Pemanas air tenaga surya tipe batch dengan L/D=6,26 - USD Repository

(1)

i

PEMANAS AIR TENAGA SURYA TIPE BATCH DENGAN L/D = 6,26

Tugas Akhir

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh :

Nama : Lorensius Hendri Purwanto NIM : 035214057

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

(2)

BATCH TYPE SOLAR WATER HEATER WITH L/D = 6,26

Final Project

Presented as partial fulfillment of requirements to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

Presented by :

Name : Lorensius Hendri Purwanto NIM : 035214057

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAMME MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY

(3)

(4)

(5)

v PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 22 Januari 2008 Penulis

(6)

(7)

vii KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah menyertai penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi jurusan Teknik Mesin di Universitas Sanata Dharma.

Atas terselesaikan Tugas Akhir, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ir. Gregorius Heliarko, SJ., SS., B.ST., MA., M.Sc., selaku Dekan

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku Ketua Prodi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

3. Ir. Fransiskus Asisi Rusdi Sambada, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik dan Tugas Akhir.

4. RB. Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

(8)

Penulis menyadari bahwa naskah Tugas Akhir yang telah disusun masih jauh dari sempurna, maka penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun menuju kesempurnaan.

Akhir kata, penulis mengharapkan Tugas Akhir yang telah tersusun ini dapat memberi manfaat kepada pembaca.

Yogyakarta, 22 januari 2008 Penulis

(9)

ix INTISARI

Sejalan dengan perkembangan jaman konsumsi energi terus meningkat yang sejalan pula dengan pertumbuhan ekonomi dan pertumbuhan penduduk. Akhir –akhir ini masalah energi menjadi persoalan yang semakin berat, sebab sumber energi yang sekarang banyak dipakai semakin menipis. Terbatasnya sumber energi fosil khususnya minyak bumi menyebabkan perlunya pengembangan energi alternatif. Sebagai negara tropis Indonesia mempunyai potensi untuk memanfaatkan energi nonfosil yang berasal dari alam, salah satu energi alam yang tidak ada habisnya, bisa diperoleh secara cuma-cuma (gratis), dan juga energi ramah lingkungan adalah energi matahari.

Pemanas air tenaga surya kolektor jenis terpadu pada umumnya keseluruhan sistem berada didalam kotak kolektor, sistem ini berfungsi sebagai pemanas pasif karena tidak menggunakan peralatan mekanik (tanpa pompa).

(10)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL... i

HALAMAN JUDUL (INGGRIS)... ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING... iii

HALAMAN PENGESAHAN...iv

HALAMAN PERNYATAAN...v

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI...vi

KATA PENGANTAR………...…... vii

INTISARI...…….………... ix

DAFTAR ISI...x

BAB I PENDAHULUAN...1

1.1 Latar Belakang...…...………... 1

1.2 Rumusan Masalah...………….……….…..…….…... 3

1.3 Tujuan Penelitian...3

1.4 Batasan Masalah...3

1.5 Manfaat Penelitian...4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA.……...………...………... 5

2.1 Dasar Teori...……...………...…………...…... 5

2.1.1 Prinsip Kerja Pemanas Air...…...….... 6

2.1.2 Koefisien Kerugian Total... ...6

2.1.3 Pengukura Radiasi Surya...7

(11)

xi

2.1.5 Energi Yang berguna...8

2.1.6 Efisiensi Pemanas Air...9

2.2 Penelitian Yang Pernah Dilakukan...10

BAB III METODE PENELITIAN………...…………... 12

3.1 Skema Alat...………...…………...12

3.2 Peralatan yang Digunakan Pada Penelitian.………….………... 12

3.3 Langkah Penelitian...………...14

3.3.1 Pemnuatan Alat...14

3.3.2 Palaksanaan penelitian...15

BAB IV HASIL PENELITIAN...……..….……….. 18

4.1 Hasil penelitian………...………..………... 18

4.1.1 Data hasil penelitian ke 1 untuk rangkaian paralel...18

4.1.2 Data hasil penelitian ke 2 untuk rangkaian paralel... 20

4.1.3 Data hasil penelitian ke 3 untuk rangkaian paralel...22

4.1.4 Data hasil penelitian ke 1 untuk rangkaian seri... 23

4.2 Perhitungan Data Penelitian...…………..………... 28

4.2.1 Data hasil perhitungan... ..28

4.3 Pembahasan data perhitungan... ..37

4.3.1 Temperatur air rata-rata tiap hari...37

(12)

4.3.3 Energi yang terserap...44

4.3.4 Efisiensi sensibel... ..46

BAB V PENUTUP... ..48

5.1 Kesimpulan... ...48

5.2 Saran... ....48

5.3 Penutup...49

(13)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air panas umumnya digunakan untuk mandi, mencuci atau mendukung suatu proses kimia dalam rumah tangga, puskesmas, rumah makan, penginapan, industri dan lain-lain. Di negara-negara berkembang seperti Indonesia kayu bakar, minyak dan gas bumi merupakan sumber energi yang banyak dipakai untuk memanaskan air. Pemakaian kayu bakar yang berlebihan dapat menyebabkan kerusakan hutan sehingga dapat mengakibatkan bencana alam seperti banjir dan tanah longsor. Penggunaan kayu bakar untuk memasak secara tradisional juga dapat

menimbulkan dampak negatif terhadap kesehatan karena asap yang ditimbulkan selain itu pengumpulan kayu bakar memerlukan waktu yang sebenarnya dapat dimanfaatkan untuk kegiatan lain yang lebih produktif. Krisis energi karena semakin menipisnya cadangan minyak dan gas bumi menyebabkan harga minyak dan gas bumi semakin mahal, hal ini tentunya akan berdampak pada kenaikan biaya hidup atau harga jual produk yang pada prosesnya menggunakan air panas.

(14)

Penggunaan energi surya juga sejalan dengan target pengurangan emisi karbondioksida di atmosfer (berdasarkan Protokol Kyoto).

Sistem pemanas air energi surya yang banyak digunakan umumnya adalah jenis kolektor pelat datar dengan tangki penyimpan air panas yang terpisah. Pemanas air energi surya jenis pelat datar mempunyai efisiensi yang baik untuk kondisi cuaca di Indonesia tetapi dari sisi biaya dan teknologi pembuatan yang diperlukan jenis ini tidak termasuk murah dan sederhana.

Beberapa negara di Amerika dan Australia telah lama menggunakan pemanas air energi surya jenis kolektor dan tangki terpadu. Dari sisi biaya dan teknologi pembuatannya jenis kolektor dan tangki terpadu merupakan jenis yang paling murah dan sederhana. Kelemahan pemanas air energi surya jenis kolektor dan tangki terpadu adalah efisiensinya yang lebih rendah jika dibandingkan jenis kolektor pelat datar dan tidak dapat digunakan pada daerah yang mempunyai musim dingin karena air dalam kolektor dapat membeku.

(15)

1.2 Rumusan Masalah

Pada penelitian ini akan dibuat model pemanas air jenis kolektor dan tangki

terpadu dengan konfigurasi kolektor tunggal, bersusun seri dan bersusun pararel

untuk mengetahui unjuk kerja yang dihasilkan jika digunakan di Indonesia, dalam

hal ini penelitian akan dilakukan di Yogyakarta.

1.3 Tujuan Penelitian

a. Membuat model pemanas air energi surya sederhana (jenis kolektor dan tangki terpadu) menggunakan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang dapat didukung kemampuan industri lokal.

b. Mengetahui temperatur maksimal dan efisiensi pemanas air yang dapat dihasilkan untuk menjajagi kemungkinan penggunaan pemanas air energi surya jenis kolektor dan tangki terpadu di Indonesia.

c. Membandingkan hasil penelitian ini dengan hasil penelitian lain yang pernah dilakukan.

1.4 Batasan Masalah

a. Kemiringan kolektor 30°.

(16)

1.5 Manfaat Penelitian

a. Menambah kepustakaan teknologi pemanas air energi surya.

b. Dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi pemanas air energi surya sederhana yang sesuai dengan kondisi cuaca di Indonesia dan dapat diterima masyarakat terutama golongan ekonomi menengah ke bawah.

(17)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

Pemanas air tenaga surya pada umumnya terdapat kolektor surya, yang terdiri dari pelat penyerap yang memiliki konduktivitas termal yang baik. Dimana pelat penyerap ini berhubungan dengan pipa-pipa yang mengalirkan cairan, sebuah atau lebih penutup tembus cahaya bagian atasnya biasanya kaca. Energi radiasi matahari yang datang ditransmisikan melalui penutup transparan dan diubah menjadi panas oleh pelat penyerap dimana dibagian dasar dan sisi pelat penyerap tersebut diisolasi. Panas yang diterima itu diterima oleh pelat penyerap selanjutnya dikonduksikan ke pipa-pipa pembawa cairan.

Kolektor surya merupakan komponen utama sebagai penerima panas dari matahari, kolektor yang digunakan pada pemanas air tenaga surya ini yaitu kolektor terpadu ( ICS jenis batch solar heater). Panas yang diterima oleh kotak kolektor akan dipantulkan secara terpusat pada tangki yang digunakan untuk meletakkan bahan uji dengan kata lain panas mengalir secara radiasi. Selain itu panas yang diterima kolektor akan mengalir secara konduksi pada bagian bawah pada tangki, karena alas tangki berhubungan langsung dengan alas dari kolektor.

Selain kolektor surya bagian utama alat pemanas air tenaga surya adalah reflektor, 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 sinar matahari yang berada diluar jangkauan kolektor dapat dipantulkan oleh reflektor, sehingga

(18)

akan terkumpul secara terpusat pada kolektor. Reflektor ini dibuat dari bahan yang mempunyai daya memantulkan cahaya matahari yang baik. Untuk pemanas air tenaga surya ini digunakan bahan berupa alumunium foil. Alumunium foil ini dapat memantulkan cahaya matahari dengan baik, karena mempunyai warna yang mendekati perak dan terang, sehingga sinar yang diperoleh dapat dipantulkan dengan sempurna. Reflektor yang digunakan dalam percobaan ini berbentuk setengah lingkaran.

2.1.1 Prinsip kerja pemanas air tenaga surya

Prinsip kerja pemanas air tenaga surya ini sangat sederhana yaitu energi radiasi dari sinar matahari yang diterima reflektor yang terbuat dari kertas alumunium foil akan dipantulkan terpusat menuju kolektor yang digunakan sebagai tempat meletakkan tangki.Untuk memperkecil panas yang keluar dan juga untuk melindungi panas yang digunakan, untuk menaikan temperatur tangki maka diberi isolasi, sehingga rugi-rugi kalor tidak terlalu besar. Bagian atas kolektor ditutup dengan kaca bening, dengan tebal 5 mm, agar tidak ada celah antara kaca dan kotak kolektor ditutup dengan sealer.

2.1.2 Koefisien kerugian total

(19)

2.1.3 Pengukuran radiasi surya

Radiasi surya yang terdapat di luar atmosfer bumi 1353 W/m2. Berdasarkan hal ini sering disebut konstanta surya atau radiasi sorotan. Konstanta surya akan mengalami pengurangan sebelum mencapai permukaan bumi. Hal ini disebabkan oleh penyerapan dan pemantulan di atmosfer. Selain penyerapan dan pemantulan tersebut, radiasi sorotan terkadang dipancarkan oleh molekul-molekul gas, debu, dan uap air sebelum mencapai bumi sebagai radiasi sebaran (diffuse).

a. Arus yang dikeluarkan solar sel ( Iph )

Merupakan arus keluaran solar sell yang dapat diukur dengan mempergunakan persamaan sebagai berikut :

Iph =

(20)

2.1.4 Energi surya yang terserap (Qs)

Dalam penelitian ini air tidak disirkulasikan (m = 0) sehingga

kesetimbangan energinya dapat dituliskan sebagai berikut :

Qs = M.Cp

2.1.5 Energi yang Berguna (Qu)

(21)

2.1.6 Efisiensi Sensibel (η)

Efisiensi pemanas air merupakan perbandingan antara energi yang berguna dengan energi surya yang datang dan dapat dinyatakan dengan persamaan :

 

 

G Qu

 ……….(5)

dengan :

Qu :energi yang berguna (W)

G : radiasi yang datang (W/m2)

(22)

2.2 Penelitian yang Pernah Dilakukan

Koefisien kerugian U tergantung dari beberapa parameter diantaranya kualitas kolektor, isolasi kolektor dan jumlah tutup kaca. Untuk perancangan praktis harga U sebesar 8 W/(m2.K) adalah khas untuk bahan isolasi biasa (serat kaca, sabut kelapa dan serbuk gergaji), kolektor yang dicat hitam dan jumlah tutup kaca satu sampai dua buah.

Pemanas air jenis kolektor dan tangki terpadu ini dikonstruksi dengan tutup

kaca ganda jenis low-iron glass dengan harga transmitan yang tinggi, bahan

isolasi R-40, menggunakan lapisan selektif pada tangki berkapasitas 170 liter,

reflektor bagian dalam berbentuk cekung dan bahan pipa dari polybutylene. Dari

konstruksi seperti itu maka diperoleh bahwa pemanas air ini dapat digunakan di

daerah yang memiliki musim dingin (Bishop,1983). Pada pemanas air jenis

kolektor dan tangki terpadu kerugian panas pada malam hari pada sistem

dengan tangki tunggal lebih kecil dibandingkan sistem dengan dua tangki atau

lebih dan kapasitas optimum tangki merupakan fungsi dari karakteristik

pemakaian air panas (Lewandowski et al, 1985). Walaupun pemanas air jenis

kolektor dan tangki terpadu umumnya tidak memerlukan alat kontrol tetapi jika

temperatur air yang dapat dicapai melebihi 70OC maka penggunaan katup

pengatur tekanan/ pengaman di sisi air panas keluar diperlukan untuk

menghindari tekanan berlebih (Olson, 2001).

Di pegunungan Colorado pemanas air jenis kolektor dan tangki terpadu

berkapasitas 227 liter dengan reflektor di bagian dalam berbentuk cekung dan

penutup kaca tunggal seluas 2,7 m2. Pemanas tersebut mempunyai efisiensi

pemanasan 72% dan temperatur air mula-mula 7OC dapat dipanaskan hingga

(23)

dapat menghemat energi listrik antara 10% (pada musim dingin) sampai 67%

(pada musim panas). Penghematan ini dapat mengembalikan biaya pembuatan

dalam 3,2 tahun. Efisiensi pemanas yang dihasilkan berkisar antara 46% sampai

48%. (Wykes dan Baker, 1986). Pengujian pemanas air jenis kolektor dan tangki

terpadu yang terdiri dari 2 kolektor dapat menghasilkan penghematan rata-rata

30% dari pengeluaran tahunan untuk pemanas air (Baker dan Wykes, 1986).

Pemanas air jenis kolektor dan tangki terpadu di Pennsylvania berkapasitas 160

liter dibuat dengan biaya sebesar $ 450 untuk umur pemakaian antara 10-20

tahun. Pemanas menggunakan reflektor cekung pada bagian dalam. Temperatur

yang dapat dicapai antara 110-120OF. Pemanas dapat menghemat 4000 Kwh

listrik per tahun setara dengan 600 liter bahan bakar minyak atau biaya untuk

(24)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat

Gambar 3.1. Skema Rangkaian Pemanasan Air 3.2 Peralatan yang digunakan pada penelitian

1. Termo Kopel dan Display 2. Tangki air dingin (air input)

(25)

Luasan kaca (Ac) = 1,20 m x 0,94 m

= 1,128 m2 Transmitasi-absorber normal (τα) = 0,8 4. Rangka dan casing

Kemiringan kolektor (β) = 30°

5. Bahan dari alumunium foil dan kertas karton

Luasan total reflektor dalam kolektor (Ar) = 2,0245 m2

6. Pipa besi ukuran ½ inci 7. Tangki air

Terbuat dari seng dan berbentuk tangki

Diameter luar tangki (D = 0,1595 Luasan Tangki

(26)

Luasan total untuk 1 tangki = 0,50108 x 0,0399 Massa air yang ditampung tangki

Dengan menganggap massa jenis (ρ) air pada temperatur 27°C maka massa air dapat diketahui dengan cara mengalikan volume tangki dengan massa jenis air.

M ( 1 tangki ) = V x ρ

= 0,019983 m3 x 995,7 kg/m3 = 19,894 kg

3.3 Langkah Penelitian 3.3.1 Pembuatan Alat

1. Membuat tangki dari seng dengan kapasitas 20 liter. 2. Membuat kotak tangki dengan kemiringan tangki 30°C. 3. Membuat reflektor dalam yang berbentuk ½ lingkaran

4. Menutup kotak dengan kaca yang disesuaikan dengan ukuran kotak itu sendiri.

(27)

3.3.2 Pelaksanaan penelitian

a. Persiapan pengambilan data

1. mengisi air ke dalam tangki sampai penuh dan air diisi dari bawah tangki melalui pipa air, setelah itu alat pemanas air dipanaskan.

2. Penempatan Solar cell searah dengan arah alat pemanas air tersebut dan diukur posisinya dengan kemiringan kolektor yaitu 30°C.

b. Pengukuran masukan energi matahari

1. Solar cell dipanaskan dan diatur posisinya sama dengan kemiringan kolektor.

2. Diukur Voltasenya setiap 10 menit, bersamaan dengan pengambilan data.pengukuran dilakukan sampai 6 kali penelitian.

c. Pengambilan data

1. Setiap 10 menit diukur temperatur ruangan, temperatur tangki (kanan dan kiri), temperatur atas (kiri dan bawah), temperatur bawah (kanan dan kiri), energi radiasi matahari yang terserap. d. Lokasi Pengambilan data

(28)

Gambar Hasil Pengujian

Gambar 3.2. Hasil pengujian pemanasan Air e. Parameter yang diukur

Ta : Temperatur ruangan °C

T tangki : Temperatur tangki (kanan dan kiri ) °C

T atas : Temperatur air didalam tangki bagian atas

(kanan dan kiri) °C

Tbawah : Temperatur air didalam tangki bagian bawah

(kanan dan bawah) °C T air keluar : Temperatur air keluar °C

(29)

f. Langkah perhitungan

1. Arus keluaran sel yang masuk kolektor (Iph)

2. Radiasi yang datang (G)

3. Besarnya energi surya yang terserap (Qs)

4. energi yang berguna (Qu) 5. Efisiensi sensibel (η)

6. Besarnya temperatur ruangan rata-rata (Ta)

7. Besar temperatur tangki dan air rata –rata ( T ) 8. Buat grafik

a. Hubungan temperatur air keluar dengan waktu (t) dan dengan radiasi yang datang rata-rata (W/m2)

b. Hubungan temperatur air rata-rata dengan waktu ( t ) dan dengan G (W/m2)

c. Hubungan energi radiasi surya yang terserap rata – rata (Qs) dengan waktu (t) dan dengan G

(W/m2)

(30)

BAB IV

HASIL PENELITIAN

4.1 Hasil Penelitian

4.1.1 Data Hasil Penelitian ke 1 Untuk Rangkaian Paralel

Tempat Penelitian = Halaman depan laboratorium konversi energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

Tanggal = 20-08-2007

Jam = 09.00 WIB

Jenis Reflektor = ½ lingkaran Lama uji coba = 5 jam Besar Tahanan = 10 Ohm Kemiringan Kolektor = 30° Temparatur Air Masuk = 23,44°C Luasan Reflektor = 2,0245 m2 Keterangan :

Ta : Temperatur Ruangan

TL1 : Temperatur air bawah tangki kiri

TL2 : Temperatur air atas tangki kiri

TR1 : Temperatur air bawah tangki kanan

TR1 : Temperatur air atas tangki kanan

TSL : Temperatur tangki kiri

(31)

(32)

Waktu

(33)

(34)

Tempat Penelitian = Halaman depan laboratorium konversi energi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Kemiringan Kolektor = 30° Temparatur Air Masuk = 24,20°C Luasan Reflektor = 2,0245 m2

Tabel 4.3 Data Penelitian ke 3 Untuk Rangkaian Paralel

(35)

Waktu

4.1.4. Data Hasil Penelitian ke 1 Untuk Rangkaian seri

(36)

Tabel 4.4 Data Penelitian ke 1 Untuk Rangkaian Seri

4.1.5. Data Hasil Penelitian ke 2 Untuk Rangkaian seri

(37)

Tanggal = 27-08-2007

Jam = 09.00 WIB

Jenis Reflektor = ½ lingkaran Lama uji coba = 6 jam 50 menit Besar Tahanan = 10 Ohm Kemiringan Kolektor = 30° Temparatur Air Masuk= 28,67°C Luasan Reflektor = 2,0245 m2

(38)

Waktu

4.1.6. Data Hasil Penelitian ke 3 Untuk Rangkaian Seri

Tempat Penelitian = Halaman depan laboratorium konversi energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

Tanggal = 28-08-2007

Jam = 9.05 WIB

(39)

Lama uji coba = 5 jam 40 menit Besar Tahanan = 10 Ohm Kemiringan Kolektor = 30° Temparatur Air Masuk= 27°C Luasan Reflektor = 2,0245 m2

(40)

Waktu

4.2. Perhitungan Data Penelitian 4.2.1 Data Hasil Perhitungan

Energi surya total merupakan energi surya yang masuk ke kolektor. Dengan bantuan sel surya (solar cell) maka energi radiasi surya yang dipancarkan saat itu dapat diolah menjadi inputan voltase setelah sel surya diberi tahanan (R) sebesar 10 Ω. Sebagai contoh, dari data input pada tabel 4.1 maka energi surya total dapat diperolah dengan cara :

a. Menghitung Arus yang dikeluarkan solar sel (Iph)

Arus yang dikeluarkan solar sel dapat diperoleh dari pesamaan 1(hal.7)

Iph =

b. Energi Surya yang Terukur Sel Surya (G) Dari persamaan 2(hal.7) dapat diperoleh harga G

(41)

G =

Energi yang terserap (Qs) didapat Dari persamaan 3(hal.8)

(42)

e. Efisiensi Sensibel ( η )

Efisiensi pemanas air ( η ) didapat dari persamaan 5(hal.9)

 



Dengan menggunakan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan dapat ditampilkan dalam bentuk tabel :

Tabel 4.7 Data Perhitungan Penelitian ke 1 Untuk Rangkaian Paralel

(43)

Waktu

Tabel 4.8 Data Perhitungan Penelitian ke 2 Untuk Rangkaian Paralel

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

Waktu

Tabel 4.12 Data Perhitungan Penelitian ke 3 Untuk Rangkaian Seri

(49)

Waktu

4.3 Pembahasan Data Perhitungan

(50)

4.3.1 Temperatur air rata-rata

Grafik temperatur air rata-rata dengan waktu

0.00

T air rata-rata data ke 1 untuk seri T air rata-rata data ke 2 untuk seri T air rata-rata data ke 3 untuk seri T air rata-rata data ke 1 untuk paralel T air rata-rata data ke 2 untuk paralel T air rata-rata data ke 3 untuk paralel

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Temperatur Air Rata-rata Dan waktu Pemanasan

Grafik T air rata-rata dengan G

0.00

T air rata-rata data ke 1 untuk seri T air rata-rata data ke 2 untuk seri T air rata-rata data ke 3 untuk seri T air rata-rata data ke 3 untuk paralel T air rata-rata data ke 2 untuk paralel T air rata-rata data ke 1 untuk paralel

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Temperatur Air Rata-rata Dan Radiasi

(51)

Grafik Temperatur air rata-rata tiap hari dengan G

T air rata-rata pada rangkaian seri T air rata-rata pada rangkaian paralel

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Temperatur Air rata-rata Tiap Hari Dan Radiasi

(52)

antara 33.27°C sampai 35,4°C untuk rangkaian seri dan untuk rangkaian paralel berkisar 29,75°C sampai 31,48°C. Untuk rangkaian seri lebih besar dari rangkaian paralel, hal ini disebabkan karena saat pengambilan data termo kopelnya yang bagian dalam tabung tidak pada posisi yang diinginkan.

4.3.2 Temperatur air keluar

grafik Tmeperatur air keluar dengan waktu

0.00

T air keluar data ke 1 untuk seri T air keluar data ke 2 untuk seri T air keluar data ke 3 untuk seri T air keluar data ke 1 untuk paralel T air keluar data ke 2 untuk paralel T air keluar data ke 3 untuk paralel

(53)

Grafik Temperatur Air Keluar Dengan G

774.29 743.08 727.24 664.5 619.68 G ( W/m2)

T air keluar data ke 1 untuk seri T air keluar data ke 2 untuk seri T air keluar data ke 3 untuk seri T air keluar data ke 1 untuk paralel T air keluar data ke 2 untuk paralel T air keluar data ke 3 untuk paralel

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Temperatur Air Keluar Dan Radiasi

Grafik Temperatur Rata-Rata Air Keluar Dengan G

0.00

T air keluar rata-rata rangkaian seri T air rata-rata rangkaian paralel

Gambar 4.6 Grafik HubunganTemperatur Air Keluar Rata-rata Dan Radiasi

(54)

Grafik Temperatur Air rata-Rata Keluar Dengan Waktu

T air keluar rata-rata untuk rangkaian seri T air keluar rata-rata untuk rangkaian paralel

Gambar 4.7 Grafik hubungan Temperatur Air keluar Rata-rata Dan Waktu Pemanasan

Grafik Temperatur Maksimal Air keluar Dengan G

54.00

Temperatur maksimal air keluar rangkaian seri

Temperatur maksimal air keluar rangkaian paralel

(55)

Gambar 4.4 Terjadi perubahan temperatur pada setiap parameter yang diukur dari waktu ke waktu. Perubahan setiap parameter temperatur ini, lebih dipengaruhi oleh intensitas radiasi matahari yang diteruskan oleh kaca ke ruang sekitar tabung. Semakin sore waktu yang digunakan maka temperatur yang dihasilkan semakin kecil, seperti yang diperlihatkan juga pada gambar 4.5.

(56)

4.3.3 Energi yang terserap

Grafik Qs dengan Waktu

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Waktu ( menit)

Q

s

(

W

a

tt

)

Qs rata-rata rangkaian seri Qs rata-rata rangkaian paralel

(57)

Grafik QS terhadap G

Qs untuk rangkaian seri Qs untuk rangkaian paralel

Gambar 4.10 Grafik Hubungan Energi Terserap Dan Radiasi

Perubahan intensitas radiasi matahari yang datang (G) dipengaruhi oleh berbagai faktor, antara lain faktor cuaca. Sebagai contohnya, ada awan atau cuaca mendung yang menutupi atau menghalangi radiasi sinar matahari yang menyebabkan terjadinya radiasi sebaran (diffuse), sehingga intensitas radiasi yang diterima kolektor mengalami penurunan.yang berdampak pada penurunan energi yang terserap pula seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.10.

(58)

terserap turun karena temperatur rata-rata tangki dan air lebih kecil dari temperatur ruangan.

4.3.4 Efisiensi

Grafik Efisiensi Sensibel Terhadap Waktu

50

Efisiensi Sensibel Pada Rangkaian Paralel Efisiensi Sensibel Pada Rangkaian Seri

(59)

Grafik Efisiensi Sensibel terhadap G

Efisiensi Sensibel Pada Rangkaian Paralel Efisiensi Sensibel Pada Rangkaian Seri

Gambar 4.12 Grafik Hubungan Efisiensi Sensibel Rata-rata Dan Radiasi

(60)

BAB V PENUTUP

5. 1 Kesimpulan

Dari semua hasil uji coba, perhitungan, dan analisa data maka dapat disimpulkan sebagai berikut:

a Secara umum alat ini sudah terpenuhi dan sudah cukup baik digunakan untuk mandi, mencuci atau mendukung suatu proses kimia dalam rumah tangga, puskesmas, penginapan, industri dan lain-lain dengan kapasitas keseluruhan tangki 39,788 liter.

b Temperatur air keluar maksimal untuk rangkaian seri 60,10°C dan untuk rangkaian paralel 58,8°C. Sedangkan efisiensi rata-rata maksimal untuk rangkaian seri 92,13% dan untuk rangkaian paralel 55,88%.

c Pada alat ini efisiensi rata-rata maksimal 92,13% lebih tinggi dari pada penelitian di Pegunungan Colorado (72%) dan di Osego (46%-48%).

5. 2 Saran

(61)

b. Pengukuran temperatur kolektor dan air didalam kolektor tidak hanya di satu titik.

c. Untuk memaksimalkan hasil penyimpanan panas maka perlu bahan isolasi yang baik pada setiap dinding.

d. Untuk alat ini diusahakan jangan sampai terjadi kebocoran kolektor dan kotak kolektor karena berakibat menurunnya temperatur . e. Pemasangan termo kopel secara kuat dengan tujuan jika mendapat

tekanan tidak akan terjadi kebocoran. 5.3 Penutup

Demikian tugas akhir ini saya buat. Penulis akan terbuka menerima kritik dan saran yang membangun untuk kemajuan penulis.

(62)

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, W, (1995). Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta, Pradnya Paramita.

Bainbridge, D.A.,(1981), The Integral Passive Solar Water Heater Book : Breadboxes, batchers, and other types of simple solar water heaters, ISBN 0-933490-03-8, The Passive Solar Institute.

Baker, W.S.; Wykes, T.,(1986), Batch Solar Water Heater Construction And Installation Manual, Energy Notes, http://www.solaror.org/ftp/Batch Plans.doc

Bishop, R. C., (1983), Superinsulated Batch Heaters for Freezing Climates, Proceedings of the 8th National Passive Conference, New York: American Solar Energy Society. Sept. 7-9, Santa Fe, NM.

Duffie, J.A.; Beckman, W.A., (1991). Solar Engineering of Thermal Processes, New York, John Wiley.

Langa, F.S., (1981), Sun On Tap, The Best We Know, http://www.green-trust.org/2000/solar/sunontap

Lewandowski, A.; Leboeuf, C.M.; Kutscher, C.F., (1985), A Cost and Performance Comparison of Drainback And Integral Collector Storage Systems for Residential Domestic Hot Water, Solar Energy Research Institute, Task No. 3017.31, FTP No. 526.

Olson, K.(2001), Solar Hot Water: A Primer, http://www.azsolarcenter.com/ technology/ solarh2o.html