Refrigerasi dan penyejuk AC digunakan untuk mendinginkan produk atau lingkungan
gedung. Sistim refrigerasi atau penyejuk AC (R) memindahkan panas dari tangki reservoir
rendah energi yang lebih dingin ke tangki reservoir energi tinggi yang lebih hangat (lihat
Gambar 1).
Penggambaran skematik sistim refrigerasi
Tangki Reservoir Suhu Tinggi
Tangki Reservoir Suhu
Rendah
R
Input Kerja
Panas yang
diserap
Panas yang
dibuang
Peralatan Energi Listrik: Refrigerasi dan Penyejuk AC
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 2
Terdapat beberapa putaran/ loop perpindahan panas dalam sistim refrigerasi seperti terlihat
pada Gambar 2. Energi panas bergerak dari kiri kekanan yang diambil dari ruangan dan
dikeluarkan ke luar ruangan melalui lima putaran loops perpindahan panas:
Putaran/ loop udara dalam ruangan. Pada loop sebelah kiri, udara dalam ruangan
digerakkan oleh fan pemasok udara melalui kumparan pendingin, yang akan mentransfer
panasnya ke air dingin/ chilled water. Udara dingin kemudian mendinginkan ruangan
gedung.
Putaran/ loop air dingin. Digerakkan oleh pompa air dingin/ chilled water, air kembali
dari kumparan dingin ke penguap pendingin chiller untuk didinginkan ulang.
Putaran/ loop refrigeran. Dengan menggunakan refrigerant perubahan fase, kompresor
chiller memompa panas dari air dingin/ chilled water ke air kondenser.
Putaran/ loop air kondenser. Air menyerap panas dari kondenser pendingin, dan pompa
air kondenser mengirimkannya ke menara pendingin.
Putaran/ loop menara pendingin. Fan menara pendingin menggerakan udara melintasi
aliran terbuka air kondenser panas, memindahkan panas ke luar ruangan.
1.2 Sistim Penyejuk AC
Tergantung pada penerapannya, terdapat berbagai opsi/ kombinasi penyejuk udara AC yang
tersedia untuk penggunaannya:
Penyejuk udara (untuk ruangan atau mesin-mesin)
Penyejuk udara AC Split
Unit kumparan fan pada sistim yang lebih besar
Unit handling udara pada sistim yang lebih besar
1.3 Sistim Refrigerasi (untuk proses)
Sistim refrigerasi berikut tersedia untuk proses-proses industri (misal plant pendingin) dan
keperluan domestik (unit modul seperti kulkas):
Unit modul ekspansi langsung yang berkapasitas kecil sama dengan kulkas.
Plant air dingin/ chilled water yang terpusat dengan air dingin/ chilled water sebagai
refrigeran sekundernya untuk kisaran suhu diatas 5 oC. Dapat juga digunakan sebagai
pembentuk gumpalan es.
Plant air garam, yang menggunakan air garam untuk suhu yang lebih rendah, refrigeran
sekunder untuk penerapan suhu sub-nol, yang kemudian menjadi kapasitas unit modul
dan kapasitas plant yang terpusat.
Kapasitas plant hingga 50 TR (ton refrigerasi) biasanya dianggap sebagai unit yang
berkapasitas kecil, 50 – 250 TR sebagai unit berkapasitas menengah dan diatas 250 TR
sebagai unit berkapasitas besar.
Sebuah perusahaan besar dapat dapat memiliki sekumpulan unit, seringkali dengan pompa air
dingin/ chilled water, pompa air kondenser, menara pendingin, sebagai utilitas diluar lokasi.
Perusahaan yang sama mungkin juga memiliki dua atau tiga tingkat refrigerasi dan penyejuk
AC seperti kombinasi antara:
Penyejuk udara AC yang nyaman (20 – 25 oC)
Sistim chilled water (80 – 100 C)
Sistim air garam (penerapan sub-nol)
2. JENIS-JENIS REFRIGERASI DAN PENYEJUK UDARA AC
Bagian ini menerangkan dua prinsip jenis plant refrigerasi yang ditemukan di industri:
Refrigerasi Kompresi Uap /Vapour Compression Refrigeration (VCR) dan Refrigerasi
Penyerap Uap/ Vapour Absorption Refrigeration (VAR). VCR menggunakan energi mekanis
sebagai energi penggerak untuk refrigerasinya, sementara itu VAR menggunakan energi
panas sebagai energi penggerak refrigerasinya.
2.1 Sistim Refrigerasi Kompresi Uap
2.1.1 Deskripsi
Siklus refrigerasi kompresi mengambil keuntungan dari kenyataan bahwa fluida yang
bertekanan tinggi pada suhu tertentu cenderung menjadi lebih dingin jika dibiarkan
mengembang. Jika perubahan tekanan cukup tinggi, maka gas yang ditekan akan menjadi
lebih panas daripada sumber dingin diluar (contoh udara diluar) dan gas yang mengembang
akan menjadi lebih dingin daripada suhu dingin yang dikehendaki. Dalam kasus ini, fluida
digunakan untuk mendinginkan lingkungan bersuhu rendah dan membuang panas ke
lingkungan yang bersuhu tinggi.
Siklus refrigerasi kompresi uap memiliki dua keuntungan. Pertama, sejumlah besar energi
panas diperlukan untuk merubah cairan menjadi uap, dan oleh karena itu banyak panas yang
dapat dibuang dari ruang yang disejukkan. Kedua, sifat-sifat isothermal penguapan
membolehkan pengambilan panas tanpa menaikan suhu fluida kerja ke suhu berapapun
didinginkan. Hal ini berarti bahwa laju perpindahan panas menjadi tinggi, sebab semakin
dekat suhu fluida kerja mendekati suhu sekitarnya akan semakin rendah laju perpindahan
panasnya.
Siklus refrigerasi ditunjukkan dalam Gambar 3 dan 4 dan dapat dibagi menjadi tahapantahapan
berikut:
1 – 2. Cairan refrigeran dalam evaporator menyerap panas dari sekitarnya, biasanya
udara, air atau cairan proses lain. Selama proses ini cairan merubah bentuknya dari cair
menjadi gas, dan pada keluaran evaporator gas ini diberi pemanasan berlebih/
superheated gas.
2 – 3. Uap yang diberi panas berlebih masuk menuju kompresor dimana tekanannya
dinaikkan. Suhu juga akan meningkat, sebab bagian energi yang menuju proses kompresi
dipindahkan ke refrigeran.
3 – 4. Superheated gas bertekanan tinggi lewat dari kompresor menuju kondenser. Bagian
awal proses refrigerasi (3-3a) menurunkan panas superheated gas sebelum gas ini
dikembalikan menjadi bentuk cairan (3a-3b). Refrigerasi untuk proses ini biasanya
dicapai dengan menggunakan udara atau air. Penurunan suhu lebih lanjut terjadi pada
pekerjaan pipa dan penerima cairan (3b - 4), sehingga cairan refrigeran didinginkan ke
tingkat lebih rendah ketika cairan ini menuju alat ekspansi.
4 - 1 Cairan yang sudah didinginkan dan bertekanan tinggi melintas melalui peralatan
ekspansi, yang mana akan mengurangi tekanan dan mengendalikan aliran menuju
Peralatan Energi Listrik: Refrigerasi dan Penyejuk AC
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 4
Kondenser harus mampu membuang panas gabungan yang masuk evaporator dan kondenser.
Dengan kata lain: (1 - 2) + (2 - 3) harus sama dengan (3 - 4). Melalui alat ekspansi tidak
terdapat panas yang hilang maupun yang diperoleh.
2.1.2 Jenis-jenis refrigeran yang digunakan dalam sistim kompresi uap
Terdapat berbagai jenis refrigeran yang digunakan dalam sistim kompresi uap. Suhu
refrigerasi yang dibutuhkan sangat menentukan dalam pemilihan fluida. Refrigeran yang
umum digunakan adalah yang termasuk kedalam keluarga chlorinated fluorocarbons (CFCs,
Kondenser
Evaporator
Sisi Tekanan
Tinggi
Sisi Tekanan
Rendah
Kompresor
Alat Ekspansi
disebut juga Freons): R-11, R-12, R-21, R-22 dan R-502. Sifat-sifat bahan-refrigeran tersebut
:Tabel 1. Sifat-sifat refrigeran yang biasa digunakan (diambil dari Arora, C.P., 2000)
Entalpi *
Refrigeran
Titik
Didih **
(oC)
Titik Beku
(oC)
Tekanan
Uap* (kPa)
Volume
Uap* (m3 /
kg)
Cair
(kJ / kg)
Uap
(kJ / kg)
R – 11 -23,82 -111,0 25,73 0,61170 191,40 385,43
R – 12 -29,79 -158,0 219,28 0,07702 190,72 347,96
R – 22 -40,76 -160,0 354,74 0,06513 188,55 400,83
R – 502 -45,40 --- 414,30 0,04234 188,87 342,31
R – 7
(Ammonia)
-33,30 -77,7 289,93 0,41949 808,71 487,76
Tabel 2. Kinerja refrigeran yang biasa digunakan (diambil dari Arora, C.P., 2000)
Refrigeran
Tekanan
Penguapan
(kPa)
Tekanan
Kondensasi
(kPa)
Perbandingan
Tekanan
Entalpi Uap
(kJ / kg) COP**
carnot
R – 11 20,4 125,5 6,15 155,4 5,03
R – 12 182,7 744,6 4,08 116,3 4,70
R – 22 295,8 1192,1 4,03 162,8 4,66
R - 502 349,6 1308,6 3,74 106,2 4,37
R - 717 236,5 1166,5 4,93 103,4 4,78
Pemilihan refrigeran dan suhu pendingin dan beban yang diperlukan menentukan pemilihan
kompresor, juga perancangan kondenser, evaporator, dan alat pembantu lainnya. Faktor
tambahan seperti kemudahan dalam perawatan, persyaratan fisik ruang dan ketersediaan
utilitas untuk peralatan pembantu (air, daya, dll.) juga mempengaruhi pemilihan komponen.
Sistim Refrigerasi Penyerapan Uap
2.2.1 Deskripsi
Sistim refrigerasi penyerapan uap terdiri dari:
Absorber: Penyerapan uap refrigeran oleh absorben atau adsorben yang cocok,
membentuk larutan refrigeran yang kuat atau kaya dalam absorben/ adsorben
Pompa: Pemompaan larutan yang kaya dan menaikan tekanannya ke tekanan kondenser
Generator: Destilasi uap dari larutan kaya menyisakan larutan miskin untuk pendaur
Peralatan Energi Listrik: Refrigerasi dan Penyejuk AC
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 6
Chiller absorpsi merupakan sebuah mesin, yang menghasilkan chilled water dengan
menggunakan panas seperti steam, air panas, gas, minyak, dll. Chilled water diproduksi
berdasarkan prinsip bahwa cairan (yakni refrigeran, yang menguap pada suhu rendah)
menyerap panas dari sekitarnya apabila menguap. Air murni digunakan sebagai refrigeran
dan larutan lithium bromide digunakan sebagai absorben.
Panas untuk sistim refrigerasi absorpsi uap dapat diberikan oleh limbah panas yang diambil
dari proses, generator diesel, dll. Dalam kasus tersebut sistim absorpsi memerlukan listrik
hanya untuk menjalankan pompa. Tergantung pada suhu yang diperlukan dan biaya energi,
mungkin akan ekonomis apabila membangkitkan panas/steam untuk mengoperasikan sistim
absorpsi.
Gambaran konsep refrigerasi absorpsi diberikan dibawah ini (referensi untuk gambar-gambar
tidak diketahui).
Kondenser Generator
Evaporator
Sisi Dingin Absorber
Sisi Panas
Skema sederhana sistim pendinginan absorpsi uap
Peralatan Energi Listrik: Refrigerasi dan Penyejuk AC
Evaporator
Refrigeran (air) menguap pada suhu
sekitar 4oC pada kondisi vakum
tinggi 754 mm Hg dalam evaporator.
Air dingin masuk menuju pipa-pipa
penukar panas dalam evaporator dan
memindahkannya ke refrigeran yang
menguap.
Refrigeran yang menguap (uap)
berubah menjadi cairan lagi,
sementara panas laten dari proses
penguapan ini mendinginkan air
dingin (pada diagram dari 12 oC
hingga 7 oC). Air dingin kemudian
digunakan untuk refrigerasi.
Absorber
Untuk menjaga penguapan, uap
refrigeran harus dibuang dari
evaporator dan refrigeran (air) harus
dipasok. Uap refrigeran diserap ke
larutan lithium bromide, yang sesuai
untuk menyerap uap refrigeran dalam
absorber. Panas yang dihasilkan
dalam proses absorpsi secara terus
menerus dikeluarkan dari sistim oleh
air pendingin. Absorpsi juga
mencapai vakum dibagian dalam
evaporator.
Generator Tekanan Tinggi
Ketika larutan lithium bromide
menjadi encer, kemampuan
menyerap uap refrigeran berkurang.
Untuk menjaga proses absorpsi
berlangsung, larutan lithium
bromide yang encer harus
dipekatkan lagi.
Chiller pengabsorpsi diberikan
dengan sistim pemekat larutan yang
disebut generator. Media pemanas
seperti steam, air panas, gas atau
minyak berfungsi sebagai larutan
pemekat.
Larutan pekat dikembalikan ke
absorber untuk menyerap kembali
uap refrigeran.
Kondenser
Untuk melengkapi siklus refrigerasi,
Peralatan Energi Listrik: Refrigerasi dan Penyejuk AC
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 8
dan dengan demikian menjamin
refrigerasi berlangsung terus
menerus, maka diperlukan dua fungsi
berikut
1. Memekatkan dan mencairkan uap
refrigeran yang teruapkan, yang
dihasilkan dalam generator
tekanan tinggi.
2. Memasok air yang terembunkan
ke evaporator sebagai refrigeran
(air)
Untuk dua fungsi tersebut maka
dipasang sebuah kondenser.
Sistim refrigerasi absorpsi yang menggunakan Li-Br-air sebagai refrigerannya memiliki
Koefisien Kinerja/ Coefficient of Performance (COP) dalam kisaran 0,65 – 0,70 dan dapat
menyediakan chilled water pada suhu 6,7 oC dengan suhu air refrigerasi 30 oC. Sistim yang
mampu memberikan chilled water pada suhu 3 oC juga tersedia. Sistim yang berdasarkan
amoniak beroperasi diatas tekanan atmosfir dan mampu beroperasi pada suhu rendah
(dibawah 0oC). Mesin absorpsi tersedia dengan kapasitas antara 10-1500 ton. Walaupun
biaya awal sistim absorpsi lebih tinggi daripada sistim kompresi namun biaya operasionalnya
lebih rendah jika digunakan limbah panas.
Refrigerasi evaporatif dalam sistim refrigerasi absorpsi uap
Terdapat banyak kejadian dimana penyejuk udara AC, yang menetapkan pengendalian
kelembaban hingga 50% untuk kenyamanan manusia atau untuk proses-proses, dapat
digantikan oleh pendingin evaporatif yang rendah energi dan lebih murah.
Konsepnya sangat sederhana dan sama dengan yang menggunakan menara pendingin. Udara
dibawa dan bersinggungan dekat dengan air untuk mendinginkan udara hingga suhu
mendekati suhu wet bulb. Udara dingin dapat digunakan untuk refrigerasi kenyamanan atau
Udara
Dingin
Udara
Panas
Percikan Air
Skema pendinginan evaporatif
Diambil dari: Munters (2001)
Peralatan Energi Listrik: Refrigerasi dan Penyejuk AC
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 9
proses. Kerugiannya adalah bahwa udara kaya akan kadar air. Udara dingin dapat digunakan
untuk kenyamanan atau untuk proses. Kerugiannya adalah udara akan kaya denganuap air.
Meskipun demikian, ini merupakan alat pendingin yang sangat efisien dengan biaya yang
sangat rendah. Sistim komersial yang besar menggunakan bantalan yang diisi selulosa
dimana air disemprotkan. Suhu dapat dikontrol dengan pengontrolan aliran udara dan laju
sirkulasi air. Kemungkinan refrigerasi evaporatif sangat menarik untuk refrigerasi bagi
kenyamanan di daerah kering. Prinsip ini dipraktekkan di industri tekstil untuk proses-proses
tertentu.
3. PENGKAJIAN REFRIGERASI DAN PENYEJUK UDARA AC
Bagian ini menjelaskan tentang bagaimana kinerja dan kajian plant refrigerasi/ penyejuk
udara AC.
3.1 Pengkajian Refrigerasi
3.1.1 TR
Kita mulai dengan definisi TR
TR: Efek refrigerasi yang dihasilkan ditentukan besarannya sebagai ton refrigerasi, juga
disebut sebagai “tonase chiller”.
TR = Q x⋅Cp x⋅ (Ti – To) / 3024
Dimana Q adalah laju aliran massa pendingin dalam kg/jam
Cp adalah panas jenis pendingin dalam kKal /kg derajat C
Ti adalah suhu masuk pendingin ke evaporator (chiller) dalam 0C
To adalah suhu keluar pendingin dari evaporator (chiller) dalam 0C
1 TR refrigerasi = 3024 kKal/jam panas yang dibuang
3.1.2 Pemakaian Daya Spesifik
Pemakaian daya spesifik kW/TR merupakan indikator yang bermanfaat dari kinerja sistim
refrigerasi. Dengan mengukur tugas refrigerasi yang ditampilkan dalam TR dan input
kW, kW/TR digunakan sebagai indikator kinerja energi.
Dalam sistim chilled water terpusat, terpisah dari unit kompresor, daya juga dipakai oleh
pompa refrigeran chilled water (sekunder), pompa air kondenser (untuk pembuangan
panas ke menara pendingin) dan fan pada menara pendingin. Secara efektif, pemakaian
energi keseluruhan merupakan penjumlahan dari:
− Kompresor kW
− Pompa air dingin kW
− Pompa air kondenser kW
− Fan menara pendingin kW, untuk menara induksi/ forced draft
kW/TR, atau pemakaian spesifik energi untuk keluaran tertentu TR adalah jumlah dari:
− Kompresor kW/TR
− Pompa chilled water kW/TR
− Pompa air kondenser kW/TR
− Fan menara pendingin kW/TR
3.1.3 Koefesien Kinerja/ Coefficient of Performance (COP)
Koefesien Kinerja teoritis (Carnot), (COPCarnot, ukuran standar efisiensi refrigerasi bagi
sistim refrigerasi yang ideal) tergantung pada dua kunci sistim suhu: suhu evaporator Te
dan suhu kondenser Tc. COP diberikan sebagai:
Peralatan Energi Listrik: Refrigerasi dan Penyejuk AC
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 10
COPCarnot = Te / (Tc - Te)
Pernyataan diatas juga mengindikasikan bahwa COPCarnot yang tinggi dicapai dengan
suhu evaporator tinggi dan suhu kondenser yang rendah. Namun COPCarnot hanyalah
merupakan perbandingan suhu, dan tanpa mempedulikan jenis kompresornya. Jadi COP
yang biasanya digunakan di industri dihitung sebagai berikut:
COP = Cooling effect (kW)
Power input to compressor (kW)
Dimana pengaruh refrigerasi merupakan perbedaan entalpi yang melintasi evaporator dan
dinyatakan dengan kW.
Gambar 6: Pengaruh suhu pengembunan dan suhu evaporator pada chiller (Biro Efisiensi
Energi, 2004)
3.2 Pengkajian terhadap Penyejuk Udara AC
Untuk unit penyejuk udara AC, aliran udara pada Unit Kumparan Fan/ Fan Coil Units (FCU)
atau Unit Handling Udara/ Air Handling Unit (AHU) dapat diukur dengan menggunakan
anemometer. Suhu dry bulb dan wet bulb diukur pada jalur masuk dan keluar di AHU atau di
FCU dan beban refrigerasi pada TR dikaji sebagai:
( )
3024
Q ρ h h
TR in out × × −
=
Dimana, Q merupakan aliran udara dalam m3/jam
ρ adalah masa jenis udara kg/m3
hin entalpi udara masuk dalam kKal/kg
hout entalpi udara keluar dalam kKal/kg
Penggunaan grafik psychometric dapat membantu menghitung hin dan hout dari nilai suhu dry
bulb dan wet bulb yang diukur selama coba-coba dengan menggunakan psychometer.
Peralatan Energi Listrik: Refrigerasi dan Penyejuk AC
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 11
Pengukuran energi pada kompresor, pompa, fan AHU, fan menara pendingin dapat dilakukan
dengan alat analisis beban portable.
Perkiraan beban penyejuk AC dapat dilakukan dengan penghitungan berbagai beban panas,
sensibel dan laten, berdasar pada parameter udara masuk dan keluar, faktor pemasukan udara,
aliran udara, jumlah orang dan jenis bahan yang disimpan.
Indikasi profil beban TR untuk penyejuk udara AC adalah sebagai berikut:
Kabin kantor ukuran kecil = 0,1 TR/m2
Kantor ukuran sedang, yang = 0,06 TR/m2
ditempati oleh 10 – 30 orang dengan
penyejuk AC terpusat
Komplek perkantoran gedung bertingkat = 0,04 TR/m2
yang besar dengan penyejuk AC terpusat
3.3 Berbagai Pertimbangan Ketika Melakukan Pengkajian terhadap Kinerja
3.3.1 Ketepatan pengukuran suhu dan aliran
Dalam pengkajian kinerja di lapangan, diperlukan peralatan yang teliti untuk mengukur suhu
masuk dan keluar chilled water dan air kondenser, lebih disukai yang menggunakan hitungan
paling kecil 0.1 oC. Pengukuran aliran chilled water dapat dilakukan secara langsung dengan
pengukur aliran ultrasonik atau dapat ditentukan berdasarkan parameter-parameter fungsi
pompa. Pemeriksaan kecukupan air dingin kadangkala diperlukan dan hampir semua unit
dirancang khusus untuk aliran air dingin 0,68 m3/jam per TR (3 gpm/TR). Aliran air
kondenser dapat juga diukur langsung dengan pengukur aliran tanpa sentuh (non-contact flow
meter) atau dapat ditentukan berdasarkan parameter-parameter fungsi pompa. Pemeriksaan
kecukupan air kondenser juga diperlukan dan hampir semua unit dirancang khusus untuk
aliran kondenser 0,91 m3/jam per TR (4 gpm / TR).
3.3.2 Nilai Beban Sebagian yang Terintegrasi (IPLV)
Walaupun kW/ TR dapat melayani sebagai acuan awal, namun hal ini jangan diambil sebagai
nilai absolut karena nilai ini didasarkan pada kapasitas perancangan alat 100% dan pada
kondisi perancangan yang dianggap hampir kritis. Kondisi tersebut hanya mungkin terjadi
selama persen waktu total peralatan beroperasi sepanjang tahun. Untuk alasan ini, penting
untuk memiliki data yang mencerminkan bagaimana peralatan beroperasi dengan beban
parsial atau dibawah kondisi dimana permintaan kurang dari kapasitas 100%. Untuk
mengatasi hal ini, harus ditentukan kW/TR rata-rata dengan beban parsial yang dinamakan
Nilai Beban Bagian yang Terintegrasi/ Integrated Part Load Value (IPLV).
IPLV merupakan acuan yang paling cocok, walaupun tidak dianggap yang terbaik, sebab
IPLV hanya menangkap empat titik dalam siklus operasinya: 100%, 75%, 50% dan 25%.
Lagipula, IPLV memberikan berat yang sama terhadap masing-masing nilai, dan hampir
semua peralatan beroperasi antara kapasitas 50% dan 75%. Oleh sebab itu, hal ini sangat
penting untuk mempersiapkan analisis spesifik untuk setiap kasus yang ditujukan ke empat
titik yang disebutkan, juga pengembangan profil operasi penukar panas setiap tahunnya.
Peralatan Energi Listrik: Refrigerasi dan Penyejuk AC
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 12
4. PELUANG EFISIENSI ENERGI
Bagian ini menjelaskan tentang area penghematan energi pada plant refrigerasi.
4.1 Optimasi Alat Penukar Panas Proses
Terdapat suatu kecenderungan dalam menerapkan batas keselamatan yang tinggi bagi
operasi, yang mempengaruhi tekanan hisap kompresor/ titik penyetelan evaporator. Sebagai
contoh, persyaratan proses refrigerasi 15 oC memerlukan air dingin pada suhu rendah, namun
kisarannya dapat bervariasi mulai dari 6 oC hingga sekitar 10 oC. Pada air dingin yang
bersuhu 10 oC, suhu refrigerannya harus lebih rendah (sekitar –5oC hingga +5oC). Suhu
refrigeran menentukan tekanan hisap refrigeran, dimana pada gilirannya akan menentukan
kondisi masuk bagi kompresor refrigeran. Dengan demikian maka penerapan energi
penggerak optimal/minimal (perbedaan suhu) dapat mencapai tekanan hisap tertinggi pada
kompresor, sehingga meminimalkan pemakaian energi . Hal ini memerlukan ukuran area
perpindahan panas dan evaporator yang pantas juga rasionalisasi persyaratan suhu ke nilai
tertinggi yang memungkinkan. Kenaikan suhu evaporator sebesar 1oC dapat menghemat
hampir 3 % energi yang dipakai. Kapasitas TR untuk mesin yang sama dapat juga meningkat
dengan suhu evaporator, seperti yang diberikan dalam tabel dibawah.
Tabel 3. Nilai-nilai yang menggambarkan pengaruhvariasi suhu evaporator pada
konsumsi energi kompresor (Badan Produktivitas Nasional, tidak diterbitkan)
Suhu Evaporator
(0C)
Kapasitas
Refrigerasi* (ton)
Konsumsi Energi
Spesifik
Kenaikan dalam
kW/ton (%)
5,0 67,58 0,81 -
0,0 56,07 0,94 16,0
-5,0 45,98 1,08 33,0
-10,0 37,20 1,25 54,0
-20,0 23,12 1,67 106,0
* Suhu kondenser 400C
Dalam rangka merasionalkan area perpindahan panas, koefisien perpindahan panas refrigeran
dapat berkisar dari 1400 – 2800 watts /m2K. Area perpindahan panas refrigeran dalam
evaporator berada pada 0,5 m2/TR dan diatasnya.
Kondenser pada plant refrigerasi merupakan peralatan yang kritis yang mempengaruhi
kapasitas TR dan kebutuhan pemakaian energi. Untuk berbagai refrigeran, suhu
pengembunan dan tekanan kondenser tergantung pada area perpindahan panas, efektivitas
perpindahan panas dan jenis refrigerasi yang dipilih. Suhu pengembunan yang rendah berarti
bahwa kompresor harus bekerja antara perbedaan tekanan yang rendah dimana tekanan
pembuangan sudah ditetapkan oleh perancangan dan kinerja kondenser.
Pada prakteknya pemilihan kondenser ada diantara udara yang didinginkan, udara yang
didinginkan oleh semprotan air, dan penukar panas yang didinginkan. Penukar panas besar
jenis shell and tube yang digunakan sebagai kondenser dan yang dilengkapi dengan
pengoperasian menara pendingin yang baik mengijinkan operasi pada nilai tekanan
pembuangan yang rendah dan meningkatkan kapasitas TR plant refrigerasi.
Jika digunakan refrigeran R22 dalam kondenser pendingin air jenis shell and tube maka
tekanan pembuangannya adalah 15 kg/cm2. Jika digunakan refrigeran yang sama dalam
kondenser pendingin udara maka tekanan buangannya sebesar 20 kg/cm2. Hal ini menunjukan
Peralatan Energi Listrik: Refrigerasi dan Penyejuk AC
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 13
berapa tugas kompresi tambahan yang diperlukan, yang menghasilkan hampir 30 %
tambahan pemakaian energi oleh pabrik.
Salah satu opsi terbaik pada tahapan perancangan adalah pemilihan kondenser shell and tube
berukuran besar (0,65 m2/TR dan diatasnya) dengan pendingin air, daripada menggunakan
alternatif yang sedikit mahal seperti kondenser pendingin udara atau unit kondenser
atmosferik dengan semprotan air. Pengaruh suhu kondenser pada kebutuhan energi plant
refrigerasi diberikan dalam tabel dibawah.
Tabel 7. Nilai yang menggambarkan pengaruh variasi suhu evaporator pada konsumsi
daya kompresor (Badan Produktivitas Nasional, tidak diterbitkan)
Suhu Pengembunan (0C) Kapasitas
Refrigerasi (ton)
Konsumsi Energi
Spesifik
(kW / TR)
Kenaikan dalam
kW/TR (%)
26,7 31,5 1,17 -
35,0 21,4 1,27 8,5
40,0 20,0 1,41 20,5
* Kompresor Reciprocating menggunakan refrigeran R-22.
Suhu evaporator -100C
4.2 Pemeliharaan Permukaan Penukar Panas
Setelah kompresor dibeli, pemeliharaan yang effektif merupakan kunci bagi pengoptimalan
pemakaian energi. Perpindahan panas dapat juga diperbaiki dengan pemisahan minyak
pelumas dan refrigeran yang baik, defrosting kumparan tepat pada waktunya, dan
meningkatkan kecepatan pendingin sekunder (udara, air, dll.). Walau demikian,
meningkatnya kecepatan menghasilkan penurunan tekanan yang lebih besar dalam sistim
distribusinya dan lebih tingginya konsumsi energi pada pompa/ fan. Oleh karena itu
diperlukan analisis yang cermat untuk menentukan kecepatan yang optimum.
Adanya endapan pada pipa kondenser memaksa kondenser bekerja lebih keras untuk
mencapai kapasitas yang dikehendaki. Sebagai contoh, kerak setebal 0,8 mm yang terbentuk
didalam pipa kondenser (disebabkan oleh residu minyak pelumas atau penyusupan udara)
mengakibatkan peningkatan konsumsi daya. Hal yang sama pentingnya adalah pemilihan
yang sesuai, pengukuran, dan pemeliharaan menara pendingin. Penurunan suhu air sebesar
0,55oC yang kembali dari menara pendingin akan mengurangi konsumsi daya kompreseor
sebesar 3%.
Tabel 8. Nilai yang menggambarkan pengaruh dari pemeliharaan yang buruk terhadap
konsumsi daya kompresor (Badan Produktivitas Nasional, tidak diterbitkan)
Kondisi
Suhu
Penguapan
(0C)
Suhu
Pengembunan
(0C)
Kapasitas
Refrigerasi* (ton)
Konsumsi Daya
Spesifik (kW/ton)
Kenaikan
dalam
kW/Ton (%)
Normal 7,2 40,5 17,0 0,69 -
Kondenser kotor 7,2 46,1 15,6 0,84 20,4
Evaporator kotor 1,7 40,5 13,8 0,82 18,3
Kondenser dan
evaporator kotor
4.3 Multi-Tahap untuk Efisiensi
Operasi kompresor yang efisien mensyaratkan bahwa perbandingan kompresi harus dijaga
rendah untuk mengurangi tekanan dan suhu buangan. Untuk penerapan suhu rendah yang
melibatkan perbandingan kompresi yang tinggi, dan untuk persyaratan kisaran suhu yang
lebih luas, maka lebih disukai (disebabkan keterbatasan perancangan) dan kadangkala
ekonomis apabila menggunakan mesin multi-tahap atau kompresor sentrifugal/ ulir.
Terdapat dua jenis sistim multi-tahap yang dapat diterapkan ke seluruh jenis kompresor:
compound dan cascade. Dengan kompresor reciprocating atau rotary, kompresor dua tahap
lebih diminati untuk suhu beban dari –20oC hingga –58oC, dan dengan mesin sentrifugal
untuk suhu sekitar – 43oC.
Dalam operasi multi-tahap, kompresor tahap pertama yang ukurannya sesuai dengan beban
refrigerasi, diumpankan ke bagian pengisapan kompresor tahap kedua setelah gas melakukan
refrigerasi inter-cooling. Sebagian cairan bertekanan tinggi dari kondenser di-flash dan
digunakan untuk sub-refrigerasi cairan. Oleh karena itu, kompresor kedua harus memenuhi
beban evaporator dan gas yang diflash. Refrigeran tunggal digunakan dalam sistim, dan dua
buah kompresor berbagi tugas kompresi secara merata. Kombinasi dua buah kompresor
dengan perbandingan kompresi yang rendah dapat memberikan perbandingan kompresi yang
tinggi.
Untuk suhu dalam kisaran –46oC hingga –101oC, lebih baik digunakan sistim cascade. Dalam
sistim ini, dua sistim terpisah yang menggunakan refrigeran yang berbeda digabungkan
sehingga satu sistim membuang panas ke yang lainnya. Keuntungan utama dari sistim ini
adalah bahwa refrigerannya bersuhu rendah, yang memiliki suhu isapan tinggi dan volum
jenis yang rendah, dapat dipilih untuk tahapan rendah dalam rangka memenuhi kebutuhan
suhu yang sangat rendah.
4.4 Mencocokan Kapasitas terhadap Beban Sistim
Selama operasi beban sebagian, suhu evaporator naik dan suhu kondenser turun, secara
efektif meningkatkan COP. Namun pada saat yang bersamaan, penyimpangan dari titik
operasi perancangan dan kenyataan bahwa kehilangan mekanis membentuk bagian yang lebih
besar dari energi total meniadakan pengaruh COP yang sudah meningkat, menghasilkan
efisiensi sebagian beban lebih rendah.
Oleh karena itu, pertimbangan terhadap operasi beban sebagian adalah penting, sebab hampir
kebanyakan penerapan refrigerasi memiliki beban yang bervariasi. Beban dapat bervariasi
karena variasi suhu dan kebutuhan refrigerasi proses. Mencocokan kapasitas refrigerasi
terhadap beban merupakan latihan yang sulit, memerlukan pengetahuan mengenai kinerja
kompresor dan variasi dalam kondisi ambien, dan pengetahuan rinci tentang beban
pendinginan.
4.5 Pengendalian Kapasitas dan Efisiensi Energi
Kapasitas kompresor dikendalikan dengan berbagai macam cara. Pengendalian kapasitas
kompresor reciprocating melalui pembongkaran silinder menghasilkan modulasi tambahan
(tahap demi tahap). Sebaliknya, modulasi lanjutan terjadi dalam kompresor sentrifugal
melalui pengendalian baling-baling dan dalam kompresor ulir melalui kran penurun. Oleh
karena itu, pengendalian suhu memerlukan perancangan sistim yang teliti. Biasanya, jika
Peralatan Energi Listrik: Refrigerasi dan Penyejuk AC
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 15
menggunakan kompresor reciprocating dalam penerapannya dengan beban yang bervariasi,
perlu dilakukan pengendalian kompresor dengan pemantauan suhu air yang kembali (atau
refrigeran sekunder lainnya), bukan suhu air yang meninggalkan chiller. Hal ini akan
mencegah siklus mati-hidup yang berlebihan atau loading/un-loading kompresor yang tidak
penting. Namun demikian, jika fluktuasi beban tidak tinggi, suhu air yang meninggalkan
chiller harus dipantau. Hal ini memiliki keuntungan mencegah operasi berjalan pada suhu air
yang sangat rendah, terutama jika aliran berkurang pada beban yang rendah. Suhu air yang
keluar harus dipantau untuk chiller sentrifugal dan ulir/ screw.
Pengaturan kapasitas melalui pengendali kecepatan merupakan opsi yang paling efisien.
Tetapi, ketika menggunakan pengendali kecepatan untuk kompresor reciprocating, harus
yakin bahwa sistim pelumasan tidak terpengaruh. Dalam hal kompresor sentrifugal, biasanya
dikehendaki untuk membatasi pengendalian kecepatan hingga sekitar 50 % dari kapasitasnya
untuk mencegah terjadinya goncangan. Dibawah 50%, pengendalian baling-baling atau
bypass gas panas dapat digunakan untuk modul kapasitas.
Efisiensi kompresor screw/ ulir yang beroperasi pada beban sebagian pada umumnya lebih
tinggi dari kompresor sentrifugal atau kompresor reciprocating, yang membuat menarik
dalam suasana dimana operasi beban sebagian adalah biasa. Kinerja kompresor ulir dapat
dioptimalkan dengan mengubah perbandingan volum. Pada beberapa kasus, hal ini dapat
menghasilkan efisiensi beban penuh yang lebih tinggi jika dibandingkan terhadap kompresor
reciprocating dan sentrifugal. Juga, kemampuan kompresor ulir untuk mentolelir minyak dan
lumpur cairan refrigeran membuat kompresor ini lebih disukai untuk berbagai keadaan.
4.6 Refrigerasi Bertingkat bagi Kebutuhan Pabrik
Pemilihan sistim refrigerasi juga tergantung pada kisaran suhu yang diperlukan oleh pabrik.
Untuk penerapan yang bervariasi memerlukan kisaran suhu yang luas, dan biasanya akan
lebih ekonomis menyediakan beberapa paket unit (beberapa unit didistribusikan ke seluruh
pabrik) daripada satu plant besar yang terpusat. Keuntungan lainnya adalah fleksibilitas dan
kehandalannya. Pemilihan unit paket dapat juga dibuat tergantung pada jarak dimana
kebutuhan beban pendinginan harus dipenuhi. Unit paket pada pusat beban mengurangi
kehilangan selama pendistribusian dalam sistim. Meskipun unit paket memiliki keuntungan,
plant terpusat umumnya memiliki pemakaian energi yang lebih rendah karena pada beban
yang berkurang maka pemakaian energi dapat berkurang secara signifikan karena permukaan
besar kondenser dan evaporator.
Banyak industri menggunakan banyak kompresor di pusat lokasinya untuk memenuhi
permintaan beban. Biasanya chillers memberi umpan ke header biasa dimana jalur cabang
diambil ke berbagai lokasi di pabrik. Dalam situasi semacam itu, operasi pada beban sebagian
memerlukann kehati-hatian yang tinggi. Untuk operasi yang efisien, beban pendinginan, dan
beban pada setiap chiller harus dipantau sedekat mungkin. Akan lebih efisien bila
mengoperasikan chiller tunggal pada beban penuh daripada mengoperasikan dua buah chiller
pada beban sebagian. Sistim distribusi harus dirancang supaya chiller tunggal dapat melayani
seluruh jalur cabang. Katup isolasi harus disediakan untuk menjamin bahwa air dingin (atau
pendingin lainnya) tidak mengalir ke chiller yang tidak sedang beroperasi. Katup juga harus
disediakan pada cabang jalur untuk mengisolasi bagian dimana pendinginan tidak diperlukan.
Hal ini akan mengurangi penurunan tekanan dalam sistim dan menurunkan pemakaian energi
pada sistim pemompaan. Kompresor tunggal harus diberi beban hingga mencapai kapasitas
penuh sebelum mengoperasikan kompresor kedua. Dalam beberapa kasus, akan ekonomis
bila menyediakan chiller tersendiri dengan kapasitas yang lebih kecil, yang dapat
Peralatan Energi Listrik: Refrigerasi dan Penyejuk AC
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 16
dioperasikan dengan pengendali hidup-mati/ on-off untuk memenuhi permintaan puncak,
dengan chiller yang lebih besar memenuhi beban dasar.
Pengendali aliran juga biasa digunakan untuk memenuhi permintaan yang bervariasi. Dalam
kasus tersebut penghematan dalam pemompaan pada aliran yang lebih rendah harus diukur
terhadap penurunan perpindahan panas dalam kumparan yang diakibatkan oleh berkurangnya
kecepatan. Dalam beberapa kasus, operasi pada laju alir yang normal, dengan periode operasi
kompresor tanpa beban (atau mati) yang lebih lama, dapat menghasilkan penghematan lebih
besar.
4.7 Penyimpan Air Dingin/ Chilled water
Tergantung pada sifat beban, akan ekonomis bila menyediakan fasilitas penyimpan air dingin
dengan isolasi dingin yang baik. Juga, fasilitas penyimpanan dapat sepenuhnya diisi untuk
memenuhi permintaan proses sehingga chillers tidak perlu dioperasikan terus menerus.
Sistim ini biasanya ekonomis jika variasi kecil suhu dapat diterima. Sistim ini memiliki
manfaat tambahan supaya chiller dapat dioperasikan pada periode konsumsi listrik yang
rendah untuk mengurangi biaya permintaan puncak. Ongkos rendah yang ditawarkan oleh
penyedia listrik untuk operasi di malam hari dapat juga diambil sebagai keuntungan dengan
menggunakan fasilitas penyimpanan. Keuntungan tambahannya adalah bahwa suhu
lingkungan yang rendah pada malam hari merendahkan suhu kondenser sehingga
meningkatkan COP.
Jika variasi suhu tidak dapat ditolelir, mungkin tidak lagi ekonomis bila memberikan fasilitas
penyimpanan karena pendingin sekunder harus disimpan pada suhu yang lebih rendah dari
pada yang diperlukan untuk memberikan pencapaian panas. Biaya tambahan terhadap
pendinginan ke suhu yang lebih rendah mungkin akan mengimbangi keuntungan-keuntungan.
Penyelesaiannya berupa kasus yang spesifik. Contoh, dalam beberapa kasus, memungkinkan
untuk menggunakan penukar panas yang besar, pada biaya beban yang lebih rendah daripada
operasi chiller bersuhu rendah, untuk mengambil keuntungan dari fasilitas penyimpanan
bahkan jika variasi suhu tidak dapat diterima sekalipun. Sistim pengumpulan es, yang
menyimpan es (bukan air) sering lebih ekonomis.
4.8 Fitur Perancangan Sistim
Pada perancangan pabrik keseluruhan, pelaksanaan praktek yang baik dapat meningkatkan
efisiensi energi secara signifikan. Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan adalah:
Perancangan menara pendingin dengan impeler FRP dan bahan pengisi film, drift
eliminator PVC,dll.
Penggunaan air lunak sebagai pengganti air baku untuk kondenser.
Penggunaan ketebalan isolasi yang ekonomis pada jalur dingin, penukar panas,
mempertimbangkan biaya terhadap panas yang diperoleh dan mengadopsi hal yang
praktis seperti thermography untuk pemantauan – dapat diterapkan terutama pada industri
besar kimia/ pupuk/ proses.
Penggunaan pelapis atap/ sistim pendinginan, langit-langit palsu/ jika dapat diterapkan,
untuk meminimalkan beban pendinginan.
Pemadangan peralatan pemanfaatan kembali panas yang efisien energinya seperti penukar
panas udara ke udara untuk mendinginkan awal udara segar dengan pertukaran panas
tidak langsung daripada penggunaan saluran pemanas setelah pendinginan.
Pemasangan sistim variabel volum udara, menggunakan film matahari untuk pemantulan
panas; pengoptimalan beban penerangan di area udara yang disejukkan; pengoptimalan
Peralatan Energi Listrik: Refrigerasi dan Penyejuk AC
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 17
jumlah perubahan udara di area udara yang disejukkan merupakan beberapa contoh
lainnya.
5. DAFTAR PERIKSA OPSI
Bagian ini melibatkan opsi-opsi efisiensi energi yang paling penting.
Isolasi Dingin: Isolasi seluruh jalur dingin/ bejana dengan menggunakan ketebalan isolasi
yang ekonomis untuk meminimalkan kehilangan panas; dan pilihlah bahan isolasi yang
cocok (benar).
Pembungkus Gedung: Mengoptimalkan volum penyejukan udara (AC) dengan
pengukuran seperti penggunaan atap-atap palsu dan pemisahan area kritis untuk
penyejukan udara AC dengan tabir udara.
Meminimalkan Beban Panas Gedung: meminimalkan beban penyejuk udara (AC) dengan
cara seperti pendinginan atap, pengecatan atap, penerangan yang efisien, pendinginan
awal udara segar dengan penukar panas udara ke udara, sistim variabel volum udara,
penyetelan optimal suhu thermo-static ruang ber AC, penerapan lapisan matahari, dll.
Minimisasi Beban Panas Proses: Meminimalkan beban panas proses untuk kapasitas TR
dan juga tingkat refrigerasi, misalnya suhu yang diperlukan, dengan cara:
− Optimalisasi aliran
− Peningkatan luas perpindahan panas untuk menerima pendinginan yang
bersuhu tinggi
− Hindarkan pemborosan seperti peningkatan panas, kehilangan chilled water,
aliran yang diam.
− Pembersihan/ pembuangan kerak secara teratur untuk seluruh alat penukar
panas
Pada Refrigerasi AC di Area Pabrik:
− Pastikan perawatan secara teratur untuk seluruh komponen A/C pabrik sesuai
panduan pabrik pembuatnya.
− Pastikan jumlah chilled water dan aliran air pendingin yang cukup serta
hindarkan aliran bypass dengan menutup kran peralatan yang diam.
− Minimalkan operasi beban sebagian dengan menyesuaikan beban dan
kapasitas pabrik secara on line dan gunakan variable speed drives/ VSD untuk
beban proses yang bervariasi.
− Berupayalah mengoptimalkan secara terus menerus parameter kondenser dan
evaporator untuk meminimalkan konsumsi energi spesifik dan
memaksimalkan kapasitas.
− Gunakan sistim VAR dimana secara ekonomis dapat menggunakan larutan
yang non- CFC.
Yakinkan bahwa penyejuk udara AC tidak kelebihan beban dan periksa sikring atau
pemutus arus jika AC tidak beroperasi.
Ganti atau bersihkan penyaring dan bersihkan secara teratur kumparan evaporator dan
kondenser AC untuk mendinginkan secara efisien.
Bersihkan secara teratur termostat dan ganti jika perlu.
Jika kompresor tidak bekerja sebagaimana mestinya, telepon segera tukang servis
Perlu pemeriksaan oleh seorang mekanik jika terjadi suara berisik pada AC.
Penyaring udara yang baik akan memperpanjang umur AC sebab alat terpenting seperti
perakitan blower, kumparan pendingin, dan bagian dalam lainnya akan tetap bersih,
beroperasi lebih efisien dan tahan lebih lama.
Peralatan Energi Listrik: Refrigerasi dan Penyejuk AC
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP 18
Hindarkan keseringan membuka pintu/jendela. Pintu yang terbuka dapat menyebabkan
pemakaian energi AC anda jadi berlipat.
Yakinkan sinar matahari dan panas langsung tidak masuk ke ruang udara yang
disejukkan, terutama pada siang hari.
Hampir semua orang percaya bahwa penyetelan termostat ke suhu yang lebih rendah dari
yang dikehendaki akan memaksa AC anda untuk mendinginkan secara cepat , ini tidak
benar, bahkan akan membuat AC beroperasi lebih lama. Kecuali itu, akan mendapatkan
ruang dingin yang tidak penting dan memboroskan energi. Setiap derajat yang lebih
rendah dari suhu yang sudah disetel mengakibatkan pemakaian energi ekstra 3-4%. Jadi,
jika sudah memperoleh suhu kenyamanan dan kemudian menyetel termostat pada tingkat
suhu tersebut, hindarkan untuk merubah penyetelan termostat.
Begitu sistim AC telah dirancang dan dipasang hindari perubahan beban panas pada AC.
Hal ini akan menambah pemborosan energi.
Jalur saluran yang tersumbat biasanya diakibatkan oleh pertumbuhan alga (bahan hijau
seperti lumut !!) dibagian dalam jalur saluran. Penanganan udara memberikan lingkungan
yang sejuk dan lembab untuk perkembangan jamur dan lumut dan jika dibiarkan tanpa
perlakuan maka pertumbuhan tersebut dapat menyebar ke saluran pekerjaan anda.
Buanglah lumut tersebut dengan menggunakan desinfektan (konsultasikan dengan
dealer). Pastikan bahwa permukaan kumparan pendingin atau evaporator bersih sehingga
udara dapat melewatinya dengan bebas.
Jika anda memiliki saluran balik udara di area panas seperti loteng atau garasi, pastikan
bahwa saluran ini tidak rusak, pecah, atau terlepas sambungannya dan menyedot udara
panas.
Jendela harus sedikit miring kebawah dibagian luarnya. Bagian yang membuang
kelembaban (dimana air terakumulasi) merupakan kumparan bagian depan, dimana
bagian dalamnya adalah rumah anda. Biasanya, terdapat suatu cekungan dan/atau pipa
saluran yang mengalirkan air kebagian belakang. Jika salurannya tersumbat, air akan
kembali dan terjadi kebocoran dibagian dalam. Mintalah mekanik anda untuk
membersihkan rangka dan yakinkan seluruh sekrupnya terpasang kencang.
Beban panas dapat dikurangi dengan menjaga atap palsu di perkantoran. Tirai/gorden/
lapisan film pada jendela mengurangi panas masuk ke ruangan. Mengisolasi atap, yang
terbuka ke matahari dengan 50-mm thermocole akan secara drastis mengurangi panas
masuk ke ruangan.
Periksa kebocoran saluran dan saluran yang hancur. Seluruh kebocoran udara harus
ditutupi oleh pelapis berkualitas baik (bukan selotip saluran).
Periksa chiller sebagaimana yang direkomendasikan oleh pabrik pembuat chiller.
Biasanya hal ini harus dilakukan paling tidak setiap tiga bulan sekali.
Periksa secara rutin kebocoran refrigeran.
Periksa tekanan operasi kompresor.
Periksa seluruh tekanan dan keadaan minyak pelumas.
Uji seluruh tegangan dan amper motor.
Periksa seluruh starter listrik, contactors, dan riley.
Periksa seluruh gas panas dan operasi pembongkaran.
Gunakan pembacaan suhu lewat panas dan sub-dingin untuk mencapai efisiensi chiller
maksimum.
Lakukan pembacaan suhu jalur pembuangan.
Beberapa aturan “Rules of Thumb” adalah:
Kapasitas refrigerasi berkurang 6 persen untuk setiap kenaikan 3,5 °C pada suhu
pengembunan.
Penurunan suhu pengembunan sebesar 5,5 °C menyebabkan penurunan 20–25 persen
dalam pemakaian energi kompresor.
Penurunan 0,55 °C dalam suhu air pendingin pada pemasukan kondenser mengurangi
pemakaian energi kompresor 3 persen.
Pembentukan kerak 1 mm pada pipa kondenser dapat meningkatkan pemakaian energi
sebesar 40 persen.
Kenaikan 5,5 °C pada suhu evaporator menurunkan pemakaian energi kompresor sebesar
20–25 persen.
6. LEMBAR KERJA
Bagian ini meliputi lembar kerja sebagai berikut:
Refrigerasi & Spesifikasi Peringkat Sistim AC
Kinerja Plant Refrigerasi
REFRIGERASI & SPESIFIKASI PERINGKAT SISTIM AC
Referensi Mesin
Nomor
Bagian
Kompresor Refrigerasi Satuan 1 2 3 4
1. Pembuatan
2. Jenis
3. Kapasitas (refrigerasi) TR
4. Chiller:
A. Jumlah pipa --
B. Diameter pipa m
C. Total luas perpindahan panas m2
D. Aliran chilled water m3/jam
E. Perbedaan suhu chilled water °C
5. Kondenser
A. Jumlah pipa
B. Diameter pipa
C. Total luas perpindahan panas m
D. Aliran air kondenser m3/jam
E. Perbedaan suhu air kondenser °C
6. Pompa chilled water:
A. Jumlah --
B. Kapasitas m3/jam
C. Head yang dikembangkan mWC
D. Peringkat energi kW
E. Peringkat efisiensi %
7. Pompa air kondenser
A. Jumlah --
B. Kapasitas m3/hr
C. Head yang dikembangkan mWC
D. Peringkat energi kW
E. Peringkat efisiensi %
KINERJA PLANT REFRIGERASI
Referensi kompresor
refrigerasi
No Referensi parameter Satuan
1 2 3 4
1. Aliran chilled water (menggunakan flow
meter atau dikaji dengan perbedan
ketinggian)
m3/jam
2. Daya masuk motor pompa air dingin kW
3. Tekanan penyedotan pompa air dingin kg/cm2g
4. Tekanan pembuangan pompa chilled water kg/cm2g
5. Suhu masuk air chiller ke chiller °C
6. Suhu keluar air chiller dari chiller °C
7. Suhu masuk air kondenser °C
8. Tekanan sedot pompa kondenser kg/cm2
9. Tekanan pembuangan pompa kondenser kg/cm2
10. Suhu keluar air kondenser °C
11. Suhu refrigeran keluar chiller (evaporator) °C
12. Tekanan refrigeran kg/cm2 (
or psig)
13. Suhu refrigeran masuk kondenser °C
14. Tekanan refrigeran kg/cm2 (
or psig)
15. Kapasitas pendinginan aktual
[(1)*(6-5)/3024]
TR
16. COP
[11/(10-11)]
--
17. Daya masuk motor kompresor kW
18. Konsumsi energi spesifik kW/TR
19. Daya masuk ke fan CT kW
20. Daya masuk ke pompa chilled water dalam
operasi
kW
21. Daya masuk ke pompa air kondenser dalam
operasi
kW
22. Konsumsi daya sistim spesifik keseluruhan
[(2+17+19+20)/15] kW/TR
7. REFERENSI
American Society Heating Refrigeration and Air Conditioning. ASHRAE Hand Book. 2001
Arora, C.P. Refrigeration and Air Conditioning. Second edition. Tata McGraw-Hill
Publishing Company Ltd. 2000.
Bureau of Energy Efficiency, Ministry of Power, India. HVAC and Refrigeration Systems. In:
Energy Efficiency in Electrical Utilities, chapter 4. 2004
Compare India. Munters
National Productivity Council, Ministry of Industries, India. Technology Menu on Energy
Efficiency.
Plant Services MagazineUS Department of Energy, Energy Efficiency and Renewable Energy.
Hak Cipta:
Hak cipta © United Nations Environment Programme (tahun 2006)
Publikasi ini boleh digandakan secara keseluruhan atau sebagian dalam segala bentuk untuk pendidikan atau keperluan
non-profit tanpa ijin khusus dari pemegang hak cipta, harus mencantumkan sumber yang membuat. UNEP akan menghargai
pengiriman salinan dari setiap publikasi yang menggunaan publikasi ini sebagai sumber. Tidak diijinkan untuk
menggunakan publikasi ini untuk dijual belikan atau untuk keperluan komersial lainnya tanpa ijin khusus dari United
Nations Environment Programme.
Disclaimer:
Modul peralatan energi ini dibuat sebagai bagian dari proyek “Penurunan Emisi Gas Rumah Kaca dari Industri di Asia
dan Pasifik/ Greenhouse Gas Emission Reduction from Industry in Asia and the Pacific” (GERIAP) oleh Badan
Produktivitas Nasional, India. Sementara upaya-upaya masih dilakukan untuk menjamin bahwa isi dari publikasi ini
didasarkan fakta-fakta yang benar, UNEP tidak bertanggung-jawab terhadap ketepatan atau kelengkapan dari materi, dan
tidak dapat dikenakan sangsi terhadap setiap kehilangan atau kerusakan baik langsung maupun tidak langsung terhadap
penggunaan atau kepercayaan pada isi publikasi ini
Sabtu, 16 Januari 2010
Selasa, 12 Januari 2010
Katup Termostat
Katup termostat berfungsi untuk menahan air
pendingin bersirkulasi pada saat suhu mesin yang rendah
dan membuka saluran adri mesin ke radiator pada saat
suhu mesin mencapai suhu idealnya. Katup termostat
biasanya dipasang pada saluran air keluar dari mesin ke
radiator yang dimaksudkan agar lebih mudah untuk
menutup saluran bila mesin dalan keadaan dingin dan
mebuka saluran bila mesin sudah panas.
Ada 2 tipe termostat, yaitu tipe bellow dan tipe wax.
Kebanyakan termostat yang digunakan adalah tipe wax. Di
samping itu termostat tipe wax ada yang menggunakan
katup by pass dan tidak menggunakan katup by pass.
Cara kerja katup termostat adalah sebagai berikut:
Pada saat suhu air pendingin rendah katup tertutup
atau saluran dari mesin ke radiator terhalang oleh wax
(lilin) yang belum memuai. Bila suhu air pendingin naik
sekitar 80 sampai dengan 90 derajat Celcius maka lilin akan
memuai dan menekan karet. Karet akan berubah bentuk
dan menekan poros katup. Oleh karena posisi poros tidak
berubah maka maka karet yang sudah berubah tersebut
akan membawa katup untuk membuka
Untuk menghindari terjadinya tekanan air yang tinggi
pada saat katup termostat tertutup, pada saluran di bawah
katup dibuatkan saluran ke pompa air yang dikenal dengan
saluran pintas (by pass)
Cara kerja katup by pass pada termostat dapat dilihat pada
sistem pendingin mesin pada saat dingin dan panas
Katup termostat berfungsi untuk menahan air
pendingin bersirkulasi pada saat suhu mesin yang rendah
dan membuka saluran adri mesin ke radiator pada saat
suhu mesin mencapai suhu idealnya. Katup termostat
biasanya dipasang pada saluran air keluar dari mesin ke
radiator yang dimaksudkan agar lebih mudah untuk
menutup saluran bila mesin dalan keadaan dingin dan
mebuka saluran bila mesin sudah panas.
Ada 2 tipe termostat, yaitu tipe bellow dan tipe wax.
Kebanyakan termostat yang digunakan adalah tipe wax. Di
samping itu termostat tipe wax ada yang menggunakan
katup by pass dan tidak menggunakan katup by pass.
Cara kerja katup termostat adalah sebagai berikut:
Pada saat suhu air pendingin rendah katup tertutup
atau saluran dari mesin ke radiator terhalang oleh wax
(lilin) yang belum memuai. Bila suhu air pendingin naik
sekitar 80 sampai dengan 90 derajat Celcius maka lilin akan
memuai dan menekan karet. Karet akan berubah bentuk
dan menekan poros katup. Oleh karena posisi poros tidak
berubah maka maka karet yang sudah berubah tersebut
akan membawa katup untuk membuka
Untuk menghindari terjadinya tekanan air yang tinggi
pada saat katup termostat tertutup, pada saluran di bawah
katup dibuatkan saluran ke pompa air yang dikenal dengan
saluran pintas (by pass)
Cara kerja katup by pass pada termostat dapat dilihat pada
sistem pendingin mesin pada saat dingin dan panas
Katup Termostat
Katup termostat berfungsi untuk menahan air
pendingin bersirkulasi pada saat suhu mesin yang rendah
dan membuka saluran adri mesin ke radiator pada saat
suhu mesin mencapai suhu idealnya. Katup termostat
biasanya dipasang pada saluran air keluar dari mesin ke
radiator yang dimaksudkan agar lebih mudah untuk
menutup saluran bila mesin dalan keadaan dingin dan
mebuka saluran bila mesin sudah panas.
Ada 2 tipe termostat, yaitu tipe bellow dan tipe wax.
Kebanyakan termostat yang digunakan adalah tipe wax. Di
samping itu termostat tipe wax ada yang menggunakan
katup by pass dan tidak menggunakan katup by pass.
Cara kerja katup termostat adalah sebagai berikut:
Pada saat suhu air pendingin rendah katup tertutup
atau saluran dari mesin ke radiator terhalang oleh wax
(lilin) yang belum memuai. Bila suhu air pendingin naik
sekitar 80 sampai dengan 90 derajat Celcius maka lilin akan
memuai dan menekan karet. Karet akan berubah bentuk
dan menekan poros katup. Oleh karena posisi poros tidak
berubah maka maka karet yang sudah berubah tersebut
akan membawa katup untuk membuka
Untuk menghindari terjadinya tekanan air yang tinggi
pada saat katup termostat tertutup, pada saluran di bawah
katup dibuatkan saluran ke pompa air yang dikenal dengan
saluran pintas (by pass)
Cara kerja katup by pass pada termostat dapat dilihat pada
sistem pendingin mesin pada saat dingin dan panas
Katup termostat berfungsi untuk menahan air
pendingin bersirkulasi pada saat suhu mesin yang rendah
dan membuka saluran adri mesin ke radiator pada saat
suhu mesin mencapai suhu idealnya. Katup termostat
biasanya dipasang pada saluran air keluar dari mesin ke
radiator yang dimaksudkan agar lebih mudah untuk
menutup saluran bila mesin dalan keadaan dingin dan
mebuka saluran bila mesin sudah panas.
Ada 2 tipe termostat, yaitu tipe bellow dan tipe wax.
Kebanyakan termostat yang digunakan adalah tipe wax. Di
samping itu termostat tipe wax ada yang menggunakan
katup by pass dan tidak menggunakan katup by pass.
Cara kerja katup termostat adalah sebagai berikut:
Pada saat suhu air pendingin rendah katup tertutup
atau saluran dari mesin ke radiator terhalang oleh wax
(lilin) yang belum memuai. Bila suhu air pendingin naik
sekitar 80 sampai dengan 90 derajat Celcius maka lilin akan
memuai dan menekan karet. Karet akan berubah bentuk
dan menekan poros katup. Oleh karena posisi poros tidak
berubah maka maka karet yang sudah berubah tersebut
akan membawa katup untuk membuka
Untuk menghindari terjadinya tekanan air yang tinggi
pada saat katup termostat tertutup, pada saluran di bawah
katup dibuatkan saluran ke pompa air yang dikenal dengan
saluran pintas (by pass)
Cara kerja katup by pass pada termostat dapat dilihat pada
sistem pendingin mesin pada saat dingin dan panas
Katup Termostat
Katup termostat berfungsi untuk menahan air
pendingin bersirkulasi pada saat suhu mesin yang rendah
dan membuka saluran adri mesin ke radiator pada saat
suhu mesin mencapai suhu idealnya. Katup termostat
biasanya dipasang pada saluran air keluar dari mesin ke
radiator yang dimaksudkan agar lebih mudah untuk
menutup saluran bila mesin dalan keadaan dingin dan
mebuka saluran bila mesin sudah panas.
Ada 2 tipe termostat, yaitu tipe bellow dan tipe wax.
Kebanyakan termostat yang digunakan adalah tipe wax. Di
samping itu termostat tipe wax ada yang menggunakan
katup by pass dan tidak menggunakan katup by pass.
Cara kerja katup termostat adalah sebagai berikut:
Pada saat suhu air pendingin rendah katup tertutup
atau saluran dari mesin ke radiator terhalang oleh wax
(lilin) yang belum memuai. Bila suhu air pendingin naik
sekitar 80 sampai dengan 90 derajat Celcius maka lilin akan
memuai dan menekan karet. Karet akan berubah bentuk
dan menekan poros katup. Oleh karena posisi poros tidak
berubah maka maka karet yang sudah berubah tersebut
akan membawa katup untuk membuka
Untuk menghindari terjadinya tekanan air yang tinggi
pada saat katup termostat tertutup, pada saluran di bawah
katup dibuatkan saluran ke pompa air yang dikenal dengan
saluran pintas (by pass)
Cara kerja katup by pass pada termostat dapat dilihat pada
sistem pendingin mesin pada saat dingin dan panas
Katup termostat berfungsi untuk menahan air
pendingin bersirkulasi pada saat suhu mesin yang rendah
dan membuka saluran adri mesin ke radiator pada saat
suhu mesin mencapai suhu idealnya. Katup termostat
biasanya dipasang pada saluran air keluar dari mesin ke
radiator yang dimaksudkan agar lebih mudah untuk
menutup saluran bila mesin dalan keadaan dingin dan
mebuka saluran bila mesin sudah panas.
Ada 2 tipe termostat, yaitu tipe bellow dan tipe wax.
Kebanyakan termostat yang digunakan adalah tipe wax. Di
samping itu termostat tipe wax ada yang menggunakan
katup by pass dan tidak menggunakan katup by pass.
Cara kerja katup termostat adalah sebagai berikut:
Pada saat suhu air pendingin rendah katup tertutup
atau saluran dari mesin ke radiator terhalang oleh wax
(lilin) yang belum memuai. Bila suhu air pendingin naik
sekitar 80 sampai dengan 90 derajat Celcius maka lilin akan
memuai dan menekan karet. Karet akan berubah bentuk
dan menekan poros katup. Oleh karena posisi poros tidak
berubah maka maka karet yang sudah berubah tersebut
akan membawa katup untuk membuka
Untuk menghindari terjadinya tekanan air yang tinggi
pada saat katup termostat tertutup, pada saluran di bawah
katup dibuatkan saluran ke pompa air yang dikenal dengan
saluran pintas (by pass)
Cara kerja katup by pass pada termostat dapat dilihat pada
sistem pendingin mesin pada saat dingin dan panas
Tutup Radiator
Tutup radiator berfungsi untuk menaikkan titik didih air
pendingin dengan jalan menahan ekspansi air pada saat air
menjadi panas sehingga tekanan air menjadi lebih tinggi
daripada tekanan uadar luar. Di samping itu pada sistem
pendinginan tetrutup, tutup radiator berfungsi untuk
mempertahankan air pendingin dalam sistem meskipun dalam
keadaan dingin atau panas. Untuk maksud tersebut tutup
radiator dilengkapi dengan katup pengatur tekanan (relief
valve) dan katup vakum
Cara kerja katup-katup pada tutup radiator adalah sebagai
berikut:
Pada saat mesin dihidupkan suhu air pendingin segera
naik dan akan menyebabkan kenikan volume air sehingga
cenderung keluar saluran pengisian radiator. Keluarnya air
tersebut ditahan oleh katup pengatur tekanan sehingga
tekanan naik. Kenaikan tekanan akan menaikkan titik didih air
yang berarti mempertahankan air pendingin dalam sistem. Bila
kenaikan suhu sedemikian rupa sehingga menyebabkan
kenaikan volume air yang berlebihan, tekanan air akan
melebihi tekanan yang diperlukan dalam sistem. Karenya air
akan mendesak katup pengatur tekanan untuk membuka dan
air akan keluar melalui katup ini ke pipa pembuangan.
(Gambar 10a).
Pada saat suhu air pendingin turun akan terjadi
penurunan volume, yang akan menyebabkan terjadinya
kevakuman dalam sistem yang selanjutnya akan membuka
katup vakum sehingga dalam sistem tidak terjadi kevakuman
lagi (Gambar 10b). Sistem yang menggunakan tangki
reservoir, kevakuman akan diisi oleh air sehingga air dalam
sistem akan tetap (Gambar 11). Bila sistem tidak
menggunakan tangki reservoir maka yang masuk adalah
uda
3) Pompa Air
Pompa air berfungsi untuk menyirkulasikan air
pendingin dengan jalan membuat perbedaan tekanan
antara saluran isap dengan saluran tekan pada pompa.
Pompa air yang biasa digunakan adalah pompa sentrifugal.
Pompa air ini digerakkan oleh mesin dengan bantuan tali
kipas (“V” belt) dan puli dengan perbandingan putaran
antara pompa air dengan mesin sekitar 0,9 sampai 1,3. Hal
ini dimaksudkan agar dapat mengalirkan air pendingin
sesuai dengan operasi mesin
Pompa ini terdiri dari: (a) Poros, (b) Impeller, dan (c) Water
seal
4) Kipas Pendingin
Kipas berfungsi untuk mengalirkan udara pada inti
radiator agar panas yang terdapat pada inti radiator dapat
dipancarkan ke udara dengan mudah. Kipas pendingin
dapat berupa kipas pendingin biasa (yang diputarkan oleh
mesin) atau kipas pendingin listrik. Kipas pendingin biasa
digerakkan oleh putaran puli poros engkol. Poros kipas
biasa sama dengan poros pompa air sehingga putaran kipas
sama dengan putaran pompa.
Pada kipas pendingin listrik digerakkan oleh motor
listrik akan menghasilkan efisiensi pendinginan yang lebih
baik (terutama pada kecepatan rendah dan beban berat)
dan membantu pemanasan awalair pendingin yang lebih
cepat, penggunaan bahan bakar yang lebih hemat, dan
mengurangi suara berisik (Gambar 13).
Penggerak kipas dengan motor listrik
Adapun cara kerja kipas pendingin listrik sebagai berikut:
(Lihat gambar 14)
Cara kerja kipas pendingin listrik
Bila suhu air pendingin dibawah 83 ºC temperature switch
ON dan relay berhubungan dengan masa. Fan relay coil
terbuka dan motor tidak bekerja.
Bila suhu air pendingin di atas 83 ºC, temperature switch
akan OFF dan sirkuit relay ke masa terputus. Fan relay
tidak bekerja, maka kontak poin merapat dan kipas mulai
bekerja.
pendingin dengan jalan menahan ekspansi air pada saat air
menjadi panas sehingga tekanan air menjadi lebih tinggi
daripada tekanan uadar luar. Di samping itu pada sistem
pendinginan tetrutup, tutup radiator berfungsi untuk
mempertahankan air pendingin dalam sistem meskipun dalam
keadaan dingin atau panas. Untuk maksud tersebut tutup
radiator dilengkapi dengan katup pengatur tekanan (relief
valve) dan katup vakum
Cara kerja katup-katup pada tutup radiator adalah sebagai
berikut:
Pada saat mesin dihidupkan suhu air pendingin segera
naik dan akan menyebabkan kenikan volume air sehingga
cenderung keluar saluran pengisian radiator. Keluarnya air
tersebut ditahan oleh katup pengatur tekanan sehingga
tekanan naik. Kenaikan tekanan akan menaikkan titik didih air
yang berarti mempertahankan air pendingin dalam sistem. Bila
kenaikan suhu sedemikian rupa sehingga menyebabkan
kenaikan volume air yang berlebihan, tekanan air akan
melebihi tekanan yang diperlukan dalam sistem. Karenya air
akan mendesak katup pengatur tekanan untuk membuka dan
air akan keluar melalui katup ini ke pipa pembuangan.
(Gambar 10a).
Pada saat suhu air pendingin turun akan terjadi
penurunan volume, yang akan menyebabkan terjadinya
kevakuman dalam sistem yang selanjutnya akan membuka
katup vakum sehingga dalam sistem tidak terjadi kevakuman
lagi (Gambar 10b). Sistem yang menggunakan tangki
reservoir, kevakuman akan diisi oleh air sehingga air dalam
sistem akan tetap (Gambar 11). Bila sistem tidak
menggunakan tangki reservoir maka yang masuk adalah
uda
3) Pompa Air
Pompa air berfungsi untuk menyirkulasikan air
pendingin dengan jalan membuat perbedaan tekanan
antara saluran isap dengan saluran tekan pada pompa.
Pompa air yang biasa digunakan adalah pompa sentrifugal.
Pompa air ini digerakkan oleh mesin dengan bantuan tali
kipas (“V” belt) dan puli dengan perbandingan putaran
antara pompa air dengan mesin sekitar 0,9 sampai 1,3. Hal
ini dimaksudkan agar dapat mengalirkan air pendingin
sesuai dengan operasi mesin
Pompa ini terdiri dari: (a) Poros, (b) Impeller, dan (c) Water
seal
4) Kipas Pendingin
Kipas berfungsi untuk mengalirkan udara pada inti
radiator agar panas yang terdapat pada inti radiator dapat
dipancarkan ke udara dengan mudah. Kipas pendingin
dapat berupa kipas pendingin biasa (yang diputarkan oleh
mesin) atau kipas pendingin listrik. Kipas pendingin biasa
digerakkan oleh putaran puli poros engkol. Poros kipas
biasa sama dengan poros pompa air sehingga putaran kipas
sama dengan putaran pompa.
Pada kipas pendingin listrik digerakkan oleh motor
listrik akan menghasilkan efisiensi pendinginan yang lebih
baik (terutama pada kecepatan rendah dan beban berat)
dan membantu pemanasan awalair pendingin yang lebih
cepat, penggunaan bahan bakar yang lebih hemat, dan
mengurangi suara berisik (Gambar 13).
Penggerak kipas dengan motor listrik
Adapun cara kerja kipas pendingin listrik sebagai berikut:
(Lihat gambar 14)
Cara kerja kipas pendingin listrik
Bila suhu air pendingin dibawah 83 ºC temperature switch
ON dan relay berhubungan dengan masa. Fan relay coil
terbuka dan motor tidak bekerja.
Bila suhu air pendingin di atas 83 ºC, temperature switch
akan OFF dan sirkuit relay ke masa terputus. Fan relay
tidak bekerja, maka kontak poin merapat dan kipas mulai
bekerja.
PELUANG-PELUANG EFISIENSI ENERGI
Bagian ini membahas mengenai area untuk perbaikan efisiensi energi menara pendingin.
4
Area utama untuk penghematan energi adalah:
Pemilihan menara pendingin yang benar (sebab aspek struktural menara pendingin tidak
dapat diubah setelah dipasang) Bahan pengisi Sistim distribusi pompa dan air Fan dan motor
4.1 Pemilihan menara pendingin
Bagian 1.2 didasarkan pada Menara Pendingin. Dalam: Efisiensi Energi pada Utilitas Listrik. Bab 7, hal. 135-151. 2004,
dengan ijin dari Biro Efisiensi Energi, Kementrian Tenaga, India.
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP
9
Peralatan Energi Listrik: Menara Pendingin
Setelah sebuah menara pendingin dipasang ditempatnya sangat sulit untuk memperbaiki
kinerja energinya. Sejumlah faktor berpengaruh pada kinerja menara pendingin dan harus
dipertimbangkan bilamana memilih sebuah menara pendingin,yaitu: kapasitas, range,
approach, beban panas, suhu wet bulb, dan hubungan antara faktor-faktor tersebut. Hal ini
akan dijelaskan dibawah.
4.1.1 Kapasitas
3/jam) merupakan suatu
Pemborosan panas (dalam kKal/jam) dan laju alir tersirkulasi (m
indikasi kapasitas menara pendingin. Walau begitu, parameter-parameter desain tersebut
tidak cukup untuk mengerti kinerja menara pendingin. Sebagai contoh, sebuah menara
3
pendingin yang digunakan untuk mendinginkan 4540 m
/jam hingga mencapai range suhu
0 3
13,9
C mungkin lebih besar dari menara pendingin yang mendinginkan 4540 m /jam dengan
0
C. Oleh karena itu parameter-parameter desain juga diperlukan.
range suhu 19,5
4.1.2 Range
Range ditentukan bukan oleh menara pendingin, namun oleh proses yang melayaninya.
Range pada penukar panas ditentukan seluruhnya oleh beban panas dan laju sirkulasi air yang
melalui penukar panas dan menuju ke air pendingin. Range merupakan fungsi dari beban
panas dan aliran yang disirkulasikan melalui sistim:
0
Range C = Beban panas (dalam kKal/jam) / Laju sirkulasi air (l/jam)
Menara pendingin biasanya dikhususkan untuk mendinginkan laju aliran tertentu dari satu
suhu ke suhu lainnya pada suhu wet bulb tertentu. Sebagai contoh, menara pendingin
3 o o
/jam dari 48,9 C ke 32,2 C pada suhu wet
mungkin ditentukan untuk mendinginkan 4540 m
o
bulb 26,7
C.
4.1.3 Approach
Sebagaimana aturan yang umum, semakin dekat approach terhadap wet bulb, akan semakin
o
C
mahal menara pendinginnya karena meningkatnya ukuran. Biasanya approach 2,8
terhadap desain wet bulb merupakan suhu air terdingin yang digaransi pembuat menara
pendingin. Bila ukuran menara harus dipilih, maka approach menjadi sangat penting, yang
kemudian diikuti oleh laju alir, dan range dan wet bulb mungkin akan menjadi semakin
kurang penting.
0 0 0
Approach (5,5
C) = Suhu air dingin 32,2 C – Suhu wet bulb (26,7 C)
4.1.4 Beban panas
Beban panas yang diberikan pada menara pendingin ditentukan oleh proses yang dilayaninya.
Tingkat pendinginan yang diperlukan dikontrol oleh suhu operasi proses yang dikehendaki.
Pada kebanyakan kasus, suhu operasi yang rendah adalah yang dikehendaki untuk
meningkatkan efisiensi proses atau untuk memperbaiki kualitas atau kuantitas produk.
Meskipun begitu, pada beberapa penggunaan (misalnya mesin pembakaran internal) suhu
operasi yang tinggi adalah yang dikehendaki. Ukuran dan harga menara pendingin meningkat
dengan meningkatnya beban panas. Pembelian peralatan dengan ukuran terlalu kecil (jika
beban panas yang dihitung terlalu rendah) dan peralatan dengan ukuran berlebih/ terlalu besar
(jika beban panas yang dihitung terlalu tinggi) adalah sesuatu yang harus diperhatikan.
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP
10
Peralatan Energi Listrik: Menara Pendingin
Beban panas proses dapat bervariasi tergantung pada proses yang terlibat didalamnya dan
oleh karena itu sukar untuk menentukan secara tepat. Dengan kata lain, beban panas penyejuk
udara/ AC dan refrigerasi dapat ditentukan dengan ketepatan yang lebih tinggi.
Informasi sudah tersedia untuk kebutuhan pembuangan panas berbagai jenis peralatan tenaga.
Daftar contohnya adalah sebagai berikut: Kompresor udara
- Satu tahap - 129 kKal/kW/jam
- Satu tahap dengan after cooler - 862 kKal/kW/jam
- Dua tahap dengan intercooler - 518 kKal/kW/jam
- Dua tahap dengan intercooler dan after cooler - 862 kKal/kW/jam Pendinginan, Kompresi - 63 kKal/menit/TR Pendinginan, Absorpsi - 127 kKal/menit/TR Kondensor Turbin Uap - 555 kKal /kg steam Mesin Diesel, Empat Siklus, Supercharged - 880 kKal /kW/jam
2 Mesin Gas Alam, Empat Siklus - 1523 kKal /kW/jam (= 18 kg/cm kompresi)
4.1.5 Suhu wet bulb
Suhu bulb temperature merupakan faktor penting dalam kinerja peralatan pendingin air yang
teruapkan, sebab merupakan suhu terendah dimana air akan didinginkan. Oleh karena itu,
suhu wet bulb udara yang masuk ke menara pendingin menentukan tingkat suhu operasi
minimum seluruh pabrik, proses, atau sistim. Hal berikut harus dipertimbangkan bila
melakukan seleksi awal menara pendingin berdasarkan suhu wet bulb: Secara teoritis, sebuah menara pendingin akan mendinginkan air menuju suhu wet bulb.
Walau demikian, dalam prakteknya, air didinginkan ke suhu yang lebih tinggi dari suhu
wet bulb sebab panasnya perlu dibuang dari menara pendingin. Seleksi awal menara yang didasarkan pada suhu desain wet bulb harus
mempertimbangkan kondisi lokasi menara. Suhu desain wet bulb juga harus tidak boleh
lebih dari 5 persen. Umumnya, desain suhu yang dipilih mendekati suhu wet bulb
maksimum rata-rata pada musim panas. Harus dikonfirmasikan apakah suhu wet bulb ditentukan sebagai ambien (suhu di area
menara pendingin) atau sebagai saluran masuk (suhu masuknya udara ke menara, yang
kadangkala dipengaruhi oleh uap buangan yang disirkulai ulang ke menara). Sebagai
dampak dari sirkulasi ulang yang tidak diketahui sebelumnya, maka suhu wet bulb
ambien lebih disukai. Suhu air dingin harus cukup rendah untuk menukar panas atau mengembunkan uap pada
tingkat suhu optimum. Jumlah dan suhu panas yang ditukar harus dipertimbangkan
dalam memilih menara pendingin dan penukar panas supaya ukuran benar dan biayanya
terendah.
4.1.6 Hubungan antara range, aliran dan beban panas
Range meningkat bila jumlah air yang disirkulasi dan beban panas meningkat. Hal ini berarti
bahwa kenaikan range sebagai hasil dari beban panas yang ditambahkan memerlukan menara
yang lebih besar. Terdapat dua kemungkinan penyebab meningkatnya range: Suhu air masuk meningkat (dan suhu air dingin yang keluar sama). Dalam hal ini akan
ekonomis untuk menginvestasikan alat tambahan untuk penghilangan panas. Suhu air keluar berkurang (dan suhu air panas yang masuk sama). Dalam hal ini ukuran
menara harus ditingkatkan sebab approachnya juga turun, dan hal ini tidak selalu
4
Area utama untuk penghematan energi adalah:
Pemilihan menara pendingin yang benar (sebab aspek struktural menara pendingin tidak
dapat diubah setelah dipasang) Bahan pengisi Sistim distribusi pompa dan air Fan dan motor
4.1 Pemilihan menara pendingin
Bagian 1.2 didasarkan pada Menara Pendingin. Dalam: Efisiensi Energi pada Utilitas Listrik. Bab 7, hal. 135-151. 2004,
dengan ijin dari Biro Efisiensi Energi, Kementrian Tenaga, India.
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP
9
Peralatan Energi Listrik: Menara Pendingin
Setelah sebuah menara pendingin dipasang ditempatnya sangat sulit untuk memperbaiki
kinerja energinya. Sejumlah faktor berpengaruh pada kinerja menara pendingin dan harus
dipertimbangkan bilamana memilih sebuah menara pendingin,yaitu: kapasitas, range,
approach, beban panas, suhu wet bulb, dan hubungan antara faktor-faktor tersebut. Hal ini
akan dijelaskan dibawah.
4.1.1 Kapasitas
3/jam) merupakan suatu
Pemborosan panas (dalam kKal/jam) dan laju alir tersirkulasi (m
indikasi kapasitas menara pendingin. Walau begitu, parameter-parameter desain tersebut
tidak cukup untuk mengerti kinerja menara pendingin. Sebagai contoh, sebuah menara
3
pendingin yang digunakan untuk mendinginkan 4540 m
/jam hingga mencapai range suhu
0 3
13,9
C mungkin lebih besar dari menara pendingin yang mendinginkan 4540 m /jam dengan
0
C. Oleh karena itu parameter-parameter desain juga diperlukan.
range suhu 19,5
4.1.2 Range
Range ditentukan bukan oleh menara pendingin, namun oleh proses yang melayaninya.
Range pada penukar panas ditentukan seluruhnya oleh beban panas dan laju sirkulasi air yang
melalui penukar panas dan menuju ke air pendingin. Range merupakan fungsi dari beban
panas dan aliran yang disirkulasikan melalui sistim:
0
Range C = Beban panas (dalam kKal/jam) / Laju sirkulasi air (l/jam)
Menara pendingin biasanya dikhususkan untuk mendinginkan laju aliran tertentu dari satu
suhu ke suhu lainnya pada suhu wet bulb tertentu. Sebagai contoh, menara pendingin
3 o o
/jam dari 48,9 C ke 32,2 C pada suhu wet
mungkin ditentukan untuk mendinginkan 4540 m
o
bulb 26,7
C.
4.1.3 Approach
Sebagaimana aturan yang umum, semakin dekat approach terhadap wet bulb, akan semakin
o
C
mahal menara pendinginnya karena meningkatnya ukuran. Biasanya approach 2,8
terhadap desain wet bulb merupakan suhu air terdingin yang digaransi pembuat menara
pendingin. Bila ukuran menara harus dipilih, maka approach menjadi sangat penting, yang
kemudian diikuti oleh laju alir, dan range dan wet bulb mungkin akan menjadi semakin
kurang penting.
0 0 0
Approach (5,5
C) = Suhu air dingin 32,2 C – Suhu wet bulb (26,7 C)
4.1.4 Beban panas
Beban panas yang diberikan pada menara pendingin ditentukan oleh proses yang dilayaninya.
Tingkat pendinginan yang diperlukan dikontrol oleh suhu operasi proses yang dikehendaki.
Pada kebanyakan kasus, suhu operasi yang rendah adalah yang dikehendaki untuk
meningkatkan efisiensi proses atau untuk memperbaiki kualitas atau kuantitas produk.
Meskipun begitu, pada beberapa penggunaan (misalnya mesin pembakaran internal) suhu
operasi yang tinggi adalah yang dikehendaki. Ukuran dan harga menara pendingin meningkat
dengan meningkatnya beban panas. Pembelian peralatan dengan ukuran terlalu kecil (jika
beban panas yang dihitung terlalu rendah) dan peralatan dengan ukuran berlebih/ terlalu besar
(jika beban panas yang dihitung terlalu tinggi) adalah sesuatu yang harus diperhatikan.
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP
10
Peralatan Energi Listrik: Menara Pendingin
Beban panas proses dapat bervariasi tergantung pada proses yang terlibat didalamnya dan
oleh karena itu sukar untuk menentukan secara tepat. Dengan kata lain, beban panas penyejuk
udara/ AC dan refrigerasi dapat ditentukan dengan ketepatan yang lebih tinggi.
Informasi sudah tersedia untuk kebutuhan pembuangan panas berbagai jenis peralatan tenaga.
Daftar contohnya adalah sebagai berikut: Kompresor udara
- Satu tahap - 129 kKal/kW/jam
- Satu tahap dengan after cooler - 862 kKal/kW/jam
- Dua tahap dengan intercooler - 518 kKal/kW/jam
- Dua tahap dengan intercooler dan after cooler - 862 kKal/kW/jam Pendinginan, Kompresi - 63 kKal/menit/TR Pendinginan, Absorpsi - 127 kKal/menit/TR Kondensor Turbin Uap - 555 kKal /kg steam Mesin Diesel, Empat Siklus, Supercharged - 880 kKal /kW/jam
2 Mesin Gas Alam, Empat Siklus - 1523 kKal /kW/jam (= 18 kg/cm kompresi)
4.1.5 Suhu wet bulb
Suhu bulb temperature merupakan faktor penting dalam kinerja peralatan pendingin air yang
teruapkan, sebab merupakan suhu terendah dimana air akan didinginkan. Oleh karena itu,
suhu wet bulb udara yang masuk ke menara pendingin menentukan tingkat suhu operasi
minimum seluruh pabrik, proses, atau sistim. Hal berikut harus dipertimbangkan bila
melakukan seleksi awal menara pendingin berdasarkan suhu wet bulb: Secara teoritis, sebuah menara pendingin akan mendinginkan air menuju suhu wet bulb.
Walau demikian, dalam prakteknya, air didinginkan ke suhu yang lebih tinggi dari suhu
wet bulb sebab panasnya perlu dibuang dari menara pendingin. Seleksi awal menara yang didasarkan pada suhu desain wet bulb harus
mempertimbangkan kondisi lokasi menara. Suhu desain wet bulb juga harus tidak boleh
lebih dari 5 persen. Umumnya, desain suhu yang dipilih mendekati suhu wet bulb
maksimum rata-rata pada musim panas. Harus dikonfirmasikan apakah suhu wet bulb ditentukan sebagai ambien (suhu di area
menara pendingin) atau sebagai saluran masuk (suhu masuknya udara ke menara, yang
kadangkala dipengaruhi oleh uap buangan yang disirkulai ulang ke menara). Sebagai
dampak dari sirkulasi ulang yang tidak diketahui sebelumnya, maka suhu wet bulb
ambien lebih disukai. Suhu air dingin harus cukup rendah untuk menukar panas atau mengembunkan uap pada
tingkat suhu optimum. Jumlah dan suhu panas yang ditukar harus dipertimbangkan
dalam memilih menara pendingin dan penukar panas supaya ukuran benar dan biayanya
terendah.
4.1.6 Hubungan antara range, aliran dan beban panas
Range meningkat bila jumlah air yang disirkulasi dan beban panas meningkat. Hal ini berarti
bahwa kenaikan range sebagai hasil dari beban panas yang ditambahkan memerlukan menara
yang lebih besar. Terdapat dua kemungkinan penyebab meningkatnya range: Suhu air masuk meningkat (dan suhu air dingin yang keluar sama). Dalam hal ini akan
ekonomis untuk menginvestasikan alat tambahan untuk penghilangan panas. Suhu air keluar berkurang (dan suhu air panas yang masuk sama). Dalam hal ini ukuran
menara harus ditingkatkan sebab approachnya juga turun, dan hal ini tidak selalu
PENGKAJIAN TERHADAP MENARA PENDINGIN
Bagian ini menjelaskan tentang bagaimana kinerja tenaga pendinginan dapat dikaji. . Kinerja
menara pendingin dievaluasi untuk mengkaji tingkat approach dan range saat ini terhadap
nilai desain, mengidentifikasi area terjadinya pemborosan energi dan memberikan saran
perbaikan.
Selama evaluasi kinerja, peralatan pemantauan yang portable digunakan untuk mengukur
parameter-parameter berikut: Suhu udara wet bulb Suhu udara dry bul Suhu air masuk menara pendingin Suhu air keluar menara pendingin Suhu udara keluar Pembacaan listrik motor pompa dan fan Laju alir air Laju alir udara
didasarkan pada Menara Pendingin. Dalam: Efisiensi Energi pada Utilitas Listrik.
dengan ijin dari Biro Efisiensi Energi, Kementrian Tenaga, India.
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia
Peralatan Energi Listrik: Menara Pendingin
Suhu Air Panas (Masuk)
(Masuk) ke Menara
Range
(Keluar) dari Menara
Suhu Air Dingin (Keluar)
Approach
Suhu Wet Bulb(Ambien)
Parameter terukur tersebut kemudian digunakan untuk menentukan kinerja menara pendingin
dengan beberapa cara. Yaitu:
a) Range (lihat Gambar 7). Ini merupakan perbedaan antara suhu air masuk dan keluar
menara pendingin. Range CT yang tinggi berarti bahwa menara pendingin telah mampu
menurunkan suhu air secara efektif, dan kinerjanya bagus. Rumusnya adalah:
Range CT (°C) = [suhu masuk CW (°C) – suhu keluar CW (°C)]
b) Approach (lihat Gambar7). Merupakan perbedaan antara suhu air dingin keluar menara
pendingin dan suhu wet bulb ambien. Semakin rendah approach semakin baik kinerja
menara pendingin. Walaupun, range dan approach harus dipantau, ‘approach’
merupakan indikator yang lebih baik untuk kinerja menara pendingin.
Approach CT (°C) = [suhu keluar CW (°C) – suhu wet bulb (°C)]
c) Efektivitas. Merupakan perbandingan antara range dan range ideal (dalam persentase),
yaitu perbedaan antara suhu masuk air pendingin dan suhu wet bulb ambien, atau dengan
kata lain adalah = Range/ (Range + Approach). Semakin tinggi perbandingan ini, maka
semakin tinggi efektivitas menara pendingin.
Efektivitas CT (%) = 100 x (suhu CW –suhu keluar CW) / (suhu masuk CW –suhu WB)
d)Kapasitas pendinginan. Merupakan panas yang dibuang dalam kKal/jam atau TR,
sebagai hasil dari kecepatan aliran masa air, panas spesifik dan perbedaan suhu.
e)Kehilangan penguapan. Merupakan jumlah air yang diuapkan untuk tugas pendinginan.
3.Secara teoritis jumlah penguapan mencapai 1,8 m untuk setiap 10.000.000 kKal panas
yang dibuang. Rumus berikut dapat digunakan (Perry):
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP
8.Peralatan Energi Listrik: Menara Pendingin
3 3
Kehilangan penguapan (m
/jam) = 0,00085 x 1,8 x laju sirkulasi (m /jam) x (T1-T2)
T1 - T2 = perbedaan suhu antara air masuk dan keluar
f)Siklus konsentrasi (C.O.C). Merupakan perbandingan padatan terlarut dalam air sirkulasi
terhadap padatan terlarut dalam air make up.
g) Kehilangan Blow down tergantung pada siklus konsentrasi dan kehilangan penguapan
dan dihitung dengan rumus:
Blow down = Kehilangan penguapan/ (C.O.C. – 1)
h) Perbandingan Cair/Gas (L/G). Perbandingan L/G menara pendingin merupakan
perbandingan antara laju alir massa air dan udara. Menara pendingin memiliki nilai
desain tertentu, namun variasi karena musim memerlukan pengaturan dan perubahan laju
alir air dan udara untuk mendapatkan efektivitas terbaik menara pendingin. Pengaturan
dapat dilakukan dengan perubahan beban kotak air atau pengaturan sudut siripnya. Aturan
termodinamika juga mengatakan bahwa panas yang dibuang dari air harus sama dengan
panas yang diserap oleh udara sekitarnya. Oleh karena itu rumus berikut dapat digunakan:
L(T1 – T2) = G(h2 – h1)
L/G = (h2 – h1) / (T1 – T2)
Dimana:
L/G = perbandingan aliran massa cair terhadap gas (kg/kg)
0
T1 = suhu air panas (
C)
0
T2 = suhu air dingin (
C)
h2 = entalpi uap campuran udara-air pada suhu wet-bulb keluar (satuannya sama
dengan diatas)
h1 = entalpi uap campuran udara-air pada suhu wet-bulb masuk (satuannya sama
dengan diatas)
menara pendingin dievaluasi untuk mengkaji tingkat approach dan range saat ini terhadap
nilai desain, mengidentifikasi area terjadinya pemborosan energi dan memberikan saran
perbaikan.
Selama evaluasi kinerja, peralatan pemantauan yang portable digunakan untuk mengukur
parameter-parameter berikut: Suhu udara wet bulb Suhu udara dry bul Suhu air masuk menara pendingin Suhu air keluar menara pendingin Suhu udara keluar Pembacaan listrik motor pompa dan fan Laju alir air Laju alir udara
didasarkan pada Menara Pendingin. Dalam: Efisiensi Energi pada Utilitas Listrik.
dengan ijin dari Biro Efisiensi Energi, Kementrian Tenaga, India.
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia
Peralatan Energi Listrik: Menara Pendingin
Suhu Air Panas (Masuk)
(Masuk) ke Menara
Range
(Keluar) dari Menara
Suhu Air Dingin (Keluar)
Approach
Suhu Wet Bulb(Ambien)
Parameter terukur tersebut kemudian digunakan untuk menentukan kinerja menara pendingin
dengan beberapa cara. Yaitu:
a) Range (lihat Gambar 7). Ini merupakan perbedaan antara suhu air masuk dan keluar
menara pendingin. Range CT yang tinggi berarti bahwa menara pendingin telah mampu
menurunkan suhu air secara efektif, dan kinerjanya bagus. Rumusnya adalah:
Range CT (°C) = [suhu masuk CW (°C) – suhu keluar CW (°C)]
b) Approach (lihat Gambar7). Merupakan perbedaan antara suhu air dingin keluar menara
pendingin dan suhu wet bulb ambien. Semakin rendah approach semakin baik kinerja
menara pendingin. Walaupun, range dan approach harus dipantau, ‘approach’
merupakan indikator yang lebih baik untuk kinerja menara pendingin.
Approach CT (°C) = [suhu keluar CW (°C) – suhu wet bulb (°C)]
c) Efektivitas. Merupakan perbandingan antara range dan range ideal (dalam persentase),
yaitu perbedaan antara suhu masuk air pendingin dan suhu wet bulb ambien, atau dengan
kata lain adalah = Range/ (Range + Approach). Semakin tinggi perbandingan ini, maka
semakin tinggi efektivitas menara pendingin.
Efektivitas CT (%) = 100 x (suhu CW –suhu keluar CW) / (suhu masuk CW –suhu WB)
d)Kapasitas pendinginan. Merupakan panas yang dibuang dalam kKal/jam atau TR,
sebagai hasil dari kecepatan aliran masa air, panas spesifik dan perbedaan suhu.
e)Kehilangan penguapan. Merupakan jumlah air yang diuapkan untuk tugas pendinginan.
3.Secara teoritis jumlah penguapan mencapai 1,8 m untuk setiap 10.000.000 kKal panas
yang dibuang. Rumus berikut dapat digunakan (Perry):
Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia – www.energyefficiencyasia.org ©UNEP
8.Peralatan Energi Listrik: Menara Pendingin
3 3
Kehilangan penguapan (m
/jam) = 0,00085 x 1,8 x laju sirkulasi (m /jam) x (T1-T2)
T1 - T2 = perbedaan suhu antara air masuk dan keluar
f)Siklus konsentrasi (C.O.C). Merupakan perbandingan padatan terlarut dalam air sirkulasi
terhadap padatan terlarut dalam air make up.
g) Kehilangan Blow down tergantung pada siklus konsentrasi dan kehilangan penguapan
dan dihitung dengan rumus:
Blow down = Kehilangan penguapan/ (C.O.C. – 1)
h) Perbandingan Cair/Gas (L/G). Perbandingan L/G menara pendingin merupakan
perbandingan antara laju alir massa air dan udara. Menara pendingin memiliki nilai
desain tertentu, namun variasi karena musim memerlukan pengaturan dan perubahan laju
alir air dan udara untuk mendapatkan efektivitas terbaik menara pendingin. Pengaturan
dapat dilakukan dengan perubahan beban kotak air atau pengaturan sudut siripnya. Aturan
termodinamika juga mengatakan bahwa panas yang dibuang dari air harus sama dengan
panas yang diserap oleh udara sekitarnya. Oleh karena itu rumus berikut dapat digunakan:
L(T1 – T2) = G(h2 – h1)
L/G = (h2 – h1) / (T1 – T2)
Dimana:
L/G = perbandingan aliran massa cair terhadap gas (kg/kg)
0
T1 = suhu air panas (
C)
0
T2 = suhu air dingin (
C)
h2 = entalpi uap campuran udara-air pada suhu wet-bulb keluar (satuannya sama
dengan diatas)
h1 = entalpi uap campuran udara-air pada suhu wet-bulb masuk (satuannya sama
dengan diatas)
untuk meningkatkan waktu kontak antara air dan udara – hal ini membantu dalam
memaksimalkan perpindahan panas diantara keduanya. Laju pendinginan menara draft
mekanis tergantung pada banyak parameter seperti diameter fan dan kecepatan operasi, bahan
pengisi untuk tahanan sistim dll.
Menara draft mekanik tersedia dalam range kapasitas yang besar. Menara tersedia dalam
bentuk rakitan pabrik atau didirikan dilapangan – sebagai contoh menara beton hanya bisa
dibuat dilapangan.
Banyak menara telah dibangun dan dapat digabungkan untuk mendapatkan kapasitas yang
dikehendaki. Jadi, banyak menara pendingin yang merupakan rakitan dari dua atau lebih
menara pendingin individu atau “sel”. Jumlah sel yang mereka miliki, misalnya suatu menara
delapan sel, dinamakan sesuai dengan jumlah selnya. Menara dengan jumlah sel banyak,
dapat berupa garis lurus, segi empat, atau bundar tergantung pada bentuk individu sel dan
tempat saluran udara masuk ditempatkan pada sisi atau dibawah sel.
Tiga jenis menara draft mekanik dijelaskan dalam
Ciri-ciri berbagai jenis menara pendingin draft (berdasarkan pada AIRAH)
Jenis menara pendingin Keuntungan Kerugian Resirkulasi karena Cocok untuk
Menara pendingin forced draft kecepatan udara masuk resistansi udara
udara dihembuskan ke menara oleh sebuah yang tinggi dan udara yang tinggi karena
fan yang terletak pada saluran udara masuk keluar yang rendah, yang
adanya fan dengan dapat diselesaikan dengan blower sentrifugal menempatkan menara di Fan relatif tidak ruangan pabrik digabung berisik dengan saluran
pembuangan Fan dan mekanisme
Menara pendingin aliran melintang induced Lebih sedikit motor resirkulasi daripada
draft dibutuhkan yang tahan
menara forced draft Air masuk pada puncak dan melewati cuaca terhadap embun sebab kecepatan bahan pengisi dan korosi sebab mereka
keluarnya 3 hingga Udara masuk dari salah satu sisi (menara berada pada jalur udara
4 kali lebih tinggi aliran tunggal) atau pada sisi yang keluar yang lembab
daripada udara berlawanan (menara aliran ganda) Fan induced draft mengalirkan udara masuk melintasi bahan pengisi menuju saluran keluar pada puncak menara Menara pendingin aliran berlawanan induced draft (Gambar 6):Air panas masuk pada puncak Udara masuk dari bawah dan keluar pada puncak Menggunakan fan forced dan induced draft Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia
Peralatan Energi Listrik: Menara Pendingin
memaksimalkan perpindahan panas diantara keduanya. Laju pendinginan menara draft
mekanis tergantung pada banyak parameter seperti diameter fan dan kecepatan operasi, bahan
pengisi untuk tahanan sistim dll.
Menara draft mekanik tersedia dalam range kapasitas yang besar. Menara tersedia dalam
bentuk rakitan pabrik atau didirikan dilapangan – sebagai contoh menara beton hanya bisa
dibuat dilapangan.
Banyak menara telah dibangun dan dapat digabungkan untuk mendapatkan kapasitas yang
dikehendaki. Jadi, banyak menara pendingin yang merupakan rakitan dari dua atau lebih
menara pendingin individu atau “sel”. Jumlah sel yang mereka miliki, misalnya suatu menara
delapan sel, dinamakan sesuai dengan jumlah selnya. Menara dengan jumlah sel banyak,
dapat berupa garis lurus, segi empat, atau bundar tergantung pada bentuk individu sel dan
tempat saluran udara masuk ditempatkan pada sisi atau dibawah sel.
Tiga jenis menara draft mekanik dijelaskan dalam
Ciri-ciri berbagai jenis menara pendingin draft (berdasarkan pada AIRAH)
Jenis menara pendingin Keuntungan Kerugian Resirkulasi karena Cocok untuk
Menara pendingin forced draft kecepatan udara masuk resistansi udara
udara dihembuskan ke menara oleh sebuah yang tinggi dan udara yang tinggi karena
fan yang terletak pada saluran udara masuk keluar yang rendah, yang
adanya fan dengan dapat diselesaikan dengan blower sentrifugal menempatkan menara di Fan relatif tidak ruangan pabrik digabung berisik dengan saluran
pembuangan Fan dan mekanisme
Menara pendingin aliran melintang induced Lebih sedikit motor resirkulasi daripada
draft dibutuhkan yang tahan
menara forced draft Air masuk pada puncak dan melewati cuaca terhadap embun sebab kecepatan bahan pengisi dan korosi sebab mereka
keluarnya 3 hingga Udara masuk dari salah satu sisi (menara berada pada jalur udara
4 kali lebih tinggi aliran tunggal) atau pada sisi yang keluar yang lembab
daripada udara berlawanan (menara aliran ganda) Fan induced draft mengalirkan udara masuk melintasi bahan pengisi menuju saluran keluar pada puncak menara Menara pendingin aliran berlawanan induced draft (Gambar 6):Air panas masuk pada puncak Udara masuk dari bawah dan keluar pada puncak Menggunakan fan forced dan induced draft Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia
Peralatan Energi Listrik: Menara Pendingin
Menara pendingin jenis natural draft
Menara pendingin jenis natural draft atau hiperbola menggunakan perbedaan suhu antara
udara ambien dan udara yang lebih panas dibagian dalam menara. Begitu udara panas
mengalir ke atas melalui menara (sebab udara panas akan naik), udara segar yang dingin
disalurkan ke menara melalui saluran udara masuk di bagian bawah. Tidak diperlukan fan
dan disana hampir tidak ada sirkulasi udara panas yang dapat mempengaruhi kinerja.
Kontruksi beton banyak digunakan untuk dinding menara dengan ketinggian hingga
mencapai 200 m. Menara pendingin tersebut kebanyakan hanya digunakan untuk jumlah
panas yang besar sebab struktur beton yang besar cukup mahal.
aliran melintang
Terdapat dua jenis utama menara natural draft: Menara aliran melintang: udara dialirkan melintasi air yang jatuh dan bahan pengisi berada diluar menara. Menara dengan aliran yang berlawanan arah udara dihisap melalui air yang
jatuh dan oleh karena itu bahan pengisi terletak dibagian dalam menara, walaupun desain tergantung pada kondisi tempat yang spesifik.
Menara Pendingin Draft Mekanik
Menara draft mekanik memiliki fan yang besar untuk mendorong atau mengalirkan udara
melalui air yang disirkulasi. Air jatuh turun diatas permukaan bahan pengisi, yang membantu
udara ambien dan udara yang lebih panas dibagian dalam menara. Begitu udara panas
mengalir ke atas melalui menara (sebab udara panas akan naik), udara segar yang dingin
disalurkan ke menara melalui saluran udara masuk di bagian bawah. Tidak diperlukan fan
dan disana hampir tidak ada sirkulasi udara panas yang dapat mempengaruhi kinerja.
Kontruksi beton banyak digunakan untuk dinding menara dengan ketinggian hingga
mencapai 200 m. Menara pendingin tersebut kebanyakan hanya digunakan untuk jumlah
panas yang besar sebab struktur beton yang besar cukup mahal.
aliran melintang
Terdapat dua jenis utama menara natural draft: Menara aliran melintang: udara dialirkan melintasi air yang jatuh dan bahan pengisi berada diluar menara. Menara dengan aliran yang berlawanan arah udara dihisap melalui air yang
jatuh dan oleh karena itu bahan pengisi terletak dibagian dalam menara, walaupun desain tergantung pada kondisi tempat yang spesifik.
Menara Pendingin Draft Mekanik
Menara draft mekanik memiliki fan yang besar untuk mendorong atau mengalirkan udara
melalui air yang disirkulasi. Air jatuh turun diatas permukaan bahan pengisi, yang membantu
Nosel.Alat ini menyemprotkan air untuk membasahi bahan pengisi. Distribusi air yang
seragam pada puncak bahan pengisi adalah penting untuk mendapatkan pembasahan yang
benar dari seluruh permukaan bahan pengisi. Nosel dapat dipasang dan menyemprot dengan
pola bundar atau segi empat, atau dapat menjadi bagian dari rakitan yang berputar seperti
pada menara dengan beberapa potongan lintang yang memutar.
Fan. Fan aksial (jenis baling-baling) dan sentrifugal keduanya digunakan dalam menara.
Umumnya fan dengan baling-baling/propeller digunakan pada menara induced draft dan baik
fan propeller dan sentrifugal dua-duanya ditemukan dalam menara forced draft. Tergantung
pada ukurannya, jenis fan propeller yang digunakan sudah dipasang tetap atau dengan dapat
dirubah-rubah/ diatur. Sebuah fan dengan baling-baling yang dapat diatur tidak secara
otomatis dapat digunakan diatas range yang cukup luas sebab fan dapat disesuaikan untuk
mengirim aliran udara yang dikehendaki pada pemakaian tenaga terendah. Baling-baling
yang dapat diatur secara otomatis dapat beragam aliran udaranya dalam rangka merespon
perubahan kondisi beban.
1.3 Material untuk Menara
Pada mulanya menara pendingin dibuat terutama dari kayu, termasuk rangka, wadah, louvers,
bahan pengisi dan kolam air dingin. Kadangkala kolam air dingin terbuat dari beton. Saat ini,
telah digunakan berbagai macam bahan untuk membangun menara pendingin. Bahan-bahan
dipilih untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi, mengurangi perawatan, dan turut
mendukung kehandalan dan umur layanan yang panjang. Baja yang sudah digalvanis,
berbagai kelas stainless steel, fiber glass, dan beton sangat banyak digunakan dalam
2.pembuatan menara, juga alumunium dan plastik untuk beberapa komponen.
Rangka dan wadah. Menara yang terbuat dari kayu masih tersedia, namun beberapa
komponen dibuat dari bahan yang berbeda, seperti wadah casing fiber glass disekitar rangka
kayu, saluran masuk udara louvers dari fiber glass, bahan pengisi dari plastik dan kolam air
dingin dari baja. Banyak menara (wadah dan kolam) nya terbuat dari baja yang digalvanis
atau, pada atmosfir yang korosif, menara dan/atau dasarnya dibuat dari stainless steel.
Menara yang lebih besar kadangkala terbuat dari beton. Fiber glass juga banyak digunakan
untuk wadah dan kolam menara pendingin, sebab dapat memperpanjang umur menara
pendingin dan memberi perlindungan terhadap bahan kimia yang berbahaya.
Bahan pengisi. Plastik sangat banyak digunakan sebagai bahan pengisi, termasuk PVC,
polypropylene, dan polimer lainnya. Jika kondisi air memerlukan penggunaan splash fill,
splash fill kayu yang sudah diberi perlakuan juga banyak digunakan. Disebabkan efisiensi
perpindahan panasnya lebih besar, bahan pengisi film dipilih untuk penggunaan yang
sirkulasi airnya bebas dari sampah yang dapat menghalangi lintasan bahan pengisi.
Nosel. Plastik juga digunakan luas untuk nosel. Banyak nosel terbuat dari PVC, ABS,
polipropilen, dan nylon yang diisi kaca.
seragam pada puncak bahan pengisi adalah penting untuk mendapatkan pembasahan yang
benar dari seluruh permukaan bahan pengisi. Nosel dapat dipasang dan menyemprot dengan
pola bundar atau segi empat, atau dapat menjadi bagian dari rakitan yang berputar seperti
pada menara dengan beberapa potongan lintang yang memutar.
Fan. Fan aksial (jenis baling-baling) dan sentrifugal keduanya digunakan dalam menara.
Umumnya fan dengan baling-baling/propeller digunakan pada menara induced draft dan baik
fan propeller dan sentrifugal dua-duanya ditemukan dalam menara forced draft. Tergantung
pada ukurannya, jenis fan propeller yang digunakan sudah dipasang tetap atau dengan dapat
dirubah-rubah/ diatur. Sebuah fan dengan baling-baling yang dapat diatur tidak secara
otomatis dapat digunakan diatas range yang cukup luas sebab fan dapat disesuaikan untuk
mengirim aliran udara yang dikehendaki pada pemakaian tenaga terendah. Baling-baling
yang dapat diatur secara otomatis dapat beragam aliran udaranya dalam rangka merespon
perubahan kondisi beban.
1.3 Material untuk Menara
Pada mulanya menara pendingin dibuat terutama dari kayu, termasuk rangka, wadah, louvers,
bahan pengisi dan kolam air dingin. Kadangkala kolam air dingin terbuat dari beton. Saat ini,
telah digunakan berbagai macam bahan untuk membangun menara pendingin. Bahan-bahan
dipilih untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi, mengurangi perawatan, dan turut
mendukung kehandalan dan umur layanan yang panjang. Baja yang sudah digalvanis,
berbagai kelas stainless steel, fiber glass, dan beton sangat banyak digunakan dalam
2.pembuatan menara, juga alumunium dan plastik untuk beberapa komponen.
Rangka dan wadah. Menara yang terbuat dari kayu masih tersedia, namun beberapa
komponen dibuat dari bahan yang berbeda, seperti wadah casing fiber glass disekitar rangka
kayu, saluran masuk udara louvers dari fiber glass, bahan pengisi dari plastik dan kolam air
dingin dari baja. Banyak menara (wadah dan kolam) nya terbuat dari baja yang digalvanis
atau, pada atmosfir yang korosif, menara dan/atau dasarnya dibuat dari stainless steel.
Menara yang lebih besar kadangkala terbuat dari beton. Fiber glass juga banyak digunakan
untuk wadah dan kolam menara pendingin, sebab dapat memperpanjang umur menara
pendingin dan memberi perlindungan terhadap bahan kimia yang berbahaya.
Bahan pengisi. Plastik sangat banyak digunakan sebagai bahan pengisi, termasuk PVC,
polypropylene, dan polimer lainnya. Jika kondisi air memerlukan penggunaan splash fill,
splash fill kayu yang sudah diberi perlakuan juga banyak digunakan. Disebabkan efisiensi
perpindahan panasnya lebih besar, bahan pengisi film dipilih untuk penggunaan yang
sirkulasi airnya bebas dari sampah yang dapat menghalangi lintasan bahan pengisi.
Nosel. Plastik juga digunakan luas untuk nosel. Banyak nosel terbuat dari PVC, ABS,
polipropilen, dan nylon yang diisi kaca.
Komponen menara pendingin
Komponen dasar sebuah menara pendingin meliputi rangka dan wadah, bahan pengisi, kolam
air dingin, eliminator aliran, saluran masuk udara, louvers, nosel dan fan. Kesemuanya
1.dijelaskan dibawah.
Rangka dan wadah. Hampir semua menara memiliki rangka berstruktur yang menunjang
tutup luar (wadah/casing), motor, fan, dan komponen lainnya. Dengan rancangan yang lebih
kecil, seperti unit fiber glass, wadahnya dapat menjadi rangka.
Bahan Pengisi. Hampir seluruh menara menggunakan bahan pengisi (terbuat dari plastik
atau kayu) untuk memfasilitasi perpindahan panas dengan memaksimalkan kontak udara dan
air. Terdapat dua jenis bahan pengisi: Bahan pengisi berbentuk percikan/Splash fill: air jatuh diatas lapisan yang berurut dari
batang pemercik horisontal, secara terus menerus pecah menjadi tetesan yang lebih kecil,
sambil membasahi permukaan bahan pengisi. Bahan pengisi percikan dari plastik
memberikan perpindahan panas yang lebih baik daripada bahan pengisi percikan dari
kayu. Bahan pengisi berbentuk film: terdiri dari permukaan plastik tipis dengan jarak yang
berdekatan dimana diatasnya terdapat semprotan air, membentuk lapisan film yang tipis
dan melakukan kontak dengan udara. Permukaannya dapat berbentuk datar,
bergelombang, berlekuk, atau pola lainnya. Jenis bahan pengisi film lebih efisien dan
memberi perpindahan panas yang sama dalam volume yang lebih kecil daripada bahan
pengisi jenis splash.
Kolam air dingin. Kolam air dingin terletak pada atau dekat bagian bawah menara, dan
menerima air dingin yang mengalir turun melalui menara dan bahan pengisi. Kolam biasanya
memiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk pengeluaran air dingin. Dalam beberapa
desain, kolam air dingin berada dibagian bawah seluruh bahan pengisi. Pada beberapa desain
aliran yang berlawanan arah pada forced draft, air di bagian bawah bahan pengisi disalurkan
ke bak yang berbentuk lingkaran yang berfungsi sebagai kolam air dingin. Sudu-sudu fan
dipasang dibawah bahan pengisi untuk meniup udara naik melalui menara. Dengan desain ini,
menara dipasang pada landasannya, memberikan kemudahan akses bagi fan dan motornya.
Drift eliminators =
Alat ini menangkap tetes-tetes air yang terjebak dalam aliran udara supaya
tidak hilang ke atmosfir.
Saluran udara masuk. Ini merupakan titik masuk bagi udara menuju menara. Saluran masuk
bisa berada pada seluruh sisi menara (desain aliran melintang) atau berada dibagian bawah
menara (desain aliran berlawanan arah).
Louvers. Pada umumnya, menara dengan aliran silang memiliki saluran masuk louvers.
Kegunaan louvers adalah untuk menyamakan aliran udara ke bahan pengisi dan menahan air
dalam menara. Beberapa desain menara aliran berlawanan arah tidak memerlukan louver.
air dingin, eliminator aliran, saluran masuk udara, louvers, nosel dan fan. Kesemuanya
1.dijelaskan dibawah.
Rangka dan wadah. Hampir semua menara memiliki rangka berstruktur yang menunjang
tutup luar (wadah/casing), motor, fan, dan komponen lainnya. Dengan rancangan yang lebih
kecil, seperti unit fiber glass, wadahnya dapat menjadi rangka.
Bahan Pengisi. Hampir seluruh menara menggunakan bahan pengisi (terbuat dari plastik
atau kayu) untuk memfasilitasi perpindahan panas dengan memaksimalkan kontak udara dan
air. Terdapat dua jenis bahan pengisi: Bahan pengisi berbentuk percikan/Splash fill: air jatuh diatas lapisan yang berurut dari
batang pemercik horisontal, secara terus menerus pecah menjadi tetesan yang lebih kecil,
sambil membasahi permukaan bahan pengisi. Bahan pengisi percikan dari plastik
memberikan perpindahan panas yang lebih baik daripada bahan pengisi percikan dari
kayu. Bahan pengisi berbentuk film: terdiri dari permukaan plastik tipis dengan jarak yang
berdekatan dimana diatasnya terdapat semprotan air, membentuk lapisan film yang tipis
dan melakukan kontak dengan udara. Permukaannya dapat berbentuk datar,
bergelombang, berlekuk, atau pola lainnya. Jenis bahan pengisi film lebih efisien dan
memberi perpindahan panas yang sama dalam volume yang lebih kecil daripada bahan
pengisi jenis splash.
Kolam air dingin. Kolam air dingin terletak pada atau dekat bagian bawah menara, dan
menerima air dingin yang mengalir turun melalui menara dan bahan pengisi. Kolam biasanya
memiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk pengeluaran air dingin. Dalam beberapa
desain, kolam air dingin berada dibagian bawah seluruh bahan pengisi. Pada beberapa desain
aliran yang berlawanan arah pada forced draft, air di bagian bawah bahan pengisi disalurkan
ke bak yang berbentuk lingkaran yang berfungsi sebagai kolam air dingin. Sudu-sudu fan
dipasang dibawah bahan pengisi untuk meniup udara naik melalui menara. Dengan desain ini,
menara dipasang pada landasannya, memberikan kemudahan akses bagi fan dan motornya.
Drift eliminators =
Alat ini menangkap tetes-tetes air yang terjebak dalam aliran udara supaya
tidak hilang ke atmosfir.
Saluran udara masuk. Ini merupakan titik masuk bagi udara menuju menara. Saluran masuk
bisa berada pada seluruh sisi menara (desain aliran melintang) atau berada dibagian bawah
menara (desain aliran berlawanan arah).
Louvers. Pada umumnya, menara dengan aliran silang memiliki saluran masuk louvers.
Kegunaan louvers adalah untuk menyamakan aliran udara ke bahan pengisi dan menahan air
dalam menara. Beberapa desain menara aliran berlawanan arah tidak memerlukan louver.
Apakah Menara Pendingin itu?
Air dingin diperlukan untuk, sebagai contoh, penyejuk udara/ AC, proses-proses
manufakturing atau pembangkitan daya. Menara pendingin merupakan suatu peralatan yang
digunakan untuk menurunkan suhu aliran air dengan cara mengekstraksi panas dari air dan
mengemisikannya ke atmosfir. Menara pendingin menggunakan penguapan dimana sebagian
air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuang ke atmosfir. Sebagai
akibatnya, air yang tersisa didinginkan secara signifikan (Gambar 1). Menara pendingin
mampu menurunkan suhu air lebih dari peralatan-peralatan yang hanya menggunakan udara
untuk membuang panas, seperti radiator dalam mobil, dan oleh karena itu biayanya lebih
efektif dan efisien energinya.
manufakturing atau pembangkitan daya. Menara pendingin merupakan suatu peralatan yang
digunakan untuk menurunkan suhu aliran air dengan cara mengekstraksi panas dari air dan
mengemisikannya ke atmosfir. Menara pendingin menggunakan penguapan dimana sebagian
air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuang ke atmosfir. Sebagai
akibatnya, air yang tersisa didinginkan secara signifikan (Gambar 1). Menara pendingin
mampu menurunkan suhu air lebih dari peralatan-peralatan yang hanya menggunakan udara
untuk membuang panas, seperti radiator dalam mobil, dan oleh karena itu biayanya lebih
efektif dan efisien energinya.
Langganan:
Postingan (Atom)
