PEMANAS AIR TENAGA SURYA DENGAN KOLEKTOR PIPA SERI DAN PIPA PARALEL TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin

Gratis

0
0
82
7 months ago
Preview
Full text

PEMANAS AIR TENAGA SURYA DENGAN KOLEKTOR PIPA SERI DAN PIPA PARALEL TUGAS AKHIR

  Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Program Studi Teknik Mesin Disusun Oleh :

THOMAS YUDANTO KURNIAWAN PERWIRANEGARA

  NIM : 035214011

JURUSAN TEKNIK MESIN

  Solar Water Heater with Series and Parallel pipe Collector FINAL PROJECT

  Pressented as partial fulfillment of The requirement to obtain

  The Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

  By :

THOMAS YUDANTO KURNIAWAN PERWIRANEGARA

  Student Number : 035214011

MECHANICAL ENGINEERING PROGRAM

  PERNYATAAN

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam masalah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta,

  9 Januari 2008 Thomas Yudanto Kurniawan

HALAMAN PERSEMBAHAN

  Tugas akhir ini kupersembahkan sebagai tanda syukur dan kasihku untuk : Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberiku berkat dan kelimpahan rahmat – Nya.

  Papa dan Mama tercinta yang telah memberikan segalanya untuk keberhasilan studiku.

  Kakakku yang telah memberikan dukungan dan petunjuk. Untuk kekasihku yang selalu menemaniku, memberiku semangat dan motivasi.

  Untuk teman – teman seperjuangan semua.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir : Pemanas Air Energi Surya dengan Kolektor Pipa Seri dan Pipa Paralel ini dengan baik.

  Tujuan dari penyusunan Tugas Akhir ini adalah sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan jenjang program Strata 1 (S-1) pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Dari hati yang terdalam kiranya penulis tidak lupa mengucapkan banyak terima kasih atas segala bantuan, saran dan fasilitas serta segala sesuatunya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, kepada :

  1. Ir. Greg. Heliarko, S.J., S.S., B.ST., MA., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma.

  4. Segenap Dosen di jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma yang telah mendidik kami dengan pengetahuan yang sangat membantu dalam penyelesaian tugas ini.

  5. Segenap staf dan karyawan sekretariat Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma yang telah banyak membantu penulis.

  6. Bapak, Ibu tercinta dan juga kakak penulis yang telah mendoakan dan memberikan segala sesuatunya kepada penulis.

  7. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2003, terima kasih atas kerjasama yang telah terjalin sampai saat ini.

  8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, yang telah banyak memberikan bantuan kepada penulis.

  Penulis menyadari bahwa di dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan serta jauh dari sempurna. Untuk itu penulis mohon maaf atas segala kekurangan dan kesalahan yang terdapat dalam penulisan ini. Saran serta kritik membangun dari pembaca sangat diharapkan penulis demi perbaikan di kemudian hari.

  

INTISARI

  Penelitian pemanas air energi surya ini bertujuan untuk mengukur temperatur yang dapat dihasilkan dan mengetahui faktor efisiensi suatu alat pemanas air tenaga surya.

  Sistem pemanas air ini menggunakan kolektor pipa seri dan kolektor pipa paralel, selain itu pemanas air ditambahkan reflektor untuk memperluas bidang

  2

  penyerapan radiasi matahari. Kolektor yang digunakan mempunyai luas 0,5 m , sedangkan variabel yang diukur antara lain temperatur kolektor (T1), temperatur kaca (T2), temperatur air masuk kolektor (T3), temperatur air keluar kolektor (T4), temperatur tangki bagian bawah (T5), temperatur tangki atas (T6), temperatur lingkungan dan air keluaran dari tangki.

  Dari hasil penelitian diperoleh faktor efisiensi terbesar untuk kolektor pipa seri sebesar 84% dan untuk kolektor pipa paralel sebesar 77,4%. Suhu pengeluaran air panas tertinggi yang dikeluarkan tiap 1 jam untuk kolektor pipa seri adalah 67,3 C dan untuk kolektor pipa paralalel adalah 65,5

  C.

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i TITLE PAGE .................................................................................................... ii PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN DOSEN PEMBIMBING ................................ iv HALAMAN PENGESAHAN DOSEN PENGUJI ......................................... v HALAMAN PUBLIKASI................................................................................. vi HALAMAN PERSEMBAHAN ....................................................................... vii

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

  

INTISARI .......................................................................................................... x

DAFTAR ISI...................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR......................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN

  1.6. Manfaat penelitian................................................................... 8

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1. Dasar teori ............................................................................... 9

  2.2.1. Kolektor ........................................................................ 9

  2.2.2. Reflektor........................................................................ 14

  2.2.3. Tangki penyimpan air ................................................... 15

  2.2.4. Isolasi ............................................................................ 16

  2.2.5. Pipa saluran air.............................................................. 17

  2.2.6. Keran pengeluaran air panas ......................................... 17

  2.2. Penelitian yang pernah dilakukan .............................................. 17

  BAB III METODE PENELITIAN

  3.1. Skema alat ............................................................................... 19

  3.2. Langkah penelitian .................................................................. 21

  3.3. Langkah perhitungan............................................................... 21

  BAB IV PEMBAHASAN

  4.3.1. Kolektor pipa seri dengan reflektor............................. 37

  4.3.2. Kolektor pipa paralel dengan reflektor ....................... 40

  4.4. Grafik distribusi suhu terhadap waktu .................................... 42

  4.4.1. Kolektor pipa seri dengan reflektor............................... 43

  4.4.2. Kolektor pipa paralel dengan reflektor ......................... 45

  4.5. Grafik distribusi suhu air keluar kolektor .................................. 48

  4.6. Grafik Faktor Efisiensi (F’)........................................................ 51

  4.7 Grafik T air keluar, T storage terhadap waktu ............................ 54

  4.8 Grafik F' vs (T rata-rata – T lingkungan )/Gt ........................................... 55

  4.9 Grafik Gt vs waktu ...................................................................... 57

  BAB V KESIMPULAN

  5.1. Kesimpulan ............................................................................. 60

  5.2. Saran ..................................................................................... 61

  

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 62

LAMPIRAN....................................................................................................... 63

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Radiasi surya ................................................................................... 4Gambar 1.2 Pemanas air sistem termosifon........................................................ 6Gambar 2.1 Kolektor pipa seri dan pipa parallel ................................................ 10Gambar 2.2 Bagian – bagian kolektor................................................................. 11Gambar 2.3 Gelombang radiasi matahari............................................................ 12Gambar 3.1 pemanas air sistem termosifon ........................................................ 19Gambar 4.1 Grafik hubungan distribusi suhu dengan waktu pada kolektor pipa seri kesatu dengan reflektor..................................................... 43Gambar 4.2 Grafik hubungan distribusi suhu dengan waktu pada kolektor pipa seri kedua dengan reflektor ..................................................... 43Gambar 4.3 Grafik hubungan distribusi suhu dengan waktu pada kolektor pipa seri ketiga dengan reflektor ..................................................... 44Gambar 4.4 Grafik hubungan distribusi suhu dengan waktu pada kolektor pipa seri keempat dengan reflektor ................................................. 44Gambar 4.5 Grafik hubungan distribusi suhu dengan waktu pada kolektorGambar 4.8 Grafik hubungan distribusi suhu dengan waktu pada kolektor pipa paralel ketiga dengan reflektor................................................ 46Gambar 4.9 Grafik hubungan distribusi suhu dengan waktu pada kolektor pipa paralel keempat dengan reflektor ............................................ 47Gambar 4.10 Grafik hubungan distribusi suhu dengan waktu pada kolektor pipa paralel kelima dengan reflektor............................................... 47Gambar 4.11 Grafik distribusi suhu air keluar kolektor kesatu .......................... 48Gambar 4.12 Grafik distribusi suhu air keluar kolektor kedua........................... 49Gambar 4.13 Grafik distribusi suhu air keluar kolektor ketiga........................... 49Gambar 4.14 Grafik distribusi suhu air keluar kolektor keempat....................... 50Gambar 4.15 Grafik distribusi suhu air keluar kolektor kelima.......................... 50Gambar 4.16 Grafik faktor efisiensi F’ kesatu.................................................... 51Gambar 4.17 Grafik faktor efisiensi F’ kedua .................................................... 51Gambar 4.18 Grafik faktor efisiensi F’ ketiga .................................................... 52Gambar 4.19 Grafik faktor efisiensi F’ keempat ................................................ 52Gambar 4.20 Grafik faktor efisiensi F’ kelima ................................................... 53Gambar 4.25 Gt vs waktu kolektor pipa seri kesatu ........................................... 57Gambar 4.26 Gt vs waktu kolektor pipa seri kedua ............................................ 57Gambar 4.27 Gt vs waktu kolektor pipa seri ketiga............................................ 58Gambar 4.28 Gt vs waktu kolektor pipa seri keempat ........................................ 58Gambar 4.29 Gt vs waktu kolektor pipa seri kelima........................................... 59

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data pengamatan kolektor pipa seri kesatu......................................... 25Tabel 4.2 Data pengamatan kolektor pipa seri kedua ......................................... 26Tabel 4.3 Data pengamatan kolektor pipa seri ketiga ......................................... 27Tabel 4.4 Data pengamatan kolektor pipa seri keempat ..................................... 28Tabel 4.5 Data pengamatan kolektor pipa seri kelima ........................................ 29Tabel 4.6 Data pengamatan kolektor pipa paralel kesatu ................................... 30Tabel 4.7 Data pengamatan kolektor pipa paralel kedua .................................... 31Tabel 4.8 Data pengamatan kolektor pipa paralel ketiga.................................... 32Tabel 4.9 Data pengamatan kolektor pipa paralel keempat ................................ 33Tabel 4.10 Data pengamatan kolektor pipa paralel kelima................................. 34Tabel 4.11 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa seri kesatu..................... 37Tabel 4.12 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa seri kedua ..................... 38Tabel 4.13 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa seri ketiga ..................... 38Tabel 4.14 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa seri keempat ................. 39Tabel 4.15 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa seri kelima .................... 39

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Pemanas Air Energi Surya Air panas sekarang ini banyak digunakan dalam beberapa keperluan antara

  lain, mulai dari keperluan rumah tangga seperti untuk mencuci laundry hingga untuk proses – proses industri. Ide dasar dari penggunaan pemanas air tenaga surya ini adalah sebagai energi alternatif pengganti dari energi listrik yang harganya semakin melonjak dan juga untuk menghemat bahan bakar fosil. Air panas ini dapat disediakan langsung dengan cara yang mudah melalui peralatan pemanas air tenaga air dengan sistem tenaga surya. Tujuan dari pemanas air tenaga surya ini untuk menghemat energi listrik yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan air panas, melalui pancaran tenaga surya / sinar matahari langsung ini, kita dapat memperoleh pemanasan air tanpa harus menggunakan energi listrik.

  Pemanas air energi surya yang kebanyakan dari jenis termosifon telah banyak digunakan di Jepang, Australia, dan Israel. Pemanas termosifon menggunakan zat anti beku atau dengan mensirkulasi air langsung melalui kolektor.

  Pemanas air sistem termosifon merupakan sistem pemanas air yang sederhana, sistem ini hanya terdiri dari sebuah tangki penyimpan yang ditempatkan lebih tinggi di bagian atas dari kolektor. Termosifon terjadi karena perbedaan massa jenis fluida, apabila air di dalam kolektor memperoleh panas dari matahari maka massa jenisnya turun, segera setelah perbedaan massa jenis antara kolektor maka massa jenis fluida yang telah mengecil akan naik kedalam tangki penyimpanan karena terdorong oleh fluida yang mempunyai massa jenis lebih besar yang masih dalam keadaan dingin, maka terjadilah suatu sirkulasi.

  Sirkulasi ini berlanjut sampai seluruh sistem mencapai temperatur yang seragam. Gerakan sirkulasi fluida ini tidak lagi memerlukan sensor temperatur, alat – alat kontrol, pompa serta motor.

  Pemanas air energi surya merupakan suatu peralatan pemanas air yang menggunakan media pemanas yang diperoleh dari radiasi atau pancaran sinar matahari. Pada prinsipnya pemanas air tenaga surya ini didasari prinsip mekanika matahari dengan radiasi pancaran sinar matahari, kemudian panas mengalir secara konduksi sepanjang pelat penyerap dan melalui atau pipa tembaga. Dari pelat penyerap panas kemudian dipindahkan ke fluida dalam saluran melalui cara konveksi, apabila sirkulasi dilakukan dengan pompa, biasa kita sebut sebagai konveksi paksa.

  Penggunaan energi surya meliputi kedudukan pengaturan kedudukan permukaan kolektor pada berbagai sudut dengan bidang horisontal. Lapisan luar dari matahari yang disebut lapisan fotosfer memancarkan suatu radiasi yang kontinyu. Ozon di atmosfer menyerap radiasi dengan panjang gelombang pendek (ultraviolet), karbondioksida dan uap air yang menyerap sebagian radiasi dengan panjang gelombang yang lebih panjang (inframerah). Selain penggunaan radiasi yang langsung atau oleh penyerap tersebut, masih ada radiasi yang dipancarkan oleh molekul – molekul gas, debu, uap air dalam atmosfer sebelum sampai ke bumi sebagai radiasi sebaran. Jaringan meteorologi di banyak negara telah mengukur radiasi total yang diterima pada suatu permukaan horisontal untuk kepentingan pertanian dan dan lain – lain, yaitu jumlah komponen radiasi

Gambar 1.1 Radiasi surya

  Pada pemanas air energi surya pada umumnya terdiri dari selembar bahan konduktif thermal yang biasa disebut pelat penyerap atau kolektor yang terhubung dengan pipa tembaga sebagai penyalur panas ke fluida. Radiasi thermal ditransmisikan melalui penutup yang transparan dan diubah menjadi panas pada pelat penyerap tersebut. Bagian dasar dan sisi – sisi kolektor diisolasi. Isolasi ini bertujuan untuk mengurangi pelepasan kalor ke lingkungan. Alat pemanas cairan ini digunakan untuk keperluan industri dan sistem air panas untuk keperluan

  1. 2. Pemanas air sistem termosifon

  Prinsip kerja sistem pemanas air tenaga surya ini adalah pertama air dimasukkan ke dalam alat pemanas ini hingga tangki cadangan atau tangki penyimpan air dingin terisi penuh, ini dimaksudkan agar siklus termosifon dapat terjadi secara kontinyu. Air dipanaskan di dalam kolektor, setelah suhu naik maka massa jenis air akan menjadi lebih ringan dari air dingin, air panas akan mengalir ke bagian atas kolektor karena terdorong oleh air dingin yang mempunyai massa jenis lebih besar dan kemudian masuk ke dalam tangki penyimpanan yang terletak di atas kolektor. Karena adanya dorongan air dingin ke kolektor menyebabkan air panas akan ikut terdorong mengalir keluar dari kolektor pemanas menuju tangki penyimpan air panasyang terletak lebih rendah daripada tangki penyimpan air dingin. Demikian siklus ini bekerja, air dingin akan terpanasi oleh kolektor sehingga massa jenisnya menjadi lebih ringan dan akan terdorong oleh kolektor dan akan terdorong ke atas oleh air dingin, siklus ini akan terus berlansung berulang – ulang hingga seluruh air akan mencapai suhu yang seragam.

  Pemanas air tenaga surya ini adalah sistem pasif karena tidak suatu tangki dan selanjutnya dari tangki air yang telah panas kemudian disalurkan untuk berbagai macam kebutuhan.

Gambar 1.2 Pemanas air sistem termosifon Berbeda dengan pemanas air yang bekerja dengan menggunakan pompa.

  Sistem pompa biasanya dipakai pada daerah dingin, karena udara dingin dapat menyebabkan beku pada pipa penyalur air. Solusi untuk masalah ini adalah dengan menggunakan zat antibeku dan kemudian dipasang penukar kalor atau

  

heat exchanger pada tangki penyimpan air panas. Sistem penukar panas dipompa sekeliling tangki untuk mengisolasi agar air yang telah panas, tidak terpengaruh oleh temperatur lingkungan yang lebih dingin.

  1.3 Rumusan Masalah

  Pada penelitian ini akan dibuat model pemanas air jenis termosifon yang tersusun seri dan bersusun pararel untuk mengetahui unjuk kerja yang dihasilkan jika digunakan di Indonesia, dalam hal ini penelitian dilakukan di halaman laboratorium konversi energi Unversitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Selain itu dalam penelitian ini juga akan di coba meningkatkan efisiensi pemanas air dengan menggunakan reflektor, yaitu yang dipasang pada bagian: atas, samping kanan-kiri, serta di bawah kolektor.

  1.4 Tujuan Penelitian a. Membuat model pemanas air energi surya sederhana (jenis termosifon).

  b. Mengetahui temperatur maksimal dan faktor efisiensi pemanas air yang dapat dihasilkan.

  c. Membandingkan hasil penelitian ini dengan hasil penelitian lain yang ada.

  1.5 Batasan Masalah

  a. Kemiringan kolektor 30

  ° .

  b. Jumlah tangki yang digunakan 2 buah, yaitu tangki air dingin (atas), dan tangki air panas (bawah).

  c. Setiap 1 jam dikeluarkan air panas dari tangki penyimpanan sebanyak 5 liter.

  1.6 Manfaat Penelitian a. Menambah kepustakaan teknologi pemanas air energi surya.

  b. Dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi pemanas air energi surya sederhana yang sesuai dengan kondisi cuaca di Indonesia dan dapat diterima masyarakat terutama golongan ekonomi menengah kebawah.

  c. Mengurangi ketergantungan penggunaan energi listrik, kayu bakar, minyak dan gas bumi khususnya untuk memanaskan air.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar teori

  Sistem sirkulasi air panas adalah sistem yang memutarkan air panas melalui pipa sedemikian sehingga menghasilkan air panas yang stabil. Sebagai suatu sistem pemanas air, maka peralatan ini juga membutuhkan komponen yang sesuai pula dengan jenis operasional yang nantinya akan dijalankan alat pemanas termosifon ini.

2.1.1. Kolektor

  Kolektor merupakan suatu komponen atau peralatan yang berfungsi untuk menangkap atau menerima radiasi matahari yang digunakan untuk memanaskan air yang mengalir di dalam kolektor. Bahan untuk kolektor ini menggunakan kaca

  

(glass) dan tembaga (cooper). Kaca berfungsi sebagai penerima dan pengumpul

sinar matahari. Kaca mempunyai konduktivitas thermal rata – rata 0,78 W/m.

  C, kaca mempunyai ketebalan yang ideal untuk menyerap sinar matahari dan juga mempunyai kekuatan yang cukup jika terjadi pemuaian.

  Tembaga mempunyai sifat sebagai penghantar panas dan penghantar listrik yang baik. Selain mempunyai daya hantar panas yang baik, tembaga juga mempunyai daya tahan tinggi terhadap terjadinya karat sehingga biasa digunakan pada pembuatan alat pemanas. Tembaga juga lebih mudah dibentuk maupun dirol seperti pada pengerolan untuk pembentukan pipa kolektor.

Gambar 2.1 Kolektor pipa seri dan pipa paralel material yang umum digunakan untuk pelat rata, sebab kaca tipis memancarkan suatu prosentase yang tinggi dari total energi yang tersedia. Pemasangan kaca memungkinkan kaca cahaya untuk mengenai pelat penyerap tapi mengurangi jumlah panas yang dapat dilepas. Alas dan sisi dari kolektor biasanya diisolasi, tujuannya untuk mengurangi atau memperkecil hilangnya panas. Bagian - bagian dari kolektor adalah tutup kaca, pelat penyerap atau absorber, isolasi, dan kotak kolektor.

Gambar 2.2 Bagian – bagian kolektor

  Pelat penyerap pada umunya berwarna hitam sebab warna hitam menyerap energi matahari lebih baik dibanding warna terang. Cahaya matahari lewat melewati kaca dan memantul ke pelat peredam, yang akan memanaskan dan dipantulkan berubah menjadi gelombang panjang. Radiasi gelombang panjang tersebut terperangkap dan memantul kembali di dalam kolektor karena dipantulkan oleh kaca, kaca mempunyai sifat dapat meneruskan radiasi gelombang pendek tetapi tidak bisa meneruskan radiasi gelombang panjang atau dipantulkan kembali.

Gambar 2.3 Gelombang radiasi matahari

  Pelat penyerap sering dibuat pada logam, pada umunya tembaga atau aluminium karena merupakan konduktor panas yang baik. Tembaga lebih mahal, tetapi merupakan konduktor yang lebih baik dan cenderung lebih mudah terkorosi atau teroksidasi dibandingkan dengan aluminium. Hubungan antara pelat penyerap dan pipa penyerap harus dilakukan dengan teliti untuk masing – masing matahari memanaskan suatu zat cair maupun udara. Cairan ini kemudian digunakan untuk memanaskan secara langsung (direct), maupun tidak langsung (indirect) tergantung dari kegunaan air apakah untuk rumah tangga, pemanas air untuk kolam renang, atau air yang digunakan untuk penggunaan komersil.

  Kolektor yang berfungsi untuk menghangatkan udara, dialiri udara yang kemudian dipanskan di dalam kolektor dan udara tersebut dialirkan ke dalam suatu ruangan.

  Kolektor matahari yang terdiri dari suatu peredam tembaga yang berfungsi untuk menyalurkan energi panas hasil radiasi matahari untuk memanasi air. Untuk membatasi terjadinya kehilangan panas, kaca bagian atas diberi suatu lapisan penyekat di dalamnya. Kolektor dapat disambung menggunakan konstruksi pelat logam sederhana, untuk penguatan dapat digunakan bingkai atau kotak dari kayu.

  Kolektor matahari menjadi jantung dari sistem energi matahari. Kolektor menyerap energi cahaya matahari dan merubahnya menjadi energi panas.

  Kolektor matahari memanaskan suatu zat cair, baik udara maupun cairan. Cairan ini kemudian digunakan untuk memanaskan secara langsung, maupun tidak

2.1.2. Reflektor

  Reflektor merupakan suatu komponen yang berfungsi untuk memantulkan panas yang dipancarkan oleh matahari. Reflektor merupakan suatu media untuk mengumpulkan lebih banyak sorotan radiasi dari sinar matahari. Dengan adanya reflektor ini matahari sinar matahari yang berada di luar jangkauan kolektor dapat dipantulkan oleh reflektor sehingga akan terkumpul di tengah kolektor. Oleh karena itu sudut kolektor harus dicari agar radiasi sinar matahari yang diterima kolektor dapat sampai ke kolektor dengan efektif. Apabila sudut dari reflektor tidak sesuai maka radiasi sinar matahari yang dipantulkan reflektor tidak akan diterima oleh kolektor pemanas dengan baik.

  Untuk mengetahui besarnya sudut yang diperlukan agar radiasi sinar matahari dapat terpantul dengan baik, maka perlu dicari besarnya sudut yang sesuai. Besarnya sudut ini dapat dicari dengan menggunakan cermin. Cermin diletakkan dipermukaan kolektor, kemudian dicari sudut pantul yang sesuai yaitu dengan melihat sinar yang dipantulkan oleh cermin. Cermin akan memantulkan sinar matahari ke kolektor. Setelah dicapai besarnya sudut yang sesuai, reflektor warna yang mendekati perak sehingga sinar yang diperoleh dapat terpantul dengan sempurna. Selain itu jika dilihat dari segi ekonomis, aluminium foil sangat murah dibanding dengan logam lain yang dapat memantulkan sinar. Aluminium foil ini direkatkan pada papan kayu dengan meggunakan lem dan kemudian reflektor ini dipasang pada sisi - sisi kolektor. Dengan adanya reflektor ini diharapkan panas yang diperoleh dapat lebih tinggi karena luasan untuk menyerap panas pada kolektor menjadi lebih luas.

2.1.3. Tangki Penyimpan Air

  Air yang nantinya akan disirkulasikan terlebih dahulu akan disimpan dan ditampung di dalam tangki. Oleh karena itu tangki penyimpan harus mempunyai sifat yang tahan terhadap sifat air, diantaranya harus tahan terhadap adanya kebocoran, kuat, harus tahan terhadap suhu tinggi (tangki penyimpan air panas), dan tahan terhadap karat.

  Tangki penyimpan air panas menggunakan ember cat yang bagian dalamnya terdapat lapisan anti karat, penggunaan wadah ini bertujuan untuk

  Sedangkan untuk tangki penyimpan air dingin digunakan tangki plastik, tangki ini digunakan karena air yang disimpan pada tangki ini adalah air yang dingin, selain itu tangki ini lebih ekonomis daripada tangki ember cat yang digunakan untuk menyimpan air panas.

  Tangki yang digunakan untuk menyimpan air panas juga harus diberi isolasi untuk menjaga agar suhu air bisa stabil dan untuk mengurangi penurunan suhu akibat adanya pelepasan kalor ke lingkungan sekitar.

2.1.4. Isolasi

  Agar panas yang diperoleh dari sistem termosifon tidak mudah terlepas ke lingkungan sekitar maka diperlukan isolasi yang baik. Isolasi ini sangat penting, apalagi jika pemanas air ini digunakan pada daerah yang cukup dingin. Dengan adanya isolasi ini diharapkan dapat mencegah keluarnya suhu air panas dari tangki ke lingkungan sekitar. Isolasi yang digunakan pada perancangan alat pemanas air energi surya ini adalah isolasi dengan menggunakan bahan glass-woll. Alasan utama dipilih glass-woll adalah glass-woll mempunyai nilai konduktivitas panas

  2.1.5. Pipa saluran air

  Dalam pemanas air tenaga surya ini digunakan pipa besi sebagai penyalur aliran air. Pipa besi ini dipilih karena dalam perancangan sebelumnya yang menggunakan pipa pralon, mempunyai kecenderungan tidak kuat atau pipa pralon berubah bentuk karena menerima panas dari air panas yang keluar dari kolektor.

  Selain itu pipa pada bagian output kolektor diberi isolasi berupa karet ban untuk mengurangi laju perpindahan kalor ke lingkungan sekitar.

  2.1.6. Keran pengeluaran air panas

  Untuk mengeluarkan air panas dari hasil pemanasan dengan sistem thermosyphon ini, digunakan keran yang terpasang pada bagian atas tangki penyimpanan air panas. Pemasangan keran pada bagian wadah ini bertujuan agar air yang diambil selalu mendapatkan air yang terpanas karena massa jenis air panas lebih ringan dan berada di bagian atas daripada air yang lebih dingin yang berada di bagian bawah tangki penyimpan. coba dibawah terik matahari antara pukul 09.00 hingga 15.00 dan dibiarkan hingga air bersirkulasi secara kontinyu selama renang waktu tersebut, sehingga tidak diakukan pengukuran suhu air panas keluaran dari tangki penyimpan air panas.

  Pada penelitian ini diperoleh data suhu air tertinggi keluar dari kolektor, pada kolektor seri 86,1 C,dan pada kolektor paralel 81,4 C. Pada penelitian ini juga diperoleh perhitungan Faktor efisiensi F’ terbesar, pada kolektor pipa seri

  78% dan pada pipa paralel sebesar 95%.

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Skema alat

  Parameter yang diukur dalam pemanas air thermosiphon ini antara lain : T1 = suhu permukaan kolektor (

  C) T2 = suhu permukaan kaca (

  C) T3 = suhu air masuk kolektor (

  C) T4 = suhu air keluar kolektor (

  C) T5 = suhu penampung air bagian bawah (

  C) T6 = suhu penampung air bagian atas (

  C) T lingkungan = suhu lingkungan sekitar (

  C) V = Radiasi sinar matahari (V) Prinsip kerja sistem pemanas air tenaga surya ini adalah pertama air dimasukkan ke dalam alat pemanas ini hingga tangki cadangan atau tangki penyimpan air dingin terisi penuh, ini dimaksudkan agar siklus termosifon dapat terjadi secara kontinyu. Air dipanaskan di dalam kolektor, setelah suhu naik maka massa jenis air akan menjadi lebih ringan dari air dingin, air panas akan mengalir ke bagian atas kolektor karena terdorong oleh air dingin yang mempunyai massa jenis lebih besar dan kemudian masuk ke dalam tangki penyimpanan yang terletak dingin, siklus ini akan terus berlangsung berulang – ulang hingga seluruh air akan mencapai suhu yang seragam.

  3.2. Langkah Penelitian

  Pengambilan data dilakukan untuk melakukan perhitungan faktor efisiensi (F’), setelah dilakukan pengambilan data kemudian dilakukan perhitungan menggunakan temperatur air kolektor rata – rata. Data diambil tiap 10 menit, kemudian dengan menggunakan penampil temperatur dan termokopel yang terpasang pada pemanas air thermosiphon diperoleh suhu permukaan kaca, suhu permukaan kolektor, suhu air masuk kolektor, suhu air keluar kolektor, suhu penampung air bagian bawah, suhu penampung air bagian atas. Setiap 1 jam juga dilakukan pengambilan air keluaran dari ember penampung sebanyak 5 liter.

  3.3. Langkah Perhitungan

  Karena akan menggunakan temperatur air kolektor rata – rata (T

  1 +T )/2

  maka digunakan persamaan :

  • + ⎡ T T

  dTs 1 ⎛ ⎞ 1 m . c . = A . F ( ) τα GUTU . A ( TT ) s s c T l a s s s r ⎜ ⎟ ⎢ ⎥

  θ

  2 d

  ⎝ ⎠ ⎣ ⎦

  • Δ + Δ + Δ + Δ =

  /kg) = tahanan gabus (

  Sedangkan untuk (T

  V I = (A) ……………………………………………………………..(3.4)

  R

  ) ……………………………………………...(3.3) Dengan :

  2

  I G T (W/m

  1000 4 , × =

  ) digunakan persamaan :

  T

  Sedangkan untuk mencari Radiasi Masuk (G

  1/h = perpindahan panas konveksi dari kayu ke lingkungan = 1 / (5,7 + 3,8.V)

  xk /kk) = tahanan kayu

  ∆

  xg

  Koefisien kerugian tangki penyimpan (U

  ( ∆

  xw /kw) = tahanan glasswoll

  ( ∆

  xs /ks) = tahanan ember seng

  ∆

  .K)) …..(3.2) Dengan : (

  2

  (W/(m

  h kk xk kg xg kw xw ks xs U s

  1

  / / 1 / / /

  ( ) ( ) ( ) ( ) ( ( ))

  ) dicari dengan persamaan :

  s

  1 +T )/2 adalah suhu rata – rata antara suhu air masuk

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Dalam bab ini data yang diperoleh dari hasil penelitian akan dianalisa

  untuk mengetahui faktor efisensi (F’) dari pemanas air sistem termosifon. Pada

  bab ini juga akan ditunjukkan tabel data yang diperoleh selama pengujian atau pengambilan data.

4.1. Dimensi alat

  Diameter pipa tembaga : 0,013 m Sela antar pipa tembaga : 0,11 m Diameter dalam pipa tembaga : 0,011 m Panjang keseluruhan pipa : 4,46 m

  Panjang kolektor : 1 m Lebar kolektor : 0,5 m Sudut kolektor :

  30

4.2. Data Hasil Pengamatan

  Pengujian alat diakukan pada tanggal 26 September 2007 hingga 9 November 2007. Data hasil pengujian terdiri dari 2 jenis tabel yaitu tabel pipa seri dengan reflektor dan tabel pipa paralel dengan reflektor.

  Pengukuran suhu pada pemanas air themosiphon ini dilakukan dengan termokopel yang kemudian disambungkan pada display suhu, termokopel ini dipasang pada beberapa titik yaitu :

  T1 = suhu permukaan kolektor (

  C) T2 = suhu permukaan kaca (

  C) T3 = suhu air masuk kolektor (

  C) T4 = suhu air keluar kolektor (

  C) T5 = suhu penampung air bagian bawah (

  C) T6 = suhu penampung air bagian atas (

  C) Sedangkan untuk mengukur parameter yang lain yaitu suhu lingkungan dan radiasi matahari digunakan termokopel yang dikopel dan solarcell.

4.2.1. Kolektor pipa seri dengan reflektor

Tabel 4.1 Data pengamatan kolektor pipa seri kesatu

  T1 T2 T3 T4 T5 T6 T lingkungan T air keluar Waktu ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C )

  V ( C )

  11.15 44,00 41,20 20,60 56,20 42,40 44,10 31,50 2,30 11.25 53,00 36,00 26,00 52,60 43,70 47,00 28,40 0,28 11.35 48,50 33,50 29,00 47,80 41,80 46,00 31,20 0,64 11.45 63,00 40,00 30,50 60,50 42,30 46,70 30,70 3,10 11.55 49,40 38,00 30,90 56,20 42,20 48,00 31,60 0,30 12.05 54,10 39,30 30,80 54,40 43,10 48,90 32,70 2,58 12.15 58,20 40,50 31,10 53,30 43,80 50,60 33,90 3,08

  48,7 12.25 50,10 34,40 34,80 54,50 37,70 50,50 29,80 0,80 12.35 45,50 32,50 36,50 49,40 37,00 50,00 30,10 0,33 12.45 57,70 42,40 36,20 57,20 35,80 49,70 31,30 3,06 12.55 55,10 44,70 36,00 59,40 36,00 51,70 29,90 0,38 13.05 42,70 33,70 35,70 45,10 33,10 50,70 30,80 0,57 13.15 44,00 33,40 35,30 46,50 32,70 50,50 29,80 0,14

  50,2 13.25 42,30 33,50 35,80 44,70 30,10 48,30 30,30 0,12 13.35 40,70 33,20 36,20 41,50 29,00 46,60 30,50 0,09 13.45 40,00 34,50 35,20 38,00 27,70 46,50 30,20 1,90 13.55 39,50 35,20 35,90 44,90 27,00 45,60 30,30 0,27 14.05 38,40 32,50 34,40 38,00 26,00 45,30 30,00 0,22 14.15 38,20 33,30 35,10 39,80 26,20 45,20 30,10 0,53

  44,9

Tabel 4.2 Data pengamatan kolektor pipa seri kedua

  T1 T2 T3 T4 T5 T6 T lingkungan T air keluar Waktu ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C )

  V ( C )

  10.25 48,00 35,20 27,50 57,00 34,20 36,00 31,30 3,65 10.35 50,10 41,30 28,70 57,20 35,90 40,10 32,00 3,71 10.45 46,30 36,70 29,90 54,90 37,10 45,70 32,20 1,28 10.55 40,60 31,00 31,20 53,10 38,10 51,40 29,00 0,80 11.05 62,50 58,40 36,60 62,20 41,20 55,30 32,30 3,77 11.15 61,90 60,00 34,00 64,80 41,20 56,30 32,60 3,85 11.25 58,50 70,00 25,70 62,50 43,00 58,50 31,20 3,92

  58,1 11.35 66,10 69,90 39,40 67,50 37,10 57,00 33,60 3,90 11.45 66,10 75,10 40,50 68,00 35,70 59,00 31,60 3,92 11.55 62,10 66,70 34,80 64,30 34,80 59,80 32,30 3,75 12.05 64,90 70,00 30,20 64,40 36,10 61,20 30,50 4,06 12.15 64,00 66,00 41,00 63,60 34,70 60,50 32,80 3,55 12.25 60,60 65,00 34,30 64,00 30,80 59,70 32,10 3,84

  61,6 12.35 69,30 69,20 41,10 67,80 30,10 60,50 32,70 3,56 12.45 72,70 72,30 46,00 68,80 29,50 61,30 33,10 3,37 12.55 67,70 71,10 45,60 69,30 29,10 63,20 32,10 3,36 13.05 72,80 71,10 48,30 70,40 29,00 65,60 32,30 2,96 13.15 73,60 68,70 48,60 70,70 23,40 64,70 32,10 3,01 13.25 72,80 72,20 53,20 73,00 21,50 65,10 32,30 3,13

  67,3

Tabel 4.3 Data pengamatan kolektor pipa seri ketiga

  T1 T2 T3 T4 T5 T6 T lingkungan T air keluar Waktu ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C )

  V ( C )

  9.30 48,30 47,20 25,60 48,00 27,20 27,80 27,60 3,08 9.40 52,30 53,00 27,30 51,20 32,20 33,50 28,50 3,17 9.50 45,50 45,00 29,20 47,80 35,50 42,20 31,00 1,70

  10.00 52,00 52,80 22,40 54,20 36,80 45,20 31,10 3,15 10.10 58,10 57,20 26,40 57,30 38,50 46,80 31,20 3,33 10.20 48,00 50,10 25,60 51,60 40,30 49,80 31,10 2,00 10.30 60,00 58,30 25,50 60,50 40,50 50,00 31,30 3,35

  50,1 10.40 44,70 44,70 32,00 46,70 37,50 49,30 31,50 0,77 10.50 54,00 51,90 33,30 52,80 35,70 46,50 28,90 2,03 11.00 59,70 67,20 28,60 62,50 37,40 53,20 31,80 2,40 11.10 60,30 61,00 32,50 62,10 40,10 56,20 27,40 3,10 11.20 67,80 70,20 31,60 66,90 40,70 57,30 31,00 3,61 11.30 65,50 68,60 32,70 68,10 39,60 58,90 34,20 3,11

  59,6 11.40 66,50 66,00 27,10 65,80 35,10 56,60 31,30 3,52 11.50 64,60 65,50 40,80 63,00 34,80 59,10 33,20 2,56 12.00 70,20 67,10 42,60 67,20 34,30 60,50 32,30 2,48 12.10 47,00 58,40 41,00 67,40 34,70 61,50 29,50 0,92 12.20 69,00 66,00 36,60 65,70 33,10 60,60 30,90 3,40 12.30 72,30 69,40 36,80 68,20 31,40 61,40 30,60 3,20

  64,9 12.40 67,70 66,10 45,20 66,60 30,00 60,70 33,00 3,31 12.50 63,80 66,30 38,20 67,00 30,20 60,90 32,60 3,12 13.00 63,40 63,60 34,20 67,50 30,40 60,60 33,60 3,16 13.10 57,30 62,60 39,20 67,10 28,50 59,80 33,30 2,60 13.20 52,20 61,30 39,50 65,50 28,10 58,60 32,10 2,95 13.30 46,70 59,10 30,70 65,50 23,00 57,80 29,00 2,78

  63,9

Tabel 4.4 Data pengamatan kolektor pipa seri keempat

  T1 T2 T3 T4 T5 T6 T lingkungan T air keluar Waktu ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C )

  V ( C )

  10.20 54,10 46,50 26,30 49,70 32,50 30,60 26,70 2,65 10.30 40,00 39,40 27,70 42,00 35,30 37,70 29,70 0,81 10.40 45,80 51,10 26,90 53,70 37,10 41,00 31,20 3,12 10.50 55,20 53,00 26,40 50,70 39,50 46,10 31,50 3,15 11.00 55,60 51,10 27,20 50,30 39,20 46,20 31,80 1,02 11.10 41,70 52,30 27,30 52,50 39,50 41,00 31,70 2,14 11.20 59,00 57,40 28,60 57,60 41,80 51,10 31,40 3,23

  49,3 11.30 61,30 54,80 32,30 56,20 37,50 48,20 28,80 3,18 11.40 41,60 41,10 28,60 56,50 35,50 48,00 28,30 2,66 11.50 48,90 59,00 30,80 58,30 36,90 50,10 28,80 3,00 12.00 42,50 53,60 27,60 53,30 38,00 52,00 27,50 2,53 12.10 45,90 55,10 25,90 54,60 36,70 51,20 29,10 2,56 12.20 43,20 60,40 30,70 58,20 37,50 52,10 30,90 2,60

  53,1 12.30 51,50 59,40 30,30 55,30 34,00 49,50 28,90 2,56 12.40 57,20 59,00 34,40 55,10 34,50 52,00 31,70 2,62 12.50 59,60 55,00 39,60 53,00 34,60 52,10 31,40 2,56 13.00 59,60 60,40 39,40 55,40 35,10 52,40 32,20 2,28 13.10 61,40 59,60 39,00 55,60 37,00 52,10 31,90 2,69 13.20 61,50 63,60 40,30 56,70 36,50 51,60 32,30 2,05

  58,6 13.30 61,00 58,70 41,30 58,50 38,70 49,20 29,60 2,30 13.40 57,20 59,70 28,80 58,30 38,80 48,20 30,00 2,25 13.50 47,90 56,70 30,10 57,30 36,70 47,70 31,10 2,20 14.00 48,50 55,50 31,50 54,90 34,90 47,40 33,10 2,05 14.10 47,80 60,00 35,90 58,60 34,00 48,80 33,10 1,63 14.20 55,70 61,90 36,90 58,80 33,50 49,70 32,40 2,32

  58,3

Tabel 4.5 Data pengamatan kolektor pipa seri kelima

  T1 T2 T3 T4 T5 T6 T lingkungan T air keluar Waktu ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C )

  V ( C )

  9.30 42,00 33,70 27,30 41,60 27,00 27,40 27,40 0,75 9.40 47,10 42,70 27,00 42,20 31,20 32,70 28,20 2,90 9.50 43,00 52,20 24,10 51,20 35,80 36,50 28,80 0,85

  10.00 37,60 52,00 27,30 46,30 39,10 46,50 30,30 3,07 10.10 47,30 46,30 25,40 49,40 38,10 49,40 30,50 0,92 10.20 57,60 55,70 29,30 52,70 40,00 50,00 30,00 3,24 10.30 41,40 50,50 30,40 47,50 37,20 51,00 30,30 0,76

  51,7 10.40 56,00 58,70 37,00 55,30 38,60 52,50 29,30 3,53 10.50 53,90 52,30 37,10 49,30 31,00 49,30 29,60 3,60 11.00 38,30 43,50 32,80 38,50 38,20 53,20 28,90 0,67 11.10 54,40 46,80 30,60 50,20 37,20 54,10 29,30 1,15 11.20 54,30 54,80 33,80 52,20 35,20 53,30 30,60 3,57 11.30 57,20 59,70 30,80 53,50 34,40 54,80 30,10 2,75

  53,2 11.40 59,20 58,70 32,30 54,40 33,40 54,50 30,70 2,60 11.50 58,40 58,90 32,00 56,70 32,60 56,80 31,20 2,46 12.00 64,20 60,50 30,50 60,00 33,20 57,30 31,60 3,61 12.10 50,30 41,50 26,60 56,20 31,10 52,80 29,50 0,85 12.20 64,70 62,10 29,10 62,10 32,40 57,30 31,00 3,68 12.30 58,50 51,70 36,70 51,20 29,60 55,00 31,80 3,42

  57,3 12.40 55,70 48,30 24,00 54,30 29,20 52,10 32,20 0,78 12.50 51,50 49,60 25,10 54,60 28,90 53,30 31,50 2,56 13.00 66,30 49,90 27,50 56,60 30,00 54,80 31,30 3,09 13.10 60,00 54,40 28,80 50,00 28,00 55,20 32,10 2,60 13.20 50,00 42,80 23,80 44,70 23,60 51,70 29,40 0,67 13.30 55,50 51,10 24,90 53,60 29,50 54,00 29,20 0,89

  51,9

4.2.2. Kolektor pipa paralel dengan reflektor

Tabel 4.6 Data pengamatan kolektor pipa paralel kesatu

  T1 T2 T3 T4 T5 T6 T lingkungan T air keluar Waktu ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C )

  V ( C )

  11.15 40,50 48,60 32,00 48,20 26,80 47,40 31,50 2,30 11.25 40,00 40,00 35,00 41,50 23,60 44,40 28,40 0,28 11.35 35,00 37,90 31,30 44,20 24,60 44,60 31,20 0,64 11.45 39,00 45,50 33,40 52,00 28,30 46,40 30,70 3,10 11.55 35,00 34,40 34,20 43,90 29,00 46,00 31,60 0,30 12.05 39,60 41,20 35,70 51,30 32,10 47,80 32,70 2,58 12.15 43,00 45,30 33,30 56,40 36,20 48,60 33,90 3,08

  48,1 12.25 41,20 50,50 40,80 52,80 34,00 49,00 29,80 0,80 12.35 38,50 36,10 39,50 47,40 31,80 46,80 30,10 0,33 12.45 45,70 53,70 38,00 52,60 32,30 47,40 31,30 3,06 12.55 39,20 40,30 37,60 54,50 33,50 48,10 29,90 0,38 13.05 38,10 34,60 37,80 45,50 33,00 47,00 30,80 0,57 13.15 40,00 34,00 38,10 46,50 33,40 46,20 29,80 0,14

  50,3 13.25 40,10 33,50 37,50 43,20 33,50 44,30 30,30 0,12 13.35 39,00 33,40 37,00 42,60 32,00 42,40 30,50 0,09 13.45 39,00 36,50 37,00 41,10 32,70 42,90 30,20 1,90 13.55 38,00 34,00 37,50 43,20 32,70 42,30 30,30 0,27 14.05 38,20 33,70 34,50 40,00 33,00 42,00 30,00 0,22 14.15 38,50 34,50 33,10 41,20 34,00 43,80 30,10 0,53

  46,4

Tabel 4.7 Data pengamatan kolektor pipa paralel kedua

  T1 T2 T3 T4 T5 T6 T lingkungan T air keluar Waktu ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C )

  V ( C )

  10.25 30,00 28,00 33,50 45,20 26,50 34,20 31,30 3,65 10.35 39,20 35,30 33,80 46,90 27,10 38,40 32,00 3,71 10.45 32,10 30,20 32,70 48,70 27,50 41,70 32,20 1,28 10.55 50,30 52,70 33,30 50,00 28,00 46,60 29,00 0,80 11.05 57,20 51,30 34,80 55,10 31,00 50,40 32,30 3,77 11.15 59,10 59,80 38,80 57,20 34,30 51,00 32,60 3,85 11.25 63,00 74,40 43,00 59,70 39,40 53,40 31,20 3,92

  54,5 11.35 58,00 62,50 45,30 54,30 36,00 52,30 33,60 3,90 11.45 63,00 73,50 44,30 59,80 35,70 53,40 31,60 3,92 11.55 62,30 70,60 41,50 59,20 36,80 53,70 32,30 3,75 12.05 67,60 75,20 31,70 61,60 42,00 56,60 30,50 4,06 12.15 67,50 71,10 51,50 59,30 42,70 56,60 32,80 3,55 12.25 68,20 72,80 52,00 60,80 43,60 56,80 32,10 3,84

  60,2 12.35 65,00 72,40 48,00 59,30 37,20 56,00 32,70 3,56 12.45 66,50 73,00 47,60 62,60 36,70 56,30 33,10 3,37 12.55 71,40 74,30 49,30 71,10 38,50 57,40 32,10 3,36 13.05 79,40 74,10 51,60 69,10 41,00 59,70 32,30 2,96 13.15 73,20 66,50 50,40 69,00 40,70 61,20 32,10 3,01 13.25 76,80 77,70 53,60 76,70 41,70 63,60 32,30 3,13

  65,5

Tabel 4.8 Data pengamatan kolektor pipa paralel ketiga

  T1 T2 T3 T4 T5 T6 T lingkungan T air keluar Waktu ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C )

  V ( C )

  9.30 42,00 50,60 24,00 39,00 28,50 35,80 27,60 3,08 9.40 42,50 52,00 27,40 44,00 26,80 41,50 28,50 3,17 9.50 50,90 45,10 28,40 38,40 25,40 41,30 31,00 1,70

  10.00 47,60 51,20 27,60 46,40 25,30 42,00 31,10 3,15 10.10 49,60 57,50 26,20 49,20 25,50 44,50 31,20 3,33 10.20 49,00 48,00 29,20 43,70 26,80 44,10 31,10 2,00 10.30 54,00 61,60 35,00 52,60 31,00 45,30 31,30 3,35

  47,7 10.40 44,90 45,10 34,70 44,70 31,00 42,80 31,50 0,77 10.50 56,50 58,00 32,10 51,40 30,40 42,70 28,90 2,03 11.00 58,30 68,50 25,00 55,30 31,80 48,60 31,80 2,40 11.10 60,80 67,10 30,50 57,30 35,60 52,70 27,40 3,10 11.20 65,40 73,50 32,20 58,90 37,70 54,40 31,00 3,61 11.30 64,60 72,30 24,20 62,10 38,40 56,60 34,20 3,11

  58,6 11.40 62,70 70,40 27,20 55,60 34,00 52,00 31,30 3,52 11.50 61,20 65,70 41,70 54,00 33,30 52,70 33,20 2,56 12.00 43,80 57,00 43,40 55,60 36,60 54,10 32,30 2,48 12.10 51,80 57,30 47,80 53,00 40,80 54,30 29,50 0,92 12.20 67,10 70,00 50,30 59,40 43,20 55,70 30,90 3,40 12.30 68,80 71,30 52,30 58,30 44,00 57,50 30,60 3,20

  63,2 12.40 59,50 74,00 46,70 52,30 35,70 54,20 33,00 3,31 12.50 60,10 74,20 47,30 55,00 37,30 54,50 32,60 3,12 13.00 66,50 68,10 44,00 55,60 34,20 54,60 33,60 3,16 13.10 67,00 68,90 38,60 58,40 45,30 56,60 33,30 2,60 13.20 68,70 67,60 32,30 56,80 45,40 56,80 32,10 2,95 13.30 66,50 60,70 48,10 55,30 44,00 55,10 29,00 2,78

  63,1

Tabel 4.9 Data pengamatan kolektor pipa paralel keempat

  T1 T2 T3 T4 T5 T6 T lingkungan T air keluar Waktu ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C )

  V ( C )

  10.20 39,10 45,00 25,70 27,50 27,60 35,10 26,70 2,65 10.30 34,20 38,00 22,80 31,80 26,60 36,30 29,70 0,81 10.40 46,70 55,70 24,10 40,80 24,10 38,10 31,20 3,12 10.50 42,60 51,70 26,80 37,20 25,20 40,90 31,50 3,15 11.00 42,20 49,30 28,00 37,20 25,00 40,40 31,80 1,02 11.10 47,20 60,00 29,20 43,40 26,00 40,20 31,70 2,14 11.20 52,80 67,70 33,70 46,40 30,20 43,20 31,40 3,23

  45,2 11.30 53,60 67,30 34,00 41,20 30,90 42,30 28,80 3,18 11.40 43,00 42,20 32,90 37,70 29,60 44,50 28,30 2,66 11.50 54,20 64,70 30,80 48,00 30,30 44,30 28,80 3,00 12.00 55,50 58,60 25,40 47,50 33,10 48,50 27,50 2,53 12.10 55,10 61,00 29,60 46,00 33,50 48,70 29,10 2,56 12.20 58,50 65,60 28,40 51,10 34,70 48,70 30,90 2,60

  53,8 12.30 56,50 66,70 31,70 50,50 31,80 47,60 28,90 2,56 12.40 60,20 65,50 31,40 59,10 31,40 49,40 31,70 2,62 12.50 57,70 59,70 39,60 57,30 30,00 50,70 31,40 2,56 13.00 58,90 58,60 41,00 53,50 29,70 51,10 32,20 2,28 13.10 62,70 65,20 42,10 55,60 30,00 51,90 31,90 2,69 13.20 62,40 68,90 44,50 57,80 32,70 53,00 32,30 2,05

  61,2 13.30 62,50 65,50 42,40 60,20 31,20 51,80 29,60 2,30 13.40 63,30 66,60 38,10 60,30 30,00 52,70 30,00 2,25 13.50 63,30 64,40 40,00 63,10 29,00 52,20 31,10 2,20 14.00 62,90 64,50 38,20 63,40 28,80 50,50 33,10 2,05 14.10 63,30 63,80 41,10 64,10 30,60 53,10 33,10 1,63 14.20 62,80 63,40 41,30 65,30 31,00 52,80 32,40 2,32

  60,6

Tabel 4.10 Data pengamatan kolektor pipa paralel kelima

  T1 T2 T3 T4 T5 T6 T lingkungan T air keluar Waktu ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C ) ( C )

  V ( C )

  9.30 33,00 39,40 28,00 26,50 23,60 28,60 27,40 0,75 9.40 44,50 53,30 20,80 35,20 21,30 35,70 28,20 2,90 9.50 48,40 58,70 21,30 41,90 23,00 39,20 28,80 0,85

  10.00 54,50 59,20 21,50 35,00 25,10 42,70 30,30 3,07 10.10 62,80 66,00 23,50 55,70 24,00 43,40 30,50 0,92 10.20 61,70 69,20 25,70 62,60 25,40 45,20 30,00 3,24 10.30 63,40 70,20 25,30 47,00 25,90 49,20 30,30 0,76

  54,7 10.40 53,20 56,60 32,30 45,80 32,10 47,30 29,30 3,53 10.50 64,00 62,60 33,40 54,30 39,40 45,60 29,60 3,60 11.00 60,70 56,30 31,40 52,30 35,00 44,50 28,90 0,67 11.10 65,70 66,20 32,30 58,40 32,10 51,40 29,30 1,15 11.20 75,10 75,60 34,00 64,30 31,30 54,00 30,60 3,57 11.30 71,00 71,50 33,20 66,10 31,30 56,80 30,10 2,75

  63,1 11.40 63,30 70,80 33,20 52,50 37,80 47,70 30,70 2,60 11.50 65,60 72,20 31,20 52,00 35,80 48,30 31,20 2,46 12.00 75,10 74,70 27,30 55,60 31,70 53,30 31,60 3,61 12.10 48,80 53,50 31,60 43,10 38,80 53,70 29,50 0,85 12.20 62,60 68,70 30,00 57,60 31,40 52,40 31,00 3,68 12.30 63,90 64,30 31,30 56,20 31,10 52,50 31,80 3,42

  59 12.40 46,20 49,50 33,00 50,60 38,30 46,10 32,20 0,78 12.50 47,10 53,80 28,00 51,20 35,60 46,80 31,50 2,56 13.00 48,40 55,20 28,40 51,70 33,40 48,90 31,30 3,09 13.10 50,40 48,30 27,90 51,40 32,50 48,00 32,10 2,60 13.20 46,70 42,10 29,00 43,70 23,00 45,40 29,40 0,67 13.30 55,00 48,40 33,50 50,20 23,50 47,00 29,20 0,89

  55,3 Dari data penelitian ini akan digunakan untuk menghitung : Untuk analisa data hasil pengujian, akan diambil pada data pengamatan kolektor pipa seri ketiga pukul 9.50.

  Asumsi :

  ( τα) = 0,8 U L = 8 V udara = 0,5 m/s

  Diketahui :

  m air = 20 kg Cs air = 4180,78 J/(kg,K)

  2 Ac = 2 m

  dT = 600 s

  x seng = 0,001 m

  ∆ wollglass = 0,05 m

  x

  ∆

  x gabus butiran = 0,01 m

  ∆

  x kayu balsa = 0,01 m

  ∆ k seng = 112,2 W/(m, C)

  Nilai dari k seng, k wollglass, k gabus butiran, k kayu balsa dapat dilihat pada lampiran tabel A, tabel B, dan tabel C.

  Untuk mencari nilai I digunakan persamaan (3.4)

  V I = R

  1 ,

  7 =

  10 = 0,17 A

  G diperoleh dengan menggunakan persamaan (3.3)

  T

  I G = × 1000 T

  ,

  4 ,

  17 = × 1000

  ,

  4

  2

  = 425 W/m Untuk mencari U S menggunakan persamaan (3.2)

  1 U = s

  ( ( xs / ks xw / kw ) ( Δ xg / kg ) ( Δ xk / kk ) (

  • Δ ) ( Δ + 1 / h ) )

  1

  =

  2 ) ( , 05 / , 038 ) ( , 01 / , 045 ) ( , 01 / , 055 ) ( + + + + (( , 001 / 112 , 1 / 7 , 6 ))

  F’ diperoleh dari persamaan :

  • +

    − = .
  • − − + = L a T c r s s s s s s

Tabel 4.11 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa seri kesatu

  Dengan menggunakan cara perhitungan yang sama, maka perhitungan kuat arus sel surya, radiasi masuk kolektor, tahanan termal tangki penyimpan air serta faktor efisiensi F’ tiap data ujicoba dapat diketahui. Hasil lengkap perhitungan ini dapat dilihat pada tabel 4.3.

  − + = 0,8397

  20 − −

  6 . . 4180 78 ,

  600

  31 85 , , 40035 38 .( . 54013 ,

  2 )

  ( 8 ,

  8 ). 684 58 ,

  31 1 , 37 .

  

( ) [ ]

  =

  τα θ

  2 . . . 1 1

  T T T U G A T T A U d dT c m F

  ⎝ ⎛ −

  ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜

  ( ) ( )

  Sehingga F’ dapat diperoleh menggunakan persamaan (3.1):

  τα θ

  

2

. . . 1 1

  ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ −

  ⎢ ⎣ ⎡ ⎟

  − − ⎥ ⎦ ⎤

  ( ) ( ) T r s s s a l c s s T T A U T T T U G F A d dTs c m

4.3. Faktor efisiensi (F’)

4.3.1 Kolektor pipa seri dengan reflektor

Tabel 4.12 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa seri kedua

  Ts dTs I=V/R Gt (T1+T0)/2 Us ( C ) ( C ) ( A ) (W/m2) ( C ) (W/(m2,K))

  F' (Ts-

  Tlingk)/GT 35,10 38,00 2,90 0,37 927,50 35,00 0,54 0,317 0,006 41,40 3,40 0,13 320,00 33,30 0,54 0,363 0,029 44,75 3,35 0,08 200,00 31,10 0,54 0,363 0,079 48,25 3,50 0,38 942,50 47,50 0,54 0,453 0,017 48,75 0,50 0,39 962,50 47,00 0,54 0,067 0,017 50,75 2,00 0,39 980,00 47,85 0,54 0,267 0,020 47,35 0,30 0,39 980,00 57,80 0,54 0,050 0,016 48,65 1,35 0,41 1015,00 50,10 0,54 0,189 0,018 45,30 0,05 0,36 890,00 55,15 0,54 0,010 0,014 45,40 0,10 0,34 842,50 59,15 0,54 0,018 0,015 46,15 0,75 0,34 840,00 58,35 0,54 0,119 0,017 47,30 1,15 0,30 740,00 59,70 0,54 0,184 0,020

  Gt rata-rata= 829,72

Tabel 4.13 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa seri ketiga

  Ts dTs I=V/R Gt (T1+T0)/2 Us ( C ) ( C ) ( A ) (W/m2) ( C ) (W/(m2,K))

  F' (Ts-

  Tlingk)/GT 27,50 32,85 5,35 0,32 792,50 40,15 0,54 0,821 0,005 38,85 6,00 0,17 425,00 37,10 0,54 0,840 0,018 41,00 2,15 0,32 787,50 37,60 0,54 0,304 0,013 42,65 1,65 0,33 832,50 41,80 0,54 0,251 0,014 45,05 2,40 0,20 500,00 37,85 0,54 0,342 0,028 45,25 0,20 0,34 837,50 41,90 0,54 0,033 0,017 45,30 4,20 0,24 600,00 47,90 0,54 0,702 0,023 48,15 2,85 0,31 775,00 46,75 0,54 0,511 0,027

Tabel 4.14 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa seri keempat

  Ts dTs I=V/R Gt (T1+T0)/2 Us ( C ) ( C ) ( A ) (W/m2) ( C ) (W/(m2,K))

  F' (Ts-

  Tlingk)/GT 31,55 36,50 4,95 0,08 202,50 33,55 0,54 0,771 0,034 39,05 2,55 0,31 780,00 39,00 0,54 0,428 0,010 42,80 3,75 0,32 787,50 39,70 0,54 0,635 0,014 43,50 1,75 0,30 750,00 44,90 0,54 0,353 0,020 45,00 1,50 0,25 632,50 40,60 0,54 0,284 0,028 43,25 1,50 0,26 655,00 46,70 0,54 0,294 0,018 43,35 0,10 0,26 640,00 47,30 0,54 0,024 0,019 43,75 0,40 0,23 570,00 49,90 0,54 0,086 0,020 41,40 0,25 0,16 407,50 47,95 0,54 0,051 0,020 41,60 0,20 0,23 580,00 49,40 0,54 0,044 0,016

  Gt rata-rata= 599,06

Tabel 4.15 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa seri kelima

  Ts dTs I=V/R Gt (T1+T0)/2 Us ( C ) ( C ) ( A ) (W/m2) ( C ) (W/(m2,K))

  F' (Ts-

  Tlingk)/GT 27,20 31,95 4,75 0,29 725,00 34,85 0,54 0,83 0,005 36,15 4,20 0,09 212,50 38,15 0,54 0,78 0,035 43,75 0,95 0,09 230,00 35,85 0,54 0,17 0,058 45,00 1,25 0,32 810,00 42,50 0,54 0,25 0,019 44,60 0,35 0,28 687,50 45,25 0,54 0,08 0,021 44,70 0,75 0,25 615,00 45,45 0,54 0,16 0,022 45,25 0,55 0,36 902,50 45,50 0,54 0,12 0,015 41,10 0,45 0,26 640,00 37,35 0,54 0,08 0,015 42,40 1,30 0,31 772,50 38,70 0,54 0,23 0,014 41,75 4,10 0,09 222,50 38,00 0,54 0,75 0,056

  4.3.2. kolektor pipa paralel dengan reflektor

Tabel 4.16 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa paralel kesatu

  Ts dTs I=V/R Gt (T1+T0)/2 Us ( C ) ( C ) ( A ) (W/m2) ( C ) (W/(m2,K))

  F' (Ts-

  Tlingk)/GT 37,10 34,60 0,60 0,06 160,00 34,60 0,54 0,238 0,021 37,50 0,15 0,03 75,00 34,30 0,54 0,061 0,079 39,85 0,55 0,31 765,00 45,85 0,54 0,446 0,011 40,80 0,95 0,04 95,00 38,95 0,54 0,511 0,115 37,80 0,60 0,19 475,00 36,75 0,54 0,281 0,016 37,50 0,00 0,02 55,00 34,10 0,54 0,005 0,136 38,90 1,40 0,05 132,50 33,80 0,54 0,564 0,066

  Gt rata-rata= 255,42

Tabel 4.17 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa paralel kedua

  Ts dTs I=V/R Gt (T1+T0)/2 Us ( C ) ( C ) ( A ) (W/m2) ( C ) (W/(m2,K))

  F' (Ts-

  Tlingk)/GT 30,35 32,75 2,40 0,37 927,50 34,55 0,54 0,260 0,001 34,60 1,85 0,13 320,00 31,45 0,54 0,193 0,008 37,30 2,70 0,08 200,00 43,00 0,54 0,343 0,042 40,70 3,40 0,38 942,50 43,05 0,54 0,412 0,009 42,65 1,95 0,39 962,50 49,30 0,54 0,258 0,010 44,55 0,40 0,39 980,00 58,90 0,54 0,066 0,013 45,25 0,70 0,38 937,50 56,05 0,54 0,106 0,014 49,30 4,05 0,41 1015,00 53,45 0,54 0,592 0,019 49,65 0,35 0,36 887,50 61,30 0,54 0,060 0,019 50,20 0,55 0,38 960,00 62,40 0,54 0,096 0,019 47,95 1,45 0,34 840,00 61,80 0,54 0,241 0,019

Tabel 4.18 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa paralel ketiga

  Ts dTs I=V/R Gt (T1+T0)/2 Us ( C ) ( C ) ( A ) (W/m2) ( C ) (W/(m2,K))

  F' (Ts-

  Tlingk)/GT 32,15 33,65 0,30 0,32 787,50 39,40 0,54 0,044 0,003 35,00 1,35 0,33 832,50 41,85 0,54 0,204 0,005 35,45 0,45 0,20 500,00 38,60 0,54 0,065 0,009 38,15 2,70 0,34 837,50 48,30 0,54 0,459 0,008 40,20 3,65 0,24 600,00 46,75 0,54 0,596 0,014 44,15 3,95 0,31 775,00 48,80 0,54 0,736 0,022 46,05 1,90 0,36 902,50 52,85 0,54 0,359 0,017 47,50 1,45 0,31 777,50 48,25 0,54 0,235 0,017 43,00 0,00 0,26 640,00 53,70 0,54 0,003 0,015 45,35 2,35 0,25 620,00 50,20 0,54 0,408 0,021 49,45 1,90 0,34 850,00 60,15 0,54 0,429 0,022 50,75 1,30 0,32 800,00 61,80 0,54 0,311 0,025 45,90 0,95 0,31 780,00 60,75 0,54 0,210 0,017 51,10 0,15 0,30 737,50 49,95 0,54 0,031 0,026

  Gt rata-rata= 684,58

Tabel 4.19 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa paralel keempat

  Ts dTs I=V/R Gt (T1+T0)/2 Us ( C ) ( C ) ( A ) (W/m2) ( C ) (W/(m2,K))

  F' (Ts-

  Tlingk)/GT 31,35 33,05 1,95 0,32 787,50 39,25 0,54 0,326 0,002 33,10 0,40 0,21 535,00 44,60 0,54 0,075 0,003 36,70 3,60 0,32 807,50 50,70 0,54 0,774 0,007 37,05 0,45 0,27 665,00 37,55 0,54 0,080 0,013 37,30 0,25 0,30 750,00 47,75 0,54 0,056 0,011 40,80 3,50 0,25 632,50 42,00 0,54 0,675 0,021

Tabel 4.20 Perhitungan Faktor Efisiensi kolektor pipa paralel kelima

  Ts dTs I=V/R Gt (T1+T0)/2 Us ( C ) ( C ) ( A ) (W/m2) ( C ) (W/(m2,K))

  F' (Ts-

  Tlingk)/GT 26,10 28,50 2,40 0,29 725,00 28,00 0,54 0,369 0,000 31,10 2,60 0,09 212,50 31,60 0,54 0,423 0,011 33,90 2,80 0,31 767,50 28,25 0,54 0,418 0,005 35,30 1,60 0,32 810,00 44,15 0,54 0,331 0,007 37,55 2,25 0,08 190,00 36,15 0,54 0,389 0,038 39,70 2,15 0,35 882,50 39,05 0,54 0,404 0,012 42,50 2,80 0,36 900,00 43,85 0,54 0,582 0,014 41,75 2,00 0,12 287,50 45,35 0,54 0,435 0,043 42,65 0,90 0,36 892,50 49,15 0,54 0,211 0,014 44,05 1,40 0,28 687,50 49,65 0,54 0,335 0,020 42,50 0,45 0,36 902,50 41,45 0,54 0,087 0,012 46,25 3,75 0,09 212,50 37,35 0,54 0,676 0,079 42,20 0,40 0,08 195,00 41,80 0,54 0,077 0,051 35,25 1,05 0,09 222,50 41,85 0,54 0,211 0,027

  Gt rata-rata= 564,79 Perhitungan faktor efisiensi (F’) menggunakan Gt rata-rata karena dalam satu hari Gt selalu berubah – ubah. Oleh karena itu Gt disederhanakan menjadi Gt rata – rata 1 hari pengambilan data.

  Dari data hasil penelitian ini kemudian dapat diperoleh grafik distribusi suhu terhadap waktu, grafik distribusi suhu air keluar kolektor dan grafik faktor efisiensi.

4.4.1. Kolektor pipa seri dengan reflektor

  70

  60 T1

  50 T2 ) C (

  40 T3 u h

  30 T4 su

  T5

  20 T6

  10

  5

  5

  5

  5

  5

  5

  35 .15 .3 .5 .1 .5 .15 .35 .5 .1

  11

  11

  11

  12 12.

  12

  

13

  13

  13

  14 waktu (pukul)

Gambar 4.1 Grafik hubungan distribusi suhu dengan waktu pada kolektor pipa

  seri kesatu dengan reflektor

  80

  70 T1

  60 )

  T2

  50 C (

  T3

  u

  40 h

  T4

  30 su

  T5

  20 T6

  10

  5

  5

  5

  5

  5

  

5

  5

  5

  5

  5

  80

  70 T1

  60 T2 ) C

  50 T3

  40 T4 uhu (

  30 s

  T5

  20 T6

  10

  30 .0 .3 .0 .3 .0 .3 .0 .3

  9.

  10

  10

  11

  11

  12

  12

  13

  13 waktu (pukul)

Gambar 4.3 Grafik hubungan distribusi suhu dengan waktu pada kolektor pipa

  seri ketiga dengan reflektor

  70

  60 T1

  50 )

  T2

  C (

  40 T3 u h

  30 T4 su

  20 T5

  10 T6 .2 .5 .2 .5 .2 .5 .2 .5 .2

  10

  10

  11

  11

  12

  12

  13

  13

  14 waktu (pukul)

  10

  20

  30

  40

  50

  60

  70 9.

  30

  10 .0 10 .3

  11 .0 11 .3

  

12

.0 12 .3

  13 .0 13 .3

waktu (pukul)

s uhu ( C )

  T1 T2 T3 T4 T5 T6

Gambar 4.5 Grafik hubungan distribusi suhu dengan waktu pada kolektor pipa

  seri kelima dengan reflektor

4.4.2. Kolektor pipa paralel dengan reflektor

  10

  30

  40

  50

  60

  15 .3

  5

  55 .1

  5

  35 .5

  5

  15 .3 5 .55

  .1

  5 su h u ( C )

  T1 T2 T3 T4 T5 T6

  20

  10

  40

  5 waktu (pukul) su h u ( C )

  T1 T2 T3 T4 T5 T6

Gambar 4.7 Grafik hubungan distribusi suhu dengan waktu pada kolektor pipa

  paralel kedua dengan reflektor

  10

  20

  30

  50

  5

  60

  70

  80 9.

  30

  10 .0 10 .3

  11 .0 11 .3

  

12

.0

12 .3

  13 .0 13 .3 waktu (pukul) s uhu ( C )

  13 .2

  13 .0

  20

  10 .25 10 .4

  30

  40

  50

  60

  70

  80

  90

  5

  5

  11 .0

  5

  11 .2

  5

  11 .4 5 12.

  05

12.

  25

  12 .4

  T1 T2 T3 T4 T5 T6

  80

  70 T1

  60 ) C

  T2

  50

  40 T3 uhu (

  30 T4 s

  20 T5

  10 T6 .2 .5 .2 .5 .2 .5 .2 .5 .2

  10

  10

  11

  11

  12

  

12

  13

  13

  14 waktu (pukul)

Gambar 4.9 Grafik hubungan distribusi suhu dengan waktu pada kolektor pipa

  paralel keempat dengan reflektor

  80

  70 T1

  60 T2 ) C

  50 T3

  40 T4 uhu (

  30 s

  T5

  20 T6

  10

  30

.0 .3 .0 .3 .0 .3 .0 .3

  9.

  10

  10

  11

  11

  

12

  12

  13

  13 waktu (pukul) Pada rentang waktu pengambilan data selalu terjadi perubahan suhu. Perubahan suhu ini dipengaruhi oleh radiasi matahari yang masuk pada kolektor. Apabila radiasi yang masuk pada kolektor tinggi maka suhu pada tiap titik akan mengalami peningkatan, tetapi bila terjadi penurunan suhu hal ini disebabkan oleh beberapa faktor misal saat radiasi matahari tertutup oleh awan yang menyebabkan radiasi dari matahari tidak diserap dengan baik oleh kolektor. Pada setiap 1 jam pengambilan data akan terjadi penurunan suhu, ini terjadi karena setiap 1 jam diambil air keluaran dari tangki penyimpan sebanyak 5 liter untuk mengetahui suhu yang dapat dihasilkan.

4.5. Grafik distribusi suhu air keluar kolektor

  Grafik distribusi suhu air keluar kolektor ini menunjukkan hasil keluaran air panas antara kolektor pipa seri dan pipa parallel.

  70

  60

  50

  seri ) C

  40

  paralel Linear (seri) uhu (

  10

  10

  14.00

  13.00

  12.00

  11.00

  10.00

  9.00

  80

  70

  60

  50

  40

  30

  20

Gambar 4.12 Grafik distribusi suhu air keluar kolektor kedua

  20

  waktu (pukul) su h u ( C ) seri paralel Linear (seri) Linear (paralel)

  14.00

  13.00

  12.00

  11.00

  10.00

  9.00

  90

  80

  70

  60

  50

  40

  30

  waktu (pukul) s uhu ( C ) seri paralel Linear (seri) Linear (paralel)

  10

  20

  14.00

  13.00

  12.00

  11.00

  10.00

  9.00

  70

  60

  50

  40

  30

  10

  20

Gambar 4.14 Grafik distribusi suhu air keluar kolektor keempat

  waktu (pukul) s u hu (C ) seri paralel Linear (seri ) Linear (paralel)

  15.00

  13.00

  11.00

  9.00

  70

  60

  50

  40

  30

  waktu (pukul) su h u (C ) seri paralel Linear (seri) Linear (paralel)

4.6. Grafik Faktor Efisiensi (F’)

  0.10

  F' seri F' paralel Linear (F' seri) Linear (F' paralel)

  waktu (pukul) F'

  16.00

  14.00

  12.00

  10.00

  0.70

  0.60

  0.50

  0.40

  0.30

  0.20

  Grafik faktor efisiensi ini menunjukkan faktor efisiensi (F’) kolektor pipa seri dan kolektor pipa paralel terhadap waktu.

  0.00

Gambar 4.16 Grafik faktor efisiensi F’ kesatu

  F' seri F' paralel Linear (F' seri) Linear (F' paralel)

  16.00 waktu (pukul) F'

  14.00

  12.00

  10.00

  0.70

  0.60

  0.50

  0.40

  0.30

  0.20

  0.10

  0.00

  0.00

  0.20

  15.00 waktu (pukul) F'

  13.00

  11.00

  9.00

  1.00

  0.80

  0.60

  0.40

  0.00

  0.10

Gambar 4.18 Grafik faktor efisiensi F’ ketiga

  F' seri F' paralel Linear (F' seri) Linear (F' paralel)

  0.70 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 waktu (pukul) F'

  0.60

  0.50

  0.40

  0.30

  0.20

  F' seri F' paralel Linear (F' seri) Linear (F' paralel)

  1.00

  0.80 F' seri

  0.60 F' paralel F'

  0.40 Linear (F' seri)

  Linear (F' paralel)

  0.20

  0.00

  10.00

  12.00

  14.00

  16.00 waktu (pukul)

Gambar 4.20 Grafik faktor efisiensi F’ kelima

  Dari gambar grafik 4.16 sampai 4.20 diketahui bahwa faktor efisiensi kolektor pipa seri menurun ini terjadi karena selisih suhu pipa sekarang dan sebelum (dTs) semakin kecil meskipun suhu yang dicapai dalam tangki penyimpanan semakin tinggi.

4.7 Grafik T air keluar, T storage terhadap waktu

  15.00 waktu (pukul) suh u ( C )

  To kesatu Ts kesatu To kedua Ts kedua To ketiga Ts ketiga

  70 su h u ( C )

  60

  50

  40

  30

  waktu kolektor pipa seri

Gambar 4.21 Grafik suhu air keluar (To), suhu tangki rata – rata (Ts) terhadap

  To kesatu Ts kesatu To kedua Ts kedua To ketiga Ts ketiga To keempat Ts keempat To kelima Ts kelima

  Dari data yang diperoleh dapat diperoleh grafik yang membandingkan suhu hasil air keluaran, suhu tangki rata – rata (T5 dan T6) terhadap waktu.

  10

  11.00

  9.00

  80

  70

  60

  50

  40

  30

  20

  

13.00 Dari gambar grafik 4.7, suhu air tangki penampung (T storage) selalu lebih rendah daripada suhu air keluaran karena suhu yang diukur adalah suhu rata – rata tangki penyimpan yaitu bagian bawah tangki penyimpan berisi air yang lebih dingin dan bagian atas tangki penyimpan berisi air yang panas. Sedangkan keran pengeluaran air panas berada pada bagian atas tangki penampung, sehingga air yang dikeluarkan dari tangki penampung selalu air yang terpanas.

4.8 Grafik F' vs (T rata-rata – T lingkungan )/Gt

  Dari data dan hasil perhitungan, maka dapat dibuat bentuk grafik Faktor efisiensi F’ terhadap(T rata-rata – T lingkungan )/Gt.

  0.90

  0.80

  0.70 Linear (seri pertama)

  0.60 Linear (seri kedua)

  0.50 F'

  Linear (seri ketiga)

  0.40 Linear (seri keempat)

  0.30 Linear (seri kelima)

  0.20

  0.10

  0.00

  0.90

  0.80

  0.70 Linear (Series1)

  0.60 Linear (Series2)

  0.50 Linear (Series3)

  F' Linear (Series4)

  0.40 Linear (Series4)

  0.30 Linear (Series5)

  0.20

  0.10

  0.00

  0.05

  0.1

  0.15

  (Ts-Ta)/Gt

Gambar 4.24 Grafik F' vs (Ts – Ta)/Gt kolektor pipa parallel

  Perubahan nilai faktor efisisiensi (F’) dipengaruhi salah satunya oleh radiasi masuk Gt. Gt selalu berubah – ubah oleh karena faktor cuaca, jika cuaca cerah dan tidak cahaya matahari tidak tertutup awan maka Gt akan tinggi, sebaliknya jika cuaca mendung daan cahaya matari tertutup awan maka Gt akan rendah.

  F’ juga dipengaruhi oleh selisih suhu antara suhu tangki penyimpan (Ts) dan suhu lingkungan (Ta), karena jika dengan Gt yang konstan dan (Ts – Ta)

4.9 Grafik Gt vs waktu

  Dari data dan hasil perhitungan yang telah diperoleh maka dapat dibuat grafik nilai radiasi masuk (Gt) terhadap waktu sebagai berikut :

  13.00

  0.08

  0.06

  0.04

  0.02

Gambar 4.25 Gt vs waktu kolektor pipa seri kesatu

  waktu (jam) Gt

  15.00

  14.00

  12.00

  0.05

  11.00

  10.00

  9.00

  0.4

  0.35

  0.3

  0.25

  0.2

  0.15

  0.1

0.1 Gt

  0.1

  0.08

0.06 Gt

  0.04

  0.02

  9.00

  10.00

  11.00

  12.00

  13.00

  14.00 waktu (jam)

Gambar 4.27 Gt vs waktu kolektor pipa seri ketiga

  0.05

  0.04

0.03 Gt

  0.02

  0.01

  9.00

  10.00

  11.00

  12.00

  13.00

  14.00

  15.00 waktu (jam)

  0.02

  0.04

  0.06

  0.08

  0.1

  0.12

  9.00

  10.00

  11.00

  12.00

  13.00

  14.00

  waktu (jam) Gt

Gambar 4.29 Gt vs waktu kolektor pipa seri kelima

  Dari gambar grafik 4.9 dapat dilihat bahwa nilai Radiasi masuk (Gt) paling tinggi terjadi disekitar pukul 12.00. semakin siang nilai radiasi akan semakin tinggi dan akan menurun menjelang sore atau malam. Perubahan nilai radiasi juga dipengaruhi oleh faktor yang lain, yang paling utama adalah faktor cuaca. Jika radiasi matahari terhalangi oleh awan maka radiasi yang masuk ke dalam kolektor dan radiasi yang diterima solar cell menurun sehingga besar tegangan yang terbaca dan nilai radiasi masuk kolektor juga akan mengecil.

BAB V KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan

  Terdapat beberapa kesimpulan yang dapat dikemukakan berdasarkan analisa-analisa yang dilakukan dan data-data yang didapatkan, yaitu sebagai berikut :

  1. Dari pengeluaran air panas sebanyak 5 liter setiap 1 jam, diperoleh suhu air panas yang paling tinggi untuk kolektor pipa seri sebesar 67,3 C dan kolektor pipa seri sebesar 65,5

  C. Dari perhitungan F’, faktor efisiensi yang paling tinggi yang dicapai dari kolektor pipa seri adalah 84%.

  Sedangkan faktor efisiensi yang paling tinggi yang dicapai dari kolektor pipa paralel adalah 77,4%.

  2. Pada penelitian sebelumnya diperoleh data suhu air tertinggi keluar dari kolektor, pada kolektor seri 86,1 0C,dan pada kolektor paralel 81,40C.

  Pada penelitian ini juga diperoleh perhitungan Faktor efisiensi (F’)

5.2. Saran

  1. Pemasangan pipa – pipa distribusi air dan termokopel pada pemanas air sistem termosiphon sebaiknya dilakukan dengan teliti, ini dimaksudkan agar pada saat penelitian dilakukan tidak terjadi kebocoran air pada alat pemanas air tersebut.

  2. Pada bagian kolektor sebaiknya dibuat lubang untuk mengeluarkan uap air yang terjadi karena udara yang mengembun agar kolektor dapat bekerja dengan baik.

  3. Pipa keluaran air panas dan ember penampung sebaiknya diisolasi dengan baik agar panas yang diperoleh tidak banyak terbuang ke lingkungan.

DAFTAR PUSTAKA

  Arismunandar, Wiranto 1995. “Teknologi Rekayasa Surya”. Jakarta : Pradnya Paramita Holman, J.P. 1993. “Perpindahan Kalor”. Jakarta : Erlangga.

  Wahyu, S., 2004. Tugas Akhir “Thermosiphon Solar Water Heater System with Reflektor” Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dokumen baru

Tags

Dokumen yang terkait

TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin
0
0
97
TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin
0
0
75
SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Informatika
0
0
113
TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin
0
0
87
SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Informatika
0
1
76
TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin
0
0
66
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin
0
0
82
TUGAS AKHIR Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro
0
0
75
TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin
0
0
71
TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin
0
0
75
TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro
0
0
69
TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin
0
0
88
TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin
0
0
63
TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin
0
0
60
Skripsi Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin
0
0
69
Show more