KARAKTERISTIK WATER CHILLER

Transkripsi

1 Karakteristik Water Chiller (PK Purwadi dan Wibowo Kusbandono KARAKTERISTIK WATER CHILLER PK Purwadi dan Wibowo Kusbandono ABSTRACT The quantities of cooling load and the condition of air in air conditioning syste at a large building always change. In the air conditioning syste using water chiller, the change of two ain coponents influences the water chiller perforance. This paper will discuss the characteristics of water chiller on the alteration of those ain coponents using a cycle that is generally used in the air conditioning syste at a large building - the stea copression cycle with intercooler and the standard stea copression cycle with refrigerant R. Both of the are assued to run on ideal condition so it is expected to reach an optiu working area fro each water chiller cycle. Then the control syste design can be chosen on appropriate working area. Finally, it will be able to save electrical energy used in AC achines. Keywords: water chiller, cooling load, air conditioning. Pendahuluan Dari hasil penelitian untuk kebutuhan energi yang dipergunakan pada hotel-hotel berbintang (Yogyakarta: Abaruko, Garuda, Sahid Garden, Mutiara, Jakarta: Sari Pasific, Mandarin, Denpasar: Bali Beach Hotel diperoleh suatu hasil bahwa konsusi energi listrik rata-rata setiap eter persegi luas lantai bangunan sebesar, kwh/ per bulan. Kesipulan lain, bahwa energi listrik erupakan energi terbesar yang dipergunakan pada hotel-hotel berbintang tersebut. Selain energi listrik, energi lain yang dipergunakan adalah bahan bakar yang eliputi energi solar, residu, bensin, gas dan lainnya. Sedangkan kebutuhan energi total sebesar, Watt/. Konsusi energi listrik tertinggi dari seluruh peakaian energi listrik ternyata dipakai untuk energi listrik esin-esin pengkondisian udara (esin- esin AC. Sekitar % dari seluruh energi listrik dikonsusi untuk esin esin AC, sedang sisanya dikonsusi untuk energi lapu, energi popa dan energi lain. Oleh karena itu sudah sewajarnya bila dala rangka pengheatan energi, kita eperhitungkan konsusi energi untuk esin esin AC seoptial ungkin. Pada uunya siste pengkondisian udara pada hotel berbintang, atau bangunan besar lainnya seperti: all, koplek pertokoan, gedung bertingkat, ruah sakit, pabrik industri, ataupun gedung olah raga epergunakan siste pengkondisian udara sentral dengan water chiller, karena bangunan-bangunan tersebut epunyai beban pendinginan yang relatif besar. Pada kenyataannya besarnya beban pendinginan pada bangunan berubah-ubah setiap saat, deikian pula kondisi udara luar. Perubahan ini tentu berdapak pada kondisi kerja water chiller, yang pada akhirnya bila siste kontrol tidak bekerja pada daerah yang tepat dari siklus water chiller akan eerlukan konsusi energi listrik yang tidak heat. Penulis tertarik untuk engetahui pengaruh perubahan beban pendinginan dan perubahan kondisi udara luar terhadap unjuk kerja dari water chiller dengan eninjau dua siklus yang biasa dipakai pada siste pengkondisian udara. 7

2 Jurnal Teknologi Industri Vol. V No. April 00 : 7-7 Beban pendinginan total dari water chiller adalah besarnya kalor yang diteria refrigeran pertaa dari refrigeran kedua yang berlangsung di evaporator (dari chiller. Perubahan beban pendinginan pada water chiller dapat disebabkan antara lain karena adanya perubahanperubahan: julah penghuni ruangan, aktivitas penghuni, peakaian ruangan, peakaian alatalat listrik, kondisi udara luar aupun lapu penerangan. Koponen beban pendinginan eliputi: panas sensibel, panas laten, ventilasi udara luar dan suber suber panas lain. Yang terasuk suber panas sensibel: perpindahan panas elalui bangunan, penyinaran atahari, perebesan atau kebocoran udara luar, panas lapu penerangan, panas benda-benda yang suhunya lebih tinggi yang dibawa asuk ruangan, panas penghuni, panas dari otor listrik, proses kiia, aupun alat-alat listrik lain. Suber panas laten: perebesan udara luar dengan tekanan yang berbeda, kelebaban penghuni, kelebaban bahan bahan yang disipan, kelebaban perukaan basah, proses kiia, uap air panas dll. Sedangkan ventilasi udara luar dapat enyebabkan adanya panas sensibel karena perbedaan suhu dan panas laten karena perbedaan kelebaban. Untuk suber suber panas yang lain, isalnya adanya kebocoran udara dari saluran udara yang dipakai pada siste pengkondisian udara. Bila suatu hotel berbintang, isalnya separuh dari ruangannya tidak dikondisikan udaranya, sedang ruangan lainnya bekerja pada kondisi yang noral, aka dapat diperkirakan beban pendinginannya akan berubah cukup besar. Apabila ruangan hotel yang dikondisikan itu dilakukan dengan Fan Coil Unit (FCU atau Air Handling Unit (AHU, aka perubahan beban pendinginan di dala ruangan akan berpengaruh terhadap kondisi refrigeran kedua yang engalir ke FCU ataupun ke AHU. Akibatnya, kondisi refrigeran kedua yang asuk ke water chiller (elewati evaporator engalai perubahan, karena seua refrigeran kedua yang keluar dari FCU atau AHU pada akhirnya enuju ke water chiller. Perubahan ini tentu berdapak terhadap unjuk kerja dari water chiller. Apabila kondenser dari water chiller didinginkan oleh udara luar ataupun oleh cooling tower yang didinginkan udara luar, aka perubahan kondisi udara luar juga akan berpengaruh terhadap unjuk kerja dari water chiller. Penelitian secara teoritis, dilakukan terhadap siklus kopresi uap dengan intercooler and flash tank dan siklus kopresi uap standar. Daerah tekanan kerja untuk evaporator: 80-0 psia dan daerah kerja untuk kondenser: 7-0 psia. Refrigeran pertaa dari esin chiller: R, sedangkan refrigeran kedua yang dipergunakan dala siste pengkondisian udara: fluida air.. Dasar Teori.. Siklus Kopresi Uap dengan Intercooler and Flash Tank Siklus kopresi uap dengan intercooler dala diagra tekanan-entalpi dan diagra aliran dapat dilihat pada Gabar. Tekanan pertengahan (interediate pressure untuk daya total iniu: p = ( 0. i (p.p Laju aliran assa : 00 = ( h ( 8

3 Karakteristik Water Chiller (PK Purwadi dan Wibowo Kusbandono Laju aliran assa : ( h 7 ( h ( Daya kopresor tingkat rendah (daya : daya ( Daya kopresor tingkat tinggi (daya : daya ( h ( h 7 ( ( h h ( Daya total (Daya: Daya = daya + daya ( Laju aliran kalor di kondenser (Q kon : Q kon ( h (7 Coeficien of Perforance (COP: 8 COP = (8 7 ( +.. Siklus Kopresi Uap Standar Siklus kopresi uap dasar terdiri proses utaa : penguapan, kopresi, pengebunan dan throtling. Siklus kopresi uap standar dapat dilihat pada Gabar. Laju aliran assa : 00 = (9 Daya per Ton Refrigeration (TR yang diperlukan: Daya =.77 (0 9

4 Jurnal Teknologi Industri Vol. V No. April 00 : 7-7 kondenser Intercooler dan flash tank Kopresor tingkat tinggi evaporator Kopresor Tingkat rendah Tekanan 7 8 entalphi Gabar. Panas yang dilepas kondenser (Q kon : Q kon = ( 70

5 Karakteristik Water Chiller (PK Purwadi dan Wibowo Kusbandono Coeficien of Perforance (COP: COP = ( Tekanan entalpi Kondenser Katup ekspansi Evaporator Kopresor Gabar.. Perhitungan dan Pebahasan Hasil perhitungan untuk daya kopresor, panas yang dilepas kondenser dan COP untuk siklus kopresi uap standar dan siklus kopresi uap dengan intercooler and flash tank digabarkan dala Tabel s.d. Tabel. Perhitungan didasarkan pada persaaan ( s.d. persaaan (. Besarnya entalpi, diperoleh dari tabel refrigeran R. Tabel, dan, erupakan hasil perhitungan untuk water chiller dengan siklus kopresi uap standar, sedang Tabel,, dan untuk siklus kopresi uap dengan intercooler and flash tank. Dari tabel terlihat, bahwa perubahan kondisi kerja water chiller, yaitu perubahan terhadap tekanan kerja evaporator dan tekanan kerja kondenser berpengaruh terhadap daya kopresor, laju pelepasan kalor, aupun COP dari water chiller. Dengan deikian bila besar beban pendinginan yang diteria evaporator dari water chiller berubah-ubah, aka dapat diungkinkan adanya suatu siste kontrol yang dapat engatur perubahan kondisi kerja dari water chiller. Peilihan daerah kondisi kerja water chiller, tentunya dipilih yang enghasilkan harga COP, yang ebutuhkan konsusi energi seheat ungkin. Tabel dan, eperlihatkan harga COP dari asing asing siklus. Dari kedua tabel itu terbaca, bahwa harga COP untuk siklus kopresi uap dengan intercooler and flash tank epunyai harga yang lebih besar. Dari konsusi energi, tentu akan lebih enguntungkan peilihan esin dengan harga COP yang tinggi. 7

6 Jurnal Teknologi Industri Vol. V No. April 00 : 7-7. Kesipulan. Harga COP esin water chiller dengan siklus kopresi uap dengan intercooler and flash tank epunyai harga yang lebih besar dari siklus kopresi uap standar.. Perubahan kondisi kerja water chiller, yang eliputi harga tekanan evaporator aupun tekanan kondenser dapat engikuti perubahan besarnya beban pendinginan. Daftar Pustaka Ashrae Guide and Data Book, 9, Application, Aerican society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Inc. Ashrae Guide and Data Book, 9, Fundaentals and Equipent, Aerican Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Inc. Carrier Air Conditioning Copany, Handbook Air Conditioning Edward G Pita, 98, Air Conditioning Principles and Syste an Energy approach, John Wiley & Sons, Toronto G. Harjanto dkk., 988, Konsusi Energi Hotel Hotel Berbintang, Seinar Perpindahan Panas dan Massa, PAU-Ilu Teknik UGM. R.S. Khuri, J.K. Gupta, 99, Refrigeration and Air Conditioning, Eurasia Publishing House(P Ltd, New Delhi-00. Lapiran Tabel Daya Kopresor, HP/TR, 0,8 0, 0, 0, psia 00 psia 0 psia 0 psia 0 psia 7

7 Karakteristik Water Chiller (PK Purwadi dan Wibowo Kusbandono Tabel Laju Pelepasan Kalor, Ton/TR,,,,, psia 0 psia 0 psia 00 psia 80 psia Tabel COP, Ton/TR psia 00 psia 0 psia 0 psia 0 psia Tabel Total Kerja Kopresor, HP/TR 0,9 0,8 0,7 0, 0, 0, 0, 0, psia 00 psia 0 psia 0 psia 0 psia 7

8 Jurnal Teknologi Industri Vol. V No. April 00 : 7-7 Tabel Laju Pelepasan Kalor, Ton/TR,,,,,, psia 00 psia 0 psia 0 psia 0 psia Tabel COP, Ton/TR psia 00 psia 0 psia 0 psia 0 psia 7