BAB II LANDASAN TEORI 2.1.Sistem Termodinamika Sistem

6
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1.Sistem Termodinamika
Sistem termodinamika adalah bagian dari seluruh jagat raya yang harus
diperhitungkan. Klasifikasi dari sistem termodinamika berdasarkan pada sifat-sifat
batas dari sistem lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara
sistem dan lingkungan.
2.1.1. Hukum-hukum Termodinamika
1. Hukum Termodinamika ke Nol
Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang
dengan sistem ketiga, maka ketiga sistem tersebut saling setimbang
satu dengan yang lainnya.
2. Hukum Termodinamika Pertama
Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan
bahwa perubahan energi dalam satu sistem termodinamika tertutup
7
sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai kedalam
sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.
3. Hukum Termodinamika Kedua
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini
menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika
terisolasi cenderung untuk menungkat seiring dengan meningkatnya
waktu, mendekati nilai maksimum.
4. Hukum Termodinamika ketiga
Hukum ketiga ini terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini
menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol
absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan
mendekati nilai minimum. Hukum ini juga meyatakan bahwa
entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol
absolut bernilai nol.
2.1.2. Siklus Termodinamika
Siklus termodinamika adalah rangkaian proses termodinamika dalam
mentransfer panas dan kerja dalam berbagai keadaan teknan, temperatur, dan
keadaan lainnya. Dalam hukum pertama termodinamika menyebutkan bahwa
jumlah panas yang masuk setara dengan jumlah panas yang keluar. Jadi pada
akhir siklus, semua sifat akan memiliki nilai yang sama dengan kondisi awal.
Proses ini menjadi konsep yang penting karena prosesnya terjadi secaara
berulang-ulang dan berlanjut.
8
2.2.
Perpindahan Panas
2.2.1. Konduksi
Konduksi adalah proses perpindahan panas antara dua partikel dalam suatu
benda padat dengan cara kontak langsung antara partikel yang satu lebih panas
terhadap partikel yang lebih rendah.
2.2.2. Konveksi
Konveksi adalah proses perpindahan panas dari suatu titik dalam suatu
ruangan ketitik lain karena adanya perpindahan dari partikel itu sendiri, yang
pada umumnya partikel tersebut berbentuk cair atau gas.
2.2.3. Radiasi
Radiasi adalah perpindahan panas dari satu benda kebenda lain dengan
menggunakan gelombang elektromagnetik. Perpindahan energi secara radiasi
berlangsung jika foton-foton dipancarkan dari suatu permukaan ke permukaan
lain pada saat mencapai permukaan lain, foton yang diradiasikan juga diserap,
dipantulkan melalui permukaan
2.3.
Dasar Pendinginan Ruangan
Proses pendinginan ruangan merupakan hasil dari efek pendinginan dari
sistem refrigerasi. Suatu sistem refrigerasi dari siklusnya menghasilkan efek
pendinginan dan efek pemanasan. efek pendinginan inilah yang kemudian
dikembangkan dan dimanfaatkan untuk pendinginan ruangan. Suatu sistem refrigerasi
9
terdiri dari 4 komponen utama yaitu, evaporator, kompresor, kondensor, dan katup
ekspansi
2.3.1. Evaporator
Evaporator adalah alat penukar kalor yang berfungsi untuk menyerap kalor
dari bend dan flluida. berbeda dengan kondensor, evaporator ditempatkan
didalam ruangan pendinginan. kompresor yang sedang bekerja menghisap
bahan pendingin gas dari evaporator, sehingga tekanan didalam evaporator
menjadi rendah. penyerapan kalor pada evaporator membuat bahan pendingin
menguap dari fase cair menjadi fase gas. maka dari itu erencanaan evaporator
harus mencakup penguapan yang efektif dari bahan pendingin dengan
penurunan tekanan yang minimum dan pengambilan panas dari zat yang
diinginkan secara efisien dengan cara bahan pendingin berfase gas ketika
memasuki kompresor.
2.3.2. Kompresor
Kompresor bekerja menghisap uap refrigeran dari sisi keluar evaporator.
Pada sisi evaporator, tekanannya diusahakan tetap rendah supaya refrigeran
selalu berada dalam fasa gas dan bertemperatur rendah. Didalam kompresor,
uap refrigeran ditekan sehingga tekanan dan temperaturnya tinggi untuk
menghondari terjadinya kondensasi dengan membuang energi kelingkungan.
Dalam proses kompresi, energi diberikan kepada uap refrigerant, pada uap
refrigerant akan dihisap masuk kedalam kompresor yang bertemperatur
rendah, tetapi selama proses kompresi berlangsung temperatur dan tekanannya
10
naik. Jumlah refrigerant yang bersirkulasikan tergantung pada jumlah uap yag
diserap masuk ke kompresor.
2.3.3. Kondensor
Kondensor adalah salah satu jenis mesin penukar panas (heat exchanger)
yang berfungsi untuk mengkondisikan fluida kerja pada tekanan dan
temperatur yang cukup tinggi yang berguna untuk membuang kalor dan
mengubah wujud refrigerant dari uap menjadi cair. Kondensor ditempatkan
diluar ruangan yang sedang didinginkan agar dapat melepas keluar terhadap
zat yang mendinginkannya. Tekanan refrigerant yang meninggalkan
kondensor harus cukup tinggi untuk mengatasi gesekan pada pipa dan tahanan
dari alat ekspansi, begitu sebaliknya jika tekanan didalam kondensor sangat
rendah dapat menyebabkan refrigerant tidak mampu mengalir malalui alat
ekspansi. Uap refrigerant yang keluar dari generator akan memasuki
kondensor. Uap yang bersuhu tinggi ini sebelum masuk ke evaporator terlebih
dahulu didinginkan di kondensor. Panas uap dari refrigeran secaraa konveksi
akan mengalir ke pipa kondensor. Panas akan mengalir ke sirip-sirip
kondensor sehingga panas tersebut dibuang ke udara bebas melalui sirip
dengan cara konveksi ilmiah.
2.3.4. Katup Ekspansi
Katup ekspansi ini dipergunakan untuk menurunkan tekanan dan untuk
mengekspansikan secara adiabatik (perubahan dari fasa gas,dimana tidak ada
kalor yang masuk maupun keluar dari sistem) cairan yang bertekanan dan
11
bertemperatur rendah, atau mengekspansikan refrigerant cair dari tekanan
kondensasi ke tekanan evaporasi, refrigerant cair diinjeksikan keluar melalui
oriffice, refrigerant akan segera berubah menjadi kabut yang bertekanan dan
bertemperatur rendah. Selain itu, katup ekspansi juga berfungsi sebagai alat
kontrol refrigerasi yang berfungsi :
1. Mengatur jumlah refrigerant yang mengalir dari pipa cair menuju
evaporator sesuai dengan laju penguapan pada evaporator.
2. Mempertahankan perbedaan tekanan antara kondensor dan evaporator
agar penguapan pada evaporator berlangsung pada tekanan kerjanya.
2.4.
Pengkondisian Udara pada Bangunan
Kebanyakan unit pengkondisian udara digunakan untuk kenyamanan, yaitu untuk
menciptakan suatu kondisi yang nyaman bagi penghuni ruangan. Pada musim panas,
sistem pendinginan sangatlah penting dan menjadi suatu kebutuhan pokok bagi
seluruh bangunan besar, bagunan besar perlu didinginkan untuk menyerap kalor yang
dikeluarkan oleh orang-orang, alat elektronik, lampu-lampu, dan segala macamnya.
Pada bangunan besar, biasanya jenis pengkondisian udara yang digunakan sering
adalah pengkondisian udara sentral. Sistem tersebut mungkin terdiri dari satu atau
lebih mesin pendingin air dan mesin pemanas air yang diletakkan didalam suatu rung
mesin. Ruangan yang dikondisikan menggunakan satu atau lebih sistem saluran udara
segar dan udara balik, dapat juga dalam bentuk aliran air panas atau dingin melalui
12
pipa penukar kalor (heat exchanger) yang terdapat didalam ruangan tersebut.
Gambar 2.4 sistem pendingin gedung (pak yuri document)
2.5.
Sistem Pengkondisian Udara
Sistem pengkondisian udara terbagi dalam 4 bagian, yaitu:
 Sistem saluran penuh
 Sistem air udara
 Sistem air penuh
 Sistem penyegr udara tunggal
2.5.1. Sistem saluran udara penuh
Sistem saluran udara penuh menggunakan sistem pengkondisian udara
sentral, dimana mesin dan peralatan pengkondisian udara diletakkan pada
tempat yang agak jauh pada ruangan yang akan dikondisikan. Misalnya untuk
pengkondisian gedung bertingkat yang menggunakan sistem pengkondisian
udara sentral, mesin, dan peralatan pendingin diletakkan pada lantai terats dan
13
lantai terbawah/dasar. Dari mesin dan perlatan inilah akan disalurkan udara
melaalui pipa-pipa ke ruangan yang akan dikondisikan.
2.5.2. Sistem air udara
Sistem air udara menggunakan sebuah unit koil kipas udara atau unit
induksi yang dipasang di dalam ruangan yang akan dikondisikan. Air dingin
atau air panas di alirkan kedalam unit tersebut, sedangkan udara ruangan di
alirkan melalui unit tersebut sehingga menjdi dingin atau panas. Selanjutnya
udara tersebut akan bersirkulasi didalam ruangan. Untuk keperluan ventilasi,
udara luar yang telah didinginkan dan dikeringkan atau udara yang telah
dipanaskan dan dilembabkan di alirkan dari mesin penyegar sentral ke
ruangan yang akan disegarkan. Karena berat jenis dan kalor spesifik air
lebihbesar dari pada udara, maka baik daya dan ukuran pipa yang digunakan
untuk mengalirkan air dalam pemindahan kalor yang sama menjadi lebih
kecil. Dengan demikian, untuk mengatasi beban kalor dari ruangan yang akan
dikondisikan, banyaknya udara yang mengalir dari mesin penyegar udara
sentral adalah lebih kecil, maka ruangan yang diperlukan untuk menempatkan
saluran udara menjadi lebih kecil. Disamping itu, ukuran mesin penyegar
maupun daya yang diperlukan adalah lebih kecil jika dibandingkan dengan
yang diperlukan oleh sistem udara penuh.
2.5.3. Sistem air penuh
Pada sistem air penuh, air dingin dialirkan melalui unit koil kipas udara
untuk penyegaran udara dan tidak menggunakan udara primer seperti yang
terdapat pada sistem air udara. Untuk ventilasi, udara dimasukkan sebagai
14
infiltran melalui celah-celah pintu atau jendela atau udara luar yang terisap
langsung melalui lubang masuk pada dinding disebelah belakang unit koil
kipas udara.
2.5.4. Sistem penyegar udara tunggal
Sistem ini terdiri dari kipas udara, koil udara pendingin dan mesin
refrigerasi yang berada didalam satu kotak, dengan terminal pipa air
pendingin dan daya listrik dibagian luarnya. Ada 4 jenis penyegar udara yang
termasuk dalam kelompok ini, yaitu jenis paket, jenis jendela, jenis lantai, dan
jenis atap. Unit penyegar udara tunggal biasanya hanya dipergunakan untuk
keperluan pendingin saja. Tetapi dengan menambahkan pemanas listrik
ataupun koil air panas dan pelembab udara, maka sistem tersebut dapat juga
dipergunakan untuk pemanas ruangan.
2.6 Siklus Kompresi Uap
Siklus kompresi uap merupakan salah satu siklus yang digunakan dalam
proses pendinginan, siklus kompresi uap memerlukan beberapa komponen
utama agar siklus ini dapat bekerja dengan baik seperti kompresor, kondensor,
katup ekspansi, dan evaporator. Untuk memahami proses – proses yang terjadi
pada kompresi uap, diperlukan pembahasan siklus termodika yang di
gunakan. Universitas Mercu Buana Pembahasan diawali dengan daur carnot
yang merupakan daur ideal dan daur kompresi uap nyata.
15
2.6.1 Daur carnot
Daur carnot adalah daur reversible yang didefenisikan oleh dua
proses isotermal dan dua proses isentropik. Karena proses reversible dan
adiabatik, maka perpindahan hanya terjadi selama proses isotermal. Dari
kajian termodinamika, daur carnot dikenal sebagai mesin kalor carnot
yang menerima enegi kalor pada suhu tinggi. Sebagian di ubah menjadi
kerja dan sisanya dikeluarkan sebagai kalor pada suhu rendah Apabila
daur mesin kalor carnor dibalik, yaitu proses pengambilan panas dari
daerah yang bersuhu rendah ke daerah yang bersuhu tinggi. Skematis
peralatan dan diagram T – S daur Refrigerasi Carnot, ditunjukkan pada
Gambar 2.6.1
Gambar 2.6.1 Daur Refrigrasi Carnot Dan Diagram T – S Daur Refrigrasi
Carnot (google.com)
Keterangan proses :
1 – 2 : kompresi adiabatic
16
2 – 3 : pelepasan panas isothermal
3 – 4 : ekspansi adiabatic
4 - 1 : pemasukan panas isothermal
2.6.2 Daur Kompresi Uap Ideal
Daur kompresi uap ideal ditunjukkan pada Gambar 2.2, Apabila daur
carnot diterapakan pada kompresi uap, maka seluruh proses akan terjadi
dalam fasa campuran. Untuk itu fluida kerja yang masuk kompresor
diusahakan tidak berupa campuran, yang tujuannya mencegah kerusakan.
Pada daur carnot ekspansi isentropic terjadi pada turbin, daya yang dihasilkan
digunakan untuk mengerakkan kompresor. Dalam hal ini mengalami suatu
kesulitan teknis, maka untuk memperbaikinya digunakan katup ekspansi atau
pipa kapiler dengan demikian proses berlangsung pada entalpi konstan.
Gambar 2.6.2 Daur Kompresi Uap Ideal. (google.com)
Berdasarkan Gambar 2.6.2 dapat dijelaskan:
17
1 – 2 : kompresi adiabatik dan reversible, dari uap jenuh menuju tekana
konstan
2 - 3 : pelepasan kalor reverseibel pada tekanan konstan, menyebabkan
penurunan panas lanjut dan pengembunan refrigerant.
3 – 4 : ekspansi irreversible pada entalpi konstan,dari cairan jenuh menuju
tekanan evaporator.
4 – 1 : penambahan kelor reverdibel pada tekanan tetap yang
menyebabkan penguapan menuju uap jenuh.
2.6.3 Daur Kompresi Uap Nyata
Daur kompresi uap nyata mengalami pengurangan efisiensi dibandingkan
dengan daur uap standard. Pada daur kompresi uap nyata proses kompresi
berlangsung tidak isentropic, selam fluida berkerja melewati evaporator dan
kondensor akan mengalami penurunan tekanan. Fluida kerja mendinginkan
kondensor dalam keadaan sub dingin dan meninggalkan evaporator dalam
keadaan panas lanjut. Penyimpangan daur kompresi uap nyata dari daur uap
ideal dapat diperhatikan pada
Gambar 2.6.3 (google.com)
18
Gambar 2.6.3 Perbandingan Antara Siklus Kompresi Uap Standart Dan
Nyata. Pada daur kompresi uap nyata preses kompresi berlangsung tidak
isentropic, hal ini disebabakan adanya kerugian mekanis dan pengaruh suhu
lingkungan selama prose kompresi. Gesekan dan belokan pipa menyebebkan
penurunan tekanan di dalam alat penukar panas sebagai akibatnya kompresi
pada titik 1 menuju titik 2 memerlukan lebih banyak kerja dibandingkan
dengan daur ideal (standard). Untuk menjamin seluruh refrigerant dalam
keadaan cair dalam sewaktu memasuki alat ekspansi diusahakan refrigerant
meniggalkan kondensor dalam keadaan sub dingin. Kondisi panas lanjut yang
meninggalkan evaporator disarankan untuk mencegah kerusakan kompresor
akibat terisap cairan.
2.6.4 Keuntungan Refrigrasi Kompresi Uap
Siklus refrigerasi kompresi uap memiliki dua keuntungan yaitu: 1.
Sejumlah besar energi panas diperlukan untuk merubah cairan menjadi uap,
dan oleh karena itu banyak panas yang dapat dibuang dari ruang
yang
disejukkan. 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
perpindahan panasnya.
semakin
rendah
laju
19
2.7 Pengertian Chiller
Chiller atau mesin refrigerasi adalah peralatan yang biasanya
menghasilkan media pendingin utama untuk bangunan gedung, dengan
mengkonsumsi energi secara langsungberupa energi listrik, termal atau
mekanis, untuk menghasilkan air dingin (chilled water) danmembuang kalor
ke udara (atmosfir) melalui menara pendingin (cooling tower) ataukondensor.
Fungsi Chiller dalam sistem tata udara adalah mendinginkan media air,
dimanaair disinggungkan pada bagian evaporator chiller. Air kemudian
dialirkan ke AHU (AirHandling Unit) untuk diambil dinginnya dan
dihembuskan ke ruangan. Pada Chiller terdapat beberapa parameter yang
menunjukkan unjuk kerjanya, antara lain; suhu air masuk (inlet) keevaporator
dan suhu air keluar (outlet) dari evaporator, tekanan discharge, serta
tekanansuction. Dengan pembacaan suhu inlet dan outlet maka dapat ketahui
kapasitas ataukemampuan chiller untuk mendinginkan air. Pembacaan
tekanan discharge dan tekanansuction untuk mengetahui konsumsi refrigerator
pada chiller tersebut dan juga untuk mengetahui apabila terjadi kekurangan
atau kelebihan tekanan akibat adanya anomaly tertentu.
Jenis chiller berdasarkan jenis compressornya :
1. reciproacting
2. screw
3. centrifugal
Jenis chiller berdasarkan jenis cara pendinginan kondensernya :
1.Air Coller
20
2. Water Coller
Gambar 2.7 bagian bagian water cooler (google.com)
Ditinjau dari medium pendingin kondenser, water chiller system digolongkan
menjadi dua bagian, yaitu :
a.
Air cooled water chiller
b. Water cooled water chiller
Ada dua tipe kompresor yang paling umum digunakan pada water chiller
system yaitu :
a.
Reciprocating water chiller
b. Centrifugal water chiller.
Sistem pengaturan kapasitas chiller tergantung pada tipe chiller :
o
Reciprocating Chiler menggunakan kombinasi cylender Unloading
dan On-Off sikus kompresor dari satu atau lebih kompresor
21
o
Centrifugal Chiller menggunakan pengaturan inlet cuide vane untuk
mengatur laju aliran refrigerant
o
Screw chiller menggunakan slide valve untuk mengatur panjang
lintasan kompresi Pada penerapannya kapasitas centrifugal dan Srew chiller
pada umumnya dapat diatur dari 100% s/d 10% beban. Sedangkan
Reciprocating Chiller, untuk chiller dengan kapsitas rendah pada umumnya
menggunakan on-off siklus kompresor; untuk chiller dengan kapasitas
sedang dan besar dengan multiple kompresor unit, menggunakan sistem
unloading dan kapasitas chiller dapat diatur sampai 12,5% beban.
2.7.1. Reciprocating Water Chiller
Water chiller dengan kompresor jenis reciprocating (torak) sangat luas
pemakaiannya, karena mempunyai rentang yang lebar dari 20 TR sampai
dengan 400 TR. Kompresor torak adalah resin dengan perpindahan positif,
gas diisap masuk kedalam silinder dan langsung dikompresikan sehingga
dapat mengalirkan volume refrigerant dengan laju yang konstan pada rentang
tekanan yang lebar.
Ada tiga tipe kompresor torak yang umum digu nakan pada water chiller
yaitu:
a.
Fully Hermetic
b. Semi Hermetic
c.
Direct-drive Open
Refrigerant yang umum dipakai adalah R-12 dan R-22
22
Karakteristik Performansi Hal yang khusus pada kompresor torak adalah
karakteristik kenaikan tekanan versus kapasitas. Kenaikan tekanan kecil
pengaruhnya terhadap kenaikan laju aliran volume dari kompresor dan
dengan demikian Reciprocating Water Chiller tetap berada disekitar kapasitas
pendinginan
penuh
walaupun
bekerja
diatas
temperratur
wet-bulb
perencanaan. Reciprocating water chiller cocok untuk pemakaian kondensor
berpendingin udara (Air Cooled Condenser) dan sistem refrigerasi temperatur
rendah.
Metode pengontrolan kapasitas dari kompresir reciprocating dilakukan
dengan cara sebagai berikut :
a.
Unloading of Compresor Cylinder
b. On-off siklus kerja kompresor
c.
Hot-gas bypass
d. Compresor speed control
e.
Kombinasi darisemua cara diatas.
2.7.1.1 Bagian-bagian Reciprocating Water Chiller
Water Chiller ini terdiri dari :
o
Kompresor torak (Reciprocating Compressor)
o
Cooler (Evaporator)
o
Water Coled Condenser
o
Thermostatic Expansion Valve
o
Control Box
23
Mekanisme kerja dari masing-masing komponen ini dijelaskan sebagai
berikut;
a. Kompresor
Gas refrigerant dan evaporator dihisap masuk kedalam Kompresor dan
mengalami proses kompresi sehingga tekanan dan temperaturnya naik,
kemudian mengalir ke
kondenser.
b.
Kondenser
Didalam kondenser terjadi proses pekepasan kalor dari gas refrigerant
ke medium pendinging kondenser (air), sehingga refrigerant mengalami
perubahan fasa dari fas agas ke fasa cair sedangkan temperatur air
pendingin setelah keluar kondenser naik
c.
Cooler (evaporator)
Refrigerant cair dari kondenser mengalir masuk ke cooler (evaporator)
setelah mengalami ekspansi di katup ekspansi. Pada waktu masuk cooler
temperatur dan tekanan refrigerant turun dalam fasa campuran. Kemudian
refrigerant menguap pada temperatur rendah sambil menyerap kalor dari
air dingin, fasa refrigerant seluruhnya menjadi uap dan dihisap kembali
kedalam kompresor.
d.
Katup Ekspansi
Refrigerant yang kelur dari kondenser dalam keadaan fasa cair dengan
temperatur dan tekanan yang tinggi
24
Pada saat masuk kedalam katup ekspansi terjadi proses penurunan
tekanan refrigerant sehingga refrigerant dapat menguap (sambil menyerap
kalor) pada temperatur rendah didalam cooler.
e.
Pengontrol

Freeze Protection Thermostat
Sensor alat ini mendeteksi temperatur air dingin yan keluar dari
cooler. Bila temperatur air dingin terlalu rendah, lebih rendah dari set
point thermostat, kontroler akan mematikan kompresor. Pada
umumnya tempratur air dingin keluar dari cooler adalah pada rentang
4-10 o C

Oil Pressure Cut Off
Kontoler ini akan mematikan motor kompresor jika perbedaan antara
Suction Kompresor dan Discharge Pompa Oli berada dibawah harga
minimum yang aman. Pada umumnya switch kontroler akan
membuka (open) jika harga differensialnya sekitar 10 psi dan kaan
menutup kembal jika naik sekitar 15 psi.

High & Low Pressure Cut Off
High pressure switch akan mematikan motor kompresor sebelum
tekanan Discharge kompresor mencapai
harga setting relief
valve.Sebagai contoh : untuk sistem yang menggunakan R-12
membuka pada 175 psi dan menutup pada 125 psi. sedangkan sistem
yang menggunakan R-22 membuka pada 275 psi dan menutup pada
225 psi.
25
Low Pressure Switch akan mematikan motor kompresor sebelum
tekanan cooler (evaporator) mencapai harga yang bersesuaian dengan
temperatur refrigerant 32 o F. sebagai contoh untuk sistem yang
menggunakan R-12 akan menutup pada posisi 50 psi dan akan
membuka pada 33 psi.

Capacity Control
Fungsi dari Kontrol kapasitas ssitem adalah untu mengatur kapasitas
pemompaan refrigerant dari kompresor secara otomatis yang
disesuaikan dengan beban peningin yang ada. Sensor dari alat ini
mendeteksi temperatur air dingin yang masuk kecooler.
Sinyal darisensor masuk ke arangkaian Kontroler. Jika tempratur air
dingin berada di bawah/atas setpoint thermostat, kontroler akan
mengatur bukanan selenoid valve yang selanjutnya secara sekuensial
akan mengatur pembebanan dari satu atau dua set slilinder kompresor
f.
Compresr Crankoase Chiller
Fungsi dari Cranckoase Oil Heater adalah untuk memepertahankan
konsentrasi refrigerant didalam conckrase pada batas minimum yang
disyarakan untuk kompresor. Cranckase Heater ini harus terus menerus
hidup, baik kompresor dalam ekadaan operaso maupun dalam keadaan
sedang tidak jalan.
26
2.7.2 Centrifugal Water Chiller
Kompresor sentrifugal adalah tipe non-positive displacement, yaitu gas yang
diisap masuk ke kompresor dipercepat alirannya oleh sebuah impeller yang
kemudian mengubah energi kinetik untuk menaik kan tekanan. Kapasitasnya
dapat diatur secara kontinyu pada rentang yang lebar untuk berbagai batas
tentang rasio tekanan.
Karena Centrifugal Water Chiller dapat diatur kapsitasnya dalam rentang
kondisi beban yang lebar dengan perubahan yang proporsional terhadap
konsumsi daya, maka jenis ini dapat digunakan untuk pengendalian
temperatur yang ketat dan konservasi energi.Dibandingkan denga kompresor
Torak pada kompresor sentrifugal sangat sedikit bantalan-bantalan poros dan
bagian-bagian permukaan yang saling bergesekan yang dapat menyebabkan
keausan dan getaran.
Pada saat ini kapasitas dari Centrifugal Water Chiller yang ada berkisar antara
80-2400 TR pada kondisi air dingin keluar dari cooler 44 o F (6,7 oC) dan air
pendingin keluar dari Kondenser 95 o F (35 o C). Refrigerant yang populer
digunakan pada sistem adalah R-12 dan R-22
2.7.2.1 Bagian-bagian Centrifugal Water Chiller
Sistem pendingin kondenser dari Water chiller tipe ini pada umumnya Water
cooled condeser (kondenser berpendingin air). Seperti halnya Reciprocating
Water Chiller komponen-komponen dari sistem ini yaitu kompresor,
kondenser, katup ekspansi, dan cooler (evaporator) Mekanisme kerja siklus
27
refrigerasi dan beberapa bagian alat kontrol pengaman ng terdapat pada
Reciprocating Water Chiller. Uap /gas refrigerant dari cooler (Evaporator)
masuk kedalam kompresor sentrifugal, alirannya dipercepat oleh impeller,
kemudian masuk ke bagian diffuser. Dimana pada bagian ini terjadi
perubahan energi kinetik menjadi energi tekanan. Gas bertekanan dan
bertemperatur tinggi tersebut masuk ke Kondenser dan mengalami kondensasi
sambil melepas kalor ke air pendingin kondenser. Sebelum masuk ke cooler
(Evaporator) refrigerant cair mengalami ekspansi di katup ekspansi. Di dalam
cooler (Evaporator) refrigerant menyerap kalor dan air dingin sehingga pada
waktu keluar dari cooler temperatur air dingin turun. Siklus refrigerant
berulang seperti semula.
2.7.2.2 Sistem Pengontrolan Kapasitas
Kapasitas pendinginan dari Water Chiller ini dapat diatur dari 10%-100% dari
kapsitasnya dengan putaran berkisar antara 1800-1900 rpm.Pengaturan
kapasitas kompresor sentrifugal dapat dilakukan dengan empat metoda atau
kombinasi diantaranya yaitu :
1.
Variabel kecepatan putaran
2.
Pengaturan bukan Inlet Guide Vane
3.
Throtting Suction Gas
4.
Variabel tekanan condenser
Dari keempat metode pengaturan kapasitas tersebut pengaturan dengan
bukaan vane yang umum digunakan karena yang paling efsien.Pengaturan
28
kapasitas chiller didasarkan pada temperatur air dingin yang keluar dari
cooler yang dideteksi oleh sebuah sensor (biasanya thermistor). Sinyal dari
sensor masuk ke rangkaian kontroler yang akan membuka dan menutup relay
diabagian modulator. Relay akan menggerakkan kedua katup selenoid
sedemikian, sehingga oli mengalir dan menggerakkan piston hidrolis, dimana
piston ini yang akan mengendalikan posisi dari inlet Guide Vanes. Jika
temperatur air dingin yang keluar dari cooler naik, posisi IGV akan bergerak
ke arah pembuka sebaliknya apabila temperatur air dingin turun, posisi IGV
bergerak ke arah menutup.
2.7.2.3 Sistem Pelumasan
Ada dua fungsi sistem pelumasan yaitu untuk memberi pelumasan pada
bantalan-bantalan
kompresor
dan
sebagai
fluida
kerja
dari
sistem
pengontrolan kapasitas. Komponen utama sistem pelumasan ini antara lain
adalah : pompa oli, filter oli, pendingin oli dan oil separator.Minyak pelumas
(oli) yang berasal dari kompresor masuk ke alam tangko oli. Di bagian
separator, campuran refrigerant dan oli dipisahkan, refrigerant kembali ke
bagian suction kompresor sedangkan oli dimasukkan ke bagian pendingim oli
dan didinginkan kemudian masuk ke filter oli sebagian masuk ke kompresor
dan sebagian masuk ke dalam sistem pengontrolan.
2.8 Pengukuran Performa Chiller
Energi input dalam KW :
• (Motor Kompressor dalam KW 1 )= V . I . COSφ . √3
29
• (Pompa Colling Tower dalam KW 2) = V . I . COSφ . √3
• (Colling Tower FAN Motor dalam KW 3) = V . I . COSφ . √3
• (Chiller System Control dalam KW 4) = V . I . COSφ
• (Pompa Oli Dalam KW 5) = V . I . COSφ . √3
Output (Cooling Capacity Delivered - Tons)
• (TS) Temperatur Supply, Chilled Water Supply Temperature - °F
• (TR) Tempratur Return, Chilled Water Return Temperature - °F
• (FCW) Chilled Water Flow Rate Gallons/Minute – GPM
Chiller Performance = Total KW Input/Tons Output = KW1 + KW2 + KW3 +
KW4 + KW5/ Tons Capacity, dimana: Tons Capacity = FCW (gal/min) x 8.34
lb/gal x (Cp) 1 Btu/lb.°F x (TR – TS) x 60 mins./hr divided by 12,000
Btu/hr/Ton