Chiller Water System Design (Part 4 – Asymetric Design)

Banyak design engineer menerapkan pemilihan chiller berkapasitas sama pada multiple chiller system. Tetapi sebenarnya ada banyak kegunaan menggunakan chiller berkapasitas yang berbeda agar lebih sesuai dengan beban sistem yang seringkali berfluktuasi. Perlu diingat ketika chiller dihidupkan maka unit pelengkapnya (pompa dan cooling tower) juga dihidupkan. Secara umum chiller yang lebih kecil berpasangan dengan unit pelengkap yang lebih kecil pula. Pengoperasian jumlah chiller yang lebih sedikit atau chiller yang lebih kecil untuk memenuhi kebutuhan beban sistem (system load) akan meminimalkan energy consumption.

Asymetric Design

Sebagai contoh penggunaan 60/40 split yaitu satu chiller sebagai “lead” yang berkapasitas 40% dari total system dan chiller yang lain (lag chiller) berkapasitas 60% dari total system. Maka jumlah operating hours chiller (dan unit pelengkapnya) per tahun berkurang 15% dibanding dengan pemilihan desain dengan 2 chiller berkapasitas sama (50/50). Hal ini karena sampai dengan beban 60% hanya 1 chiller (lag) yang beroperasi. Sedangkan load dibawah 40% hanya chiller lead yang beroperasi. Sedangkan dengan desain 2 chiller berkapasitas sama, ke 2 chiller bersama unit pelengkapnya akan beroperasi pada load 50% atau lebih besar.

Kegunaan lain dari pemilihan chiller berkapasitas yang berbeda adalah kebutuhan system load dapat dipenuhi secara lebih presisi dengan kapasitas chiller yang beroperasi, hal ini akan menaikkan efisiensi keseluruhan sistem.

Swing Chiller

Pada bagan di atas suatu sistem yang terdiri dari 2 chiller berkapasitas besar & sama  plus 1 chiller berkapasitas kecil, yang sering disebut “swing chiller”. Kombinasi ini akan menghasilkan terjadinya saving energy dari sistem secara keseluruhan.

Sequence sistem kombinasi chiller besar dan  swing chiller

Chiller yang berkapasitas lebih kecil (swing chiller) dioperasikan untuk memenuhi kebutuhan cooling beban rendah (misalnya beban di malam hari atau selama periode unoccupied). Ketika building load melebihi kapasitas swing chiller, maka swing chiller akan mati dan chiller berkapasitas besar (#1) dihidupkan. Chiller berkapasitas besar (#1) akan memenuhi kebutuhan building load sampai fully loaded. Kemudian swing chiller dioperasikan lagi. Swing chiller akan secara bergantian on dan off antara operasional chiller besar lainnya (#2) untuk memenuhi pertambahan yang lebih kecil dari beban pendinginan. Sequence ini akan membuat kapasitas chiller plant lebih presisi mengikuti kebutuhan system load. Hal ini membuat chiller berkapasitas besar akan beroperasi yang pada range efisiensi tertinggi dan beroperasi dengan “paling sedikit dan terkecil” bersama unit pelengkap (pompa dan cooling tower) mengikuti fluktuasi system load.

Yang menjadi perhaitan adalah kita perlu mencegah swing chiller terhadap cycling (on/off) lebih sering, yang akan menyebabkan umur chiller dan unit pelengkap berumur lebih pendek. Dalam sistem chilled water yang besar biasanya perubahan building load terjadi lebih perlahan sehingga tidak menyebabkan masalah.

Selain opsi desain diatas, asymmetric design dapat menggunakan 1 chiller yang lebih tinggi efisiensinya dan yang lain efisiensi standard. Pada sistem ini, chiller dengan efisiensi tinggi akan menjadi prefensi untuk melayani beban terlebih dahulu untuk meminimalkan konsumsi system energy.