ANALISA PROSES KERJA PEMANAS AIR MENGGUNAKAN
KOLEKTOR SURYA
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat Memperoleh Gelar Ahlimadya Program Studi Teknik Mesin – D3
JurusanTeknik Mesin
Oleh
RAHMAN R.J SITORUS
5133220032
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
ABSTRAK
Rahman RJ Sitorus: Analisa proses kerja pemanas air menggunkan kolektor surya. Tugas Akhir. Fakultas Teknik Universitas Negeri Medan.
Tujuan tugas akhir ini adalah merancang mesin pemanas air menggunkan kolektor surya untuk menentukan komponen mesin pemanas air menggunkan kolektor surya. Metode perancangan mesin pemanas air menggunkan kolektor surya ialah dengan melakukan survei kebutuhan mesin pemanas air menggunkan kolektor surya, timbul permasalahan masih ada kebocoran yang terjadi pada pipa saat temperatur meningkat ke suhu 70oC keatas , kemudian melaksanakan perancangan konsep. Berdasarkan konsep kemudian, dirancang sebuah produk.Hasil tugas akhir ini adalah berupa hasil analisis mesin pemanas air menggunkan kolektor surya yang dengan memanfaatkan energi surya sebagai sumber energi utama nya, komponen kolektor surya terbuat dari kayu, sterofoam, rock wall dan plat aluminium yang di cat hitam serta pipa sirkulasi dari tembaga, pompa nya, tabung drive pemanas dari bahan aluminium ukuran diameter 15 cm dan kedalaman wadah drive 10 cm dan panjang pipa tembaga 30 m dengan diameter 0,54cm , kecepatan aliran air pada sirkulasi 4,6 ml/s dengan mengunakan pompa 12v 5 A . Rangka mesin profil L 40 x 40 x 4 mm bahan st 42 dan hasil yang diperoleh tercapai nya temperatur tertinggi suhu 84oC pada bahan air 1kg. Dan daya kalor rata – rata yang dihasilkan kolektor adalah 114 watt/ jam .Dan dapat disimpulkan bahwa prototipe pemanas air menggunkan kolektor surya ini dapat digunakan sebagai dasar jika seseorang ingin membuat pemanas air menggunkan kolektor surya yang sebenarnya
ABSTRACT
Rahman RJ Sitorus: Analysis of the process water heater both solar collector. Duty the end.Of engineering faculty state university medan.
The purpose of the task of the end of this machine is designing water heater both solar collector for determining machine components water heater both solar collector . a method of design machine water heater both collector solar system is by are conducting survey the machine water heater both collector solar system, arising problems there are still l eakage occurring at the when temperature increased to temperature 70oc up, then implement design the concept. Based on the concept of then, and designed a product. The results of duty the end of this is of the results of the analysis machine water heater both collector solar system by using solar energy as a source of energy his main , components collector solar made of wood , sterofoam , rock wall and plate of aluminum in the cat black as well as a pipe circulation of copper , his pump , tube drive heating of material aluminum size diameter 15 cm and the depth of a container drive of 10 cm and a length of pipe copper 30 m in diameter 0,54cm , the speed of water flow in circulation 4.6 ml / s using pump 12v 5 a .Order machine profile l 40 x 40 x 4 mm material st 42 and the results achieved his temperature highest temperature 84oc on the material 1kg water . Power and heat engine intermediate resulting collector is 114 watts per hour,Can be concluded that prototype water heater both collector solar system can be used as a basis if one wants to make water heater both collector solar system that actually.
v
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan
kekuatan, kesehatan, dan waktu kepada Penulis sehingga Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan dengan baik dan tepat pada waktunya. Terimakasih juga penulis ucapkan
kepada Bapak Janter P Simanjuntak, S.T, M.T. ,Ph.D sebagai dosen pembimbing Tugas
Akhir yang telah banyak memberikan masukan, motivasi, dan petunjuk-petunjuk dalam
meyelesaikan tugas akhir ini. Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi
mahasiswa untuk memenuhi tugas mata kuliah Tugas Akhir pada Fakultas Teknik di
Universitas Negeri Medan. Dalam penulisan tugas akhir ini, dengan judul “Analisa
Proses Kerja Pemanas Air Menggunkan Kolektor Surya ”, penulis mengalami
banyak hambatan yang disebabkan oleh minimnya pengetahuan penulis dalam
pengumpulan data dan dana yang kurang mencukupi selama menyusun tugas akhir ini.
Namun atas bantuan dari berbagai pihak akhirnya penulisan tugas akhir ini dapat
diselesaikan meski jauh dari kesempurnaan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Harun Sitompul, M.Pd selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Negeri Medan.
2. Ibu Hj. Rosnelli, M.Pd, Selaku Wakil Dekan Bidang Akademik Teknik Mesin.
3. Bapak Drs. Hidir Efendi, M.Pd selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Unimed.
4. Bapak Drs.Robert Silaban, M.Pd selaku ketua Prodi Teknik Mesin D-3 Unimed.
5. Teristimewa saya ucapkan terima kasih kepada Ibunda tercinta selaku orangtua
dari penulis dan keluarga saya yang telah banyak mendukung di dalam perkuliahan
vi
6. Kepada rekan-rekan yang turut membantu yaitu Dewi F Manurung, Rosalina
Sitanggang, dan Aulia A Simatupang
7. Teman-teman seperjuangan D3 Teknik Mesin 2013.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu penulis
sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk kesempurnaan dari
Tugas Akhir ini, dan penulis berharap laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi
penulis dan para pembaca.
Medan, Februari 2017
Penulis,
viii
1. peralatan pengujian ... 23
2. bahan pengujian ... 24
E. Persiapan Penelitian ... 27
F. Prosedur Penelitian ... 28
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 30
A. Pemanas air menggunakan kolektor surya ... 30
B. Kolektor surya... 34
C. Drive Pemanas ...……… 39
D. Efisiensi ...……… 40
BAB V PENUTUP ... 41
A. Kesimpulan ... 48
B. Saran ... 48
DAFTAR PUSTAKA ... 49
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Penampang melintang kolektor surya pelat datar sederhana ... 7
Gambar 2. Konsentrator ... 8
Gambar 3. Evacuated Tube Collector ... 9
Gambar 4. Kolektor surya tipe Trickle Collector... 9
Gambar 5. Kolektor surya tipe Thermal trap collector ... 10
Gambar 6. Kolektor surya tipe Standard Collector ... 10
Gambar 7. Pipa sirkulasi berbentuk paralel ... 11
Gambar 8. pipa berkelok (Serpentine) ... 12
Gambar 9. Skema aliran panas melalui kolektor ... 13
Gambar 10. Skema sistem pengumpulan energi surya ... 14
Gambar 11. Kolektor ... 19
Gambar 12. Profil L ... 22
Gambar 13. drive pemanas ... 23
Gambar 14. air 1 kg ... 25
Gambar 15. Triplek ... 26
Gambar 16. Rockwool ... 26
Gambar 17. Kaca ... 27
Gambar 18. Sterofoam ... 27
Gambar 19. Pelat aluminium ... 28
Gambar 20. Pemanas Air Menggunakan Kolektor Surya ... 31
Gambar 21. sistem aliran kolektor surya... 35
xi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Perlengkapan peralatan pengujian ... 18
Tabel 2. Bahan yang diuji pada pengujian... ... 18
Tabel 3. Suhu aliran air keluar ... 32
Tabel 4. Suhu plat absorber ... 32
Tabel 5. Suhu aliran air masuk ... 33
Tabel 6.Suhu produk (1 kg air) ... 33
Tabel 7. Daya rata-rata yang di hasilkan kolektor surya ... 34
1
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Energi surya merupakan sumber energi yang ramah lingkungan karena
tidak memancarkan emisi karbon berbahaya yang berkontribusi terhadap
perubahan iklim seperti pada bahan bakar fosil. Setiap watt energi yang dihasilkan
dari matahari berarti kita telah mengurangi pemakaian bahan bakar fosil. Energi
surya juga tidak memancarkan oksida nitrogen atau sulfur dioksida yang berarti
tidak menyebabkan hujan asam atau kabut asap.
Kebutuhan energi semakin meningkat dengan adanya kemajuan teknologi.
Sumber energi yang banyak dipakai minyak bumi, batubara dan gas bumi (energi
berbasis fosil). Karena kebutuhan energi meningkat maka usaha manusia untuk
mengeksploitasi sumber energi di atas turut meningkat. Mengingat terbatasnya
persediaan sumber energi tersebut, maka mulai dicari sumber energi lain seperti
energi matahari, energi gelombang, energi angin, energi pasang surut, dll. Energi
surya sebagai sumber energi utama di masa depan dan merupakan sumber energi
terbarukan. Matahari hampir tak terbatas sebagai sumber energi,dan energi surya
tidak dapat habis, tidak seperti bahan bakar fosil yang akhirnya akan habis.
Setelah bahan bakar fosil habis, dunia akan memerlukan alternatif sumber energi
yang baik, dan energi surya jelas terlihat sebagai salah satu alternatif terbaik.
Mengingat wilayah Indonesia memiliki sinar matahari cukup melimpah, terletak
pada daerah khatulistiwa yang mempunyai iklim tropis dan radiasi surya hampir
sepanjang tahun, sehingga pengembangan teknologi tepat guna yang
2
dalam bidang pemanas air berupa Pemanas Tenaga Surya yang memanfaatkan
sinar matahari untuk memanaskan air atau kebutuhan lain nya. Pemanfaatan
energi sinar matahari dapat digunakan pada pemanas untuk mengurangi
pemakaian energi berbasis fosil.
B. Tujuan
Adapun tujuan dari pengujian ini adalah:
1. Menganalisis proses kerja salah satu jenis kolektor surya yaitu kolektor
surya plat datar
2. Menghitung daya rata – rata kolektor surya dan drive pemanas selama
pengujian.
C. Manfaat
Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Memberikan pemodelan alat pemanas air tenaga surya untuk pengembangan
dan pengaplikasian teknologi surya di Indonesia.
2. Mengurangi penggunaan energi listrik dan bahan bakar yang tidak dapat
diperbaharui.
3. Agar dapat digunakan oleh masyarakat yang belum mendapatkan informasi
3
D. Batasan Masalah
Batasan masalah dari penelitian ini adalah:
1. Lokasi penelitian di Area samping Workshop fakultas teknik mesin
produksi UNIMED
2. Pengujian dilakukan pada pukul 09.00–15.00 WIB.
3. Pengujian dilakukan pada kondisi cuaca cerah.
4. Sudut kemiringan kolektor yang dipakai dalam penelitian adalah 30o.
5. Kolektor surya terbuat dari kayu lapis yang di cat hitam agar menjaga
panas yang dapat terbuang keluar kolektor
6. Dimensi perangkat kolektor surya tersebut, yaitu: panjang 2,3 m, lebar 1 m
dan tinggi 0,6 m
7. Pelat penyerap datar terbuat dari pelat aluminium yang dicat hitam.
8. Menggunakanairbersihsebagaifluidakerjanya
9. Pipa tempat dialirkan air sebagai fluida kerja terbuat dari tembaga yang
dicat hitam dengan tipe berkelok
10.Isolatordidalamkolektorsuryamenggunakankapas dan sterofoam.
11.Kaca penutup yang digunakan berjenis kaca bening tembus cahaya dengan
4
E. Sistematika Penulisan
Agar penulisan Tugas Akhir ini tersusun secara sistematis dan mudah untuk
dipahami, maka Tugas Akhir ini disusun kedalam beberapa bagian. BAB I
pendahuluan yang membahas mengenai latar belakang dari judul Tugas Akhir,
tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan.
BAB II tinjauan pustaka yang membahas mengenai dasar teori-teori yang
berhubungan dengan penulisan skripsi dan digunakan sebagai landasan dalam
memecahkan masalah. Dasar teori diperoleh dari berbagai sumber dan literatur,
diantaranya: buku-buku literatur, jurnal, e-book, dan website. BAB III metodologi
yang membahas mengenai metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan
penulisan Tugas Akhir. Pada bab ini dibahas mengenai langkah-langkah
penelitian data dan analisa data yang akan digunakan untuk menyelesaikan
permasalahan dari topik yang diangkat, dan beberapa aspek yang menunjang
metode penelitian. BAB IV analisa data dan pembahasan, pada bab ini akan
dianalisa dan dibahas mengenai data-data yang telah diperoleh dari hasil
penelitian yang telah dilakukan. BAB V kesimpulan dan saran, di dalam bab ini
berisi kesimpulan dari penulisan tugas akhir dan saran-saran yang dapat
DAFTAR PUSTAKA
Sumarsono,M, 2005. “Optimasi Jumlah Pipa Pemanas Terhadap Kinerja Kolektor Surya Pemanas Air” Jurnal Ilmiah Teknologi Energi .,1-10
I Nyoman Gigih Predana Putra, 2015. Analisi Performansi Kolektor Surya Plat Datar Dengan Varias Sirip Berlubang; tidak diterbitkan
