KOMPRESOR KATUP
2.6 Hasil Penelitian Terdahulu
Penelitian tentang cara-cara untuk melakukan penghematan energi pada sistem refrigerasi sudah banyak dilakukan, terbukti dengan jurnal yang ditulis oleh Qureshi dan Tassou (1996) yang tujuan dari tulisan tersebut adalah untuk mengumpulkan seluruh informasi tentang kemajuan teknologi variable speed terbaru dalam satu sumber. Kajian tersebut menunjukkan bahwa, walaupun variable-speed driver berbasis kecepatan pada inverter telah berhasil digunakan untuk mengotrol kapasitas mesin rotodynamic, seperti pompa, fans, compresor, tapi sejauh ini terbatas pada unit AC kapasitas kecil, untuk kapasitas menengah, terbentur dengan beberapa masalah, seperti kurangnya pengembangan dan integrasi komponen, poor realibility, permodalan yang tinggi dan kegagalan rancang bangun instalasi miniatur untuk menghasilkan penghematan energi yang
diharapkan. Meskipun teknologi inverter berbasis variable speed untuk kompresor menawarkan potensi penghematan energi, penelitian masih diperlukan untuk pengembangan sistem yang lebih optimal dan hemat biaya.
Chiou dkk. (2006) menawarkan prosedur penghematan energi pada DX Air Conditioning system, dengan metode periodic downtime, yaitu dengan mengatur periode operasi sistem dan periode mati sistem dari dua buah AC.
Pada tabel 2.1, memperlihatkan perbandingan parameter dari mode operasi unit AC yang dikontrol pada percobaan Chiou dkk.
Tabel 2.1 Parameter Comparison of Operating mode
Mode (set temperature27oC) kWh/4h P (W) w (W) a h(%)
Mode 1 :ULT = ST+1oC (ON/OFF, no forced downtime) 4,71 1176,82 1365.53 0.72 - Mode 2 : Operating 45 min/downtime 15 min(downtime cycle 60 min) 3.83 958.15 1408.36 0.59 18.68 Mode 3 : Operating 22.5 min/downtime 75 min(downtime cycle 30 min) 3.96 991.29 1439.43 0.61 15.92 Mode 4 : Operating 15 min/downtime 5 min(downtime cycle 20 min) 3.69 923.82 1458.71 0.56 21.66 Mode 5 : Only one operating 30 min/downtime 30 min(downtime cycle 60 min) 4.18 10.46.91 1135.27 0.64 11.25 Mode 6 : Operating 45 min/downtime 15 min(downtime cycle 15 min) 3.74 936.07 1385.80 0.57 20.66 Mode 7: ULT = ST + 2oC (ON/OFF, no forced downtime) 4.37 1093.45 1444.56 0.67 7.22 Mode 8: ULT = ST + 3oC (ON/OFF, no forced downtime) 4.13 1032.79 1458.07 0.63 12.31
( Chiou dkk. 2006)
Tujuan dari penelitian dengan menggunakan dua buah AC unit dengan metode pengendalian siklus downtime tersebut adalah untuk memahami prosedur dari penghematan energi. Pada waktu bersamaan dicari dan dibandingkan efek penghematan energi pada waktu yang berbeda, seperti konsumsi listrik, efisiensi dari penghematan energi dan kurva variasi suhu. Hasil penelitiannya adalah bahwa forced downtime merupakan prosedur penghematan energi yang paling
efektif. Dengan menggunakan metode operasi selama 15 menit dan downtime 5 menit, dicapai efisiensi energi terbaik, dimana efek penghematan energinya 21,66%, tetapi jika kita memilih kenyamanan penghuni sebagai prioritas utama, harus memilih terbaik kedua dari siklus downtime hemat energi yaitu yang beroperasi selama 10 menit dan downtime 5 menit.
Widell dkk (2009) mengadakan pengujian yang difokuskan pada optimalisasi energi pada kompresor yang menggunakan slide valve di sistem refrigerasi. Pengujian dilakukan pada industri pengolahan ikan di Norwegia.
Sistem refrigrasi disana berjalan dengan kapasitas penuh, walaupun dengan beban yang tidak penuh.
Sebuah model linear programming dikembangkan untuk mencapai operasional kompresor yang optimal pada sistem, dengan meminimalkan konsumsi energi listrik kompresor, sehingga sesuai dengan beban yang dibutuhkan. Pengujian dilakukan pada dua periode pengukuran, periode pertama pada produksi ikan yang tinggi dan periode kedua pada produksi ikan yang rendah. Optimasi dilakukan dengan dan tanpa menambahkan variable frequency drive pada sistem kontrol kompresornya. Pengujian tersebut membuktikan bahwa, penghematan dapat dilakukan saat sistem bekerja pada beban yang tidak penuh, dan diasumsikan terjadi penghematan sebesar € 30.000 – 50.000 pertahun.
Zhou dkk. (2006) menghasilkan perbandingan pemakaian energi yang dihasilkan pada air conditioning system dengan 3 metode yang berbeda, yaitu sistem variable refrigerant flow (VRF), sistem variable air volume (VAV) dan sistem fan-coil plus fresh air (FPFA). Penelitian tersebut dilakukan dengan simulasi menggunakan software Energi Plus. Hasil simulasi menunjukkan bahwa potensi hemat energi dari sistem VRF mencapai 22,2% dan 11,7%, dibandingkan dengan sistem VAV dan FPFA sistem.
Yu dkk.(2007) mengadakan penelitian dengan menggunakan load-based speed control untuk meningkatkan kinerja dari water-cooled chiller systems.
Pengujian tersebut menyelidiki pemakaian energi listrik dan air pada variasi operasional chiller system dengan berbagai variasi kontrol pompa air kondensor dan kipas cooling tower. Chiller system beroperasi secara optimal dengan
load-System types
Lighting Pump
Plug load Heat Rejection
System Fans VRV System
Chillers
Electrical energy consumption (GJ)
Gambar 2.4 Perbandingan energi yang dikonsumsi dari 3 sistem yang diuji.
( Zhou dkk. 2006)
based speed control pada pengaturan kecepatan kipas cooling tower sebagai fungsi linear dari rasio beban chiller system.
Keunggulan dari kontrol tersebut terletak pada hubungan antara chiller system dengan kondisi beban yang diterapkan dan menghilangkan kebutuhan sensor kelembaban untuk meriset suhu air pendingin. COP sistem yang dapat dicapai dengan penerapan load-based speed control mengalami peningkatan 1,4-16,1% relatif terhadap sistem yang lama. Studi kasus ini juga menunjukkan bahwa kontrol yang optimum dapat menghasilkan penurunan konsumsi energi listrik sebesar 5,3% dan pengurangan biaya operasional sebesar 4,9%
dibandingkan chiller system control yang konvensional. Hal ini bisa menjadi pertimbangan, pemakaian load-based speed control secara ekonomis layak, sebagai penghematan biaya operasi akan sepenuhnya menutup biaya investasi yang terkait dengan pengadaan kontrol dalam dua tahun atau kurang.
Ekren dkk. (2010) mengadakan penelitian dengan membahas efek dari pengontrolan menggunakan metode yang berbeda pada sistem chiller yang menggunakan variable speed compressor (VSD) dan electronic expansion valve (EEV). Sistem Chiller menggunakan kompresor scroll type (VSC) dan motor stepper pada EEV. Tiga sistem kontrol diaplikasikan pada sistem chiller, yaitu control PID (proporsional, integral, differential), Fuzzy logic control (FLC) dan Artificial Neural Network (ANN). Konsumsi power diukur dengan menggunakan wattmeter, bisa dilihat pada gambar 2.7. Konsumsi power terendah didapatkan dengan menggunakan kontrol ANN.
Dari penelitian tersebut, hasil konsumsi power untuk Kontrol ANN lebih rendah 8,1% dan 6,6% dibandingkan kontrol PID dan FLC, sedangkan konsumsi power FLC lebih rendah 1,4% dibandingkan kontrol PID .
Sudirman dan Winaya (2009), melakukan penelitian tentang pengaruh perubahan poros kompresor terhadap performance sistem refrigerasi. Penelitian dilaksanakan dengan merubah frekuensi listrik yang disuplai ke kompresor menggunakan variabel speed driver (VSD). Didapatkan hasil semakin rendah kecepatan putar poros kompresor, nilai COP sistem refrigerasi akan naik, demikian juga sebaliknya. Tetapi semakin rendah frekuensi yang digunakan, maka pemakaian energi listriknya akan semakin rendah pula.
Time (second)
Fuzzy Controlled PID Controlled ANN Controlled
Power Consumption (kW)
Gambar 2.5 Konsumsi power dari Kompresor (Ekren dkk. 2010)