PENGGUNAAN MATERIAL FASA BERUBAH PADA PARTISI
UNTUK APLIKASI RUANG SEJUK
(Skripsi)
Oleh:
DEFRI RIANSYAPUTRA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2020
ABSTRAK
PENGGUNANAAN MATERIAL FASA BERUBAH PADA PARTISI UNTUK
APLIKASI RUANG SEJUK
Oleh
DEFRI RIANSYAPUTRA
Bangunan memiliki kontribusi besar terhadap konsumsi energi. Air conditioner (AC) adalah
faktor terbesar dalam penggunaan energi listrik. Konsep free cooling mempunyai perhatian
khusus untuk mengurangi jam operasi dan kapasitas yang dibutuhkan pada sistem pendingin
konvensional. Free cooling didapat dengan cara mengumpulkan udara dingin pada malam
hari pada penyimpanan energi termal dan melepaskan udara dingin pada siang hari.
Phase change material (PCM) adalah contoh media penyimpanan dalam konsep free cooling.
PCM memiliki densitas energi yang besar, jarak temperatur penyerapan dan pelepasan yang
berdekatan. Parafin adalah PCM yang bersifat tidak korosif, sifat kimia stabil, ketersediannya
banyak.Minyak kelapa dengan rumus kimia CH3(CH2)2nCOOH memiliki sifat-sifat fisis
yang dapat digunakansebagai bahan penyimpan energi termal yang dalam skala besar dapat
menggantikan fungsi kerja air conditioner sehingga dapat menurunkan konsumsi energi
listrik di Indonesia.
Penelitian dilakukan pada model ventilasiplusberbahan alumunium dengan ukuran
15cmx15cm yang berisikan PCM parafin dan minyak kelapa dan mengondisikan temperatur
udara masuk 18oC, 20
oC, 22
oC dengan laju aliran udara 1m/s, 2m/s, 3m/s untuk mengetahui
laju pendingan PCM pada masing-masing percobaan.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju pendinginan PCM terbesar adalah 9,66oC/jam
didapat pada temperatur udara masuk 18oC dengan laju udara 3m/s pada PCM parafin diikuti
PCM minyak kelapa dengan laju pendinginan 9,06oC/jam didapat pada temperatur udara
masuk 18oC dengan laju udara 3m/s. Pengaruh geometri ventilasi, penurunan temperatur
udara masuk, dan peningkatan laju aliran udara berpengaruh terhadap laju pendinginan PCM.
Kata kunci : free cooling, PCM, ventilasi
PENGGUNAAN MATERIAL FASA BERUBAH PADA PARTISI
UNTUK APLIKASI RUANG SEJUK
Oleh:
DEFRI RIANSYAPUTRA
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2020
vii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Palembang, pada tanggal 17
Desember 1995, sebagai anak kedua dari tiga bersaudara,
putra dari Bapak Syafri Alamsyah dan Ibu Nurrehani.
Penulis menempuh pendidikan pendidikan dasar di SD
Negeri 49 Nendagung, Pagar alam selatan, kota Pagar
alam tahun 2002 - 2008. Kemudian penulis melanjutkan
pendidikan menengah pertama di SMP Negeri 1 Pagar alam tahun 2008 - 2011.
Penulis melanjutkan pendidikan menengah atas di SMA Negeri 1 Pagar alam tahun
2011 - 2014. Pada Tahun 2014, penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Jurusan Teknik
Mesin, Fakultas Teknik (FT) Universitas Lampung (UNILA) melalui Seleksi
Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) dan melaksanakan kuliah di
perguruan tinggi hingga meraih gelar Sarjana Teknik pada tahun 2020.
Selama menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Mesin FT UNILA, penulis aktif dalam
organisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM) FT UNILA sebagai
Anggota Muda Baru periode 2014 - 2015, Anggota Bidang penelitian dan
pengembangan (LITBANG) Divisi Penerbitan periode 2015 – 2016, dan Anggota
Divisi advokasi periode 2016-2017. Selain itu, penulis juga aktif dalam organisasi
tingkat Fakultas di BEM FT(Badan Eksekutif Muda Fakultas Teknik) pada tahun
viii
2015 sebagai Staf di dinas social dan politik. Pada awal tahun 2017, penulis
melaksanakan Kerja Praktik di PT. Pupuk Sriwijya (pusri) Palembang dengan judul
laporan “Proses pembuatan pump shaft menggunakan mesin bubut dan milling pada
unit pusri IV ”. Pada awal tahun 2018, penulis melaksanakan Kuliah Kerja Nyata
(KKN) selama 40 hari di Desa Kampung Baru, Kecamatan Pematang sawah,
Kabupaten Tanggamus. Sejak bulan desember 2018 penulis mulai melakukan
penelitian “Penggunaan Material Fasa Berubah Pada Partisi untuk Aplikasi
Ruang Sejuk.” dibawah bimbingan Bapak Dr. Muhammad Irsyad, S.T., M.T.
selaku Pembimbing utama dan Bapak Dyan Susila ES, S.T., M.Eng sebagai
pembimbing pendamping.
MOTTO
“Jadilah orang yang pandai bersyukur dalam semua keadaan dan bisa bermanfaat
untuk banyak orang”
”Tidak ada kata terlambat untuk berubah jadi lebih baik”
x
SANWACANA
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillaahirabbil’aalamiin puji syukur kehadirat Allah SWT. atas berkat
rahmat, hidayah serta karunia-Nya dan tak lupa pula sholawat serta salam selalu
tercurahkan kepada Nabi besar Muhammad ملسو هيلع هللا ىلص. sehingga penulis dapat
menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan judul, “Penggunaan Material Fasa
Berubah Pada Partisi Untuk Aplikasi Ruang Sejuk” sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin Universitas
Lampung. Pada kesempatan kali ini penulis menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Dr. Muhammad Irsyad, S.T., M.T selaku pembimbing utama atas
kesediaannya membimbing dan memberi masukan dalam penyelesaian Tugas
Akhir ini, serta memberikan banyak motivasi dan semangat kepada penulis.
2. Bapak M. Dyan Susila ES, S.T., M.Eng. selaku Pembimbing II yang telah
membimbing dan memberikan saran kepada penulis sebelum, saat, dan setelah
penelitian hingga skripsi ini selesai disusun.
3. Bapak Ir. Herry Wardono, M.Sc.,IPM. selaku pembahas atas kesediaan
memberikan arahan, koreksi, saran dan kritik untuk pelaksanaan penelitian
dan penyusunan skripsi ini.
4. Bapak Dr. Amrul, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas
Lampung.
xi
5. Bapak Dr. Jamiatul Akmal, S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademik yang
telah memberikan bimbingan dan nasehat selama perkuliahan.
6. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Tenik Mesin Universitas Lampung yang telah
mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.
7. Seluruh karyawan dan staf Jurusan Teknik Mesin khususnya Mas Marta atas
bantuan-bantuannya selama penulis menempuh pendidikan di Jurusan Teknik
Mesin.
8. Kedua orang tua penulis, Papa dan Mama yang telah memberikan kasih
sayang, selalu memberikan do’a tulus ikhlas serta dukungan moril dan materil
bagi penyelesaikan tugas akhir ini.
9. Kak Ginta dan adik Tando, terima kasih atas nasehat, doa, motivasi serta sabar
menunggu penulis hingga dapat menyelesaikan studi.
10. Sastia amalia wanita spesial yang selalu mendoakan dan sabar menunggu
saya wisuda.
11. Tim pendinginan, herdi, carlos, akmal, aji, Ilham,iko,anam dan semua temen-
temen dipadepokan thermodinamika .
12. Teman-teman kontrakan Thessa,ocir,riki,aga,dicki.
13. Temen-temen kontrakan danar squad.
14. Temen-temen Super hero
15. Kepada teman-teman angkatan 2014, terima kasih atas kekeluargaanya yang
telah terjalin selama ini, salam SOLIDARITY M FOREVER.
16. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini
yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu secara tulus memberikan
bantuan moril dan materil kepada penulis.
xii
Semoga Allah SWT. Senantiasa membalas semua kebaikan-kebaikan yang telah
kalian berikan. Akhir kata, penulis memohon maaf kepada semua pihak apabila
skripsi ini masih terdapat kesalahan dan kekeliruan, semoga skripsi ini dapat
berguna dan bermanfaat sebagaimana mestinya, Aamiin.
Bandar Lampung, Februari 2020
Penulis,
Defri Riansyaputra
DAFTAR ISI
ABSTRAK............................................................................................................i
HALAMAN JUDUL...........................................................................................ii
HALAMAN PERSETUJUAN...........................................................................iii
HALAMAN PENGESAHAN............................................................................iv
PERNYATAAN PENULIS................................................................................v
RIWAYAT HIDUP............................................................................................vi
MOTTO..............................................................................................................viii
SANWACANA....................................................................................................ix
DAFTAR ISI.......................................................................................................xii
DAFTAR TABEL...............................................................................................xiv
DAFTAR LAMPIRAN.......................................................................................xv
I. PENDAHULUAN ........................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1 1.2 Tujuan Penelitian .................................................................................. 4
1.3 Batasan Masalah.................................................................................... 4
1.4 Sistematika Penulisan ........................................................................... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................. 6
2.1 Perpindahan Panas................................................................................ 6 2.1.1 Konduksi ........................................................................................ 6
2.1.2 Konveksi ........................................................................................ 7
2.1.3 Radiasi............................................................................................ 8
2.2 Metode Penyimpanan Energi ............................................................... 9 2.3 Penyimpanan Energi Termal ............................................................. 10
2.3.1 Panas Sensibel .............................................................................. 11
2.3.2 Panas Laten .................................................................................. 12
2.4 Phase Change Material (PCM) ........................................................... 16 2.5 Klasifikasi Phase Change Material ..................................................... 17
2.5.1 Material Berubah Fasa Organik ................................................... 17
2.5.2 Material Berubah Fasa Non Organik ........................................... 19
2.6 Aplikasi Parafin dalam Bangunan ..................................................... 21 III. METODOLOGI PENELITIAN .................................................................. 23
3.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan ....................................................... 23 3.2 Tahapan Penelitian.............................................................................. 23
3.2.1 Studi literatur ............................................................................... 24
3.2.2 Persiapan ...................................................................................... 24
3.3 Alat dan Bahan .................................................................................... 25 3.3.1 Alat ............................................................................................... 25
3.3.2 Bahan ........................................................................................... 29
3.4 Persiapan Pengujian............................................................................ 31 3.4.1 Permbuatan ventilasi .................................................................... 31
3.4.2 Pengisian PCM............................................................................. 31
3.5 Metode Pengambilan data .................................................................. 31
3.6 Diagram Alir Penelitian ...................................................................... 34 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................................... 35
4.1 Distribusi Temperatur pada Ventilasi ............................................... 35
4.2 Pengaruh Temperatur Udara Masuk terhadap Laju
Pendinginan PCM ............................................................................... 39 4.2.1 Pengaruh temperatur udara masuk terhadap laju pendinginan
PCM ventilasi berisi parafin ....................................................... 39
4.2.2 Pengaruh temperatur udara masuk terhadap laju pendinginan
PCM ventilasi berisi minyak kelapa ............................................ 42
4.3 Pengaruh Laju Aliran Udara terhadap Laju Pendinginan PCM ... 45 4.3.1 Pengaruh laju aliran udara terhadap laju pendinginan PCM
parafin ventilasi model plus ......................................................... 45
4.3.2 Pengaruh laju aliran udara terhadap laju pendinginan PCM
minyak kelapa ventilasi model plus ............................................ 48
4.4 Perbandingan nilai kalor udara Minyak kelapa dam parafin ........ 51
4.4.1 Temperatur udara masuk 18oC pada kecepatan aliran udara
1 m/s, 2 m/s, 3 m/s ....................................................................... 51
4.4.2 Temperatur udara masuk 20oC pada kecepatan aliran udara
1 m/s, 2 m/s, 3 m/s.......................................................................52
4.4.3 Temperatur udara masuk 22oC pada kecepatan aliran udara
1 m/s, 2 m/s, 3 m/s. ...................................................................... 53
V. PENUTUP......................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
56
5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 56
5.2 Saran ..................................................................................................... 57
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakteristik Parafin (Sumber Sharma,A.2009)..............................18
Tabel 3.1 Jadwal Kegiatan Penelitian.................................................................24
Tabel 4.1 Laju Pendingingan PCM pada Parafin dan Minyak Kelapa..........54
Tabel 4.2 Temperatur akhir PCM minyak kelapa dan parafin......................55
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran :
1. Ventilasi model plus
2. Instalasi alat pengujian
3. Ruang pengujian
4. Grafik distribusi temperatur PCM berisikan parafin untuk udara dingin masuk
180C dengan laju aliran udara 3m/s
5. Grafik distribusi temperatur PCM berisikan minyak kelapa untuk udara dingin
masuk 180C dengan laju aliran udara 3m/s
6. Grafik temperatur rata-rata PCM parafin untuk masing-masing temperatur
udara masuk dengan laju aliran udara 3 m/s
7. Grafik temperatur rata-rata PCM minyak untuk masing-masing temperatur
udara masuk dengan laju aliran udara 3 m/s
8. Grafik temperatur rata-rata PCM parafin untuk masing-masing laju aliran
udara dengan temperatur udara masuk 180C
9. Grafik temperatur rata-rata PCM parafin untuk masing-masing laju aliran
udara dengan temperatur udara masuk 180C
10. Grafik perbandingan nilai kalor udara PCM minyak kelapa dan parafin pada
temperatur udara masuk 180C dan laju aliran udara 1m/s, 2m/sdan 3 m/s
11. Grafik perbandingan nilai kalor udara PCM minyak kelapa dan parafin pada
temperatur udara masuk 200C dan laju aliran udara 1m/s, 2m/sdan 3 m/s
12. Grafik perbandingan nilai kalor udara PCM minyak kelapa dan parafin pada
temperatur udara masuk 220C dan laju aliran udara 1m/s, 2m/sdan 3 m/s
1
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kenyamanan termal baik di dalam ruangan maupun di luar bangunan dibutuhkan
tubuh agar dapat beraktifitas dengan baik. Szokolay (1980) dalam ‘Manual of
Tropical Housing and Building’ menyebutkan kenyamanan sangat bergantung pada
variabel iklim, seperti radiasi akibat paparan matahari, suhu udara, kelembapan
udara, dan juga kecepatan angin di sekitar bangunan. Meningkatnya suhu rata-rata
global sejak pertengahan abad ke-20 menurut Intergovernmental Panel on Climate
Change (IPCC) sebagian besar disebabkan oleh meningkatnya konsentrasi gas-gas
rumah kaca akibat aktivitas manusia. Suhu permukaan global akan meningkat 1.1
hingga 6.4 °C antara tahun 1990 dan 2100 (Utina, 2015). Meningkat suhu bumi
akibat pemanasan global mengakibatkan kecenderungan manusia berbagai negara
untuk menciptakan rekayasa pengkondisian udara guna memperoleh temperatur
nyaman dalam ruangan.
Sebagian besar manusia modern saat ini bergantung pada penggunaan air
conditioner (AC) untuk mengatasi masalah tersebut. Selain praktis penggunaan AC
dinilai cukup efektif untuk menurunkan temperatur udara secara cepat dalam
ruangan. Akan tetapi, alat penyejuk udara atau air conditioner (AC) tersebut
2
menghabiskan banyak energi serta memberikan efek negatif pada lingkungan baik
secara langsung maupun tidak langsung seperti pemanasan lokal dan global. Oleh
karena itu perlu dicari sistem penyejuk udara alternatif yang hemat energi untuk
mengurangi penggunaan air conditioner (AC ).
Salah satu alternatif untuk mengkondisikan udara ruangan adalah dengan
menggunakan material berubah fasa (phase change material) atau disebut PCM.
PCM adalah material yang mempunyai kemampuan untuk melepaskan energi panas
yang tinggi dan dalam waktu yang cukup lama tanpa perubahan suhu (Meng, 2008).
Perpindahan energi panas terjadi pada saat bahan berubah bentuk dari padat ke cair
atau sebaliknya. PCM dapat melepaskan dan menyerap panas mendekati suhu
konstan dan dapat juga dapat menyimpan energi dan mengontrol suhu (Wang,
2008).
Beberapa aplikasi PCM pada bangunan, seperti yang dilakukan Neeper (1989)
tentang pengujian sifat thermal pada papan dinding gipsum dengan menggunakan
garam hidrat dan parafin sebagai PCM dengan variasi temperatur ruangan.
menyatakan penyimpanan thermal pada papan dinding gipsum menggunakan PCM
cukup untuk mengurangi penggunaan pemanas ruangan.
Sedangkan, menurut Zhou,D (2011) free cooling adalah sebuah konsep
pengembangan untuk aplikasi pengkondisian udara. Dalam hal ini pendinginan
didapat dari udara lingkungan pada malam hari dan melepaskan udara dingin pada
waktu siang hari.hal ini terjadi karena pada malam hari, udara luar melewati sistem
3
penyimpanan panas termal laten untuk mendinginkan PCM, kemudian pada siang
hari udara dingin yang tersimpan didalam PCM akan mendinginkan ruangan
begitupun seterusnya.
Adanya potensi udara dingin di malam hari yang bisa dimanfaat untuk menyerap
panas pada siang hari dengan menggunakan pcm khususnya untuk Indonesia dengan
rata-rata suhu pada malam hari berkisar 19 oC – 26 oC yang terdapat di daerah
bandung untuk suhu 19 oC dan 26 oC untuk daerah Jakarta pusat (BMKG, 2019).
Untuk itu ada beberapa pcm yang cocok untuk kondisi udara malam hari di
Indonesia dalam hal ini PCM paraffin dan minyak kelapa. Parafin adalah pcm yang
memiliki range tamperatur titik lebur minimum 5,5 oC – 75,9 oC sesuai dengan
nomor atom karbonnya. Kalor laten minimum 228 kJ/kg – 269 kJ/kg sesuai dengan
nomor atomnya (Sharma, 2009).
Minyak kelapa juga memiliki potensi karena memiliki temperatur perubahan fasa
sebesar 26 °C. Kalor laten minyak kelapa sebesar 103,5 kJ/kg dan kalor jenis minyak
kelapa sebesar 2100 J/Kg°C . Sehingga sesuai sebagai bahan penyimpan energi
termal pada bangunan di lingkungan tropis dan berpotensi untuk digunakan sebagai
penyejuk udara ruang ( Mettawee, 2013).
Sebagai upaya pemanfaatan untuk mendapatkan kenyamanan termal udara ruangan
kita harus mensirkulasikan udara luar. Sehingga perlu kajian untuk mengetahui
karakteristik perpindahan panas ventilasi yang berisi pcm untuk menurunkan
temperatur udara masuk keruangan.
4
1.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dalam penelitian ini sebagai berikut:
1. Mengetahui distribusi temperatur PCM minyak kelapa dan parafin pada ventilasi
2. Mengetahui pengaruh temperatur udara masuk terhadap laju pendinginan PCM.
3. Mengetahui pengaruh laju aliran udara terhadap laju pendinginan PCM.
4. Mengetahui nilai kalor udara minyak kelapa dan parafin.
1.3 Batasan masalah
Kajian pada penelitian ini menfokuskan tentang penggunaan material fasa berubah
pada partisi untuk aplikasi ruang sejuk. Adapun batasan masalah yang dikaji pada
penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. menggunakan bahan baku berupa parafin cair ,parafin beku dan minyak kelapa
2. Menggunakan parafin cair dan parafin beku dengan komposisi parafin cair
(93,02 %) dan parafin padat (6,98 %).
3. Menggunakan minyak kelapa merek barko
4. Menggunakan partisi ventilasi model plus (+) sebagai alat pengujian PCM
1.4. Sistematika penulisan
Sistematika penulisan pada penulisan tugas akhir ini yaitu :
5
1. PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang dilakukannya penelitian, tujuan penelitian,
batasan masalah, dan sistematika penulisan laporan tugas akhir.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini memuat teori-teori dasar mengenai hal-hal yang berkaitan dengan
penelitian.
III. METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini yang menjelaskan tentang tempat dan waktu pengujian, alat dan bahan
yang di gunakan saat pengujian, metode pengambilan data, dan variabel yang
digunakan
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisikan tentang hasil eksperimen dan pembahasan yang didapat dari
data-data yang dilakukan saat pengujian.
V. PENUTUP
Bab ini berisikan tentang kesimpulan hasil eksperimen dari penelitian yang
dilakukan dan saran yang ingin disampaikan penulis
DAFTAR PUSTAKA
Berisikan tentang referensi yang digunakan oleh penulis untuk menyelesaikan
laporan tugas akhir ini
6
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Perpindahan Panas
Panas didefinisikan sebagai suatu energi yang dapat dipindahkan dari suatu sistem
ke sistem lain dengan melalui perpindahan panas, sedangkan ilmu tentang
menentukan laju perpindahan panas disebut perpindahan panas. Panas dapat
dipindahkan menjadi 3 cara yakni : konduksi, konveksi dan radiasi.
2.2.1 Konduksi
Konduksi adalah perpindahan energi dari partikel dengan energi yang lebih
besar ke energi yang lebih kecil yang letaknya berdekatan. Konduksi bisa
tejadi pada benda padat, cair maupun gas. Laju perpindahan panas konduksi
melalui perantara atau media yang bergantung pada ukuran perantara,
ketebalan perantara, material perantara dan perbedaan temperatur antara
medianya dirumuskan pada persamaan 2.1
Qkonduksi = -kA∆T
∆x (W)…………………….(2.1)
Dimana :
k = konduktivitas termal material
7
A = luas penampang material
∆T = perbedaan temperatur
∆x = ketebalan material
Gambar 2.1 Perpindahan panas secara konduksi pada sebuah dinding
dengan ketebalan ∆x dan penampang A (Cengel, 2003)
2.1.2 Konveksi
Konveksi adalah perpindahan energi dari benda padat ke benda cair atau gas
yang berdekatan dalam sebuah gerak, melibatkan efek konduksi dan gerak
fluida. Apabila gerak fluida sangat cepat, maka perpindahan panas
konveksinya sangat baik begitupun sebaliknya.
Gambar 2.2 Konveksi paksa dan konveksi alami (Cengel, 2003)
8
Ada 2 macam perpindahan panas konveksi. Terlihat pada Gambar 2.2
menjelaskan konveksi paksa adalah fluida yang dipaksa mengalir melalui
permukaan dengan bantuan kipas, pompa, ataupun angin. Sedangkan
konveksi alami adalah fluida yang mengalir melalui permukaan dan
bergerak tanpa bantuan alat. Perpindahan panas konveksi dapat dirumuskan
pada persamaan 2.2
Qkonveksi = hAs 𝑇𝑠
𝑇∞ …………………….(2.2)
Dimana :
h = koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2)
A = permukaan benda
Ts = temperatur benda
T∞ = temperatur lingkungan
2.1.3. Radiasi
Radiasi adalah energi yang dipancarkan dalam bentuk gelombang
elektromagnetik dalam bentuk atom atau molekul. Tidak seperti konduksi
dan konveksi, radiasi tidak membutuhkan media atau perantara. Persamaan
perpindahan panas secara radiasi dapat dirumuskan pada persamaan 2.3
Qradiasi = σAsTs4………………………………….(2.3)
9
Dimana :
σ = konstanta Stefan Boltzmann 5,67 x 10-8 W/m2
As = permukaan benda
Ts = temperatur benda
Perpindahan panas secara radiasi paling cepat diantaran konveksi maupun
radiasi, kecepatannya sama seperti kecepatan cahaya (Cengel, 2003).
2.2 Metode Penyimpanan Energi
Ada beberapa metode untuk penyimpanan energi termal yakni; mechanical
storage, electrical storage, thermal energy storage.
Mechanical Energy Storage merupakan sistem penyimpanan energi mekanikal
termasuk penyimpanan energi gravitasi atau pumped hydropower storage (PHPS),
compressed air energy storage (CAES), dan roda gaya. Teknologi yang digunakan
pada PHPS dan CAES biasa digunakan untuk peralatan penyimpanan energi skala
besar walaupun roda gaya sangat cocok digunakan untuk penyimpanan skala
menengah.
Electrical Storage merupakan penyimpanan energi dengan baterai adalah salah satu
opsi untuk penyimpanan energi listrik. Baterai diisi, yang dihubungkan dengan
sumber arus listrik dan ketika sudah penuh lalu pengisian dilepaskan. Energi kimia
10
disimpan dan dikonversikan ke energi listrik. Penyimpanan energi listrik dihasilkan
oleh PLTU, PLTA, PLTG, dan pembangkit tenaga sel surya. Kebanyakan jenis
baterai yang digunakan zaman sekarang adalah penyimpanan baterai dengan
baterai timbal dan Ni-Cd.
Thermal Energy Storage merupakan penyimpanan energi termal yang disimpan
pada sebuah material berubah fasa sebagai panas sensibel, panas laten, dan
termokimia maupun gabungan dari 3 jenis kombinasi yang disebutkan diatas
(Sharma dkk, 2007).
2.3 Penyimpanan Energi Termal
Penyimpanan energi termal adalah penyimpanan dari suatu energi yang didapatkan
dari luar kemudian disimpan dalam suatu tempat yang dijadikan sebagai
penyimpanan energi termal. Sistem penyimpanan termal sering digunakan sebagai
pemanas dan pendingin karena dari segi performa sangat baik dan banyak
digunakan pada proses-proses industri.
penyimpanan energi termal dibagi menjadi 2 bagian besar, penyimpanan secara
thermal dan penyimpanan secara chemical. Thermal terpecah menjadi 2 lagi yaitu
panas sensibel dan panas laten. Panas laten yaitu panas yang diperlukan per satuan
massa zat pada titik didihnya sehingga terjadi perubahan wujud sedangkan panas
sensibel yaitu panas yang menyebabkan terjadinya kenaikan/penurunan
temperatur, tetapi fasa tidak berubah. Panas sensibel berupa fasa cair dan padat.
11
Panas laten berupa fasa padat ke cair, fasa cair ke gas dan fasa padat tetap padat.
Pada penyimpanan chemical dibagi menjadi thermal chemical pipe line, heat of
reaction, dan heat pump.
Densitas penyimpanan energi yang tinggi dan kapasitas tenaga yang tinggi pula
digunakan untuk mengisi dan melepaskan karakteristik dari berbagai energi
penyimpanan. Energi penyimpanan juga sebagai salah satu energi terbarukan dan
dikenal ada 3 metode dari energi penyimpanan termal yaitu panas sensibel, panas
laten dan penyimpanan panas kimia.
2.3.1 Panas Sensibel
Densitas penyimpanan energi dalam penyimpanan ditentukan oleh
kapasitas panas dari media penyimpanan dan perubahan temperatur material.
Perubahan temperatur ( ∆T) tergantung kepada aplikasi dan keterbatasan
panas bahan penyimpanan dan tempat penyimpanan. Panas sensibel
dituliskan dengan rumus seperti pada persamaan 2.4
Qsensibel = ∫ 𝑚𝐶𝑝 𝑑𝑇2
1........................................(2.4)
Dimana :
Qsensibel = panas sensibel yang tersimpan
Cp = panas spesifik material
∆T = perubahan temperatur
12
2.3.2 Panas Laten
Pengertian lain penyimpanan energi menggunakan material berubah fasa.
Densitas energi bisa ditingkatkan menggunakan PCM, mempunyai
perubahan fasa dengan jarak temperatur dari penyimpanan. Berdasarkan
interval temperatur panas disimpan dalam PCM dan dituliskan dengan
rumus seperti pada persamaan 2.5
Qlaten = ∫ 𝑚. 𝐶𝑝𝑙. ∆𝑇 + ∆𝐻𝑝𝑐 + ∫ 𝑚. 𝐶𝑝𝑠. ∆𝑇𝑇2
𝑇∞
𝑇∞
𝑇1.......(2.5)
Dimana :
Qlaten = panas sensibel dan panas laten yang tersimpan
∆Hpc = panas fusi pada fasa perubahan temperatur Tpc
Gambar 2.3 Tipikal perubahan PCM pada diagram tekanan terhadap temperatur
(Wu,S.2010)
13
Gambar 2.4 Tipikal perubahan PCM pada diagram tekanan terhadap volume
(Wu,S.2010)
Gambar 2.3 menjelaskan kenaikan pada temperatur tertentu menyebabkan
PCM terjadi sublimasi sehingga menuju proses triple point. Pada
temperatur yang lebih rendah PCM berfasa padat, dengan dinaikkannya
temperatur PCM yang berfasa padat terjadi proses peleburan menjadi fasa
cair. Temperatur kemudian dinaikkan kembali hingga titik kritis sehingga
PCM terjadi proses penguapan. Setelah melalui titik kritis PCM berubah
fasa menjadi uap.
Perubahan fasa bisa terjadi pada fasa padat ke cair atau cair ke gas. Namun
demikian perubahan cair ke gas disebabkan oleh perubahan volume yang
besar atau membutuhkan tekanan yang besar untuk menyimpanan material
dalam fasa gas. Penyimpanan energi termal panas laten mempunyai densitas
penyimpanan energi yang tinggi per unit satuan massa dalam proses quasi
isothermal. Artinya dalam aplikasi tertentu yang lebih spesifik dimana
14
interval atau jarak temperatur sangat penting, contohnya perpindahan
sensivitas temperatur produk, menggunakan PCM sangat menguntungkan
karena bisa disimpan di material pada temperatur konstan sesuai dengan fasa
transisi dari temperatur PCM. Ada beberapa persyaratan dalam pemilihan
penyimpanan energi panas laten, yaitu :
1. Karakteristik Termal
Ada 3 syarat yang harus dipenuhi dalam karakteritik termal yaitu :
a. Kecocokan temperatur fasa perubahan
b. Panas laten yang tinggi
c. Mempunyai perpindahan panas yang baik
Pemilihan PCM untuk aplikasi khusus, temperatur operasi dari
pemanasan ataupun pendinginan seharusnya disesuaikan dengan
temperatur transisi dari PCM itu sendiri. Panas laten dari PCM sebisa
mungkin harus tinggi, khususnya pada basis volumterik untuk
meminimalisir ukuran penyimpanan panas. Konduktivitas termal juga
mendukung pengisian dan pelepasan sewaktu penyimpanan energi
bekerja.
2. Karakteristik Fisik
Adapun karakteristik fisik dari pemyimpanan energi termal adalah:
a. Keseimbangan fasa yang baik
15
b. Densitas yang tinggi
c. Perubahan volume yang kecil
d. Tekanan uap rendah
Stabilitas fasa selama titik pembekuan akan membantu mengatur
penyimpanan panas dan densitas sangat dibutuhkan untuk sebuah
ukuran kecil dalam penyimpanan. Perubahan volume yang kecil dalam
perubahan fasa dan tekanan uap yang kecil pada suhu operasi berguna
untuk mengurangi masalah penahanan.
3. Karakteristik Kinetik
Adapun karkateristik kinetik dari pemyimpanan energi termal adalah:
a. Tidak ada proses supercooling
b. Tingkat pengkristalan yang cukup baik
Supercooling adalah salah satu kesulitan dalam yang dihadapi dalam
pengembangan PCM, terutama untuk garam hidrat. Supercooling yang
lebih dari beberapa derajat saja akan berpengaruh pada proses
penyimpanan energi panas.
4. Karakteristik Kimia
Adapun karkateristik kimia dari pemyimpanan energi termal adalah:
a. Stabilitas kimia jangka panjang
b. Sesuai dengan bentuk material
16
c. Tidak beracun
d. Tidak mudah terbakar
PCM bisa terjadi degradasi kehilangan air, dekomposisi kimia, atau
ketidak sesuaian dengan bentuk materialnya sehingga PCM aman
untuk digunakan.
5. Faktor Ekonomis
Adapun faktor ekonomis dari pemyimpanan energi termal adalah:
a. Banyak tersedia
b. Harga yang murah
Harga murah dan ketersediaan dalam skala besar dari material
berubah fasa sangat penting (Eduard, Prim.2012).
2.4 Phase Change Materials (PCM)
Phase change material (PCM) merupakan material berubah fasa yang mempunyai
kemampuan melepaskan energi panas yang sangat tinggi dan menyimpan panas
laten dalam jangka waktu yang cukup lama dan tanpa perubahan suhu (Meng,
2008). Perpindahan energi panas dapat berlangsung pada saat bahan berubah
bentuk dari cair ke padat dan sebaliknya.hal ini disebut perubahan fasa.
PCM sering ditemui dalam kehidupan sehari-hari misalnya asam lemak, minyak
nabati, garam hidrat dan parafin atau yang biasa digunakan sebagai bahan baku
17
lilin. Setiap PCM mempunyai titik leleh dan energi panas laten yang berbeda-beda
sehingga dalam penggunaannya sebagai thermal energy storage (TES) harus
disesuaikan dengan aplikasinya (Pudjiastuti, 2011).
Keuntungan PCM sebagai thermal energy storage (TES) yaitu dapat mengurangi
konsumsi energi dalam sebuah bangunan. karena PCM dapat mengurangi beban
termal ruangan pada sebuah bangunan sehingga penggunaan mesin pendingin
dapat dikurangi dan dapat mengurangi fluktuasi temperatur ruangan yang tinggi
sehingga kenyamanan termal dapat terpenuhi.
2.5 Klasifikasi Phase Change Materials
Secara luas phase change material (PCM ) diklasifikasikan menjadi 2 kelompok
besar yaitu phase change material organik dan phase change material anorganik.
2.5.1. Phase change material organik
Phase change materials (PCM) organik adalah material penyimpan panas
dengan panas laten rata-rata per satuan velome dan densitas yang rendah.
Phase change material organik mudah terbakar dialam dan dapat
dikelompokan lagi menjadi 2 kelompok yaitu paraffin dan non paraffin.
a. parafin
Parafin adalah material berubah fasa organik yang tersusun dari
campuran bagian besar rantai lurus n-alkana CH3-(CH2)-CH3.
18
Kritaslisasi dari rantai (CH3)- melepaskan sejumlah panas laten. Titik
leleh dan panas laten meningkat dengan semakin panjangnya rantai.
Kualitas paraffin sebagai bahan penyimpan panas peleburan
dikarenakan rentang suhunya yang cukup luas.
Karakteristik parafin yaitu mempunyai jarak titik beku yang besar
sekitar 20oC sampai 70oC dengan rata-rata panas fusi pada bangungan
sebesar 170MJ/m3, nilainya setengah dari garam hidrat. Namun, parafin
tidak mempunyai sifat supercooling, tidak bersifat korosif, sifat kimia
yang stabil, tidak berfasa memisah, dan harganya murah. Supercooling
merupakan suatu keadaan yang dialami oleh suatu zat cair yang
mengalami penurunan suhu secara drastis sampai dibawah titik bekunya
yang tidak diimbangi dengan pelepasan kalor (Souayfane,F.2016).
Table 2.1 karakteristik parafin (sharma, 2009)
Nomor
atom
karbon
Titik
lebur (oC)
Panas laten (kJ/kg) Golongan
14 5,5 228 I
15 10 205 II
16 16,7 237,1 I
17 21,7 213 II
18 28 244 I
19 32 222 II
20 36,7 246 I
21 40,2 200 II
22 44 249 II
23 47,5 232 II
19
2.5.2 Phase change material non organik
Organik non parafin terbuat dari asam lemak, ester, dan alkohol.
Sifatnya sangat mudah terbakar dan tidak bisa terkena paparan
temperatur yang tinggi, dan mudah teroksidasi. Kelebihannya ialah
material organik mudah diproduksi, mempunyai sifat pendinginan
tanpa supercooling, konduktivitas termal rendah dan tidak berisifat
toksin.
1. Asam Lemak
Formula kimia dari asam lemak adalah CH3(CH2)2nCOOH dan
mempunyai panas fusi relatif tinggi. Asam lemak mempunyai
banyak keuntungan dibandingkan PCM lainnya. Kelebihannya
adalah sifat kimia yang stabil, titik pencairan yang kongruen, dan
tidak beracun dan yang paling utama adalah mempunyai perubahan
24 50,6 255 II
25 49,4 238 II
26 56,3 256 II
27 58,8 236 II
28 61,6 253 II
29 63,4 240 II
30 65,4 251 II
31 68 242 II
32 69,5 170 II
33 73,9 268 II
34 75,9 269 II
20
volume yang rendah ketikda berubah fasa dengan titik lebur yang
rendah. Asam lemak didapat dari sayur-sayuran dan hewan
(Konuklu, Y.2018)
2. Gula Alkohol
Gula alkohol (alditol, polialkohol, glisitol, polihidrik alkohol)
dengan rumus kimia (CHOH)nCH2OH adalah substansi yang umum
ditemukan pada makan dan sayuran. Material ini mempunyai
entalpi PCM yang baik, fasa berubah temperatur. Perubahan
temperatur fasanya berkisar antara 90oC sampai 190oC dan
mempunyai panas laten antara 190 sampai 350 kJ/kg.
3. Ester
Ester didapat dari sintesis asam karbosilik. Asam lemak ester dapat
berubah fasa pada temperatur yang rendah tanpa supercooling.
Kebanyakan material ester digunakan dalam industri sebagai
polimer dan bahan kosmetik (Sharma,A.2009).
4. Minyak kelapa
Minyak kelapa adalah PCM non parafin dengan rumus kimiawi
CH3(CH2)2nCOOH dengan prosentase jumlah atau komposisi:
asam caprylic (C8) 9%, Decanonic (C10) 10%, asam Lauryc (C12)
52%, asam myristic (C14) 19%, asam palmitic (C16) 11%, dan
asam oleic tak tersaturasi (C18) 8% . Minyak kelapa memiliki
21
karakteristik fisis temperatur melting sebesar 26°C. Kalor laten
minyak kelapa sebesar 103,5 kJ/kg dan kalor jenis minyak kelapa
sebesar 2100 J/Kg°C . Sehingga sesuai sebagai bahan penyimpan
energi termal pada bangunan di lingkungan tropis dan berpotensi
untuk digunakan sebagai penyejuk udara ruang ( Mettawee, 2013).
Selain itu minyak kelapa juga memiliki subcooling yang sangat
rendah sehingga proses transisi fase padat-cair atau sebaliknya
dapat terjadi secara reversible di sekitar temperature melting.
Minyak kelapa juga bersifat non-korosif sehingga cocok dengan
berbagai jenis wadah atau kontainer logam atau non-logam.(Widya
, 2015).
2.6 Aplikasi Parafin dalam Bangunan
Menurut Neeper (1989) melakukan pengujian sifat thermal pada papan dinding
gipsum dengan menggunakan garam hidrat dan parafin sebagai PCM dengan
variasi temperatur ruangan. Bahwasannya penyimpanan thermal pada papan
dinding gipsum menggunakan PCM cukup untuk mengurangi penggunaan
pemanas ruangan.
Menurut Zhou,D (2011) free cooling adalah sebuah konsep pengembangan untuk
aplikasi pengkondisian udara. Dalam hal ini pendinginan didapat dari udara
lingkungan pada malam hari dan melepaskan udara dingin pada waktu siang hari.
22
Pada gambar 2. Dijelaskan pada malam hari, udara luar melewati sistem
penyimpanan panas termal laten untuk mendinginkan PCM, kemudian pada siang
hari udara dingin yang tersimpan didalam PCM akan mendinginkan ruangan
begitupun seterusnya.
Gambar 2.5 Pengisian dan Pengeluaran udara dingin dari PCM ke ruangan
Menurut John dkk (2000) juga sudah mendesain sebuah terobosan ventilasi
baru untuk sistem pendinginan waktu malam (kombinasi PCM dengan heat
pipe) adalah sebuah alternatif untuk pengkondisian udara. Sistem ini
menawarkan keuntungan substansi dalam menurunkan thermal atau
mengurangi kebutuhan dari pengkondisian udara dengan demikian,
menurunkan pula kadar emisi CO2 dan menghemat energi dalam sebuah
bangunan (Farid,M, 2004).
23
III. METODOLOGI PENELITIAN
Sebuah penelitian material berubah fasa (pcm) berupa minyak kelapa dan parafin
yang dilakukan secara eksperimen untuk mendapatkan kenyamanan termal pada
suatu ruangan. Bahan ventilasi yang digunakan terbuat dari bahan aluminium
hollow yang berukuran 15cm x 15cm. Material berubah fasa (PCM) yang
digunakan akan dipasangkan pada ventilasi untuk melihat karakteristik
perpindahan panas pada ventilasi. Alat tersebut divariasikan terhadap temperatur
udara masuk serta kecepatan udaranya untuk mengetahui jumlah energi thermal
yang dapat disimpan pada sistem penyimpanan thermal pada ventilasi.
3.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Termodinamika, jurusan Teknik
Mesin, Universitas Lampung. Adapun waktu pelaksanaan penelitian ini
dimulai pada bulan Januari 2019 sampai dengan Mei 2019.
3.2 Tahapan Penelitian
Berikut ini merupakan jadwal kegiatan penelitian yang akan dilakukan,
tersusun seperti pada tabel dibawah ini:
24
Tabel 3.1 Jadwal kegiatan penelitian
3.2.1. Studi literatur
Pada penelitian ini dilakukan studi literatur mengenai material
fasa berubah atau PCM serta aplikasinya pada bangunan.
3.2.2. Persiapan
a. Pemilihan PCM
Karakteristik PCM yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah
sifat PCM yang mampu membeku atau mencair pada temperatur
nyaman manusia yaitu temperatur 22°C sampai dengan 26°C
serta, mampu bersiklus hingga ribuan kali.
b. Pembuatan alat ventilasi
Jenis partisi penyimpanan energi thermal yang dibuat berupa
ventilasi dengan dimensi panjang 15cm dengan lebar 15cm.
Kemudian ventilasi dipasangkan pada air conditioner yang
sudah diberi saluran sesuai dengan ukuran ventilasi.
No. Kegiatan Januari Februari Maret April Mei
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2
1
Studi
Literatur
2
Persiapan
Alat dan
Bahan
Pengujian
3
Pengujian
bahan
4
Pengolahan
Data
5
Pembuatan
Laporan
Akhir dan
Ujian
Skripsi
25
c. Pengujian
Pengujian dilakukan pada PCM dengan temperatur lingkungan
yaitu 29oC dan dilakukan pendinginan. Pendinginan menggunakan
2 variabel yaitu dengan memvariasikan kecepatan udara masuk
serta temperatur masuk yang melewati saluran. Pengujian ventilasi
ini menggunakan temperatur udara masuk 18°C, 20°C, 22°C serta
kecepatan udara udara 1 m/s, 2 m/s dan 3m/s pada setiap
temperaturnya.
d. Analisis data
Hasil data yang diperoleh setelah melakukan pengujian akan
dianalisis dan diolah agar didapat kesimpulan penelitian ini.
e. Penulisan laporan
Penulisan laporan adalah tahap akhir dari penelitian ini.
3.3 Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam pengujian ini adalah:
3.3.1. Alat
Alat yang digunakan adalah sebagai berikut:
a. Ventilasi
Ventilasi pada penelitian ini hanya menggunakan satu model
dengan masing masing ukuran 15cm x 15cm. Ditunjukkan seperti
pada gambar berikut ini :
26
Gambar 3.1 Model ventilasi pertama
b. Air Conditioner (AC)
Air conditioner yang digunakan merek LG dual cool 1 PK atau
9200 btu/h seperti Gambar 3.3 difungsikan untuk mengkondisikan
temperatur inlet agar bertahan pada temperatur yang diinginkan.
Gambar 3.2 Air conditioner
c. Saluran Uji
Saluran uji terdiri dari nosel, salurah pengarah dan saluran tempat
PCM Gambar 3.3. Nosel dibuat menggunakan material kayu
triplek dengan ketebalan 8 mm dan didalamnya terdapat saluran-
saluran pengarah (sedotan). Nosel udara ini digunakan untuk
27
meningkatkan kecepatan aliran udara yang memiliki temperatur
yang ditentukan agar masuk kedalam sistem heat storage.
Gambar 3.3 Saluran uji (a) tampak depan (b) tampak samping
d. Anemometer
Anemometer ditunjukkan pada Gambar 3.4 berfungsi untuk
mengukur kecepatan udara pada corong dan pada sistem heat
storage. Anemometer yang digunakan memiliki merek Extech
45170 yang mampu mengukur kecepatan angin, kelembaban,
temperatur, serta intensitas cahaya.
Gambar 3.4 Anemometer
e. Temperature recorder
Dalam pengambilan data temperatur pengujian menggunakan
temperatur recorder merek Lutron BTM-4208SD dengan 12 buah
lubang termokopel seperti pada Gambar 3.5. Alat ini digunakan
28
untuk mengukur temperatur -100°C hingga 1200°C dan merekam
temperatur pada titik yang diinginkan hingga 3600 detik.
(a) (b)
Gambar 3.5 (a) temperature recorder (b) termokopel
f. Timbangan
Timbangan pada penelitian ini digunakan untuk mengukur berat
PCM, berupa parafin padat dan parafin cair yang akan digunakan.
Gambar 3.8 menunjukan timbangan digital dengan merek Sf400
yang dapat digunakan hingga 10kg dengan ketelitian 5 gram.
Gambar 3.6 Timbangan digital Sf400
29
g. Kompor
Kompor pada penelitian ini digunakan untuk memanaskan parafin.
Gambar 3.7 Kompor
3.3.2 Bahan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :
a. PCM jenis parafin padat dan parafin cair
(a) (b)
Gambar 3.8 (a) parafin padat (b) parafin cair
30
b. Aluminium hollow
Alumunium hollow pada penelitian ini digunakan untuk membuat
ventilas model plus dengan ukuran 15 cm x 15 cm
Gambar 3.9 Alumium hollow dengan ukuran 15 cm x 15 cm
c. minyak kelapa merk barco
Gambar 3.10 Minyak kelapa merk barco
31
3.4 Persiapan Pengujian
Adapun persiapan pengujian pada penelitian ini adalah :
3.4.1 Permbuatan ventilasi
a. Menyiapkan aluminium hollow.
b. Memotong aluminium hollow berukuran 15cm.
c. Menggabungkan potongan aluminium berukuran 15cm sebagai
tinggi dan potongan aluminium berukuran 15cm sebagai lebar dari
ventilasi.
3.4.2 Pengisian PCM
a. Mengisi PCM kedalam potongan aluminium hollow
3.5 Metode Pengambilan data
Adapun metode pengambilan data yang akan dilakukan adalah sebagai
berikut :
a. Menyiapkan alat uji ventilasi.
b. Mengisi ruang kosong ventilasi dengan PCM parafin.
c. Mengisi ruang kosong ventilasi dengan PCM minyak kelapa murni merek
barco
d. Mengkondisikan temperatur inlet sesuai variasi untuk proses pendinginan
PCM parafin
e. Setelah temperatur terkondisi, ventilasi dipasang pada corong.
f. Mengkondisikan kecepatan udara dengan variasi yang sudah
ditentukan sebelumnya untuk proses pendinginan PCM parafin
g. Mulai merekam temperatur atau pengambilan data
32
h. Lakukan langkah D sampai G sesuai dengan data yang diperlukan
i. Mengkondisikan temperatur inlet sesuai variasi untuk proses pendinginan
PCM minyak kelapa
j. Setelah temperatur terkondisi, ventilasi dipasang pada corong.
k. Mengkondisikan kecepatan udara dengan variasi yang sudah
ditentukan sebelumnya untuk proses pendinginan PCMminyak kelapa.
l. Mulai merekam temperatur atau pengambilan data
m. Lakukan langkah I sampai L sesuai dengan data yang diperlukan
33
Tabel 3.1 pengujian PCM berupa paraffin dan minyak kelapa dengan proses
pendinginan
PCM parafin dalam ventilasi
PCM minyak kelapa dalam ventilasi
Temperatur
Masuk
Kecepatan
Udara
Temperatur
PCM
Temperatur
Keluar
18oC
1 m/s
2 m/s
3 m/s
20oC
1 m/s
2 m/s
3 m/s
22 oC
1 m/s
2 m/s
3 m/s
Temperatur
Masuk
Kecepatan
Udara
Temperatur
PCM
Temperatur
Keluar
18oC
1 m/s
2 m/s
3 m/s
20oC
1 m/s
2 m/s
3 m/s
22 oC
1 m/s
2 m/s
3 m/s
34
3.6 Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.11 Diagram alir penelitian
Menyiapkan ventilasi berisi
PCM parafin
Pengambilan data proses
pendinginan minyak kelapa
Menyiapkan ventilasi berisi PCM
minyak kelapa murni merek barco
Pengambilan data proses
pendinginan parafin
Mulai
Menyiapkan PCM paraffin
dan minyak kelapa murni
merek barco
Analisis data
kesimpulan
selesai
55
V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Adapun simpulan yang didapat dari penelitian phase change material (PCM) berupa
Parafin dan Minyak Kelapa dalam ventilasi pada proses pembekuan adalah:
1. Temperatur akhir pcm terendah terjadi pada titik pengukuran 4 dan 7 hal ini terjadi
karena distribusi temperatur PCM pada ventilasi dipengaruhi oleh luas area permukaan
perpindahan panas dan massa PCM ,semakin luas area permukaan perpindahan panas
dan semakin sedikit massa maka semakin bagus juga proses perpindahan panas.
2. Peningkatan laju aliran udara dingin meningkatkan laju pendinginan PCM. Laju
pendinginan PCM terbesar pada laju udara 3m/s yakni 9,66 oC/jam pada PCM parafin.
3. Penurunan temperatur udara dingin masuk meningkatkan laju pendinginan PCM. Laju
pendinginan PCM terbesar pada temperatur udara dingin masuk 18oC yakni 9,66oC/jam
pada PCM parafin.
4. Nilai kalor udara tertinggi pada PCM parafin sebesar 30,5 J/s sedangkan minyak kelapa
17,78 J/s pada laju aliran udara 3 m/s .Selain temperatur dan laju udara karakteristik
PCM juga mempengaruhi penurunan temperatur.
56
5.2 Saran
Adapun saran yang didapatkan dari pengujian PCM pada proses pembekuan adalah sebagai
berikut :
1. Sebaiknya saluran pada pemasangan ventilasi diberikan isolator yang lebih baik lagi
sehingga tidak ada panas yang keluar masuk.
2. Sebaiknya massa PCM dan dimensi ventilasi diperbesar sehingga banyak energi yang
dapat diserap PCM.
57
DAFTAR PUSTAKA
Cengel, Y.A. 2003. Heat Transfer : A Practical Aproach. New York : Mc.
GrawHill.
E, Mettawee dan A, Ead, “Energy Saving in Building with Latent Heat Storage,”
Int, J, of Thermal & Environmental Engineering, vol,5 no 1, no, Environmental
enginering,pp,21-30, 2013.
Khudhair,A.M., Farid,M.M. 2004. A review on phase change energy storage:
materials and applications. Energy conversion and Management, 45, 263-275.
Konuklu,Y. Sahan,N. Paksoy,H. 2018. Latent heat storage system. Elsevier. 397-
434.
Meng,Q, and jinlian Hu. 2008 A poly (ethyleneglycol)-based smart phase change
material. Solar energy materials and solar cells 92: 1260-1268
Prim,Eduard. 2012. Thermal energy storage (TES) using phase change materials
(PCM) for cold applications. Univeritad de Lleida.
Pudjiastuti, Wiwik. 2011. Jenis-Jenis Bahan Berubah Fasa dan Aplikasinya. Balai
Besar Kimia dan Kemasan, Kementerian Perindustrian. Jakarta Timur
Sharma,A., Tyagi,V.V., Chen,C.R. dan Buddhi,D. 2009. Review on thermal
energy storage with phase change material and applications. Renewable and
sustainable energy reviews, 13, 318-345.
Souayfane,F.2016. A review Phase Change Materials (PCM) for cooling
applicationsin buildings.Lebanon. University Institute of Technology, Department
GIM, Lebanese University.hal 8
Szokolay. 1980. Manual of Tropical Housing and Building The Construction
Press Ltd, Landcaster, England.
Utina,ramli. 2015. Pemanasan global: dampak dan upaya meminimalisasinya vol
3. No 3. 2015.
Wang,W., X. Yang,Y. Fang, J .Ding.2008. preparation and performance of from
stable polyethylenen glycol/silicon dioxide composites as solid-liquid phase
change materials applied energy 87 (5): 1529-1534
Widya Arisya Putri, I. M. Sutjahja, D. Kurnia, S. Wonorahardjo. 2015. Potensi Minyak
Kelapa sebagai Media Penyimpan Kalor 978-602-19655-8-0
W.U,S. 2010. Heat energy storage and cooling in buildings. Woodhead publishing
limited. 101-126.
Zhou,D. Zhao,C.Y., dan Tian,Y. 2012. Review on Thermal Energy Storage with
Phase Change Materials (PCMs) in Building Applications”, Applied Energy, 92,
593–605