Pemanasan secara langsung (direct heating) merupakan metode di mana produk yang akan dipanaskan mendapatkan sumber panas langsung dari gas panas hasil pembakaran bahan bakar atau dengan menggunakan elemen pemanas listrik. Sedangkan, pemanasan secara tidak langsung (indirect heating) adalah kebalikannya, sumber panas didapatkan dengan cara mensirkulasikan heat transfer medium (disebut juga sebagai heat carrier) antara heater dengan produknya (heat consumer).
Ada bermacam-macam heat transfer medium yang digunakan, tergantung pada suhu pemanasan yang diperlukan, bisa menggunakan air, uap, atau heat transfer oil. Pada umumnya untuk aplikasi yang memerlukan panas dengan suhu hingga 100OC, cukup menggunakan medium air saja, tenaga uap digunakan apabila aplikasinya memerlukan pemanasan dengan suhu di atas 150OC. Untuk aplikasi yang memerlukan pemanasan hingga suhu 300OC biasa digunakan medium thermal oil. Perlu dicatat bahwa heat thermal oil ini mempunyai karakteristik yang berbeda dengan lubrication oil, sehingga penggunaannya tidak bisa saling dipertukarkan.
Ada dua hal utama yang akan di bahas pada artikel ini, yaitu pertama perbandingan antara sistem pemanasan secara langsung dan tidak langsung dan yang kedua pembahasan yang lebih rinci mengenai sistem pemanasan secara tidak langsung dengan menggunakan berbagai macam heat transfer medium.
Keunggulan sistem pemanasan secara tidak langsung (indirect heating) dibanding sistem pemanasan langsung (direct heating) adalah sebagai berikut:
- Pemanasan lebih merata sehingga tidak terjadi pemanasan setempat yang dapat merusak sebagian produk yang dipanaskan.
- Pengaturan suhu dan distribusi panas lebih terkontrol.
- Sumber panas (heater) bisa disentralisasi dan panas bisa didistribusikan ke beberapa titik pemakaian, tidak perlu setiap titik menggunakan satu heater.
- Efisiensi pemakaian panasnya sangat tinggi karena panas yang terbuang (heat loss) sangat kecil dibanding dengan sistem direct yang secara individu mempunyai heat loss di setiap titik pemakaian.
- Biaya operasi dan perawatannya jauh lebih kecil.
- Kondisi perpindahan kalor (heat transfer) lebih optimum di setiap titik pemakaian.
- Proses pemanasan dan pendinginan (pengaturan temperatur) dapat dilakukan dengan menggunakan heat carriers yang sama.
- Jika heat transfer medium yang digunakan adalah oil maka dimungkinkan untuk menghasilkan air panas (menggunakan heat exchanger), uap (dengan menggunakan steam generator / re-boiler), atau udara panas (menggunakan air heater).
- Memungkinkan untuk penyimpanan energi panas untuk mengantisipasi lonjakan beban pada waktu yang sangat singkat.
Air, uap, maupun thermal oil merupakan media yang biasa digunakan pada sistem pemanasan secara tidak langsung (indirect heating) dan masing-masing media mempunyai karakteristik yang berbeda-beda.Air, merupakan media yang sangat populer dan banyak digunakan untuk aplikasi dengan rentang suhu hingga 100OC, karena sifat-sifatnya yang lebih baik daripada media lain pada rentang suhu ini, yakni:
- Titik didih pada tekanan udara terbuka : 100OC
- Titik beku : 0OC
- Panas jenis yang tinggi: 4200 kJ/(m3K)
- Konduktivitas panas yang tinggi: 0,6 W/(mK)
- Viskositas rendah : 1 x 10-6m2/s at 20OC
Uap, karena tingginya enthalpy penguapan air yang mencapai 2257 kJ/kg pada 100OC dan mahalnya peralatan pada sistem bertekanan maka untuk aplikasi yamg memerlukan pemanasan di atas 150OC biasa digunakan tenaga uap, terlepas dari ada atau tidaknya air kondensat yang bisa dimanfaatkan lagi.
Pada sistem yang menggunakan tenaga uap (steam), masalah corrosion, deposits dan scalling dapat di atasi dengan menggunakan peralatan pemroses air (water treatment) yang sesuai.
Thermal Oil, sebagai media penukar panas, oleh beberapa orang dianggap sebagai alternatif yang lebih baik untuk mengatasi masalah kualitas air dan keterbatasan temperatur sistem.
Keuntungan pemakaian thermal fluid heaters dibanding dengan sistem lainnya, secara umum bisa dilihat sebagai berikut:
- Effisiensi, banyak orang percaya bahwa thermal fluid heaters mempunyai efisiensi 5 hingga 8% lebih baik dibandingkan dengan penggunaan sistem uap konvensional, hal ini dikarenakan pada sistem uap konvensional banyak terdapat heat loss misalnya di steam trap 6% hingga 14% tergantung panjangnya pipa instalasi dari sistemnya. Selain itu heat loss di air blowdown hingga 3%, dan heat loss di deaerator hingga 2%.
- Sertifikasi, untuk mengoperasikan sistem uap bertekanan diperlukan sertifikasi baik operator yang menjalankannya maupun instalasinya sendiri, di banyak negara hal ini merupakan undang-undang yang harus dipatuhi sehingga berdampak terhadap biaya operasional.
- Tidak seperti sistem uap bertekanan, hampir semua instalasi thermal fluid heaters beroperasi pada tekanan atmosfir. Tekanan pada sistem ini hanya terbatas pada tekanan pompa sirkulasi yang digunakan, yang hanya berkisar antara 2 – 4 bar.
- Korosi, sistem uap sangat rentan terhadap korosi, udara dan garam yang terkandung di dalam air merupakan komponen utama penyebab korosi. Uap juga sangat abrasif terhadap logam karena tidak adanya daya lumas.
- Thermal oil yang digunakan pada thermal fluid heaters tidak korosif dan berdaya lumas sama dengan minyak pelumas sehingga tidak menyebabkan korosi dan abrasi pada logam.
- Maintenance, karena tidak adanya steam traps, condensate return, dan chemical dosing pada boiler water pada sistem thermal fluid heaters maka otomatis maintenance-nya juga lebih sedikit.
- Ramah Lingkungan, lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan steam boiler yang penggunaan airnya harus diproses secara mekanikal maupun kimiawi sehingga pembuangan air limbahnya harus aman untuk lingkungan.
- Keamanan, tidak seperti pada steam boiler yang memerlukan tekanan tinggi untuk suhu operasi yang tinggi, thermal fluid heaters beroperasi pada tekanan atmosfir sehingga sangat aman. Tekanan yang terjadi pada sistem thermal fluid heaters hanya akibat tekanan pompa sirkulasi dan bukan tekanan karena tekanan yang diperlukan untuk mencapai temperatur kerja yang diinginkan.
- Kontrol suhu, Pengontrolan suhu pada sistem thermal oil dilakukan langsung pada suhu thermal oilnya, sehingga lebih akurat dibandingkan dengan pada steam boiler yang diatur dengan cara mengatur tekanan kerja dari sistem
- Biaya, Investasi dan biaya operasi thermal fluid heaters relative lebih rendah dibandingkan dengan steam boiler.
