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
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.
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
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
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
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
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
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
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.
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
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:
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 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 semakin rendah laju perpindahan panasnya.
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
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
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
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
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
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.
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.
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
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
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 :
• (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
