PERANCANGAN PEMANAS AIR TENAGA SURYA DENGAN PIPA BERBENTUK "U"

i

PERANCANGAN PEMANAS AIR TENAGA SURYA

DENGAN PIPA BERBENTUK ‘’U’’

TUGAS AKHIR

BIDANG KONVERSI ENERGI

Diajukan kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik (S1)

Oleh :

ALFIAN FERDYANA MARTHA 09510014

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2014

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah

memberikan limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayah-Nya untuk laporan Tugas

Akhir dengan judul “Perancangan Pemanas Air Tenaga Surya Dengan Pipa

Berbentuk “U” ini akhirnya dapat terselesaikan.

Dalam penyusunan laporan ini penulis menyampaikan terimakasih yang

sebanyak-banyaknya kepada:

1. Kedua Orang Tua yang selama ini memberikan dukungan materi, moril, spirit

dan semangat untuk menyelesaikan skripsi ini.

2. Bapak Ali Mokhtar, Ir. MT , selaku Pembimbing I terima kasih atas pengarahan

secara lisan maupun teori dalam menyelesaikan tugas akhir.

3. Bapak Budiono, S.Si, MT , Selaku Pembimbing II dan Wakil Jurusan Teknik

Mesin terima kasih atas pengarahan secara lisan maupun teori dalam

menyelesaikan tugas akhir.

4. Bapak Daryono, Ir. MT , selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.

5. Semua Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Mesin yang tidak bisa saya sebut

satu per satu atas pengajaran ilmu yang diberikan.

6. Semua staff karyawan Jurusan Teknik Mesin.

7. Semua Keluarga besar saya, terima kasih atas dukungannya dan motivasinya.

8. Buat teman-teman Jurusan Teknik Mesin terima kasih atas dukungannya dan

viii

9. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terimakasih banyak atas bantuan

kalian semuannya.

Penyusunan laporan ini telah diusahakan semaksimal mungkin namun masih

terdapat kekurangannya untuk itu kritik dan saran sangat penyusun harapkan. Semoga

Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat.

Malang, 05 Agustus 2014

ix

DAFTARI ISI

COVER ... i

POSTER ... ii

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... iii

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR ... iv

SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ... vi

ABSTRAK ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xii

I. PENDAHULUAN ... 1

1.1Latar Belakang ... 1

1.2Rumusan Masalah ... 3

1.3Tujuan Perancangan ... 3

1.4Manfaat ... 4

1.5Batasan Masalah... 4

1.6Konsep Desain ... 5

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 8

2.1Radiasi Surya ... 8

2.2Radiasi Dari Permukaan Yang Bertingkah Laku Seperti Benda Hitam . 12 2.2.1 Emisi Permukaan ... 12

2.2.2 Absorpsitivitas ... 12

2.2.3 Transmisivitas ... 12

2.3Kondisi Kekasaran Dan Sudut Permukaan ... 13

2.3.1 Tipe Specular ... 13

2.3.2 Tipe Lambertian ... 14

2.3.3 Tipe Corner Reflector ... .15

2.4 Perpindahan Panas ... 15

2.4.1 Konduksi ... 15

2.4.2 Konveksi ... 18

2.4.3 Radiasi ... 19

2.5 Properti – Properti Material ... 21

2.6 Sistem Pemanas Air Tenaga Surya ... 23

2.7 Menentukan Karakteristik Dan Parameter Kolektor ... 25

2.7.1 Menentukan Laju Konduksi Kalor ... 25

2.7.2 Menentukan Perpindahan Panas Konveksi ... 25

2.7.3 Menentukan Perpindahan Panas Radiasi ... 26

x

2.8.1 Energi Panas Yang Diserap Oleh Air ... 26

2.9 Parameter Rancangan Solar Collector ... 27

III.METODE PERANCANGAN ... 30

3.1Perhitungan Perpindahan Panas Yang Terjadi ... 30

3.2Perpindahan Panas Dan Parameter Kolektor ... 31

3.3Efisiensi Kolektor ... 33

3.4Diagram Alir Perancangan ... 35

IV.PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ... 36

4.1Perhitungan Aliran Fluida di dalam Tabung Penampung ... 36

4.1.1 Perancangan Tabung Penampung Air ... 37

4.1.2 Kecepatan Aliran Air Dalam Pipa ... 38

4.1.3 Laju Aliran Massa ... 39

4.1.4 Menentukan Jenis Aliran Air Dalam Pipa Kolektor ... 40

4.2Perancangan Pipa Kolektor ... 41

4.2.1 Luas Permukaan Pipa Kolektor ... 41

4.2.2 Luas Penampang Pipa ... 42

4.2.3 Luas Permukaan Keseluruhan Pipa ... 42

4.3Perancangan Kolektor ... 42

4.3.1 Luas Penampang Kolektor ... 42

4.4 Perhitungan Besar Energi Surya ... 44

4.4.1 Menghitung Besar Energi Yang Dihasilkan Surya ... 44

4.4.2 Menghitung Besar Temperatur Permukaan Kaca ... 46

4.4.3 Perhitungan Temperatur Dinding Bagian Dalam Kaca ... 47

4.4.4 Perhitungan Laju Aliran Panas Konduksi Melewati Kaca ... 49

4.4.5 Perhitungan Perpindahan Panas Konveksi Pada Ruang Kolektor . 50 4.4.6 Perhitungan Perpindahan Panas Menyeluruh ... 51

4.5 Perpindahan Panas Pada Pipa ... 53

4.5.1 Perhitungan Temperatur Permukaan Pipa ... 53

4.5.2 Perhitungan Temperatur Dinding Pipa Bagian Dalam ... 55

4.5.3 Perhitungan Koefisien Konveksi ... 56

4.5.4 Perhitungan Laju Perpindahan Panas Menyeluruh ... 58

4.6 Perhitungan Waktu untuk Memanaskan Air ... 60

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 62

5.1 Kesimpulan ... 62

5.2 Saran ... 62

VI. DAFTAR PUSTAKA ... 63 VII. LAMPIRAN

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 4.3 : Tabel Konstanta Surya ... 45

Tabel 4.4 : Pengaruh Radiasi Matahari Terhadap Suhu Yang Dihasilkan ... 46

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 : Konsep pemanas air tenaga surya ... 5

Gambar 2.1 : Spektrum elektromagnetik ... 10

Gambar 2.2 : Terjadinya Penyerapan Dan Transisi ... 13

Gambar 2.3 : Pemantulan Tipe Specular... 14

Gambar 2.4 : Pemantulan Tipe Lambertian ... 14

Gambar 2.5 : Pemantulan Tipe Corner Reflector... 15

Gambar 2.6 : Bagan Yang Menunjukkan Arah Aliran Kalor ... 17

Gambar 2.7 : Bagan Yang Menunjukkan Arah Aliran Kalor ... 17

Gambar 2.8 : Proses Konveksi ... 18

Gambar 2.9 : Radiasi Pada Permukaan ... 20

Gambar 4.1 : Tabung Penampung Air ... 37

Gambar 4.2 : Kolektor Surya ... 43

Gambar 4.5 : Radiasi Matahari ... 30

Gambar 4.6 : Perpindahan Panas Konduksi Pada Kaca ... 48

Gambar 4.7 : Perpindahan Kalor Menyeluruh Melalui Dinding Datar ... 51

Gambar 4.8 : Perpindahan Panas Menyeluruh Pada Silinder Berlubang ... 58

xii

DAFTAR PUSTAKA

A.Z, Ridwan.Pengertian Kalor dan Macam-macam Perpindahan Panas.

al, Van Koppen et. 1979.Laju Aliran Kolektor. 1979.

Alireza Hobbi, Kamran Siddiqui. 2009. Optimal Design of a Forced Circulation Solar Water Heating System for a residential Unit in Cold Climate Using TRNSYS, Solar Energy. 2009. 83, 700-714.

Artono, Raldi. 2002.Perpindahan Kalor. Jakarta : Salemba Teknik, 2002. —. 2002.Perpindahan Kalor. Jakarta : Salemba Teknik, 2002.

Dalenback. 1990.Tingkat Aliran pada Kolektor Plat Datar. 1990.

Energi dan Perubahannya. Wahyono, Budi. 2011. 2011.

Ercata. 2006.Matahari sebagai sumber energi utama.

Giancoli. 2001.Fisika Jilid I. Jakarta : Erlangga, 2001.

Gilles, Ranald V. 2002. Mekanika Fluida dan Hidrolika. Jakarta : Salemba Teknik, 2002.

—. 2002.Mekanika Fluida dan Hidrolika. Jakarta : Salemba Teknik, 2002.

Govind N. Kulkarni, Shireesh B. Kedare, Santanu Bandyopadhyay. 2008.

Optimization of Solar Water Heating Systems Through Water Replenishment,

Energy Conversion and Menegement. 2008.

Hasnan. 2012. pengaruh radiasi matahari terhadap suhu yang dihasilkan. http://bloghasnan.blogspot.com/2012/05/YOUR-FAVICON-URL..

xiii

http://geo.fis.unesa.ac.id/web/index.php/en/penginderaan-jauh/74-pemantulan-serapan-dan-transmisi.

2008.Heat Transfer Theory. s.l. : uwinipeg.ca., 2008.

Hollands, Lightstone. 1989.Value Of Flow System. 1989.

Holman, JP. 1994.Perpindahan Kalor. Jakarta : Erlangga, 1994. —. 1995.Perpindahan Kalor. Jakarta : Erlangga, 1995.

Klein, A. H. Fanney and S. A. 1988. Thermal Performance Comparisons for Solar Hot Water System Subjected to Various Collector and Heat Exchanger Flow Rates, Solar Energy. 1988. 40(1), 1-11.

Klein, W. E. Buckles and S.A. 1980.Analysis of Solar Domestic Hot Water Heaters, Solar Energy. 1980. 417-424.

Kreider, D. Yogi Goswani dan Jan F. 1999.Jenis Sistem Pemanas Air Solar. 1999.

Kreider, Frank Kreith and Jan. F. 1978. Principles of Solar Engineering. New York : Mc Graw Hill Book, 1978.

LOF, A. M. Shariah and G.O.G. 1997. Effect of Auxiliary Heater on Annual Performance of Thermosyphon Solar Water Simulated Under Variable Operating Conditions, Solar Energy. 1997. 60(2), 119-126.

Marlboro, Prince George's Boulevard Upper.Domestic Hot Water System Modeling for The Design of Energy Efficient System. s.l. : NAHB Reserch Centre, Inc. 400

Prince George's Boulevard Upper Marlboro. MD 20774-8731.

Matilda, Yohanes, Ferdinan dan Thomas. 2003.Fistek UGM 03. 2003.

xiv

http://geo.fis.unesa.ac.id/web/index.php/en/penginderaan-jauh/74-pemantulan-serapan-dan-transmisi.

Pengertian Kalor dan Macam-macam Perpindahan Panas. A.Z, Ridwan. 2012. 2012,

Pengertian Kalor dan Macam-macam Perpindahan Panas.

Ramli, Ahmad Asyraf. 2010. THEORETICAL ANALYSIS OF SOLAR WATER

HEATING SYSTEM. Malaysia : s.n., 2010.

RI, Dirjen. 1997.Data Dirjen Listrik dan Pengembangan Energi. Jakarta : Dirjen RI, 1997.

S, Donald R. P dan Leighton E. 2011.Perpidahan Kalor Edisi Kedua. 2011. —. 2011.Perpindahan Kalor . - : -, 2011.

S, Knudsen. 2002. Consumers "Influence on the Thermal Performance of Small SDHW System-Theoretical Investigation", Solar Energy. 2002. 73(1), 33-42.

S, Staf. D dan Campbell. 1978.Pengertian Sistem Pemanas Air (SWH). 1978.

Streeter, Victor L. 1990.Mekanika Fluida Jilid 2. Jakarta : Erlangga, 1990.

Sularso, Pradnya Paramitha. 1994 dan 1998.Pompa dan Kompressor-Fisika untuk sains dan Teknik_Jilid I. Jakarta : Erlangga, 1994 dan 1998.

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan negara yang memiliki berbagai jenis sumber daya energi

dalam jumlah yang cukup melimpah. Letak Indonesia yang berada pada daerah

khatulistiwa, maka wilayah Indonesia akan selalu disinari matahari selama 10 - 12 jam

dalam sehari. Potensi sumber energi matahari di Indonesia sebagai sumber energi

listrik alternatif sangat perlu dimanfaatkan mengingat, total intensitas penyinaran

rata-rata 4,5 kWh per meter persegi per-hari, matahari bersinar berkisar 2000 jam per tahun,

sehingga tergolong kaya sumber energi matahari. (RI, 1997) (Data Ditjen Listrik dan

Pengembangan Energi pada tahun 1997).

Dalam beberapa tahun terakhir energi matahari telah digunakan sebagai salah

satu sumber energi alternatif. Pemanfaatan sederhana dari energi matahari adalah

sebagai sumber energi pada pemanas air surya. Untuk memanfaatkan energi surya

tersebut dibutuhkan suatu alat yang berfungsi untuk mengumpulkan energi radiasi yang

datang dari matahari, yakni kolektor surya. Sebuah kolektor surya terdiri dari plat

penyerap yang memiliki konduktivitas termal yang baik, dimana plat penyerap ini

berfungsi untuk menghantarkan panas kepipa-pipa yang mengalirkan air. Kemudian

terdapat satu atau lebih kaca penutup transparan di bagian atas kolektor serta sebuah

isolator di bagian bawah plat penyerap. Dalam sebuah kolektor surya isolator berfungsi

2

Isolator yang digunakan harus memiliki nilai konduktivitas termal yang rendah.

Energi radiasi matahari yang datang ditransmisikan melalui kaca penutup transparan

dan dirubah menjadi panas oleh plat penyerap. Panas yang diterima oleh plat penyerap

selanjutnya dikonduksikan ke pipa-pipa pembawa air.

Sedangkan prinsip kolektor surya ini terdiri ada 2 model yaitu model sistem pasif

dan sistem non-pasif, untuk model pasif sistem kerjanya berdasarkan gaya gravitasi

dan yang non-pasif berdasarkan sistem kerjanya menggunakan perbedaan tekanan atau

menggunakan bantuan pompa. Akan tetapi dalam perancangan prototype pemanas air

tenaga surya ini akan menggunakan sistem pasif, dikarenakan sistem ini lebih simple

dibanding dengan sistem non-pasif. Sebab sistem kolektor surya model pasif ini hanya

menggantungkan gaya gravitasi untuk mengalirkan air masuk kedalam pipa-pipa,

sehingga bisa dijadikan salah satu konsep perancangan kolektor surya yang akan

dilakukan.

Kenapa dipilih perancangan kolektor surya dengan model sederhana yaitu untuk

memberikan alternatif bagi masyarakat khususnya masyarakat plosok pedesaan untuk

memenuhi kebutuhan mereka sehari-hari, contohnya mereka ingin merasakan mandi

air hangat yang seharusnya mereka memasak air ataupun pergi kepemandian kolam air

panas untuk keperluan mandi tapi dengan adanya perancangan ini kebutuhan mereka

dapat terpenuhi tanpa harus memasak air ataupun pergi kepemandian kolam air panas.

Sehingga, Tugas Skripsi ini akan difokuskan guna melakukan Perancangan

Pemanas Air Tenaga Surya Dengan Pipa Berbentuk “U”. Dimana hasil diharapkan adalah didapatkannya referensi mengenai kemampuan kolektor pemanas air dalam

3

menghasilkan energi panas, serta hasil akhirnya diharapkan akan mengetahui kinerja

kolektor pemanas air untuk menghasilkan air panas dengan bantuan sinar matahari.

Pertimbangan-pertimbangan diatas menjadi landasan penyusunan Tugas

Skripsi ini dengan topik “Perancangan Pemanas Air Tenaga Surya Dengan Pipa

Berbentuk “U”.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang masalah dan batasan masalah penulis

menyimpulkan beberapa rumusan masalah, yaitu:

1. Bagaimana menentukan luas penampang kolektor penyerap panas yang

dibutuhkan?

2. Bagaimana dimensi dan gambar dari kolektor yang direncanakan?

3. Bagaimana menentukan waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan air sesuai

dengan kapasitas penyimpanan air?

1.3 Tujuan Perancangan

Tujuan dari perancangan ini adalah untuk :

1. Untuk menentukan luas penampang kolektor surya yang dibutuhkan.

2. Untuk menentukan dimensi dan gambar dari kolektor yang direncanakan.

3. Untuk menentukan waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan air sesuai

4

1.4 Manfaat

Adapun manfaat yang diharapkan dari perancangan ini adalah :

1. Di harapkan dapat di pergunakan oleh semua khalayak masyarakat.

2. Menambah pengetahuan atau wawasan keilmuan penulis tentang perancangan

pemanas air tenaga surya.

1.5 Batasan Masalah

Untuk mencegah agar tidak meluas pembahasan perancangan dalam skripsi ini

maka perlu diberikan pembatasan masalah. Adapun batasan masalah sebagai berikut

:

1. Perancangan kolektor surya ini hanya mempunyai kapasitas tabung penampung

air 12 liter.

2. Pipa yang dialiri air sebagai fluida kerja terbuat dari alumunium yang dicat

hitam.

3. Skripsi ini dibuat hanya sebatas perancangan.

4. Tidak menghitung kerugian kalor yang terjadi selama proses.

5

1.6 Konsep Desain

Gambar 1. 1 Konsep Pemanas Air Tenaga Surya

Gambar 1. 2 Desain SWH Model Sederhana Dari Depan

Keterangan Gambar :

1. Rangka kolektor surya 4. Plat penyerap

2. Pipa Aliran Air 5. Kaca Penutup

6

Alasan Pemakaian Bahan :

1. Rangka kolektor terbuat dari kayu dengan jenis kayu Pliwood, karena memakai

jenis kayu ini disamping bahannya yang ringan juga lebih ekonomis serta sebagai

pengaman agar rangka tidak cepat rusak diberi pelapis plat seng pada bagian luar.

2. Pipa aliran air menggunakan alumunium, karena bahan ini ringan digunakan

serta daya hantar panasnya yang bagus.

3. Isolator memakai steroform dengan maksud bahan ini memiliki fungsi daya

isolasi yang baik sehingga dapat menampung radiasi panas didalam kolektor

sehingga panas yang masuk tidak mudah keluar.

4. Plat datar penyerap terbuat dari plat seng yang dicat hitam agar bisa menyerap

panas surya lebih baik.

5. Kaca penutup memilih kaca biasa sebagai media pembiasan sinar surya yang

masuk kedalam kolektor.

6. Rangka penjepit kaca penutup menggunakan bahan bahan alumunium yang

berbentuk siku dengan alasan mudah digunakan sehingga pas untuk menjepit

kaca penutup agar tidak lepas dari rangka kolektor surya.

Cara Kerja Alat :

Prinsip kerja dari sistem pamanas air dengan menggunakan plat datar , pertama

radiasi matahari masuk kedalam melalui dinding-dinding kaca yang tembus cahaya

serta melewati bagian luar permukaan pipa-pipa aliran air yang masuk ke dalam

kolektor, dan secara tidak langsung terjadi proses konveksi (pada pipa aliran air)

7

didalam kolektor yang diserap oleh plat penyerap panas. Karena adanya perpindahan

panas tersebut yang diakibatkan adanya proses radiasi langsung pada pipa aliran dan

proses konduksi pada plat penyerap panas, maka suhu air yang berada didalam pipa–

pipa akan berubah temperaturnya seiring bertambahnya suhu air didalam pipa menjadi

panas, mengakibatkan adanya perbedaan massa jenis air. Dimana air mengalir secara

gravitasi (mengalir dari tempat tinggi menuju tempat yang lebih rendah) pada

pipa-pipa aliran dengan sudut kemiringan yang direncanakan sehingga aliran yang terjadi

secara perlahan-lahan bersamaan dengan proses pemanasan air secara konveksi,

sehingga terjadi peristiwa konveksi secara alami. Selanjutnya air mengalir menuju pipa

header (pipa horizontal), setelah proses pemanasan tadi air mengalir melalui pipa aliran

Isolator yang digunakan harus memiliki nilai konduktivitas termal yang rendah. Energi radiasi matahari yang datang ditransmisikan melalui kaca penutup transparan dan dirubah menjadi panas oleh plat penyerap. Panas yang diterima oleh plat penyerap selanjutnya dikonduksikan ke pipa-pipa pembawa air.

Sedangkan prinsip kolektor surya ini terdiri ada 2 model yaitu model sistem pasif dan sistem non-pasif, untuk model pasif sistem kerjanya berdasarkan gaya gravitasi dan yang non-pasif berdasarkan sistem kerjanya menggunakan perbedaan tekanan atau menggunakan bantuan pompa. Akan tetapi dalam perancangan prototype pemanas air tenaga surya ini akan menggunakan sistem pasif, dikarenakan sistem ini lebih simple dibanding dengan sistem non-pasif. Sebab sistem kolektor surya model pasif ini hanya menggantungkan gaya gravitasi untuk mengalirkan air masuk kedalam pipa-pipa, sehingga bisa dijadikan salah satu konsep perancangan kolektor surya yang akan dilakukan.

Kenapa dipilih perancangan kolektor surya dengan model sederhana yaitu untuk memberikan alternatif bagi masyarakat khususnya masyarakat plosok pedesaan untuk memenuhi kebutuhan mereka sehari-hari, contohnya mereka ingin merasakan mandi air hangat yang seharusnya mereka memasak air ataupun pergi kepemandian kolam air panas untuk keperluan mandi tapi dengan adanya perancangan ini kebutuhan mereka dapat terpenuhi tanpa harus memasak air ataupun pergi kepemandian kolam air panas. Sehingga, Tugas Skripsi ini akan difokuskan guna melakukan Perancangan Pemanas Air Tenaga Surya Dengan Pipa Berbentuk “U”. Dimana hasil diharapkan adalah didapatkannya referensi mengenai kemampuan kolektor pemanas air dalam

menghasilkan energi panas, serta hasil akhirnya diharapkan akan mengetahui kinerja kolektor pemanas air untuk menghasilkan air panas dengan bantuan sinar matahari.

Pertimbangan-pertimbangan diatas menjadi landasan penyusunan Tugas Skripsi ini dengan topik “Perancangan Pemanas Air Tenaga Surya Dengan Pipa Berbentuk “U”.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang masalah dan batasan masalah penulis menyimpulkan beberapa rumusan masalah, yaitu:

1. Bagaimana menentukan luas penampang kolektor penyerap panas yang dibutuhkan?

2. Bagaimana dimensi dan gambar dari kolektor yang direncanakan?

3. Bagaimana menentukan waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan air sesuai dengan kapasitas penyimpanan air?

1.3 Tujuan Perancangan

Tujuan dari perancangan ini adalah untuk :

1. Untuk menentukan luas penampang kolektor surya yang dibutuhkan. 2. Untuk menentukan dimensi dan gambar dari kolektor yang direncanakan. 3. Untuk menentukan waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan air sesuai

1.4 Manfaat

Adapun manfaat yang diharapkan dari perancangan ini adalah : 1. Di harapkan dapat di pergunakan oleh semua khalayak masyarakat.

2. Menambah pengetahuan atau wawasan keilmuan penulis tentang perancangan pemanas air tenaga surya.

1.5 Batasan Masalah

Untuk mencegah agar tidak meluas pembahasan perancangan dalam skripsi ini maka perlu diberikan pembatasan masalah. Adapun batasan masalah sebagai berikut :

1. Perancangan kolektor surya ini hanya mempunyai kapasitas tabung penampung air 12 liter.

2. Pipa yang dialiri air sebagai fluida kerja terbuat dari alumunium yang dicat hitam.

3. Skripsi ini dibuat hanya sebatas perancangan.

4. Tidak menghitung kerugian kalor yang terjadi selama proses. 5. Tidak menghitung tangki penyimpanan air panas.

1.6 Konsep Desain

Gambar 1. 1 Konsep Pemanas Air Tenaga Surya

Gambar 1. 2 Desain SWH Model Sederhana Dari Depan

Keterangan Gambar :

1. Rangka kolektor surya 4. Plat penyerap 2. Pipa Aliran Air 5. Kaca Penutup

Alasan Pemakaian Bahan :

1. Rangka kolektor terbuat dari kayu dengan jenis kayu Pliwood, karena memakai jenis kayu ini disamping bahannya yang ringan juga lebih ekonomis serta sebagai pengaman agar rangka tidak cepat rusak diberi pelapis plat seng pada bagian luar. 2. Pipa aliran air menggunakan alumunium, karena bahan ini ringan digunakan

serta daya hantar panasnya yang bagus.

3. Isolator memakai steroform dengan maksud bahan ini memiliki fungsi daya isolasi yang baik sehingga dapat menampung radiasi panas didalam kolektor sehingga panas yang masuk tidak mudah keluar.

4. Plat datar penyerap terbuat dari plat seng yang dicat hitam agar bisa menyerap panas surya lebih baik.

5. Kaca penutup memilih kaca biasa sebagai media pembiasan sinar surya yang masuk kedalam kolektor.

6. Rangka penjepit kaca penutup menggunakan bahan bahan alumunium yang berbentuk siku dengan alasan mudah digunakan sehingga pas untuk menjepit kaca penutup agar tidak lepas dari rangka kolektor surya.

Cara Kerja Alat :

Prinsip kerja dari sistem pamanas air dengan menggunakan plat datar , pertama radiasi matahari masuk kedalam melalui dinding-dinding kaca yang tembus cahaya serta melewati bagian luar permukaan pipa-pipa aliran air yang masuk ke dalam kolektor, dan secara tidak langsung terjadi proses konveksi (pada pipa aliran air) maupun secara radiasi, dan juga sebagai akibat dari tertangkapnya radiasi surya

didalam kolektor yang diserap oleh plat penyerap panas. Karena adanya perpindahan panas tersebut yang diakibatkan adanya proses radiasi langsung pada pipa aliran dan proses konduksi pada plat penyerap panas, maka suhu air yang berada didalam pipa– pipa akan berubah temperaturnya seiring bertambahnya suhu air didalam pipa menjadi panas, mengakibatkan adanya perbedaan massa jenis air. Dimana air mengalir secara gravitasi (mengalir dari tempat tinggi menuju tempat yang lebih rendah) pada pipa-pipa aliran dengan sudut kemiringan yang direncanakan sehingga aliran yang terjadi secara perlahan-lahan bersamaan dengan proses pemanasan air secara konveksi, sehingga terjadi peristiwa konveksi secara alami. Selanjutnya air mengalir menuju pipa header (pipa horizontal), setelah proses pemanasan tadi air mengalir melalui pipa aliran yang ada diluar kolektor menuju kran air sebelum digunakan.