Sistem sirkulasi air panas adalah sistem yang memutarkan air panas melalui pipa sedemikian sehingga menghasilkan air panas yang stabil. Sebagai suatu sistem pemanas air, maka peralatan ini juga membutuhkan komponen yang sesuai pula dengan jenis operasional yang nantinya akan dijalankan alat pemanas termosifon ini.
2.1.1. Kolektor
Kolektor merupakan suatu komponen atau peralatan yang berfungsi untuk menangkap atau menerima radiasi matahari yang digunakan untuk memanaskan air yang mengalir di dalam kolektor. Bahan untuk kolektor ini menggunakan kaca (glass) dan tembaga (cooper). Kaca berfungsi sebagai penerima dan pengumpul sinar matahari. Kaca mempunyai konduktivitas thermal rata – rata 0,78 W/m.0C, sifat kaca menyebabkan panas yang ditransmisikan relatif lebih besar. Kaca baik untuk digunakan pada tempat yang terkena sinar matahari langsung. Pada alat pemanas air ini digunakan kaca dengan ketebalan 3 mm, dengan pertimbangan
kaca mempunyai ketebalan yang ideal untuk menyerap sinar matahari dan juga mempunyai kekuatan yang cukup jika terjadi pemuaian.
Tembaga mempunyai sifat sebagai penghantar panas dan penghantar listrik yang baik. Selain mempunyai daya hantar panas yang baik, tembaga juga mempunyai daya tahan tinggi terhadap terjadinya karat sehingga biasa digunakan pada pembuatan alat pemanas. Tembaga juga lebih mudah dibentuk maupun dirol seperti pada pengerolan untuk pembentukan pipa kolektor.
Gambar 2.1 Kolektor pipa seri dan pipa paralel
Kolektor pelat rata adalah suatu kotak pengumpul panas dari matahari yang dibatasi dengan suatu penutup plastik atau kaca yang disebut glazing dan suatu pelat penyerap berwarna gelap. Pemasangan kaca yang dapat tembus cahaya atau transparan. Tembus cahaya (hanya meneruskan sinar), kaca tipis adalah suatu
material yang umum digunakan untuk pelat rata, sebab kaca tipis memancarkan suatu prosentase yang tinggi dari total energi yang tersedia. Pemasangan kaca memungkinkan kaca cahaya untuk mengenai pelat penyerap tapi mengurangi jumlah panas yang dapat dilepas. Alas dan sisi dari kolektor biasanya diisolasi, tujuannya untuk mengurangi atau memperkecil hilangnya panas. Bagian - bagian dari kolektor adalah tutup kaca, pelat penyerap atau absorber, isolasi, dan kotak kolektor.
Gambar 2.2 Bagian – bagian kolektor
Pelat penyerap pada umunya berwarna hitam sebab warna hitam menyerap energi matahari lebih baik dibanding warna terang. Cahaya matahari lewat melewati kaca dan memantul ke pelat peredam, yang akan memanaskan dan mengubah radiasi matahari menjadi energi panas. Sinar matahari memancarkan gelombang radiasi yang pendek sehingga dapat menembus masuk ke dalam permukaan kaca, kemudian setelah radiasi matahari mengenai pelat penyerap maka radiasi tersebut kembali dipantulkan oleh pelat penyerap, tetapi radiasi yang
dipantulkan berubah menjadi gelombang panjang. Radiasi gelombang panjang tersebut terperangkap dan memantul kembali di dalam kolektor karena dipantulkan oleh kaca, kaca mempunyai sifat dapat meneruskan radiasi gelombang pendek tetapi tidak bisa meneruskan radiasi gelombang panjang atau dipantulkan kembali.
Gambar 2.3 Gelombang radiasi matahari
Pelat penyerap sering dibuat pada logam, pada umunya tembaga atau aluminium karena merupakan konduktor panas yang baik. Tembaga lebih mahal, tetapi merupakan konduktor yang lebih baik dan cenderung lebih mudah terkorosi atau teroksidasi dibandingkan dengan aluminium. Hubungan antara pelat penyerap dan pipa penyerap harus dilakukan dengan teliti untuk masing – masing sisi. Pipa disolder pada pelat penyerap, dalam proses ini kita harus melakukan dengan hati – hati dan teliti karena pelat tembaga bisa melengkung jika terlalu panas. Kolektor matahari menjadi jantung dari sistem energi matahari. Kolektor menyerap energi matahari dan menyerapnya menjadi energi panas. Kolektor
matahari memanaskan suatu zat cair maupun udara. Cairan ini kemudian digunakan untuk memanaskan secara langsung (direct), maupun tidak langsung (indirect) tergantung dari kegunaan air apakah untuk rumah tangga, pemanas air untuk kolam renang, atau air yang digunakan untuk penggunaan komersil. Kolektor yang berfungsi untuk menghangatkan udara, dialiri udara yang kemudian dipanskan di dalam kolektor dan udara tersebut dialirkan ke dalam suatu ruangan.
Kolektor matahari yang terdiri dari suatu peredam tembaga yang berfungsi untuk menyalurkan energi panas hasil radiasi matahari untuk memanasi air. Untuk membatasi terjadinya kehilangan panas, kaca bagian atas diberi suatu lapisan penyekat di dalamnya. Kolektor dapat disambung menggunakan konstruksi pelat logam sederhana, untuk penguatan dapat digunakan bingkai atau kotak dari kayu.
Kolektor matahari menjadi jantung dari sistem energi matahari. Kolektor menyerap energi cahaya matahari dan merubahnya menjadi energi panas. Kolektor matahari memanaskan suatu zat cair, baik udara maupun cairan. Cairan ini kemudian digunakan untuk memanaskan secara langsung, maupun tidak langsung tergantung dari kegunaan air apakah untuk rumah tangga, pemanas ruang di dalam rumah, air untuk kolam renang, ataupun udara atau air yang digunakan untuk penggunaan komersil.
2.1.2. Reflektor
Reflektor merupakan suatu komponen yang berfungsi untuk memantulkan panas yang dipancarkan oleh matahari. Reflektor merupakan suatu media untuk mengumpulkan lebih banyak sorotan radiasi dari sinar matahari. Dengan adanya reflektor ini matahari sinar matahari yang berada di luar jangkauan kolektor dapat dipantulkan oleh reflektor sehingga akan terkumpul di tengah kolektor. Oleh karena itu sudut kolektor harus dicari agar radiasi sinar matahari yang diterima kolektor dapat sampai ke kolektor dengan efektif. Apabila sudut dari reflektor tidak sesuai maka radiasi sinar matahari yang dipantulkan reflektor tidak akan diterima oleh kolektor pemanas dengan baik.
Untuk mengetahui besarnya sudut yang diperlukan agar radiasi sinar matahari dapat terpantul dengan baik, maka perlu dicari besarnya sudut yang sesuai. Besarnya sudut ini dapat dicari dengan menggunakan cermin. Cermin diletakkan dipermukaan kolektor, kemudian dicari sudut pantul yang sesuai yaitu dengan melihat sinar yang dipantulkan oleh cermin. Cermin akan memantulkan sinar matahari ke kolektor. Setelah dicapai besarnya sudut yang sesuai, reflektor perlu dibuatkan suatu pegangan agar sudut yang telah dicapai tidak berubah selama pengujian.
Reflektor ini dibuat dari bahan yang mempunyai daya pantul yang cukup baik. Untuk pemanas air ini digunakanbahan berupa alluminium foil. Alluminium foil dapat memantukan radiasi sinar matahari dengan baik, karena mempunyai
warna yang mendekati perak sehingga sinar yang diperoleh dapat terpantul dengan sempurna. Selain itu jika dilihat dari segi ekonomis, aluminium foil sangat murah dibanding dengan logam lain yang dapat memantulkan sinar. Aluminium foil ini direkatkan pada papan kayu dengan meggunakan lem dan kemudian reflektor ini dipasang pada sisi - sisi kolektor. Dengan adanya reflektor ini diharapkan panas yang diperoleh dapat lebih tinggi karena luasan untuk menyerap panas pada kolektor menjadi lebih luas.
2.1.3. Tangki Penyimpan Air
Air yang nantinya akan disirkulasikan terlebih dahulu akan disimpan dan ditampung di dalam tangki. Oleh karena itu tangki penyimpan harus mempunyai sifat yang tahan terhadap sifat air, diantaranya harus tahan terhadap adanya kebocoran, kuat, harus tahan terhadap suhu tinggi (tangki penyimpan air panas), dan tahan terhadap karat.
Tangki penyimpan air panas menggunakan ember cat yang bagian dalamnya terdapat lapisan anti karat, penggunaan wadah ini bertujuan untuk menghindari kerusakan wadah jika suhu yang dicapai mencapai suhu tinggi. Penggunaan wadah ini juga bertujuan memperoleh bentuk tangki yang tetap dan kuat karena nantinya wadah ini akan disambungkan dengan pipa besi yang cukup berat. Tangki yang akan digunakan untuk menyimpan air harus bebas dari segala kotoran agar tidak menyumbat saluran sirkulasi.
Sedangkan untuk tangki penyimpan air dingin digunakan tangki plastik, tangki ini digunakan karena air yang disimpan pada tangki ini adalah air yang dingin, selain itu tangki ini lebih ekonomis daripada tangki ember cat yang digunakan untuk menyimpan air panas.
Tangki yang digunakan untuk menyimpan air panas juga harus diberi isolasi untuk menjaga agar suhu air bisa stabil dan untuk mengurangi penurunan suhu akibat adanya pelepasan kalor ke lingkungan sekitar.
2.1.4. Isolasi
Agar panas yang diperoleh dari sistem termosifon tidak mudah terlepas ke lingkungan sekitar maka diperlukan isolasi yang baik. Isolasi ini sangat penting, apalagi jika pemanas air ini digunakan pada daerah yang cukup dingin. Dengan adanya isolasi ini diharapkan dapat mencegah keluarnya suhu air panas dari tangki ke lingkungan sekitar. Isolasi yang digunakan pada perancangan alat pemanas air energi surya ini adalah isolasi dengan menggunakan bahan glass-woll. Alasan utama dipilih glass-woll adalah glass-woll mempunyai nilai konduktivitas panas yang sangat kecil. Selain glass-woll pada alat pemanas ini menggunakan isolasi yang lain yaitu styrofoam dan kayu pada bagian luar tangki penyimpan air panas.
2.1.5. Pipa saluran air
Dalam pemanas air tenaga surya ini digunakan pipa besi sebagai penyalur aliran air. Pipa besi ini dipilih karena dalam perancangan sebelumnya yang menggunakan pipa pralon, mempunyai kecenderungan tidak kuat atau pipa pralon berubah bentuk karena menerima panas dari air panas yang keluar dari kolektor. Selain itu pipa pada bagian output kolektor diberi isolasi berupa karet ban untuk mengurangi laju perpindahan kalor ke lingkungan sekitar.
2.1.6. Keran pengeluaran air panas
Untuk mengeluarkan air panas dari hasil pemanasan dengan sistem thermosyphon ini, digunakan keran yang terpasang pada bagian atas tangki penyimpanan air panas. Pemasangan keran pada bagian wadah ini bertujuan agar air yang diambil selalu mendapatkan air yang terpanas karena massa jenis air panas lebih ringan dan berada di bagian atas daripada air yang lebih dingin yang berada di bagian bawah tangki penyimpan.
