Starter Panel; bagaimana memulai dengan benar

Setiap penggerak pada equipment rata rata menggunakan motor, dimana motor berfungsi memberikan tenaga atau daya kepada sistem mekanis untuk digunakan dalam sebuah proses. Pada sistem chiller energi listrik dirubah menjadi tekanan dengan kompressor. Setiap kompressor menggunakan kumparan motor untuk menggerakan scroll, screw, impeller sehingga terjadi tekanan yang cukup untuk proses refrigerasi.

Untuk chiller dengan kapasitas besar tentu saja memiliki electric motor yang besar pula. Motor ini sangat susah untuk digerakan dan menyerap daya yang besar. Sebagai gambaran dapat dilihat pada grafik bahwa ampere/ arus yang diperlukan untuk menggerakan sebuah motor dari keadaan diam sangat besar dibandingkan ketika sudah berjalan.

Apabila arus yang diserap sangat banyak maka tegangan listrik dalam jaringan tersebut akan berkurang dan dapat menyebabkan kerusakan pada equipment di sekitar. Hal yang paling mudah kita lihat adalah ketika compressor AC dirumah (non inverter) menyala. Lampu akan meredup seiring dengan turunya tegangan dan arus di sistem tersebut. Bayangkan compressor dengan kapasitas 100 kali / 1000 kali harus menyala, dapatkah mempengaruhi sebuah sistem pada pabrik? Jawabbannya adalah ya.

Cooling tower, mendinginkan disaat panas

Jika kita baca artikel mengenai diagram P-h maka kita tahu bahwa proses pembuangan panas terjadi pada kondensor. Semua penyerapan panas yang terjadi saat siklus refrigerasi tidak akan terbuang apabila kondensor tidak dapat membuang panas yang diserap. Apabila hal itu terjadi maka effisiensi dari sistem tersebut akan turun.

Seperti kita ketahui bahwa pendinginan dengan air (watercooled) jauh lebih effisien daripada pendinginan dengan udara (aircooled). Hal ini disebabkan karena pada sistem aircooled kondenser didinginkan oleh temperatur 35C; sedangkan pada sistem watercooled condenser didinginkan oleh temperatur 30C. Hal tersebut yang menyebabkan kenaikan effisiensi pada sistem watercooled. Tetapi bagaimana caranya mendapatkan temperatur yang lebih rendah dengan udara yang sama?

N+1; rahasia menjaga kehandalan sebuah sistem

Ketika kita membuat sebah perhitungan cooling load, atau beban pendinginan, pada umumnya selalu ditambahkan safety factor yang berkisar dari 10-20%. Hal tersebut ditujukan untuk meng-akomodasi hal hal yang tidak diperhitungkan secara teliti seperti loss akibat panjang, bengkokan, atau faktor kedepannya seperti usia.

Setelah mendapatkan nilai tersebut dipilih lah sebuah sistem untuk melayani beban tersebut. Sebagai contoh pada sebuah pabrik / gedung dihitung memerlukan chiller dengan kemampuan 1000TR. Apakah kemudian kira akan memilih sebuah chiller dengan kapasitas 1000TR? Hal ini memang merupakan solusi yang paling mudah dan murah. Tetapi pabrik / gedung tersebut akan langsung berhenti beroprasi ketika chiler tersebut rusak/ perlu dimatikan saat maintenance.

Pada saat membuat sebuah desain sistem perlu di perhatikan kemungkinan terburuk dan alternatif untuk menanganinya. Karena itu diperlukan sebuah redundundacy plan untuk mengambil keputusan tersebut. Karena chiller merupakan sebuah equipment yang dapat rusak dan sangat krusial untuk proses maka diperlukan backup untuk mengantisipasi hal tersebut.

Process Cooling; proses pendinginan yang tidak “nyaman”

Seperti banyak kita tahu bahwa chiller digunakan untuk mendinginkan air yang akan di sirkulasikan kedalam gedung untuk mendinginkan ruangan. Proses ini disebut dengan comfort cooling karena air dingin yang dihasilkan bertugas untuk membuat ruangan “nyaman”. Temperatur yang di pilih biasanya 7-12 karena pada range ini lah udara akan menjadi dingin sekaligus kering.

Tetapi banyak yang tidak tahu bahwa selain comfort cooling, chiller juga banyak digunakan pada industri / pabrik sebagai salah satu proses dalam produksi. Sistem seperti ini disebut process cooling. Karena tujuannya bukan untuk mendinginkan ruangan, maka temperatur yang dihasilkan tidak selalu berada di temperatur ideal ruangan. Temperatur yang di pilih harus sesuai dengan kebutuhan tiap tiap proses.

Chiller Surge, ketika lift compressor tidak memupuni

Ada sedikit perbedan karakteristik antara compressor centifugal dengan tipe lainnya. Compressor centifugal menggunakan prinsip gaya sentrifugal daripada positive displacement. Prinsip kerja ini lah yang membuat centrifugal chiller memiliki kapasitas lebih besar per compressor pada umumnya. Dengan menggunakan sudu/ impeller refrigerant akan dialirkan secara masiv sehingga terjadi peningkatan tekanan.

Walaupun kemampuannya yang besar, tetapi semua bergantung dari seberapa cepatnya putaran motor compressor. Ketika motor dan impeller berputar dengan RPM tinggi maka flow dan tekanan akan meningkat. Begitu pula sebaliknya, ketika motor & impeller berputar lebih lambat maka tekanan / flow akan berkurang.

Ada beberapa kekurangan dari sistem ini. Seperti kita ketahui dalam diagram P-h bahwa terdapat dua tekanan dalam sebuah chiller. Tinggi dan rendah. Ketika perbedaan tekanan tersebut menjadi jauh, maka kompressor akan sulit untuk mengejar perbedaan tekanan tersebut. Yang terjadi berikutnya adalah refrigeran dari tekanan tinggi akan kembali ke tekanan rendah melalui compressor. Hal ini yang dinamakan dengan surge / surging, indikasi yang dapat dirasakan adalah terjadi peningkatan noise pada compressor dikarenakan backflow. Apabila hal ini terjadi terus menerus maka dapat merusak compressor.

Primary dan secondary flow, cara effisien mengalirkan air dingin

Saat ini kita sudah mengetahup prinsip dasar chiller, yaitu mengalirkan air dingin untuk proses pendinginan / produksi ke seluruh bangunan. Tetapi bagaimana tepatnya air tersebut dialirkan, apakah melalui sebuah pipa besar? atau menggunakan pipa pipa kecil ke setiap FCU atau AHU. Cara yang sangat sering digunakan adalah Primary & Secondary Flow. Dengan cara seperti ini dapat di hindari penggunaan pipa dan pompa yang terlalu besar.

Berikut sekilas diagram mengenai primary & Secondary flow:

Dapat dilihat pada diagram bahwa tiap tiap chiller di supply oleh masing masing pompa, hal ini dikarenakan chiller memerlukan flow yang relatif konstan, sehingga tiap chiller dibekali masing masing pompa sesuai dengan kapasitasnya. Sebagai rule of thumb bahwa tiap TR memerlukan sekitar 2GPM(Gallon per minute). Semakin besar dari kapasitasnya maka semakin besar flow yang dibutuhkan. Hal ini dapat dihitung dengan rumus yang sama ketika menghitung kapasitas chiller.

Sedangkan untuk FCU dan AHU juga memerlukan flow nya masing masing sesuai dengan kapasitasnya. Total flow dari FCU dan AHU biasanya di wakilkan dengan kapasitas secondary flow. Karena itu secondary flow belum tentu sama dengan primary flow. Hal ini akan lebih berfariasi lagi apabila AHU tersebut dimatikan / tidak digunakan. Secondary flow akan berkurang seiringnya dengan kapasitas yang diperlukan.

System COP; mengoptimalkan chiller plant

Beberapa orang terkesima ketika melihat COP dari Chiller, terutama watercooled chiller. Ketika kita memilih sistem chiller berdasarkan COP, maka kita harus mengetahui bahwa effieisensi system pendinginan tersebut tidak hanya dipengaruhi oleh chiller. Memang energi listrik yang di pakai paling besar adalah compressor dari chiller, tetapi banyak equipment lainnya yang mengkonsumsi listrik seperti pompa, cooling tower dan control.

Akumulasi dari listrik yang digunakan terhadap hasil pendinginan disebut system COP, nilai dari System COP(KW/TR) biasanya lebih besar daripada Chiller COP(KW/TR) karena konsumsi listrik yang diperlukan lebih besar (Chiller+ pompa+cooling tower) dan pendinginan yang dihasilkan lebih kecil (loss). Bagaimana cara cara untuk menaikkan effisensi dari dari chiller plant?

Kalau kita berbicara chiller plant maka kita tidak berbicara satu chiller saja, tapi kita berbicara mengenai beberapa chiller yang di pasangkan dengan pompa sirkulasi (primary & secondary). Untuk mencapai effisiensi tinggi ada beberapa parameter yang dapat di pertimbangkan:

Sertifikasi Chiller, mengindari “Kecap Nomor 1”

Seperti kita bahas sebelumnya, bahwa COP merupaka salah satu faktor yang penting dan menentukan dalam memilih sebuah Chiller. Dengan melihat COP kita bisa membayangkan berapa banyak listrik / energi yang kita keluarkan untuk sebuah proses pendinginan. Setiap penjual Chiller akan berkata bahwa Chiller nya mempunyai kualitas terbaik dan effisiensi terbaik.

Seperti kita ketahui bahwa COP tergantung dari banyak faktor seperti Temperatur condenser, Temperatur Evaporator, dan beban pendinginan. Ketika begitu banyak variabel maka perlu dibuat sebuah standarisasi dalam menentukan COP yang di claim oleh masing masing merk. Untuk saat ini ada beberapa sertifikasi / standart yang digunakan dalam menghitung dan mengukur kapasitas chiller. Pada umumya produsen chiller menggunakan AHRI sebagai standar yang digunakan dalam brosur. Untuk daerah Eropa banyak menggunakan standart eurovent.

Tentu saja dengan di pakainya standart tersebut maka pengukuran akan menjadi apple to apple dan customer akan dapat membandingkan effisensi dari chiller yang hendak di pasang.

COP; Salah satu alasan memilih chiller

Ketika kita memilih sebuah equipment / peralatan, maka ada berbagai macam pertimbangan yang perlu diperhatikan. Beberapa pertimbangan tersebut biasanya seperti harga, kehandalan, effisiensi, dan aftersales. Jika diperhatikan semua faktor tersebut ujungnya adalah penghematan biaya baik diawal, dalam oprasional atau diakhir.

Seperti kita ketahui bahwa sistem pendingin mengkonsumsi 50-70% dari total biaya listrik yang dibayarkan setiap bulan. Apabila kita bisa memilih unit / equipment yang memikiki biaya oprasional rendah, maka terdapat potensi keuntungan lebih besar. Pada Equipment seperti chiller, effisiensi dapat dilihat dari COP. Apakah itu COP? COP adalah Coofisien Of Performance. Pada COP dibandingkan antara kinerja pendinginan terhadap energi yang di perlukan. Pada Chiller COP bisa di anggap KW(pendinginan)/KW(listrik) atau KW(listrik)/TR(pendinginan). Keduanya umum digunakan dan kita harus menjelaskan metode apa yang digunakan.

Untuk merubah nya bisa dipakai rumus sebagai berikut:

COP (KW/TR) = 3.517 / COP (KW/KW) atau COP (KW/KW) = 3.517/ COP (KW/TR)

Sebenarnya apakah perbedaan dari keduanya? Untuk COP(KW/KW) maka semakin besar nilainya, maka equipment chiller akan semakin effisien; sedangkan untuk COP(KW/TR) semakin kecil nilainya maka akan semakin effisien. Untuk simulasinya bisa dilihat pada gambar berikut.

Mengapa ada chiller dengan COP yang baik dan ada yang buruk? Apabila kita lihat pada diagram P-h pada sistem refrigerasi, maka kapasitas pendinginan sangat tergantung terhadap kapasitas condensor, dan effisiensi kompressor. Untuk sistem menggunakan watercooled condensor, maka panas dapat dibuang dengan mudah. Begitu pula untuk compressor, dengan menggunakan centrifugal compressor maka energi listrik yang di supply dapat digunakan untuk menaikkan tekanan refrigerant dengan hambatan yang rendah. Kedua faktor tersebut merupakan salah satu alasan centrifugal chiller memiliki effisiensi / COP yang baik.

Berbagai macam heat source pada absorbtion chiler

Seperti tulisan sebalumnya mengenai Absorbtion chiller, kita mengetahui bahwa mungkin untuk mendinginkan dengan menggunakan panas. Tetapi panas apa yang dipakai untuk proses tersebut. Pada umumnya ada beberapa sumber panas / heat source yang dapat digunakan seperti LNG, steam/uap, air panas. Tentu saja setiap kategori memiliki persyaratan khusus agar dapat memenuhi kriteria dan effisiensi chiller

LNG / Liquid Natural Gas dapat digunakan dengan cara membakar langsung pada burner / generator sehingga menghasilkan panas. LNG juga dapat digantikan dengan gas yang lainnya. Heat source ini yang paling banya dipakai karena dianggap paling stabil sumbernya dan bersih. Tetapi karena LNG langsung dibakar maka heat source yang digunakan dianggap cukup mahal karena bukan merupakan panas / energi terbuang.