Cara Memilih Jenis Freon / Refrigeran yang Tepat untuk Cold Room

Pemilihan freon atau refrigeran untuk cold room merupakan salah satu keputusan penting dalam desain sistem refrigeration.

Refrigeran yang tepat akan memengaruhi:

• kemampuan sistem mencapai suhu target,
• kapasitas pendinginan,
• efisiensi energi,
• tekanan kerja,
• temperatur discharge compressor,
• kompatibilitas compressor dan expansion valve,
• keamanan sistem,
• hingga biaya operasional jangka panjang.

Kesalahan memilih refrigeran dapat menyebabkan compressor bekerja di luar operating envelope, konsumsi listrik meningkat, cooling capacity menurun, bahkan memperpendek umur komponen.

Karena itu, refrigeran tidak sebaiknya dipilih hanya berdasarkan jenis freon yang paling mudah ditemukan atau yang biasa digunakan teknisi.

Pemilihannya harus mempertimbangkan target temperatur cold room, jenis compressor, karakteristik refrigeran, kondisi ambient, regulasi, serta kebutuhan jangka panjang sistem.

Apa Itu Refrigeran?

Refrigeran adalah fluida kerja yang bersirkulasi di dalam sistem pendingin.

Secara sederhana, siklus refrigeration bekerja seperti berikut:

Compressor

↓

Condenser

↓

Expansion Device

↓

Evaporator

↓

Kembali ke Compressor

Di evaporator, refrigeran menyerap panas dari ruang cold storage.

Kemudian compressor menaikkan tekanan refrigeran sebelum panas tersebut dibuang melalui condenser.

Karena karakteristik setiap refrigeran berbeda, refrigeran yang digunakan akan memengaruhi tekanan, temperatur, kapasitas, efficiency, dan desain keseluruhan sistem.

Freon dan Refrigeran, Apakah Sama?

Dalam penggunaan sehari-hari, masyarakat sering menyebut semua refrigeran sebagai freon.

Namun secara teknis, istilah yang lebih tepat adalah refrigeran.

Refrigeran memiliki berbagai jenis dan kelompok seperti:

• HFC,
• HFO,
• campuran HFC/HFO,
• hidrokarbon,
• CO₂,
• ammonia,
• dan refrigeran lainnya.

Masing-masing memiliki karakteristik berbeda.

Faktor yang Harus Dipertimbangkan Saat Memilih Refrigeran Cold Room

1. Tentukan Target Temperatur Cold Room

Ini merupakan langkah pertama.

Cold room dapat dibagi menjadi beberapa aplikasi.

Chiller Room

Umumnya bekerja pada sekitar:

0°C hingga +10°C

Contoh aplikasi:

• buah,
• sayuran,
• minuman,
• dairy product,
• bahan makanan segar.

Medium Temperature Cold Room

Dapat bekerja di sekitar:

0°C hingga -10°C

Tergantung produk dan desain sistem.

Freezer Room

Umumnya bekerja sekitar:

-18°C hingga -25°C

Digunakan untuk:

• frozen food,
• daging,
• seafood,
• produk beku.

Blast Freezer / ABF

Dapat menggunakan temperatur ruangan:

-30°C hingga -40°C atau lebih rendah

Semakin rendah temperatur yang dibutuhkan, semakin besar tuntutan terhadap compressor dan refrigeran.

Karena itu refrigeran yang bekerja baik pada chiller belum tentu menjadi pilihan terbaik untuk freezer suhu rendah.

2. Perhatikan Evaporating Temperature

Target temperatur ruangan tidak sama dengan temperatur evaporasi refrigeran.

Sebagai contoh, cold room memiliki target:

-20°C

Temperatur evaporasinya dapat dirancang lebih rendah, misalnya:

-25°C hingga -30°C

tergantung:

• evaporator TD,
• airflow,
• kelembapan,
• jenis produk,
• desain coil.

Refrigeran yang dipilih harus mampu bekerja dengan baik pada evaporating temperature tersebut.

3. Pastikan Kompatibel dengan Compressor

Ini merupakan salah satu hal terpenting.

Jangan memilih refrigeran terlebih dahulu kemudian memaksakannya pada compressor.

Manufacturer compressor biasanya menyediakan daftar refrigeran yang disetujui.

Periksa:

• refrigerant approval,
• operating envelope,
• evaporating temperature,
• condensing temperature,
• discharge temperature,
• oil type,
• maximum pressure,
• compressor capacity.

Dalam retrofit R404A misalnya, Danfoss menekankan perlunya memeriksa approval compressor, operating envelope, expansion valve, oil compatibility, safety control, discharge temperature, refrigerant charge, serta sizing komponen sebelum beralih ke refrigeran lain.

4. Perhatikan Cooling Capacity

Setiap refrigeran memiliki kapasitas volumetrik dan karakteristik thermodynamic berbeda.

Mengganti refrigeran tidak selalu menghasilkan cooling capacity yang sama.

Sebagai contoh, pada beberapa sistem yang sebelumnya menggunakan R404A, R448A atau R449A dapat memberikan kapasitas yang mirip atau sedikit lebih rendah tergantung operating condition, sambil memberikan potensi peningkatan efisiensi energi.

Karena itu sebaiknya lakukan selection menggunakan software manufacturer atau data engineering aktual.

5. Perhatikan Energy Efficiency

Refrigeran yang tepat bukan hanya mampu mencapai suhu target.

Yang lebih penting adalah berapa besar energi yang dibutuhkan untuk mencapai dan mempertahankan suhu tersebut.

Parameter yang dapat diperhatikan antara lain:

COP — Coefficient of Performance

atau:

EER — Energy Efficiency Ratio

Semakin baik efficiency sistem, semakin kecil energi listrik yang diperlukan untuk kapasitas pendinginan yang sama.

6. Perhatikan GWP Refrigeran

GWP atau Global Warming Potential menunjukkan potensi suatu refrigeran dalam memberikan dampak pemanasan global dibandingkan CO₂.

Sebagai contoh, referensi EPA mencantumkan nilai GWP sekitar:

Refrigeran	GWP
R404A	3.922
R448A	1.386
R449A	1.396
R290	3,3
R717 / Ammonia	1
R744 / CO₂	1

Nilai tersebut menunjukkan mengapa refrigeran dengan GWP tinggi semakin mendapat perhatian dalam kebijakan transisi refrigeran di berbagai negara.

Untuk proyek baru, strategi refrigeran sebaiknya mempertimbangkan tidak hanya kebutuhan hari ini, tetapi juga kemungkinan perubahan regulasi dan ketersediaan refrigeran pada masa mendatang.

7. Perhatikan Safety Classification

Refrigeran juga memiliki klasifikasi keselamatan.

Beberapa klasifikasi yang sering ditemui antara lain:

A1

→ tingkat toksisitas lebih rendah dan tidak memiliki flame propagation pada kondisi klasifikasi standar.

A2L

→ tingkat toksisitas lebih rendah dengan karakteristik mildly flammable.

A3

→ refrigeran dengan flammability lebih tinggi.

Contohnya R290 atau propane memiliki GWP sangat rendah tetapi termasuk refrigeran hidrokarbon sehingga membutuhkan desain dan prosedur keselamatan khusus.

Karena itu pemilihan refrigeran tidak boleh hanya berdasarkan GWP terendah.

Safety harus tetap menjadi faktor utama.

Mengenal Beberapa Refrigeran yang Digunakan pada Cold Room

R404A

R404A pernah menjadi salah satu refrigeran yang sangat umum digunakan pada commercial refrigeration.

Aplikasi tradisionalnya antara lain:

• freezer,
• cold room,
• display refrigeration,
• low-temperature refrigeration.

Kelebihannya antara lain:

• dikenal luas oleh teknisi,
• kapasitas pendinginan baik,
• banyak komponen refrigeration lama yang dirancang untuk refrigeran ini.

Namun kekurangan utamanya adalah nilai GWP yang tinggi.

EPA mencantumkan GWP R404A sekitar 3.922.

Karena itu pada desain sistem baru, alternatif dengan GWP lebih rendah semakin banyak dipertimbangkan.

R448A

R448A merupakan refrigeran blend dengan GWP lebih rendah dibandingkan R404A.

EPA mencantumkan GWP R448A sekitar 1.386–1.387, jauh di bawah R404A.

Refrigeran ini banyak dipertimbangkan untuk:

• medium-temperature refrigeration,
• low-temperature refrigeration tertentu,
• retrofit sistem R404A yang kompatibel.

Danfoss menyebut R448A dapat memberikan peningkatan energy efficiency dibandingkan R404A pada aplikasi cold room tertentu.

Namun karena merupakan refrigeran blend, installer juga perlu memperhatikan temperature glide.

R449A

R449A memiliki karakteristik penggunaan yang mirip dengan R448A.

GWP-nya berada sekitar 1.396–1.400 menurut referensi EPA.

R449A dapat digunakan sebagai salah satu alternatif R404A pada sistem yang sudah dikonfirmasi kompatibilitasnya.

Danfoss juga menyebut R449A menawarkan potensi efisiensi energi yang lebih baik dibandingkan R404A pada kondisi tertentu.

Namun R449A bukan berarti dapat langsung dimasukkan ke semua mesin R404A tanpa evaluasi.

R452A

R452A dapat menjadi pilihan pada aplikasi low-temperature tertentu ketika operating envelope dan discharge temperature menjadi pertimbangan penting.

Danfoss menjelaskan bahwa R452A dapat menawarkan operating map yang lebih luas pada beberapa aplikasi low-temperature, sedangkan R448A dan R449A umumnya menawarkan GWP lebih rendah serta energy performance yang baik.

Karena itu pemilihannya sangat tergantung pada compressor dan application condition.

R290 — Propane

R290 merupakan refrigeran natural berbasis hydrocarbon.

Keunggulan utamanya adalah GWP yang sangat rendah, sekitar 3,3 menurut referensi EPA.

Selain itu R290 memiliki karakteristik thermodynamic yang sangat baik.

Namun R290 termasuk refrigeran flammable, sehingga desain sistem harus mengikuti batas charge, ventilation, electrical safety, leak management, serta standar yang berlaku.

Refrigeran ini tidak boleh dianggap sebagai pengganti langsung R404A atau refrigeran lain tanpa redesign sistem.

R744 — CO₂

R744 merupakan carbon dioxide atau CO₂.

Nilai GWP referensinya adalah sekitar:

1

CO₂ semakin banyak digunakan pada commercial dan industrial refrigeration.

Keunggulannya:

• GWP sangat rendah,
• tidak mudah terbakar,
• cocok untuk berbagai arsitektur refrigeration modern.

Namun CO₂ bekerja pada tekanan jauh lebih tinggi dibandingkan banyak sistem HFC konvensional.

Artinya komponen harus dirancang khusus untuk R744.

R717 — Ammonia

R717 atau ammonia sudah lama digunakan dalam industrial refrigeration.

Nilai GWP-nya sekitar:

1

menurut tabel referensi EPA.

Ammonia memiliki performa thermodynamic yang sangat baik dan banyak digunakan pada:

• cold storage besar,
• food processing,
• freezing plant,
• industrial refrigeration.

Namun ammonia memiliki karakteristik toksisitas yang membutuhkan desain plant, ventilation, detection system, emergency procedure, serta tenaga teknis yang kompeten.

Karena itu R717 lebih umum digunakan pada sistem industrial berskala besar dibandingkan small cold room sederhana.

Refrigeran Mana yang Cocok untuk Chiller?

Untuk cold room medium temperature, pemilihannya sangat tergantung equipment.

Beberapa sistem modern dapat menggunakan:

• R448A,
• R449A,
• refrigeran A2L tertentu,
• R290 pada equipment yang memang dirancang untuk hydrocarbon,
• CO₂ pada sistem khusus.

Jika menggunakan condensing unit package, pilihan terbaik adalah mengikuti refrigeran yang sudah disetujui manufacturer.

Jangan hanya menentukan refrigeran berdasarkan temperatur ruangan.

Refrigeran Mana yang Cocok untuk Freezer -20°C?

Untuk freezer sekitar:

-18°C hingga -25°C

beberapa pilihan yang dapat ditemui pada sistem commercial refrigeration antara lain:

• R404A pada sistem existing lama,
• R448A,
• R449A,
• R452A,
• refrigeran lain yang telah disetujui manufacturer.

Untuk proyek baru, pilihan sebaiknya mempertimbangkan refrigeran dengan GWP lebih rendah serta roadmap regulasi.

Untuk existing freezer R404A, R448A atau R449A sering dipertimbangkan sebagai retrofit A1 apabila compressor dan komponen sistem kompatibel.

Bagaimana dengan ABF -40°C?

Air Blast Freezer membutuhkan evaluasi lebih serius karena evaporating temperature dapat sangat rendah.

Parameter yang perlu diperiksa:

• compressor operating envelope,
• compression ratio,
• discharge temperature,
• cooling capacity,
• oil return,
• refrigerant mass flow,
• economizer atau vapor injection bila digunakan,
• condensing temperature.

Pada aplikasi seperti ini pemilihan refrigeran tidak sebaiknya berdasarkan tabel sederhana.

Selection compressor perlu dilakukan menggunakan operating condition aktual.

Jangan Mengganti Refrigeran Secara Sembarangan

Ini merupakan kesalahan yang cukup berbahaya.

Misalnya sistem awal menggunakan:

R404A

kemudian langsung dikosongkan dan diganti:

R449A

tanpa pengecekan lain.

Meskipun R449A dapat menjadi alternatif pada sejumlah sistem R404A, refrigeran tersebut bukan universal drop-in replacement.

Danfoss menyebut retrofit perlu mengevaluasi antara lain:

• compressor approval,
• expansion valve,
• oil compatibility,
• controller setting,
• pressure safety,
• discharge temperature,
• filter drier,
• refrigerant charge,
• serta performa sistem setelah commissioning.

Setelah retrofit, teknisi juga perlu memeriksa:

• suction pressure,
• discharge pressure,
• superheat,
• subcooling,
• discharge temperature,
• compressor current,
• room temperature,
• cooling capacity.

Perhatikan Temperature Glide

Beberapa refrigeran seperti R448A dan R449A merupakan refrigerant blend.

Artinya refrigeran tersebut memiliki temperature glide.

Temperature glide adalah perubahan temperatur refrigeran selama proses evaporasi atau kondensasi pada tekanan relatif tetap.

Karena itu pembacaan:

bubble point

dan:

dew point

menjadi penting saat melakukan commissioning.

Teknisi harus mengetahui kondisi mana yang digunakan ketika menghitung:

• superheat,
• subcooling,
• evaporating temperature,
• condensing temperature.

Perhatikan Jenis Oli Compressor

Tidak semua refrigeran menggunakan kombinasi oil yang sama.

Jenis oli dapat berupa:

• mineral oil,
• alkylbenzene,
• POE,
• atau jenis lainnya.

Gunakan oil yang direkomendasikan manufacturer compressor.

Kesalahan oil compatibility dapat menyebabkan:

• lubrication buruk,
• oil return bermasalah,
• compressor wear,
• bahkan compressor failure.

Bagaimana Memilih Refrigeran untuk Sistem Baru?

Untuk proyek baru, lakukan proses berikut.

Langkah 1 — Tentukan Aplikasi

Apakah:

• chiller,
• freezer,
• blast freezer,
• process cooling,
• cold warehouse?

Langkah 2 — Tentukan Target Temperatur

Contoh:

+5°C

-20°C

atau:

-40°C

Langkah 3 — Tentukan Design Condition

Tentukan:

• evaporating temperature,
• condensing temperature,
• superheat,
• subcooling,
• ambient temperature.

Langkah 4 — Tentukan Kandidat Refrigeran

Pertimbangkan:

• cooling performance,
• compressor availability,
• safety,
• GWP,
• regulation,
• refrigerant availability.

Langkah 5 — Select Compressor

Gunakan software atau technical data manufacturer.

Periksa:

• cooling capacity,
• power input,
• COP,
• discharge temperature,
• operating envelope.

Langkah 6 — Select Expansion Valve

Expansion valve harus sesuai dengan refrigeran dan capacity.

Langkah 7 — Select Condenser dan Evaporator

Pastikan capacity keduanya sesuai dengan operating condition refrigeran.

Langkah 8 — Periksa Safety

Evaluasi:

• refrigerant classification,
• maximum charge,
• ventilation,
• leak detection,
• high-pressure protection,
• low-pressure protection.

Perbandingan Sederhana Refrigeran

Refrigeran	GWP Referensi	Karakteristik Umum	Catatan
R404A	3.922	A1, refrigeration lama	GWP tinggi
R448A	±1.386	A1, MT/LT	Alternatif R404A pada sistem kompatibel
R449A	±1.396	A1, MT/LT	Alternatif R404A pada sistem kompatibel
R452A	±2.140	A1, LT	Operating envelope dapat menguntungkan pada aplikasi tertentu
R290	±3,3	Natural refrigerant	Flammable, perlu desain khusus
R744	1	CO₂	Tekanan operasi tinggi
R717	1	Ammonia	Sangat baik untuk industrial refrigeration, perlu safety khusus

Nilai GWP dapat berbeda tergantung basis metodologi dan referensi regulasi yang digunakan, sehingga untuk proyek aktual sebaiknya gunakan data yang diwajibkan oleh regulasi setempat dan manufacturer equipment.

Kesalahan yang Sering Terjadi Saat Memilih Refrigeran

Memilih Berdasarkan Harga Refrigeran

Harga refrigeran hanya salah satu bagian dari total operating cost.

Perhatikan juga:

• efficiency,
• equipment cost,
• availability,
• maintenance,
• masa depan regulasi.

Mengabaikan Compressor Envelope

Compressor dapat tetap menyala tetapi beroperasi di luar safe envelope.

Hal ini dapat menyebabkan:

• high discharge temperature,
• overheating,
• oil degradation,
• premature failure.

Menganggap Semua Refrigeran Bisa Diretrofit

Tidak semua refrigeran dapat menggantikan refrigeran lain secara langsung.

Mengabaikan Safety Classification

Refrigeran GWP rendah belum tentu dapat dipasang pada sistem lama.

Contohnya refrigeran hidrokarbon memerlukan sistem yang dirancang untuk refrigeran flammable.

Tidak Memeriksa Expansion Valve

Perubahan refrigeran dapat memengaruhi valve capacity dan superheat.

Mengabaikan Regulasi Masa Depan

Cold storage merupakan investasi jangka panjang.

Jika equipment digunakan selama 10–15 tahun, strategi refrigeran perlu mempertimbangkan kemungkinan pembatasan HFC dan perkembangan refrigeran rendah GWP.

Rekomendasi Praktis

Untuk sistem existing:

Jangan mengganti refrigeran sebelum memastikan compatibility manufacturer.

Untuk cold room baru:

Jangan memilih compressor sebelum menentukan refrigerant strategy dan operating condition.

Untuk freezer suhu rendah:

Perhatikan discharge temperature dan compressor operating envelope.

Untuk refrigeran flammable atau toxic:

Gunakan desain, perangkat keselamatan, dan teknisi yang sesuai dengan standar yang berlaku.

Untuk proyek jangka panjang:

Pertimbangkan refrigeran dengan GWP lebih rendah selama secara teknis dan ekonomis sesuai dengan aplikasi.

Kesimpulan

Tidak ada satu jenis refrigeran yang otomatis menjadi pilihan terbaik untuk semua cold room.

Refrigeran harus dipilih berdasarkan:

• target temperatur,
• evaporating temperature,
• condensing temperature,
• compressor compatibility,
• cooling capacity,
• efficiency,
• discharge temperature,
• safety classification,
• GWP,
• ketersediaan komponen,
• dan regulasi.

R404A masih dapat ditemukan pada banyak existing refrigeration system, tetapi GWP-nya relatif tinggi.

R448A dan R449A menjadi alternatif lower-GWP A1 yang banyak dipertimbangkan pada commercial refrigeration tertentu, termasuk retrofit R404A yang kompatibel.

Sementara itu refrigeran natural seperti R290, R744, dan R717 menawarkan GWP yang sangat rendah, tetapi masing-masing memiliki karakteristik safety dan desain sistem yang berbeda.

Karena itu pemilihan refrigeran terbaik bukan hanya pertanyaan:

“Freon apa yang paling dingin?”

Tetapi:

“Refrigeran apa yang memberikan kombinasi terbaik antara kapasitas, efisiensi, keamanan, kompatibilitas, dan keberlanjutan untuk sistem ini?”

Konsultasi Sistem Refrigeration dan Cold Storage

PT Gratia Techniques Mandiri Indonesia menyediakan layanan perencanaan dan pengembangan sistem cold storage untuk kebutuhan komersial dan industri.

Ruang lingkup engineering dapat mencakup:

• cooling load calculation,
• pemilihan refrigeran,
• compressor selection,
• condenser selection,
• evaporator selection,
• expansion valve,
• control panel,
• sistem proteksi,
• serta smart monitoring system.

Dengan proses selection yang benar sejak tahap desain, cold storage dapat bekerja lebih stabil, efisien, aman, dan sesuai dengan karakteristik produk yang disimpan.