jurusan teknik mesin fakultas sains dan teknologi

i

PEMANAS AIR ENERGI SURYA MENGGUNAKAN KOLEKTOR

CPC 0 DERAJAT, DIAMETER PIPA 3/4” DAN 5/8”

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjana S-1

Program Studi Sains dan Teknologi

Jurusan Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

DIONISIUS NUGROHO

NIM : 055214075

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2009

ii

SOLAR WATER HEATER USING 0 DEGREE CPC COLLECTOR,

DIAMETER OF PIPES 3/4” AND 5/8”

FINAL ASSIGNMENT

Presented as partial fulfillment to obtain

The Srajana teknik degree

In Mechanical Engineering study program

Presented by:

DIONISIUS NUGROHO

Student Number: 055214075

MECHANICAL ENGINEERING

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2009

vii

ABSTRAK

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

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan bimbingan-

Nya sehingga terselesaikannya tugas akhir dengan judul “Pemanas Air Energi

Surya menggunakan kolektor CPC 0 derajat, diameter pipa 3/4” dan 5/8”. Penulis

berharap tugas akhir ini dapat meluaskan pengetahuan masyarakat serta

meningkatkan minat perancang dan industri untuk menampilkan produk rekayasa

surya dan semoga memberikan manfaat yang tinggi nilainya, terutama bagi

masyarakat.

Tugas akhir ini adalah salah satu syarat untuk mencapai derajat sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta. Untuk perkembangan selanjutnya diharapkan alat ini dapat

disempurnakan dan dapat dipergunakan untuk membantu dalam suatu proses

produksi. Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kepada :

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

Teknologi.

2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.

3. Bapak Ir. F.A. Rusdi Sambada, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing.

4. Seluruh staf pengajar jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

5. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan Tugas

Akhir ini.

Akhir kata semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Sekian dan terima kasih.

Yogyakarta, 20 Agustus 2009

Penulis

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i

TITLE PAGE .......................................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING .................................................... iii

HALAMAN PERNYATAAN ............................................................................... iv

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................ vi

ABSTRAK............................................................................................................ vii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii

DAFTAR ISI......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi

DAFTAR TABEL................................................................................................ xiv

BAB I .......................................................................................................................1

1.1 Latar Belakang ...............................................................................................1

1.2 Perumusan Masalah ....................................................................................... 3

1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 4

1.4 Manfaat Penelitian .........................................................................................4

BAB II ......................................................................................................................5

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan ................................................................5

2.2 Dasar Teori .....................................................................................................5

BAB III ..................................................................................................................12

3.1 Alat Penelitian ..............................................................................................12

3.2 Cara kerja alat ..............................................................................................15

3.3 Variabel yang divariasikan ...........................................................................15

x

3.4 Variabel yang diukur ....................................................................................16

3.5 Langkah penelitian .......................................................................................16

3.6 Jadwal kegiatan penelitan ............................................................................17

3.7 Langkah Analisa data ...................................................................................17

BAB IV .................................................................................................................. 18

4.1 Hasil Penelitian ............................................................................................ 18

4.2 Pembahasan................................................................................................ ..39

BAB V ................................................................................................................... 55

Kesimpulan ........................................................................................................ 55

Saran .................................................................................................................. 56

DAFTARA PUSTAKA ......................................................................................... 57

LAMPIRAN........................................................................................................... 58

xi

DAFTAR GAMBAR

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

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

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

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

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

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

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

Gambar 3. 2. Peletakan Termokopel ......................................................................13

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

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

Gambar 4. 1. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1

(CPC 00, diameter pipa 3/4”), Tanggal 2 Mei 2009 ................................ 20


(CPC 00, diameter pipa 5/8”), Tanggal 2 Mei 2009 ................................ 20

Gambar 4. 3.

Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada

Tanggal 2 Mei 2009.................................................................................14


(CPC 00, diameter pipa 3/4”), Tanggal 14 Mei 2009 .............................. 23



Gambar 4. 6.


Tanggal 14 Mei 2009...............................................................................14


(CPC 00, diameter pipa 3/4”), Tanggal 15 Mei 2009 ............................. 26



xii

Gambar 4. 9.


Tanggal 15 Mei 2009...............................................................................14

Gambar 4. 10.Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1




Gambar 4. 12.


Tanggal 16 Mei 2009...............................................................................14



Gambar 4.14.Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2


Gambar 4. 15.


Tanggal 16 Mei 2009...............................................................................14

Gambar 4.16.Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1


Gambar 4.17. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2

(CPC00, diameter pipa 5/8”), Tanggal 25 Mei 2009 ............................... 35

Gambar 4. 18.


Tanggal 16 Mei 2009...............................................................................14

Gambar 4.19. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1




Gambar 4. 21.


Tanggal 16 Mei 2009...............................................................................14

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

Tanggal 2 Mei 2009..................................................................................42


Tanggal 14 Mei 2009................................................................................44

xiii


Tanggal 15 Mei 2009................................................................................46


Tanggal 16 Mei 2009................................................................................48


Tanggal 22 Mei 2009................................................................................50


Tanggal 25 Mei 2009................................................................................52


Tanggal 27 Mei 2009................................................................................

54

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4. 1.Pengambilan Data Tanggal 2 Mei 2009 .............................................. 19

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

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

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

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



Tabel 4. 8.Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR

................................................................

)

pada Data Tanggal 2 Mei 2009 41

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

..............................................................

)



..............................................................

)



..............................................................

)



..............................................................

)



..............................................................

)



..............................................................

)


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di negara-negara berkembang seperti Indonesia terdapat kayu bakar,

minyak dan gas bumi yang merupakan sumber energi yang banyak digunakan

untuk memanaskan air. Air panas umumnya digunakan untuk mandi,mencuci atau

mendukung suatu proses kimia dalam rumah tangga, puskesmas, rumah makan,

penginapan, industri dan lain-lain. Pemakaian kayu bakar yang berlebihan dapat

menyebabkan kerusakan hutan sehingga dapat mengakibatkan bencana alam

seperti banjir dan tanah longsor. Penggunaan kayu bakar secara tradisional juga

dapat menimbulkan dampak negatif terhadap kesehatan karena asap yang

ditimbulkan, selain itu pengumpulan kayu bakar memerlukan waktu yang

sebenarnya dapat dipergunakan untuk kegiatan lain yang lebih produktif. Krisis

energi karena semakin menipisnya cadangan minyak dan gas bumi menyebabkan

harga minyak dan gas bumi semakin mahal, hal ini tentunya akan berdampak pada

kenaikan biaya hidup atau harga jual produk yang pada prosesnya menggunakan

air panas.

Dalam rangka mengurangi atau menggantikan pemakaian kayu

bakar,minyak dan gas bumi untuk memanaskan air, telah banyak penelitian

dilakukan untuk meningkatkan efisiensi tungku kayu tradisional dan mencari

sumber energi alternatif lain. Energi surya merupakan salah satu energi alternatif

yang dapat digunakan untuk memanaskan air. Sebagai negara tropis, Indonesia

2

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

kWh/m2

(Menteri Energi, 2003).Penggunaan energi surya juga sejalan dengan

target pengurangan emisi karbondioksida di atmosfer (berdasarkan protokol

Kyoto).

Sistem pemanas air energi surya yang banyak digunakan umumnya adalah

jenis kolektor pelat datar dengan komponen utamanya pipa pemanas (pipa riser)

dan pelat absorber. Pipa pemanas dan pelat absorber umumnya terbuat dari

tembaga, absorber berfungsi untuk menambah luasan penerima panas dari energi

surya (berfungsi sebagai sirip bagi pipa pemanas). Pipa pemanas direkatkan pada

pelat absorber dengan cara dilas/solder. Pemanas air energi surya jenis pelat datar

yang terbuat dari pipa dan pelat tembaga mempunyai efisiensi yang baik untuk

kondisi cuaca di Indonesia, hal ini disebabkan karena tembaga merupakan bahan

dengan sifat hantar panas yang baik. Akan tetapi dari sisi biaya yang diperlukan

tidaklah termasuk murah, hal ini disebabkan harga pipa dan pelat tembaga

termasuk mahal dan tidak mudah didapat dipasarkan. Selain biaya dari sisi

teknologi pembuatannya (pengelasan pipa pemanas ke pelat absorber) juga tidak

termasuk teknologi yang sederhana. Alternatif bahan lain untuk pipa pemanas

yang jauh lebih murah tetapi dapat menghasilkan efisiensi yang hampir sama

dengan tembaga adalah pipa alumunium.

3

1.2 Perumusan Masalah

Pemanas air energi surya merupakan pemanas air energi surya dengan

teknologi sederhana dan tidak menggunakan jaringan listrik. Penggunaan bahan

pada pipa pemanas yaitu dengan bahan alumunium. Masalah yang ada dengan

penggunaan bahan alumunium adalah cara merekatkan pipa alumunium ke pelat

absorber. Alumunium merupakan bahan yang tidak mudah dilas walaupun pelat

absorbernya juga terbuat dari alumunium, bahkan lebih susah mengelas pipa

alumunium ke pelat alumunium dibanding mengelas pipa tembaga ke pelat

tembaga. Untuk itu pada penelitian ini fungsi pelat absorber digantikan dengan

reflektor berprofil parabola terpadu (compound parabolic) sehingga kolektornya

disebut compound parabolic collector (CPC).

Reflektor dapat dibuat dari bahan yang mempunyai sifat pantul energi

surya yang baik seperti pelat stainles steel, pelat alumunium tipis atau alumunium

foil. Dengan digantikannya pipa pemanas dari tembaga menjadi alumunium dan

fungsi pelat absorber tembaga digantikan dengan reflektor maka dari sisi biaya

dan teknologi pembuatannya menjadi lebih murah dan sederhana. Pada penelitian

ini akan diteliti unjuk kerja pemanas air dengan kolektor CPC yang dapat

dihasilkan dengan kondisi energi surya di Indonesia khususnya di Yogyakarta.

4

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti yaitu:

1. Membuat model pemanas air energi surya sederhana (jenis kolektor CPC

dengan sudut kurva 0o

2. Mengetahui unjuk kerja (temperatur maksimal dan efisiensi) pemanas air

yang dapat dihasilkan untuk menjajaki penggunaan pemanas air energi

surya jenis di Indonesia.

, diameter pipa 3/4” dan 5/8”) menggunakan bahan

yang murah, tersedia di pasar lokal dan teknologi yang sederhana.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini :

1. Menambah kepustakaan teknologi pemanas air surya.

2. dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi

pemanas air energi surya sederhana yang sesuai dengan kondisi cuaca di

Indonesia dan dapat diterima masyarakat.

3. Mengurangi ketergantungan penggunaan kayu bakar, minyak dan gas

bumi khususnya untuk memanaskan air.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan

Hasil penelitian A.B Copsey (1984) memperlihatkan bahwa tangki dengan

derajat strarifikasi thermal lebih baik akan menghasilkan fraksi surya lebih tinggi,

G.L Morison dan J.E Braun (1985) mengatakan bahwa unjuk kerja optimum

pemanas air terjadi pada laju aliran air rata-rata harian di kolektor yang sama

dengan laju aliran air pembebanan. Kolektor CPC sederhana tanpa pemvakuman

dapat mencapai efisiensi 50% hal ini dapat dicapai dengan penambahan material

honeycomb sebagai pengontrol laju kerugian konveksi pada kolektor (Pereira,

et.AL,2003). Pembuatan profil parabola, pengaturan fokus, prosedur pembuatan

dudukan pipa pemanas pada reflektor merupakan permasalahan yang umum pada

disain sebuah kolektor CPC di samping keuntungan dari kolektor CPC seperti

rugi-rugi panas yang kecil dan temperatur kerja yang cukup tinggi.

2.2 Dasar Teori

Pemanas air energi surya jenis pelat datar adalah pemanas air energi surya

yang sederhana, tidak memerlukan pompa, alat kontrol, sensor, dan jaringan

listrik. Air bersirkulasi dari kolektor ke tangki karena adanya perbedaan massa

jenis. Sistem pemanas air energi surya yang banyak digunakan umumnya adalah

jenis kolektor pelat datar dengan komponen utamanya pipa pemanas (pipa riser)

dan pelat absorber. Pemanas air energi surya memiliki beberapa jenis yaitu

pemanas air jenis pelat datar dan pemanas air jenis kolektor CPC. Pemanas air

6

yang menggunakan kolektor CPC akan menghasilkan panas yang lebih besar

dibandingkan dengan pemanas air yang tidak menggunakan kolektor CPC.

Isolasi

Tangki penyimpan

Tangki penyuplai Pipa air keluar

Pipa penghubung

Kolektor

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

Prinsip kerja pemanas air energi surya jenis pelat datar adalah sebagai berikut :

energi surya memanasi kolektor sehingga air dalam pipa kolektor menjadi panas,

air yang panas ini mempunyai massa jenis yang lebih kecil dari air yang lebih

dingin di sekitarnya sehingga bagian air yang panas ini merambat ke bagian atas

kolektor, masuk dalam tangki penyimpanan di bagian atas tangki penyimpanan

dan mendesak air dalam tangki penyimpanan yang lebih dingin ke bagian bawah

tangki penyimpanan. Air dingin yang terdesak ini selanjutnya akan keluar dari

tangki penyimpanan dan melalui pipa aliran air dingin masuk kolektor dari bagian

bawah kolektor. Karena sirkulasi air panas dari kolektor ke tangki penyimpan dan

7

air dingin dari tangki penyimpan ke kolektor terjadi tanpa bantuan pompa maka

sirkulasi ini disebut sirkulasi natural atau yang lebih dikenal sebagai prinsip

thermosyphon. Air dingin yang masuk kolektor akan dipanasi lagi dengan energi

surya yang diterima kolektor. Karena temperatur air dalam kolektor lebih tinggi

dari temperatur air yang ada dalam tangki penyimpan maka sirkulasi natural akan

terus berlangsung selama kolektor menerima energi surya dan akibatnya air dalam

tangki penyimpan makin lama makin panas. Temperatur yang dapat dicapai air

dalam tangki penyimpan tergantung pada energi surya yang diterima kolektor,

luas kolektor, banyaknya air, dan kualitas bahan isolasi tangki penyimpan

(umumnya air dalam tangki penyimpan dapat mencapai temperatur 60oC sampai

80oC). Jika air panas dalam tangki penyimpan akan digunakan maka kran

pengeluaran air panas dibuka, sehingga air panas dalam tangki penyimpan keluar.

Karena antara tangki penyimpan dan tangki penyuplai terhubung dengan pipa

aliran air penyuplai maka air dalam tangki penyuplai akan masuk ke dalam tangki

penyimpan melalui bagian bawah tangki penyimpan dan mendesak air panas

dalam tangki penyimpan ke atas dan keluar melalui kran pengeluaran air panas.

Penempatan kran pengeluaran air panas harus pada bagian atas tangki penyimpan

karena air terpanas dalam tangki penyimpan selalu berada pada bagian atas (air

terpanas mempunyai massa jenis terkecil) sementara penempatan saluran pipa

aliran air penyuplai ditempatkan pada bagian bawah tangki penyimpan agar air

penyuplai yang bertemperatur lebih rendah tidak teraduk dengan air terpanas yang

ada di dalam tangki penyimpan.

8

Kolektor merupakan bagian pada pemanas air (gambar 2.1) yang

menerima energi surya. Bagian-bagian sebuah kolektor CPC dapat dilihat pada

gambar 2.2 dan gambar 2.3. efisiensi kolektor sangat menentukan unjuk kerja

pemanas air secara keseluruhan. Efisiensi kolektor merupakan fungsi temperatur

fluida kerja masuk kolektor, semakin rendah temperatur fluida kerja masuk

kolektor efisiensi kolektor akan semakin tinggi, efisiensi sebuah kolektor

dinyatakan dengan persamaan :

−

−=G

TTUFF ai

LRR )(ταη (2.1)

dengan:

FR : Faktor pelepasan panas

G : Radiasi yang datang (W/m2)

Ta : Temperatur sekitar (K)

Ti : Temperatur fluida kerja masuk kolektor (K)

UL : Koefisien kerugian (W/(m2.K)

(τα) : Faktor transmitan-absorpan kolektor

Faktor pelepasan panas kolektor (FR

[ ])()()(. 0

aiLC

iPFF

TTUGATTCm

FR−−

−=

τα

) dihitung dengan persamaan :

(2.2)

dengan:

Ac : Luasan kolektor (m2)

Cpf

G : Radiasi yang datang (W/m

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

2)

9

mF : Massa fluida kerja dalam pipa di kolektor (Kg)

Ta : Temperatur sekitar (K)

Ti : Temperatur fluida kerja masuk kolektor (K)

T0 : Temperatur fluida kerja keluar kolektor (K)

UL : Koefisien kerugian (W/(m2

.K))

(τα) : Faktor transmitan-absorpan kolektor

Gambar 2.2 Bagian-bagian kolektor CPC sudut 00

Tutup Kaca

, diameter pipa 3/4”.

Air Masuk

Pipa Header Diameter Pipa 3/4”

Reflektor 00

Isolasi

Air Keluar

Pelat Absorber

10

Gambar 2. 3. Bagian-bagian kolektor CPC sudut 00

1. Pembuatan sudut kurva 0

, diameter pipa 5/8”.

Sudut kurva yang terbentuk antara garis tengah kertas gambar dengan alat

gambar membentuk sudut 0

o

o seperti yang terlihat pada gambar 2.5.

Kemudian gambar yang telah terbentuk di cerminkan terhadap garis

tengah pada kertas gambar

Gambar 2. 4. Sudut Kurva 0o

Pipa Header

Reflektor 00

Air Masuk

Air Keluar Tutup Kaca

Pelat Absorber

Isolasi

Diameter Pipa 5/8”

11




o




Gambar 2. 5. Sudut Kurva 15


o



o




Gambar 2. 2. Sudut Kurva 30

15o

o

30o

12

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat Penelitian

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

utama:

1. Kolektor (komponen utama) dengan kaca penutup.

2. Tangki penyuplai.

3. Tangki penampungan air panas berkapasitas 20 liter.

Gambar rancangan alat dapat dilihat sebagai berikut :

Gambar 3. 1. Gambar rancangan alat

13

Gambar 3. 2. Peletakan Termokopel

Keterangan :

1. T1

2. T

berada pada saluran masuk (pipa penghubung) pada kolektor.

2

3. T

berada pada saluran keluar (pipa penghubung) pada kolektor.

3

4. T

berada di dalam tangki penyimpan yakni 10 cm dari dasar tangki.

4 berada di bagian dalam tangki penyimpan yakni 25 cm di atas T3

.

T1 Ti

T2 To

T3

T4

14

Gambar 3. 3. Gambar rancangan tampak depan dan belakang

Keterangan :

1. Tangki penampung yang telah diberi isolasi.

2. Tangki penyuplai (jerigen).

3. Pipa penyuplai.

4. Pipa masuk air panas ke tangki penampung.

5. Pipa keluar air dingin dari tangki penampung maupun tangki penyuplai.

6. Kran pembuangan.

7. Kran air panas keluar.

8. Besi siku sebagai penyangga.

15

3.2 Cara kerja alat

Pada penelitian pemanas air termosifon energi surya dengan kolektor CPC

ini, air bersuhu rendah yang mengalir dari tangki penyuplai masuk ke pipa

kolektor bagian bawah. Pada kolektor, air dingin dipanaskan oleh energi surya

sehingga air menjadi panas dan keluar melalui pipa kolektor bagian atas. Karena

adanya perbedaan massa jenis antara air panas dan air dingin, di mana temperatur

air dalam kolektor lebih tinggi dari temperatur air yang ada dalam tangki

penyimpan maka terjadi sirkulasi natural dan akan terus berlangsung selama

kolektor menerima energi surya dan akibatnya air dalam tangki penyimpan makin

lama makin panas.

3.3 Variabel yang divariasikan

Variabel yang divariasikan pada penelitian ini adalah pada diameter pipa,

yaitu diameter pipa 3/4” dan diameter pipa 5/8”. Ukuran diameter pipa dapat

dilihat pada gambar 2.2 dan gambar 2.3.

16

3.4 Variabel yang diukur

Variabel yang diukur pada penelitian ini adalah :

1. Temperatur air sisi masuk kolektor (Ti

2. Temperatur air sisi keluar kolektor (T

).

o

3. Temperatur lingkungan.

).

4. Temperatur rata-rata tangki penyimpan.

5. Energi matahari (surya) yang datang (G)

Untuk pengukuran temperatur digunakan termokopel dan untuk pengukuran

radiasi surya digunakan solar sel yang telah di kalibrasi.

3.5 Langkah penelitian

Langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian ini adalah :

1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat pemanas air energi surya seperti

gambar 3.1 sebanyak 2 alat agar variabel yang divariasikan pada

penelitian ini dapat diambil datanya.

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

3. Menyiapkan alat pengukur radiasi surya dan alat pengukur temperatur.

4. Menyiapkan alat tulis untuk mencatat data penelitian.

5. Persiapan pengambilan data, pengambilan data dilakukan tiap 10 menit.

6. Waktu pengambilan data dimulai dari pukul 10.00 hingga 14.00 WIB.

17

3.6 Jadwal kegiatan penelitian

Jadwal kegiatan penelitian yang dilakukan adalah :

1. Persiapan bahan.

2. Pembuatan alat penelitian.

3. Pengujian dan perbaikan alat.

4. Pengolahan data.

5. Penulisan laporan.

3.7 Langkah Analisa data

Langkah analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada

parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (2.1)

dan persamaan (2.2). dengan perhitungan itu maka akan diperoleh nilai

efisiensi dan faktor pelepas panas. Dari beberapa percobaan pengambilan

data dan dilakukan perhitungan , maka akan didapat beberapa perbandinagn

nilai dari efisiensi. Kemudian didapat nilai efisiensi maksimal dari penelitian.

Data yang diperoleh dari pengambilan data kemudian diolah dengan

perhitungan-perhitungan. Analisa data akan lebih mudah dilakukan dengan

membuat grafik hubungan efisiensi kolektor dengan Ti/G.

18

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Pada proses penelitian, kita akan mengetahui data yang telah diambil

dengan variasi alat yang berbeda. Pengambilan data tiap variasi dilakukan

beberapa kali untuk mendapatkan data yang akurat dari setiap variasi yang

dilakukan. Tempat pengambilan data di lakukan di lingkungan universitas

sanata Dharma.

Dalam penelitian pemanas air energi surya menggunakan kolektor

CPC yang dilakukan dapat diketahui dengan pengambilan data (mengukur

variabel) kemudian mengolahnya menggunakan persamaan 2.1 dan 2.2 untuk

mengetahui efisiensi kolektor dan faktor pelepasan panas kolektor.

Pengambilan data pemanas air energi surya menggunakan kolektor CPC sudut

parabola 0o, pada diameter pipa yaitu 5/8 inci dan 3/4 inci. Dalam penelitian

yang telah dilaksanakan, intensitas energi surya yang datang juga diambil

menggunakan alat pengukur Gt (Day Star) yang akan digunakan dalam

perhitungan untuk mengetahui efisiensi kolektor dan faktor pelepasan panas

kolektor.

19

Tahap pengambilan data penelitian :

Tabel 4.1 Pengambilan data pada tanggal 2 mei 2009.

Waktu G Kolektor 1

(CPC 00, Pipa 3/4”) Kolektor 2

(CPC 00, Pipa 5/8”) T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

10.40 853 B 20 20 20 20 20 20 20 20 10.50 719 B 34 30 21 25 30 30 21 35 11.00 872 B 28 43 21 37 30 44 28 43 11.10 725 B 29 43 28 38 33 45 33 42 11.20 792 B 29 43 30 37 36 46 36 42 11.30 808 B 32 44 37 28 38 49 37 43 11.40 900 B 36 48 36 38 42 51 38 45 11.50 914 B 41 51 35 31 43 52 37 49 12.00 873 B 42 53 36 43 44 52 41 50 12.10 853 B 42 53 38 45 43 51 43 51 12.20 826 B 42 53 42 44 45 52 44 51 12.30 838 B 42 54 44 48 46 56 46 53 12.40 830 B 43 52 45 46 46 58 43 56 12.50 770 B 44 54 46 49 50 56 44 57 13.00 698 B 46 53 49 51 50 53 49 57 13.10 534 B 48 53 50 51 51 54 50 58 13.20 647 B 46 54 51 51 50 51 51 59 13.30 634 B 46 54 52 51 51 54 52 60 13.40 660 B 48 58 48 45 50 56 49 60 13.50 632 B 46 58 50 48 48 52 51 54 14.00 787 B 49 56 48 44 44 53 50 57

20

Gambar 4.1 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1 (CPC 00,

Diameter pipa 3/4”), Tanggal 2 Mei 2009.

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

• T

,

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

Keterangan :

1

• T


2

• T


3

• T



.

21

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

Mei 2009.

22

Tabel 4.2 Pengambilan data pada tanggal 14 mei 2009

Tgl 14-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00,Pipa 3/4”)

Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”)

Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

10.50 696 B 20 20 20 20 20 20 20 20

11.00 754 B 23 24 19 19 20 26 19 23

11.10 788 B 25 37 19 21 19 47 19 28

11.20 793 B 26 38 21 28 22 45 21 35

11.30 862 B 27 42 22 28 25 46 26 35

11.40 927 B 28 41 24 32 25 46 30 36

11.50 697 B 32 40 27 29 29 51 30 37

12.00 150 D 28 40 30 33 29 48 32 40

12.10 767 B 32 41 34 35 29 49 35 42

12.20 430 B 33 43 34 35 28 50 35 42

12.30 71 D 33 37 37 41 27 43 40 43

12.40 404 B 34 38 38 40 27 46 40 42

12.50 170 D 34 40 38 38 28 49 38 42

13.00 172 D 34 37 37 40 28 46 40 42

13.10 165 D 35 37 38 38 29 46 38 42

13.20 135 D 35 38 38 38 29 46 40 42

13.30 253 D 34 37 38 38 29 45 40 41

13.40 147 D 34 40 37 37 29 46 40 41

13.50 54 D 34 37 40 40 27 43 40 41

14.00 86 D 34 37 40 40 28 43 41 42

23

15

20

25

30

35

40

45

0 50 100 150 200

Waktu, Menit

Suhu

, o C T1

T2

T3

T4


15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 50 100 150 200

Waktu, Menit

Suhu

, o C T1

T2

T3

T4

,



• T

,


Keterangan :

1

• T


2

• T


3

• T



.

24


Mei 2009.

25

Tabel 4. 3. Pengambilan Data Tanggal 15 Mei 2009

15-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00, Pipa3/4”)

Kolektor 2 (CPC 00, Pipa5/8”)

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

26

15

20

25

30

35

40

45

50

0 50 100 150 200

Waktu, Menit

Suhu

, o C T1

T2

T3

T4


15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 50 100 150 200

waktu, menit

Suh

u, o

C T1

T2

T3

T4

,



Keterangan :

,


• T1

• T


2

• T


3

• T


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

27


Mei 2009.

28

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

16-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00, Pipa3/4”)


Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 10.30 954 B 20 20 20 20 20 20 20 20 10.40 931 B 26 28 18 18 24 32 19 27 10.50 821 B 25 36 19 20 25 42 20 32 11.00 910 B 27 35 22 27 27 51 25 35 11.10 195 D 27 34 21 27 25 52 26 35 11.20 180 D 27 30 25 28 24 46 29 36 11.30 169 D 27 32 26 29 27 48 30 36 11.40 275 D 27 35 27 29 28 51 28 35 11.50 179 D 28 34 29 30 30 51 29 36 12.00 778 B 32 38 30 30 34 60 27 38 12.10 786 B 34 40 29 38 35 60 27 41 12.20 681 B 35 38 30 37 34 60 29 43 12.30 220 D 34 38 35 39 33 56 35 45 12.40 702 B 34 43 37 38 36 58 35 43 12.50 337 B 34 40 41 43 35 59 35 44 13.00 92 D 35 38 42 43 35 54 40 46 13.10 94 D 34 37 42 43 33 52 41 45 13.20 105 D 34 37 42 43 30 52 41 45 13.30 136 D 33 36 42 43 32 51 40 44 13.40 151 D 33 38 41 42 32 52 37 43 13.50 173 D 35 38 41 41 33 56 36 43 14.00 272 D 35 40 41 41 34 53 37 43

29

15

20

25

30

35

40

45

0 50 100 150 200

Waktu, Menit

Suhu

, o C T1

T2

T3

T4


15

25

35

45

55

65

0 50 100 150 200

Waktu, Menit

Suh

u, o

C T1

T2

T3

T4

,



• T

,


Keterangan :

1

• T


2

• T


3

• T



30


Mei 2009.

31


Tgl 22-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00, Pipa3/4”)



10.40 491 B 20 20 20 20 20 20 20 20

10.50 740 B 23 24 18 18 26 37 19 25

11.00 880 B 25 37 19 20 26 43 18 29

11.10 926 B 26 37 20 28 27 43 21 33

11.20 929 B 27 42 23 28 27 43 25 35

11.30 923 B 28 41 24 32 27 43 27 35

11.40 909 B 32 41 27 29 27 43 28 35

11.50 890 B 28 40 31 33 30 45 30 36

12.00 820 B 32 41 33 36 35 49 32 41

12.10 827 B 33 43 34 35 36 51 35 43

12.20 682 B 33 37 37 41 37 50 37 43

12.30 428 B 34 38 38 40 35 43 37 44

12.40 112 D 34 40 38 38 35 41 38 44

12.50 135 D 34 37 37 40 36 43 40 43

13.00 165 D 35 37 38 38 35 41 42 44

13.10 127 B 35 38 38 38 34 38 40 43

13.20 68 D 34 37 38 38 32 36 40 43

13.30 108 D 34 40 37 37 30 37 38 43

13.40 408 B 34 37 39 39 31 36 38 43

13.50 56 D 34 38 40 40 32 33 43 44

14.00 82 D 34 38 40 40 29 31 43 43

32

15

20

25

30

35

40

45

0 50 100 150 200

Waktu, Menit

Suhu

, o C T1

T2

T3

T4


15

25

35

45

55

0 50 100 150 200

Waktu, Menit

Suhu

,o C T1

T2

T3

T4

,



• T

,


Keterangan :

1

• T


2

• T


3

• T



33


Mei 2009.

34

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

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

Kolektor 2 (CPC 00, Pipa 5/8”)


10.50 350 B 20 20 20 20 20 20 20 20

11.00 209 D 26 27 19 19 25 30 20 27

11.10 197 D 25 36 19 20 27 27 21 27

11.20 258 D 26 34 23 27 27 27 21 27

11.30 920 B 26 36 21 27 29 35 18 32

11.40 286 D 26 30 25 28 27 29 22 32

11.50 528 B 26 31 26 29 29 33 24 34

12.00 766 B 27 35 27 29 30 35 27 35

12.10 754 B 28 34 29 30 29 35 29 36

12.20 722 B 32 37 30 30 32 35 33 37

12.30 725 B 34 40 29 38 33 36 34 35

12.40 790 B 35 38 30 37 35 38 30 37

12.50 714 B 34 38 36 39 35 40 32 41

13.00 774 B 34 43 37 38 35 41 35 42

13.10 665 B 34 40 41 43 38 40 37 43

13.20 629 B 35 39 42 43 40 40 40 43

13.30 998 B 34 37 42 43 40 40 40 43

13.40 552 B 34 37 42 43 41 41 41 43

13.50 509 B 33 36 42 42 41 41 42 43

14.00 427 B 35 40 41 41 37 41 42 43

35

15

20

25

30

35

40

45

0 50 100 150 200

Waktu, Menit

Suhu

, o C T1

T2

T3

T4


15

20

25

30

35

40

45

0 50 100 150 200

Waktu, Menit

Suh

u,o

C T1

T2

T3

T4

,



• T

,


Keterangan :

1

• T


2

• T


3

• T



36


Mei 2009.

37


27-5-2009 Kolektor 1 (CPC 00, Pipa 3/4”)



10.40 945 B 20 20 20 20 20 20 20 20

10.50 112 B 27 33 23 27 28 30 22 22

11.00 76 D 27 30 25 28 29 32 24 24

11.10 933 B 28 46 24 40 35 44 19 23

11.20 1010 B 27 44 21 42 27 37 19 26

11.30 969 B 29 42 30 37 28 40 21 32

11.40 1009 B 29 46 38 42 27 43 25 30

11.50 908 B 30 44 36 40 29 42 33 32

12.00 775 B 28 49 36 43 34 44 30 30

12.10 450 B 30 43 34 43 35 43 35 36

12.20 365 B 30 44 30 43 35 43 35 37

12.30 449 D 33 41 32 44 36 43 40 41

12.40 245 D 34 41 37 44 36 43 41 41

12.50 306 D 34 41 38 44 36 43 40 41

13.00 268 D 35 42 37 43 37 42 41 40

13.10 462 B 35 42 36 42 36 43 40 37

13.20 111 D 35 38 41 43 34 41 42 42

13.30 382 B 36 39 40 41 35 41 42 42

13.40 598 B 34 38 42 43 35 42 42 42

13.50 390 B 34 40 41 41 36 43 36 42

14.00 385 B 35 43 38 37 34 43 37 43

38

15

25

35

45

55

0 50 100 150 200

Waktu, Menit

Suhu

,o C T1

T2

T3

T4


15

20

25

30

35

40

45

50

0 50 100 150 200

Waktu, Menit

Suhu

,o C T1

T2

T3

T4

,



• T

,


Keterangan :

1

• T


2

• T


3

• T



39


Mei 2009.

4.2 Pembahasan

Dalam menentukan efisiensi kolektor (η) dan faktor pelepasan panas

kolektor (FR) digunakan koefisien kerugian total (UL) perancangan praktis dengan

harga UL dapat diambil sebesar 8 W/(m2oC), nilai transmisi-absorptansi (τα)

sebesar 0,8 dan nilai-nilai yang telah diketahui @ 5/8in = 2,15 kg, dan Ac = 1,26

m2.

Maka untuk mengetahui efisiensi terlebih dahulu melakukan pencarian

terhadap faktor pelepasan panas kolektor (FR

[ ])()()(. 0

aiLC

iPFFR TTUGA

TTCmF−−

−=

τα

) dengan persamaan:

Sebagai contoh perhitungan diambil data Tabel 4.2 tanggal 14 Mei 2009 jam

11.50 WIB kolektor 1 (CPC 00, diameter pipa 3/4”) yakni radiasi matahari (G) =

40

697 W/m2, suhu masuk kolektor (T1) = 32 oC, suhu keluar kolektor (T2) = 40 oC,

dan suhu udara sekitar saat itu (Ta) = 30 o

[ ])()()(. 0

aiLC

iPFFR TTUGA

TTCmF−−

−=

τα

C.

[ ])C30-C32(C) W/(m88,0 W/m697m 1,26)C40-C32(C)J/(Kg.4180kg29,3

ooo222

ooo

×−×××

=RF

27,0=RF

Efisiensi (η):

−

−=G

TTUFF aiLRR )(ταη

×−×=

2

ooo2

W/m697C30-C32C) W/(m827,08,027,0η

21,0=η

Untuk mempermudah perhitungan lainnya maka hasil FR dan dan η disajikan

dalam bentuk tabel sebagai berikut :

41

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

Tgl 2-5-2009 Kolektor 1

(CPC 00, Pipa 3/4”)

Kolektor 2 (CPC 00,Pipa

5/8”)

Kolektor 1 (CPC 00, Pipa

3/4”)


5/8”) Kolektor

1 Kolektor

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

42

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

2 Mei 2009.

Keterangan :

• Kolektor 1 : kolektor CPC sudut kurva 00


dan diameter pipa 3/4” 0

Dari grafik dan tabel, di dapatkan :

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 1 (CPC 0

dan diameter pipa 5/8”

0, diameter pipa 3/4”) adalah

η = 13,64%


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

, diameter pipa 5/8”) adalah

η = 12,57%

2.

43

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


(CPC 00,Pipa 3/4”)

Kolektor 2 (CPC 00, Pipa

5/8”)


3/4”)


5/8”) Kolektor

1 Kolektor

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

44


14 Mei 2009.

Keterangan :







0



η = 13,78%

0



η = 28,24%

2.

45

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





Kolektor 1

Kolektor 2

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

46


15 Mei 2009

Keterangan :








η = 15,40%




η = 22,61%

2.

47






Kolektor 1

Kolektor 2

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

48


16 Mei 2009

Keterangan :








η = 10,48%




η = 24,24%

2.

49






Kolektor 1

Kolektor 2

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

50


22 Mei 2009

Keterangan :








η = 13,24%




η = 15,53%

2.

51



(CPC 00,Pipa 3/4”)


5/8”)


3/4”)


5/8”) Kolektor

1 Kolektor

2 Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 FR η FR η Ti/G Ti/G 10.50 350 B 20 20 20 20 20 20 20 20 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0571 0.0571 11.00 209 D 26 27 19 19 25 30 20 27 0.0599 -0.0117 0.2879 -0.0452 0.1244 0.1196 11.10 197 D 25 36 19 20 27 27 21 27 0.6643 -0.1430 0.0000 0.0000 0.1269 0.1371 11.20 258 D 26 34 23 27 27 27 21 27 0.4004 -0.0025 0.0000 0.0000 0.1008 0.1047 11.30 920 B 26 36 21 27 29 35 18 32 0.1554 0.0892 0.0962 0.0527 0.0283 0.0315 11.40 286 D 26 30 25 28 27 29 22 32 0.1830 0.0133 0.0944 0.0042 0.0909 0.0944 11.50 528 B 26 31 26 29 29 33 24 34 0.1313 0.0533 0.1109 0.0400 0.0492 0.0549 12.00 766 B 27 35 27 29 30 35 27 35 0.1499 0.0777 0.0974 0.0474 0.0352 0.0392 12.10 754 B 28 34 29 30 29 35 29 36 0.1156 0.0581 0.1171 0.0577 0.0371 0.0385 12.20 722 B 32 37 30 30 32 35 33 37 0.1062 0.0473 0.0637 0.0284 0.0443 0.0443 12.30 725 B 34 40 29 38 33 36 34 35 0.1306 0.0555 0.0644 0.0281 0.0469 0.0455 12.40 790 B 35 38 30 37 35 38 30 37 0.0605 0.0269 0.0605 0.0269 0.0443 0.0443 12.50 714 B 34 38 36 39 35 40 32 41 0.0885 0.0371 0.1123 0.0458 0.0476 0.0490 13.00 774 B 34 43 37 38 35 41 35 42 0.1829 0.0820 0.1236 0.0542 0.0439 0.0452 13.10 665 B 34 40 41 43 38 40 37 43 0.1432 0.0560 0.0510 0.0175 0.0511 0.0571 13.20 629 B 35 39 42 43 40 40 40 43 0.1030 0.0366 0.0000 0.0000 0.0556 0.0636 13.30 998 B 34 37 42 43 40 40 40 43 0.0467 0.0246 0.0000 0.0000 0.0341 0.0401 13.40 552 B 34 37 42 43 41 41 41 43 0.0874 0.0269 0.0000 0.0000 0.0616 0.0743 13.50 509 B 33 36 42 42 41 41 42 43 0.0934 0.0263 0.0000 0.0000 0.0648 0.0806 14.00 427 B 35 40 41 41 37 41 42 43 0.1978 0.0285 0.1671 0.0178 0.0820 0.0867

52

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

25 Mei 2009

Keterangan :






Efisiensi tertinggi pada Kolektor 1 (CPC 00, diameter pipa 3/4”) adalah

η = 8,92%




η = 5,77%

2.

53



(CPC 00,Pipa 3/4”)


5/8”)


3/4”)


5/8”) Kolektor

1 Kolektor

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

54


27 Mei 2009

Keterangan :








η = 20,13%

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 2 (CPC 00, diameter pipa 5/8”) adalah

η = 13,46%

Radiasi surya rata-rata adalah 530,9 W/m2

.

55

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Dari penelitian yang dilaksanakan, maka dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut:

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

sudut kurva 00

2. Diketahui unjuk kerja kolektor (temperatur maksimal yang dicapai pada

titik T4 atau pada temperatur air panas yaitu mencapai 60

dengan diameter pipa 3/4” dan 5/8”) dengan bahan yang

mudah didapat serta menggunakan teknologi yang sederhana.

0C dan efisiensi

maksimal mencapai 28,24% yaitu pada kolektor 2 dengan CPC 00

,

diameter pipa 5/8”) pemanas air yang dihasilkan.

56

Saran

1. Diharapkan untuk membuat konstruksi alat benar-benar terisolasi dengan

baik agar tidak ada kebocoran.

2. Jika ingin mendapatkan hasil yang berbeda dapat mencoba alat ini dengan

variasi yang berbeda, seperti merubah sudut CPC yang digunakan.

3. Jika ingin dipasarkan, diharapkan pemilihan bahan yang baik sehingga

didapatkan kualitas dan higienis air dapat terjaga dengan baik.

4. Pada saat melakukan penelitian diharapkan untuk menempatkan alat ini

pada sinar matahari dan jangan terhalangi.

57

DAFTARA PUSTAKA

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

Paramita.

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

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

Madison

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

Characteristics of Thermosyphon solar Water heaters”, Solar Enerry, 34,pp.389-

405

Materi Energi dan Sumber Daya Mineral (2003), Kebijakan Pengembangan

Energi Terbarukan dan Konservasi Energi (Energi Hijau), Departemen Energi dan

Sumber Daya Mineral, Jakarta

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

Collector With Convection Controler By a Honeycomb Tim Material: A

Compromise With Stagnation Temperatur Control And Survival Of Cheap

Fabrication Materials”, ISES Solar Word Congress 2003 Solar Energy for a

Sustainable Future, June, 14-19,2003, Goterborg, Sweden.

58

LAMPIRAN

Gambar alat pemanas air energi surya menggunakan kolektor CPC 0 derajat,

diameter pipa 3/4” (kiri) dan 5/8” (kanan)

Gambar Termok Logger (kiri) dan Solar meter (kanan)

59

Gambar alat pemanas air energi surya (tampak depan) menggunakan kolektor

CPC 0 derajat, diameter pipa 3/4” (kiri) dan 5/8” (kanan)

Gambar Phyranometer (kiri), Storage dan Display Global Water (kanan)

jurusan teknik mesin fakultas sains dan teknologi

Documents