Variabel Speed Drive: Menjaga Makanan, Obat dan Lainnya Tetap Dingin dalam Pendingin Industri

Andy Pye melihat bagaimana variabel speed drive membantu menjaga hal-hal seperti makanan dan obat tetap dingin dalam aplikasi pendingin industri.

Selama sekitar 200 tahun, teknologi pendingin secara progresif membantu penyediaan barang dan layanan penting, seperti:

• Pemeliharaan makanan
• Proses medis
• Pemanasan dan pendinginan distrik

Industri telah dilukai oleh dampak lingkungan negatif yang tercatat dengan baik sebagai akibat dari refrigeran yang merusak lapisan ozon dengan hubungannya pada pemanasan global. Setelah penandatanganan Protokol Montreal dan Kyoto, kemajuan signifikan telah dicapai, mengurangi produksi CFC, HCFC dan HFC sebesar 90% antara 1988 dan 2005.

Namun, dengan populasi dunia yang diperkirakan akan tumbuh menjadi 9 miliar antara sekarang dan 2050 dan dengan harapan hidup yang lebih lama, konsumsi semua sumber daya yang terkait dengan proses pendinginan berarti permintaan akan meningkat secara masif.

Dampak konsumsi energi pada lingkungan

Penggunaan energi biasanya memberikan biaya terbesar untuk setiap pabrik pendingin. Sudah, konsumsi energi peralatan pendingin mewakili 15% penggunaan listrik global (sering lebih dari 20% di negara berkembang). Sebagian besar negara masih memproduksi listrik menggunakan bahan bakar fosil dan ini menyoroti dampak yang besar lagi pada pemanasan global akibat penggunaan peralatan pendingin.

Oleh karena itu, ada kebutuhan mendesak untuk:

• Meningkatkan koefisien performa (COP) peralatan pendingin (dengan kata lain, mengurangi konsumsi listrik per unit).
• Membangun sistem konsumsi energi yang lebih terintegrasi dan terkontrol dengan baik di seluruh bangunan.
• Beralih ke refrigeran baru yang tidak merusak lapisan ozon atau memancarkan CO2.
• Meningkatkan cakupan global solusi pendingin yang sangat efisien yang menerapkan praktik terbaik.

Banyak sistem pendingin dan pendingin udara memerlukan proses yang andal yang lebih efisien, kompak, ramah lingkungan, mudah dipasang dan dirawat. Kebutuhan pendinginan bervariasi dalam rentang yang luas selama hari dan sepanjang tahun karena faktor-faktor seperti kondisi lingkungan, okupansi dan penggunaan, dan pencahayaan.

Mungkin juga ada kebutuhan untuk kontrol suhu dan kelembaban yang stabil dan akurat di area seperti rumah sakit, IT dan telekomunikasi. Dalam aplikasi seperti sekolah, restoran dan gedung perkantoran, penting bahwa sistem pendinginan mampu beradaptasi dengan pergeseran beban harian yang luas.

Dalam aplikasi pendinginan proses seperti fermentasi, terowongan pertumbuhan dan proses industri, pengaturan suhu yang akurat diperlukan untuk memastikan kualitas produksi.

Ada beberapa cara untuk mengomodulasi kapasitas pendinginan dalam sistem pendingin atau pendingin udara dan pemanasan. Yang paling umum di pendingin udara adalah: siklus on-off sederhana, bypass gas panas, penggunaan (atau tidak) injeksi cairan, konfigurasi kompresor multipel dan teknologi inverter.

Modulasi kapasitas adalah cara untuk mencocokkan kapasitas pendinginan dengan permintaan pendinginan untuk kebutuhan aplikasi. Kompresor secara khusus dirancang untuk beroperasi pada kecepatan motor yang berbeda untuk mengomodulasi output pendinginan. Suatu inverter mengontrol kecepatan motor kompresor untuk mengomodulasi kapasitas pendinginan.

Teknologi kecepatan variabel dapat diterapkan dalam HVACR, kontrol ketat dan aplikasi pendinginan proses dan dalam unit pendingin udara packaged atau split, rooftops, chiller, pendinginan presisi, VRF dan unit kondensor.

Menggunakan drive berkinerja tinggi dengan motor magnet permanen memaksimalkan efisiensi energi dalam produk pendingin industri. Instalasi umum dapat melihat peningkatan besar dalam Coefficient of Performance (COP) sekitar 15%, menghasilkan penghematan energi yang besar dan biaya siklus hidup yang lebih rendah, dengan pengembalian investasi sering kali dalam kurang dari 12 bulan.

Kompresor dan drive perlu berkualifikasi untuk bekerja bersama dan untuk aplikasi khusus. Drive mengomodulasi kecepatan kompresor dan juga mencegahnya beroperasi di luar batas operasi kompresor. Inverter frequency drives perlu menggunakan algoritma yang dikembangkan khusus untuk pemilisan, ventilasi dan pendinginan udara (HVAC) atau untuk pendinginan – ini memastikan sistem akan berjalan dalam batasan aplikasi.

Unit Variable Refrigerant Flow (VRF) sangat populer sebagai sistem pendingin atau reversibel untuk pemanasan dan pendinginan. Mereka menggabungkan fleksibilitas untuk pemilik dan penghuni gedung, dengan efisiensi energi, kenyamanan tinggi, dan kemudahan pemasangan, tanpa mengorbankan keandalan. Sistem VRF secara luas menggunakan teknologi inverter.

Contoh penghematan energi menggunakan variabel speed drive

Pemasangan variabel speed AC drive besar dari rentang Unidrive SP telah meningkatkan kontrol suhu di ruang pendingin Portadown (Irelandia Utara) produsen makanan Henry Denny, dan sedang dalam jalur untuk menghasilkan penghematan massiva sekitar £23.400 dalam tagihan listrik tahunan mereka – potongan 50% dari total penggunaan daya pabrik!

Perusahaan memproduksi berbagai macam pie, sausage rolls, pasties dan cottage pie dan kompleks 20 ruang pendingin menyimpan jumlah besar tidak hanya output produksi perusahaan sendiri, tetapi, karena situs berfungsi sebagai depot distribusi regional untuk Irelandia Utara, juga menahan ribuan keju, mentega, ham dan bacon dari perusahaan lain dalam Kerry Group.

Di tempat lain, di Calgary, Kanada, penghematan energi sebesar 35% pada pabrik pendingin sedang dicapai di bisnis eceran. Di sini, sistem pendingin baru terdiri dari dua kompresor baru dan cooler kondensor dan perusahaan perlu meminimalkan biaya operasional. Satu variabel speed Commander SK AC drive per cooler mengontrol semua kipas secara bersamaan. Drive diintegrasikan ke dalam panel yang dirancang khusus.

Selama sebagian besar tahun, kondensor beroperasi pada sebagian kecil dari kapasitas penuhnya. Di sistem lama, kontrol pendinginan kondensor dicapai menggunakan kontactor untuk mematikan dan menyalakan kipas kecepatan tetap secara berpasangan. Ini menghasilkan kipas yang terus-menerus siklus dan gagal memberikan kontrol suhu yang halus yang diperlukan.

Karena set-point tekanan terus-menerus terlampaui, ekspansi dan kontraksi berlebihan dari refrigeran menghasilkan kelelahan mekanis pada garis. Seiring waktu, ini dapat menyebabkan kegagalan pipa atau konektor.

Empat motor yang beroperasi pada setengah kecepatan menggunakan energi jauh lebih sedikit daripada dua motor pada daya penuh. Selain itu, perubahan halus pada kecepatan kipas menggunakan energi lebih sedikit daripada pemulaian berulang. Dalam sistem VFD-controlled ini, tidak hanya ada penghematan energi yang signifikan, tetapi tekanan dan suhu diatur dengan sangat akurat menghasilkan kurangnya stres pada seluruh sistem.

Legislasi yang berlaku

Standar dan legislasi yang berlaku adalah ISO 50001 (standar Manajemen Energi) dan Legislasi Efisiensi Beban Parsial Musiman (SEER).

ISO 50001:2011 menetapkan persyaratan untuk mendirikan, menerapkan, memelihara dan meningkatkan sistem manajemen energi. Tujuannya adalah untuk memungkinkan organisasi untuk mengikuti pendekatan sistematis dalam mencapai peningkatan berkelanjutan dari performa energi, termasuk efisiensi energi, penggunaan energi dan konsumsi. ISO 50001:2011 berlaku untuk semua variabel yang mempengaruhi performa energi yang dapat dipantau dan dipengaruhi oleh organisasi. Ini menetapkan persyaratan yang berlaku untuk pengukuran, dokumentasi dan pelaporan, praktik desain dan pengadaan untuk peralatan, sistem, proses dan personel yang berkontribusi pada performa energi.

Di Eropa, efisiensi musiman peralatan pendingin, chiller dan pendingin udara sering dinilai oleh European Seasonal Energy Efficiency Ratio (ESEER) yang didefinisikan oleh Eurovent Certification Company. Di Kerajaan Britania, Seasonal Energy Efficiency Ratio (SEER) untuk produk pendingin dan pendingin udara, mirip dengan ESEER tetapi dengan faktor bobot profil beban yang berbeda, digunakan untuk sebagian dari perhitungan Building Regulations Part L dalam perangkat lunak Simplified Building Energy Model (SBEM), dan digunakan dalam produksi Energy Performance Certificates (EPC) untuk gedung baru di dalam Inggris dan Uni Eropa; baik sebagai bagian dari European Directive on the energy performance of buildings (EPBD).

Rumus SEER dapat disajikan sebagai berikut:
SEER = a (EER@25% load) + b (EER@50% load) + c (EER@75% load) + d (EER@100% load)
di mana a,b,c,& d adalah faktor bobot profil beban yang relevan dengan aplikasi yang diusulkan.

Standar yang mirip dengan ESEER di Amerika Serikat adalah integrated energy efficiency ratio (IEER).

ESEER dihitung dengan menggabungkan rasio efisiensi energi (EER) operasi beban penuh dan beban parsial, untuk suhu udara atau air musiman yang berbeda, dan termasuk faktor bobot yang sesuai.