Kinerja Sistem Pendingin pada Partial Load: Peran VFD & EEV dalam Efisiensi Energi

Sebagian besar sistem pendingin industri, termasuk cold storage dan cold room, tidak beroperasi secara terus-menerus pada beban penuh (full load). Dalam praktiknya, sistem lebih sering bekerja pada mode partial load, terutama ketika suhu ruang sudah mendekati set point atau saat aktivitas produksi menurun.

Berbagai studi lapangan menunjukkan bahwa lebih dari 70% waktu operasi sistem pendingin berada pada kondisi beban parsial. Sayangnya, masih banyak sistem refrigerasi yang dirancang hanya optimal pada kondisi full load. Akibatnya, ketika beban menurun, sistem justru menjadi boros energi, tidak stabil, dan mempercepat keausan komponen.

Untuk menjawab tantangan ini, teknologi modern menghadirkan dua komponen kunci dalam desain sistem pendingin efisien:

• VFD (Variable Frequency Drive) untuk mengatur kecepatan kompresor dan kipas, serta

• EEV (Electronic Expansion Valve) untuk mengontrol aliran refrigeran secara presisi.

Kombinasi keduanya memungkinkan sistem menyesuaikan kapasitas pendinginan dengan kebutuhan aktual secara otomatis, efisien, dan stabil.

1. Apa yang Terjadi Saat Sistem Bekerja di Partial Load?

Bayangkan sebuah cold storage dengan kapasitas desain 50 kW. Pada malam hari atau saat produk sudah stabil, kebutuhan pendinginan mungkin hanya sekitar 20–25 kW. Namun jika sistem tetap memaksa kompresor dan kipas beroperasi pada kapasitas penuh, berbagai masalah akan muncul.

Beberapa kondisi umum yang sering terjadi pada sistem tanpa pengaturan partial load antara lain:

• Kompresor sering ON–OFF, meningkatkan konsumsi listrik dan stres mekanis.

• Superheat evaporator tidak stabil, berisiko terhadap kesehatan kompresor.

• Tekanan suction dan discharge mengalami fluktuasi tajam.

• COP (Coefficient of Performance) menurun secara signifikan.

• Umur komponen menjadi lebih pendek dan kebutuhan maintenance meningkat.

Kondisi inilah yang membuat banyak sistem pendingin terlihat “berjalan”, tetapi sebenarnya tidak bekerja secara efisien dan aman. Di sinilah peran VFD dan EEV menjadi sangat krusial.

2. Fungsi dan Manfaat VFD (Variable Frequency Drive)

2.1. Prinsip Kerja VFD

VFD bekerja dengan mengatur frekuensi listrik yang masuk ke motor kompresor atau kipas, umumnya dalam rentang 20–60 Hz. Dengan menurunkan frekuensi, kecepatan putar motor ikut berkurang, sehingga kapasitas pendinginan menyesuaikan kebutuhan aktual sistem.

Berbeda dengan sistem konvensional yang mengatur kapasitas melalui ON–OFF, VFD memungkinkan pengaturan kapasitas secara kontinu.

2.2. Manfaat VFD pada Sistem Pendingin

Penerapan VFD memberikan beberapa keuntungan utama:

Saat ini, banyak pabrikan seperti RefComp dan Bitzer telah menyediakan kompresor semi-hermetic yang inverter ready, kompatibel dengan VFD dari merek industri seperti ABB, Danfoss, dan Carel. Sistem ini tetap mempertahankan COP tinggi bahkan pada beban 30–60%.

3. Fungsi dan Manfaat EEV (Electronic Expansion Valve)

3.1. Prinsip Kerja EEV

EEV merupakan pengembangan dari TXV (Thermostatic Expansion Valve) konvensional. Berbeda dengan TXV yang bekerja secara mekanis, EEV dikontrol oleh mikroprosesor yang menerima input dari sensor suhu dan tekanan secara real-time.

Dengan sistem ini, superheat evaporator dapat dijaga secara presisi, bahkan saat beban pendinginan berubah-ubah.

3.2. Keunggulan EEV dibanding TXV

Secara teknis, EEV memiliki beberapa keunggulan signifikan:

EEV mampu mengatur jumlah refrigeran secara tepat sehingga evaporator selalu bekerja optimal — penuh, tetapi tidak banjir. Hal ini membuat sistem lebih stabil, efisien, dan aman bagi kompresor.

4. Sinergi antara VFD dan EEV pada Sistem Refrigerasi

VFD dan EEV tidak bekerja sendiri-sendiri, melainkan saling melengkapi dalam sistem pendingin modern.

Dengan kombinasi keduanya, sistem mampu:

• Beradaptasi secara dinamis terhadap perubahan beban,

• Menjaga stabilitas tekanan dan suhu,

• Mengoptimalkan COP di seluruh rentang operasi.

Dalam praktiknya, penerapan VFD dan EEV dapat menghemat konsumsi energi hingga 30–50% dibanding sistem konvensional tanpa kontrol partial load.

5. Studi Kasus Penerapan VFD dan EEV

Sebuah sistem cold storage berkapasitas 100 kW menggunakan:

• 2 unit kompresor RefComp semi-hermetic (inverter ready)

• Evaporator Güntner

• Sistem kontrol Carel pRack dengan EVD Evolution

Hasil Uji Lapangan:

Secara keseluruhan, efisiensi energi meningkat sekitar 29%, dengan umur kompresor lebih panjang hingga 25–30%.

6. Kesimpulan

Mode partial load merupakan kondisi operasi dominan dalam sistem pendingin industri modern. Tanpa pengaturan yang tepat, sistem akan mengalami pemborosan energi, ketidakstabilan suhu, dan penurunan umur peralatan.

Penerapan VFD dan EEV memungkinkan sistem pendingin:

• Menyesuaikan kapasitas dengan kebutuhan aktual,

• Meningkatkan efisiensi energi,

• Menjaga stabilitas suhu ruang,

• Memperpanjang umur komponen utama.

Saat ini, teknologi VFD dan EEV telah menjadi standar baru dalam desain sistem refrigerasi efisien dan banyak diterapkan oleh pabrikan global seperti RefComp, Bitzer, Güntner, dan Carel.

Dalam industri yang menuntut keandalan tinggi, optimalisasi kinerja pada partial load bukan lagi pilihan, melainkan kebutuhan.

Baca juga:

• Keunggulan Carel Controller dibandingkan brand lain

• Cara membuat Cold Room Hemat Energi Hingga 30%

• Perbedaan TXV dan EEV untuk Sistem Refrigerasi