TUGAS AKHIR Analisa Thermal Roofing menggunakan material asbes dengan variasi sudut dan orientasi arah matahari.

(1)

TUGAS AKHIR

ANALISA

THERMAL ROOFING

MENGGUNAKAN MATERIAL

ASBES DENGAN VARIASI

SUDUT DAN ORIENTASI ARAH MATAHARI

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana

Teknik (S-1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :

PULUNG MULIA ASTAPUTRA D200 020 123

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS

MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

HALAMAN PERSETUJUAN

Makalah berjudul : “Analisa Thermal Roofing Menggunakan Material

Asbes dengan Variasi Sudut dan Orientasi Arah Matahari”, telah disetujui oleh

pembimbing dan disahkan koordinator sebagai syarat untuk Seminar Tugas Akhir dan

(3)

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir ini telah disahkan oleh dewan penguji sebagai syarat untuk

memperoleh gelar sarjana (S-1) Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada :

Hari : ………..

Tanggal : ………..

Mengesahkan,

Dewan penguji :

1. Ir. Sunardi Wiyono, MT. ( )

2. Nurmuntaha A.N, ST. ( )

3. Ir. Tri Tjahjono, MT. ( )

Mengetahui,

a.n.Dekan Fakultas Teknik

Wakil Dekan I

(Ir. Subroto, MT.)

Ketua Jurusan Teknik Mesin

(4)

MOTTO

“Yaaa, Allah, lapangkanlah dadaku, dan mudahkanlah bagiku urusanku dan lepaskanlah kakakuan lidahku, supaya mereka mengerti perkataanku”

(Q.S. Thoha : 25 – 28)

“Sesungguhnya Allah tidak akan merubah nasib suatu kaum kecuali dia berusaha merubahnya sendiri”

(Q.S. Ar Ra’d ayat 11)

“Tidak ada yang sempurna di dunia ini tapi hanya dengan semangat dan kerja keras kita bisa membuat sesuatu menjadi yang terbaik”

(5)

v

PERSEMBAHAN

Alhamdulillah, Puji syukur kehadirat Allah SWT, atas rahmat dan karunia-Nya

sehingga Laporan Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan.

Karya ini merupakan suatu wujud akhirku dalam mencapai gelar

sarjana sebagai tanggung jawab kepada :

Diriku sendiri

Ayah dan Ibu tercinta, kupersembahkan gelarku kepadamu

Kakak dan adikku tercinta

Pebty Ardianingsih, pendamping hidupku InsyaAllah

Rekan-rekan 2002

(6)

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT yang

telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat selesai.

Tugas Akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana (S-1) Jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang

mempunyai arti sangat penting. Harus disadari bahwa disiplin ilmu yang dipelajari di

bangku kuliah bukanlah difinisi akhir yang merefleksikan keseluruhan potensi yang

dimiliki oleh mahasiswa.

Berbagai hambatan dan kesulitan menyertai dalam penulisan ini, namun

demikian dengan bantuan dan doa dari berbagai pihak segala kesulitan tersebut dapat

teratasi. Untuk itu dengan segala kerendahan hati, penulis sampaikan ucapan

terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada :

1. Ayah dan Ibu tercinta, yang senantiasa memberikan semangat dan do’a dengan

tiada henti demi keberhasilanku.

2. Kakak-kakakku, Mbak Ika, Mas Nindhom, terima kasih atas perhatian, doa, dan

semangatnya.

3. Adik-adikku Taufik dan Kunjung, terima kasih atas semangatnya.

4. Keponakanku Sulthan, terima kasih atas senyum dan kelucuannya yang

(7)

vii

5. Bapak Ir.Tri Tjahyono, MT, selaku Dosen Pembimbing Akedemik yang telah

memberikan bimbingan dan arahan semasa kuliah.

6. Bapak Ir. Sri Widodo, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakara.

7. Bapak Marwan Effendy, ST, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Surakara.

8. Bapak Ir Sunardi Wiyono MT, selaku pembimbing I yang telah memberikan

ilmu, nasehat, petunjuk ,bimbingannya dan semangatnya selama penyusunan

Tugas Akhir ini.

9. Bapak Nurmuntaha AN. ST, selaku pembimbing II yang telah memberikan ide,

nasehat, saran, bimbingan dengan penuh kesabaran dan selalu memberikan

semangat selama penyusunan Tugas Akhir ini.

10. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta yang telah membekali ilmu yang berguna untuk

masa depan.

11. Mas Agus TU yang telah memberikan bantuannya dalam memperlancar

proses administrasi.

12. Seluruh Staff dan Karyawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakara yang telah membantu dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

(8)

14. Emping Mlinjo House, Agus, Ian, Mas Argo, Bas terima kasih atas

kebersamaannya.

15.Buat Sahabatku Heru, Wahyu, Budi, Rizal, Ardi, Priyo, Hastowo, Ammar,

Kasman, Erwan, Hanang, Ludi, Gamma, Agus, Wawan, Hendrik, Andi dan

semua teman-teman yang lain. Terima kasih atas semua bantuan dan do’anya

hingga Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan.

16. Pebty Ardianingsih, terimakasih atas do’a dan semangatnya, terima kasih

untuk semuanya.

17. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang secara langsung

maupun tidak langsung telah membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

Besar harapan semoga Tugas Akhir ini dapat berguna dan bermanfaat kelak

dikemudian hari.

Surakarta, Oktober 2007

(9)

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...i

HALAMAN PERSETUJUAN ...ii

HALAMAN PENGESAHAN ...iii

1.2. Perumusan Masalah ...2

1.3. Pembatasan Masalah ...3

1.4. Tujuan Penelitian ...3

1.5. Manfaat Penelitian...3

1.6. Sistematika Penulisan ...4

(10)

2.1. Tinjauan Pustaka ...6

2.2. Landasan Teori ...9

2.3. Radiasi Matahari ...14

BAB III METODE PENELITIAN...18

3.1. Diagram Alir Penelitian ...18

3.2. Pembuatan alat ...19

3.3. Cara Memperoleh Data Penelitian ...22

3.4. Instrumen Penelitian ...23

3.5. Waktu dan tempat Penelitian...25

3.6. Prosedur Percobaan ...25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN...28

4.1. Analisa Dan Perhitungan Energi Matahari ...28

4.2. Perhitungan Kalor Yang Diserap ...32

4.3. Grafik Hasil Percobaan ...36

BAB V PENUTUP ...47

5.1. Kesimpulan ...47

5.2. Saran ...47

DAFTAR PUSTAKA

(11)

xi

cos i = Sudut antara sinar matahari dengan garis

tegak lurus permukaan derajat

(12)

DAFTAR RUMUS

No Rumus Satuan

1 Laju perpindahan kalor konduksi Watt

2 Laju perpindahan kalor konveksi Watt

3 Laju perpindahan kalor radiasi Watt

4 Radiasi benda hitam Watt

5 Energi radiasi matahari ₂

m W

6 Sudut antara zenith dan arah matahari derajat

7 Perhitungan azimut matahari derajat

8 Radiasi yang datang pada permukaan miring ₂

m W

(13)

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Sistem Sirkulasi Energi Panas Sebagai Penghangat Ruangan.. 8

Gambar 2.2. Konduksi Panas Pada Plat Tipis ... 10

Gambar 2.3. Perpindahan Kalor Konveksi dari Suatu Plat ... 11

Gambar 2.4. Perpindahan Panas Radiasi ... 12

Gambar 2.5. Definisi sudut-sudut matahari dan sudut-sudut permukaan... 17

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian... 18

Gambar 3.2. Kerangka Atap ... 20

Gambar 3.3. Titik-Titik Pengukuran Temperatur Ruang Atap... 21

Gambar 3.4. Konstruksi Atap ... 21

Gambar 3.5. Penempatan Termometer Untuk Temperatur Lingkungan ... 22

Gambar 3.6. Penempatan Termometer Untuk Temperatur Ruang Atap ... 23

Gambar 3.7. Foto Alat Penyerap Panas ... 23

Gambar 3.8. Foto Stopwatch ... 24

(14)

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 45° menghadap timur) ... 36

Grafik 4.4. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 45° menghadap selatan) . 38

Grafik 4.7. Histogram temperatur terhadap waktu (sudut 45° menghadap barat) .. 40

Grafik 4.8. Histogram temperatur terhadap waktu (sudut 40° menghadap barat) ... 40

Grafik 4.9. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 35° menghadap barat) ... 41

Grafik 4.10. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 45° menghadap utara) . 42

Grafik 4.13. Hubungan antara sudut kemiringan atap terhadap temperatur... ... 44

Grafik 4.14. Hubungan antara posisi atap terhadap temperatur ... ... 45

(15)

xv

ABSTRAKSI

Suatu masalah yang banyak dihadapi oleh negara-negara di dunia termasuk Indonesia adalah masalah energi. Sebagai contoh salah satu energi yang banyak digunakan saat ini adalah minyak bumi, sedangkan masalah yang tentunya akan mengancam adalah menipisnya cadangan minyak bumi, kenaikan harga akibat laju permintaan yang lebih besar dari produksi minyak serta polusi udara yang ditimbulkan dari pembakaran bahan bakar minyak.

Oleh karena itu diperlukan sumber energi alternatif untuk mengatasi masalah tersebut. Salah satunya adalah dengan memanfaatkan energi matahari. Energi panas yang dihasilkan dari matahari dapat dimanfaatkan sebagai pengganti energi panas yang lain. Thermal Roofing adalah sebuah teknologi pemanfaatan energi matahari dengan menggunakan atap rumah sebagai penyerap panas. Prinsip kerja dari teknologi ThermalRoofing adalah memanfaatkan energi panas yang ada di dalam ruangan antara atap rumah dengan plafon

Analisa penyerapan panas dengan sistem Thermal Roofing pada penelitian ini dititikberatkan pada variasi sudut kemiringan atap dan posisi terhadap matahari, hal ini bertujuan untuk mencari posisi yang terbaik untuk penyerapan panas matahari melalui atap rumah, karena selama ini kenyataan dimasyarakat belum menyadari bahwa ternyata atap rumah dapat menjadi penyerap panas yang kemudian dapat digunakan untuk kehidupan sehari-hari, misalnya sebagai pamanas air, atau pemanas ruangan.

Dari hasil penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa semakin kecil sudut kemiringan atap semakin besar kalor yang mampu diserap oleh atap. Posisi atap terhadap matahari juga mempengaruhi terhadap penyerapan panas. Kalor yang diserap akan lebih besar jika atap menghadap ke arah timur, karena energi radiasi yang datang lebih besar jika menghadap ke arah timur.