sertifikasi Kompetensi dan Insinyur Profesional Madya.
Pada awal abad ke-18, William Cullen (1710-1790)
menemukan terjadinya penurunan suhu pada saat
ethyl ether menguap. Cullen, bahkan, pada tahun
1755 berhasil mendapatkan sedikit es dengan cara
menguapkan air di labu uap. Murid dan penerus
Cullen, yaitu seorang Scotland yang bernama Joseph
Black (1728-1799) berhasil menjelaskan pengertian
panas dan suhu, sehingga sering dianggap sebagai
penemu kalorimetri. Bidang ini akhirnya
dikembangkan dengan sangat baik oleh para
ilmuwan Perancis, seperti Pierre Simon de Laplace
(1749-1827), Pierre Dulong (1785-1838), Alexis Petit
(1791-1820), Nicolas Clément-Desormes (1778-
1841) dan Victor Regnault (1810-1878).
B. Perkembangan Mesin Pendingin Sistem
Kompresi Uap
Tulisan Sadi Carnot (1796-1832), seorang Perancis,
yang sangat terkenal pada tahun 1824 menjadi
inspirasi bagi banyak penelitian yang dilakukan
mengenai berbagai konsep termodinamika dan
sistem pendinginan, termasuk James Prescot Joule
(Inggris, 1818-1889), Julios von Mayer (Jerman,
1814-1878), Herman von Helmholtz (Jerman, 1821-
1894), Rudolph Clausius (Jerman, 1822-1888),
Ludwig Boltzmann (Austria, 1844-1906), dan William
Thomson (Lord Kelvin, Inggris, 1824-1907).
Gambar 3. Siklus Carnot
Penemuan-penemuan di atas menjadi awal yang
sangat berharga dalam sejarah penemuan mesin-
mesin pendinginan dan zat-zat pendinginnya.
Perkembangan ini dimulai dengan mesin pendingin
mekanis, setelah seorang Amerika bernama Oliver
Evans (1755-1819) mampu menjelaskan siklus
refrigerasi kompresi uap. Pada tahun 1835, seorang
Amerika lainnya yang bekerja di Inggris yaitu Jacob
Perkins (1766-1849) berhasil mendapatkan paten
untuk mesin pendingin temuannya yang bekerja
berdasarkan siklus kompresi uap tersebut.
Gambar 4. Siklus Refrigerasi Kompresi Uap
Fluida kerja (refrigeran) yang digunakan Perkins
pada mesin pendinginnya tersebut adalah ethyl
ether. James Harrison (1816-1893), seorang
Skotlandia yang pindah ke Australia, berhasil
membuat mesin pendingin yang dapat bekerja
dengan baik pada skala industrial. Mesin tersebut
dipatenkan oleh Harrison pada tahun 1855, 1856,
dan 1857. Mesin pendingin Harrison, yang
diproduksi di Inggris, masih menggunakan ethyl ether
sebagai fluida kerja, dan mampu menghasilkan es
maupun larutan pendingin (refrigeran sekunder).
Dengan ditemukannya mesin pendingin sistem
kompresi uap, terjadi perkembangan yang cepat
dalam penemuan zat-zat pendingin
(refrigeran). Charles Tellier (1828-1913), seorang
Perancis, memperkenalkan penggunaan dimethyl
ehter sebagai refigeran. Pada tahun 1862, Tellier
juga meneliti penggunaan amonia (NH3) sebagai
refrigeran, meskipun penggunaannya secara luas
pada skala industrial baru dapat dilakukan oleh
seorang Jerman Carl von Linde (1842-1934).
Refrigeran amonia masih banyak digunakan hingga
sekarang, khususnya pada industri pembekuan
pangan.
Thaddeus Lowe (1832-1913) mulai menggunakan
karbon-dioksida (CO2) sebagai refrigeran. Meskipun
sempat ditinggalkan, penggunaan karbon-dioksida
belakangan ini kembali dikembangkan sebagai
refrigeran yang ramah lingkungan. Sulfur-dioksida
(SO2) pertama kali digunakan sebagai refrigeran oleh
ahli fisika Swiss Raoul Pierre Pictet (1846-1929),
tetapi akhirnya tidak digunakan lagi sesaat sebelum
perang dunia II. Metil-klorida (Ch3Cl) juga digunakan
oleh orang Perancis C. Vincent sebagai refrigeran
pada tahun 1878, meskipun akhirnya hilang dari
peredaran pada tahnun 1960-an.
Didasarkan pada hasil penelitian Swarts yang
dilakukan selama kurun 1893-1907 di Ghent, suatu
tim peneliti Frigidaire Corporation di Amerika, yang
dipimpin oleh Thomas Midgley berhasil
mengembangkan refrigeran fluoro-carbon pertama
pada tahun 1930. Refrigeran fluoro-carbon dianggap
sebagai refrigeran yang aman karena tidak bersifat
toksik dan tidak mudah terbakar. Refrigeran CFC
(chloro-fluoro-carbon) pertama, yaitu R12 (CF2Cl2)
mulai dilepas ke pasar pada tahun 1931, diikuti
dengan refrigeran HCFC (hidro-chloro-fluoro-carbon)
pertama, yaitu R22 (CHF2Cl) pada tahun
1934. Pada tahun 1961, campuran azeotropik
pertama, yaitu R502 (R22/R115), diperkenalkan ke
pasar sebagai refrigeran.
Refrigeran CFC, khususnya R12, dianggap sebagai
zat yang sangat istimewa sebagai fluida kerja mesin
pendingin sistem kompresi uap, hingga pemenang
Nobel dari Amerika (F.S. Rowland dan M.J. Molina)
mempublikasikan hasil penelitiannya pada tahun
1974. Rowland dan Molina menyimpulkan bahwa
klorin yang dilepaskan oleh zat halogenasi
hidrokarbon menyebabkan terjadinya perusakan

3. 1)
DisampaikansebagaiPengabdian Kepada Masyarakat danKeanggotaanProfesi Kompetensi, 19 Januari2018, DPD ASISI (Asosiasi TeknisiRefrigerasidan
Tata Udara), Jakarta.
2)
Dosen Teknik Elektro Politeknik Enjinering Indorama, Purwakarta ; Asesor Sertifikasi Kompetensi dan Insinyur Profesional Madya.
lapisan ozon di angkasa. Untuk menganggapi
temuan ini, pada tahun 1987 telah disepakati Protokol
Montreal mengenai pelarangan penggunaan zat-zat
yang bersifat merusak lapisan ozon.
Refrigeran CFC dan HCFC termasuk pada kategori
zat perusak ozon, sehingga penggunaannya sebagai
refrigeran juga dilarang. Sebagai gantinya,
disarankan penggunaan HFC (hidro-fluoro-carbon),
yaitu refrigeran yang dihalogenasi tapi tidak
diklorinasi. Akan tetapi, refrigeran HFC, baik yang
murni (R134a) maupun campurannya (R410A,
R407A, R404A, dll), juga menimbulkan efek
lingkungan yaitu pemanasan global. Pada Protokol
Kyoto, yang ditanda-tangani pada 11 Desember
1997, refrigeran HFC termasuk zat yang dilarang
peredarannya karena menyebabkan pemanasan
global. Indonesia, sebagai negara yang ikut
meratifikasi Protokol Montreal maupun Protokol
Kyoto, berkewajiban untuk melaksanakan setiap
fasal dalam protokol yang disepakati tersebut.
Perkembangan lain dalam sistem kompresi uap
adalah pada komponen peralatannya. Pada awalnya
mesin pendingin sistem kompresi uap menggunakan
kompresor dengan piston yang besar dan lambat,
tetapi sejak akhir abad ke-19 berubah menjadi lebih
ringan dan cepat. Pada tahun 1934 A. Lysholm
berhasil mengembangkan kompresor ulir dengan
rotor ganda di Swedia, sedangkan pada tahun 1967
B. Zimmern mengembangkan kompresor ulir rotor
tunggal di Perancis.
Kompresor scroll sebenarnya telah dipatenkan oleh
seorang Perancis bernama Leon Creux pada tahun
1905, tetapi baru dapat dikembangkan pada tahun
1970-an. Kompresor sentrifugal dikembangkan atas
dasar penelitian seorang Perancis bernama Auguste
Rateau tahun 1890 dan orang Amerika bernama
Willis Carrier tahun 1911. Kompresor hermetik
dikembangkan untuk mengatasi kebocoran refrigeran
oleh Father Audiffren pada tahun 1905 di Perancis,
dan digunakan sangat banyak saat ini.
Gambar 5. Kompresor
C. Perkembangan Sistem Pendingin Lainnya
Perkembangan sistem pendingin selain sistem
kompresi uap dipicu oleh kemajuan yang dicapai
dalam bidang termodinamika yang sangat pesat pada
abad ke-19. Kemajuan ini dimulai dari penelitian
mengenai gas oleh ahli fisika Inggris Boyle, disusul
oleh Edme Mariotte (1620-1684), Jacques Charles
(1746-1823) dan Louis Joseph Gay-Lussac (1778-
1850), hingga penelitian mengenai mesin uap yang
dilakukan oleh orang Skotlandia bernama James
Watt (1736-1819). Ilmuwan Perancis Sadi Carnot
(1796-1832) akhirnya mempublikasikan hasil
karyanya yang menjadi inti Hukum Termodinamika
Kedua pada tahun 1824. Berbagai penelitian
mengenai teknik pendinginan sangat banyak
dilakukan sebagai dampak dari kemajuan
termodinamika ini.
Disamping mesin pendingin sistem kompresi uap,
sebagaimana dijelaskan di atas, berbagai sistem
pendingin lain juga ditemukan selama abad ke-
19. Salah satu diantaranya adalah sistem pendingin
siklus gas yang muncul akibat penemuan ”mesin
udara” siklus terbuka oleh John Gorrie (1803-1855),
seorang dokter Amerika. Gorrie mematenkan
penemuan tersebut setelah berhasil mendiningkan
brine ke suhu -7 oC pada tahun 1850 dan
1851. Alexander Kirk (1830-1892) berhasil
mengembangkan mesin siklus tertutup yang dapat
mendinginkan hingga suhu -13 oC pada tahun
1864. Mesin ini didasarkan pada motor udara panas
yang dikembangkan oleh pastor Skotlandia Robert
Stirling pada tahun 1837.
Gambar 5. Mesin Udara Panas
Pada tahun 1834, Ahli fisika Perancis Jean Charles
Peltier (1785-1845) menemukan bahwa aliran arus
searah yang melalui jembatan dua logam dapat
menyebabkan pendinginan pada salah satu logam
dan pemanasan pada logam lainnya. Sampai tahun
1940-an, sistem termoelektrik hanya dianggap
sebagai keingin-tahuan ilmiah, hingga
berkembangnya pengetahuan mengenai semi-
konduktor. Akan tetapi, hingga sekarang
penggunaan sistem pendingin termoelektrik secara
komersial relatif sangat kecil.
Gambar 6. Thermo Electric Peltier

4. 1)
DisampaikansebagaiPengabdian Kepada Masyarakat danKeanggotaanProfesi Kompetensi, 19 Januari2018, DPD ASISI (Asosiasi TeknisiRefrigerasidan
Tata Udara), Jakarta.
2)
Dosen Teknik Elektro Politeknik Enjinering Indorama, Purwakarta ; Asesor Sertifikasi Kompetensi dan Insinyur Profesional Madya.
Salah satu sistem pendingin yang berkembang
dengan baik, disamping sistem kompresi uap, adalah
sistem absorbsi. Mesin pendingin sistem absorbsi
kontinyu yang pertama ditemukan pada tahun 1859
oleh seorang Perancis bernama Ferdinand Carré
(1824-1900). Mesin temuan Carré ini menggunakan
air sebagai absorber dan amonia sebagai
refrigeran. Sistem absorbsi tak-kontinyu sebenarnya
lebih dulu dikembangkan (hasil temuan saudara
Ferdinand Carré yang bernama Edmond Carré pada
tahun 1866), tetapi tidak terlalu berhasil. Pada tahun
1913, seorang Jerman bernama Edmund Altenkirch
berhasil mempelajari dan menjelaskan sifat
termodinamik sistem ini dengan rinci. Pada tahun
1940-an, sistem absorbsi dengan litium-bromida
sebagai absorber dan air sebagai refrigeran berhasil
dikembangkan di Amerika, sebagai modifikasi dari
sistem yang dikembangkan oleh Carré. Sistem
absorbsi litium-bromida-air ini banyak digunakan
dalam bidang pengkondisian udara.
D. Aplikasi Teknik Pendinginan
Refrigerasi (pendinginan) adalah suatu sistem yang
mengambil panas dari suatu benda atau ruangan
yang bersuhu lebih rendah dari lingkungan
alamiahnya. Bangsa Romawi dan Cina mengambil es
dan salju untuk digunakan sebagai penyejuk udara
saat musim panas. Bangsa Mesir meletakkan bejana
air di atap rumah pada malam hari untuk
mendinginkannya. Terlihat bahwa usaha untuk
mendinginkan bahan atau udara telah ada sejak
dahulu. Peradaban yang maju membuat teknik
pendinginan semakin berkembang. Terdapat dua
bidang pendinginan yang saling terkait dalam
pendinginan yaitu bidang refrigerasi dan
pengkondisian udara.
Aplikasi teknik pendinginan dapat dijumpai di
berbagai bidang. Di bidang industri, pengkondisian
udara digunakan untuk mendapatkan suhu dan
kelembaban yang nyaman bagi pekerja. Beberapa
sistem dirancang untuk mendapatkan kondisi udara
dimana debu hampir tidak ada (ruang steril) seperti
pada industri elektronika. Industri percetakan perlu
udara dengan tingkat kelembaban tertentu sehingga
kertas tidak menggumpal dan tinta cepat kering.
Kelembaban yang tinggi juga dapat menyebabkan
terjadinya korsleting. Perkantoran dan perumahan
saat ini umum menggunakan AC untuk menambah
kenyamanan ruangan.
Gambar 7. Mesin Pendingin pada Kendaraan
Di negara sub-tropis, pengkondisian juga meliputi
pemanasan ruangan saat musim dingin. Keinginan
manusia untuk berkendara dengan nyaman
membuat sistem pendinginan juga dijumpai di mobil
dan kendaran angkutan lainnya. Industri pertanian
saat ini umum menggunakan sistem cold chain untuk
menjaga mutu produk. Sistem pendinginan ini
biasanya digunakan untuk produk yang mudah busuk
dan banyak mengandung air, seperti daging, sayur
dan buah. Untuk mendapatkan umur simpan yang
lebih lama, pembekuan digunakan untuk
membekukan produk. Produk yang dibekukan dapat
kembali ke keadaan semula umumnya dengan
perlakuan panas. Di toko-toko, bahan pertanian ini
juga ditampilkan pada rak berpendingin Pendinginan
juga dikenal dalam proses pengolahan makanan. Es
krim, dibuat dengan membekukan susu setelah
proses pasteurisasi dan pencampuran dilakukan.
Gambar 8. Cold Case
Produk pangan lain yang membutukan pendinginan
antara lain susu, keju, jus buah. Industri roti juga
menggunakan pendinginan untuk menyimpan
adonan roti sehingga roti lebih cepat disajikan dan
mengurangi kerugian toko roti karena adanya adonan
yang tidak dibakar. Industri kimia menggunakan
teknik pendinginan untuk memisahkan gas,
pengembunan gas, penghilangan kalor reaksi,
pemisahan zat dari campurannya dan untuk menjaga
tekanan. Teknik pendinginan juga digunakan pada
bidang lainnya seperti konstruksi, pembuatan es
batu, dan arena olahraga.
Gambar 8. Fruit Meat Showcase Cold
Chiller adalah mesin yang menghilangkan panas dari
cairan melalui siklus kompresi uap atau penyerapan.
Cairan ini kemudian dapat disirkulasikan melalui alat
penukar panas untuk mendinginkan peralatan, atau
aliran proses lainnya (seperti udara atau air proses).

5. 1)
DisampaikansebagaiPengabdian Kepada Masyarakat danKeanggotaanProfesi Kompetensi, 19 Januari2018, DPD ASISI (Asosiasi TeknisiRefrigerasidan
Tata Udara), Jakarta.
2)
Dosen Teknik Elektro Politeknik Enjinering Indorama, Purwakarta ; Asesor Sertifikasi Kompetensi dan Insinyur Profesional Madya.
Gambar 9. Water Chiller
AHU (Air Handling Unit) adalah alat yang digunakan
untuk mengatur dan mengedarkan udara sebagai
bagian dari pemanas, ventilasi, dan sistem
pengkondisian udara (HVAC) .
Gambar 10. Air Handling Unit
Menara pendingin adalah operasi unit yang sangat
umum di industri pembangkit tenaga listrik, atau
dalam hal ini, setiap proses yang memerlukan volume
air proses pendingin yang signifikan.
Gambar 11. Cooling Tower
Gambar 12. Sistem Teknik Pendingin di Industri
E. Tantangan Industri Pendinginan dan
Pembekuan Pangan
Teknik refrigerasi adalah teknik pengambilan panas
dari suatu benda atau ruangan yang bersuhu lebih
rendah dari lingkungan alamiahnya. Teknik
refrigerasi merupakan penerapan termodinamika dan
perpindahan panas/massa, yang termasuk dalam
cakupan bidang konversi energi. Salah satu jenis
mesin refrigerasi yang umum digunakan pada zaman
sekarang adalah jenis kompresi uap. Mesin
pendingin jenis ini bekerja secara mekanik dan
perpindahan panas dilakukan dengan memanfaatkan
sifat refrigeran yang berubah dari fase cair ke fase
gas (uap) kemudian ke fase cair kembali secara
berulang. Proses pendinginan merupakan proses
yang populer untuk penyimpanan produk-produk
pertanian. Dengan menurunkan suhu suatu produk,
aktivitas enzim dan mikroba yang ada akan
berkurang, sehingga penurunan mutu atau
kerusakan dapat dihambat. Pada buah-buahan atau
sayur-sayuran, pengendalian proses pendinginan.
F. Biodata
o S1, Teknik Elektro, Univ. Bung Hatta, Padang
(1993-2000).
o S2, Teknik Elektro, Institut Sains dan
Teknologi Nasional, Jakarta Selatan (2010-
2013).
o Guru TPTU, EI, AP, EA, SMKN 29 Jakarta
Selatan (2006-2010).
o Guru Listrik, SMKN 53 Jakarta Barat(2010-
2013).
o Dosen Teknik Elektro Politeknik Gunakarya
Indonesia, Bekasi (2005-2013).
o Dosen Teknik Elektro Politeknik Enjinering
Indorama, Purwakarta (2013-sekarang).
o Asesor Kompetensi BNSP (2016-2019).
o Sertifikasi Insinyur Profesional Madya (IPM-
PII)(2017-2022).
o Sertifikasi Dosen Profesional Teknik Elektro
Politeknik Enjinering Indorama (2017-
sekarang)