BAB V KESIMPULAN
5.2 Saran
Adapun saran bagi yang akan melanjutkan rancang bangun ini untuk perbaikan ke depannya adalah :
1. Supaya lebih memperhitungkan lagi pada saat pembuatan untuk mengurangi kebocoran-kebocoran pada bagian kolektor, terkhusus pada pipa APK yang langsung terhubung ke tangki air laut dan air surya, supaya mengurangi kehilangan panas.
2. Perlu diperhatikan dalam hal posisi peletakan kolektor surya agar dapat menerima radiasi matahari secara maksimal, terkhusus pada pipa saluran masuk dan keluar supaya menggunakan pipa elastis, agar dapat mengatur kemiringan dari kolektor surya sesuai arah matahari.
3. Tekanan vakum permukaan air laut dalam bejana evaporator pada alat desalinasi air laut disarankan sekitar 0,1448 bar agar air laut menjadi uap berdasarkan table uap pada lampiran 2.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kolektor Surya Plat Datar
Kolektor suryaplat datar seperti pada gambar 2.1 merupakan kotak tertutup yang bagian atas dipasang kaca atau plastik transparan dengan lempengan konduktor penyerap panas di bagian bawahnya. Kolektor ini biasanya dilapisi dengan lapisan untuk menyerap dan meminimalkan kehilangan panas.
Gambar 2.1. Bagian Kolektor Surya Plat Datar
Sistem kerja dari kolektor ini yaitu sinar matahari akan melewati kaca transparan pada kolektor dan langsung menuju lempengan konduktor penyerap panas (plat absorber) yang kemudian mengubah energi matahari yang diterima menjadi energi panas. Selanjutnya panas ditransfer ke cairan dalam pipa tembaga yang melekat pada plat absorber yang dicat menggunakan bahan khusus yang menyerap dan mempertahankan panas lebih baik dari cat hitam biasa. Plat absorber terbuat dari logam tembaga atau aluminium, karena logam merupakan konduktor panas yang baik. Tembaga adalah konduktor yang lebih baik tetapi kurang tahan terhadap korosi dibandingkan aluminium dan harganyalebih mahal.
Keuntungan utama dari kolektor surya plat datar adalah kolektor ini memanfaatkan kedua komponen radiasi matahari yaitu melalui sorotan langsung dan sebaran sehingga tidak memerlukan tracking matahari dan juga karena desainnya yang sederhana, hanya sedikit memerlukan perawatan dan biaya
pembuatan yang murah. Kolektor plat datar juga dapat bertahan selama lebih dari 25 tahun.
Kolektor surya plat datar terdiri dari beberapa komponen utama yaitu: 1. Kaca penutup
Kaca penutup berfungsi untuk meneruskan radiasi surya berupa gelombang pendek dan mencegah panas yang keluar dari kolektor ke lingkungan pada bagian atas. Berdasarkan fungsi ini maka kaca penutup harus mempunyai sifat-sifat sebagai berikut (Rosa Yasmendra,2007) :
a. Transmisivitas tinggi ( ) b. Absorsivitas rendah ( ) c. Refleksivitas rendah ( ) d. Tahan panas
e. Ada dipasaran dan kuat
Ketebalan dan jarak kaca penutup terhadap plat absorber juga sangat berpengaruh kepada temperatur penyerapan plat absorber didapat bahwa temperatur plat tertinggi dicapai saat kaca yang dipakai jenis kaca bening dengan tebal 3 mm dengan jarak kaca ke plat absorber 20 mm (Handoyo E. A, 2001)
Jumlah kaca penutup dari kolektor mempengaruhi unjuk kerja dari kolektor.Secara umum diperoleh hasil bahwa dengan menggunakan dua buah kaca penutup diperolehefisiensi yang lebih baik dibandingkan hanya menggunakan satu kaca.Perbedaan suhu antaraair keluar kolektor dan yang masuk ke kolektor dengan 2 kaca penutup bisa lebih tinggi hinggasekitar 17°C dibandingkan kolektor dengan sebuah kaca penutup.
2. Plat absorber
Plat penyerap atau plat absorber berfungsi menyerap radiasi matahari yang diteruskan kaca penutup dan mengkonversikan menjadi energi panas. Energi panas dialirkan melalui fluida kerja udara secara konveksi. Bahan-bahan yang dipakai untuk plat penyerap biasanya yaitu: aluminium, tembaga, kuningan, dan baja. Berdasarkan fungsi plat absorber maka dalam pemilihan bahan plat harus mengacu pada pertimbangan berikut ini :
a. Absorbsivitas tinggi ( ) b. Emisifitas panas rendah ( ) c. Kapasitas panas kecil (Cp). d. Konduktifitas besar (k) e. Refleksi rendah ( )
f. Tahan panas dan tahan korosi g. Kaku dan mudah dibentuk h. Ada dipasaran
Ketebalan plat penyerap dan jarak antar pipa penyalur cairan terhadap performansi kolektor plat datar memiliki hubungan yang cukup signifikan. Performansi kolektor plat datar berbahan tembagatertinggi dihasilkan dengan konfigurasi ketebalan plat1,2 mm dan jarak antar pipa penyalur cairan 73,6 mm (Philip K, 2001).
3. Isolasi
Isolasi berfungsi untuk memperkecil panas yang hilang dari kolektor ke lingkungan pada bagian belakang dan samping kolektor.Pada isolasi terjadi perpindahan panas secara konduksi sehingga kehilangan panas dipengaruhi oleh sifat-sifat bahan. Isolasi yang digunakan haruslah memenuhi kreteria berikut:
a. Konduktifitas termal bahan (K) kecil b. Mudah dibentuk dan praktis
c. Harga murah dan ada dipasaran d. Tahan lama
2.2. Klasifikasi Kolektor Surya
Menurut Philip Kristanto (2000) kolektor surya dapat didefenisikan sebagai sistem perpindahan panas yang menghasilkan energi panas dengan memanfaatkan radiasi sinar matahari sebagai sumber energi utama. Ketika cahaya matahari menimpa absorber pada kolektor surya, sebagian cahaya akan dipantulkan kembali ke lingkungan, sedangkan sebagian besarnya akan diserap dan dikonversi menjadi energi panas, lalu panas tersebut dipindahkan kepada fluida yang bersirkulasi didalam kolektor surya untuk kemudian dimanfaatkan guna berbagai
aplikasi. Kolektor surya yang pada umumnya memiliki komponen-komponen utama, yaitu :
1. Cover, berfungsi untuk mengurangi rugi panas secara konveksi menuju lingkungan.
2. Absorber, berfungsi untuk menyerap panas dari radiasi cahaya matahari. 3. Kanal, berfungsi sebagai saluran transmisi fluida kerja.
4. Isolator, berfungsi meminimalisasi kehilangan panas secara konduksi dari absorber menuju lingkungan.
5. Frame, berfungsi sebagai struktur pembentuk dan penahan beban kolektor.
2.2.1. Jenis Kolektor Surya
Menurut Titoatmodjo R (1999) terdapat tiga jenis kolektor surya yang diklasifikasikan ke dalam solar thermal collector system dan juga memiliki korelasi dengan pengklaisifikasian kolektor surya berdasarkan dimensi dan geometri dari receiver yang dimilikinya.
1. Flat-Plate Collector
Kolektor surya merupakan plat datar merupakan alat yang digunakan untuk memanaskan fluida kerja yang mengalir kedalamnya dengan mengkonversikan energi radiasi matahari menjadi panas. Fluida yang dipanaskan berupa cairan minyak, air, oli, dan udara. Kolektor surya plat datar mempunyai temperatur keluaran dibawah 95oC. Dalam aplikasinya kolektor plat datar digunakan untuk memanaskan udara dan air.
Keuntungan utama dari sebuah kolektor surya plat datar adalah dengan memanfaatkan kedua komponen radiasi matahari yaitu melalui sorotan langsung dan sebaran, tidak memerlukan tracking matahari dan juga karena desainnya yang sederhana, hanya sedikit memerlukan perawatan dan biaya pembuatan yang murah. Pada umunya kolektor jenis ini digunakan untuk memanaskan ruangan dalam rumah, pengkondisian udara, dan proses-proses pemanasan dalam industri. Tipe ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas pada temperatur dibawah 100oC. Spesifikasi tipe ini dapat dilihat dari absorbernya yang berupa plat datar yang terbuat dari material dengan konduktivitas termal tinggi, dan dilapisi dengan cat berwarna hitam. Kolektor plat datar memanfaatkan radiasi
matahari langsung dan terpancar. Aplikasi umum kolektor tipe ini antara lain digunakan untuk pemanas air, pemanas gedung, pengkondisian udara, dan proses panas industri. Komponen penunjang yang terdapat pada kolektor plat datar antara lain, transparant cover, absorber, insulasi, dan kerangka.
Gambar 2.2 Kolektor surya plat datar
2. Concentrating collector
Jenis kolektor ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas temeperatur antara 100-400oC. Kolektor jenis ini mampu memfokuskan energi radiasi cahaya matahari pada suatu receiver, sehingga dapat meningkatkan kuantitas energi panas yang diserap oleh absorber. Spesifikasi jenis ini dapat dikenali dari adanya komponen konsentrator yang terbuat dari material dengan transmisivitas tinggi. Berdasarkan komponen absorbernya jenis ini dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu, Line Focus dan Point Focus.
Gambar 2.3 Konsentrator
Agar cahaya matahari selalu dapat difokuskan terhadap tabung absorber, konsentrator harus dirotasi. Pergerakan ini disebut dengan tracking. Temperatur
fluida melebihi 400oC dapat dicapai pada sistem kolektor ini seperti terlihat pada gambar diatas.
3. Evacuated Tube Collector
Jenis ini dirancang untuk menghasilkan energi panas yang lebih tinggi dibandingkan dengan dua jenis kolektor surya sebelumnya. Keistimewaan terletak pada efisiensi transfer panasnya yang tinggi tetapi faktor kehilangan panasnya yang relatif rendah. Hal ini dikarenakan fluida yang terjebak diantara absorber dan penutupnya dikondisikan dalam keadaan vakum, sehingga mampu meminimalisasi kehilangan panas yang terjadi secara konveksi dari permukaan luar absorber menuju lingkungan.
Gambar 2.4 Evacuated Receiver
2.2.2. Sistem Pemanas Air Tenaga Surya 1. Sistem Langsung
Sistem langsung atau sistem loop terbuka mensirkulasikan air yang dipanaskan langsung melalui kolektor. Sistem ini lebih murah dari pada sistem tidak langsung dan melakukan perpindahan panas yang baik dari kolektor ke tangki penyimpanan, namun memiliki banyak kekurangan seperti :
Memberikan perlindungan panas yang kecil atau tidak ada
Pada daerah dingin tidak memberikan perlindungan terhadap pembekuan
Sistem ini sering tidak dianggap cocok untuk cuaca dingin karena kolektor yang rusak akibat pembekuan air.
Gambar 2.5 Pemanas air sistem langsung a. Sistem pasif dengan tangki diatas kolektor
b. Sistem aktif dengan pompa dan kontroler didukung oleh sebuah pane photovolatic.
2. Sistem Tidak Langsung
Sistem tidak langsung atau sistem loop tertutup menggunakan alat penukar panas yang memisahkan air dari fluida penghantar panas (Heat transfer fluid) yang bersirkulasi melalui kolektor. Dua jenis fluida penghantar panas yang paling umum adalah air dan anti beku yaitu campuran air yang biasanya menggunakan glikol propilen yang tidak beracun. Meskipun sedikit lebih mahal, sistem tidak langsung memberikan perlindungan terhadap pembekuan dan biasanya memberikan perlindungan terhadap kehilangan panas.
Gambar 2.6 Pemanas air sistem aktif tidak langsung
d. Sistem tidak langsung dengan reservoir drainback. Dalam skema kontroller dan pompa didorong oleh listrik.
2.3. Posisi Matahari
Untuk menghitung radiasi matahari langsung pada sebuah permukaan miring dari radiasi pada sebuah permukaan horizontal, maka posisi matahari harus diketahui setiap saat. Posisi matahari juga digunakan untuk menentukan radiasi surya yang diteruskan melalui kaca, yang transmisivitas absorbsivitasnya berubah-ubah sesuai dengan sudut masuk matahari.
- Sudut lintang , adalah sudut lokasi bidang dipermukaan bumi terhadap ekuator bumi dimana untuk arah ke utara diberi tanda positif. Nilai untuk sudut lintang : - 90 ≤ ɸ≤ 90.
- Sudut kemiringan β, adalah sudut antara permukaan bidang yang dimaksud terhadap horizontal : 0 ≤ β ≤ 180o
.
- Sudut deklinasi matahari , merupakan sudut kemiringan bumi terhadap matahari akibat rotasi bumi pada arah sumbu axis bumi-matahari; -23, 45o≤ ≤23, 45o
.
Sudut deklinasi matahari dinyatakan dengan persamaan :
... 2.1 Dimana n menyatakan nomor urut hari dalam satu tahun yang diawali dengan nomor urut 1 untuk tanggal 1 Januari.
- Sudut jam matahari , adalah pergeseran sudut dari matahari ke arah timur barat dari garis bujur lokal akibat rotasi bumi pada sumbunya. Besar pergeseran sudut tersebut 15o tiap jam.
- Sudut ketinggian matahari , adalah sudut antara radiasi langsung dari matahari dengan bidang horisontal yang ditentukan berdasarkan persamaan :
-sin = cos cos cos + sin sin ... 2.2
- Sudut zenith , adalah sudut antara radiasi langsung dari matahari dengan garis normal bidang horisontal yang dinyatakan dengan persamaan :
cos = sin ... 2.3
- Sudut azimut (
cos =
... 2.4
Gambar 2.8 Posisi Sudut Matahari
2.4. Radiasi Pada Bidang Miring
Pada dasarnya data radiasi surya pada bidang miring jarang diperoleh. Karakteristik dari permukaan disekitarnya berbeda antara satu tempat dengan yang lainnya sehingga standarisasi pengukurannya sulit dibuat.
Karena itu, radiasi total pada suatu permukaan miring biasanya dihitung. Radiasi total pada permukaan miring adalah jumlah dari radiasi komponen sorotan (IbT), komponen sebaran (IdT), dan komponen pantulan (IrT).
IT = IbT + IdT + IrT [MJ/m2] ... 2.5
2.4.1 Radiasi Langsung/Sorotan
Intensitas radiasi langsung atau sorotan perjam pada sudut masuk normal Ibn adalah,
Ibn =
... 2.6
= sudut zenith
Dengan demikian, untuk suatu permukaan yang dimiringkan dengan sudut β terhadap bidang horisontal, intensitas dari komponen sorotan adalah,
Ibn = IbT cos =
...2.7
disebut sudut masuk dan didefenisikan sebagai sudut antara arah sorotan pada sudut masuk normal dan arah komponen tegak lurus (90o) pada permukaan bidang miring.
Gambar 2.9 Radiasi sorotan tiap jam pada permukaan miring dari pengukuran Ib
2.4.2. Radiasi Sebaran
Radiasi sebaran yang disebut juga radiasi langit (sky radiation), adalah radiasi yang dipancarkan ke permukaan penerima oleh atmosfer, karena itu berasal dari seluruh bagian hemisfer.
Apabila dimisalkan, seperti yang sering terjadi, bahwa radiasi sebaran pada permukaan miring dinyatakan dengan,
IdT = Id …………... 2.8
Dimana β adalah sudut miring dari permukaan miring dan Id menunjukkan besarnya radiasi sebaran perjam pada suatu permukaan horisontal.
2.4.3. Radiasi Pantulan
Selain komponen radiasi langsung dan sebaran, permukaan penerima juga mendapatkan radiasi yang dipantulkan dari permukaan yang dimana jumlah radiasi yang dipantulkan tergantung dari refleksi α dari permukaan yang berdekatan itu, dan kemiringan permukaan yang menerima. Radiasi yang dipantulkan perjam, juga disebut radiasi pantulan, yang dijabarkan dalam persamaan.
IrT= α(Ib + Id)
[MJ/m2] ... 2.9 Dimana reflektansi α dianggap 0,21-0,25 untuk permukaan tanpa salju dan 0,7 untuk lapisan salju yang baru turun.
Gambar 2.10 Komponen Radiasi pada Permukaan Miring
2.5. Perpindahan panas
2.5.1. Konduksi
Panas mengalir secara konduksi dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur rendah. Kalor dipindahkan melalui benda perantara, namun benda perantaranya tidak ikut berpindah. Proses konduksi terjadi karena elektron-elektron bebas atau foton (paket gelombang akustik) yang berpindah.
Jadi, tidak tampak perpindahannya secara makroskopik. Jika atom atau molekul suatu zat pada suatu tempat bersuhu lebih tinggi dari pada molekul di tempat lain, maka atom atau molekul tersebut akan bergerak dengan energi lebih besar dari pada bagian lainnya. Melalui proses tumbukan, energi dapat dipindahkan kepada molekul-molekul atau atom lainnya.
Menurut Welty, dkk (2002) laju perpindahan panas konduksi dapat dinyatakan dengan Hukum Fourrier.
Gambar 2.11 Perpindahan Panas Konduksi
Laju perpindahan panas konduksi dapat dinyatakan dengan Hukum Fourrier ... 2.10 dimana : = Laju perpindahan panas (Watt)
k = Konduktivitas Termal (W/m.K)
A = Luas penampang yang terletak pada aliran panas (m2)
= Gradien temperatur dalam aliran panas (K/m)
Nilai angka konduktifitas termal menunjukkan seberapa cepat kalor mengalir dalam bahan tertentu.
Peristiwa perpindahan konduksi pada kolektor surya terjadi pada sisi-sisi kolektor yang diisolasi oleh rockwoll, sterofoam dan kayu. Energi panas hilang (Qloss) berpindah dari ruang dalam (kanal) kolektor menuju temperatur yang lebih dingin (temperatur lingkungan).
2.5.2. Konveksi
Konveksi merupakan perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan massa medianya, dan media konveksi adalah fluida. Konveksi terjadi karena adanya perbedaan kecepatan fluida bila suhunya berbeda, yang tentunya akan berakibat pada perbedaan berat jenis (berat tiap satuan volume). Fluida yang bersuhu tinggi akan mempunyai berat jenis yang lebih kecil bila dibandingkan dengan fluida sejenisnya yang bersuuhu lebih rendah. Karena itu, maka fluida yang bersuhu tinggi akan naik sambil membawa energi. Hal inilah yang berakibat pada terjadinya perpindahan kalor konveksi. Udara yang mengalir diatas suatu permukaan logam pada sebuah alat pemanas udara surya, dipanasi secara konveksi yaitu konveksi paksa dan konveksi alamiah, apabila aliran udara disebabkan oleh blower maka ini disebut konveksi paksa dan apabila disebabkan oleh gradien massa jenis maka disebut konveksi alamiah.
Gambar 2.13 Perpindahan Panas Konveksi Paksa dan Konveksi Natural
Perpindahan panas konveksi pada saluran kolektor sangat dipengaruhi oleh bilangan Reynold, apakah laminar maupun turbulent.
Gambar 2.14 Perpindahan Panas Konveksi Plat Datar
Bilangan Reynold pada plat datar dirumuskan sebagai berikut :
...2.11 dimana :
Re = bilangan Reynold
V = kecepatan rata-rata dari fluida (m/s) L = panjang kolektor (m)
= massa jenis (kg/m3)
= viskositas dinamik (kg/m.s)
Dengan pembagian jenis aliran berdasarkan bilangan Reynold sebagai berikut : Re ≤ 5x105
untuk aliran Laminar Re ≥ 5x105
untuk aliran Turbulen
Untuk laju perpindahan panas dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :
...2.12 dimana :
h = koefisien konveksi (W/m2.K)
A = luas permukaan kolektor surya (m2) Ts = temperatur dinding (K)
= temperatur udara lingkungan (K) Qh = laju perpindahan panas (Watt)
Kolerasi yang sering digunakan dalam menentukan koefisien perpindahan panas konveksi (hc) yaitu :
...2.13 ...2.14 ...2.15 dimana : GrL = Bilangan Grashoff = Massa Jenis (kg/m3) G = Gravitasi (m/s2)
= Koefisien udara pada temperatur film (1/K) L = Panjang Kolektor (m)
= Viskositas (N.s/m2) RaL = Bilangan Rayleigh Pr = Bilangan Prandt Nux = Bilangan Nusselt l = Lebar Kolektor (m)
hc = Koefisien konveksi (W/m2.K) k = Konduktivitas termal (W/m.K)
Penentuan kondisi aliran pada kasus konveksi natural adalah menggunakan bilangan RaL yang telah didefenisikan pada persamaan :
... 2.16 Menurut bidangnya, konveksi natural dapat dibedakan sebagai berikut :
1. Bidang vertikal
Arah aliran fluida akibat konveksi natural pada bidang vertikal mempunyai dua kemungkinan. Pertama temperatur bidang lebih tinggi dari temperatur fluida sehingga mengalir ke atas atau sebaliknya temperatur bidang lebih rendah dari temperatur fluida, sehingga arah aliran ke bawah. Secara kuantitatif persamaan mencari nilai bilangan Nu adalah sama, hanya arahnya saja yang berbeda.
Parameter bilangan Rayleigh dihitung dengan menggunakan panjang bidang L dan dinyatakan dengan RaL untuk kasus ini ada beberapa alternatif yang
dapat digunakan. Persamaan yang paling sederhana dapat dijumpai pada Mc Adams (1945), Warner dan Arpaci (1968), dan Bayley (1955), yaitu :
Nu = 0,5 RaL0,25 untuk 104 RaL 109... 2.17 Nu = 0,1 RaL1/3 untuk 109 RaL 1013... 2.18
2. Bidang miring
Bidang vertikal dapat dianggap sebagai bidang miring dengan kemiringan 900. Dengan kata lain bidang miring adalah bidang vertikal yang sudut kemiringannya kurang dari 900. Jika fakta ini dibawa ke kasus konveksi natural, maka semua persamaan pada bidang vertikal dengan satu catatan kemiringannya harus diperhitungkan. Untuk lebih jelasnya sebuah plat yang panas dimiringkan dengan sudut kemiringan < 900 terhadap vertikal ditampilkan pada Gambar 2.15
Gambar 2.15 Konveksi Natural dan Tebal Lapisan Batas pada Bidang Miring
2.5.3. Radiasi
Radiasi adalah proses perpindahan panas melalui gelombang elektromagnetik atau paket-paket energi (photon) yang dapat dibawa sampai pada jarak yang sangat jauh tanpa memerlukan interaksi dengan medium. Disamping itu jumlah energi yang membedakan antara peristiwa perpindahan panas konduksi dan konveksi dengan perpindahan panas radiasi.
Gambar 2.16 Perpindahan Panas Radiasi
Perpindahan panas secara radiasi dirumuskan sebagai berikut
... 2.19 dimana :
Qr = laju perpindahan panas radiasi (W) = emisivitas panas permukaan (0 ≤1)
= konstanta Stefan Boltzman (5,67 x 10-8 W/m2K4) A = luas permukaan (m2)
Banyaknya kalor yang dipindahkan tiap satuan waktu melalui proses radiasi dinyatakan oleh hukum Stefan Boltzmann sebagai :
... 2.20 Tidak seluruh energi yang disebutkan dalam konstanta surya mencapai permukaan bumi, karena terdapat absorpsi yang kuat dari karbondioksida dan uap air di atmosfer.
Radiasi surya yang menimpa permukaan bumi juga bergantung dari kadar debu dan zat pencemar lainnya dalam atmosfer. Energi surya yang maksimal akan mencapai permukaan bumi bila berkas sinar itu langsnug menimpa permukaan bumi karena :
a. Terdapat bidang pandang yang lebih luas terhadap fluks surya yang datang b. Berkas sinar surya menempuh jarak yang lebih pendek di atmosfer, sehingga mengalami absorpsi lebih sedikit dari pada sudut timpanya miring terhadap normal.
Frekuensi dari cahaya tidak akan berubah pada saat cahaya tersebut memasuki suatu medium ke medium lain selama energinya tetap. Laju energi yang dipindahkan tergantung kepada beberapa faktor, yaitu :
a. Temperatur (permukaan yang mengemisi dan yang menerima radiasi) b. Emisivitas (permukaan yang terradiasi)
c. Refleksi, Absorpsi, dan Transmisi
d. Faktor pandang (views factor) antara permukaan yang mengemisi dan yang menerima radiasi (sudut pandang antara manusia terhadap sumber radiasi) (Cengel, 2002).
Menurut Koestoer (2002) gelombang elektormagnetik berjalan melalui suatu medium dan mengenai suatu permukaan atau medium lain maka sebagian gelombang akan dipantulkan sedangkan, gelombang yang tidak dipantulkan akan menembus ke dalam medium atau permukaan yang dikenainya. Pada saat melalui medium, intensitas gelombang secara berkelanjutan akan mengalami pengurangan. Jika pengurangan tersebut berlangsung sampai tidak ada lagi gelombang yang akan menembus permukaan yang dikenainya maka permukaan ini disebut sebagai benda yang bertingkah laku seperti benda hitam.
Karakteristik lain dari benda hitam adalah bahwa semua radiasi yang jatuh padanya akan diserap dan bahwa emisi maksimal mungkin terjadi dalam semua panjang gelombang dan semua arah. Jika gelombang melalui suatu medium tanpa mengalami pengurangan hal ini disebut sebagai benda (permukaan) transparan dan jika hanya sebagian dari gelombang yang mengalami pengurangan hal ini disebut sebagai permukaan semi transparan. Apakah suatu medium adalah benda yang bertingkah laku seperti benda hitam, transparan atau semi transparan tergantung kepada ketebalan lapisan materialnya.
Benda logam biasanya bersifat seperti benda hitam. Benda nonlogam umumnya memerlukan ketebalan yang lebih besar sebelum benda ini bersifat seperti benda hitam. Permukaan yang bersifat seperti benda hitam tidak akan memantulkan cahaya radiasi yang diterimanya, oleh karena itu disebut sebagai penyerap paling baik atau permukaan hitam. Jadi permukaan yang tidak
memantulkan radiasi akan terlihat hitam. Permukaan dari benda hitam adalah permukaan yang paling ideal yang mempunyai sifat-sifat :
a. Benda hitam menyerap semua radiasi yang disengaja (irradiasi) tanpa melihat panjang gelombang dan arah datangnya sinar (diffuse).
b. Pada semua temepratur dan panjang gelombang yang diizinkan, tidak ada permukaan yang dapat menghasilkan energi lebih banyak dari pada benda hitam.
c. Walaupun emisi radiasi yang dihasilkan oleh benda hitam adalah fungsi dari panjang gelombang dan temperatur, dan tidak bergantung pada arah datangnya sinar.
Menurut Duffie (1991) radiasi yang dapat ditangkap oleh luasan kolektor dengan asumsi effisiensi kaca 90%, intensitas radiasi diperoleh dari alat ukur, dan dihitung permenit, sehingga energi radiasi dapat dihitung menggunakan rumus :
... 2.21 Dimana :
Q = Energi Radiasi Masuk Kolektor (Watt) I = Intensitas radiasi (W/m2)
A = Luas penampang kolektor (m2) = Selang waktu perhitungan (s)
F’ = Faktor efisiensi kolektor = 80%-90% = Transmisifitas kaca
= Absorbsivitas plat
Karakteristik radiasi dari permukaan yang bertingkah laku seperti benda hitam : 1. Emisivitas
Emisivitas adalah rasio energi yang diradiasikan oleh material tertentu dengan yang diradiasikan oleh benda hitam pada temepratur yang sama.