7/25/2019 ipi58924

1/10

STUDI PEMANFAATAN PEMANAS AIR TENAGA SURYATIPEKOTAK SEDERHANA YANG DILENGKAPI THERMAL STORAGE

SOLAR WATER HEATER

Agorlif Efrata SIanturi1, Himsar Ambarita2.1,2Jurusan Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara, Jln.Almamater Kampus Usu

Medan 20155 Medan IndonesiaEmail: agorlif_sianturi@yahoo.com

AbstrakIndonesia adalah salah satu Negara terletak digaris khalustiwa pada 6

0LU dan 11

0LS ini

dan menguntungkan Indonesia untuk dapat mengembangkan potensi energy yang dimilikimatahari. Salah satu teknologi pemanfaatan energy matahari adalah solar water heater yangmenggunakan prinsip dari system kolektor surya plat datar untuk pemanas air. Tujuanpenelitian ini adalah untuk mengetahuai jumlah kalor yang diterima air sebanyak 100 liter danbiaya penghematan air panas. Kolektor ini sudah banyak digunakan terutama dirumahtangga,rumah sakit,dan hotel.

Solar water heater ini di rancang dengan kapasitas air 100 liter dengan menggunakan

stread acid sebagai penyimpan panas di dalam kolektor gunanya adalah untuk mandi,dan lainsebagainya. Potensi kolektor surya ini juga dapat dimaanfaatkan bagi manusia terutama airpanas untuk mandi. Temperatur biasa yang dipakai adalah sekitar 35

0c s/d 40

0c.

Kata kunci : Solar Water Heater,sterad acid, pemakaian untuk mandi

1. PendahuluanDalam kehidupan sehari-hari

manusia tentu saja menginginkan suatuperubahan dimana setiap rumah tanggamempunyai air panas yang selalu tersediasetiap waktu. System air panas ini atau airuntuk mandi adalah proses dimana setiapmanusia ingin menggunakan danmemakainya disaat mandi dan jugapemakaian lainnya. Air panas ini jugasudah banyak terpakai dan digunakanseperti di rumah-rumah, hotel dan lainnya.System air panas ini dimaksudkan untukmemberikan kenyamaan dan kesegaranbagi manusia. Jadi air panas ini sangatbermanfaat bagi kita terutama disaatpemakaian mandi pagi dan juga malamhari,dan lain sebagainya.

Seiring berjalannya waktu semakinbertambah pula jumlah populasi Manusia

di Bumi, maka dengan demikiankebutuhan energi akan semakinbertambah. Untuk memenuhi kebutuhanenergi tersebut maka dibutuhkan jugapengembangan teknologi yang lebihefisien seiring semakin terbatasnyasumber energi yang tersedia di Alam.

Salah satu titik penggunaan energiyang cukup besar di Indonesia adalahpenggunaan air panas (solar water heater)

di setiap rumah-rumah, hotel, dan rumahsakit. Di masa yang akan datang diyakiniakan terus meningkat seiring denganmeningkatnya taraf hidup masyarakat danpemanasan global yang telahberlangsung.

Manusia senantiasa menginginkanhal baru dalam efisiensi dan hidup yanglebih praktis, hal ini dapat dilakukandengan berbagai cara diantaranya adalahbagaiamana penghematan biaya air panassecara maksimal.

2. Landasan TeoriMatahari adalah suatu bola dari

awan gas dengan suhu yang sangatpanas. Diameter bola matahari adalah1,39 x 109 km, sedangkan jauh rata-ratadengan bumi adalah 1,5 x 1011 km.Matahari berputar pada sumbunya dengan

kecepatan sekali putar dalam empatminggu. Karena matahari terdiri darikumpulan awan gas dan tidak solid makabagian ekuatorialnya berputar sekalidalam 27 hari sedangkan kutub-kutubnyaberputar sekali dalam 30 hari. Suhu efektifpada permukaan besarnya 5760 K.sedang pada inti temperaturnya dapatmencapai lebih kurang 8 x 106 sampaidengan 40 x 106K [1].

7/25/2019 ipi58924

2/10

1. Kolektor SuryaKolektor surya plat datar adalah

suatu bentuk khusus alat penukar panasdimana perpindahan panas radiasimemegang peranan yang sangat penting.Apabila pada pesawat penukar panaskonvensional, energi panas dipindahkanantar fluida dan radiasi bukanlah suatu halyang penting maka pada kolektor suryaplat datar,energi dipindahkan dari sumberenergi radiasi yang berjarak tertentu, danmelalui prinsip konversi fotothermal,energi radiasi matahari diubah menjadienergi panas [2].

Gambar : 1 Kolektor Surya Pemanas air- Konduksi

= . .......................................(1)Dimana q= Laju perpindahan panas (watt)

k= Konduktivitas Termal ( W / (m.K)A= Luas penampang m2dT/dx= Gradien temperatur dalam aliran

panas (K/m)- Konveksiqh=A(Tw-T) watt......................................(2)Dimana h= Koefisien konveksi (W / m2.K)

A=Luas permukaan kolektor suryam2

Tw= Temperatur dinding (K)T = Temperatur fluida (K)

Q =Laju perpindahan panas (watt)- Radiasi

Qr = ..A. (T14 T2

4)..........( 3 )Dimana,Q = laju perpindahan panas (W)

= emisivitas panas permukaan( 01)

= konstanta Stefan Boltzmann

(5,67 x 10-8W/m2K4)= luas penampang (m2)

Performansi kolektor dinyatakandengan keseimbangan energi yangmenggambarkan distribusi energi matahariyang datang terhadap energi yangbermanfaat dan beberapa energi yanghilang [3].

AC=[{ H R ()}b+ { H R ()}d= QU + QL+ QS........................................................................................ (4)

Gaya apung (Buoyancy force)Misalnya sebuah plat yang panas

diletakkan pada posisi vertikal di udaraterbuka yang awalnya diam. Setelahbeberapa saat akan terlihat aliran udara disekitar plat vertikal tersebut. Aliran udaradi sekitar plat tersebut akan berada didalam lapisan batas, yang biasa disebutboundary layer [4].Kontinuitas:

0=

+

y

v

x

u..............................................(5)

Momentum arah-x:

+

+

=

+

2

2

2

2

y

u

x

u

x

p

y

uv

x

uu

.....(6)

Momentum arah-y

gy

v

x

v

y

p

y

vv

x

vu

+

+

=

+

2

2

2

2

..(7)

Energi

+

=

+

2

2

2

2

y

T

x

T

c

k

y

Tv

x

Tu

p

.(8)

2. Phase Change Material (PCM)Penyimpanan energi bisa

dilakukan dalam bentuk panas sensibel,panas laten, atau hasil energi kimia yang

dapat balik (reversibel). Energi yangdisimpan tersebut tidak hanya digunakanuntuk memanaskan suatu fluida, tetapi

juga mampu untuk mendinginkan ataumempertahankan temperatur suatu fluidaagar tetap konstan. Penyimpanan energikimia belum digunakan secara praktis. Halini disebabkan biaya dan penggunaannyamemerlukan perhatian khusus. Saat ini,penelitian tentang material penyimpanpanas dipusatkan pada panas sensibeldan panas laten [5].

Panas Laten

Suatu bahan biasanya mengalamiperubahan temperatur bila terjadiperpindahan panas antara benda denganlingkungannya. Pada suatu situasitertentu, aliran panas ini tidak merubahtemperaturnya. Hal ini terjadi bila bahanmengalami perubahan fasa. Misalnyapadat menjadi cair (mencair), cair menjadi

7/25/2019 ipi58924

3/10

uap (mendidih) dan perubahan strukturkristal (zat padat). Energi yang diperlukandisebut panas transformasi.

Panas SensibelTingkat panas atau intensitas

panas dapat diukur ketika panas tersebutmerubah temperatur dari suatu benda.Perubahan intensitas panas dapat diukurdengan termometer. Ketika perubahantemperatur didapatkan, maka dapatdiketahui bahwa intensitas panas telahberubah dan disebut sebagai panassensibel. Dengan kata lain, panas sensibeladalah panas yang diberikan atau yangdilepaskan oleh suatu jenis fluidasehingga temperaturnya naik atau turuntanpa menyebabkan perubahan fasa fluidatersebut.

Material yang digunakan sebagaiPCM harus memiliki panas laten yangbesar dan konduktifitas termal yang tinggi.PCM tersebut juga harus memilikitemperatur titik cair yang bekerja padarentang temperatur yang diizinkan, reaksikimia yang stabil, biaya rendah, tidakberacun, dan tidak menyebabkan korosi.

PCMdiklasifikasikan menjadi duajenis, yaitu organikdan non organik. PCMorganik merupakan PCM dari golonganhidrokarbon, asam/ester atau garam,alkohol, freon, dan polimer. Keuntungan

penggunaan PCM organik adalah sifatfisik dan kimia yang stabil dan perilakutermal material yang baik. Kerugianpenggunaan PCM ini adalah konduktifitastermal rendah, massa jenis rendah, titiklebur rendah, kelembapan tinggi, mudahterbakar, dan perubahan volume.

PCM non organik merupakancampuran unsur metal pembentuk garam.Keuntungan penggunaan PCM nonorganik adalah penyimpanan energi yangtinggi, konduktifitas termal tinggi, dan tidakmudah terbakar. Kerugian penggunaan

PCM ini adalah mudah menyebabkanpengkaratan, pemisahan unsur ketikaterjadi perubahan fasa, dan penurunansuhu yang drastis [6].

Beberapa jenis PCMTabel:1

Dasar pemilihan stearic acid sebagaiPCM adalah:

titik leburnya tidak jauh berbedadengan temperatur air panas untuk

mandi (35-40C) reaksi fisik stabil, artinya ketikamengalami perubahan fasastrukturnya tidak mengalamiperubahan

tidak beracun dan tidak berbahaya,stearic acid tidak mengandungunsur yang menyebabkankeracunan dan apabila kontakdengan kulit tidak menyebabkaniritasi.

tidak mudah terbakar, hal inidisebabkan stearic acid

merupakan golongan hidrokarbondengan jumlah karbon 18 yangmemiliki sifat seperti lilin

tidak menyebabkan korosi, karenastearic acid bukan dari golonganPCM non organic (non organikmengandung garam yangmenyebabkan korosi).

3. Stearic AcidAsam lemak adalah asam alkanoat

atau asam karboksilat berderajat tinggi(memiliki rantai karbon lebih dari 6)

dengan rumus kimia R-COOH or R-CO2H.Umumnya asam lemak berfase cair ataupadat pada suhu ruang (27 C). Semakinpanjang rantai karbon penyusunnya,semakin mudah membeku dan jugasemakin sukar larut. Asam lemakdibedakan menjadi asam lemak jenuh danasam lemak tak jenuh. Asam lemak dapat

7/25/2019 ipi58924

4/10

bereaksi dengan senyawa lain membentukpersenyawaan lipida.

Stearic acid atau asamoktadekanot merupakan salah satu jenisasam lemak yang memiliki gugus 18 atomkarbon. Asam stearat adalah asam lemakjenuh, yang berarti molekul terdiri darirantai panjang atom karbon terikatbersama oleh ikatan tunggal dan dengandua atom hidrogen terikat satu sama dariatom karbon internal [7].Contoh-contoh dari asam lemak jenuhTabel:2

Nama

asam

Struktur Sumber

Butirat CH3(CH2)2CO

2H

Lemak susu

Palmit

at

CH3(CH2)14C

O2H

Lemak hewani/ nabati

Stearat CH3(CH2)16CO2H

Lemak hewani/ nabati

Sifat fisik dan kimia stearic acidAsam stearat merupakan padatan

pada temperatur ruang. Padatan tersebutberupa butiran seperti gula pasir yangberwarna putih seperti lilin. Asam stearattidak larut dalam air. Asam stearat akanmencair pada suhu 55,1 C dan mendidihpada suhu 361 C. Massa jenis dari asamstearat adalah 965 kg/m3 (solid) dan 848kg/m3 (liquid). Kalor jenis solid dan liquidmasing-masing adalah 1,6 kJ/ kg. K dan2,2 kJ/ kg. K . Asam stearatmemiliki kalorlebur 160 kJ/kg.

Gambar: 2 stearic acidPenggunaan stearic acid

Pengguanaan Stearic aciddi duniaindustri sangat besar. Beberapa

penggunaan stearic acid antara lainadalah :- Pembuatan detergen, sabun, dankosmetik

Asam stearat terutama digunakandalam produksi deterjen, sabun, dankosmetik seperti sampo. Sabun tidakdibuat langsung dari asam stearat, tetapi

secara tidak langsung dengan saponifikasidari trigliserida terdiri dari ester asamstearat.- Pembuatan lilin

Kebanyakan lilin dibuat dari hasilfraksi minyak bumi yang dikenal denganlilinparafin. Namun, lilin juga dapat dibuatdari asam stearat. Penggunaan stearatacid sebagai lilin masih jarang karenaharganya jauh lebih mahal dibandingkandengan lilin parafin.- Pelunakan tekstil dan karet

Asam stearat digunakan denganminyak jarak untuk melunakkan produktekstil. Campuran tersebut dipanaskandan dicampur dengan soda api. Selain itu,garam turunan dari asam stearatdigunakan sebagai bahan kimia yang

digunakan untuk mendapatkan efek slipdalam produksi ban mobil danmelunakkan PVC [8].

3. Metode Penelitian- Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dan Pengerjaan Skripsiini dilakukan dari Tanggal 1 mei 2012hingga Oktober 2012. Adapun lokasipenelitian seperti pengujian danpengambilan data dilakukan dilaboratorium Teknik Pendingin FakultasTeknik Universitas Sumatera Utara, serta

melakukan survey Hotel A, Hotel B, danHotel C.- Alat dan Bahan yang digunakan

Penelitian ini akan menggunakanbahan-bahan untuk pengukuran danbeberapa alat produksi dan alat ukur.- Mesin Las- Bor Tangan- Palu/Martil- Paku Keling- Hobo Micro Station Data Longger-Alat ukur Temperatur/Termokepel(Agilent)

- BahanAdapun bahan-bahan yang digunakan

dalam penelitian ini antara lain :a. Kabel termokopelb. Seperangkat alat komputasic. Perekatd. Rangka thermal storage kolektor suryae. Plat datarf. Pelat aluminium ketebalan 2 mm

7/25/2019 ipi58924

5/10

g. Kaca bening ketebalan 5 mmh. Styrofoam massa jenis 27 kg/m3i. Rockwool massa jenis 24 kg/m3j. Kayuk. Pipa Tembaga 12 mm dan 10 mml. Stearic acidm.Lemn. Cat hitamo. Pakup. Seltipq. Kuasr. Airs. Bak penampung airt. Pernisu. Martil.

A

BGambar: 3 Dimensi kolektor surya

(satuan mm); (a) tampilan utama dan(b) potongan

- Thermal storageThermal storage sebagai wadah

stearic acid yang dipanaskan olehmatahari. Di dalam thermal storage initerdapat pipa-pipa tembaga yangberfungsi untuk memanaskan air padaproses discharging. Thermal storagememiliki dimensi 2 m x 1 m x 0,07 m.

- Variabel RisetAdapun variabel input dari

pengujian yang akan dianalisa antara lainadalah charging stread acid didalamkolektor surya dan discharging air panas,disaat pengujian, pengambilan data di labPendingin, dan surveydata di tiga hotel.

- Metode Pengujian

Pengujian yang saya lakukan padapenelitian ini sesuai dengan tanggungjawab penulis adalah mengetahui panasyang keluar dari pipa kolektor dan streadacid membandingkan data dengan hasilsurvey, mengetahui besarnya nilai energiradiasi yang diterima oleh stread acid,mengetahui penghematan biaya air panasdengan menggunakan kolektor suryapadabeberapa hotel.

Melakukan perhitungan efisiensidari data data yang telah dikumpulkanbaik dari studi literatur ,surveydan data

data yang didapat dari percobaan.

4.Perancangan Dan PembuatanKolektor Surya

Pemanas air yang akan dibuat dandirancang pada penelitian ini adalahpemanas air dengan menggunakanenergy matahari dan di simpan dalamkolektor surya menggunakan bahan PCMstread acid sebagai penyimpan panas,airdialirkan dari bak ke pipa kolektorsehingga terjadi kontak perpindahanpanas antara pipa dan air.

- Penentuan Dimensi dan Pembuatanpipa kolektor dan kolektor sebagaipenyimpan bahanStreacid

Salah satu komponen kolektorsurya untuk memanaskan air yang akandirancang adalah pipa kolektor dankolektor surya untuk bahan strea acid.Pipa kolektor dan stread acid dirancangsesuai dengan kapasitas kolektor surya

Keterangan:

1. Kayu2. Styrofoam

3. Rockwoll

4. Aluminium

5. Thermal storage6. Pipa air keluar

7. Pipa air masuk

8. Kaca Atas

9. Kaca Bawah

10. Stearic acid

2

3

4

8 9 10

7/25/2019 ipi58924

6/10

yang kami buat. kapasitas dakolektor untuk memanas kankami buat dalam penelitian ipanjang 2m dan lebar 1mmenggunakan strea acid 70kpenyimpan panas. Bahan-bakami buat untuk penelitian ini a2buah dengan ketebalan masi5mm, pipa kolektor dengan padan lebar 1m sebanyak 9 danpipa 1 inci dan inchi.

Gambar: 4 Kolektor Surya yrancang

- Penentuan dimensi dan pkotak kayukolektor

Berikutnya adalah pekotak kayu untuk tempat kolektterbuat dari papan (kayu) teb2cm, panjang 205cm, lebasebanyak 5 papan dipaku dendengan bentuk kotak persegi pa

Gambar: 5 Pipa kolektor

dirancang- Penentuan pembuatan koakan di isolasi dengan rokwoll Peletakan bahan rockwojuga dengan pengerjaan diataadalah strofoam dulu dibuat sbaru dialasi dengan rockwoll ddan tidak ada yang kosong dipatas. Guna strofoam dan roadalah untuk mengurangi pahilang ke lingkungan, dan hamaksimal.

Gambar: 6 Kotak kayu kol- Penentuan pembuatan koakan di isolasi dengan rokwoll

n dimensiair yang

ni adalahdengansebagai

an yangalah kacag-masing

njang 2mdiameter

ang di

mbuatan

ancanganr, kayu inil dengan

r 105cmgan rapatjang.

ang

tak yang

ll ini samabedanya

etelah itungan rapiermukaankwool ini

nas yangilnya pun

ektortak yang

Peletakan bahan rocjuga dengan pengerjaan diaadalah strofoam dulu dibuabaru dialasi dengan rockwolldan tidak ada yang kosongatas. Guna strofoam danadalah untuk mengurangihilang ke lingkungan, danmaksimal.

Gambar: 7 Penentuan pemyang akan di isolasi deng

- Peletakan Kolektor suryaSetelah papan kolekt

sudah dibuat dan dirancpersegi panjang dan jugadengan rockwool, lalu kolektdengan bagus berdekatstrfoam, rockwool lalu kolesesuai dengan rancangan

Gambar: 8 Peletakan kole- Pembuatan lubang untukkeluarnya air di kolektor su Setelah selesai didiletakkan dengan pas kokemudian sisi papan di lubmesin bor gunanya untuk ma

juga untuk bisa mengalirkankolektor surya

Gambar: 9 Setelah di passisi papan

- Pemasangan koloketor S Setelah semuadipabrikasi dengan baik dkolektor surya makapemasangan kaca kolektor.dengan tebal 5mm, panjang

woll ini samatas bedanyat setelah itudengan rapi

dipermukaanrockwool inipanas yanghasilnya pun

uatan kotakn rockwool

or siap yang

ng menjadiiap diisolasior diletakkanan dengantor dipaskan

ktor suryamasuk danyaancang danlektor surya,angi dengansuk pipa danair kedalam

ng pipa ke

ryaibuat dann di isolasi

dilakukanaca kolektor

2m, lebar 1m

7/25/2019 ipi58924

7/10

dan juga kaca ini di vakumkan agar udarayang didalam tidak cepat keluar. kaca inifungsinya adalah untuk menangkap panasagar tidak keluar

Gambar: 10 Koleketor Surya Yangsudah Jadi

5. Hasil Dan PembahasanData pengujian pada bab inii

merupakan data yang diambil dari hasilanalisis Pengujian Proses Chargingsebuah pemanas air energi surya tipekotak sederhana yang dilengkapi PCM

dengan luas permukaan kolektor 2M

2

danPengujian Proses Discharging ThermalStorage Menggunakan Stearic AcidSebagai Pemanas air. Hasil analisistersebut mewakili data yang akandigunakan pada analisis datapenghematan biaya. Berikut ini adalahhasil analisis pengujian yang dilaksanakanpada tanggal 10 September 2012.- Analisis radiasi pengukuran

Data ini diperoleh dari hasilpengukuran di Gedung Pasca SarjanaDepartemen Teknik Mesin FT-USU lantai

4. Pengukuran dilakukan denganmenggunakan alat ukur station data loggerHOBO Micro Station pada tanggal 10September 2012 dengan intervalpembacaan data 1 menit. Data yangdiambil adalah radiasi total (W/m2).Data radiasi pengukuran tanggal 10September 2012. Tabel:3

Waktu(WIB)

I =Radiasi(W/m2)

TemperaturLingkungan

(C)8:00 136.9 25.049:00 354.4 28.64

10:00 480.6 31.4611:00 679.4 32.3812:00 850.6 33.6013:00 810.6 33.0814:00 689.4 32.9015:00 646.9 32.1816:00 423.1 32.4617:00 198.1 31.20

Radiasi rata-rata pada tanggal 10September 2012 dari pukul 08.00 17.00WIB adalah 509,45 W/m2 dan energiradiasi total adalah 16,51 MJ/m2.

Gambar: 11 Grafik Waktu-vs-radiasiteoritis,radiasi pengukuran,dan temperatur lingkungantanggal 10 September 2012

- Energi hilang melalui dinding dan alaskolektor

Energi yang hilang melaluidinding dan alas kolektor pada pengujiantanggal 10 September 2012 dapat dihitungdengan menggunakan data temperaturyang diukur oleh Agilent. Panas hilangpada bagian ini dibagi menjadi tiga bagian,yaitu panas hilang melalui sisi I (sisipanjang x tinggi), sisi II (sisi lebar x tinggi),dan sisi III (alas).- Panas hilang sisi I

Panas hilang pada sisi Imerupakan panas hilang yang terjadi padabagian sisi tegak kolektor, yaitu panjang

dikali tinggi. Untuk menghitung panashilang ini, nilai bilangan Re, bilangan Nu,koefisien konveksi hsisi luar, dankoefisien konveksi h3 sisi dalam kolektor(antara absorber dan kaca II) harusdihitung terlebih dahulu. Data-data analisisdiambil dari hasil pengukuran pada pukul13.00 tanggal 10 September 2012.

Pada pukul 13.00, temperaturlingkungan T adalah 33,08 C, temperaturkayu T12 adalah 44,38 C , makatemperatur filmnya (Tf) adalah(33,08C+44,38C)/2=38,73 C. Sifat fisik

udara pada kondisi temperatur film adalah = 1,118404 kg/m3, = 1,360941x10-5Ns/m2, k=2,719715x10-2danPr= 0,7043796.Nilai bilangan Readalah:

=

=, /, /,

,/

7/25/2019 ipi58924

8/10

= 286060,79Nilai bilangan Nuxadalah:

= 0,332 ,

0,332 286060,79, 0,7043796

= 157,62676

Koefisien konveksi h adalah:

=

=,,

/.,

= 2,13W/m2.K- Panas hilang sisi II

Panas hilang pada sisi IImerupakan panas hilang yang terjadi padabagian sisi tegak kolektor, yaitu lebardikali tinggi. Untuk menghitung panashilang ini, nilai bilangan Re, bilangan Nu,dan koefisien konveksi h2sisi luar harus

dicari terlebih dahulu. Sedangkankoefisien konveksi h3 sisi dalam kolektor(antara absorber dan kaca II) telahdihitung pada bagian sebelumnya.Perhitungan panas hilang pada sisi IIhampir sama dengan sisi I. Yangmembedakan adalah L pada sisi I adalahsisi panjang , sedangkan L pada sisi IIadalah sisi lebar. Data-data diambil darihasil pengukuran pada pukul 13.00tanggal 10 September 2012nilai bilangan Readalah:

=

=

, /, /, ,/

= 151507,27Nilai bilangan Nuadalah:

= 0,332 ,

= 0,332 151885,06, 0,6970763

=114,71Maka, koefisien konveksi h2adalah:

=

=114,713,152082 10

/ 1,180 = 2,96 W/m2K

- Data Hasil Pengukuran AirData ini diperoleh dari hasil

pengukuran di Gedung Pasca SarjanaDepartemen Teknik Mesin FT-USU lantai4. Pengukuran dilakukan pada tanggal 10

September 2012. Pengukuran dilakukandengan menggunakan alat ukur Agilent34972 A. Dengan pembacaan denganinterval 1 menit.

Tabel:4 Temperatur Stearic aciddan air

Jumlah energy yang diterima oleh

air dihitung berdasarkan interval waktu.Jumlah air yang dipanaskan dengan lajualiran konstan untuk satu menit adalah 10liter. Untuk menit pertama (18.04), jumlahenergy yang diterima oleh air dapatdihitung menggunakan persamaan berikut.

).(. max OTTCpmQ = Dimana : Q = Kalor yang diserap air (J)

m = massa air (kg)Cp = kalor spesifik= 4,2 kJ / Kg0C

Q1 = m.Cp.(Tmax-To)

=(10kg)(4,2kJ/kgC)(49,82-29,80)= 840,84kJ

Untuk menit kedua (18.05), jumlahenergy yang diterima oleh air adalah:

).(. max2 OTTCpmQ =

= (10 kg)(4,2 kJ/kgC)(48,65-29,78)= 792,54 kJ

Untuk menit ketiga (18.06), jumlahenergy yang diterima oleh air adalah:

Q3 = m.Cp.(Tmax-To)= (10 kg)(4,2 kJ/kgC)(

47,03- 29,77)

= 724,92 kJUntuk menit keempat hingga

menit kesepuluh, jumlah energy yangditerima oleh air masing-masing adalah

7/25/2019 ipi58924

9/10

Jumlah energi total yang diterimaair mulai menit pertama hingga menitkesepuluh adalah :

10987654321 QQQQQQQQQQQT +++++++++= = 840,84 kJ + 792,54 kJ + 724,92 kJ +

512,82 kJ + 454,44 kJ + 427,14 kJ +228,48 kJ + 217,14 kJ + 217,14 kJ +208,74 kJ + 190,26 kJ = 4814,16 kJ

= 4,8 MJ

- Analisa Penghematan Biaya

Pada beberapa bangunankomersial seperti, rumah sakit, hotel,restaurant, dan perumahan sudah banyakmenggunakan pemanas air. Pemanas airini tentunya menggunakan energy untukmenghasilkan air panas. Biasanya padabeberapa bangunan komersial, pemanas

air atau water heatermenggunakan boilersebagi sumber energinya dimana boilertersebut menggunakan bahan bakar solar,dan ada juga yang menggunakan tenagalistrik. Namun, biaya penggunaan keduaenergytersebut tidaklah murah.

Pada kesempatan ini penulis mencoba

untuk menganalisa besarnya biayapenghematan apabila menggunakanpemanas air yang memanfaatkan energimatahari jika dibandingkan denganpemakaian energi listrik dan bahan bakarsolar di beberapa hotel di Medan. Kolektor

surya yang memanaskan air digunakansebagaipreheating.

Hotel AHotel A berlokasi di kota Medan.

Hotel berbintang empat ini memiliki tujuhlantai dengan dua ratus buah kamar.

Sumber energy utama pemanas airdi Hotel A bersumber dari listrik PLN dandua buah boiler ( masing-masingberkapasitas 500 L). Boiler menggunakanbahan bakar solar. Konsumsi bahan bakarsolar tiap boiler adalah 40 L. Dimana,

konsumsi air panas setiap harinyamencapai 50 m3. Temperatur air panasyang diharapkan adalah 60C. Pihakmanajemen hotel mengklaim biaya untukair panas mencapai Rp. 80.000.000,- tiapbulannya.

Untuk memastikan biayasesungguhnya, penulis mencoba

menganalisis biaya sumber energi yangdibayarkan oleh pihak hotel.1. Biaya Penggunaan Bahan BakarSolar

Saat ini, harga bahan bakar solarper liternya untuk industry (nonsubsidi)sebesar Rp.7.800,-. Maka biayapenggunaan bahan bakar solar perhari (24Jam) untuk dua buah boiler adalah:Biaya pengeluaran = Rp 7.800,-/ L x 80 L

= Rp 624.000,-2. Biaya Penggunaan Listrik PLN

Biaya penggunaan listrik PLNdapat dihitung dengan mengurangi jumlahair yang dipanaskan oleh boiler. Jumlahair yang dipanaskan oleh listrik adalah:

m = 50000 kg-11788 kg= 38212 kg

Hotel A menggunakan listrikdengan batas daya 850 kVA. Ini artinya,Hotel A berada pada golongan R-3/TR(6600 VA ke atas ). Saat ini, harga listrikPLN pada golongan ini per kwh adalahRp.1.380,-. Oleh Karena itu, biaya yangdibayarkan oleh pihak hotel penggunaanlistrik untuk memanaskan air perhari (24Jam) adalah sebesar:Biaya Pengeluaran= 4814,7 MJ xRp.1380, / 3,6 MJ = Rp. 1.845.635,-

Untuk satu bulan, Hotel A harusmembayar sekitar Rp.55.369.050,-

penggunaan listrik.Dari hasil perhitungan di atas,biaya total penggunaan energy listrik danbahan bakar solar untuk satu bulanadalah:Biaya Total = Rp. 18.720.000,- + Rp.55.369.050,- = Rp. 74.089.050

Hasil diatas menunjukkan bahwabiaya pengeluaran total yang diklaim pihakhotel tidak jauh berbeda dengan hasilperhitungan.

7/25/2019 ipi58924

10/10

(a)

(b)

Gambar : 12 Persentasepenggunaan energy (a) sebelu

sesudah penggunaan kolKesimpulan

Dari hasil pengujian dayang telah dilakukan dapabeberapa kesimpulan antara lain

1.Telah dibuat dan dirancankolektor surya untuk pemenggunakan bahan Strsebagai penyimpan panasspesifikasi sebagai berikut:

- Panjang kolektor : 2- Lebar kolektor : 1- Diameter dalam pipa (di) : 8- Diameter luar pipa (do) : 1- Menggunakan Stread acid : 7- Tebal Alluminium : 2- Kapasitas air : 12.Energi panas air yang dite

stearic acid untuk 100 Liter apengujian adalah 4,8 MJ3.Penghematan biaya air panamenggunakan kolektor surbeberapa hotel selama satu hariHotel A = Rp. 1.845.635,- Rp1.

= Rp. 184.000,-

75%

25%

Listrik PLN BOILE

67%

25%

8%

Listrik PLN BOILER

KOLEKTOR

iayam dan (b)ktor

n Surveydiambil

yaitu:

sebuahanas airad acid

, dengan

mmmm

mmkg

mm0 Literrima dari

ir selama

s dengana padaadalah:661.635,-

4.Persentase penghematanmenggunakan kolektorbeberapa Hotel sebesar (8A.

Daftar Pustaka

[1] Pudjanarsa Astu, DjMesin Konversi Epertama, Penerbit C.Yogyakarta 2006.

[2] Duffle A John.2Engineering ofProcesses,Third EdWiley & Sons Inc. : Ne

[3] Yunus, A. Cengel.

TransferA Practical A

[4] Ambarita, Himsar.2Surya. Medan: DeparMesin FT USU.

[5] Agyenim, F., Eames,Smyth M. 2000.

[6] Barrenechea, C., CCastell, A., deFernndez, A.I. 2010.

[7] Guston, F. 1996. FLipid. Aspen Publishe

[8] http://en.wikipedia.org/wiki(diakses tanggal 7 Ap

R

iaya dengansurya pada)untuk Hotel

ti Nursuhudnergi, edisiAndi Offset,

006. SolarThermal

ition. Johnw York

2003. Heat

proach.

11. Energiemen Teknik

., Hewitt, N.,

bezaa, L.F.,raciaa, A.,

atty Acid &: New York

i/Stearic_acidil 2011)