BAB III METODOLOGI PENELITIAN

(1)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Pengujian dalam penulisan skripsi ini adalah berupa pengambilan data – data eksperimen berupa temperature, debit air dan besarnya irradiasi matahari selama proses pengujian dilaksanakan.

Peralatan uji yang digunakan adalah pemanas air tenaga surya yang terdiri dari 8 buah panel kolektor plat datar yang dirangkai secara seri maupun pararel, dan menggabungkan 2 buah kolektor parabolic yang di aliri fluida kerja dengan menggunakan pompa. Sistem yang digunakan adalah sistem aktif dengan menggunakan sebuah pompa air untuk mengalirkan fluida kerja kedalam rangkaian dan di atur debitnya dengan menggunakan katup bukaan tutup dan metode bypass untuk menyetabilkan aliran. Debit aliran tersebut di ukur dengan menggunakan flowmeter.

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

(2)

Penelitian dengan judul analisa pompa pada solar thermal kombinasi flat dengan parabolik dilaksanakan pada bulan April 2011 di lantai atas Enginering Center FTUI yang

berada di kota Depok dengan posisi geogrfis -6.394058⁰ LS dan 106.831557⁰ BT (Sumber Lansat LAPAN).

Gambar 3.1 : Peta lokasi Depok

Sumber : Dokumentasi Tantri Tahir Lesmana

Gambar 3.2 : Peta lokasi Universitas Indonesia

(3)

3.2 Langkah – Langkah Pengamatan dan Pengambilan Data

Pengujian ini menggunakan 8 unit kolektor surya tipe plat datar yang dapat dirangkai secara seri dan parallel, dan pengaturan tipe rangkaian dapat dilakukan dengan mengatur bukaan katup pada pipa sepanjang aliran yang dilalui fluida kerja dengan menggabungkan 2 unit kolektor surya tipe parabolik. Untuk mengetahui distribusi temperature selama pengujian dipasang sensor temperature berupa termokopel pada aliran masuk dan keluar setiap unit.

Fluida kerja adalah berupa air yang ditampung pada tangki penampung yang berukuran 1m x 1m x 1m, sehingga volume total air yang digunakan sebanyak 1000 liter. Air disirkulasikan dengan menggunakan pompa air yang memiliki kapasitas debit maksimum 43 LPM. Selama pengujian, debit air diukur dengan sebuah flowmeter yang dipasang in line pada aliran masuk rangkaian, data irradiasi matahari diukur dengan menggunakan pyranometer yang dipasang sesuai dengan posisi kemiringan kolektor.

Data – data hasil pengujian dicatat setiap 5 menit dengan rentang waktu lebih kurang 6 jam setiap pengujian berlangsung dimulai dari pukul 09.00-15.00 WIB. Berikut ini adalah skema alat uji rangkaian kolektor surya.

(4)

3.3 Ala

3.3.

head isol rais diis keh

at – alat ya Peralatan

1 Panel K Merupakan der inlet da ator polyur er ½. Setia olasi oleh m ilangan pan Speseifikas

• Luas ab

• Absorb

S

ng Dipakai n uji yang d

Kolektor Pla n unit kolek an outlet yan

rethane dan ap unit kol material aer nas.

si panel kole bsorber

er material

Gambar 3.3 umber : Doku

i dalam Pr digunakan te

at Datar.

ktor tenaga s ng dihubun n penutup k lektor diran roflex untuk

ektor plat da : 1.8021 m : Al Alloy (

Skema Rangk umentasi Tant

oses Penga erdiri dari b

surya yang ngkan oleh p

kaca tipe tu ngkai oleh k mencegah

atar yang di x 0.928 m.

( al98 ), Nic

kaian Alat Uji tri Tahir Lesm

ambilan Da beberapa ko

di dalamny pipa – pipa unggal. Uku

pipa temba h terjadinya

igunakan ad

ckel Black o

mana

ata

m peralatan

ya terdapat p a raiser. Uni

uran pipa h aga yang b penurunan

dalah sebag

on Galnized

n yaitu :

pelat absorb it ini mengg header ¾, d

berukuran ¾ temperatur

ai berikut:

ber, pipa gunakan dan pipa

¾, yang re akibat

d Iron.

(5)

• Pipa : Tembaga..

• Casing Kolektor : Zincalumee.

• Penutupp Atas : Misliteglaasses 5 mm..

• Isolatorr : Polyurethhane PU dann Polyurethaane Toho.

• Tekanaan Kerja Maaksimum : 4 bar.

• Berat KKosong : 46 kg.

• Berat PPenuh : 48,5 kg.

3.3.

ini t dari Pan leb foc

2 Panel P Merupakan terdiri pema i tembaga la nel paraboli bar aperture

cus ).

Su

Parabolic So n unit pengk antul ( refle apis alumun ic solar con 0,9 m den

Gambar 3.4 umber : Dokum

olar Concen konsentrasi ector ), dan nium yang b ncentrator y ngan jarak d

Panel Kolekt mentasi Tantr

ntrator tenaga sury penerima ( berwarna hit yang diguna

dari pemant

tor Plat Datar ri Tahir Lesmaana

ya berbentu ( kolektor )

tam. Ukuran

uk parabola berupa pipa n pipa sirip

a. Unit conc a sirip yang yaitu Ø 1/2

centrator g terbuat 2.

akan adalah tul ke pipa

berukuran sirip sebes

panjang 1,5 ar 1m ( jar

5 m dan rak garis

(6)

3.3.

teru men

3 Katup d

Perala dengan par kolektor pl rangkaian i air dapat di digunakan katup pemb untuk tipe rangkaian k aliran dan u

4 Pompa Rangkaian us menerus ngalirkan ai

Gam Su

dan bypass

atan uji ya rabolic, di m lat datar y ini diatur ol iatur sesuai adalah 22 b bilas, selain parabola kolektor pl untuk meny

Air

yang dipak selama p ir.

mbar 3.5 Pane umber : Dokum

ang digunak mana kolekto ang dapat leh katup ya dengan tipe buah katup n itu juga t

dirangkai lat datar. K yetabilkan al

kai merupa engujian b

el Parabolic S mentasi Tantr

kan merup or plat data dirangkai ang dipasan e rangkaian pengatur al terdapat 1 b secara ser Kami juga m

liran.

akan sistem berlangsung

olar Concentr ri Tahir Lesma

akan gabun ar merupaka

secara seri ng pada pipa

yang diing liran dan 2 buah katup ri dipasang

membuat si

m aktif tertu sehingga

rator ana

ngan dari k an rangkaian dan parall a – pipa alir ginkan, total buah katup pengatur d setelah h istem bypa

kolektor pl n dari 8 bua lel. Pemilih ran, sehingg l jumlah kat p tambahan debit aliran hasil keluar ass untuk m

lat datar ah panel

han tipe ga aliran tup yang sebagai air, dan ran dari mengatur

utup dimana membutuh

a air disirku hkan pompa

ulasikan a untuk

(7)

Speseif Model p Voltage Output Kapasit Total H Suction RPM

3.3.

1m

fikasi pompa pompa : Sh e

tas maksimu Head

n lift max

5 Tangki Media pena berbahan p

a yang digu himizu 130 B

: 220V : 125 W um : 43 LP

: 33 m : 9 m : 2850

Air

ampung air lastik.

Ga Sumber : Dok

unakan adala BT

W M

yang digun

ambar 3.6 pom kumentasi Tan

ah sebagai b

nakan adalah

mpa shimizu ntri Tahir Les

berikut

h berupa tan

smana

ngki air berrukuran 1 mm x 1m x

(8)

Gambar 3.7 Tangki Air

3.3.6 Flowmeter

Pembacaan data debit aliran mengunakan flowmeter analog tipe x dengan kapasitas aliran maksimum 20 liter/menit dan minimum 1 liter/menit. Ketelitian pembacaan hingga x liter/satuan waktu. Flowmeter ini dipasang pada aliran masuk rangkaian.

Gambar 3.8 flowmeter

3.3.7 Thermocouple

Jenis thermocouple yang digunakan adalah tipe CA/K yang berkemampuan pengukuran dari 0 - 400 °C. Thermocouple ini dipasng pada sisi masuk dan sisi keluar di setiap kolektor.

Gambar 3.9 thermocouple

(9)

Sumber : Dok ana

3.3.8 Termometer

Untuk mengukur temperatur yang telah dicapai selama pengujian berlangsung, digunakan termometer digital sebagai sensor temperatur yang diberikan opleh termokopel yang dipasang pada inlet dan outlet pada masing-masing panel kolektor dan parabolik.

Gambar 3.10 termometer

Sumber : Do smana

Sedang untuk mengukur suhu lingkungan menggunakan thermometer constant .

Gambar 3.11 termometer constant

Sumber a

umentasi Tantri Tahir Lesm

kumentasi Tantri Tahir Le

: Dokumentasi Tantri Tahir Lesman

(10)

3.3.9 Pyranometer

Besarnya irradiasi matahari diukur dengan pyranometer Kipp & Zonen tipe CM5 dengan daerah sensitivitas 9-15µV/Wm². Pengambilan data berupa tegangan output yang dibaca oleh multimeter Fluke tipe 189.

Gambar 3.12 : Pyranometer Kipp & zonen tipe CM5 dan multimeter Fluke tipe 189

Tabel 3.1 : spesifikasi dari Kipp & Zonen pyranometer(the Netherlands), model CM-5

Total solar irradiation 300-2800nm

Measurement precision 8%

Sensitivity 9-15 micro V/Wm^-2

Impedance 70-100 ohm

Response time (1/e value) 5 s

99% value after 55 s

Ambient operating temperatur -40 to 60 deg C

Max irradiance 2000 W/m²

Cosine response <-/+7%(percentage deviation from ideal at 10 deg solar elevation on a clear day)

Azimuth response <-/+5%( percentage deviation from the mean at 10 deg solar elevation on a clear day)

Nonlinearity -/+2% (percentage of full scale)

(11)

Data keluaran pengukuran irradiasi berupa tegangan berukuran mikrovolt yang dibaca oleh multimeter.

3.4 Variasi Rangkaian pada Kolektor Plat Datar

Pada pengujian, rangkaian pada kolektor plat datar dapat dipilih sesuai dengan jenis rangkaian yang diinginkan. Jenis rangkaian ini dapat dapat diatur dan diubah dengan cara membuka dan menutup katup pengatur aliran air. Pada peralatan uji terdapat 22 buah katup pengatur aliran air untuk memvariasikan rangkaian menjadi seri dan parallel.

3.4.1 Rangkaian Seri

Pada tipe rangkaian ini, air masuk pada saluran inlet kolektor pertama dan keluar pada saluran outlet kolektor kedelapan, air yang keluar dari panel kolektor pertama kemudian masuk kesaluran inlet kolektor ke dua, begitu seterusnya hingga panel kolektor kedelapan, lalu keluar ke kolektor parabolic, pada rangkaian jenis ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

(12)

3.4.

pan rang gam

2 Rangkaia Rangkaia el kolektor gkaian terse mbar dibawa

Ga

Su

an Paralel an tipe ini m

r atas masi ebut dihubu ah ini.

Gam Su

ambar 3.13 Sk umber : Doku

memiliki ko ing – mas ungkan sec

mbar 3.14 Ske umber : Doku

kema Alat Uji umentasi Tantr

onfigurasi 4 ing dihubu cara parallel

ema Alat Uji R umentasi Tantr

i Rangkaian S ri Tahir Lesm

4 buah pane ungkan sec

l. Jenis ran

Rangkaian Par ri Tahir Lesma

Seri mana

el kolektor ara paralle ngkaian ini

ralel

bawah dan l kemudian

dapat dilih

ana

n 4 buah n kedua hat pada

(13)

3.5 Analisa Data

Untuk memperoleh debit yang paling ideal yang digunakan pada rangkaian tersebut dilakukan uji coba menggunakan debit yang berbeda-beda sebanyak 3 variasi, dan rangkaian yang digunakan pada kolektor plat datar adalah seri dan parallel dan untuk kolektor parabolic menggunakan rangkaian seri, tujuan dari membedakan rangkaian adalah untuk membandingkan rangkaian manakah yang dapat menghasilkan suhu yang maksimal dan debit yang paling ideal. Setiap variasi debit rangkaian seri dan parallel dilakukan pengambilan data masing – masing rangkaian sebanyak 1 hari pengamatan. Kemudian hasil keluaranya dirata- ratakan untuk setiap waktu pengukuran. Dari table rata-rata di dapatkan kecenderungan nilai temperatur tertinggi yang merupakan temperature maksimum. Setelah mendapatkan debit yang ideal maka akan di hitung daya pompa yang sesuai dengan kebutuhan rangkaian tersebut.

Dari tabel, juga dapat dilihat kisaran waktu yang efektif untuk menghasilkan air panas yang optimal yaitu dengan melihat temperatur yang berpengaruh. Debit ideal dapat dilihat dari kisaran temperatur air panas rata-rata yang dihasilkan selama 6 jam pengamatan dari pukul 09.00-15.00 WIB untuk setiap debitnya.

(14)