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