PEMANAS AIR ENERGI SURYA MENGGUNAKAN KOLEKTOR CPC 0 DERAJAT, DIAMETER PIPA 3/4 DAN 5/8

(1)

i

PEMANAS AIR ENERGI SURYA MENGGUNAKAN KOLEKTOR CPC 0 DERAJAT, DIAMETER PIPA 3/4” DAN 5/8”

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana S-1

Program Studi Sains dan Teknologi Jurusan Teknik Mesin

Diajukan Oleh: DIONISIUS NUGROHO

NIM : 055214075

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2009

(2)

ii

FINAL ASSIGNMENT

Presented as partial fulfillment to obtain The Srajana teknik degree

In Mechanical Engineering study program

Presented by: DIONISIUS NUGROHO Student Number: 055214075

MECHANICAL ENGINEERING SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

vii ABSTRAK

Dalam rangka mengurangi atau menggantikan pemakaian kayu bakar, minyak dan gas bumi untuk memanaskan air, telah banyak penelitian dilakukan untuk meningkatkan efisiensi tungku kayu tradisional dan mencari sumber energi alternatif lain. Energi surya merupakan salah satu energi alternatif yang dapat digunakan untuk memanaskan air. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat model pemanas air energi surya sederhana (jenis kolektor CPC dengan sudut kurva 0o, diameter pipa 3/4” dan 5/8”) menggunakan bahan yang lebih murah yang tersedia di pasar lokal dengan teknologi sederhana, untuk mengetahui unjuk kerja (temperatur maksimal dan efisiensi) pemanas air yang dapat dihasilkan untuk menjajaki penggunaan pemanas air energi surya di Indonesia. Metode penelitian pada alat pemanas air energi surya ini terdiri dari 3 komponen utama yaitu kolektor dengan kaca penutup, tangki penyuplai, tangki penampungan air panas berkapasitas 20 liter. Pemanas pelat absorber umumnya banyak terdapat di pasaran dan terbuat dari tembaga. Dengan digantikannya pipa pemanas dari tembaga menjadi alumunium dan fungsi pelat absorber tembaga digantikan dengan reflektor maka dari sisi biaya dan teknologi pembuatannya menjadi lebih murah. Variabel yang diukur pada penelitian ini adalah temperatur air sisi masuk kolektor (Ti), temperatur air sisi keluar kolektor (To) dan energi surya yang datang (G). Hasil yang dicapai kolektor surya dengan jenis kolektor CPC 0o, diameter pipa 3/4” dan 5/8” yaitu mampu menghasilkan nilai efisiensi maksimal 28,24% pada kolektor 2 dengan CPC 00, diameter pipa 5/8”dan temperatur air panas maksimal (T4) mencapai 600C .

(8)

viii

Surya menggunakan kolektor CPC 0 derajat, diameter pipa 3/4” dan 5/8”. Penulis berharap tugas akhir ini dapat meluaskan pengetahuan masyarakat serta meningkatkan minat perancang dan industri untuk menampilkan produk rekayasa surya dan semoga memberikan manfaat yang tinggi nilainya, terutama bagi masyarakat.

Tugas akhir ini adalah salah satu syarat untuk mencapai derajat sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Untuk perkembangan selanjutnya diharapkan alat ini dapat disempurnakan dan dapat dipergunakan untuk membantu dalam suatu proses produksi. Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kepada :

1. Bapak Yosef Agung S.T., M.T selaku Dekan fakultas Sains dan Teknologi.

2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Bapak Ir. F.A. Rusdi Sambada, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing. 4. Seluruh staf pengajar jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. 5. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan Tugas

Akhir ini.

Akhir kata semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Sekian dan terima kasih.

Yogyakarta, 20 Agustus 2009

(9)

ix DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii

HALAMAN PERNYATAAN ... iv

HALAMAN PENGESAHAN ...v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... vi

ABSTRAK ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI... ix

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR TABEL... xiv

BAB I ...1 1.1 Latar Belakang ...1 1.2 Perumusan Masalah ...3 1.3 Tujuan Penelitian ...4 1.4 Manfaat Penelitian ...4 BAB II ...5

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan ...5

2.2 Dasar Teori ...5

BAB III ...12

3.1 Alat Penelitian ...12

3.2 Cara kerja alat ...15

(10)

x

3.7 Langkah Analisa data ...17

BAB IV ...18 4.1 Hasil Penelitian ...18 4.2 Pembahasan...39 BAB V ...55 Kesimpulan ...55 Saran ...56 DAFTARA PUSTAKA ...57 LAMPIRAN...58

(11)

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1. Bagian-bagian Pemanas Air Energi Surya ...6

Gambar 2. 2. Bagian-bagian kolektor CPC sudut 00, diameter pipa 3/4”. ...9

Gambar 2. 3. Bagian-bagian kolektor CPC sudut 00, diameter pipa 5/8”. ...10

Gambar 2. 4. Sudut Kurva 0o...11

Gambar 2. 5. Sudut Kurva 15o ...12

Gambar 2. 6. Sudut Kurva 30o ...12

Gambar 3. 1. Gambar rancangan alat ...12

Gambar 3. 2. Peletakan Termokopel ...13

Gambar 3. 3. Gambar Rancangan tampak depan dan belakang ...14

Gambar 3. 4. Reflektor pada kolektor CPC 00...14

Gambar 4. 1. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1 (CPC 00, diameter pipa 3/4”), Tanggal 2 Mei 2009 ...20

Gambar 4. 3. Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada Tanggal 2 Mei 2009...14

Gambar 4. 6. Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada Tanggal 14 Mei 2009...14

(12)

xii

Gambar 4. 11.Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2 (CPC 00, diameter pipa 5/8”), Tanggal 16 Mei 2009 ...29 Gambar 4. 12. Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada

Tanggal 16 Mei 2009...14 Gambar 4. 13. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1

(CPC 00, diameter pipa 3/4”), Tanggal 22 Mei 2009 ...32 Gambar 4.14.Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2

(CPC 00, diameter pipa 5/8”), Tanggal 22 Mei 2009 ...32 Gambar 4. 15. Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada

Tanggal 16 Mei 2009...14 Gambar 4.16.Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1

(CPC 00, diameter pipa 3/4”), Tanggal 25 Mei 2009 ...35 Gambar 4.17. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2

(CPC00, diameter pipa 5/8”), Tanggal 25 Mei 2009 ...35 Gambar 4. 18. Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada

Tanggal 16 Mei 2009...14 Gambar 4.19. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1

(CPC00, diameter pipa 3/4”), Tanggal 27 Mei 2009 ...38 Gambar 4. 20.Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2

(CPC00, diameter pipa 5/8”), Tanggal 27 Mei 2009 ...38 Gambar 4. 21. Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada

Tanggal 16 Mei 2009...14 Gambar 4. 22. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data

(13)

xiii

Gambar 4. 24. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data

(14)

xiv

Tabel 4. 2.Pengambilan Data Tanggal 14 Mei 2009 ...22

Tabel 4. 3. Pengambilan Data Tanggal 15 Mei 2009 ...25

Tabel 4. 4. Pengambilan Data Tanggal 16 Mei 2009. ...28

Tabel 4. 5.Pengambilan Data Tanggal 22 Mei 2009. ...31

Tabel 4. 6. Pengambilan Data Tanggal 25 Mei 2009. ...34

Tabel 4. 7. Pengambilan Data Tanggal 27 Mei 2009. ...37 Tabel 4. 8.Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR

... )

pada Data Tanggal 2 Mei 2009 41

Tabel 4. 9. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR

... )

(15)

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di negara-negara berkembang seperti Indonesia terdapat kayu bakar, minyak dan gas bumi yang merupakan sumber energi yang banyak digunakan untuk memanaskan air. Air panas umumnya digunakan untuk mandi,mencuci atau mendukung suatu proses kimia dalam rumah tangga, puskesmas, rumah makan, penginapan, industri dan lain-lain. Pemakaian kayu bakar yang berlebihan dapat menyebabkan kerusakan hutan sehingga dapat mengakibatkan bencana alam seperti banjir dan tanah longsor. Penggunaan kayu bakar secara tradisional juga dapat menimbulkan dampak negatif terhadap kesehatan karena asap yang ditimbulkan, selain itu pengumpulan kayu bakar memerlukan waktu yang sebenarnya dapat dipergunakan 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.

Dalam rangka mengurangi atau menggantikan pemakaian kayu bakar,minyak dan gas bumi untuk memanaskan air, telah banyak penelitian dilakukan untuk meningkatkan efisiensi tungku kayu tradisional dan mencari sumber energi alternatif lain. Energi surya merupakan salah satu energi alternatif yang dapat digunakan untuk memanaskan air. Sebagai negara tropis, Indonesia

(16)

mempunyai potensi energi surya yang cukup dengan radiasi harian rata-rata 4,8 kWh/m2

(Menteri Energi, 2003).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 komponen utamanya pipa pemanas (pipa riser) dan pelat absorber. Pipa pemanas dan pelat absorber umumnya terbuat dari tembaga, absorber berfungsi untuk menambah luasan penerima panas dari energi surya (berfungsi sebagai sirip bagi pipa pemanas). Pipa pemanas direkatkan pada pelat absorber dengan cara dilas/solder. Pemanas air energi surya jenis pelat datar yang terbuat dari pipa dan pelat tembaga mempunyai efisiensi yang baik untuk kondisi cuaca di Indonesia, hal ini disebabkan karena tembaga merupakan bahan dengan sifat hantar panas yang baik. Akan tetapi dari sisi biaya yang diperlukan tidaklah termasuk murah, hal ini disebabkan harga pipa dan pelat tembaga termasuk mahal dan tidak mudah didapat dipasarkan. Selain biaya dari sisi teknologi pembuatannya (pengelasan pipa pemanas ke pelat absorber) juga tidak termasuk teknologi yang sederhana. Alternatif bahan lain untuk pipa pemanas yang jauh lebih murah tetapi dapat menghasilkan efisiensi yang hampir sama dengan tembaga adalah pipa alumunium.

(17)

3

1.2 Perumusan Masalah

Pemanas air energi surya merupakan pemanas air energi surya dengan teknologi sederhana dan tidak menggunakan jaringan listrik. Penggunaan bahan pada pipa pemanas yaitu dengan bahan alumunium. Masalah yang ada dengan penggunaan bahan alumunium adalah cara merekatkan pipa alumunium ke pelat absorber. Alumunium merupakan bahan yang tidak mudah dilas walaupun pelat absorbernya juga terbuat dari alumunium, bahkan lebih susah mengelas pipa alumunium ke pelat alumunium dibanding mengelas pipa tembaga ke pelat tembaga. Untuk itu pada penelitian ini fungsi pelat absorber digantikan dengan reflektor berprofil parabola terpadu (compound parabolic) sehingga kolektornya disebut compound parabolic collector (CPC).

Reflektor dapat dibuat dari bahan yang mempunyai sifat pantul energi surya yang baik seperti pelat stainles steel, pelat alumunium tipis atau alumunium foil. Dengan digantikannya pipa pemanas dari tembaga menjadi alumunium dan fungsi pelat absorber tembaga digantikan dengan reflektor maka dari sisi biaya dan teknologi pembuatannya menjadi lebih murah dan sederhana. Pada penelitian ini akan diteliti unjuk kerja pemanas air dengan kolektor CPC yang dapat dihasilkan dengan kondisi energi surya di Indonesia khususnya di Yogyakarta.

(18)

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti yaitu:

1. Membuat model pemanas air energi surya sederhana (jenis kolektor CPC dengan sudut kurva 0o

2. Mengetahui unjuk kerja (temperatur maksimal dan efisiensi) pemanas air yang dapat dihasilkan untuk menjajaki penggunaan pemanas air energi surya jenis di Indonesia.

, diameter pipa 3/4” dan 5/8”) menggunakan bahan yang murah, tersedia di pasar lokal dan teknologi yang sederhana.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini :

1. Menambah kepustakaan teknologi pemanas air surya.

2. dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi pemanas air energi surya sederhana yang sesuai dengan kondisi cuaca di Indonesia dan dapat diterima masyarakat.

3. Mengurangi ketergantungan penggunaan kayu bakar, minyak dan gas bumi khususnya untuk memanaskan air.

(19)

5 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan

Hasil penelitian A.B Copsey (1984) memperlihatkan bahwa tangki dengan derajat strarifikasi thermal lebih baik akan menghasilkan fraksi surya lebih tinggi, G.L Morison dan J.E Braun (1985) mengatakan bahwa unjuk kerja optimum pemanas air terjadi pada laju aliran air rata-rata harian di kolektor yang sama dengan laju aliran air pembebanan. Kolektor CPC sederhana tanpa pemvakuman dapat mencapai efisiensi 50% hal ini dapat dicapai dengan penambahan material honeycomb sebagai pengontrol laju kerugian konveksi pada kolektor (Pereira, et.AL,2003). Pembuatan profil parabola, pengaturan fokus, prosedur pembuatan dudukan pipa pemanas pada reflektor merupakan permasalahan yang umum pada disain sebuah kolektor CPC di samping keuntungan dari kolektor CPC seperti rugi-rugi panas yang kecil dan temperatur kerja yang cukup tinggi.

2.2 Dasar Teori

Pemanas air energi surya jenis pelat datar adalah pemanas air energi surya yang sederhana, tidak memerlukan pompa, alat kontrol, sensor, dan jaringan listrik. Air bersirkulasi dari kolektor ke tangki karena adanya perbedaan massa jenis. Sistem pemanas air energi surya yang banyak digunakan umumnya adalah jenis kolektor pelat datar dengan komponen utamanya pipa pemanas (pipa riser) dan pelat absorber. Pemanas air energi surya memiliki beberapa jenis yaitu pemanas air jenis pelat datar dan pemanas air jenis kolektor CPC. Pemanas air

(20)

yang menggunakan kolektor CPC akan menghasilkan panas yang lebih besar dibandingkan dengan pemanas air yang tidak menggunakan kolektor CPC.

Isolasi Tangki penyimpan

Tangki penyuplai Pipa air

keluar

Pipa penghubung

Kolektor

Gambar 2. 1. Bagian-bagian Pemanas Air Energi Surya

Prinsip kerja pemanas air energi surya jenis pelat datar adalah sebagai berikut : energi surya memanasi kolektor sehingga air dalam pipa kolektor menjadi panas, air yang panas ini mempunyai massa jenis yang lebih kecil dari air yang lebih dingin di sekitarnya sehingga bagian air yang panas ini merambat ke bagian atas kolektor, masuk dalam tangki penyimpanan di bagian atas tangki penyimpanan dan mendesak air dalam tangki penyimpanan yang lebih dingin ke bagian bawah tangki penyimpanan. Air dingin yang terdesak ini selanjutnya akan keluar dari tangki penyimpanan dan melalui pipa aliran air dingin masuk kolektor dari bagian bawah kolektor. Karena sirkulasi air panas dari kolektor ke tangki penyimpan dan

(21)

7

air dingin dari tangki penyimpan ke kolektor terjadi tanpa bantuan pompa maka sirkulasi ini disebut sirkulasi natural atau yang lebih dikenal sebagai prinsip thermosyphon. Air dingin yang masuk kolektor akan dipanasi lagi dengan energi surya yang diterima kolektor. Karena temperatur air dalam kolektor lebih tinggi dari temperatur air yang ada dalam tangki penyimpan maka sirkulasi natural akan terus berlangsung selama kolektor menerima energi surya dan akibatnya air dalam tangki penyimpan makin lama makin panas. Temperatur yang dapat dicapai air dalam tangki penyimpan tergantung pada energi surya yang diterima kolektor, luas kolektor, banyaknya air, dan kualitas bahan isolasi tangki penyimpan (umumnya air dalam tangki penyimpan dapat mencapai temperatur 60oC sampai 80oC). Jika air panas dalam tangki penyimpan akan digunakan maka kran pengeluaran air panas dibuka, sehingga air panas dalam tangki penyimpan keluar. Karena antara tangki penyimpan dan tangki penyuplai terhubung dengan pipa aliran air penyuplai maka air dalam tangki penyuplai akan masuk ke dalam tangki penyimpan melalui bagian bawah tangki penyimpan dan mendesak air panas dalam tangki penyimpan ke atas dan keluar melalui kran pengeluaran air panas. Penempatan kran pengeluaran air panas harus pada bagian atas tangki penyimpan karena air terpanas dalam tangki penyimpan selalu berada pada bagian atas (air terpanas mempunyai massa jenis terkecil) sementara penempatan saluran pipa aliran air penyuplai ditempatkan pada bagian bawah tangki penyimpan agar air penyuplai yang bertemperatur lebih rendah tidak teraduk dengan air terpanas yang ada di dalam tangki penyimpan.

(22)

Kolektor merupakan bagian pada pemanas air (gambar 2.1) yang menerima energi surya. Bagian-bagian sebuah kolektor CPC dapat dilihat pada gambar 2.2 dan gambar 2.3. efisiensi kolektor sangat menentukan unjuk kerja pemanas air secara keseluruhan. Efisiensi kolektor merupakan fungsi temperatur fluida kerja masuk kolektor, semakin rendah temperatur fluida kerja masuk kolektor efisiensi kolektor akan semakin tinggi, efisiensi sebuah kolektor dinyatakan dengan persamaan :

      − − = G T T U F FR(τα) R L i a η (2.1) dengan:

FR : Faktor pelepasan panas G : Radiasi yang datang (W/m2)

Ta : Temperatur sekitar (K)

Ti : Temperatur fluida kerja masuk kolektor (K) UL : Koefisien kerugian (W/(m2.K)

(τα) : Faktor transmitan-absorpan kolektor

Faktor pelepasan panas kolektor (FR

[

( ) ( )

]

) ( . ₀ a i L C i PF F T T U G A T T C m FR − − − = τα

) dihitung dengan persamaan :

(2.2)

dengan:

Ac : Luasan kolektor (m2) Cpf

G : Radiasi yang datang (W/m

: Panas jenis fluida kerja (J/(Kg.K)) 2

(23)

9

mF : Massa fluida kerja dalam pipa di kolektor (Kg) Ta : Temperatur sekitar (K)

Ti : Temperatur fluida kerja masuk kolektor (K) T0 : Temperatur fluida kerja keluar kolektor (K) UL : Koefisien kerugian (W/(m2.K))

(τα) : Faktor transmitan-absorpan kolektor

Gambar 2.2 Bagian-bagian kolektor CPC sudut 00 Tutup Kaca , diameter pipa 3/4”. Air Masuk Pipa Header Diameter Pipa 3/4” Reflektor 00 Isolasi Air Keluar Pelat Absorber

(24)

Gambar 2. 3. Bagian-bagian kolektor CPC sudut 00 1. Pembuatan sudut kurva 0

, diameter pipa 5/8”.

Sudut kurva yang terbentuk antara garis tengah kertas gambar dengan alat gambar membentuk sudut 0

o

seperti yang terlihat pada gambar 2.5. Kemudian gambar yang telah terbentuk di cerminkan terhadap garis tengah pada kertas gambar

Gambar 2. 4. Sudut Kurva 0o Pipa Header Reflektor 00 Air Masuk Air Keluar Tutup Kaca Pelat Absorber Isolasi Diameter Pipa 5/8”

(25)

11

2. Pembuatan sudut kurva 15

o

Gambar 2. 5. Sudut Kurva 15

3. Pembuatan sudut kurva 30

o

Gambar 2. 2. Sudut Kurva 30 15o

o 30o

(26)

12 BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat Penelitian

Alat pemanas air energi surya pada penelitian ini terdiri dari 3 komponen utama:

1. Kolektor (komponen utama) dengan kaca penutup. 2. Tangki penyuplai.

3. Tangki penampungan air panas berkapasitas 20 liter. Gambar rancangan alat dapat dilihat sebagai berikut :

(27)

13

Gambar 3. 2. Peletakan Termokopel

Keterangan : 1. T1 2. T

berada pada saluran masuk (pipa penghubung) pada kolektor. 2

3. T

berada pada saluran keluar (pipa penghubung) pada kolektor. 3

4. T

berada di dalam tangki penyimpan yakni 10 cm dari dasar tangki. 4 berada di bagian dalam tangki penyimpan yakni 25 cm di atas T3.

T1 Ti

T2 To

T3 T4

(28)

Gambar 3. 3. Gambar rancangan tampak depan dan belakang

Keterangan :

1. Tangki penampung yang telah diberi isolasi. 2. Tangki penyuplai (jerigen).

3. Pipa penyuplai.

4. Pipa masuk air panas ke tangki penampung.

5. Pipa keluar air dingin dari tangki penampung maupun tangki penyuplai. 6. Kran pembuangan.

7. Kran air panas keluar.

(29)

15

3.2 Cara kerja alat

Pada penelitian pemanas air termosifon energi surya dengan kolektor CPC ini, air bersuhu rendah yang mengalir dari tangki penyuplai masuk ke pipa kolektor bagian bawah. Pada kolektor, air dingin dipanaskan oleh energi surya sehingga air menjadi panas dan keluar melalui pipa kolektor bagian atas. Karena adanya perbedaan massa jenis antara air panas dan air dingin, di mana temperatur air dalam kolektor lebih tinggi dari temperatur air yang ada dalam tangki penyimpan maka terjadi sirkulasi natural dan akan terus berlangsung selama kolektor menerima energi surya dan akibatnya air dalam tangki penyimpan makin lama makin panas.

3.3 Variabel yang divariasikan

Variabel yang divariasikan pada penelitian ini adalah pada diameter pipa, yaitu diameter pipa 3/4” dan diameter pipa 5/8”. Ukuran diameter pipa dapat dilihat pada gambar 2.2 dan gambar 2.3.

(30)

3.4 Variabel yang diukur

Variabel yang diukur pada penelitian ini adalah : 1. Temperatur air sisi masuk kolektor (Ti

2. Temperatur air sisi keluar kolektor (T ). o 3. Temperatur lingkungan.

).

4. Temperatur rata-rata tangki penyimpan. 5. Energi matahari (surya) yang datang (G)

Untuk pengukuran temperatur digunakan termokopel dan untuk pengukuran radiasi surya digunakan solar sel yang telah di kalibrasi.

3.5 Langkah penelitian

Langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian ini adalah :

1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat pemanas air energi surya seperti gambar 3.1 sebanyak 2 alat agar variabel yang divariasikan pada penelitian ini dapat diambil datanya.

2. Pengisian air pada tangki penyimpan air dan penyuplai air.

3. Menyiapkan alat pengukur radiasi surya dan alat pengukur temperatur. 4. Menyiapkan alat tulis untuk mencatat data penelitian.

5. Persiapan pengambilan data, pengambilan data dilakukan tiap 10 menit. 6. Waktu pengambilan data dimulai dari pukul 10.00 hingga 14.00 WIB.

(31)

17

3.6 Jadwal kegiatan penelitian

Jadwal kegiatan penelitian yang dilakukan adalah : 1. Persiapan bahan.

2. Pembuatan alat penelitian. 3. Pengujian dan perbaikan alat. 4. Pengolahan data.

5. Penulisan laporan.

3.7 Langkah Analisa data

Langkah analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (2.1) dan persamaan (2.2). dengan perhitungan itu maka akan diperoleh nilai efisiensi dan faktor pelepas panas. Dari beberapa percobaan pengambilan data dan dilakukan perhitungan , maka akan didapat beberapa perbandinagn nilai dari efisiensi. Kemudian didapat nilai efisiensi maksimal dari penelitian. Data yang diperoleh dari pengambilan data kemudian diolah dengan perhitungan-perhitungan. Analisa data akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan efisiensi kolektor dengan Ti/G.

(32)

18 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Pada proses penelitian, kita akan mengetahui data yang telah diambil dengan variasi alat yang berbeda. Pengambilan data tiap variasi dilakukan beberapa kali untuk mendapatkan data yang akurat dari setiap variasi yang dilakukan. Tempat pengambilan data di lakukan di lingkungan universitas sanata Dharma.

Dalam penelitian pemanas air energi surya menggunakan kolektor CPC yang dilakukan dapat diketahui dengan pengambilan data (mengukur variabel) kemudian mengolahnya menggunakan persamaan 2.1 dan 2.2 untuk mengetahui efisiensi kolektor dan faktor pelepasan panas kolektor. Pengambilan data pemanas air energi surya menggunakan kolektor CPC sudut parabola 0o, pada diameter pipa yaitu 5/8 inci dan 3/4 inci. Dalam penelitian yang telah dilaksanakan, intensitas energi surya yang datang juga diambil menggunakan alat pengukur Gt (Day Star) yang akan digunakan dalam perhitungan untuk mengetahui efisiensi kolektor dan faktor pelepasan panas kolektor.

(33)

19

Tahap pengambilan data penelitian :

Tabel 4.1 Pengambilan data pada tanggal 2 mei 2009.

Waktu G Kolektor 1 (CPC 00, Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00, Pipa 5/8”) T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 10.40 853 B 20 20 20 20 20 20 20 20 10.50 719 B 34 30 21 25 30 30 21 35 11.00 872 B 28 43 21 37 30 44 28 43 11.10 725 B 29 43 28 38 33 45 33 42 11.20 792 B 29 43 30 37 36 46 36 42 11.30 808 B 32 44 37 28 38 49 37 43 11.40 900 B 36 48 36 38 42 51 38 45 11.50 914 B 41 51 35 31 43 52 37 49 12.00 873 B 42 53 36 43 44 52 41 50 12.10 853 B 42 53 38 45 43 51 43 51 12.20 826 B 42 53 42 44 45 52 44 51 12.30 838 B 42 54 44 48 46 56 46 53 12.40 830 B 43 52 45 46 46 58 43 56 12.50 770 B 44 54 46 49 50 56 44 57 13.00 698 B 46 53 49 51 50 53 49 57 13.10 534 B 48 53 50 51 51 54 50 58 13.20 647 B 46 54 51 51 50 51 51 59 13.30 634 B 46 54 52 51 51 54 52 60 13.40 660 B 48 58 48 45 50 56 49 60 13.50 632 B 46 58 50 48 48 52 51 54 14.00 787 B 49 56 48 44 44 53 50 57

(34)

Gambar 4.1 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1 (CPC 00, Diameter pipa 3/4”), Tanggal 2 Mei 2009.

Gambar 4.2 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2 (CPC 00

• T

, Diameter Pipa 5/8”), Tanggal 2 Mei 2009.

Keterangan : 1 • T

• T

(35)

21

Gambar 4.3 Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada Tanggal 2 Mei 2009.

(36)

Tabel 4.2 Pengambilan data pada tanggal 14 mei 2009 Tgl 14-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00,Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 10.50 696 B 20 20 20 20 20 20 20 20 11.00 754 B 23 24 19 19 20 26 19 23 11.10 788 B 25 37 19 21 19 47 19 28 11.20 793 B 26 38 21 28 22 45 21 35 11.30 862 B 27 42 22 28 25 46 26 35 11.40 927 B 28 41 24 32 25 46 30 36 11.50 697 B 32 40 27 29 29 51 30 37 12.00 150 D 28 40 30 33 29 48 32 40 12.10 767 B 32 41 34 35 29 49 35 42 12.20 430 B 33 43 34 35 28 50 35 42 12.30 71 D 33 37 37 41 27 43 40 43 12.40 404 B 34 38 38 40 27 46 40 42 12.50 170 D 34 40 38 38 28 49 38 42 13.00 172 D 34 37 37 40 28 46 40 42 13.10 165 D 35 37 38 38 29 46 38 42 13.20 135 D 35 38 38 38 29 46 40 42 13.30 253 D 34 37 38 38 29 45 40 41 13.40 147 D 34 40 37 37 29 46 40 41 13.50 54 D 34 37 40 40 27 43 40 41 14.00 86 D 34 37 40 40 28 43 41 42

(37)

23 15 20 25 30 35 40 45 0 50 100 150 200 Waktu, Menit Su hu , o C T1 T2 T3 T4

15 20 25 30 35 40 45 50 55 0 50 100 150 200 Waktu, Menit Su hu , o C T1 T2 T3 T4 , Diameter Pipa 3/4”), Tanggal 14 Mei 2009.

• T

(38)

(39)

25

Tabel 4. 3. Pengambilan Data Tanggal 15 Mei 2009

15-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00, Pipa3/4”) Kolektor 2 (CPC 00, Pipa5/8”) Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 10.00 850 B 20 20 20 20 20 20 20 20 10.10 754 B 20 35 19 27 25 35 20 22 10.20 572 B 26 35 21 30 24 44 18 26 10.30 847 B 27 37 20 30 26 48 18 33 10.40 864 B 27 38 22 32 22 46 19 35 10.50 834 B 28 38 24 33 27 46 24 37 11.00 826 B 32 43 32 35 28 49 28 38 11.10 754 B 33 43 33 35 30 51 30 38 11.20 799 B 34 44 35 30 34 52 33 41 11.30 380 B 34 43 36 40 34 51 34 43 11.40 180 D 34 41 38 42 33 48 35 43 11.50 199 D 34 40 40 42 35 40 40 42 12.00 300 B 35 42 42 40 35 46 36 42 12.10 542 B 35 44 44 38 35 50 35 40 12.20 435 B 36 43 43 41 35 51 34 41 12.30 432 B 36 44 44 41 36 52 34 43 12.40 254 D 35 42 42 43 35 51 35 44 12.50 122 D 36 41 41 43 35 49 36 44 13.00 140 D 36 43 43 41 35 50 37 43 13.10 163 D 36 42 42 40 35 51 37 43 13.20 142 D 35 41 41 42 35 49 38 43 13.30 570 B 35 44 44 40 37 52 34 41 13.40 523 B 36 43 43 41 36 52 36 44 13.50 163 D 37 42 42 42 36 51 37 44 14.00 186 D 37 43 43 40 36 52 35 42

(40)

15 20 25 30 35 40 45 50 55 0 50 100 150 200 waktu, menit Su h u , o C T1 T2 T3 T4 , Diameter Pipa 3/4”), Tanggal 15 Mei 2009.

Keterangan :

• T1 • T

• T

(41)

27

(42)

Tabel 4. 4. Pengambilan Data Tanggal 16 Mei 2009. 16-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00, Pipa3/4”) Kolektor 2 (CPC 00, Pipa5/8”) Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 10.30 954 B 20 20 20 20 20 20 20 20 10.40 931 B 26 28 18 18 24 32 19 27 10.50 821 B 25 36 19 20 25 42 20 32 11.00 910 B 27 35 22 27 27 51 25 35 11.10 195 D 27 34 21 27 25 52 26 35 11.20 180 D 27 30 25 28 24 46 29 36 11.30 169 D 27 32 26 29 27 48 30 36 11.40 275 D 27 35 27 29 28 51 28 35 11.50 179 D 28 34 29 30 30 51 29 36 12.00 778 B 32 38 30 30 34 60 27 38 12.10 786 B 34 40 29 38 35 60 27 41 12.20 681 B 35 38 30 37 34 60 29 43 12.30 220 D 34 38 35 39 33 56 35 45 12.40 702 B 34 43 37 38 36 58 35 43 12.50 337 B 34 40 41 43 35 59 35 44 13.00 92 D 35 38 42 43 35 54 40 46 13.10 94 D 34 37 42 43 33 52 41 45 13.20 105 D 34 37 42 43 30 52 41 45 13.30 136 D 33 36 42 43 32 51 40 44 13.40 151 D 33 38 41 42 32 52 37 43 13.50 173 D 35 38 41 41 33 56 36 43 14.00 272 D 35 40 41 41 34 53 37 43

(43)

15 25 35 45 55 65 0 50 100 150 200 Waktu, Menit Su h u , o C T1 T2 T3 T4 , Diameter Pipa 3/4”), Tanggal 16 Mei 2009.

• T

(44)

(45)

31

Tabel 4. 5. Pengambilan Data Tanggal 22 Mei 2009.

Tgl 22-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00, Pipa3/4”) Kolektor 2 (CPC 00, Pipa5/8”) Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 10.40 491 B 20 20 20 20 20 20 20 20 10.50 740 B 23 24 18 18 26 37 19 25 11.00 880 B 25 37 19 20 26 43 18 29 11.10 926 B 26 37 20 28 27 43 21 33 11.20 929 B 27 42 23 28 27 43 25 35 11.30 923 B 28 41 24 32 27 43 27 35 11.40 909 B 32 41 27 29 27 43 28 35 11.50 890 B 28 40 31 33 30 45 30 36 12.00 820 B 32 41 33 36 35 49 32 41 12.10 827 B 33 43 34 35 36 51 35 43 12.20 682 B 33 37 37 41 37 50 37 43 12.30 428 B 34 38 38 40 35 43 37 44 12.40 112 D 34 40 38 38 35 41 38 44 12.50 135 D 34 37 37 40 36 43 40 43 13.00 165 D 35 37 38 38 35 41 42 44 13.10 127 B 35 38 38 38 34 38 40 43 13.20 68 D 34 37 38 38 32 36 40 43 13.30 108 D 34 40 37 37 30 37 38 43 13.40 408 B 34 37 39 39 31 36 38 43 13.50 56 D 34 38 40 40 32 33 43 44 14.00 82 D 34 38 40 40 29 31 43 43

(46)

15 20 25 30 35 40 45 0 50 100 150 200 Waktu, Menit Su hu , o C T1 T2 T3 T4

15 25 35 45 55 0 50 100 150 200 Waktu, Menit Su hu , o C T1 T2 T3 T4 , Diameter Pipa 3/4”), Tanggal 22 Mei 2009.

• T

(47)

33

(48)

Tabel 4. 6.Pengambilan Data Tanggal 25 Mei 2009. 25-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00, Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00, Pipa 5/8”) Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 10.50 350 B 20 20 20 20 20 20 20 20 11.00 209 D 26 27 19 19 25 30 20 27 11.10 197 D 25 36 19 20 27 27 21 27 11.20 258 D 26 34 23 27 27 27 21 27 11.30 920 B 26 36 21 27 29 35 18 32 11.40 286 D 26 30 25 28 27 29 22 32 11.50 528 B 26 31 26 29 29 33 24 34 12.00 766 B 27 35 27 29 30 35 27 35 12.10 754 B 28 34 29 30 29 35 29 36 12.20 722 B 32 37 30 30 32 35 33 37 12.30 725 B 34 40 29 38 33 36 34 35 12.40 790 B 35 38 30 37 35 38 30 37 12.50 714 B 34 38 36 39 35 40 32 41 13.00 774 B 34 43 37 38 35 41 35 42 13.10 665 B 34 40 41 43 38 40 37 43 13.20 629 B 35 39 42 43 40 40 40 43 13.30 998 B 34 37 42 43 40 40 40 43 13.40 552 B 34 37 42 43 41 41 41 43 13.50 509 B 33 36 42 42 41 41 42 43 14.00 427 B 35 40 41 41 37 41 42 43

(49)

15 20 25 30 35 40 45 0 50 100 150 200 Waktu, Menit Su h u , o C T1 T2 T3 T4 , Diameter Pipa 3/4”), Tanggal 25 Mei 2009.

• T

(50)

(51)

37

Tabel 4. 7. Pengambilan Data Tanggal 27 Mei 2009.

27-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00, Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 10.40 945 B 20 20 20 20 20 20 20 20 10.50 112 B 27 33 23 27 28 30 22 22 11.00 76 D 27 30 25 28 29 32 24 24 11.10 933 B 28 46 24 40 35 44 19 23 11.20 1010 B 27 44 21 42 27 37 19 26 11.30 969 B 29 42 30 37 28 40 21 32 11.40 1009 B 29 46 38 42 27 43 25 30 11.50 908 B 30 44 36 40 29 42 33 32 12.00 775 B 28 49 36 43 34 44 30 30 12.10 450 B 30 43 34 43 35 43 35 36 12.20 365 B 30 44 30 43 35 43 35 37 12.30 449 D 33 41 32 44 36 43 40 41 12.40 245 D 34 41 37 44 36 43 41 41 12.50 306 D 34 41 38 44 36 43 40 41 13.00 268 D 35 42 37 43 37 42 41 40 13.10 462 B 35 42 36 42 36 43 40 37 13.20 111 D 35 38 41 43 34 41 42 42 13.30 382 B 36 39 40 41 35 41 42 42 13.40 598 B 34 38 42 43 35 42 42 42 13.50 390 B 34 40 41 41 36 43 36 42 14.00 385 B 35 43 38 37 34 43 37 43

(52)

15 25 35 45 55 0 50 100 150 200 Waktu, Menit Su hu , o C T1 T2 T3 T4

15 20 25 30 35 40 45 50 0 50 100 150 200 Waktu, Menit Su hu , o C T1 T2 T3 T4 , Diameter Pipa 3/4”), Tanggal 27 Mei 2009.

• T

(53)

39

4.2 Pembahasan

Dalam menentukan efisiensi kolektor (η) dan faktor pelepasan panas kolektor (FR) digunakan koefisien kerugian total (UL) perancangan praktis dengan harga UL dapat diambil sebesar 8 W/(m2oC), nilai transmisi-absorptansi (τα) sebesar 0,8 dan nilai-nilai yang telah diketahui @ 5/8in = 2,15 kg, dan Ac = 1,26

m2.

Maka untuk mengetahui efisiensi terlebih dahulu melakukan pencarian terhadap faktor pelepasan panas kolektor (FR

[

( ) ( )

]

) ( . 0 a i L C i PF F R T T U G A T T C m F − − − = τα ) dengan persamaan:

Sebagai contoh perhitungan diambil data Tabel 4.2 tanggal 14 Mei 2009 jam 11.50 WIB kolektor 1 (CPC 00, diameter pipa 3/4”) yakni radiasi matahari (G) =

(54)

697 W/m2, suhu masuk kolektor (T1) = 32 oC, suhu keluar kolektor (T2) = 40 oC, dan suhu udara sekitar saat itu (Ta) = 30 o

[

( ) ( )

]

) ( . 0 a i L C i PF F R T T U G A T T C m F − − − = τα C.

[

697 W/m 0,8 8 W/(m C) (32 C-30 C)

]

m 1,26 ) C 40 -C 32 ( C) J/(Kg. 4180 kg 29 , 3 o o o 2 2 2 o o o × − × × × = R F 27 , 0 = R F Efisiensi (η):       − − = G T T U F F i a L R R(τα) η       × − × = 2o o o₂ W/m 697 C 30 -C 32 C) W/(m 8 27 , 0 8 , 0 27 , 0 η 21 , 0 =

η

Untuk mempermudah perhitungan lainnya maka hasil FRdan dan η disajikan dalam bentuk tabel sebagai berikut :

(55)

41

Tabel 4. 8.Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR) pada Data Tanggal 2 Mei 2009

Tgl 2-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00, Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Kolektor 1 (CPC 00, Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Kolektor 1 Kolektor 2 Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 FR η FR η Ti/G Ti/G 10.40 853 B 20 20 20 20 20 20 20 20 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0234 0.0234 10.50 719 B 34 30 21 25 30 30 21 35 -0.0879 -0.0371 0.0000 0.0000 0.0473 0.0417 11.00 872 B 28 43 21 37 30 44 28 43 0.2508 0.1362 0.2395 0.1257 0.0321 0.0344 11.10 725 B 29 43 28 38 33 45 33 42 0.2841 0.1364 0.2575 0.1123 0.0400 0.0455 11.20 792 B 29 43 30 37 36 46 36 42 0.2604 0.1320 0.2038 0.0889 0.0366 0.0455 11.30 808 B 32 44 37 28 38 49 37 43 0.2271 0.1097 0.2254 0.0955 0.0396 0.0470 11.40 900 B 36 48 36 38 42 51 38 45 0.2131 0.1023 0.1721 0.0734 0.0400 0.0467 11.50 914 B 41 51 35 31 43 52 37 49 0.1855 0.0818 0.1712 0.0725 0.0449 0.0470 12.00 873 B 42 53 36 43 44 52 41 50 0.2179 0.0905 0.1628 0.0646 0.0481 0.0504 12.10 853 B 42 53 38 45 43 51 43 51 0.2238 0.0909 0.1650 0.0655 0.0492 0.0504 12.20 826 B 42 53 42 44 45 52 44 51 0.2324 0.0914 0.1545 0.0562 0.0508 0.0545 12.30 838 B 42 54 44 48 46 56 46 53 0.2493 0.0995 0.2200 0.0794 0.0501 0.0549 12.40 830 B 43 52 45 46 46 58 43 56 0.1918 0.0739 0.2671 0.0953 0.0518 0.0554 12.50 770 B 44 54 46 49 50 56 44 57 0.2368 0.0812 0.1570 0.0440 0.0571 0.0649 13.00 698 B 46 53 49 51 50 53 49 57 0.1941 0.0529 0.0899 0.0204 0.0659 0.0716 13.10 534 B 48 53 50 51 51 54 50 58 0.2107 0.0170 0.1381 0.0050 0.0899 0.0955 13.20 647 B 46 54 51 51 50 51 51 59 0.2450 0.0567 0.0334 0.0061 0.0711 0.0773 13.30 634 B 46 54 52 51 51 54 52 60 0.2517 0.0553 0.1055 0.0165 0.0726 0.0804 13.40 660 B 48 58 48 45 50 56 49 60 0.3107 0.0678 0.1946 0.0377 0.0727 0.0758 13.50 632 B 46 58 50 48 48 52 51 54 0.3792 0.0826 0.1320 0.0254 0.0728 0.0759 14.00 787 B 49 56 48 44 44 53 50 57 0.1749 0.0528 0.2075 0.0732 0.0623 0.0559

(56)

Gambar 4. 22. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal 2 Mei 2009.

Keterangan :

• Kolektor 1 : kolektor CPC sudut kurva 00 • Kolektor 2 : kolektor CPC sudut kurva 0

dan diameter pipa 3/4” 0

Dari grafik dan tabel, di dapatkan :

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 1 (CPC 0

dan diameter pipa 5/8”

0

, diameter pipa 3/4”) adalah η = 13,64%

Radiasi surya rata-rata adalah 769,8 W/m

2 .

(57)

43

Tabel 4. 9.Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR) pada Data Tanggal 14 Mei 2009

Tgl 14-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00,Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00, Pipa 5/8”) Kolektor 1 (CPC 00,Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Kolektor 1 Kolektor 2 Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 FR η FR η Ti/G Ti/G 10.50 696 B 20 20 20 20 20 20 20 20 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0287 0.0287 11.00 754 B 23 24 19 19 20 26 19 23 0.0181 0.0101 0.1048 0.0616 0.0305 0.0265 11.10 788 B 25 37 19 21 19 47 19 28 0.2136 0.1167 0.4651 0.2824 0.0317 0.0241 11.20 793 B 26 38 21 28 22 45 21 35 0.2149 0.1155 0.3930 0.2272 0.0328 0.0277 11.30 862 B 27 42 22 28 25 46 26 35 0.2508 0.1378 0.3435 0.1951 0.0313 0.0290 11.40 927 B 28 41 24 32 25 46 30 36 0.2048 0.1143 0.3206 0.1873 0.0302 0.0270 11.50 697 B 32 40 27 29 29 51 30 37 0.1763 0.0763 0.4641 0.2168 0.0459 0.0416 12.00 150 D 28 40 30 33 29 48 32 40 1.0529 -0.7300 1.7712 -1.3225 0.1867 0.1933 12.10 767 B 32 41 34 35 29 49 35 42 0.1797 0.0838 0.3839 0.1910 0.0417 0.0378 12.20 430 B 33 43 34 35 28 50 35 42 0.3729 0.0694 0.7292 0.2035 0.0767 0.0651 12.30 71 D 33 37 37 41 27 43 40 43 1.4552 -4.2467 2.3629 -5.2982 0.4648 0.3803 13.40 404 B 34 38 38 40 27 46 40 42 0.1639 0.0208 0.6530 0.1733 0.0842 0.0668 13.50 170 D 34 40 38 38 28 49 38 42 0.6884 -0.5507 1.6486 -0.8534 0.2000 0.1647 13.00 172 D 34 37 37 40 28 46 40 42 0.3390 -0.2649 1.3983 -0.7024 0.1977 0.1628 13.10 165 D 35 37 38 38 29 46 38 42 0.2594 -0.2327 1.4489 -0.8782 0.2121 0.1758 13.20 135 D 35 38 38 38 29 46 40 42 0.5264 -0.6707 1.7487 -1.6062 0.2593 0.2148 13.30 253 D 34 37 38 38 29 45 40 41 0.2101 -0.0578 0.9074 -0.1062 0.1344 0.1146 13.40 147 D 34 40 37 37 29 46 40 41 0.8364 -0.8785 1.6151 -1.2569 0.2313 0.1973 13.50 54 D 34 37 40 40 27 43 40 41 3.1962 -13.5425 2.8411 -9.0914 0.6296 0.5000 14.00 86 D 34 37 40 40 28 43 41 42 0.9728 -2.2984 2.1107 -3.8091 0.3953 0.3256

(58)

Gambar 4. 23. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal 14 Mei 2009.

Keterangan :

0

2 .

(59)

45

Tabel 4. 10. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR) pada Data Tanggal 15 Mei 2009

Tgl 15-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00,Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Kolektor 1 (CPC 00,Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Kolektor 1 Kolektor 2 Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 F_R η F_R η Ti/G Ti/G 10.00 850 B 20 20 20 20 20 20 20 20 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0235 0.0235 10.10 754 B 20 35 19 27 25 35 20 22 0.2620 0.1540 0.1855 0.0992 0.0265 0.0332 10.20 572 B 26 35 21 30 24 44 18 26 0.2193 0.0957 0.4720 0.2192 0.0455 0.0420 10.30 847 B 27 37 20 30 26 48 18 33 0.1701 0.0927 0.3699 0.2051 0.0319 0.0307 10.40 864 B 27 38 22 32 22 46 19 35 0.1835 0.1009 0.3792 0.2261 0.0313 0.0255 10.50 834 B 28 38 24 33 27 46 24 37 0.1747 0.0928 0.3280 0.1775 0.0336 0.0324 11.00 826 B 32 43 32 35 28 49 28 38 0.2036 0.0998 0.3702 0.1958 0.0387 0.0339 11.10 754 B 33 43 33 35 30 51 30 38 0.2060 0.0927 0.4154 0.2001 0.0438 0.0398 11.20 799 B 34 44 35 30 34 52 33 41 0.1965 0.0903 0.3537 0.1626 0.0426 0.0426 11.30 380 B 34 43 36 40 34 51 34 43 0.3948 0.0332 0.7458 0.0628 0.0895 0.0895 11.40 180 D 34 41 38 42 33 48 35 43 0.7458 -0.5303 1.4916 -0.9944 0.1889 0.1833 11.50 199 D 34 40 40 42 35 40 40 42 0.5629 -0.3190 0.5005 -0.3038 0.1709 0.1759 12.00 300 B 35 42 42 40 35 46 36 42 0.4176 -0.0557 0.6563 -0.0875 0.1167 0.1167 12.10 542 B 35 44 44 38 35 50 35 40 0.2728 0.0773 0.4547 0.1289 0.0646 0.0646 12.20 435 B 36 43 43 41 35 51 34 41 0.2784 0.0384 0.6199 0.0969 0.0828 0.0805 12.30 432 B 36 44 44 41 36 52 34 43 0.3208 0.0428 0.6415 0.0855 0.0833 0.0833 12.40 254 D 35 42 42 43 35 51 35 44 0.5118 -0.1548 1.1699 -0.3537 0.1378 0.1378 12.50 122 D 36 41 41 43 35 49 36 44 1.2029 -1.8773 2.9003 -4.3361 0.2951 0.2869 13.00 140 D 36 43 43 41 35 50 37 43 1.3051 -1.6407 2.4859 -2.9831 0.2571 0.2500 13.10 163 D 36 42 42 40 35 51 37 43 0.8689 -0.8401 2.1120 -1.9383 0.2209 0.2147 13.20 142 D 35 41 41 42 35 49 38 43 0.9728 -1.1399 2.2698 -2.6598 0.2465 0.2465 13.30 570 B 35 44 44 40 37 52 34 41 0.2582 0.0797 0.4475 0.1256 0.0614 0.0649 13.40 523 B 36 43 43 41 36 52 36 44 0.2255 0.0562 0.5154 0.1285 0.0688 0.0688 13.50 163 D 37 42 42 42 36 51 37 44 0.8019 -0.8147 2.1722 -2.1002 0.2270 0.2209 14.00 186 D 37 43 43 40 36 52 35 42 0.7715 -0.6106 1.8941 -1.4175 0.1989 0.1935

(60)

Gambar 4. 24. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal 15 Mei 2009

Keterangan :

0

2 .

(61)

47

Tabel 4. 11. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR) pada Data Tanggal 16 Mei 2009 Tgl 16-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00,Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Kolektor 1 (CPC 00,Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Kolektor 1 Kolektor 2 Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 FR η FR η Ti/G Ti/G 10.30 954 B 20 20 20 20 20 20 20 20 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0210 0.0210 10.40 931 B 26 28 18 18 24 32 19 27 0.0307 0.0177 0.1204 0.0715 0.0279 0.0258 10.50 821 B 25 36 19 20 25 42 20 32 0.1884 0.1048 0.2911 0.1620 0.0305 0.0305 11.00 910 B 27 35 22 27 27 51 25 35 0.1269 0.0714 0.3808 0.2143 0.0297 0.0297 11.10 195 D 27 34 21 27 25 52 26 35 0.4640 -0.1428 1.6438 -0.3709 0.1385 0.1282 11.20 180 D 27 30 25 28 24 46 29 36 0.2131 -0.0852 1.3673 -0.3646 0.1500 0.1333 11.30 169 D 27 32 26 29 27 48 30 36 0.3748 -0.1792 1.5740 -0.7525 0.1598 0.1598 11.40 275 D 27 35 27 29 28 51 28 35 0.3912 0.0057 1.1629 -0.0169 0.0982 0.1018 11.50 179 D 28 34 29 30 30 51 29 36 0.4497 -0.2030 1.7499 -0.9463 0.1564 0.1676 12.00 778 B 32 38 30 30 34 60 27 38 0.1181 0.0556 0.5255 0.2367 0.0411 0.0437 12.10 786 B 34 40 29 38 35 60 27 41 0.1200 0.0545 0.5066 0.2248 0.0433 0.0445 12.20 681 B 35 38 30 37 34 60 29 43 0.0709 0.0276 0.6050 0.2424 0.0514 0.0499 12.30 220 D 34 38 35 39 33 56 35 45 0.3315 -0.1446 1.8056 -0.7222 0.1545 0.1500 12.40 702 B 34 43 37 38 36 58 35 43 0.2028 0.0837 0.5111 0.1992 0.0484 0.0513 12.50 337 B 34 40 41 43 35 59 35 44 0.3013 -0.0021 1.2473 -0.0385 0.1009 0.1039 13.00 92 D 35 38 42 43 35 54 40 46 1.0654 -2.3902 6.7476 -15.1380 0.3804 0.3804 13.10 94 D 34 37 42 43 33 52 41 45 0.8286 -1.7349 4.4281 -8.8939 0.3617 0.3511 13.20 105 D 34 37 42 43 30 52 41 45 0.6884 -1.2326 3.1252 -4.6431 0.3238 0.2857 13.30 136 D 33 36 42 43 32 51 40 44 0.4221 -0.4817 2.4431 -2.6443 0.2426 0.2353 13.40 151 D 33 38 41 42 32 52 37 43 0.6163 -0.5845 2.2772 -2.0389 0.2185 0.2119 13.50 173 D 35 38 41 41 33 56 36 43 0.3638 -0.2978 2.3990 -1.7417 0.2023 0.1908 14.00 272 D 35 40 41 41 34 53 37 43 0.3359 -0.0771 1.2215 -0.2443 0.1287 0.1250

(62)

Keterangan :

0

2 .

(63)

49

Tabel 4. 12. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR) pada Data Tanggal 22 Mei 2009 Tgl 22-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00,Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Kolektor 1 (CPC 00,Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Kolektor 1 Kolektor 2 Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 FR η FR η Ti/G Ti/G 10.40 491 B 20 20 20 20 20 20 20 20 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0407 0.0407 10.50 740 B 23 24 18 18 26 37 19 25 0.0184 0.0102 0.2103 0.1092 0.0311 0.0351 11.00 880 B 25 37 19 20 26 43 18 29 0.1925 0.1102 0.2756 0.1553 0.0284 0.0295 11.10 926 B 26 37 20 28 27 43 21 33 0.1698 0.0977 0.2496 0.1415 0.0281 0.0292 11.20 929 B 27 42 23 28 27 43 25 35 0.2333 0.1324 0.2489 0.1412 0.0291 0.0291 11.30 923 B 28 41 24 32 27 43 27 35 0.2056 0.1146 0.2504 0.1417 0.0303 0.0293 11.40 909 B 32 41 27 29 27 43 28 35 0.1510 0.0783 0.2542 0.1429 0.0352 0.0297 11.50 890 B 28 40 31 33 30 45 30 36 0.1967 0.1078 0.2514 0.1333 0.0315 0.0337 12.00 820 B 32 41 33 36 35 49 32 41 0.1678 0.0819 0.2712 0.1244 0.0390 0.0427 12.10 827 B 33 43 34 35 36 51 35 43 0.1871 0.0900 0.2917 0.1318 0.0399 0.0435 12.20 682 B 33 37 37 41 37 50 37 43 0.0915 0.0378 0.3168 0.1160 0.0484 0.0543 12.30 428 B 34 38 38 40 35 43 37 44 0.1538 0.0253 0.3157 0.0460 0.0794 0.0818 12.40 112 D 34 40 38 38 35 41 38 44 1.2430 -2.0243 1.4435 -2.4539 0.3036 0.3125 12.50 135 D 34 37 37 40 36 43 40 43 0.4710 -0.5722 1.3921 -1.8562 0.2519 0.2667 13.00 165 D 35 37 38 38 35 41 42 44 0.2594 -0.2327 0.7782 -0.6980 0.2121 0.2121 13.10 127 B 35 38 38 38 34 38 40 43 0.5811 -0.8163 0.6858 -0.9201 0.2756 0.2677 13.20 68 D 34 37 38 38 32 36 40 43 1.5981 -5.1139 1.2430 -3.6850 0.5000 0.4706 13.30 108 D 34 40 37 37 30 37 38 43 1.3161 -2.2617 0.9668 -1.3749 0.3148 0.2778 13.40 408 B 34 37 39 39 31 36 38 43 0.1216 0.0162 0.1874 0.0360 0.0833 0.0760 13.50 56 D 34 38 40 40 32 33 43 44 3.7289 -15.1287 0.4143 -1.5626 0.6071 0.5714 14.00 82 D 34 38 40 40 29 31 43 43 1.4205 -3.5756 0.3243 -0.6580 0.4146 0.3537

(64)

Keterangan :

0

2 .

(65)

51

Tabel 4. 13. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR) pada Data Tanggal 25 Mei 2009

Tgl 25-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00,Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Kolektor 1 (CPC 00,Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Kolektor 1 Kolektor 2

Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 FR η FR η Ti/G Ti/G

10.50 350 B 20 20 20 20 20 20 20 20 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0571 0.0571 11.00 209 D 26 27 19 19 25 30 20 27 0.0599 -0.0117 0.2879 -0.0452 0.1244 0.1196 11.10 197 D 25 36 19 20 27 27 21 27 0.6643 -0.1430 0.0000 0.0000 0.1269 0.1371 11.20 258 D 26 34 23 27 27 27 21 27 0.4004 -0.0025 0.0000 0.0000 0.1008 0.1047 11.30 920 B 26 36 21 27 29 35 18 32 0.1554 0.0892 0.0962 0.0527 0.0283 0.0315 11.40 286 D 26 30 25 28 27 29 22 32 0.1830 0.0133 0.0944 0.0042 0.0909 0.0944 11.50 528 B 26 31 26 29 29 33 24 34 0.1313 0.0533 0.1109 0.0400 0.0492 0.0549 12.00 766 B 27 35 27 29 30 35 27 35 0.1499 0.0777 0.0974 0.0474 0.0352 0.0392 12.10 754 B 28 34 29 30 29 35 29 36 0.1156 0.0581 0.1171 0.0577 0.0371 0.0385 12.20 722 B 32 37 30 30 32 35 33 37 0.1062 0.0473 0.0637 0.0284 0.0443 0.0443 12.30 725 B 34 40 29 38 33 36 34 35 0.1306 0.0555 0.0644 0.0281 0.0469 0.0455 12.40 790 B 35 38 30 37 35 38 30 37 0.0605 0.0269 0.0605 0.0269 0.0443 0.0443 12.50 714 B 34 38 36 39 35 40 32 41 0.0885 0.0371 0.1123 0.0458 0.0476 0.0490 13.00 774 B 34 43 37 38 35 41 35 42 0.1829 0.0820 0.1236 0.0542 0.0439 0.0452 13.10 665 B 34 40 41 43 38 40 37 43 0.1432 0.0560 0.0510 0.0175 0.0511 0.0571 13.20 629 B 35 39 42 43 40 40 40 43 0.1030 0.0366 0.0000 0.0000 0.0556 0.0636 13.30 998 B 34 37 42 43 40 40 40 43 0.0467 0.0246 0.0000 0.0000 0.0341 0.0401 13.40 552 B 34 37 42 43 41 41 41 43 0.0874 0.0269 0.0000 0.0000 0.0616 0.0743 13.50 509 B 33 36 42 42 41 41 42 43 0.0934 0.0263 0.0000 0.0000 0.0648 0.0806 14.00 427 B 35 40 41 41 37 41 42 43 0.1978 0.0285 0.1671 0.0178 0.0820 0.0867

(66)

Gambar 4.27. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal 25 Mei 2009

Keterangan :

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 1 (CPC 00, diameter pipa 3/4”) adalah η = 8,92%

2 .

(67)

53

Tabel 4. 14. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR) pada Data Tanggal 27 Mei 2009 Tgl 27-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00,Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Kolektor 1 (CPC 00,Pipa 3/4”) Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”) Kolektor 1 Kolektor 2 Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 FR η FR η Ti/G Ti/G 10.40 945 B 20 20 20 20 20 20 20 20 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0212 0.0212 10.50 112 B 27 33 23 27 28 30 22 22 0.6302 -0.7113 0.2260 -0.2712 0.2411 0.2500 11.00 76 D 27 30 25 28 29 32 24 24 0.4221 -0.8621 0.5203 -1.1721 0.3553 0.3816 11.10 933 B 28 46 24 40 35 44 19 23 0.2817 0.1577 0.1520 0.0760 0.0300 0.0375 11.20 1010 B 27 44 21 42 27 37 19 26 0.2438 0.1429 0.1434 0.0841 0.0267 0.0267 11.30 969 B 29 42 30 37 28 40 21 32 0.1981 0.1110 0.1810 0.1029 0.0299 0.0289 11.40 1009 B 29 46 38 42 27 43 25 30 0.2488 0.1419 0.2297 0.1346 0.0287 0.0268 11.50 908 B 30 44 36 40 29 42 33 32 0.2300 0.1232 0.2112 0.1150 0.0330 0.0319 12.00 775 B 28 49 36 43 34 44 30 30 0.3940 0.2013 0.2029 0.0911 0.0361 0.0439 12.10 450 B 30 43 34 43 35 43 35 36 0.4309 0.1149 0.2983 0.0530 0.0667 0.0778 12.20 365 B 30 44 30 43 35 43 35 37 0.5721 0.0815 0.3788 0.0125 0.0822 0.0959 12.30 449 D 33 41 32 44 36 43 40 41 0.2848 0.0604 0.2684 0.0426 0.0735 0.0802 12.40 245 D 34 41 37 44 36 43 41 41 0.5093 -0.1580 0.5644 -0.2119 0.1388 0.1469 12.50 306 D 34 41 38 44 36 43 40 41 0.3925 -0.0349 0.4244 -0.0599 0.1111 0.1176 13.00 268 D 35 42 37 43 37 42 41 40 0.4789 -0.1172 0.3767 -0.1147 0.1306 0.1381 13.10 462 B 35 42 36 42 36 43 40 37 0.2534 0.0491 0.2597 0.0459 0.0758 0.0779 13.20 111 D 35 38 41 43 34 41 42 42 0.7336 -1.2636 1.4706 -2.4271 0.3153 0.3063 13.30 382 B 36 39 40 41 35 41 42 42 0.1390 0.0064 0.2696 0.0181 0.0942 0.0916 13.40 598 B 34 38 42 43 35 42 42 42 0.1069 0.0369 0.1905 0.0632 0.0569 0.0585 13.50 390 B 34 40 41 41 36 43 36 42 0.2557 0.0262 0.3164 0.0195 0.0872 0.0923 14.00 385 B 35 43 38 37 34 43 37 43 0.3562 0.0259 0.3891 0.0364 0.0909 0.0883

(68)

Keterangan :

0

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 2 (CPC 00, diameter pipa 5/8”) adalah η = 13,46%

(69)

55 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Dari penelitian yang dilaksanakan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Telah dibuat Pemanas air energi surya sederhana ( jenis kolektor CPC sudut kurva 00

2. Diketahui unjuk kerja kolektor (temperatur maksimal yang dicapai pada titik T4 atau pada temperatur air panas yaitu mencapai 60

dengan diameter pipa 3/4” dan 5/8”) dengan bahan yang mudah didapat serta menggunakan teknologi yang sederhana.

0

C dan efisiensi maksimal mencapai 28,24% yaitu pada kolektor 2 dengan CPC 00, diameter pipa 5/8”) pemanas air yang dihasilkan.

(70)

Saran

1. Diharapkan untuk membuat konstruksi alat benar-benar terisolasi dengan baik agar tidak ada kebocoran.

2. Jika ingin mendapatkan hasil yang berbeda dapat mencoba alat ini dengan variasi yang berbeda, seperti merubah sudut CPC yang digunakan.

3. Jika ingin dipasarkan, diharapkan pemilihan bahan yang baik sehingga didapatkan kualitas dan higienis air dapat terjaga dengan baik.

4. Pada saat melakukan penelitian diharapkan untuk menempatkan alat ini pada sinar matahari dan jangan terhalangi.

(71)

57 DAFTARA PUSTAKA

Arismunandar, Wiranto, (1995). Teknologi Tenaga surya. Jakarta, Pradnya Paramita.

Copsey, A.B.,1984,”A Modification of the f-Chart Method for Solar Domestic Hot

Water Systems with Statified storage”, M.S.Thesis, University of

Wisconsin-Madison

Morrison, G.L and Braun, J.E.,1985,”System Modeling and Operation

Characteristics of Thermosyphon solar Water heaters”, Solar Enerry,

34,pp.389-405

Materi Energi dan Sumber Daya Mineral (2003), Kebijakan Pengembangan Energi Terbarukan dan Konservasi Energi (Energi Hijau), Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, Jakarta

Pereira, M.C. and Carvalho, M.J.,2003,”New Low Concentration Cpc Type

Collector With Convection Controler By a Honeycomb Tim Material: A Compromise With Stagnation Temperatur Control And Survival Of Cheap Fabrication Materials”, ISES Solar Word Congress 2003 Solar Energy for a

(72)

LAMPIRAN

Gambar alat pemanas air energi surya menggunakan kolektor CPC 0 derajat, diameter pipa 3/4” (kiri) dan 5/8” (kanan)

(73)

59

Gambar alat pemanas air energi surya (tampak depan) menggunakan kolektor CPC 0 derajat, diameter pipa 3/4” (kiri) dan 5/8” (kanan)