Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
i
PEMANAS AIR ENERGI SURYA
DENGAN KOLEKTOR PIPA SERI
Tugas Akhir
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin
Disusun oleh
Anggara Nurwidhi Prasetyanta
NIM : 035214026
Program Studi Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
2008
i
ii
SOLAR WATER HEATER WITH SERIES PIPE COLLECTOR
Final Project
Pressented as partial fulfillment of
the requirements to obtain
The Sarjana Teknik degree in
Mechanical Engineering
By
Anggara Nurwidhi Prasetyanta
Student number : 035214026
Mechanical Engineering Study Program
Mechanical Engineering Department
Science and Engineering Faculty
Sanata Dharma University
Yogyakarta
2008
ii
iii
Tugas Akhir
PEMANAS AIR ENERGI SURYA
DENGAN KOLEKTOR PIPA SERI
Disusun oleh
Anggara Nurwidhi Prasetyanta
NIM : 035214026
Telah disetujui
Tanggal 23 Februari 2008
Dosen Pembimbing
Ir. FA.Rusdi Sambada,M.T
iii
iv
Tugas Akhir
PEMANAS AIR ENERGI SURYA
DENGAN KOLEKTOR PIPA SERI
Dipersiapkan dan ditulis oleh
Anggara Nurwidhi Prasetyanta
NIM : 035214026
Telah dipertahankan di depan panitia penguji
pada tanggal 23 Februari 2008
dan dinyatakan memenuhi syarat
Susunan Panitia Penguji
Ketua : Budi Setyahandana, ST., MT. ______________
Sekretaris : R.B. Dwiseno Wihadi, ST., M.Si. ______________
Anggota : Ir. FA.Rusdi Sambada,M.T ______________
Yogyakarta, 23 Februari 2008
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
Dekan
(Ir. Greg. Heliarko, S.J., S.S., B.S.T., M.A., M.Sc)
iv
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 sepanjang sepengetahuan saya 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, 23 Februari 2008
Anggara N.P.
v
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tanggan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma: Nama : Anggara Nurwidhi Prasetyanta Nomor Mahasiswa : 035214026 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul : …………………………………………………………………………………………… Pemanas Air Energi Surya Dengan Kolektor Pipa Seri ................................. .................................................................................................................................... beserta peragkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me- ngalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dam mempublikasikan di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 26 Februari 2008 Yang menyatakan ( Anggara Nurwidhi Prasetyanta )
vi
vii
Intisari
Seiring perkembangan jaman pemanfaatan energi surya terus berkembang mengikuti kebutuhan manusia. Penelitian ini bertujuan membuat alat pemanas air memanfaatkan sumber panas alternatif yang ramah lingkungan serta mengetahui besar temperatur maksimum dan faktor efisiensi pemanas air tersebut.
Sistem pemanas air ini menggunakan kolektor seri dengan luas 0,5 m2 tanpa menggunakan reflektor. Pengukuran suhu ditempatkan pada beberapa titik yaitu suhu air masuk, suhu kolektor suhu air keluaran serta suhu tangki penyimpan. Pengukuran dilakukan secara periodik yaitu setiap 10 menit pemanasan. Setiap jam dikeluarkan air sebanyak 5 liter dan diukur temperaturnya.
Dari penelitian ini dapat diketahui besar faktor efisiensi tertinggi = 96% dan faktor efisiensi rata-rata 58% serta suhu tertinggi sebesar = 66,90 oC dan suhu yang terendah 38,40 oC.
vii
viii
Kata Pengantar
Puji syukur kepada Allah Bapa di surga yang telah menganugerahkan
berkat, rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian
Tugas Akhir yang berjudul ” Pemanas Air Energi Surya dengan Kolektor Pipa
Seri”. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Dalam kesempatan ini penulis
mengucapkan banyak terima kasih atas segala bantuan, saran dan fasilitas,
sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan, kepada :
1. Romo Ir. Greg. Heliarko, S.J., S.S., B.S.T., M.A., M.Sc. selaku Dekan
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Budi Sugiharto, S.T., M.T selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
3. Ir. FA.Rusdi Sambada,M.T selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
4. Doddy Purwadianto, S.T., M.T selaku Dosen Pembimbing Akademik
5. Agustinus Roni, selaku Laboran Laboratorium Mekanika Fluida
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta, terima kasih atas bantuannya.
6. Bapak, Ibu, Kakak, Adek, Nenek, Om Dundee serta keluarga yang
telah memberikan cinta, doa restu dan yang pasti bantuan finansialnya.
7. Romo FX. Tri Priyo Widarto, SCJ. atas doa serta semangatnya.
8. G.Agung Nugroho, Stefonus Tri Ardi, Thomas, Ign Kurniadi yang
telah banyak membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
9. Dian.K., Rista Tiranda.S. atas pinjaman laptop dan flasdisknya.
viii
ix
10. Cevy Amelia, Maria Stephany Aliandu, Pak Hari dan keluarga atas
dukungan, sindiran dan semangatnya.
11. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir
ini.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini tidak terlepas dari kekurangan,
oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun akan selalu diterima
supaya laporan Tugas Akhir ini dapat berguna bagi orang lain khususnya teman-
teman yang melaksanakan penelitian tentang sistem pemanas air energi surya..
Yogyakarta, 23 Februari 2008
Hormat saya
Anggara N.P
ix
x
Daftar Isi
Halaman Judul ............................................................................................................ i
Tittle Page .................................................................................................................. ii
Halaman Pengesahan Pembimbing.............................................................................iii
Halaman Pengesahan .................................................................................................. iv
Halaman Pernyataan .................................................................................................. v
Intisari ........................................................................................................................vi
Kata Pengantar ..........................................................................................................viii
Daftar Isi .................................................................................................................... ix
Daftar Gambar ............................................................................................................xi
Daftar Tabel ..............................................................................................................xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2 Rumusan masalah .................................................................................... 3
1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 4
1.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 4
1.5 Manfaat penelitian.. .................................................................................. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori................................................................................................ 5
2.1.1 Prinsip Kerja Pemanas Air Tenaga Surya........................................ 6
2.1.2 Kolektor ........................................................................................... 8
2.1.3 Tangki Penampung Air ................................................................... 11
2.1.4 Isolasi .............................................................................................. 12
x
xi
2.1.5 Pipa Saluran Air .............................................................................. 13
2.1.6 Keran Pengeluaran Air Panas ......................................................... 13
2.2 Penelitian yang pernah dilakukan ............................................................ 14
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Skema Alat .............................................................................................. 15
3.2 Cara Kerja Alat ....................................................................................... 16
3.3 Diagram Alir Penelitian ........................................................................... 17
3.4 Peralatan yang digunakan pada Penelitian............................................... 18
3.5 Langkah Penelitian................................................................................... 19
3.5.1 Pembuatan Alat .............................................................................. 19
3.5.2 Pelaksanaan Penelitian ................................................................... 19
3.5.3 Parameter yang dihitung ................................................................ 21
3.6 Langkah Perhitungan ............................................................................... 21
BAB IV PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Pengamatan ............................................................................ 24
4.2 Perhitungan Data Hasil Percobaan........................................................... 32
4.3 Analisa Data Percobaan ........................................................................... 41
4.3.1 Temperatur Air ............................................................................... 41
4.3.2 Temperatur Air Tangki ................................................................... 46
4.3.3 Nilai Radiasi Masuk (Gt) ................................................................ 49
4.3.4 Nilai Faktor Efisiensi (F’) dan (Trata-rata-Tlingkungan)/Gt.......... 53
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 57
5.2 Saran ....................................................................................................... 57
xi
xii
Daftar Pustaka ........................................................................................................... 59
Lampiran ................................................................................................................... 60
xii
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air panas sangat dibutuhkan dalam kehidupan kita sehari-hari, mulai dari
keperluan rumah tangga hingga untuk proses-proses industri. Air panas ini dapat
disediakan dengan berbagai macam cara atau proses, antara lain yang telah umum
kita lakukan yaitu dengan merebus menggunakan sumber panas api. Akan tetapi ada
cara lain yang lebih murah dan mudah yaitu melalui peralatan pemanas air dengan
sistem tenaga surya (Solar Water Heater System). Seiring perkembangan jaman
pemanfaatan energi surya terus berkembang mengikuti kebutuhan manusia. Melalui
pancaran tenaga surya / sinar matahari langsung ini, kita dapat memperoleh
pemanasan air tanpa harus menggunakan energi listrik ataupun harus membeli bahan
baker minyak.
Pemanas air tenaga surya telah banyak digunakan di negara-negara maju
seperti; Jepang, Australia dan Israel. Pemanas thermosifon merupakan tipe pemanas
yang banyak digunakan. Pemanas thermosifon mempunyai metode konversi energi
surya yang sederhana dan sangat efektif, sehingga banyak digunakan di negara
sedang berkembang. Pada saat ini kira-kira 60 % dari penjualan kolektor pelat rata di
Amerika Utara adalah sistem panas bagi keperluan rumah tangga. Kebanyakan dari
sistem tersebut menggunakan zat anti beku atau dengan mensirkulasi air melalui
1
2
kolektor. Air dialirkan kembali ke dalam tangki penyimpan apabila radiasi surya
tidak cukup.
Pemanas air sistem thermosifon merupakan sistem pemanas air yang
sederhana, sistem ini hanya terdiri dari sebuah tangki penyimpan yang ditempatkan
lebih tingi di bagian atas dari kolektor. Thermosifon diciptakan oleh perbedaan
massa jenis fluida, apabila dalam kolektor memperoleh panas dari matahari, maka
massa jenisnya turun; segera setelah perbedaan massa jenis antara kolektor dan
tangki telah cukup untuk mengatasi tinggi gesekan dari sistem, maka terjadilah suatu
sirkulasi searah jarum jam, air hangat dari kolektor dipindahkan ke tangki penyimpan
dan diganti oleh air yang dingin dari dasar tangki. Sirkulasi ini berlanjut sampai
seluruh sistem mencapai temperature yang seragam. Gerakan sirkulasi fluida ini tidak
lagi memerlukan sensor temperatur, alat-alat kontrol, pompa serta motor.
Pemanas air tenaga surya merupakan suatu peralatan pemanas air yang
menggunakan media pemanas yang diperoleh dari radiasi atau pancaran sinar
matahari. Pada prinsipnya pemanas air tenaga surya ini didasari prinsip mekanika
fluida dan peralatan-peralatan elemen perancangan peralatan konversi energi.
Perencanaan solar water heater system mencakup prinsip- prinsip perpindahan panas
radiasi, konveksi, maupun konduksi.
Sebagai suatu gambaran mengenai tiga cara perpindahan panas dalam sebuah
alat pemanas cairan surya, panas mengalir secara konduktif sepanjang pelat penyerap
dan melalui dinding saluran. Dari pelat penyerap panas kemudian dipindahkan ke
3
fluida dalam saluran melalui cara konveksi, apabila sirkulasi dilakukan dengan
pompa, biasa kita sebut dengan konveksi paksa. Pelat penyerap yang panas itu
melepaskan panas ke pelat penutup kaca dengan cara konveksi alamiah dan dengan
cara radiasi.
Pemanas cairan surya pada umumnya terdiri dari selembar bahan konduktif
thermal yang biasa disebut pelat penyerap yang terhubung dengan pipa pemindah
panas. Radiasi thermal ditransmisikan melalui penutup yang trnsparan dan diubah
menjadi panas pada pelat penyerap tersebut. Alat pemanas cairan digunakan untuk
menyediakan air panas untuk keperluan industri dan sistem air panas untuk keperluan
rumah tangga.
1.2 Rumusan Masalah
Pada penelitian ini akan dibuat model pemanas air jenis thermosifon yang
tersusun seri dan bersusun pararel untuk mengetahui unjuk kerja yang dihasilkan jika
digunakan di Indonesia, dalam hal ini penelitian dilakukan di halaman laboratorium
konversi energi Unversitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Selain itu dalam penelitian ini juga akan dicoba meningkatkan efisiensi pemanas
air dengan menggunakan reflektor, yaitu yang dipasang pada bagian: atas, samping
kanan-kiri, serta di bawah kolektor.
4
1.3 Tujuan Penelitian
a. Membuat model pemanas air energi surya sederhana (jenis thermosifon).
b. Mengetahui temperatur air dan faktor efisiensi pemanas air yang dapat
dihasilkan.
c. Membandingkan hasil penelitian ini dengan hasil penelitian lain yang ada.
1.4 Batasan Masalah
a. Kemiringan kolektor 30° tipe seri, luas 0,5 m2 dan susunan pipa seri.
b. Jumlah tangki yang digunakan 2 buah, yaitu tangki air dingin(atas), dan
tangki air panas (bawah).
c. Volume air tiap tangki 20 liter
d. Pemakaian / pengambilan air panas dilakukan setiap 1 jam sekali sebanyak 5
liter
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.
c. Mengurangi ketergantungan penggunaan energi listrik, kayu bakar, minyak
dan gas bumi khususnya untuk memanaskan air.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Dasar Teori
Pemanas air sistem thermosifon merupakan salah satu dari sistem pemanas air
tenaga surya atau tenaga matahari. Pemanas air tenaga surya menggunakan sinar
matahari sebagai sumber panas, ini berbeda dengan pemanas air elektrik yang
mamarlukan tenaga listrik sebagai sumber energi panas. Pemanas air tenaga matahari
ini jauh lebih sederhana dan lebih efisien dibandingkan dengan pemanas air elektrik,
karena pemanas air tenaga surya hanya memerlukan panas matahari yang cukup
untuk membangkitkan panas yang digunakan untuk memanaskan air di dalam
kolektor. Berbeda dengan yang elektrik dimana pemanas air elektrik hanya dapat
beroperasi bila ada temaga listrik, hal ini akan menyulitkan bila pemanas air elektrik
ini harus beroperasi di daerah yang belum terjangkau listrik.
Pemanas air tenaga surya bekerja untuk memanaskan air melalui pemanas
pada kolektor. Sinar matahari akan memanasi pipa-pipa kolektor yang akan
menyebabkan air yang berada di dalam kolektor akan menjadi ikut terpanasi. Pada
saat air di dalam kolektor terkena panas, air akan menjadi memuai dan air akan
menjadi lebih ringan dari pada air dingin yang ada di tangki penyimpan yang terletak
di atas kolektor. Adanya pengaruh gaya grafitasi akan mendorong air dingin mengalir
turun menuju ke kolektor. Karena adanya dorongan air dingin ke kolektor
5
6
menyebabkan air panas akan ikut terdorong mengalir keluar dari kolektor pemanas
menuju ke tangki penyimpan air panas yang terletak lebih tinggi dari tangki
penyimpan air dingin. Demikian siklus ini bekerja, air dingin akan terpanasi oleh
kolektor sehingga menjadi lebih ringan dan akan terdorong ke atas menuju tangki
penyimpan air panas. Siklus ini akan terus bekerja sehingga seluruh air akan
terpanasi dengan suhu secara merata.
Gambar 2.1 Pemanas air sistem thermosifon
2.1.1 Prinsip kerja pemanas air tenaga surya
Prinsip kerja pemanas air tenaga surya ini didasari prinsip mekanika
fluida dan peralatan-peralatan elemen perancangan peralatan konversi energi.
Perencanaan solar water heater system mencakup prinsip- prinsip
perpindahan panas radiasi, konveksi, maupun konduksi. Energi radiasi dari
sinar matahari akan ditangkap oleh kolektor,panas mengalir secara konduktif
sepanjang pelat penyerap dan melalui dinding saluran. Dari pelat penyerap
7
panas kemudian dipindahkan ke fluida dalam saluran melalui cara konveksi.
Agar panas tidak cepat hilang maka isolasi harus benar-benar baik.
Gambar. 2.2 Aliran panas ke dalam cairan
Sebagai gambaran mengenai perpindahan panas dalam sebuah alat
pemanas air tenaga surya, dapat terjadi melalui konduksi, konveksi, dan
radiasi.
• Perpindahan panas konduksi adalah perpindahan kalor yang melalui media
padat. Panas mengalir dari temperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur
rendah.
• Perpindahan kalor konveksi adalah perpindahan energi dalam bentuk kalor
antara suatu permukaan dan fluida yang berada di atasnya yang
disebabkan adanya gerakan molekul secara acak, atau adanya gerakan
fluida itu sendiri
• Radiasi yaitu proses perpindahan panas tanpa membutuhkan suatu zat
perantara. Ada beberapa jenis radiasi elektromagnetic, radiasi termal
adalah salah satu diantaranya. Dalam radiasi termal ada radiasi surya.
8
Radiasi ini akan merambat dengan kecepatan cahaya 3 x 1010 m/s.
Kecepatan ini sama dengan perkalian panjang gelombang dengan
frekuensi radiasi.
Gambar 2.3 Radiasi surya
2.1.2 Kolektor
Kolektor merupakan suatu komponen atau peralatan yang fungsinya
untuk menangkap atau menerima sinar matahari yang digunakan untuk
memanasi air yang mengalir di dalam kolektor. Bahan untuk kolektor ini
menggunakan kaca dan tembaga. Kaca berfungsi sebagai penerima dan
pengumpul sinar matahari. Kaca mempunyai konduktivitas thermal rata-rata
0,043 W/mºK, diperkirakan ada faktor warna yang berpengaruh pada kaca.
Sifat kaca bening menyebabkan panas yang ditransmisikan relatif lebih besar.
9
Kaca bening baik untuk digunakan pada tempat yang langsung terkena sinar
matahari.
Tembaga mempunyai sifat sebagai penghantar panas dan penghantar listrik
yang sangat tinggi. Selain mempunyai daya hantar panas yang baik, tembaga
juga mempunyai daya tahan yang tinggi terhadap terjadinya karat, sehingga
biasa digunakan pada pembuatan alat pemanas.
Gambar 2.4 Kolektor
Kolektor yang digunakan adalah kolektor pelat datar. Kolektor jenis
ini merupakan kolektor yang biasa digunakan di rumah untuk pemanas air dan
pemanas ruangan. Kolektor pelat rata adalah suatu kotak logam yang dibatasi
dengan suatu plastik atau suatu kaca atau penutup plastik yang disebut glazing
dan suatu piringan penyerap berwarna gelap. Pemasangan kaca dapat tembus
cahaya atau transparan. Kaca tipis adalah suatu material yang umum
digunakan untuk kolektor pelat rata, sebab kaca tipis memancarkan suatu
prosentase yang tinggi dari total energi matahari yang tersedia. Pemasangan
10
kaca memungkinkan cahaya untuk mengenai penyerap tapi mengurangi
jumlah panas yang dapat dilepas. Alas dan sisi dari kolektor pada umumnya
diisolasi, tujuannya untuk memperkecil hilangnya panas.
Gambar 2.5 Susunan pipa kolektor pararel dan seri
Pelat penyerap pada umumnya hitam sebab warna hitam adalah penyerap
energi matahari yang baik. Cahaya matahari lewat melalui kaca dan memantul
ke pelat penyerap, yang akan memanaskan dan akan mengubah radiasi
matahari menjadi energi panas. Panas ditransfer ke udara atau cairan yang
terdapat pada kolektor itu. Plat penyerap biasanya ditutup dengan mantek
selektip, yang akan mempertahankan cahaya matahari yang diserap lebih baik
dan menjadi lebih tahan lama dibanding cat hitam biasa. Supaya pipa kolektor
tidak bergeser,maka dilakukan penyambungan pipa saluran air dengan pelat
penyerap yaitu dengan dipatri.
Plat penyerap sering dibuat dari logam, pada umumnya tembaga atau
aluminium karena kedua-duanya merupakan konduktor panas yang baik.
11
Tembaga lebih mahal, tetapi merupakan konduktor yang lebih baik dan
cenderung lebih mudah berkarat dibanding aluminium.
2.1.3 Tangki penampung air
Air yang nantinya akan disikulasikan terlebih dahulu akan disimpan
dan ditampung di dalam tangki. Oleh karena itu penyimpan harus mempunyai
sifat yang tahan terhadap air, diantaranya harus tahan terhadap terjadinya
karat. Apabila tangki air ini mudah terkena karat ini akan sangat berbahaya,
karena air yang disimpan akan ikut jadi kotor tercemar oleh karat yang ada
ditangki.
Gambar 2.6 Tangki penampung air
Tangki penyimpan air sebaiknya menggunakan bahan yang tidak
mudah berkarat dan juga dari bahan yang tahan terhadap panas, walupun pada
alat pemanas air ini suhu air yang dihasilkan tidak terlalu panas atau masih
12
dibawah titik didih air 1000C. Alat pemanas air thermosifon ini akan
mempergunakan tangki yang terbuat dari plastik dan plat logam. Tangki
plastik ini seperti yang telah dijelaskan salah satunya untuk menghindari
terjadinya karat. Dengan tangki yang terbuat dari bahan plastik ini pula,
pengerjaan akan lebih mudah kemudian plat logam mudah dibentuk dan
relatif tahan terhadap terjadinya panas. Tangki yang akan digunakan untuk
menyimpan dan menampung air harus bebas dari segala kotoran agar tidak
mengotori pipa kolektor.
2.1.4. Isolasi
Agar panas yang diperoleh dari sistem thermosifon tidak mudah
terlepas ke lingkungan sekitar maka diperlukan isolasi yang baik. Isolasi ini
sangat penting, apalagi jika pemanas air ini digunakan pada daerah yang
cukup dingin. Dengan adanya isolasi ini diharapkan dapat mencegah
keluarnya suhu air panas dari tangki ke lingkungan sekitar. Isolasi yang
digunakan pada perancangan alat pemanas air energi surya ini adalah isolasi
dengan menggunakan bahan glass-woll. Alasan utama dipilih glass-woll
karena mempunyai nilai konduktivitas panas yang sangat kecil. Selain glass-
woll pada alat pemanas ini menggunakan isolasi yang lain yaitu Sealant dan
kayu pada bagian luar tangki penyimpan air panas.
13
2.1.5. Pipa saluran air
Gambar 2.7 Pipa saluran air
Dalam pemanas air tenaga surya ini digunakan pipa besi sebagai
penyalur aliran air. Pipa besi ini dipilih karena dalam perancangan
sebelumnya yang menggunakan pipa pralon, mempunyai kecenderungan tidak
kuat atau pipa pralon berubah bentuk karena menerima panas dari air panas
yang keluar dari kolektor. Selain itu pipa pada bagian output kolektor diberi
isolasi berupa karet ban untuk mengurangi laju perpindahan kalor ke
lingkungan sekitar.
2.1.6. Keran pengeluaran air panas
14
Gambar 2.8 Keran pengeluaran air panas
Untuk mengeluarkan air panas dari hasil pemanasan dengan sistem
thermosyphon ini, digunakan keran yang terpasang pada bagian atas tangki
penyimpanan air panas. Pemasangan keran pada bagian wadah ini bertujuan
agar air yang diambil selalu mendapatkan air yang terpanas karena massa
jenis air panas lebih ringan dan berada di bagian atas daripada air yang lebih
dingin yang berada di bagian bawah tangki penyimpan.
2.2. Penelitian yang pernah dilakukan
Pada penelitian pemanas air sistem termosiphon dengan pipa seri sebelumnya
oleh saudara Agus Tomi pada tahun 2004, pemanas air termosiphon ini menggunakan
pipa pralon sebagai alat distribusi airnya. Tangki penyimpan air panas menggunakan
jerigen plastik yang cenderung kurang bisa menahan suhu tinggi. Alat ini dijemur
dibawah terik matahari antara pukul 09.00 hingga 15.00 dan dibiarkan hingga air
bersirkulasi secara kontinyu selama rentang waktu tersebut dan tidak diakukan
pengukuran suhu air panas keluaran dari tangki penyimpan air panas.
Pada penelitian ini diperoleh data suhu air tertinggi keluar dari kolektor, pada
kolektor seri 86,1 0C dan yang paling rendah 39,6 0C. Pada penelitian ini juga
diperoleh perhitungan Faktor efisiensi F’ terbesar pada pipa seri sebesar 99% dan
yang paling rendah sebesar 86%.
15
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Skema alat
Gambar 3.1 Skema alat
15
16
Parameter yang diukur dalam pemanas air thermosifon ini antara lain :
T1 = suhu permukaan kaca (0C)
T2 = suhu permukaan kolektor (0C)
T3 = suhu air masuk kolektor (0C)
T4 = suhu air keluar kolektor (0C)
T5 = suhu penampung air bagian bawah (0C)
T6 = suhu penampung air bagian atas (0C)
T lingkungan = suhu lingkungan sekitar (0C)
T air keluar = Temperatur air keluar (0C)
V = Tegangan (Volt)
3.2 Cara Kerja Alat
Prinsip kerja sistem pemanas air tenaga surya ini adalah pertama air
dimasukkan ke dalam alat pemanas ini hingga tangki cadangan atau tangki
penyimpan air dingin terisi penuh, ini dimaksudkan agar siklus termosiphon dapat
terjadi secara kontinyu. Air dipanaskan di dalam kolektor, setelah suhu naik maka
massa jenis air akan menjadi lebih ringan dari air dingin, air panas akan mengalir ke
bagian atas kolektor karena terdorong oleh air dingin yang mempunyai massa jenis
lebih besar dan kemudian masuk ke dalam tangki penyimpanan yang terletak di atas
kolektor. Karena adanya dorongan air dingin ke kolektor menyebabkan air panas
akan ikut terdorong mengalir keluar dari kolektor pemanas menuju tangki penyimpan
17
air panasyang terletak lebih rendah daripada tangki penyimpan air dingin. Demikian
siklus ini bekerja, air dingin akan terpanasi oleh kolektor sehingga massa jenisnya
menjadi lebih ringan dan akan terdorong ke atas oleh air dingin, siklus ini akan terus
berlangsung berulang – ulang hingga seluruh air akan mencapai suhu yang seragam.
3.3 Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian
Pengambilan data
Analisa data
Pembahasan
Kesimpulan
Selesai
Tidak
Pembuatan / perbaikan alat sebagai sarana penelitian
Mulai
Ada masalah alat
Uji coba alat
Ya
18
3.4 Peralatan yang digunakan pada penelitian
1. Kolektor
Panjang kolektor = 1 m
Lebar = 0,5 m
2. Kaca
Tebal = 0,003 m
Panjang = 1 m
Lebar = 0,5 m
Luasan kaca (Ac) = 1 m x 0,5 m
= 0,5 m2
Transmitasi-absorber normal (τα ) = 0,8
3. Rangka dan casing
Kemiringan kolektor (β) = 30°
4. Pipa besi ukuran ½ anci
Diameter pipa (d1) = 0,013 m
Sela antar pipa (s) = 0,11 m
Diameter dalam pipa = 0,011 m
Panjang keseluruhan pipa = 4,46 m
5. Tangki air
Tangki air dingin (air input)
Terbuat dari jerigen plastik, dengan kapasitas 20 liter
19
Tangki air panas
Terbuat dari jerigen plat seng, dengan kapasitas 20 liter
Diameter = 0,28 m
Tinggi = 0,37 m
6. Massa air yang ditampung tangki adalah 20 liter
3.5 Langkah Penelitian
3.5.1 Pembuatan Alat
1. Membuat tangki dari seng (ember cat) dengan kapasitas 20 liter.
2. Memasang kolektor dengan sudut kemiringan 30°.
3. Membuat pipa saluran air beserta ulirnya untuk penyambungan
4. Merangkai tangki yang dihubungkan dengan pipa yang sudah dibuat
dengan kolektor.
5. Mengisolasi dan menyiler sambungan –sambungan pipa,kolektor, serta
kotak penampung tangki air panas.
3.5.2 Pelaksanaan penelitian
a. Persiapan pengambilan data
1. Pengisian air ke tangki sampai penuh dan di isi dari tangki input
(atas) dan siap dipanaskan
2. Penempatan solar cell dan diukur pasisinya dengan kemiringan
kolektor yaitu 30°C.
20
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.
c. Pengambilan data
Setiap 10 menit diukur temperatur ruangan, temperatur kolektor
(T1), temperatur kaca (T2), temperatur air masuk kolektor (T3),
temperatur air keluar kolektor(T4), temperatur air masuk tangki
bagian atas (T5), temperatur air masuk tangki bagian atas bawah
(T6), energi radiasi matahari yang terserap.
d. Lokasi Pengambilan data
Halaman laboratorium Konversi Energi Teknik Mesin Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta.
21
3.5.4 Parameter yang dihitung
1. Arus keluaran sel yang masuk kolektor (Iph)
2. Energi sel surya yang terukur (GT)
3. Tahanan thermal (Us)
4. Temperatur tangki rata-rata (Ts)
5. Faktor efisiensi (F’)
3.6 Langkah Perhitungan
Karena akan menggunakan temperatur air kolektor rata – rata (T1+T0)/2 maka
Faktor efisiensi dinyatakan dengan persamaan : (Wiranto Arismunandar, 1995:116)
( ) ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ +−
−+⋅=
aLTc
rSSSss
TTTUGA
TTAUddTsCm
F
2
))(()(
01
1
τα
θ ( 3.1 )
dengan : ms = massa air (liter)
Cs = panas jenis fluida
dTs = T awal – T sebelum
dTθ = waktu (detik)
Ac = luas kolektor (m2)
τα = trasmitan kaca,absortifitas plat
GT = Radiasi masuk
UL = Koefisien kerugian (W/(m2.K))
T1 = Suhu air masuk kolektor (celcius)
T0 = Suhu air keluar kolektor (celcius)
Ta = Suhu lingkungan (celcius)
Ts = Teperatur rata-rata (celcius)
Tr = Suhu ruangan dalam lingkungan
22
Us = Tahanan thermal (W/(m2.K))
As = Luas permukaan (m2)
• Arus keluaran sel yang masuk kolektor ( I )
Dirumuskan;
Iph = V / R (ampere) ( 3.2)
Dimana ; V = Voltase terukur ( V )
R = Hambatan Resistor ( Ω )
• Radiasi masuk (GT)
Yaitu jumlah intensitas radiasi yang di terima oleh solar cell.
Dirumuskan; (Solar sell. GL8 33 TF 5.4W/12V System)
GT = (Iph/0,4) x 1000 ( 3.3 )
• Tahanan Thermal ( Us )
Yaitu jumlah hambatan total antara air dalam tangki sampai luar box
Dirumuskan; (J.P. Holman, 1994: 33)
01
44
33
22
111
hkx
kx
kx
kx
Us+
Δ+
Δ+
Δ+
Δ= ( 3.4 )
dimana ; ∆x1= tebal plat seng (m)
∆x2= tebal glasswoll (m)
∆x3= tebal gabus (m)
∆x4= tebal kayu (m)
k1 = konduktivitas thermal plat seng (W/(m.K))
k2 = konduktivitas thermal glasswoll (W/(m.K))
k3 = konduktivitas thermal gabus (W/(m.K))
k4 = konduktivitas thermal kayu (W/(m.K))
23
• Koefisien konveksi luar ( h0 )
Dinyatakan dengan persamaan : (Wiranto Arismunandar, 1995:51)
h0 = 5,7 + (3,8).V W/(m2.K) (3.5 )
dengan ; V = kecepatan angin (m/s)
24
BAB IV
PEMBAHASAN
Dalam bab ini data yang diperoleh dari hasil penelitian akan dianalisa untuk
mengetahui faktor efisensi (F’) dari pemanas air sistem termosifon. Pada bab ini juga
akan ditunjukkan tabel data yang diperoleh selama pengujian atau pengambilan data.
4.1. Data Hasil Pengamatan
Pengujian alat diakukan pada tanggal 1 September 2007 hingga 14 September 2007.
Tempat Percobaan = Halaman depan laboratorium konversi energi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta
Jenis Reflektor = thermosifon Seri
Besar Tahanan = 10 Ohm
Kemiringan Kolektor = 30°
Luas kolektor = 0,5 m2
Diameter tabung = 28 cm
Tinggi tabung = 37 cm
Pengukuran suhu pada pemanas air themosiphon ini dilakukan dengan
termokopel yang kemudian disambungkan pada penera temperatur, termokopel ini
dipasang pada beberapa titik yaitu :
T1 = suhu permukaan kaca (0C)
T2 = suhu permukaan kolektor (0C)
T3 = suhu air masuk kolektor (0C)
24
25
T4 = suhu air keluar kolektor (0C)
T5 = suhu penampung air bagian bawah (0C)
T6 = suhu penampung air bagian atas (0C)
Sedangkan untuk mengukur parameter yang lain yaitu suhu lingkungan dan
radiasi matahari digunakan termokopel dan solarcell. Hasil pengambilan data
penelitian dapat dilihat pada tabel 4.1 sampai dengan 4.6 . Pada tabel –tabel tersebut
beberapa data diarsir, yang berarti data tidak dipakai karena suhu rata-rata air tangki
turun.
26
Tabel 4.1 Data penelitian termosifon pipa seri pertama
Waktu T1 (°C) T2
(°C) T3
(°C) T4
(°C) T5
(°C) T6
(°C)
T lingk (°C)
V T air
keluar (°C)
T rata2 (°C)
10:05 29,50 46,10 16,30 38,40 26,90 34,50 26,50 3,66 30,7010:15 29,50 47,10 17,60 40,90 26,90 40,30 28,00 3,41 33,6010:25 38,00 47,20 20,30 47,00 27,80 40,60 30,70 3,39 34,2010:35 38,20 55,00 21,10 53,00 27,60 42,20 31,20 3,37 34,9010:45 41,00 56,40 21,00 53,90 30,60 46,00 32,50 3,56 38,3010:55 43,90 57,00 22,10 54,20 33,20 47,50 33,00 3,56 40,3511:05 44,10 59,20 23,10 56,60 34,20 49,20 32,80 4,46 48,30 41,7011:15 54,00 52,10 23,10 54,20 30,70 42,20 29,60 4,46 36,4511:25 57,60 58,00 24,00 55,90 31,40 44,60 28,10 3,57 38,0011:35 60,20 60,30 25,50 56,40 32,00 47,60 31,20 3,87 39,8011:45 63,70 60,90 26,20 56,80 35,90 49,00 32,90 3,92 42,4511:55 63,20 61,10 26,00 58,70 36,00 52,00 30,40 2,58 44,0012:05 63,50 61,30 25,20 60,90 38,20 58,20 31,80 3,98 59,10 48,2012:15 63,50 64,50 24,20 57,20 35,40 49,10 27,90 3,61 42,2512:25 63,90 64,10 26,00 59,10 39,20 53,00 29,40 2,88 46,1012:35 64,00 63,00 27,00 60,00 39,60 56,20 30,00 2,63 47,9012:45 64,30 62,60 25,10 60,90 39,10 57,80 33,10 3,62 48,4512:55 65,20 62,50 26,20 63,20 39,00 59,80 27,00 3,49 49,4013:05 66,50 62,90 26,90 66,90 40,20 61,20 26,70 3,17 61,20 50,7013:15 63,60 64,00 25,70 55,20 34,20 49,20 28,10 2,79 41,7013:25 66,10 66,30 25,70 57,70 33,10 50,90 30,00 2,93 42,0013:35 63,20 60,00 23,50 56,00 34,60 52,00 31,30 2,93 43,3013:45 55,20 56,00 25,90 57,80 33,50 55,20 25,00 2,14 44,3513:55 56,60 57,70 27,00 59,00 33,30 56,70 29,70 2,17 45,0014:05 56,80 57,60 26,80 62,20 36,70 57,20 28,70 1,05 59,20 46,95
27
Tabel 4.2 Data penelitian termosifon pipa seri kedua
Waktu T1 (°C) T2
(°C) T3
(°C) T4
(°C) T5
(°C) T6
(°C)
T lingk (°C)
V T air
keluar (°C)
T rata2 (°C)
9:25 33,20 49,20 21,70 44,30 29,30 27,50 26,20 3,31 28,40 9:35 36,40 53,40 20,10 50,80 31,80 31,10 25,30 3,40 31,45 9:45 37,50 48,70 21,10 51,10 36,60 40,40 26,40 3,32 38,50 9:55 43,90 54,00 24,70 55,80 38,40 45,80 29,70 3,48 42,10 10:05 44,10 54,70 28,20 59,00 39,30 49,40 23,70 3,42 44,35 10:15 44,20 48,50 22,30 55,30 40,90 50,00 29,90 3,47 45,45 10:25 40,70 54,10 22,10 57,60 42,30 52,00 25,90 3,53 45,20 47,15 10:35 42,20 50,00 26,10 59,10 36,40 49,90 25,30 3,74 43,15 10:45 43,20 52,50 31,50 57,50 38,70 51,40 32,00 3,84 45,05 10:55 44,30 51,10 26,20 59,00 38,50 51,10 29,40 3,54 44,80 11:05 40,40 49,60 24,30 56,00 38,70 52,70 30,30 3,70 45,70 11:15 54,00 55,00 24,50 57,50 39,00 53,00 32,10 3,69 46,00 11:25 43,30 55,40 24,60 55,60 35,20 51,30 30,60 3,70 51,70 43,25 11:35 45,00 52,80 26,20 56,10 33,00 50,50 30,20 3,51 41,75 11:45 43,30 54,00 24,90 59,80 31,60 50,60 29,10 3,32 41,10 11:55 41,30 54,40 26,20 58,00 35,00 49,70 28,50 2,61 42,35 12:05 44,40 49,90 25,50 57,60 33,30 53,70 30,00 3,34 43,50 12:15 43,10 55,40 28,20 61,50 35,10 52,40 30,50 3,43 43,75 12:25 43,50 57,20 30,00 64,50 37,70 55,50 29,50 3,57 54,00 46,60 12:35 54,50 57,60 27,30 59,50 35,30 52,40 26,80 3,05 43,85 12:45 52,80 51,70 27,30 62,30 32,00 53,30 28,80 3,18 42,65 12:55 46,60 53,10 28,30 63,40 30,50 53,00 25,90 3,14 41,75 13:05 42,20 45,20 29,40 58,50 29,20 53,00 29,70 0,00 41,10 13:15 46,70 51,80 28,80 61,00 28,00 48,20 30,60 2,90 38,10 13:25 43,90 54,00 29,10 60,70 27,30 52,50 28,80 2,98 54,80 39,90 13:35 24,10 51,80 30,80 59,00 22,80 47,70 30,10 2,73 35,25 13:45 42,30 43,90 36,20 56,90 28,10 49,50 28,20 0,53 38,80 13:55 44,00 40,00 39,70 50,50 22,00 44,60 28,50 0,40 33,30 14:05 47,7 48,5 34,3 57,8 22,9 46 28,6 2,25 34,45 14:15 44,7 43,6 38,7 53 21,9 44,9 29,3 0,88 33,4 14:25 44,4 41,7 35,5 54,4 30,4 41,7 29 0,75 51,1 36,05
Keterangan:
Baris data terarsir tidak dipakai dalam perhitungan
28
Tabel 4.3 Data penelitian termosifon pipa seri ketiga
Waktu T1 (°C) T2
(°C) T3
(°C) T4
(°C) T5
(°C) T6
(°C) T lingk (°C) V
T air keluar (°C)
T rata2 (°C)
9:00 39,20 31,20 21,00 48,10 28,20 28,50 24,40 2,69 28,35 9:10 41,10 37,90 20,60 51,10 33,60 35,40 24,90 2,78 34,50 9:20 42,30 41,00 23,30 52,00 35,70 40,90 28,10 2,88 38,30 9:30 46,00 41,00 22,00 53,00 37,20 45,00 30,00 2,93 41,10 9:40 45,40 41,90 24,80 54,10 38,30 47,20 31,40 3,16 42,75 9:50 41,30 45,00 24,00 54,70 39,40 48,30 33,10 3,17 43,85
10:00 40,00 44,10 23,30 55,90 40,30 50,10 30,70 3,18 49,90 45,20 10:10 35,60 42,80 24,80 55,50 35,60 47,90 31,00 3,18 41,75 10:20 37,30 43,40 25,00 56,80 35,20 48,20 29,70 3,10 41,70 10:30 42,10 44,20 28,50 60,20 33,60 38,90 29,90 3,30 36,25 10:40 41,30 50,10 23,00 57,00 37,30 52,00 32,20 3,54 44,65 10:50 35,30 51,50 22,00 55,40 36,70 51,70 30,10 3,48 44,20 11:00 38,60 40,00 25,00 60,20 41,10 54,80 33,10 3,46 53,00 47,95 11:10 37,70 45,40 27,60 57,50 37,70 54,30 34,10 3,34 46,00 11:20 47,00 52,30 31,50 60,10 35,70 53,80 33,20 3,24 44,75 11:30 44,30 38,60 28,30 52,60 35,70 53,40 35,20 3,40 44,55 11:40 46,50 40,20 32,50 53,20 34,70 52,00 31,20 2,42 43,35 11:50 42,90 36,20 34,80 47,50 32,50 50,50 33,00 0,48 41,50 12:00 47,00 35,10 32,00 45,80 33,00 51,50 31,90 0,85 51,00 42,25 12:10 43,20 35,90 35,50 47,70 32,50 49,50 32,00 0,83 41,00 12:20 44,30 33,30 31,30 44,50 30,80 50,10 36,00 2,88 40,45 12:30 46,00 40,80 32,20 56,70 31,20 48,80 28,30 2,70 40,00 12:40 48,20 46,50 35,20 58,80 29,60 41,50 30,40 2,89 35,55 12:50 48,30 35,50 39,80 57,00 23,10 47,00 31,10 0,65 35,05 13:00 48,30 40,60 35,90 51,00 24,00 45,10 30,00 2,25 49,10 34,55 13:10 47,90 38,60 32,00 48,20 22,00 41,20 30,10 0,89 31,60 13:20 44,90 33,90 33,40 48,30 23,10 43,80 30,10 0,89 33,45 13:30 46,80 40,00 35,80 47,10 24,90 44,20 34,10 1,20 34,55 13:40 43,90 33,90 35,80 46,30 22,30 45,10 28,10 1,35 33,70 13:50 48,20 42,10 34,30 44,00 24,50 47,30 30,10 2,88 35,90 14:00 47,80 40,00 34,10 45,10 23,10 48,20 30,20 2,76 48,10 35,65
Keterangan:
Baris data terarsir tidak dipakai dalam perhitungan
29
Tabel 4.4 Data penelitian termosifon pipa seri keempat
Waktu T1 (°C) T2
(°C) T3
(°C) T4
(°C) T5
(°C) T6
(°C) T lingk (°C) V
T air keluar (°C)
T rata2 (°C)
9.30 41,3 16,6 24,6 39,2 32,5 32,5 28,7 3,16 32,59.40 45,0 45,1 20,5 43,6 44,0 44,0 28,7 3,11 449.50 39,2 48,1 16,2 49,5 43,7 43,7 32,8 3,30 43,710.00 37,6 50,0 18,8 41,5 44,7 44,7 31,3 3,40 44,710.10 34,7 48,0 14,7 42,6 44,5 44,5 32,2 3,52 44,510.20 40,0 45,0 14,5 45,0 29,0 45,0 30,2 3,59 3710.30 41,4 54,3 17,3 41,9 34,7 47,2 31,6 3,81 47,3 40,9510.40 41,7 48,4 13,3 48,1 34,5 47,1 30,8 3,65 40,810.50 40,1 51,2 17,3 48,0 33,9 48,3 30,8 3,69 41,111.00 43,1 47,1 14,9 48,7 33,7 47,5 27,1 3,86 40,611.10 55,4 53,7 17,2 50,5 35,1 48,2 30,1 3,87 41,6511.20 57,6 50,6 14,9 57,8 35,8 50,2 30,2 3,88 4311.30 61,5 56,5 17,3 64,7 37,8 50,5 32,2 3,92 52,6 44,1511.40 53,4 54,0 31,3 46,9 33,7 50,4 32,4 3,86 42,0511.50 55,1 49,0 35,9 53,4 32,3 49,5 31,2 3,88 40,912.00 50,2 54,8 39,9 51,3 36,7 52,1 31,5 3,81 44,412.10 60,4 57,9 44,5 55,6 39,6 52,8 31,1 3,10 46,212.20 62,1 57,7 47,0 59,1 41,0 54,2 29,5 3,49 47,612.30 63,9 60,0 50,2 62,0 42,6 55,7 29,7 3,54 56,3 49,1512.40 55,3 44,1 46,8 57,7 37,5 52,9 29,5 3,20 45,212.50 56,5 43,2 44,0 57,8 35,0 54,4 28,3 0,67 44,713.00 55,8 56,5 45,0 63,0 38,0 55,3 30,6 3,26 46,6513.10 59,5 53,5 38,2 68,2 38,1 57,0 28,7 3,54 47,5513.20 60,0 47,0 43,2 67,1 37,7 56,6 28,9 2,50 47,1513.30 65,1 51,3 38,3 61,5 35,4 57,8 26,3 1,98 58,7 46,6
Keterangan:
Baris data terarsir tidak dipakai dalam perhitungan
30
Tabel 4.5 Data penelitian termosifon pipa seri kelima
Waktu T1 (°C) T2
(°C) T3
(°C) T4
(°C) T5
(°C) T6
(°C)
T lingk (°C)
V T air
keluar (°C)
T rata2 (°C)
9:50 35,70 41,60 21,00 43,00 28,30 27,90 26,30 3,63 28,1010:00 38,60 45,70 21,10 48,40 27,60 37,10 25,50 3,07 32,3510:10 40,60 53,40 21,30 51,80 35,50 44,00 26,70 2,28 39,7510:20 43,10 54,70 22,00 54,00 40,50 47,50 31,20 4,04 44,0010:30 48,40 46,40 22,60 52,30 36,50 48,50 33,60 3,73 42,5010:40 44,30 43,20 27,00 49,50 36,10 48,70 32,10 2,33 42,4010:50 42,00 41,70 28,90 47,10 35,80 49,20 31,60 1,11 48,30 42,5011:00 43,30 46,20 22,30 44,00 33,70 46,70 29,60 3,94 40,2011:10 46,10 40,30 23,70 51,90 37,20 49,50 28,70 1,32 43,3511:20 30,80 35,50 28,70 46,70 32,60 45,90 30,60 1,30 39,2511:30 38,70 35,00 20,20 45,40 30,20 44,50 22,80 1,11 37,3511:40 39,70 36,00 29,20 43,90 29,80 40,50 21,50 1,50 35,1511:50 50,50 46,00 28,60 48,70 27,20 41,20 20,50 4,50 37,00 34,2012:00 47,40 40,10 29,20 48,80 29,10 41,50 21,70 1,52 35,3012:10 42,40 38,80 30,90 48,90 31,80 41,90 22,80 1,05 36,8512:20 46,10 38,00 32,20 48,00 32,00 43,20 28,60 1,67 37,6012:30 40,40 37,90 30,20 46,10 30,10 44,20 20,50 0,74 37,1512:40 39,40 33,90 31,10 43,50 28,00 39,70 25,10 1,02 33,8512:50 43,20 37,00 31,50 45,70 31,40 37,90 24,60 1,13 41,20 34,6513:00 35,10 36,00 25,40 40,10 28,70 33,00 25,30 0,75 30,8513:10 36,80 36,20 27,60 41,60 26,20 35,00 28,60 0,87 30,6013:20 32,50 34,20 27,40 43,20 23,70 36,90 26,70 0,98 30,3013:30 35,00 36,10 26,40 45,10 24,30 37,60 25,70 1,55 30,9513:40 38,30 37,50 21,50 43,80 25,30 36,70 24,40 1,12 31,0013:50 39,40 33,80 28,50 44,40 26,10 38,70 26,90 1,05 41,90 32,40
Keterangan:
Baris data terarsir tidak dipakai dalam perhitungan
31
Tabel 4.6 Data penelitian termosifon pipa seri keenam
Waktu T1 (°C) T2
(°C) T3
(°C) T4
(°C) T5
(°C) T6
(°C)
T lingk (°C)
V T air
keluar (°C)
T rata2 (°C)
10:10 48,00 44,60 31,30 47,70 39,10 40,70 30,20 3,23 39,9010:20 45,10 43,00 27,00 50,80 41,40 44,00 34,30 3,20 42,7010:30 44,90 44,50 19,30 50,70 41,90 47,00 33,30 3,25 44,4510:40 44,40 46,50 18,50 50,60 42,80 50,40 33,40 3,30 46,6010:50 54,10 48,50 25,60 55,00 43,50 52,00 33,70 3,33 47,7511:00 54,70 44,70 27,70 53,30 41,30 50,40 32,90 3,37 45,8511:10 41,10 45,30 24,70 57,00 42,40 52,80 31,20 3,34 50,40 47,6011:20 47,20 44,30 24,90 56,00 41,30 53,00 33,20 3,30 47,1511:30 49,40 44,00 25,20 55,20 39,10 53,30 35,50 3,39 46,2011:40 46,70 46,60 26,10 52,90 40,60 54,40 35,20 3,25 47,5011:50 46,60 45,60 26,30 55,10 38,80 53,70 34,40 3,18 46,2512:00 45,50 45,70 26,70 53,60 39,00 53,30 35,30 3,11 46,1512:10 46,10 46,30 31,40 55,10 40,00 53,50 33,20 2,53 54,50 46,7512:20 46,00 43,00 33,20 53,50 36,10 51,20 31,00 2,82 43,6512:30 49,80 43,40 29,90 53,80 34,90 52,20 31,50 2,80 43,5512:40 42,70 40,10 30,10 50,40 35,90 52,00 31,20 1,25 43,9512:50 46,20 46,20 24,20 53,90 35,80 49,00 31,70 2,66 42,4013:00 47,90 42,00 23,20 54,20 35,00 48,10 28,90 2,58 41,5513:10 50,10 45,10 36,80 52,10 32,50 52,70 26,80 2,38 54,70 42,6013:20 51,80 43,80 42,20 58,50 26,60 48,00 27,80 2,37 37,3013:30 48,40 44,40 36,20 57,90 29,10 51,90 33,20 2,37 40,5013:40 41,80 44,50 40,50 61,00 30,50 53,30 34,70 3,05 41,9013:50 42,50 43,00 42,30 59,60 27,10 52,10 32,10 3,02 39,6014:00 44,10 42,20 43,20 59,90 26,30 52,50 33,20 2,93 39,4014:10 46,60 41,00 44,30 60,30 25,00 53,00 34,30 2,83 55,10 39,0014:20 48,60 39,50 42,50 58,20 24,20 48,50 31,00 2,58 36,3514:30 46,00 41,90 41,40 59,00 26,20 48,60 30,30 2,64 37,4014:40 45,70 42,40 30,10 58,00 25,10 50,70 31,50 2,20 37,9014:50 49,90 41,10 27,80 60,20 26,00 49,60 31,90 2,55 37,8015:00 45,40 38,80 40,00 58,80 25,10 48,30 30,70 2,46 36,7015:10 54,00 38,50 42,10 58,40 24,60 47,10 30,50 2,02 50,10 35,85
Keterangan:
Baris data terarsir tidak dipakai dalam perhitungan
32
4.2. Perhitungan Data Hasil Percobaan
Energi surya total merupakan energi surya yang masuk ke kolektor.
Dengan bantuan sel surya (solar sell), maka energi radiasi surya yang
dipancarkan saat itu dapat diolah menjadi inputan voltase setelah sel surya
dibeeri tahanan (R) sebesar 10 Ω. Sebagai contoh, dari data input pada table 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 (3.2)
Iph= RV
Iph=1041,3
= 0,34 Ampere
b. Energi Surya yang Terukur Sel Surya (G)
Dari persamaan (3.3) dapat diperoleh harga G
G =4,0
phI x1000W/m2
G = 4,0
341,0 x1000W/m2
= 852,50 W/m2
33
c. Menghitung besar koefisien konveksi luar ( h0 )
Dari persamaan ( 3.5 ) dapat diperoleh besarnya h0 yaitu :
h0 = 5,7 + 3,8 . V
= 5,7 + 3,8 . 0,5
= 7,60 W/(m2.K)
d. Menghitung besar Tahanan Thermal tangki air ( Us )
Dari persamaan (3.4) dapat diperoleh besarnya h0 yaitu:
01
44
33
22
111
hkx
kx
kx
kx
Us+
Δ+
Δ+
Δ+
Δ=
6,71
055,001,0
045,001,0
038,005,0
2,112001,01
++++=Us
Us = 0,54 W/(m2 .K)
e. Menghitung besar Faktor efisiensi (F’)
Dari persamaan (3.1) dapat diperoleh besarnya F’ yaitu
( ) ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ +−
−+⋅=
aLTc
rSSSss
TTTUGA
TTAUddTsCm
F
2
))(()(
01
1
τα
θ
(
( ) ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ +−
−+⋅=
7,302
473,2085,8478,05,0
))7,302,34(44,0.540127,0()6006,0.78,418020(
1F
= 0,26
= 26 %
34
Dengan menggunakan cara perhitungan yang sama, maka perhitungan kuat
arus sel surya, koefisien konveksi luar, energi surya terukur, tahanan termal
penyimpan air serta faktor efisiensi F’ tiap data ujicoba dapat diketahui. Hasil
perhitungan dapat dilihat pada tabel 4.7 sampai dengan 4.12. Pada tabel–tabel
tersebut beberapa data diarsir, yang berarti data tidak di pakai karena bernilai negatif
dan lebih dari 100%.
35
Tabel 4.7 Data hasil perhitungan (F’) pipa seri pertama
dTs I=V/R Gt (T3+T4/2) Us F' (Trata2-Tling)
Gt
2,90 0,34 852,50 29,25 0,54 1,21 0,01 0,60 0,34 847,50 33,65 0,54 0,26 0,00 0,70 0,34 842,50 37,05 0,54 0,31 0,00 3,40 0,36 890,00 37,45 0,54 1,41 0,01 2,05 0,36 890,00 38,15 0,54 0,86 0,01 1,35 0,45 1115,00 39,85 0,54 0,46 0,01
-5,25 0,45 1115,00 38,65 0,54 -1,78 0,01 1,55 0,36 892,50 39,95 0,54 0,71 0,01 1,80 0,39 967,50 40,95 0,54 0,73 0,01 2,65 0,39 980,00 41,50 0,54 1,04 0,01 1,55 0,26 645,00 42,35 0,54 1,04 0,02 4,20 0,40 995,00 43,05 0,54 1,67 0,02
-5,95 0,36 902,50 40,70 0,54 -2,67 0,02 3,85 0,29 720,00 42,55 0,54 2,30 0,02 1,80 0,26 657,50 43,50 0,54 1,22 0,03 0,55 0,36 905,00 43,00 0,54 0,25 0,02 0,95 0,35 872,50 44,70 0,54 0,50 0,03 1,30 0,32 792,50 46,90 0,54 0,79 0,03
-9,00 0,28 697,50 40,45 0,54 -5,45 0,02 0,30 0,29 732,50 41,70 0,54 0,18 0,02 1,30 0,29 732,50 39,75 0,54 0,71 0,02 1,05 0,21 535,00 41,85 0,54 1,03 0,04 0,65 0,22 542,50 43,00 0,54 0,58 0,03 1,95 0,11 262,50 44,50 0,54 6,60 0,07
Keterangan:
Baris data terarsir tidak dipakai
36
Tabel 4.8 Data hasil perhitungan (F’) pipa seri kedua
dTs I=V/R Gt (T3+T4/2) Us F' (Trata2-Tling)
Gt
4,50 0,34 850,00 36,75 0,54 1,98 0,01 2,55 0,33 830,00 34,90 0,54 1,98 0,01 3,25 0,35 870,00 39,35 0,54 1,21 0,01 2,05 0,34 855,00 41,45 0,54 0,76 0,02
-1,05 0,35 867,50 35,40 0,54 -0,36 0,02 1,85 0,35 882,50 38,10 0,54 0,63 0,02
-2,20 0,37 935,00 38,05 0,54 -0,73 0,02 0,35 0,38 960,00 42,00 0,54 0,11 0,01 0,65 0,35 885,00 38,65 0,54 0,22 0,02
-1,40 0,37 925,00 36,95 0,54 -0,45 0,02 0,90 0,37 922,50 39,75 0,54 0,29 0,02
-2,85 0,37 925,00 40,00 0,54 -0,96 0,01 -0,85 0,35 877,50 39,50 0,54 -0,30 0,01 1,15 0,33 830,00 39,45 0,54 0,42 0,01 0,80 0,26 652,50 40,30 0,54 0,37 0,02
-1,05 0,33 835,00 37,70 0,54 -0,37 0,02 2,85 0,34 857,50 41,80 0,54 1,03 0,02 2,80 0,36 892,50 43,60 0,54 0,96 0,02
-3,70 0,31 762,50 42,45 0,54 -1,50 0,02 -0,25 0,32 795,00 39,50 0,54 -0,10 0,02 -0,20 0,31 785,00 40,70 0,54 -0,08 0,02 -3,10 0,27 682,50 41,30 0,54 -1,45 0,01 0,65 0,29 725,00 40,30 0,54 0,28 0,01
-0,50 0,30 745,00 41,55 0,54 -0,21 0,01 -3,10 0,27 682,50 41,30 0,54 -1,45 0,01 1,60 0,05 132,50 40,05 0,54 2,44 0,08
-6,25 0,04 100,00 39,85 0,54 -14,80 0,05 4,10 0,23 562,50 41,40 0,54 2,34 0,01
-2,90 0,09 220,00 41,15 0,54 -3,94 0,02 4,95 0,08 187,50 38,60 0,54 7,89 0,04
Keterangan:
Baris data terarsir tidak dipakai
37
Tabel 4.9 Data hasil perhitungan (F’) pipa seri ketiga
dTs I=V/R Gt (T3+T4/2) Us F' (Trata2-Tling)
Gt
4,20 0,28 695,00 29,25 0,54 1,94 0,01 1,50 0,29 720,00 32,15 0,54 0,65 0,01 1,25 0,29 732,50 31,50 0,54 0,50 0,02 1,10 0,32 790,00 33,35 0,54 0,41 0,01 0,85 0,32 792,50 34,50 0,54 0,32 0,01 1,05 0,32 795,00 33,70 0,54 0,38 0,02
-2,55 0,32 795,00 33,80 0,54 -0,95 0,01 0,45 0,31 775,00 34,20 0,54 0,17 0,02 0,90 0,33 825,00 36,35 0,54 0,37 0,01 0,25 0,35 885,00 36,55 0,54 0,08 0,01
-1,10 0,35 870,00 36,75 0,54 -0,38 0,02 4,60 0,35 865,00 32,50 0,54 1,47 0,02
-3,05 0,33 835,00 36,50 0,54 -1,05 0,01 0,30 0,32 810,00 41,90 0,54 0,11 0,01
-3,75 0,34 850,00 33,45 0,54 -1,25 0,01 -0,20 0,24 605,00 36,35 0,54 -0,10 0,02 -3,95 0,05 120,00 35,50 0,54 -5,12 0,07 -0,60 0,09 212,50 33,55 0,54 -0,55 0,05 0,70 0,08 207,50 35,70 0,54 0,69 0,04
-2,45 0,29 720,00 32,30 0,54 -0,96 0,01 6,30 0,27 675,00 36,50 0,54 2,75 0,02 0,25 0,29 722,50 40,85 0,54 0,12 0,01
-4,15 0,07 162,50 37,65 0,54 -5,66 0,02 -2,55 0,23 562,50 38,25 0,54 -1,42 0,01 -2,40 0,09 222,50 35,30 0,54 -2,98 0,01 0,60 0,09 222,50 33,65 0,54 0,63 0,02 0,30 0,12 300,00 37,90 0,54 0,27 0,00
-1,70 0,14 337,50 34,85 0,54 -1,36 0,02 -0,05 0,29 720,00 38,20 0,54 -0,03 0,01 -0,15 0,28 690,00 37,05 0,54 -0,08 0,01
Keterangan:
Baris data terarsir tidak dipakai
38
Tabel 4.10 Data hasil perhitungan (F’) pipa seri keempat
dTs I=V/R Gt (T1+T0/2) Us F' (Trata2-Tling)
Gt
7,95 0,31 777,50 32,80 0,54 3,11 0,02 2,80 0,33 825,00 32,15 0,54 1,04 0,01
-3,50 0,34 850,00 34,40 0,54 -1,28 0,02 0,45 0,35 880,00 31,35 0,54 0,15 0,01
-6,55 0,36 897,50 29,75 0,54 -2,18 0,01 1,30 0,38 952,50 35,80 0,54 0,42 0,01 3,00 0,37 912,50 30,85 0,54 0,97 0,01
-0,35 0,37 922,50 34,25 0,54 -0,12 0,01 0,25 0,39 965,00 31,00 0,54 0,07 0,01 1,60 0,39 967,50 35,45 0,54 0,51 0,01 4,00 0,39 970,00 32,75 0,54 1,22 0,01 4,45 0,39 980,00 36,90 0,54 1,39 0,01
-10,95 0,39 965,00 42,65 0,54 -3,67 0,01 2,55 0,39 970,00 42,45 0,54 0,85 0,01 1,15 0,38 952,50 47,35 0,54 0,40 0,01 3,60 0,31 775,00 51,20 0,54 1,58 0,02 2,45 0,35 872,50 52,35 0,54 0,96 0,02 2,25 0,35 885,00 55,10 0,54 0,88 0,02
-4,70 0,32 800,00 45,45 0,54 -1,88 0,02 -1,20 0,07 167,50 43,60 0,54 -1,53 0,10 4,10 0,33 815,00 50,75 0,54 1,66 0,02 2,65 0,35 885,00 45,85 0,54 0,92 0,02
-0,75 0,25 625,00 45,10 0,54 -0,36 0,03 -3,95 0,198 495 44,8 0,54 -2,21 0,04
Keterangan:
Baris data terarsir tidak dipakai
39
Tabel 4.11 Data hasil perhitungan (F’) pipa seri kelima
dTs I=V/R Gt (T3+T4/2) Us F' (Trata2-Tling)
Gt
2,35 0,31 767,50 33,40 0,54 1,02 0,01 5,65 0,23 570,00 37,35 0,54 3,09 0,02 3,60 0,40 1010,00 38,35 0,54 1,14 0,01
-2,85 0,37 932,50 34,50 0,54 -0,93 0,01 -1,60 0,23 582,50 35,10 0,54 -0,78 0,02 -1,35 0,11 277,50 35,30 0,54 -1,14 0,04 -2,60 0,39 985,00 34,25 0,54 -0,82 0,01 5,70 0,13 330,00 32,00 0,54 3,93 0,04
-4,90 0,13 325,00 32,10 0,54 -3,70 0,03 -1,85 0,11 277,50 27,60 0,54 -1,45 0,05 -0,95 0,15 375,00 32,60 0,54 -0,73 0,04 1,10 0,45 1125,00 37,30 0,54 0,33 0,01 1,00 0,15 380,00 34,65 0,54 0,77 0,04 1,40 0,11 262,50 34,85 0,54 1,46 0,05
-0,35 0,17 417,50 35,10 0,54 -0,25 0,02 -1,90 0,07 185,00 34,05 0,54 -2,32 0,09 -2,35 0,10 255,00 32,50 0,54 -2,51 0,03 2,80 0,11 282,50 34,25 0,54 3,06 0,04
-4,15 0,08 187,50 30,70 0,54 -6,86 0,03 -0,50 0,09 217,50 31,90 0,54 -0,70 0,01 -0,45 0,10 245,00 30,80 0,54 -0,52 0,01 1,25 0,16 387,50 31,25 0,54 0,96 0,01
-0,15 0,11 280,00 29,50 0,54 -0,15 0,02 0,70 0,11 262,50 31,15 0,54 0,72 0,02
Keterangan:
Baris data terarsir tidak dipakai
40
Tabel 4.12 Data hasil perhitungan (F’) pipa seri keenam
dTs I=V/R Gt (T3+T4/2) Us F' (Trata2-Tling)
Gt
2,70 0,32 800,00 35,00 0,54 1,06 0,01 0,20 0,33 812,50 31,90 0,54 0,07 0,01 0,40 0,33 825,00 32,50 0,54 0,14 0,02 2,55 0,33 832,50 37,05 0,54 0,90 0,02
-1,95 0,34 842,50 36,20 0,54 -0,69 0,02 2,40 0,33 835,00 35,00 0,54 0,82 0,02
-1,05 0,33 825,00 34,60 0,54 -0,37 0,02 -1,50 0,34 847,50 34,60 0,54 -0,51 0,01 -0,40 0,33 812,50 36,35 0,54 -0,14 0,02 0,20 0,32 795,00 35,95 0,54 0,07 0,01
-0,65 0,31 777,50 36,20 0,54 -0,24 0,01 1,25 0,25 632,50 38,85 0,54 0,55 0,02
-2,75 0,28 705,00 38,10 0,54 -1,15 0,02 -0,45 0,28 700,00 36,65 0,54 -0,19 0,02 -1,20 0,13 312,50 35,10 0,54 -0,88 0,04 1,70 0,27 665,00 35,20 0,54 0,73 0,02
-0,25 0,26 645,00 32,60 0,54 -0,11 0,02 -2,30 0,24 595,00 40,95 0,54 -1,13 0,03 0,25 0,24 592,50 43,00 0,54 0,13 0,02 0,95 0,24 592,50 40,30 0,54 0,46 0,01 2,25 0,31 762,50 42,50 0,54 0,90 0,01
-2,40 0,30 755,00 42,65 0,54 -0,99 0,01 -0,25 0,29 732,50 42,70 0,54 -0,11 0,01 -0,45 0,28 707,50 42,65 0,54 -0,20 0,01 -1,45 0,26 645,00 41,00 0,54 -0,71 0,01 1,40 0,26 660,00 41,65 0,54 0,66 0,01
-1,05 0,22 550,00 36,25 0,54 -0,53 0,01 1,55 0,26 637,50 34,45 0,54 0,68 0,01
-1,15 0,25 615,00 39,40 0,54 -0,57 0,01 -0,45 0,20 505,00 40,30 0,54 -0,28 0,01
Keterangan: Baris data terarsir tidak dipakai
41
4.3 Analisa Data Percobaan
Dari hasil penelitian dan perhitungan telah didapatkan beberapa perbedaan.
Perbedaan itu disebabkan oleh beberapa faktor yang terjadi selama penelitian.
Untuk mengetahui hal tersebut maka perlu diadakan suatu analisa dan
pembahasan dari data yang diperoleh selama penelitian. Sehingga dapat diketahui
faktor-faktor yang menyebabkan perbedaan.
4.3.1 Temperatur air
Tempat Percobaan = Halaman depan laboratorium konversi energi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta
Jenis Reflektor = termosifon
Lama uji coba = 4-5 jam
Besar Tahanan = 10 Ohm
Kemiringan Kolektor = 30°
Luasan Reflektor = 0,5 m2
Dari data-data yang telah diperoleh maka dapat dibuat dalam bentuk
grafik sebagai berikut:
42
Grafik Suhu Vs Waktu
15,00
25,00
35,00
45,00
55,00
65,00
10:05 10:45 11:25 12:05 12:45 13:25 14:05
Waktu
Suhu
(Cel
cius
) T3T4
T5
T6
T1T2
T lingkungan
Gambar 4.1 Grafik hubungan distribusi suhu terhadap waktu pada kolektor pipa seri pertama
Grafik Suhu Vs Waktu
15,00
25,00
35,00
45,00
55,00
65,00
9:25 10:05 10:45 11:25 12:05 12:45 13:25 14:05
Waktu
Suhu
(Cel
cius
) T3T4
T5T6
T1
T2
T lingkungan
Gambar 4.2 Grafik hubungan distribusi suhu terhadap waktu pada kolektor pipa seri kedua
43
Grafik Suhu Vs Waktu
15,00
25,00
35,00
45,00
55,00
65,00
9:00 9:40 10:20 11:00 11:40 12:20 13:00 13:40
Waktu
Suhu
(cel
cius
)
T3
T4
T5
T6
T1
T2
T lingkungan
Gambar 4.3 Grafik hubungan distribusi suhu terhadap waktu pada kolektor pipa seri ketiga
Grafik Suhu Vs Waktu
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
9:30 10:10 10:50 11:30 12:10 12:50 13:30
Waktu
Suhu
(Cel
cius
)
T3
T4
T5
T6
T1
T2
T lingkungan
Gambar 4.4 Grafik hubungan distribusi suhu terhadap waktu pada kolektor pipa seri keempat
44
Grafik Suhu Vs Waktu
15,0020,0025,0030,0035,0040,0045,0050,0055,0060,00
9:50 10:30 11:10 11:50 12:30 13:10 13:50
Waktu
Suhu
(Cel
cius
) T3T4
T5
T6
T1
T2
T lingkungan
Gambar 4.5 Grafik hubungan distribusi suhu terhadap waktu pada kolektor pipa seri kelima
Grafik Suhu Vs Waktu
15,00
25,00
35,00
45,00
55,00
65,00
10:10 10:50 11:30 12:10 12:50 13:30 14:10 14:50
Waktu
Suhu
(Cel
cius
)
T3
T4T5
T6
T1
T2T lingkungan
Gambar 4.6 Grafik hubungan distribusi suhu terhadap waktu pada kolektor pipa seri keenam
45
Berdasarkan gambar grafik distribusi temperatur air dan udara sekitar terhadap waktu
di atas, maka dapat dilihat terjadi perubahan temperatur pada setiap parameter yang
diukur tiap sepuluh menit. Perubahan setiap parameter temperatur ini, lebih
dipengaruhi oleh intensitas radiasi matahari yang diteruskan oleh kaca ke ruang
sekitar kolektor. Apabila intensitas radiasi tinggi maka kenaikan suhunya akan lebih
tinggi. Temperatur tersebut akan selalu naik, akan tetapi apabila terjadi penurunan,
hal tersebut disebabkan oleh beberapa hal yaitu pada umumnya karena faktor cuaca
yang buruk, misalnya adalah pada waktu matahari tertutup awan atau mendung
sehingga intensitas radiasi yang sampai ke kolektor tidak berlangsung baik. Penyebab
lain menurunnya suhu yaitu kecepatan angin yang lebih besar sehingga menyebabkan
intensitas radiasi yang masuk dalam alat kecil. Pada setiap 1 jam pemanasan akan
terjadi penurunan suhu, hal ini karena air panas hasil pemanasan yang ada dalam
tangki penyimpan selalu dikeluarkan sebanyak 5 liter untuk mengetahui suhu air
keluaran.
46
4.3.2 Temperatur air Tangki
Dari data-data yang telah diperoleh maka dapat dibuat dalam bentuk
grafik sebagai berikut:
Grafik Suhu Vs Waktu
0,0010,0020,0030,0040,0050,0060,0070,00
9:00 10:12 11:24 12:36 13:48 15:00
Waktu
Suhu
(cec
ius)
Trata-rata
T air yang diambil
Gambar 4.7 Grafik hubungan distribusi suhu terhadap waktu pada Tangki pertama
Grafik Suhu Vs Waktu
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
9:00 10:12 11:24 12:36 13:48 15:00
Waktu
Suhu
(Cel
cius
)
Trata-rata
T air yang diambil
Gambar 4.8 Grafik hubungan distribusi suhu terhadap waktu pada Tangki kedua
47
Grafik Suhu Vs Waktu
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
8:00 10:24 12:48 15:12
Waktu
Suhu
(Cel
cius
)
Trata-rata
T air yang diambil
Gambar 4.9 Grafik hubungan distribusi suhu terhadap waktu pada Tangki ketiga
Grafik Suhu Vs Waktu
0,0010,0020,0030,0040,0050,0060,0070,00
9:00 10:12 11:24 12:36 13:48
Waktu
Suhu
(Cel
cius
)
Trata-rata
T air yang diambil
Gambar 4.10 Grafik hubungan distribusi suhu terhadap waktu pada Tangki keempat
48
Grafik Suhu Vs Waktu
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
9:00 10:12 11:24 12:36 13:48 15:00
Waktu
Suhu
(Cel
cius
)
Trata-rata
T air yang diambil
Gambar 4.11 Grafik hubungan distribusi suhu terhadap waktu pada Tangki kelima
Grafik Suhu Vs Waktu
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
9:00 11:24 13:48 16:12
Waktu
Suhu
(Cel
cius
)
Trata-rata
T air yang diambil
Gambar 4.12 Grafik hubungan distribusi suhu terhadap waktu pada Tangki keenam
49
Berdasarkan gambar grafik distribusi temperatur air rata-rata tangki dan air kaluaran
terhadap waktu diatas, maka dapat dilihat terjadi perubahan temperatur pada setiap
parameter yang diukur per sepuluh menitnya pada temperatur rata-rata tangki. Suhu
air akan terus meningkat seiring waktu hingga mencapai titik maksimal kemudian
akan turun kembali menjelang sore. Perubahan temperatur ini dipengaruhi oleh
naiknya suhu air dalam kolektor sehingga akan naik ke tangki. Siklus ini akan
berlangsung berulang-ulang jika kolektor mendapatkan panas matahari. Pada setiap 1
jam pemanasan akan terjadi penurunan suhu, hal ini karena air panas hasil pemanasan
yang ada dalam tangki penyimpan selalu dikeluarkan sebanyak 5 liter untuk
mengetahui suhu air keluaran.
4.3.3. Nilai Radiasi Masuk (Gt)
Dari data-data yang telah diperoleh maka dapat dibuat dalam bentuk grafik nilai
Radiasi Masuk (Gt) terhadap waktu sebagai berikut:
Grafik Gt Vs Waktu
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00
1200,00
9:00 10:12 11:24 12:36 13:48 15:00
Waktu
Gt (
W/m
2)
GtLinear (Gt)
Gambar 4.13 Grafik Nilai Radiasi Masuk terhadap Waktu pertama
50
Grafik Gt Vs Waktu
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00
1200,00
9:00 10:12 11:24 12:36 13:48 15:00
Waktu
Gt (
W/m
2)
GtLinear (Gt)
Gambar 4.14 Grafik Nilai Radiasi Masuk terhadap Waktu kedua
Grafik Gt Vs Waktu
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
700,00
800,00
900,00
1000,00
9:00 10:12 11:24 12:36 13:48 15:00
Waktu
Gt (
W/m
2)
Linear
Gambar 4.15 Grafik Nilai Radiasi Masuk terhadap Waktu ketiga
51
Grafik Gt Vs Waktu
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00
1200,00
9:00 10:12 11:24 12:36 13:48
Waktu
Gt (
W/m
2)
Linear
Gambar 4.16 Grafik Nilai Radiasi Masuk terhadap Waktu keempat
Grafik Gt Vs Waktu
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00
1200,00
9:00 10:12 11:24 12:36 13:48 15:00
Waktu
Gt (
W/m
2)
Linear
Gambar 4.17 Grafik Nilai Radiasi Masuk terhadap Waktu kelima
52
Grafik Gt Vs Waktu
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
700,00
800,00
900,00
9:00 10:12 11:24 12:36 13:48 15:00 16:12
Waktu
Gt (
W/m
2)
Linear
Gambar 4.18 Grafik Nilai Radiasi Masuk terhadap Waktu keenam
Dari grafik dapat dilihat bahwa nilai radiasi masuk paling tinggi terletak disekitar
pukul 12 :00. Semakin siang nilai radiasi masuk akan terus naik sampai titik tertinggi
yang kemudian akan menurun kembali menjelang sore/malam. Perubahan nilai
radiasi masuk dari waktu ke waktu juga dapat dipengaruhi oleh berbagai macam
faktor yang lain. Yang paling utama antara lain faktor cuaca. Sebagai contohnya, ada
awan atau cuaca mendung yang menutupi atau menghalangi sinar matahari, yang
menyebabkan intensitas radiasi yang diterima solar cell menurun sehingga besar
tegangan yang terbaca kecil. Maka dari itu besar nilai radiasi masuk juga menurun.
Akan jauh berbeda apabila cuaca cerah/terik, solar cell akan menangkap radiasi
dengan sempurna sehingga tegangan yang terbaca pun akan bernilai tinggi.
53
4.3.4. Nilai Faktor Efisiensi (F’) dan (Trata-rata-Tlingkungan)/Gt
Dari data-data yang telah diperoleh maka dapat dibuat dalam bentuk grafik
Faktor efisiensi F’ terhadap besarnya (Trata-rata-Tlingkungan)/Gt sebagai berikut:
F' Vs (Trata2-Tling)/Gt
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
90,00%
100,00%
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04
(Trata2-Tling)/Gt
F' F'
Linear (F')
Gambar 4.19 Grafik Faktor efisiensi F’ terhadap (Trata-rata-Tlingkungan)/Gt pertama
54
F' Vs (Trata2-Tling)/Gt
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
90,00%
100,00%
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04
(Trata2-Tling)/Gt
F'
F'Linear (F')
Gambar 4.20 Grafik Faktor efisiensi F’ terhadap (Trata-rata-Tlingkungan)/Gt kedua
F' Vs (Trata2-Tling)/Gt
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
90,00%
100,00%
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05
(Trata2-Tling)/Gt
F'
F'Linear (F')
Gambar 4.21 Grafik Faktor efisiensi F’ terhadap (Trata-rata-Tlingkungan)/Gt ketiga
55
F' Vs (Trata2-Tling)/Gt
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
90,00%
100,00%
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04
(Trata2-Tling)/Gt
F' F'
Linear (F')
Gambar 4.22 Grafik Faktor efisiensi F’ terhadap (Trata-rata-Tlingkungan)/Gt keempat
F' Vs (Trata2-Tling)/Gt
0,00%10,00%20,00%30,00%40,00%50,00%60,00%70,00%80,00%90,00%
100,00%
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04
(Trata2-Tling)/Gt
F' F'
Linear (F')
Gambar 4.23 Grafik Faktor efisiensi F’ terhadap (Trata-rata-Tlingkungan)/Gt kelima
56
F' Vs (Trata-Ta)/Gt
0,00%10,00%20,00%30,00%40,00%50,00%60,00%70,00%80,00%90,00%
100,00%
0,00 0,01 0,02 0,03
(Trata-Ta)/Gt
F' % Series1
Linear (Series1)
Gambar 4.24 Grafik Faktor efisiensi F’ terhadap (Trata-rata-Tlingkungan)/Gt keenam
Dari grafik dapat diketahui bahwa nilai faktor efisiensi berbanding lurus dengan besar
intensitas radiasi masuk. Semakin tinggi nilai intensitas radiasi matahari (Gt), maka
nilai faktor efisiensinya semakin besar. Selain itu faktor efisiensi juga dipengaruhi
oleh perbedaan suhu rata-rata tangki dengan suhu lingkungan, yaitu semakin kecil
perbedaannya maka semakin besar faktor efisiensinya. Tidak demikian halnya pada
grafik pertama, hal tersebut kemungkinan besar disebabkan pengukuran yang kurang
baik karena alat masih belum stabil (sering terjadi kerusakan).
57
BAB V
PENUTUP
5. 1 Kesimpulan
Mesin pemanas air tenaga surya tipe thermosiphon ini merupakan alat yang
menggunakan energi alternatif yaitu energi matahari. Dari semua hasil uji coba,
perhitungan, dan analisa data maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Pemanas air energi surya jenis thermosifon sebagai alat pada uji coba
mempunyai nilai faktor efisiensi rata-rata 58% dan mempunyai nilai faktor
efisiensi paling tinggi 96 %. Suhu air keluar paling tinggi adalah 66,9 °C dan
suhu air keluaran paling rendah adalah 38,40 °C
2. Pada penelitian sebelumnya suhu air dan nilai faktor efisiensi lebih tinggi
yaitu suhu air tertinggi 86,10 C dan paling rendah 39,60 C serta faktor efisiensi
terendah 86 % dan tertinggi 99 %.
5. 2 Saran
a. Untuk mendapatkan hasil data pengujian yang lebih baik maka
penelitian dalam sehari hanya untuk satu percobaan
b. Pengukuran temperatur kolektor dan air didalam kolektor tidak hanya
di satu titik serta dilakukan maksimum tiap 5 menit.
c. Untuk memaksimalkan hasil penyimpanan panas maka perlu bahan
isolasi yang baik pada setiap dinding.
57
58
d. Untuk alat pengukur panasnya sebaiknya dari thermocouple langsung
ke display.
e. Sebaiknya semua bagian pipa yang di lewati aliran air di isolasi
dengan baik.
59
DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar, W., Teknologi Rekayasa Surya, PT Pradnya paramita, Jakarta Holman, J.P., Perpindahan Kalor. Jasjfi, Erlangga, 1994 Tomy, A., Tugas Akhir “Thermosiphon Solar Water Heater System with seri Pipe”,
Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta, 2004
60
LAMPIRAN
61
62
DAFTAR PUSTAKA