Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh...

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


Student number : 035214026

Mechanical Engineering Study Program

Mechanical Engineering Department

Science and Engineering Faculty

Sanata Dharma University

Yogyakarta

2008

ii

iii

Tugas Akhir



Disusun oleh


NIM : 035214026

Telah disetujui

Tanggal 23 Februari 2008

Dosen Pembimbing

Ir. FA.Rusdi Sambada,M.T

iii

iv

Tugas Akhir



Dipersiapkan dan ditulis oleh


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.


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..


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:


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:


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:


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:


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


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:


37

Tabel 4.9 Data hasil perhitungan (F’) pipa seri ketiga


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:


38

Tabel 4.10 Data hasil perhitungan (F’) pipa seri keempat


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:


39

Tabel 4.11 Data hasil perhitungan (F’) pipa seri kelima


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:


40

Tabel 4.12 Data hasil perhitungan (F’) pipa seri keenam


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


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


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


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


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


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:


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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

62

DAFTAR PUSTAKA

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh...

Documents

Transcript of Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh...