Pemanas air energi surya menggunakan kolektor CPC 0 derajat, diameter pipa 3/4\" dan 5/8\" - USD Repository

73 

Full text

(1)

i

PEMANAS AIR ENERGI SURYA MENGGUNAKAN KOLEKTOR

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

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana S-1

Program Studi Sains dan Teknologi Jurusan Teknik Mesin

Diajukan Oleh: DIONISIUS NUGROHO

NIM : 055214075

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

FINAL ASSIGNMENT

Presented as partial fulfillment to obtain The Srajana teknik degree

In Mechanical Engineering study program

Presented by: DIONISIUS NUGROHO

Student Number: 055214075

MECHANICAL ENGINEERING

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)
(4)
(5)
(6)
(7)

vii ABSTRAK

(8)

viii

Surya menggunakan kolektor CPC 0 derajat, diameter pipa 3/4” dan 5/8”. Penulis berharap tugas akhir ini dapat meluaskan pengetahuan masyarakat serta meningkatkan minat perancang dan industri untuk menampilkan produk rekayasa surya dan semoga memberikan manfaat yang tinggi nilainya, terutama bagi masyarakat.

Tugas akhir ini adalah salah satu syarat untuk mencapai derajat sarjana S-1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Untuk perkembangan selanjutnya diharapkan alat ini dapat disempurnakan dan dapat dipergunakan untuk membantu dalam suatu proses produksi. Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kepada :

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

2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Bapak Ir. F.A. Rusdi Sambada, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing. 4. Seluruh staf pengajar jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. 5. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan Tugas

Akhir ini.

Akhir kata semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Sekian dan terima kasih.

Yogyakarta, 20 Agustus 2009

(9)

ix DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii

HALAMAN PERNYATAAN ... iv

HALAMAN PENGESAHAN ...v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... vi

ABSTRAK ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI... ix

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR TABEL... xiv

BAB I ...1

1.1 Latar Belakang ...1

1.2 Perumusan Masalah ...3

1.3 Tujuan Penelitian ...4

1.4 Manfaat Penelitian ...4

BAB II ...5

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan ...5

2.2 Dasar Teori ...5

BAB III ...12

3.1 Alat Penelitian ...12

3.2 Cara kerja alat ...15

(10)

x

3.7 Langkah Analisa data ...17

BAB IV ...18

4.1 Hasil Penelitian ...18

4.2 Pembahasan...39

BAB V ...55

Kesimpulan ...55

Saran ...56

DAFTARA PUSTAKA ...57

(11)

xi

DAFTAR GAMBAR

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

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

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

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

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

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

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

Gambar 3. 2. Peletakan Termokopel ...13

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

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

Gambar 4. 1. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1 (CPC 00, diameter pipa 3/4”), Tanggal 2 Mei 2009 ...20

Gambar 4. 2. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2 (CPC 00, diameter pipa 5/8”), Tanggal 2 Mei 2009 ...20

Gambar 4. 3. Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada Tanggal 2 Mei 2009...14

Gambar 4. 4. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1 (CPC 00, diameter pipa 3/4”), Tanggal 14 Mei 2009 ...23

Gambar 4. 5. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2 (CPC 00, diameter pipa 3/4”), Tanggal 14 Mei 2009 ...23

Gambar 4. 6. Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada Tanggal 14 Mei 2009...14

Gambar 4. 7. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1 (CPC 00, diameter pipa 3/4”), Tanggal 15 Mei 2009 ...26

(12)

xii

Gambar 4. 11.Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2 (CPC 00, diameter pipa 5/8”), Tanggal 16 Mei 2009 ...29 Gambar 4. 12. Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada

Tanggal 16 Mei 2009...14 Gambar 4. 13. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1

(CPC 00, diameter pipa 3/4”), Tanggal 22 Mei 2009 ...32 Gambar 4.14.Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2

(CPC 00, diameter pipa 5/8”), Tanggal 22 Mei 2009 ...32 Gambar 4. 15. Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada

Tanggal 16 Mei 2009...14 Gambar 4.16.Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1

(CPC 00, diameter pipa 3/4”), Tanggal 25 Mei 2009 ...35 Gambar 4.17. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2

(CPC00, diameter pipa 5/8”), Tanggal 25 Mei 2009 ...35 Gambar 4. 18. Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada

Tanggal 16 Mei 2009...14 Gambar 4.19. Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1

(CPC00, diameter pipa 3/4”), Tanggal 27 Mei 2009 ...38 Gambar 4. 20.Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2

(CPC00, diameter pipa 5/8”), Tanggal 27 Mei 2009 ...38 Gambar 4. 21. Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada

Tanggal 16 Mei 2009...14 Gambar 4. 22. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data

Tanggal 2 Mei 2009...42 Gambar 4. 23. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data

(13)

xiii

Gambar 4. 24. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data

Tanggal 15 Mei 2009...46 Gambar 4. 25. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data

Tanggal 16 Mei 2009...48 Gambar 4. 26. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data

Tanggal 22 Mei 2009...50 Gambar 4. 27. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data

Tanggal 25 Mei 2009...52 Gambar 4. 28. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data

(14)

xiv

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

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

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

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

Tabel 4. 6. Pengambilan Data Tanggal 25 Mei 2009. ...34

Tabel 4. 7. Pengambilan Data Tanggal 27 Mei 2009. ...37 Tabel 4. 8.Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR

... )

pada Data Tanggal 2 Mei 2009 41

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

... )

pada Data Tanggal 14 Mei 2009 43

Tabel 4. 10. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR

... )

pada Data Tanggal 15 Mei 2009 45

Tabel 4. 11. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR

... )

pada Data Tanggal 16 Mei 2009 47

Tabel 4. 12. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR

... )

pada Data Tanggal 22 Mei 2009 49

Tabel 4. 13. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR

... )

pada Data Tanggal 25 Mei 2009 51

Tabel 4. 14. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR

... )

(15)

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di negara-negara berkembang seperti Indonesia terdapat kayu bakar, minyak dan gas bumi yang merupakan sumber energi yang banyak digunakan untuk memanaskan air. Air panas umumnya digunakan untuk mandi,mencuci atau mendukung suatu proses kimia dalam rumah tangga, puskesmas, rumah makan, penginapan, industri dan lain-lain. Pemakaian kayu bakar yang berlebihan dapat menyebabkan kerusakan hutan sehingga dapat mengakibatkan bencana alam seperti banjir dan tanah longsor. Penggunaan kayu bakar secara tradisional juga dapat menimbulkan dampak negatif terhadap kesehatan karena asap yang ditimbulkan, selain itu pengumpulan kayu bakar memerlukan waktu yang sebenarnya dapat dipergunakan untuk kegiatan lain yang lebih produktif. Krisis energi karena semakin menipisnya cadangan minyak dan gas bumi menyebabkan harga minyak dan gas bumi semakin mahal, hal ini tentunya akan berdampak pada kenaikan biaya hidup atau harga jual produk yang pada prosesnya menggunakan air panas.

(16)

mempunyai potensi energi surya yang cukup dengan radiasi harian rata-rata 4,8 kWh/m2

(Menteri Energi, 2003).Penggunaan energi surya juga sejalan dengan target pengurangan emisi karbondioksida di atmosfer (berdasarkan protokol Kyoto).

(17)

3

1.2 Perumusan Masalah

Pemanas air energi surya merupakan pemanas air energi surya dengan teknologi sederhana dan tidak menggunakan jaringan listrik. Penggunaan bahan pada pipa pemanas yaitu dengan bahan alumunium. Masalah yang ada dengan penggunaan bahan alumunium adalah cara merekatkan pipa alumunium ke pelat absorber. Alumunium merupakan bahan yang tidak mudah dilas walaupun pelat absorbernya juga terbuat dari alumunium, bahkan lebih susah mengelas pipa alumunium ke pelat alumunium dibanding mengelas pipa tembaga ke pelat tembaga. Untuk itu pada penelitian ini fungsi pelat absorber digantikan dengan reflektor berprofil parabola terpadu (compound parabolic) sehingga kolektornya disebut compound parabolic collector (CPC).

(18)

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti yaitu:

1. Membuat model pemanas air energi surya sederhana (jenis kolektor CPC dengan sudut kurva 0o

2. Mengetahui unjuk kerja (temperatur maksimal dan efisiensi) pemanas air yang dapat dihasilkan untuk menjajaki penggunaan pemanas air energi surya jenis di Indonesia.

, diameter pipa 3/4” dan 5/8”) menggunakan bahan yang murah, tersedia di pasar lokal dan teknologi yang sederhana.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini :

1. Menambah kepustakaan teknologi pemanas air surya.

2. dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi pemanas air energi surya sederhana yang sesuai dengan kondisi cuaca di Indonesia dan dapat diterima masyarakat.

(19)

5 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan

Hasil penelitian A.B Copsey (1984) memperlihatkan bahwa tangki dengan derajat strarifikasi thermal lebih baik akan menghasilkan fraksi surya lebih tinggi, G.L Morison dan J.E Braun (1985) mengatakan bahwa unjuk kerja optimum pemanas air terjadi pada laju aliran air rata-rata harian di kolektor yang sama dengan laju aliran air pembebanan. Kolektor CPC sederhana tanpa pemvakuman dapat mencapai efisiensi 50% hal ini dapat dicapai dengan penambahan material honeycomb sebagai pengontrol laju kerugian konveksi pada kolektor (Pereira, et.AL,2003). Pembuatan profil parabola, pengaturan fokus, prosedur pembuatan dudukan pipa pemanas pada reflektor merupakan permasalahan yang umum pada disain sebuah kolektor CPC di samping keuntungan dari kolektor CPC seperti rugi-rugi panas yang kecil dan temperatur kerja yang cukup tinggi.

2.2 Dasar Teori

(20)

yang menggunakan kolektor CPC akan menghasilkan panas yang lebih besar dibandingkan dengan pemanas air yang tidak menggunakan kolektor CPC.

Isolasi

Tangki penyimpan

Tangki penyuplai Pipa air

keluar

Pipa penghubung

Kolektor

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

(21)

7

(22)

Kolektor merupakan bagian pada pemanas air (gambar 2.1) yang menerima energi surya. Bagian-bagian sebuah kolektor CPC dapat dilihat pada gambar 2.2 dan gambar 2.3. efisiensi kolektor sangat menentukan unjuk kerja pemanas air secara keseluruhan. Efisiensi kolektor merupakan fungsi temperatur fluida kerja masuk kolektor, semakin rendah temperatur fluida kerja masuk kolektor efisiensi kolektor akan semakin tinggi, efisiensi sebuah kolektor dinyatakan dengan persamaan :

Ti : Temperatur fluida kerja masuk kolektor (K)

UL : Koefisien kerugian (W/(m2.K) (τα) : Faktor transmitan-absorpan kolektor

Faktor pelepasan panas kolektor (FR

[

( ) ( )

]

) dihitung dengan persamaan :

(2.2)

dengan:

Ac : Luasan kolektor (m2)

Cpf

G : Radiasi yang datang (W/m

: Panas jenis fluida kerja (J/(Kg.K)) 2

(23)

9

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

Ta : Temperatur sekitar (K)

Ti : Temperatur fluida kerja masuk kolektor (K)

T0 : Temperatur fluida kerja keluar kolektor (K)

UL : Koefisien kerugian (W/(m2.K)) (τα) : Faktor transmitan-absorpan kolektor

Gambar 2.2 Bagian-bagian kolektor CPC sudut 00 Tutup Kaca

, diameter pipa 3/4”. Air Masuk

Pipa Header

Diameter Pipa 3/4” Reflektor 00

Isolasi Air Keluar

(24)

Gambar 2. 3. Bagian-bagian kolektor CPC sudut 00 1. Pembuatan sudut kurva 0

, diameter pipa 5/8”.

Sudut kurva yang terbentuk antara garis tengah kertas gambar dengan alat gambar membentuk sudut 0

o

o

seperti yang terlihat pada gambar 2.5. Kemudian gambar yang telah terbentuk di cerminkan terhadap garis tengah pada kertas gambar

Gambar 2. 4. Sudut Kurva 0o Pipa Header

Reflektor 00 Air Masuk

Air Keluar Tutup Kaca

Pelat Absorber Isolasi

(25)

11

2. Pembuatan sudut kurva 15

Sudut kurva yang terbentuk antara garis tengah kertas gambar dengan alat gambar membentuk sudut 15

o

o

seperti yang terlihat pada gambar 2.6. Kemudian gambar yang telah terbentuk di cerminkan terhadap garis tengah pada kertas gambar

Gambar 2. 5. Sudut Kurva 15

3. Pembuatan sudut kurva 30

o

Sudut kurva yang terbentuk antara garis tengah kertas gambar dengan alat gambar membentuk sudut 30

o

o

seperti yang terlihat pada gambar 2.7. Kemudian gambar yang telah terbentuk di cerminkan terhadap garis tengah pada kertas gambar

Gambar 2. 2. Sudut Kurva 30 15o

(26)

12 BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat Penelitian

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

1. Kolektor (komponen utama) dengan kaca penutup. 2. Tangki penyuplai.

3. Tangki penampungan air panas berkapasitas 20 liter. Gambar rancangan alat dapat dilihat sebagai berikut :

(27)

13

Gambar 3. 2. Peletakan Termokopel

Keterangan : 1. T1 2. T

berada pada saluran masuk (pipa penghubung) pada kolektor. 2

3. T

berada pada saluran keluar (pipa penghubung) pada kolektor. 3

4. T

berada di dalam tangki penyimpan yakni 10 cm dari dasar tangki. 4 berada di bagian dalam tangki penyimpan yakni 25 cm di atas T3.

T1 Ti

T2 To

(28)

Gambar 3. 3. Gambar rancangan tampak depan dan belakang

Keterangan :

1. Tangki penampung yang telah diberi isolasi. 2. Tangki penyuplai (jerigen).

3. Pipa penyuplai.

4. Pipa masuk air panas ke tangki penampung.

5. Pipa keluar air dingin dari tangki penampung maupun tangki penyuplai. 6. Kran pembuangan.

7. Kran air panas keluar.

(29)

15

3.2 Cara kerja alat

Pada penelitian pemanas air termosifon energi surya dengan kolektor CPC ini, air bersuhu rendah yang mengalir dari tangki penyuplai masuk ke pipa kolektor bagian bawah. Pada kolektor, air dingin dipanaskan oleh energi surya sehingga air menjadi panas dan keluar melalui pipa kolektor bagian atas. Karena adanya perbedaan massa jenis antara air panas dan air dingin, di mana temperatur air dalam kolektor lebih tinggi dari temperatur air yang ada dalam tangki penyimpan maka terjadi sirkulasi natural dan akan terus berlangsung selama kolektor menerima energi surya dan akibatnya air dalam tangki penyimpan makin lama makin panas.

3.3 Variabel yang divariasikan

(30)

3.4 Variabel yang diukur

Variabel yang diukur pada penelitian ini adalah : 1. Temperatur air sisi masuk kolektor (Ti

2. Temperatur air sisi keluar kolektor (T ). o

3. Temperatur lingkungan.

).

4. Temperatur rata-rata tangki penyimpan. 5. Energi matahari (surya) yang datang (G)

Untuk pengukuran temperatur digunakan termokopel dan untuk pengukuran radiasi surya digunakan solar sel yang telah di kalibrasi.

3.5 Langkah penelitian

Langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian ini adalah :

1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat pemanas air energi surya seperti gambar 3.1 sebanyak 2 alat agar variabel yang divariasikan pada penelitian ini dapat diambil datanya.

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

3. Menyiapkan alat pengukur radiasi surya dan alat pengukur temperatur. 4. Menyiapkan alat tulis untuk mencatat data penelitian.

(31)

17

3.6 Jadwal kegiatan penelitian

Jadwal kegiatan penelitian yang dilakukan adalah : 1. Persiapan bahan.

2. Pembuatan alat penelitian. 3. Pengujian dan perbaikan alat. 4. Pengolahan data.

5. Penulisan laporan.

3.7 Langkah Analisa data

(32)

18 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Pada proses penelitian, kita akan mengetahui data yang telah diambil dengan variasi alat yang berbeda. Pengambilan data tiap variasi dilakukan beberapa kali untuk mendapatkan data yang akurat dari setiap variasi yang dilakukan. Tempat pengambilan data di lakukan di lingkungan universitas sanata Dharma.

(33)

19

Tahap pengambilan data penelitian :

Tabel 4.1 Pengambilan data pada tanggal 2 mei 2009.

(34)

Gambar 4.1 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1 (CPC 00, Diameter pipa 3/4”), Tanggal 2 Mei 2009.

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

• T

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

Keterangan : 1

• T

berada pada saluran masuk (pipa penghubung) pada kolektor. 2

• T

berada pada saluran keluar (pipa penghubung) pada kolektor. 3

• T

(35)

21

(36)

Tabel 4.2 Pengambilan data pada tanggal 14 mei 2009

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

Kolektor 2 (CPC 00,Pipa 5/8”)

Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

(37)

23

Gambar 4.4 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1 (CPC 00

15 Diameter Pipa 3/4”), Tanggal 14 Mei 2009.

Gambar 4.5 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2 (CPC 00

• T

, Diameter Pipa 5/8”), Tanggal 14 Mei 2009.

Keterangan : 1

• T

berada pada saluran masuk (pipa penghubung) pada kolektor. 2

• T

berada pada saluran keluar (pipa penghubung) pada kolektor. 3

• T

(38)
(39)

25

Tabel 4. 3. Pengambilan Data Tanggal 15 Mei 2009

15-5-2009 Kolektor 1

(40)

15

Gambar 4.7 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1 (CPC 00

15 Diameter Pipa 3/4”), Tanggal 15 Mei 2009.

Gambar 4.8 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2 (CPC 00

Keterangan :

, Diameter Pipa 5/8”), Tanggal 15 Mei 2009.

• T1 • T

berada pada saluran masuk (pipa penghubung) pada kolektor. 2

• T

berada pada saluran keluar (pipa penghubung) pada kolektor. 3

• T

(41)

27

(42)

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

(43)

29

Gambar 4.10 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1 (CPC 00

15 Diameter Pipa 3/4”), Tanggal 16 Mei 2009.

Gambar 4.11 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2 (CPC 00

• T

, Diameter Pipa 5/8”), Tanggal 16 Mei 2009.

Keterangan : 1

• T

berada pada saluran masuk (pipa penghubung) pada kolektor. 2

• T

berada pada saluran keluar (pipa penghubung) pada kolektor. 3

• T

(44)
(45)

31

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

(46)

15

Gambar 4.13 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1 (CPC 00

15 Diameter Pipa 3/4”), Tanggal 22 Mei 2009.

Gambar 4.14 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2 (CPC 00

• T

, Diameter Pipa 5/8”), Tanggal 22 Mei 2009.

Keterangan : 1

• T

berada pada saluran masuk (pipa penghubung) pada kolektor. 2

• T

berada pada saluran keluar (pipa penghubung) pada kolektor. 3

• T

(47)

33

(48)

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

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

Kolektor 2 (CPC 00, Pipa 5/8”)

Waktu G T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

(49)

35

Gambar 4.16 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1 (CPC 00

15 Diameter Pipa 3/4”), Tanggal 25 Mei 2009.

Gambar 4.17 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2 (CPC 00

• T

, Diameter Pipa 5/8”), Tanggal 25 Mei 2009.

Keterangan : 1

• T

berada pada saluran masuk (pipa penghubung) pada kolektor. 2

• T

berada pada saluran keluar (pipa penghubung) pada kolektor. 3

• T

(50)
(51)

37

Tabel 4. 7. Pengambilan Data Tanggal 27 Mei 2009.

27-5-2009 Kolektor 1

(52)

15

Gambar 4.19 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 1 (CPC 00

15 Diameter Pipa 3/4”), Tanggal 27 Mei 2009.

Gambar 4.20 Grafik hubungan Suhu dengan Waktu pada Kolektor 2 (CPC 00

• T

, Diameter Pipa 5/8”), Tanggal 27 Mei 2009.

Keterangan : 1

• T

berada pada saluran masuk (pipa penghubung) pada kolektor. 2

• T

berada pada saluran keluar (pipa penghubung) pada kolektor. 3

• T

(53)

39

Gambar 4.21 Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada Tanggal 27 Mei 2009.

4.2 Pembahasan

Dalam menentukan efisiensi kolektor (η) dan faktor pelepasan panas kolektor (FR) digunakan koefisien kerugian total (UL) perancangan praktis dengan harga UL dapat diambil sebesar 8 W/(m2oC), nilai transmisi-absorptansi (τα) sebesar 0,8 dan nilai-nilai yang telah diketahui @ 5/8in =2,15 kg, dan Ac = 1,26

m2.

Maka untuk mengetahui efisiensi terlebih dahulu melakukan pencarian terhadap faktor pelepasan panas kolektor (FR

[

( ) ( )

]

(54)

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

(55)

41

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

(56)

Gambar 4. 22. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal 2 Mei 2009.

Keterangan :

• Kolektor 1 : kolektor CPC sudut kurva 00 • Kolektor 2 : kolektor CPC sudut kurva 0

dan diameter pipa 3/4” 0

Dari grafik dan tabel, di dapatkan :

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 1 (CPC 0

dan diameter pipa 5/8”

0

, diameter pipa 3/4”) adalah η = 13,64%

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 2 (CPC 00

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

, diameter pipa 5/8”) adalah η = 12,57%

(57)

43

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

(58)

Gambar 4. 23. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal 14 Mei 2009.

Keterangan :

• Kolektor 1 : kolektor CPC sudut kurva 00 • Kolektor 2 : kolektor CPC sudut kurva 0

dan diameter pipa 3/4” 0

Dari grafik dan tabel, di dapatkan :

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 1 (CPC 0

dan diameter pipa 5/8”

0

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 2 (CPC 0

, diameter pipa 3/4”) adalah η = 13,78%

0

Radiasi surya rata-rata adalah 426,1 W/m

, diameter pipa 5/8”) adalah η = 28,24%

(59)

45

Tabel 4. 10. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR) pada Data Tanggal 15 Mei 2009 Tgl 15-5-2009 Kolektor 1

(60)

Gambar 4. 24. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal 15 Mei 2009

Keterangan :

• Kolektor 1 : kolektor CPC sudut kurva 00 • Kolektor 2 : kolektor CPC sudut kurva 0

dan diameter pipa 3/4” 0

Dari grafik dan tabel, di dapatkan :

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 1 (CPC 0

dan diameter pipa 5/8”

0

, diameter pipa 3/4”) adalah η = 15,40%

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 2 (CPC 00

Radiasi surya rata-rata adalah 512,4 W/m

, diameter pipa 5/8”) adalah η = 22,61%

(61)

47

Tabel 4. 11. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR) pada Data Tanggal 16 Mei 2009

Tgl 16-5-2009 Kolektor 1

(62)

Gambar 4. 25. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal 16 Mei 2009

Keterangan :

• Kolektor 1 : kolektor CPC sudut kurva 00 • Kolektor 2 : kolektor CPC sudut kurva 0

dan diameter pipa 3/4” 0

Dari grafik dan tabel, di dapatkan :

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 1 (CPC 0

dan diameter pipa 5/8”

0

, diameter pipa 3/4”) adalah η = 10,48%

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 2 (CPC 00

Radiasi surya rata-rata adalah 422,3 W/m

, diameter pipa 5/8”) adalah η = 24,24%

(63)

49

Tabel 4. 12. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR) pada Data Tanggal 22 Mei 2009 Tgl 22-5-2009 Kolektor 1

(64)

Gambar 4. 26. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal 22 Mei 2009

Keterangan :

• Kolektor 1 : kolektor CPC sudut kurva 00 • Kolektor 2 : kolektor CPC sudut kurva 0

dan diameter pipa 3/4” 0

Dari grafik dan tabel, di dapatkan :

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 1 (CPC 0

dan diameter pipa 5/8”

0

, diameter pipa 3/4”) adalah η = 13,24%

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 2 (CPC 00

Radiasi surya rata-rata adalah 509,8 W/m

, diameter pipa 5/8”) adalah η = 15,53%

(65)

51

Tabel 4. 13. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR) pada Data Tanggal 25 Mei 2009

(66)

Gambar 4.27. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal 25 Mei 2009

Keterangan :

• Kolektor 1 : kolektor CPC sudut kurva 00 • Kolektor 2 : kolektor CPC sudut kurva 0

dan diameter pipa 3/4” 0

Dari grafik dan tabel, di dapatkan :

dan diameter pipa 5/8”

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 1 (CPC 00, diameter pipa 3/4”) adalah η = 8,92%

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 2 (CPC 00

Radiasi surya rata-rata adalah 588,7 W/m

, diameter pipa 5/8”) adalah η = 5,77%

(67)

53

(68)

Gambar 4. 28. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal 27 Mei 2009

Keterangan :

• Kolektor 1 : kolektor CPC sudut kurva 00 • Kolektor 2 : kolektor CPC sudut kurva 0

dan diameter pipa 3/4” 0

Dari grafik dan tabel, di dapatkan :

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 1 (CPC 0

dan diameter pipa 5/8”

0

, diameter pipa 3/4”) adalah η = 20,13%

Efisiensi tertinggi pada Kolektor 2 (CPC 00, diameter pipa 5/8”) adalah η = 13,46%

(69)

55 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Dari penelitian yang dilaksanakan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Telah dibuat Pemanas air energi surya sederhana ( jenis kolektor CPC sudut kurva 00

2. Diketahui unjuk kerja kolektor (temperatur maksimal yang dicapai pada titik T4 atau pada temperatur air panas yaitu mencapai 60

dengan diameter pipa 3/4” dan 5/8”) dengan bahan yang mudah didapat serta menggunakan teknologi yang sederhana.

0

(70)

Saran

1. Diharapkan untuk membuat konstruksi alat benar-benar terisolasi dengan baik agar tidak ada kebocoran.

2. Jika ingin mendapatkan hasil yang berbeda dapat mencoba alat ini dengan variasi yang berbeda, seperti merubah sudut CPC yang digunakan.

3. Jika ingin dipasarkan, diharapkan pemilihan bahan yang baik sehingga didapatkan kualitas dan higienis air dapat terjaga dengan baik.

(71)

57 DAFTARA PUSTAKA

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

Copsey, A.B.,1984,”A Modification of the f-Chart Method for Solar Domestic Hot Water Systems with Statified storage”, M.S.Thesis, University of Wisconsin-Madison

Morrison, G.L and Braun, J.E.,1985,”System Modeling and Operation Characteristics of Thermosyphon solar Water heaters”, Solar Enerry, 34,pp.389-405

Materi Energi dan Sumber Daya Mineral (2003), Kebijakan Pengembangan Energi Terbarukan dan Konservasi Energi (Energi Hijau), Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, Jakarta

Pereira, M.C. and Carvalho, M.J.,2003,”New Low Concentration Cpc Type Collector With Convection Controler By a Honeycomb Tim Material: A

Compromise With Stagnation Temperatur Control And Survival Of Cheap

(72)

LAMPIRAN

Gambar alat pemanas air energi surya menggunakan kolektor CPC 0 derajat, diameter pipa 3/4” (kiri) dan 5/8” (kanan)

(73)

59

Gambar alat pemanas air energi surya (tampak depan) menggunakan kolektor CPC 0 derajat, diameter pipa 3/4” (kiri) dan 5/8” (kanan)

Gambar

Gambar 2. 1. Bagian-bagian Pemanas Air Energi Surya
Gambar 2 1 Bagian bagian Pemanas Air Energi Surya . View in document p.20
Gambar 2.2 Bagian-bagian kolektor CPC sudut 0 0, diameter pipa 3/4”.
Gambar 2 2 Bagian bagian kolektor CPC sudut 0 0 diameter pipa 3 4 . View in document p.23
Gambar 2. 3. Bagian-bagian kolektor CPC sudut 00, diameter pipa 5/8”.
Gambar 2 3 Bagian bagian kolektor CPC sudut 00 diameter pipa 5 8 . View in document p.24
Gambar rancangan alat dapat dilihat sebagai berikut :
Gambar rancangan alat dapat dilihat sebagai berikut . View in document p.26
Gambar 3. 2. Peletakan Termokopel
Gambar 3 2 Peletakan Termokopel . View in document p.27
Gambar 3. 3. Gambar rancangan tampak depan dan belakang
Gambar 3 3 Gambar rancangan tampak depan dan belakang . View in document p.28
Gambar 4.6 Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada Tanggal  14
Gambar 4 6 Grafik hubungan Radiasi surya G dengan Waktu pada Tanggal 14 . View in document p.38
Gambar 4.9 Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada Tanggal  15
Gambar 4 9 Grafik hubungan Radiasi surya G dengan Waktu pada Tanggal 15 . View in document p.41
Gambar 4.12 Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada Tanggal  16
Gambar 4 12 Grafik hubungan Radiasi surya G dengan Waktu pada Tanggal 16 . View in document p.44
Gambar 4.15 Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada Tanggal  22
Gambar 4 15 Grafik hubungan Radiasi surya G dengan Waktu pada Tanggal 22 . View in document p.47
Gambar 4.18 Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada Tanggal  25
Gambar 4 18 Grafik hubungan Radiasi surya G dengan Waktu pada Tanggal 25 . View in document p.50
Gambar 4.21 Grafik hubungan Radiasi surya (G) dengan Waktu pada Tanggal  27
Gambar 4 21 Grafik hubungan Radiasi surya G dengan Waktu pada Tanggal 27 . View in document p.53
Tabel 4. 8.Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR)  pada Data Tanggal 2 Mei 2009
Tabel 4 8 Perhitungan Efisiensi dan Faktor Pelepasan Panas FR pada Data Tanggal 2 Mei 2009 . View in document p.55
Gambar 4. 22. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal
Gambar 4 22 Grafik hubungan Efisiensi dengan Ti G pada Data Tanggal . View in document p.56
Tabel 4. 9.Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR)  pada Data Tanggal 14 Mei 2009
Tabel 4 9 Perhitungan Efisiensi dan Faktor Pelepasan Panas FR pada Data Tanggal 14 Mei 2009 . View in document p.57
Gambar 4. 23. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal
Gambar 4 23 Grafik hubungan Efisiensi dengan Ti G pada Data Tanggal . View in document p.58
Tabel 4. 10. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR)  pada Data Tanggal 15 Mei 2009
Tabel 4 10 Perhitungan Efisiensi dan Faktor Pelepasan Panas FR pada Data Tanggal 15 Mei 2009 . View in document p.59
Gambar 4. 24. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal
Gambar 4 24 Grafik hubungan Efisiensi dengan Ti G pada Data Tanggal . View in document p.60
Tabel 4. 11. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR)  pada Data Tanggal 16 Mei 2009
Tabel 4 11 Perhitungan Efisiensi dan Faktor Pelepasan Panas FR pada Data Tanggal 16 Mei 2009 . View in document p.61
Gambar 4. 25. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal
Gambar 4 25 Grafik hubungan Efisiensi dengan Ti G pada Data Tanggal . View in document p.62
Tabel 4. 12. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR)  pada Data Tanggal 22 Mei 2009
Tabel 4 12 Perhitungan Efisiensi dan Faktor Pelepasan Panas FR pada Data Tanggal 22 Mei 2009 . View in document p.63
Gambar 4. 26. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal
Gambar 4 26 Grafik hubungan Efisiensi dengan Ti G pada Data Tanggal . View in document p.64
Tabel 4. 13. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR)  pada Data Tanggal 25 Mei 2009
Tabel 4 13 Perhitungan Efisiensi dan Faktor Pelepasan Panas FR pada Data Tanggal 25 Mei 2009 . View in document p.65
Gambar 4.27. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal
Gambar 4 27 Grafik hubungan Efisiensi dengan Ti G pada Data Tanggal . View in document p.66
Tabel 4. 14. Perhitungan Efisiensi (η) dan Faktor Pelepasan Panas (FR)  pada Data Tanggal 27 Mei 2009
Tabel 4 14 Perhitungan Efisiensi dan Faktor Pelepasan Panas FR pada Data Tanggal 27 Mei 2009 . View in document p.67
Gambar 4. 28. Grafik hubungan Efisiensi (η) dengan Ti/G pada Data Tanggal
Gambar 4 28 Grafik hubungan Efisiensi dengan Ti G pada Data Tanggal . View in document p.68
Gambar Termok Logger (kiri) dan Solar meter (kanan)
Gambar Termok Logger kiri dan Solar meter kanan . View in document p.72
Gambar alat pemanas air energi surya menggunakan kolektor CPC 0 derajat,
Gambar alat pemanas air energi surya menggunakan kolektor CPC 0 derajat . View in document p.72
Gambar Phyranometer (kiri), Storage dan Display Global Water (kanan)
Gambar Phyranometer kiri Storage dan Display Global Water kanan . View in document p.73
Gambar alat pemanas air energi surya (tampak depan) menggunakan kolektor
Gambar alat pemanas air energi surya tampak depan menggunakan kolektor . View in document p.73

Referensi

Memperbarui...

Download now (73 pages)
Related subjects : unjuk kerja kolektor Fluida kerja