Selektif dalam Pemilihan Unit Chiller
By: Luthfi M – Source : ASHRAE Handbook—HVAC Systems and Equipment, 2024
Chiller merupakan salah satu peralatan yang cukup penting dalam sistem refrigerasi dan tata udara. Dalam aplikasinya di industri maupun komersial, chiller memiliki porsi konsumsi energi yang cukup besar di bandingkan dengan peralatan lainnya. Oleh karena itu, pemilihan chiller yang tepat menjadi faktor penting untuk mencapai efisiensi energi dan mengendalikan biaya operasional suatu fasilitas.
Dalam melakukan seleksi unit chiller, tidak cukup hanya berdasarkan beban pendinginan maksimum yang dibutuhkan. Karateristik beban, pola penggunaan, kondisi lingkungan, target temperatur operasi, serta variasi beban selama sistem beroperasi, merupakan beberapa variabel yang harus dipertimbangan. Chiller yang tepat adalah chiller yang mampu memenuhi kebutuhan pendinginan sekaligus beroperasi secara efisien pada kondisi yang paling sering terjadi dalam suatu fasilitas.
1. Penyesuaian Kapasitas Chiller dengan Beban Pendinginan
Beban pendinginan pada suatu bangunan atau fasilitas tidak selalu konstan. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi beban pendinginan diantaranya :
- pola operasional fasilitas / bangunan,
- kondisi cuaca,
- penggunaan peralata / mesin,
- jumlah penghuni, serta
- pola aliran udara / ventilasi.
Pemilihan unit chiller yang terlalu besar (oversize) dapat menyebabkan unit sering beroperasi pada beban parsial yang rendah. Dalam kondisi ini, rata- rata chiller beroperasi dengan tingkat efisiensi yang rendah dan frekuensi cycling ( pola rotasi operasi sistem / on – off ) menjadi meningkat. Selain itu, hal yang harus ditanggung oleh pemilik fasilitas adalah biaya investasi awal menjadi lebih tinggi.
Sebailknya, jika pemilihan unit chiller terlalu kecil (undersizing), hal ini menyebabkan chiller tidak mampu memenuhi kondisi beban puncak dari suatu fasilitas. Hal ini dapat menyebabkan target temperatur yang sudah dipersyaratkan tidak dapat dipertahankan atau bahkan tidak tercapai. Selain itu, hal yang mungkin terjadi adalah unit chiller akan beroperasi secara terus menerus dalam kondisi beban parsial yang maksimum.
Oleh karena itu, kapasitas unit chiller sebaiknya ditentukan berdasarkan perhitungan beban pendinginan dan analisa profil beban yang tepat, dengan tetap mempertimbangkan safety factor kapasitas yang wajar dan terukur.
2. Pola Operasi pada Beban Parsial
Pada suatu fasilitas yang menggunakan unit chiller, umumnya sangat jarang sekali beban pendinginan maksimum terjadi sepanjang waktu. Sebagian besar, beban pendinginan berada pada posisi menengah sehingga waktu operasi berlangsung pada kondisi beban parsial. Oleh sebab itu, evaluasi efisiensi sistem chiller tidak cukup hanya melihat performa dalam kondisi beban penuh.
Parameter seperti COP (Coefficient of Performance), IPLV ( Integrated Part Load Value ), atau data performa chiller pada berbagai tingat beban, dapat dijadikan rujukan untuk mempertimbangkan pemilihan unit chiller. Chiller yang memiliki kinerja optimum pada beban parsial, dapat memberikan penghematan energi yang cukup signifikan selama unit beroperasi.
Hal ini penting untuk diperhatikan, terutama untuk aplikasi dengan beban pendinginan yang fluktuatif seperti gedung fasilitas umum (perkantoran, pusat perbelanjaan, atau hotel), industri manufaktur, food & baverages (FnB), atau industri farmasi.
3. Pola Penggunaan dan Konfigurasi Sistem
Pola, frekuensi, dan durasi dari suatu fasilitas yang memerlukan chiller dalam penggunaan atau pengoperasiannya, menjadi salah satu faktor yang harus dipertimbangkan dalam memilih chiller. Gedung perkantoran dan komersial umumnya memiliki beban tinggi pada jam kerja, sedangkan rumah sakit dapat memiliki pola operasi yang lebih panjang. Berbeda dengan fasilitas industri, rata- rata penggunaannya dapat mengikuti jadwal proses produksi.
Untuk fasilitas yang memiliki variasi beban yang cukup besar, penggunaan beberapa unit chiller dapat menjadi alternatif dibandingkan dengan satu unit chiller dengan kapasitas yang sangat besar. Dengan konfigurasi seperti ini, jumlah unit yang beroperasi dapat disesuaikan dengan beban aktual. Ketika beban pendinginan rendah, chiller yang beroperasi cukup satu unit saja. Unit yang lainnya akan diaktifkan / beroperasi jika beban pendinginan mulai meningkat, sesuai dengan kapasitas pendinginan yang dibutuhkan.
Keuntungan lain yang didapat dengan konfigurasi seperti ini adalah dapat memberikan fleksibilitas dan redudansi yang lebih baik, terutama pada fasilitas yang memiliki pola operasi yang panjang dan membutuhkan durabilitas yang tinggi. Namun, pemilihan kapasitas pendiginan dan jumlah chiller yang akan digunakan harus didasarkan pada perhitungan dan analisa teknis karena erat hubungannya dengan biaya investasi dan operasional yang akan dikeluarkan.
4. Tingkat Efisiensi Sistem
Efisiensi energi dalam suatu sistem chilled water, tidak hanya ditentukan oleh kinerja unit chiller. Dalam pengaplikasiannya, sistem chilled water merupakan satu kesatuan yang terdiri dari unit chiller, pompa sirkulasi / distribusi chilled water, sistem control, jaringan distribusi, dan pompa kondensor serta cooling tower untuk chiller dengan media pendingin air (chilled water). Semua komponen tersebut saling mendukung agar sistem dapat bekerja dengan optimal.
Dalam pemilihan komponen pendukung tersebut, haruslah dilakukan perhitungan dan analisa teknis dengan tepat. Pada kondisi tertentu, menurunkan temperatur air pendingin kondensor dapat berefek pada peningkatan efisiensi chiller, namun harus dibayar dengan peningkatan konsumsi energi pada cooling tower dan pompa kondensor. Begitupun sebaliknya, dengan mengurangi kapasitas cooling tower dan pompa kondensor, dapat berefek pada ketidakefisienan kinerja chiller. Oleh karena itu, optimasi harus dilakukan terhadap sistem secara menyeluruh untuk mendapatkan tingkat efisiensi yang optimum.
Selain itu, sistem kontrol juga memiliki peran penting dalam suatu sistem chilled water. Penggunaan Variable Speed Drive (VSD), pengaturan set point, dan pengurutan kinerja chiller (sequencing) dapat berpengaruh terhadap tingkat efisiensi sistem. Komponen kontrol tersebut dapat digunakan apabila sistem dirancang untuk dapat menyesuaikan kapasitas peralatan dengan perubahan beban.
5. Tingkat Durabilitas dan Efisiensi Unit Chiller
Setelah dilakukan perhitungan dan analisa terhadap variabel- variabel yang akan menentukan pemilihan kapasitas chiller yang dibutuhkan, hal yang tidak kalah penting adalah tepat dalam memilih jenis chiller yang akan digunakan. Dengan kapasitas yang sama, setiap jenis chiller memiliki keunggulan dan kekurangan masing- masing. Hal yang paling umum diperbandingkan adalah antara nilai investasi yang harus dikeluarkan, dengan biaya operasional yang akan ditanggung selama unit beroperasi. Biaya operasional ini meliputi biaya pemakaian energi, biaya pemeliharaan, dan penggantian komponen.
Pada umumnya, unit chiller dengan harga yang relatif lebih tinggi, menawarkan berbagai keunggulan diantaranya adalah tingkat ketahanan, biaya perawatan yang minim, dan tingkat efisiensi yang tinggi. Dengan melakukan analisis Life Cycle Cost (LCC), dapat diperhitungkan tingkat ekonimis dari pemilihan jenis chiller. Chiller yang memiliki nilai investasi awal yang tinggi dengan berbagai fitur keunggulan (terutama durabilitas dan efisiensi), mungkin dapat menjadi pilihan yang lebih ekonomis jika secara perhitungan justru memberikan keuntungan yang lebih besar dengan rendahnya biaya operasional sepanjang masa pemakaian.
