Rancang Bangun Aplikasi Termal Untuk Sistem Refrigerasi Kompresi Uap Berbasis Web

Abstract

Pertumbuhan industri global, khususnya pada sektor pangan, telah meningkatkan kebutuhan akan fasilitas cold storage untuk menjaga kualitas bahan pangan selama penyimpanan. Namun, proses perancangan dan pembuatan prototipe cold storage memerlukan waktu yang cukup lama serta biaya yang relatif tinggi. Untuk mengatasi tantangan tersebut, konsep digital twin technology diadopsi guna meningkatkan efisiensi dalam proses perancangan dan pengujian sistem refrigerasi melalui simulasi berbasis web. Dalam penelitian ini, aplikasi termal berbasis web bernama THE POCI dikembangkan dengan menggunakan metode System Development Life Cycle (SDLC). Aplikasi ini dirancang untuk mengevaluasi performa cold storage berdasarkan tiga parameter utama, yaitu kapasitas pendinginan, konsumsi daya listrik, dan Coefficient of Performance (COP). Selain itu, THE POCI juga dilengkapi dengan fitur estimasi emisi menggunakan pendekatan Life Cycle Climate Performance (LCCP). Setelah proses pengembangan selesai, seluruh fungsi aplikasi diverifikasi untuk memastikan setiap fitur bekerja sesuai rancangan. Selanjutnya, validasi model dilakukan menggunakan metode MAPE untuk menilai akurasi simulasi. Studi eksperimental dilakukan pada sistem cold storage yang sudah ada untuk mengevaluasi kondisi operasionalnya ketika menggunakan refrigeran R32 pada berbagai tekanan hisap, yaitu 1,3 bar, 1,8 bar, 2,3 bar, dan 2,8 bar. Validasi aplikasi dilakukan dengan membandingkan hasil simulasi dengan data eksperimen. Hasil validasi menunjukkan tingkat kesalahan sebesar 17,78% untuk kapasitas pendinginan, 11,00% untuk daya kompresor, dan 14,30% untuk COP. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem yang beroperasi pada tekanan 1,3 bar menghasilkan COP tertinggi pada eksperimen maupun simulasi dengan nilai berturut-turut 6,46 dan 6,92, serta emisi terendah sebesar 31.598 kgCO2e. Simulasi juga dilakukan dengan berbagai jenis refrigeran, termasuk hidrokarbon, hidrofluorokarbon, azeotrop, dan refrigeran alami untuk membandingkan performa sistem. Penerimaan pengguna terhadap THE POCI dievaluasi menggunakan metode System Usability Scale (SUS) yang melibatkan 47 responden. Skor SUS sebesar 64,41 termasuk dalam Grade C, kategori marginal. Hal ini menunjukkan bahwa aplikasi cukup mudah digunakan dan memberikan pengalaman pengguna yang tergolong “OK”. Nilai NPS berada pada kategori pasif, yang mengindikasikan bahwa pengguna umumnya puas tetapi belum memiliki kecenderungan kuat untuk merekomendasikan THE POCI.

Kata kunci: Aplikasi Berbasis Web, Digital twin technology, Life Cycle Climate Performance, THE POCI, Siklus Refrigerasi Kompresi Uap.

The growth of global industries, particularly in the food sector, has increased the demand for cold storage facilities to preserve food quality during storage. However, the design and prototyping of cold storage systems require considerable time and relatively high costs. To address these challenges, the concept of digital twin technology is adopted to enhance the efficiency of designing and testing refrigeration systems through web-based simulations. In this study, a web-based thermal application called THE POCI was developed using the System Development Life Cycle (SDLC) method. The application is designed to evaluate cold storage performance based on three key parameters: cooling capacity, electrical power consumption, and the Coefficient of Performance (COP). Additionally, THE POCI is equipped with an emission estimation feature employing the Life Cycle Climate Performance (LCCP) approach. After the development phase was completed, all application functions were verified to ensure that each feature operated as intended. Model validation was then conducted using the MAPE method to assess simulation accuracy. An experimental study was performed on an existing cold storage system to evaluate its operating conditions when using R32 refrigerant at various suction pressures: 1,3 bar, 1,8 bar, 2,3 bar, and 2,8 bar. Application validation was carried out by comparing simulation results with experimental data. The validation results showed error levels of 17,78% for cooling capacity, 11,00% for compressor power, and 14,30% for COP. The findings indicated that the system operating at 1.3 bar achieved the highest COP in both experiments and simulations, with values of 6,46 and 6,92, respectively, along with the lowest emissions of 31.598 kgCO2e. Additional simulations were conducted using various types of refrigerants, including hydrocarbons, hydrofluorocarbons, azeotropes, and natural refrigerants, to compare system performance. User acceptance of THE POCI was evaluated using the System Usability Scale (SUS) with 47 respondents. The SUS score of 64,41 corresponds to Grade C, categorized as marginal. This indicates that the application is reasonably easy to use and provides an “OK” user experience. The NPS score falls within the passive category, suggesting that users are generally satisfied but not strongly inclined to recommend THE POCI.

Keywords: Vapor Compression Refrigeration Cycle, Digital twin technology, Application, Life Cycle Climate Performance.