PRINSIP KERJA CHILLER

PRINSIP KERJA CHILLER: 

WHAT IS THE DIFFERENCE BETWEEN AIR COOLED CHILLER AND WATER COOLED CHILLER?

Apa itu CHILLER?

CHILLER adalah sebuah perangkat mekanis yang digunakan untuk mendinginkan air atau cairan lainnya yang kemudian digunakan dalam berbagai aplikasi industri, komersial, dan komputasi. Chiller bekerja dengan mengambil panas dari cairan dan mengeluarkannya ke lingkungan, biasanya melalui proses kompresi dan ekspansi refrigeran.

Ada dua jenis chiller utama berdasarkan media pendinginnya:

1. Air Cooled Chiller: Menggunakan udara untuk mendinginkan refrigeran di dalam kondensor. Udara ambien disirkulasikan melalui coil kondensor menggunakan kipas, sehingga panas dari refrigeran dipindahkan ke udara. Chiller jenis ini biasanya digunakan di lokasi yang tidak memiliki akses mudah ke air atau di tempat yang tidak memungkinkan pemasangan menara pendingin (cooling tower).
2. Water Cooled Chiller: Menggunakan air sebagai media pendingin di kondensor. Air disirkulasikan melalui kondensor untuk menyerap panas dari refrigeran. Air yang telah panas kemudian didinginkan kembali di menara pendingin (cooling tower). Chiller jenis ini lebih efisien dalam hal energi dibandingkan dengan air cooled chiller, tetapi membutuhkan instalasi yang lebih kompleks.

Fungsi utama chiller adalah menyediakan air dingin yang kemudian disirkulasikan ke berbagai aplikasi, seperti:

•  Sistem pendingin udara (AC) di gedung komersial besar.
•  Pendinginan mesin dan proses industri.
•  Pendinginan data center untuk menjaga suhu optimal server dan peralatan elektronik.
•  Pendinginan dalam industri makanan dan minuman, untuk menjaga kualitas produk.

Secara keseluruhan, chiller adalah komponen penting dalam sistem HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) dan dalam berbagai proses industri yang memerlukan pendinginan.

KOMPONEN CHILLER

Chiller terdiri dari beberapa komponen utama yang bekerja bersama untuk mendinginkan cairan atau air. Berikut adalah komponen-komponen utama yang biasanya terdapat dalam sebuah chiller:

1. Kompresor:
• Kompresor adalah "jantung" dari sistem chiller. Fungsinya adalah untuk mengompresi refrigeran sehingga meningkatkan tekanannya, sehingga refrigeran dapat beredar dalam sistem. Kompresor dapat menggunakan berbagai jenis mekanisme, seperti reciprocating, screw, scroll, atau centrifugal, tergantung pada desain dan kapasitas chiller.
2. Kondensor:
• Kondensor adalah komponen yang memungkinkan refrigeran yang panas dan bertekanan tinggi untuk melepaskan panasnya dan berubah dari gas menjadi cairan. Dalam air cooled chiller, kondensor ini didinginkan oleh udara yang ditiup oleh kipas. Sedangkan pada water cooled chiller, kondensor didinginkan oleh air yang mengalir dari menara pendingin.
3. Katup Ekspansi:
• Katup ekspansi berfungsi untuk menurunkan tekanan refrigeran cair setelah keluar dari kondensor. Penurunan tekanan ini menyebabkan refrigeran mendingin dan sebagian berubah menjadi gas, siap untuk menyerap panas dari air di evaporator.
4. Evaporator:
• Evaporator adalah tempat di mana pendinginan sebenarnya terjadi. Di sini, refrigeran menyerap panas dari air atau cairan lain yang sedang didinginkan, sehingga refrigeran berubah kembali menjadi gas. Cairan yang didinginkan kemudian disirkulasikan ke aplikasi yang memerlukannya, seperti pendinginan udara atau proses industri.
5. Refrigeran:
• Refrigeran adalah zat yang berfungsi sebagai medium pembawa panas dalam sistem chiller. Refrigeran mengalami perubahan fase (dari gas ke cair dan sebaliknya) saat beredar melalui sistem, menyerap dan melepaskan panas pada titik-titik tertentu dalam siklusnya.
6. Pompa Air:
• Pompa air berfungsi untuk mengalirkan air dingin yang telah didinginkan oleh evaporator ke sistem distribusi, misalnya ke coil pendingin dalam sistem HVAC, atau ke proses industri.
7. Kipas (untuk air cooled chiller):
• Pada air cooled chiller, kipas berfungsi untuk mengalirkan udara ke kondensor, sehingga membantu dalam proses pelepasan panas dari refrigeran.
8. Cooling Tower (untuk water cooled chiller):
• Pada water cooled chiller, menara pendingin (cooling tower) digunakan untuk mendinginkan air yang telah digunakan untuk menyerap panas dari kondensor. Air yang telah panas disirkulasikan kembali ke menara pendingin untuk dilepaskan panasnya ke udara luar.
9. Control Unit:
• Control unit atau sistem kontrol adalah komponen elektronik yang mengatur seluruh operasi chiller, termasuk pengaturan suhu, tekanan, aliran, dan fungsi lainnya. Sistem kontrol ini memastikan chiller beroperasi dengan efisiensi maksimum dan dapat menyesuaikan operasinya sesuai kebutuhan.
10. Filter Drier:
• Filter drier adalah komponen yang berfungsi untuk menyaring kotoran dan menghilangkan kelembapan dari refrigeran. Hal ini penting untuk mencegah kerusakan pada komponen lain dan menjaga efisiensi sistem.
11. Accumulator:
• Accumulator berfungsi untuk mencegah cairan refrigeran masuk ke dalam kompresor, yang dapat merusak kompresor jika terjadi.

Semua komponen ini bekerja secara harmonis untuk memastikan chiller dapat menghasilkan air atau cairan dingin dengan efisiensi tinggi dan andal.

PRINSIP KERJA CHILLER

Ada dua jenis chiller utama berdasarkan media pendinginnya:

•  Air Cooled Chiller
•  Water Cooled Chiller

Berikut kita akan bahas satu persatu dari prinsip kerja kedua Type Chiller diatas.

1. AIR COOLED CHILLER

Menggunakan udara untuk mendinginkan refrigeran di dalam kondensor. Udara ambien disirkulasikan melalui coil kondensor menggunakan kipas, sehingga panas dari refrigeran dipindahkan ke udara. Chiller jenis ini biasanya digunakan di lokasi yang tidak memiliki akses mudah ke air atau di tempat yang tidak memungkinkan pemasangan menara pendingin (cooling tower).

Pada umumnya, Air Cooled Chiller dilengkapi dengan kondenser berbentuk sirip yang dipasang di luar unit. Udara dingin akan melewati sirip-sirip ini dan membantu dalam menghilangkan panas dari chiller.

Berikut adalah Prinsip Kerja Air Cooled Chiller secara detail, langkah demi langkah:

1. Kompresi (Compression)

• Kompresor mengisap refrigeran dalam bentuk gas bertekanan rendah dan bersuhu rendah dari evaporator.
• Di dalam kompresor, refrigeran dikompresi sehingga menjadi gas bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi.
• Kompresor dapat menggunakan jenis seperti screw, scroll, reciprocating, atau centrifugal, tergantung pada desain chiller.

2. Kondensasi (Condensation)

• Gas refrigeran bertekanan tinggi dan panas mengalir dari kompresor ke kondensor.
• Pada air cooled chiller, kondensor terdiri dari serangkaian coil dan sirip yang dilalui oleh udara yang ditiup oleh kipas.
• Udara ambien (sekitar) yang lebih dingin menyerap panas dari refrigeran, menyebabkan refrigeran berubah dari gas menjadi cair.
• Cairan refrigeran ini tetap berada pada tekanan tinggi.

3. Ekspansi (Expansion)

• Refrigeran cair bertekanan tinggi kemudian mengalir melalui katup ekspansi.
• Katup ekspansi menurunkan tekanan refrigeran secara signifikan, yang mengakibatkan suhu refrigeran turun drastis.
• Penurunan tekanan ini juga menyebabkan sebagian dari refrigeran berubah menjadi gas yang sangat dingin.

4. Evaporasi (Evaporation)

• Refrigeran dingin ini kemudian masuk ke evaporator, yang berfungsi sebagai penukar panas antara refrigeran dan air yang akan didinginkan.
• Di evaporator, refrigeran menyerap panas dari air yang bersirkulasi melalui coil evaporator, menyebabkan air tersebut menjadi dingin.
• Refrigeran, yang sekarang telah menyerap panas dari air, berubah kembali menjadi gas dengan tekanan dan suhu rendah.

5. Sirkulasi Air Dingin

• Air dingin yang telah didinginkan di evaporator dipompa keluar dan disirkulasikan ke sistem yang membutuhkan pendinginan, seperti sistem HVAC untuk gedung atau proses industri.
• Air yang telah menyerap panas dari proses kembali ke evaporator untuk didinginkan lagi, sehingga proses ini berlangsung terus menerus.

6. Sirkulasi Ulang Refrigeran

• Gas refrigeran bertekanan rendah dan dingin kembali ke kompresor untuk memulai siklus pendinginan kembali.
• Siklus ini terus berulang selama chiller beroperasi, menjaga suhu air yang didinginkan tetap stabil.

7. Pengendalian dan Monitoring (Control and Monitoring)

• Unit kontrol mengawasi seluruh operasi chiller, termasuk suhu, tekanan, aliran refrigeran, dan air dingin.
• Sensor dan kontrol otomatis menjaga agar chiller bekerja dalam kondisi optimal, menyesuaikan kinerja sesuai kebutuhan beban pendinginan.

8. Pelepasan Panas ke Udara (Heat Rejection to Air)

• Udara yang telah digunakan untuk mendinginkan kondensor dikeluarkan ke lingkungan oleh kipas, membawa panas yang telah diserap dari refrigeran keluar dari sistem.
• Ini membuat air cooled chiller lebih sederhana dalam instalasi karena tidak memerlukan sistem pendinginan air tambahan seperti pada water cooled chiller.

9. Pembersihan dan Penghilangan Kelembapan (Filtration and Moisture Removal)

• Filter drier menyaring kotoran dan menghilangkan kelembapan dari refrigeran untuk menjaga efisiensi dan mencegah kerusakan pada sistem.

Dengan semua langkah ini, air cooled chiller dapat secara efisien mendinginkan air atau cairan lain yang diperlukan untuk berbagai aplikasi, baik itu untuk HVAC di gedung, proses industri, atau aplikasi lainnya.

2. WATER COOLED CHILLER

Menggunakan air sebagai media pendingin di kondensor. Artinya pada type CHILLER ini air digunakan sebagai media pendingin utama. Air disirkulasikan melalui kondensor untuk menyerap panas dari refrigeran. Air yang telah panas kemudian didinginkan kembali di menara pendingin (cooling tower). Chiller jenis ini lebih efisien dalam hal energi dibandingkan dengan air cooled chiller, tetapi membutuhkan instalasi yang lebih kompleks.

Berikut adalah Prinsip Kerja Water Cooled Chiller secara detail, langkah demi langkah:

1. Kompresi (Compression)

• Kompresor mengisap refrigeran dalam bentuk gas bertekanan rendah dan bersuhu rendah dari evaporator.
• Di dalam kompresor, refrigeran dikompresi menjadi gas bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi.
• Tipe kompresor yang umum digunakan termasuk screw, scroll, reciprocating, atau centrifugal, tergantung pada desain chiller.

2. Kondensasi (Condensation)

• Gas refrigeran bertekanan tinggi dan panas dari kompresor mengalir ke kondensor.
• Pada water cooled chiller, kondensor adalah heat exchanger yang mendinginkan refrigeran dengan air yang bersirkulasi dari cooling tower.
• Air yang lebih dingin dari cooling tower menyerap panas dari refrigeran, menyebabkan refrigeran berubah dari gas menjadi cair.
• Air yang telah menyerap panas kemudian dikembalikan ke cooling tower untuk didinginkan kembali, sementara refrigeran cair tetap berada pada tekanan tinggi.

3. Ekspansi (Expansion)

• Refrigeran cair bertekanan tinggi selanjutnya mengalir melalui katup ekspansi.
• Katup ekspansi menurunkan tekanan refrigeran secara signifikan, yang menyebabkan suhu refrigeran turun drastis.
• Sebagian dari refrigeran berubah menjadi campuran cair-gas dengan suhu yang sangat dingin.

4. Evaporasi (Evaporation)

• Refrigeran dingin ini masuk ke evaporator, yang berfungsi sebagai heat exchanger antara refrigeran dan air yang akan didinginkan.
• Di evaporator, refrigeran menyerap panas dari air yang bersirkulasi di dalam sistem. Ini menyebabkan air menjadi dingin, sementara refrigeran berubah kembali menjadi gas dengan tekanan dan suhu rendah.
• Air yang telah didinginkan kemudian disirkulasikan ke sistem yang membutuhkan pendinginan, seperti HVAC di gedung atau proses industri.

5. Sirkulasi Air Dingin (Chilled Water Circulation)

• Air dingin yang telah didinginkan di evaporator dipompa keluar dan disirkulasikan melalui sistem distribusi, seperti coil pendingin di AHU (Air Handling Unit) atau ke proses industri yang memerlukan pendinginan.
• Air yang telah menyerap panas dari proses kembali ke evaporator untuk didinginkan lagi, sehingga siklus ini terus berulang.

6. Sirkulasi Ulang Refrigeran (Refrigerant Recirculation)

• Gas refrigeran bertekanan rendah dan dingin kembali ke kompresor untuk memulai siklus kembali.
• Siklus pendinginan ini berulang terus menerus selama chiller beroperasi, menjaga suhu air yang didinginkan tetap stabil.

7. Pengendalian dan Monitoring (Control and Monitoring)

• Unit kontrol mengawasi seluruh operasi chiller, termasuk suhu, tekanan, dan aliran refrigeran serta air.
• Sensor dan kontrol otomatis memastikan chiller bekerja dengan efisiensi maksimum dan dapat menyesuaikan operasinya sesuai dengan kebutuhan beban pendinginan.

8. Pelepasan Panas ke Air (Heat Rejection to Water)

• Air yang digunakan untuk mendinginkan refrigeran di kondensor disirkulasikan kembali ke cooling tower.
• Di cooling tower, air panas dilepaskan ke udara melalui proses evaporasi parsial, sehingga air mendingin sebelum dikembalikan ke kondensor.

9. Menara Pendingin (Cooling Tower)

• Cooling tower adalah komponen eksternal dari sistem water cooled chiller yang berfungsi untuk membuang panas dari air yang telah digunakan di kondensor.
• Air panas dari kondensor disirkulasikan ke cooling tower, di mana ia didinginkan dengan kontak langsung dengan udara dan proses penguapan parsial, kemudian air dingin tersebut dikirim kembali ke kondensor.

10. Pembersihan dan Penghilangan Kelembapan (Filtration and Moisture Removal)

• Filter drier digunakan untuk menyaring kotoran dan menghilangkan kelembapan dari refrigeran, menjaga agar sistem tetap efisien dan mencegah kerusakan pada komponen.

11. Kontrol Aliran Air (Water Flow Control)

• Flow switch atau sensor aliran dipasang pada sirkuit air untuk memastikan bahwa air mengalir dengan benar melalui evaporator dan kondensor.
• Jika aliran air tidak memadai, sistem dapat berhenti untuk mencegah kerusakan.

Dengan mengikuti langkah-langkah ini, water cooled chiller mampu menghasilkan air dingin secara efisien dan andal untuk berbagai keperluan, baik itu untuk HVAC di gedung besar, pendinginan industri, atau aplikasi lainnya yang memerlukan sistem pendingin dengan kapasitas besar.