Chiller VS VRF; Perdebatan sepanjang masa

Ketika kita memilih sebuah equipment, tentu saja kita harus memilih equipment mana yang paling “cocok” untuk kebutuhan kita, semua produk / sistem tentunya akan berkata bahwa unit nya adalah yang paling baik. Hal ini berlaku juga ketika kita memilih sistem pendinginan, untuk sebuah gedung yang besar / medium banyak yang menyarankan VRF atau Chiller. Apakah perbedaannya dan benefit dari masing masing sistem, dan manakah yang terbaik? Tentunya yang terbaik untuk design gedung tersebut.

Sistem Chiller sudah digunakan sejak lama, hal ini dapat ditemui pada design gedung gedung kantor, rumah sakit, dan fasilitas publik lainnya. Sistem ini memiliki kemampuan mendinginkan dengan skala yang besar sampai dengan 1000 bahkan 2000 TR per unit nya. Dengan menggunakan Chiller maka jumlah equipment pendinginan akan berkurang dan menghasilkan biaya yang lebih murah. Media air yang digunakan untuk membuang panas dari dalam ruangan pun sangat mudah dan familar bagi pemilik gedung.

Sistem VRF pun sudah banyak dikenal saat ini, karena design dan penggunaan nya yang mudah maka banyak kita lihat gedung gedung baru menggunakan sistem VRF. Dengan menggunakan sistem yang banyak, maka tidak memungkinkan untuk digunakan pada bangunan bangunan tinggi seperti perkantoran, hotel dan rumah sakit. Jumlah sistem yang banyak meniadakan kemungkinan total shutdown, apabila ada yang rusak hanya berpengaruh terhadap 1/sekian dari gedung tersebut.

Berikut adalah “mitos” yang mungkin sudah tidak terlalu berlaku sekarang ini terhadap VRF dan Chiller:

5 Langkah menyalakan Chiller

Ketika kita berbicara mengenai equipment yang besar, maka sangat perlu diperhatikan bagaimana cara pengoprasiannya, apa saja langkah langkah yang perlu di lakukan dan tahapannya. Sebuah sistem chiller / chiller plant mempunyai berbagai macam equipment yang mendukung satu sama lain, sehingga ketika salah satu pendukung nya tidak bekerja maka muncul kemungkinan yang tidak diinginkan. Berbeda dengan sistem VRF yang sudah serba “otomatis”, sistem chiller tidak semudah menyalakan remote AC dan mendapatkan dingin.

Sebuah bangunan yang menggunakan Chiller sebagai pendingin utama memerlukan operator khusus yang dapat menganalisa dan mengoprasionalkan sistem tersebut. 5 langkah ini penting untuk dilakukan secara ber-urutan untuk mendapatkan hasil yang baik. Waktu yang diperlukan pun tergantung terhadap posisi equipment, dan kapasitas equipment itu sendiri. Pada sistem chiller/ Chiller plant yang menggunakan otomatisasi tahapan tahapan ini sudah dibuat semudah mungkin.

Berikut tahapan / langkah langkah yang perlu dilakukan sebelum menyalakan sebuah Chiller:

Twin Vs Single Screw Chiller

Ketika kita memilih Chiller dengan kapasitas medium 100TR-400TR, maka pilihannya adalah Screw Chiller (Watercooled / Aircooled). Screw chiller banyak dipilih oleh perencana karena terkenal “bandel” dan memiliki kapasitas yang cukup besar. Seperti kita ketahui bahwa terdapat beberapa tipe compressor chiller seperti reciprocating(piston), scroll , centrifugal, dan screw. Tiap tipe compressor dipilih berdasarkan kapasitas dan karakteristiknya.

Screw compressor pada prinsipnya bekerja dengan merubah tekanan rendah ke tinggi dengan memampatkan refrigeran menggunakan ulir dari screw tersebut. Bentuk yang khas dari ulir akan mendorong refrigeran ke satu arah sehingga mendapatkan tekanan yang tinggi. Secara bentuk nya, screw compressor pada chiller dapat di kategorikan menjadi 2 tipe, yaitu Twin Screw (horizontal) dan Single Screw (vertical). Perbedaan utama nya dapat dilihat dari bentuk pasangan antara male screw dengan female screw.

Pada twin screw, female screw akan berputar menggerakan 2 helical screw dan memampatkan refrigeran, sedangkan pada twin screw male screw akan menggerakan female screw yang juga memampatkan refrigeran. Apabila kita lihat jumlah komponen yang dipakai maka jelas bahwa single screw memiliki 3 komponen utama, sedangkan twin screw memiliki 2. Jumlah komponen ini lah yang membuat twin screw lebih compact dan memiliki durabilitas lebih dari single screw. Tentu saja teknologi twin screw harus memiliki akurasi & toleransi yang lebih baik karena geometri nya yang saling berpasangan dari awal sampai akhir.

2 Stage centrifugal chiller; menaikkan effisiensi chiller

Ketika kita membicarakan proses pendinginan maka kita akan berbicara mengenai effisiensi. Pada sistem chiller effisiensi dihitung dari daya listrik(KW) per beban pendinginan (TR), atau biasa disebut dengan KW/TR. Untuk kapasitas besar biasa digunakan chiller dengan kompressor centrifugal. Banyak keuntungan yang didapat oleh penggunaan centrifugal compressor, salah satunya adalah effisiensi yang lebih tinggi. Dengan menggunakan gaya centrifugal maka didapatkan laju refrigeran yang besar dengan gesekan yang sedikit. Tetapi seperti kita ketahui bahwa centrifugall chiller mempunyai satu kelemahan, yaitu surge / surging, dimana kompressor tidak dapat meningkatkan tekanan lebih tinggi karena sudah melebihi daya angkat (lift) nya. Hal tersebut yang menyebabkan kehandalan centrifugal chiller dipertimbangkan kembali.

Salah satu cara untuk meningkatkan lift compressor centrifugal adalah dengan menaikkan kecepatan / RPM dari motor sehingga gaya centifugal bertambah besar. Tentu saja kecepatan motor akan mempengaruhi konsumsi listrik dan effisiensi chiller tersebut. Sekarang ini berkembang teknologi yang menggunakan 2 Impeler secara seri pada kompressor centrifugal. Teknologi ini disebut 2 Stage centrifugal chiller.

5 Alasan memilih Inverter Scroll Chiller

Setiap kali kita merancang sebuah sistem chiler, kita akan ditanyakan tipe apa yang dipakai, menggunakan compressor model apa, apakah perlu cooling tower, bagaimana dengan effisensinya? Tentu saja karakteristk gedung sangat berpengaruh, part load dan expansi ke depannya.

Untuk kapasitas yang tidak terlalu besar dan memiliki tempat terbatas terdapat sebuah plihan, yaitu Inverter Scroll Chiller (ISC). Faktor apakah yang membuat ISC layak dipilih sebagai sebuah solusi dari sistem chiler yang digunakan? Ada 5 alasan yang bisa menjadi bahan pertimbangan:

1. Inverter; Seperti namanya, Inverter Scroll Chiller (ISC) menggunakan Scroll Compressor dengan teknologi inverter. Setiap sistem memiliki 1 Scroll Compressor yang berdiri sendiri sehingga bisa menyesuaikan beban pendinginan pada waktu kapan pun. Teknologi Inverter sudah banyak dipakai pada sistem VRF, dengan menggunakannya pada chiller maka bisa didapat effisensi yang lebih baik daripada Aircooled Screw Chiller. Dengan teknologi ini dapat mengurangi oprasional cost sebuah gedung.

Refrigerant Phase Out; saatnya memikirkan masa depan

Ketika kita berbicara mengenai tipe refrigeran yang dipakai pada sebuah equipment, hal ni selelu menjadi sebuah pembicaraan yang panjang. Sepertikita ketahui bahwa refrigerant adalah “darah” dari sebuah mesin pendingin. Pemilihan refigeran tentunya sangat berpengaruh terhadap desain sebuah sistem pendingin, mulai dari tekanan, suhu yang diinginkan, dan effiisiensi sebuah siklus pendinginan.

Sebelum kita berbicara lebih lanjut, sebaiknya kita mengetahu apa alasan dari sebuah tipe refrigeran di hapuskan atau di larang untuk digunakan. Tentu saja tidak murah untuk mengganti sebuah design sistem pendinginan. Faktor terbesar adalah dampak refrigeran terhadap lilngkungan. Seperti kita ketahui bahwa dengan meningkatnya penggunaan AC, maka semakin banyak juga refrigeran yang dibutuhkan. Ketika refrigeran tersebut terbuang ke udara maka jumlah polusi yang dihasilkan akan semakin besar.

Faktor pertama sebagai index pencemaran lingkungan adalah ODP (Ozone Depleting Potential). ODP jika diterjemahkan dalam bahasa indonesia adalah Potensi pengikisan Ozon merupakan nilai yang menujukkan dampak refrigeran terhadap lapisan ozon. Pada refrigeran generasi pertama terdapat tiga atom chlorine yang dapat mengikat ozon sehingga dengan massa yang sama akan menghilangkan ozon dengan dengan massa yang sama (ODP=1). Sehingga semakin besar nilainya maka semakin besar juga ozon yang dapat hilang apabila tercemar oleh refrigeran ini.

Faktor kedua adalah GWP(Global Warming Potential) merupakan dampak gas terhadap efek rumah kaca terhadap temperatur bumi. Apabila gas tersebut terlepas maka akan tinggal di atmosfir selama bertahun tahun dan menyerap panas. Hal tersebut dapat menyebabkan panas bumi meningkat, tentunya saja pengaruhnya dapat kita lihat sekarang ini dari iklim yang ekstrim, meningkatnya permukaan air laut dan punah nya beberapa spesies. Nilai yang dipakai merupakan perbandingan potensi kerusakan dibandingkan dengan CO2. Apabila sebuah refrigeran mempunyai 2000GWP maka artinya refrigeran tersebut 2000 kali lebih berpotensi memanaskan bumi dibanding CO2.

Hot Water Heatpump; Chiller tidak hanya mendinginkan

Apabila kita mendengar kata “chiller” maka hal pertama yang terpikir adalah dingin (air dingin). Memang pada dasarnya sebuah chiller memiliki prinsip kerja untuk mendinginkan air untuk dialirkan kedalam gedung. Tetapi tahukah bahwa “chiller” juga bisa menghasilkan air panas? Tipe ini biasa disebut Heatpump dan banyak digunakan pada negara negara yang memiliki 4 musim. Untuk negara tropis seperti indonesia model heatpump sangat jarang digunakan.

Untuk mamahami bagaimana sebuah heatpump bisa menghasilkan air panas, maka kita harus memahami juga siklus refrigerasi. Pada sebuah siklus refrigerasi dapat dikatakan bahwa kalor/panas dari dalam ruangan / air pemanasan akan dibuang ke udara luar/cooling tower. Proses pembuangan panas atau kalor terjadi pada kondenser, dimana pada aircooled condenser terjadi perpindahan panas dari refrigerant ke udara. Untuk mendapatkan air panas, media condensor yang di gunakan adalah shell and tube atau plate heat exchanger (PHE).

Pada aplikasi Heatpump temperature yang di supply adalah 45C/40C berbeda dengan proses pendinginan yang menghendaki 7C/12C. Pada aplikasi khusus seperti hot water heatpump, temperatur supply bisa mencapai 55C sehingga dapat digunakan untuk air panas / pre heat untuk boiler. Heatpump banyak digunakan pada hotel / fasilitas yang membutuhkan air panas karena mempunyai COP yang cukup baik dibandingkan dengan electric heater atau gas boiler. Hal ini lah yang menjadi salah satu pertimbangan untuk menggantikan sistem yang boros biaya dengan hot water heatpump.

Thermal Storage, menabung disaat murah

Orang yang bijak akan selalu mengatakan untuk selalu menabung karena kehidupan kita tidak selalu sama, kadang diatas kadang dibawah. Tetapi apakah hal ini berlaku dalam proses pendinginan? Pada prinsipnya beban pendinginan memang selalu berubah sesuai dengan cuaca dan arah matahari. Pada saat siang beban akan tinggi, disaat malam beban akan rendah. Karena itu apakah mungkin untuk menabung pada saat malam untuk digunakan di siang hari.

Sebenarnya prinsip seperti ini banyak digunakan pada proses pemanasan air. Dimana kebutuhan air panas pada sebuah hotel / rumah akan berada di puncaknya pada pagi dan sore hari. Pemanas air akan bekerja disaat beban rendah dan hampir tidak ada. Dengan waktu yang cukup sekitar 4 -6 jam sebuah pemanas air dapat memanaskan air sampai suhu yang diinginkan. Tetapi sedikit berbeda dengan proses pendinginan, memang proses pendinginan memiliki puncak beban di siang hari tetapi pada saat malam AC tetap perlu menyala untuk proses humidifikasi.

5 alasan memilih sistem distric cooling

Apabila kita hendak merencanakan sesuatu area yang cukup besar dan memiliki beban pendinginan yang besar pula maka kita perlu menghitung berapa banyak energy yang dibutuhkan untuk mendukung oprasional kawasan tersebut. Tentu saja seperti kita ketahui, untuk daerah tropis seperti Indonesia konsumsi listrik dari equipment pendinginan bisa mencapai lebih dari 50% dari energy yang dikeluarkan. Karena itu pemilihan tipe dan system AC sangat penting.

Salah satu alternative dari pendinginan sebuah kawasan adalah distric cooling. Distric cooling merupakan konsep pendinginan kawasan yang ter pusat, dimana pendinginan terjadi di sebuah tempat / area seperti chiller plant dan air dingin di supply melalui bawah tanah menuju gedung / area yang membutuhkan. Dari pipa pipa air dingin tersebut proses pendinginan dilanjutkan kedalam gedung melalui pipa gedung dan berakhir di AHU/FCU.

Adiabatic Pre-Cooling; meningkatkan effisiensi Aircooled Chiller

Seperti kita ketahui bahwa aircooled chiller memiliki effisiensi lebih rendah daripada watercooled chiller. Hal ini dikarenakan temperatur udara kering lebih tinggi daripada temperatur udara basah. Pada umumnya kapasitas aircooled chiler di setrifikasi pada suhu 35C, sedangkan watercooled chiller pada 30C.

Beberapa trik yang digunakan (tidak disarankan) oleh pengguna aircooled chiller ketika udara luar sangat panas adalah menyemprotkan air ke condenser fin. Hal ini akan meningkatkan kapasitas dari chiller untuk sementara. Air yang mengenai condenser fin akan mendinginkan siklus refrigerasi sehingga tercapai effisiensi yang baik.

Mengapa hal tersebut sangat tidak disarankan dalam jangka panjang karena air yang mengandung kalsium akan mengering pada condenser fin dan menutupi proses perpindahan panas. Apabila proses ini dikalukan terus menerus maka condenser fin akan rusak dan semakin memperpendek usia pakai dari chiller tersebut.