Desain Kolektor Surya Total Panas yang Diserap Kolektor

Dari data intensitas radiasi matahari pengukuran, radiasi rata-rata pada tanggal 13 Mei 2015 mulai pukul 08.00 WIB – 17.00 WIB adalah 346.53 Wm 2 .

4.2 Desain Kolektor Surya

Desain Kolektor Surya adalah tipe box bentuk persegi panjang tanpa dengan mengunakan penutup yang berlapiskan dua kaca. Berikut adalah gambar Kolektor Surya beserta ukurannya dengan satuan mm. Gambar 4.1 Rancangan kolektor surya Kolektor Surya diisolasi dengan empat lapisan dinding berupa polyurethane, sterofoam, rockwool, dan aluminium. Berikut dimensi dan ukuran dari Kolektor Surya: Diketahui : A = Luas ; p = panjang ; l = lebar ; t = tebal � = � = , = , � = � = , = , � = � = , = , � = � = , = , � = � = , = , � = � = , = , � = � = , = , � = � = , = , = = 0,005 m = = , = = , = = , Universitas Sumatera Utara Gambar 4.2 Penamapang kolektor surya Keterangan : A 1 = luas dinding polyurethane A 2 = luas dinding sterofoam A 3 = luas dinding rockwool A 4 = luas dinding aluminium plat absorber A 5 = luas alas aluminium plat absorber A 6 = luas alas rockwool A 7 = luas alas sterofoam A 8 = luas alas polyurethane t 1 = tebal dinding polyurethane t 2 = tebal dinding sterofoam t 3 = tebal dinding rockwool t 4 = tebal dinding aluminium plat absorber t 5 = tebal alas aluminium plat absorber t 6 = tebal alas rockwool t 7 = tebal alas sterofoam t 8 = tebal alas polyurethane Konduktivitas bahan Sumber: Incropera, 1985. � ℎ = 0.023 . � � = 0.042 . � � = 0.036 . � � � � = 237 . �

4.3 Perhitungan Kehilangan Panas Kolektor Surya

Pada perhitungan kehilangan panas berikut digunakan data pengujian pada sampel kedua tanggal 13 Mei 2015 pada pukul 12.00 WIB sampai dengan pukul Universitas Sumatera Utara 12.15 WIB. Temperatur permukaan plat, permukaan kayu, permukaan kaca dan temperatur dalam kolektor diperoleh dari data agilent rata-rata. Temperatur lingkungan dan intensitas radiasi matahari diambil dari data Hobo rata-rata. Gambar 4.3 Gradient perpindahan panas pada isolator Berikut adalah grafik temperatur permukaan kaca, temperatur dalam ruang kolektor, temperatur permukaan kayu, temperatur lingkungan dan temperatur permukaan plat pada tanggal 13 Mei 2015 pukul 12.00 WIB – 12.15 WIB. Gambar 4.4 Grafik waktu vs temperature 13 Mei 2015 pukul 12.00 sd 12.15 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 T E M P E R A T UR O C WAKTU WIB plat kaca dalam temp lingkungan kaca luar Temp kolektor polyuretane Universitas Sumatera Utara

4.3.1 Menghitung Kecepatan Dalam Kolektor �

Pada perancangan kolektor ini kecepatan profil dalam kolektor tidak dihitung karena pada kolektor ditambahkan blower sehingga kecepatan udara di dalam kolektor dapat diperoleh dari alat ukur. Kecepatan udara di dalam kolektor 1 � adalah 0,735 ms, dan kecepatan kolektor 2 � adalah 0.385 ms

4.3.2 Menghitung Kehilangan Panas Pada Dinding

1. Menghitung Koefisien Konveksi Permukaan Luar Koefisien konveksi melalui udara lingkungan terhadap permukaan polyurethane, h 1 koefisien konveksi natural. Temperatur lingkungan T r vs Temperatur permukaan polyurethane T s . Penyelesaian : Diketahui : Temperatur Lingkungan T r = 35.19 o C = 308.19 K Temperatur polyurethane T s = 39.60 o C = 312.60 K Temperatur Film T f = + = 310.391 K Sifat fisik udara pada temperatur 37.391 o C :  Menghitung bilangan Grashof Gr L : Rumus: 2 3 2 cos    L T T g Gr r s L   Dimana : � = Massa jenis = 1.12682 kgm 3 � = Gravitasi = 9.81m s Ө = Kemiringan kolektor = 0 o Tf K ρ kgm 3 Cp Jkg K � x 10 7 N.sm 2 k x10 3 Wm.k α x10 6 m 2 s Pr 310.391 1.12682 1.00742 189.50455 27.06893 24.03787 0.70555 Universitas Sumatera Utara = Koefisien udara = = . = 0.003221743 1K L = Panjang kolektor = 3 m � = Viskositas = 189.50455 x 10 -7 N.sm 2 Maka : Gr L = . kg m x . m s xcos x . K x . K− . K x . − N.s Gr L = 1.3306 x 10 10  Menghitung bilangan Rayleigh Ra L : Rumus: Ra L = Gr L x Pr Dimana: Ra L = Bilangan Rayleigh Gr L = Bilangan Grashoff = 1.3306 x 10 +10 � = Bilangan Prandt = 0.70555 Maka: Ra L = 1.3306 x10 10 x 0.70555 Ra L = 9.3877 x10 9  Menghitung bilangan Nusselt Nu x : Rumus: 25 , 59 , Nu L x Ra  untuk 9 4 10 10   L Ra 3 1 1 , Nu L x Ra  untuk 13 9 10 10   L Ra Karena Ra L diantara 10 9 Ra L 10 13 maka bilangan Nusselt yang dipakai adalah: Nu x = 0.1 Ra L 13 Dimana: Universitas Sumatera Utara Nu x = Bilangan Nusselt Ra L = Bilangan Rayleigh Maka: Nu x = 0.1 x 9.3877 x10 9 13 Nu x = 210.9534419  Menghitung koefisien konveksi h 1 : Rumus: � = h . Dimana : Nu x = Bilangan Nusselt = 210.9534419 = Lebar penampang kayu = 0.145 m = Konduktivitas termal udara = 27.06893 x10 -3 Wm.K Maka: h 1 = . . . x − W .K . h 1 = 39.38126863 Wm 2 K 2. Menghitung Koefisien Konveksi Permukaan Dalam Koefisien konveksi melalui udara dalam kolektor terhadap permukaan plat, h 2 koefisien konveksi paksa. Temperatur udara dalam kolektor T r vs Temperatur permukaan Plat T s . Penyelesaian : Diketahui : Temperatur Udara Kolektor T r = 69.64 o C = 342.64 K Temperatur Plat T s = 109.21 o C = 382.21 K Temperatur Film T f = + = 362,424 o C h 1 = � . Universitas Sumatera Utara Sifat fisik udara pada temperatur 89.424 o C :  Menghitung bilangan reynold Rumus : Re L = . Dimana : Re L = Bilangan Reynold v = Kecepatan udara = 0.735 ms L = Panjang kolektor = 3 m ν = Viskositas kinematic = 22.16985 x 10 -6 m 2 s maka : Re L = . . . − Re L = 9.9459 . 10 4  Menghitung bilangan Nussel Rumus : Nu L = 0.664 . Re L 12 . Pr 13 Dimana : Nu L = Bilangan Nussel Re L = Bilangan Reynold = 9.9459 . 10 4 Pr = Bilangan Prandl = 0.69826 Maka : Tf K ν x 10 6 m 2 s k x10 3 Wm.k Pr 362.424 22.16985 30.91938 0.69826 Universitas Sumatera Utara Nu L = 0.664 . 9.9459 . 10 4 12 . 0.69826 13 Nu L = 185.801  Menghitung koefisien konveksi h 2 Rumus : h L = . � Dimana : h L = koefisien konveksi k = konduktifitas = 30.91938 . 10 -3 Wm.K Nu L = Bilangan Nussel = 185.801 L = panjangng kolektor = 3 m Maka : h L = . . − . . h L = 1.91495 Wm 2 .K 3. Perhitungan Kehilangan Panas Pada Sisi Dinding Rumus: Q = �. � � − = ℎ + ℎ� + � + � � + � � � + ℎ Dimana : h 1 = Koefisien konveksi permukaan luar Wm 2 .K k polyurethane = Konduktifitas termal polyurethane Wm.K k sterofoam = Konduktifitas termal sterofoam Wm.K k rockwoll = Konduktifitas termal rockwoll Wm.K k aluminium = Konduktifitas termal aluminium Wm.K h 2 = Koefisien konveksi permukaan dalam Wm 2 .K t 1 = Tebal polyurethane m Universitas Sumatera Utara t 2 = Tebal sterofoam m t 3 = Tebal rockwoll m t 4 = Tebal plat aluminium m A = Luas total sisi dinding Penyelesaian : = − .� + .� + .� + �.� � + � �� + .�� Keterangan : � = ℎ . .� = . W .K x . = 0.05837 KW .� = .� = . , . . = 0.499750125 KW .� = .� = . , . . = 3.295110057 KW � .� � = �.� = . , . . = 4.384811015 KW � � � = � .� = . . . = 1.73638 .10 -5 KW � = ℎ .� = . . x . = 4.297990839 KW Maka : = . K − . K . K W + . K W + . K W + . K W + . x − K W + . KW = . Karena bagian dinding boks terdiri dari 2 sisi maka total kehilangan panas dinding adalah . x 2 = � � = 11.80914 Watt Tiap 15 menit.

4.3.3 Perhitungan Kehilangan Panas Pada Sisi Alas

Pada perhitungan kehilangan panas pada sisi alas, nilai koefisien konveksi permukaan luar h 1 dan koefisien konveksi permukaan dalam h 2 diasumsikan sama dengan koefisien konveksi pada dinding. Universitas Sumatera Utara Rumus: = . � � − = ℎ + � ℎ� + � + � � + + ℎ Dimana : h 1 = Koefisien konveksi permukaan luar Wm 2 .K k kayu = Konduktifitas termal polyurethane Wm.K k sterofoam = Konduktifitas termal sterofoam Wm.K k rockwoll = Konduktifitas termal rockwoll Wm.K k seng = Konduktifitas termal aluminium Wm.K h 2 = Koefisien konveksi permukaan dalam Wm 2 .K t 8 = Tebal polyurethane m t 7 = Tebal sterofoam m t 6 = Tebal rockwoll m t 5 = Tebal plat aluminium m A = Luas total sisi alas Penyelesaian : = − .� + .� + .� + �.� � + � .�� + .�� Keterangan : � = ℎ . .� = . W .K x . = 0.00497605 KW .� = .� = . , . . = 0.042600687 KW .� = .� = . , . . = 0.28917112 KW � .� � = �.� = . , . . = 0.264374015 KW � � � = � .� = . . = 4.68823 .10 -7 KW � = ℎ .� = . . x = 0.116045753 KW Universitas Sumatera Utara Maka : = . K − . K . K W + . K W + . K W + . K W + . x − K W + . KW = .

4.3.4 Perhitungan Kehilangan Panas Pada Sisi Atas

Rumus: Q 3 = Ua. A. T p -T a Dimana: N = Jumlah penutup kaca = 2 Tp = Temperatur plat absorber = 109.21 o C σ = Konstanta Stefan-Boltzman = 5.67x10 -8 Wm.C 4 Ta = Temperatur lingkungan = 35.19 o C C = 5201 - 0,000051β2 untuk 0° ≤ β ≤ 70° = 520 e = 0.43 1 - 100Tp = 0.317495225 k = Emisivitas Polycarbonate = 0,93 p = Emisivitas Plat = 0.97 hw = Koefisien perpindahan kalor konveksi 2.8+3v = 5.005 Wm 2 C f = 1 + 0.089 h w – 0.1166 h w . p 1 + 0,07866N = 0.553741732 A = Luas permukaan = 4.5 m 2 Penyelesaian: Ua= { � � [ − � �+ ] + ℎ } − + � + � + ��+ . �ℎ − + �+ − + . � � −� = { . [ . − . + . ] . + . } − = 2.906763971 = . x − . + . . + . . + . . − + + . − + . . , − = 0.036037043 Universitas Sumatera Utara Ua = a + b Ua = 2.906763971 Wm 2 C + 0.036037043 Wm 2 C Ua = 2.942801013 Wm 2 C Maka: Q 3 = Ua. A. T p -T u Q 3 = 2.942801013 Wm 2 C x 4.5 m 2 x 109.21 o C - 35.19 o C Q 3 = 980.2175896 Watt

4.3.5 Menghitung Kehilangan Panas Radiasi

Rumus: = �.� . − � + �� − + �� + �� − Dimana: T p = Temperatur plat = 382.2060 K T k = Temperatur kaca = 349.06 K � = Emisifitas plat = 0.97 � = Emisifitas kaca = 0.93 � = Konstanta Stefan − Boltzmann = . − . A = Luas penampang Kolektor = 4.5 m 2 Maka: = . . . − . . − . . + . − + . + . − = 734.2327871 Watt

4.3.6 Menghitung Kehilangan Panas Total Kolektor Q

total Rumus: Q total = Q dinding + Q alas + Q atas + Q radiasi Universitas Sumatera Utara Q t = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 = 11.80914 + . + 980.2175896 + 734.2327871 Watt = 1829.47102 Watt Total kehilangan panas dari kolektor pada pengering surya adalah 1829.47102 Watt.

4.4 Total Panas yang Diserap Kolektor

Pada perhitungan total panas yang diterima kolektor, Nilai absorbsifitas dari plat yang dicat hitam di asumsikan 0.97. Rumus: Q in kolektor = �. �. τ. Dimana: I = Intensitas Radiasi Matahari Hobo = 620.72 Wm 2 A = Luas penampang Kolektor = 4.5 m 2 � = Transmisivitas polycarbonate = 0.88 α = Absorbsivitas Plat = 0.97 Q in kolektor = Total panas yang masuk kolektor Watt Penyelesaian: Q in kolektor = . W . . m . . . . Q in kolektor = 2384.309664 Watt Universitas Sumatera Utara Selanjutnya perhitungan kehilangan panas dan total energi yang diserap kolektor dilakukan setiap 15 menit. Berikut grafik waktu vs intensitas radiasi matahari dan grafik waktu vs temperatur pada hari kedua pada tanggal 13 Mei 2015 pukul 09:00 – 17:00 WIB. Gambar 4.5 Grafik waktu vs intensitas radiasi tanggal 13 Mei 2015 Gambar 4.6 Grafik waktu vs temperatur kolektor 1 tanggal 13 Mei 2015 Perhitungan kolektor 1 tiap 15 menit pada tanggal 13 Mei 2015 pada pukul 09:00 WIB sampai dengan pukul 17:00 WIB diperoleh kehilangan panas kolektor 100 200 300 400 500 600 700 800 9:00 9:15 9:30 9:45 1 :0 1 :1 5 1 :3 1 :4 5 1 1 :0 1 1 :1 5 1 1 :3 1 1 :4 5 1 2 :0 1 2 :1 5 1 2 :3 1 2 :4 5 1 3 :0 1 3 :1 5 1 3 :3 1 3 :4 5 1 4 :0 1 4 :1 5 1 4 :3 1 4 :4 5 1 5 :0 1 5 :1 5 1 5 :3 1 5 :4 5 1 6 :0 1 6 :1 5 1 6 :3 1 6 :4 5 1 7 :0 SO LA R R A D IA T IO N W M 2 WAKTU WIB intensitas radiasi 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 9:15 9:30 9:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 T E M PE R A T UR O C WAKTU WIB polyurethane dalam kolektor kaca lingkungan plat Universitas Sumatera Utara rata-rata pada hari kedua adalah Q Loss = 1270.149 W dan total energi rata-rata yang diperoleh kolektor adalah Q in = 1669.82 W. Dimana : T1 : Temperatur Permukaan Kayu ◦ C T2 : Temperatur Dalam Kolektor ◦ C T3 : Temperatur Permukaan Kaca ◦ C T4 : Temperatur Lingkungan ◦ C T5 : Temperatur Permukaan Pelat ◦ C I : Intensitas Radiasi Matahari Wm 2 Qloss : Total kehilangan panas kolektor Watt Q in : Total panas yang masuk kolektor Watt Tabel 4.2 Data Perhitungan Kolektor 1 Tiap 15 Menit Pada Tanggal 13 Mei 2015 NO Time T1 T2 T3 T4 T5 Q in Q loss 1 9:00 - 9:15 33.19 58.80 57.94 33.71 76.21 1931.355 986.5304 2 9:15 - 9:30 34.69 62.00 61.36 35.66 80.01 1974.249 1025.792 3 9:30 - 9:45 35.05 64.17 63.99 35.73 83.23 2061.598 1090.541 4 9:45 - 10:00 36.01 67.00 67.32 36.74 88.39 2152.865 1196.403 5 10:00 – 10:15 37.25 70.15 70.58 38.05 91.58 2294.656 1229.185 6 10:15 - 10:30 37.59 71.31 71.23 39.19 96.43 2436.78 1374.458 7 10:30 - 10:45 37.59 71.24 71.80 35.73 125.17 2571.53 2543.298 8 10:45 - 11:00 38.10 71.71 73.24 34.29 100.48 2687.38 1566.54 9 11:00 - 11:15 38.97 74.71 76.13 34.21 105.25 1496.967 1692.025 10 11:15 - 11:30 38.99 75.50 77.54 34.18 107.91 2637.137 1767.278 11 11:30 - 11:45 39.20 74.24 75.19 34.51 105.24 2907.635 1704.886 12 11:45 - 12:00 39.28 71.09 70.38 34.56 99.67 2843.64 1584.68 13 12:00 - 12:15 39.60 75.38 76.06 35.19 109.21 2776.086 1829.427 Universitas Sumatera Utara 14 12:15 - 12:30 40.66 79.11 79.65 35.58 115.20 2506.204 1892.109 15 12:30 - 12:45 40.86 79.34 80.57 35.99 113.77 2905.074 1906.559 16 12:45 - 13:00 40.69 75.54 73.28 35.09 102.93 2341.698 1644.303 17 13:00 - 13:15 40.29 66.74 67.36 35.83 92.01 1801.011 1338.496 18 13:15 - 13:30 40.27 72.19 71.53 35.46 100.52 1109.953 1580.289 19 13:30 - 13:45 39.54 68.89 68.39 35.53 96.24 1227.391 1478.415 20 13:45 - 14:00 39.05 66.37 64.92 34.85 90.21 1281.552 1333.493 21 14:00 - 14:15 38.28 58.64 54.94 34.16 73.47 965.8825 934.0305 22 14:15 - 14:30 37.52 51.58 48.26 34.04 63.58 782.478 713.8642 23 14:30 - 14:45 37.48 54.10 53.98 34.87 68.48 767.7791 771.3242 24 14:45 - 15:00 37.52 57.06 58.19 34.86 58.95 798.1758 394.5544 25 15:00 - 15:15 37.59 58.60 56.70 34.69 67.03 719.0982 683.3223 26 15:15 - 15:30 37.02 50.26 47.02 34.10 79.73 627.268 1268.786 27 15:30 - 15:45 36.10 47.56 45.62 33.95 80.13 623.4012 1305.292 28 15:45 - 16:00 36.02 48.04 47.89 34.07 72.15 691.8769 999.9634 29 16:00 - 16:15 36.04 50.21 49.35 34.01 71.80 850.032 967.4004 30 16:15 - 16:30 35.31 48.57 46.62 33.50 70.68 939.327 979.8391 31 16:30 - 16:45 34.07 42.96 39.79 32.29 50.57 921.0685 452.8269 32 16:45 - 17:00 33.85 41.77 38.85 32.21 48.57 802.99 404.632 Rata - rata 37.61 63.28 62.68 34.90 87.03 1669.82 1270.149 Data di atas merupakan hasil perhitungan dari kolektor pertama. Dalam tugas ini total kolektor yang dibuat adalah 2 buah, berikut data perhitungan dari kolektor kedua. Grafik waktu vs temperatur pada tanggal 13 mei 2015. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.7 Grafik waktu vs temperatur kolektor 2 pada tanggal 13 Mei 2015 Perhitungan kolektor 2 tiap 15 menit pada tanggal 13 Mei 2015 pada pukul 09:00 WIB sampai dengan pukul 17:00 WIB diperoleh kehilangan panas kolektor rata-rata pada hari kedua adalah QLoss = 841.726 W dan total energi rata-rata yang diperoleh kolektor adalah Qin = 1669.82W. Tabel 4.3 Data Perhitungan Kolektor 2 Tiap 15 Menit Pada Tanggal 13 Mei 2015 NO Time T1 T2 T3 T4 T5 Q in Q loss 1 9:00 - 9:15 33.19 58.80 57.94 33.71 76.21 1931.355 986.5304 2 9:15 - 9:30 34.69 62.00 61.36 35.66 80.01 1974.249 1025.792 3 9:30 - 9:45 35.05 64.17 63.99 35.73 83.23 2061.598 1090.541 4 9:45 - 10:00 36.01 67.00 67.32 36.74 88.39 2152.865 1196.403 5 10:00 – 10:15 37.25 70.15 70.58 38.05 91.58 2294.656 1229.185 6 10:15 - 10:30 37.59 71.31 71.23 39.19 96.43 2436.78 1374.458 7 10:30 - 10:45 37.59 71.24 71.80 35.73 125.17 2571.53 2543.298 8 10:45 - 11:00 38.10 71.71 73.24 34.29 100.48 2687.38 1566.54 9 11:00 - 11:15 38.97 74.71 76.13 34.21 105.25 1496.967 1692.025 10 11:15 - 11:30 38.99 75.50 77.54 34.18 107.91 2637.137 1767.278 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 9:15 9:30 9:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 T E M PE R A T UR O C WAKTU WIB polyurethane dalam kolektor kaca lingkungan plat Universitas Sumatera Utara 11 11:30 - 11:45 39.20 74.24 75.19 34.51 105.24 2907.635 1704.886 12 11:45 - 12:00 39.28 71.09 70.38 34.56 99.67 2843.64 1584.68 13 12:00 - 12:15 39.60 75.38 76.06 35.19 109.21 2776.086 1829.427 14 12:15 - 12:30 40.66 79.11 79.65 35.58 115.20 2506.204 1892.109 15 12:30 - 12:45 40.86 79.34 80.57 35.99 113.77 2905.074 1906.559 16 12:45 - 13:00 40.69 75.54 73.28 35.09 102.93 2341.698 1644.303 17 13:00 - 13:15 40.29 66.74 67.36 35.83 92.01 1801.011 1338.496 18 13:15 - 13:30 40.27 72.19 71.53 35.46 100.52 1109.953 1580.289 19 13:30 - 13:45 39.54 68.89 68.39 35.53 96.24 1227.391 1478.415 20 13:45 - 14:00 39.05 66.37 64.92 34.85 90.21 1281.552 1337.493 21 14:00 - 14:15 38.28 58.64 54.94 34.16 73.47 965.8825 934.0305 22 14:15 - 14:30 37.52 51.58 48.26 34.04 63.58 782.478 713.8642 23 14:30 - 14:45 37.48 54.10 53.98 34.87 68.48 767.7791 771.3242 24 14:45 - 15:00 37.52 57.06 58.19 34.86 58.95 798.1758 394.5544 25 15:00 - 15:15 37.59 58.60 56.70 34.69 67.03 719.0982 683.3223 26 15:15 - 15:30 37.02 50.26 47.02 34.10 79.73 627.268 1268.786 27 15:30 - 15:45 36.10 47.56 45.62 33.95 80.13 623.4012 1305.292 28 15:45 - 16:00 36.02 48.04 47.89 34.07 72.15 691.8769 999.9634 29 16:00 - 16:15 36.04 50.21 49.35 34.01 71.80 850.032 967.4004 30 16:15 - 16:30 35.31 48.57 46.62 33.50 70.68 939.327 979.8391 31 16:30 - 16:45 34.07 42.96 39.79 32.29 50.57 921.0685 452.8269 32 16:45 - 17:00 33.85 41.77 38.85 32.21 48.57 802.99 404.632 Rata - rata 37.33 59.34 57.86 34.91 75.03 1669.82 841.726 Dari hasil perhitungan di atas diperoleh jumlah energi yang diserap oleh kedua kolektor pada hari kedua tanggal 13 Mei 2015 adalah 3339.64 watt. Dan Universitas Sumatera Utara dapat dilihat perbandingan kehilangan panas anatara kolektor 1 dengan kolektor 2. Berikut grafik waktu vs Q Loss dari kolektor 1 dan kolektor 2 pada hari kedua tanggal 13 Mei 2015. Gambar 4.8 Grafik waktu vs Q Loss antara kolektor 1 dengan kolektor 2 pada tanggal 13 Mei 2015 Berikut grafik waktu vs intensitas radiasi matahari dan grafik waktu vs temperatur pada hari pertama pada tanggal 10 Mei 2015 pukul 09:00 – 17:00 WIB. 500 1000 1500 2000 2500 3000 9:15 9:30 9:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 Q LO S S W WAKTU WIB kolektor 1 kolektor 2 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00 900.00 9:15 9:30 9:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 SO LA R R A D IA T IO N W M 2 WAKTU WIB intensitas Universitas Sumatera Utara Gambar 4.9 Grafik waktu vs intesitas radiasi tanggal 10 Mei 2015 Gambar 4.10 Grafik waktu vs temperatur kolektor 1 tanggal 10 Mei 2015 Perhitungan kolektor 1 tiap 15 menit pada tanggal 10 Mei 2015 pada pukul 09:00 WIB sampai dengan pukul 17:00 WIB diperoleh kehilangan panas kolektor rata-rata pada hari kedua adalah Q Loss = 890.36 W dan total energi rata-rata yang diperoleh kolektor adalah Q in = 1474.15 W. Tabel 4.4 Data Perhitungan Kolektor 1 Tiap 15 Menit Pada Tanggal 10 Mei 2015 No Waktu T1 T2 T3 T4 T5 Q in Q loss 1 9:00 - 9:15 32.76 61.04 63.32 33.00 77.85 606.76 964.39 2 9:15 - 9:30 33.65 64.20 65.57 32.86 82.15 681.61 1072.63 3 9:30 - 9:45 34.85 67.75 68.30 33.60 87.77 756.26 1207.78 4 9:45 - 10:00 35.91 66.25 65.53 33.97 85.93 869.57 1185.96 5 10:00 – 10:15 36.94 69.95 70.03 35.04 91.71 1070.57 1292.76 6 10:15 - 10:30 37.68 71.48 70.88 35.21 93.69 1334.02 1345.49 7 10:30 - 10:45 37.23 63.41 62.18 34.44 83.33 1472.33 1145.55 8 10:45 - 11:00 37.60 64.68 66.72 35.93 87.15 1673.00 1174.86 9 11:00 - 11:15 38.43 72.18 73.30 36.74 98.69 1951.15 1457.93 10 11:15 - 11:30 38.77 72.75 73.29 36.36 99.59 2080.85 1497.77 11 11:30 - 11:45 39.21 72.51 73.25 36.56 99.91 2348.41 1507.40 12 11:45 - 12:00 39.38 76.41 79.01 36.50 108.63 2351.33 1728.34 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 110.00 120.00 9:15 9:30 9:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 T E M PE R A T UR O C WAKTU WIB polyurethane dalam kolektor kaca lingkungan plat Universitas Sumatera Utara 13 12:00 - 12:15 38.90 70.68 70.55 36.80 97.46 1890.69 1462.59 14 12:15 - 12:30 39.64 69.65 68.82 36.67 94.28 2637.14 1380.14 15 12:30 - 12:45 39.16 63.42 62.16 36.28 84.41 2457.60 1152.45 16 12:45 - 13:00 39.07 64.41 63.42 36.93 86.26 2307.10 1184.69 17 13:00 - 13:15 38.54 65.30 64.03 36.35 87.59 2556.14 1230.43 18 13:15 - 13:30 36.72 54.31 49.44 34.38 68.49 3057.75 850.42 19 13:30 - 13:45 35.37 47.03 42.87 33.23 57.07 3135.49 597.91 20 13:45 - 14:00 34.40 41.85 38.34 31.93 48.47 3081.77 413.72 21 14:00 - 14:15 33.48 37.73 35.45 30.92 41.78 3118.85 263.95 22 14:15 - 14:30 33.49 36.66 35.32 31.95 39.14 2121.75 166.97 23 14:30 - 14:45 33.78 39.52 40.43 32.51 46.30 521.92 307.09 24 14:45 - 15:00 34.15 47.06 48.60 33.78 60.32 406.66 607.63 25 15:00 - 15:15 34.32 50.44 50.62 33.81 65.21 690.60 734.79 26 15:15 - 15:30 34.08 48.36 46.31 33.10 60.38 438.38 655.93 27 15:30 - 15:45 33.83 45.61 43.61 32.85 56.04 237.67 561.19 28 15:45 - 16:00 33.58 44.89 43.90 32.44 54.79 590.39 524.75 30 16:00 - 16:15 32.19 39.52 29.65 30.90 44.93 289.17 436.07 31 16:15 - 16:30 31.64 37.03 38.13 30.83 40.43 216.54 188.21 32 16:30 - 16:45 31.55 36.43 37.06 31.49 38.35 54.57 127.39 33 16:45 - 17:00 31.37 36.41 36.65 30.73 38.08 166.66 138.41 Rata - rata 35.68 56.22 55.52 34.00 72.07 1474.15 892.67 Data perhitungan dari kolektor 2. Grafik waktu vs temperatur pada tanggal 10 mei 2015. 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 9:15 9:30 9:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 T E M P E R A T UR O C WAKTU WIB polyurethane dalam kolektor kaca lingkungan plat Universitas Sumatera Utara Gambar 4.11 Grafik waktu vs temperatur kolektor 2 tanggal 10 Mei 2015 Perhitungan kolektor 2 tiap 15 menit pada tanggal 10 Mei 2015 pada pukul 09:00 WIB sampai dengan pukul 17:00 WIB diperoleh kehilangan panas kolektor rata-rata pada hari kedua adalah Q Loss = 648.37 W dan total energi rata-rata yang diperoleh kolektor adalah Q in = 1474.15 W. Tabel 4.5 Data Perhitungan Kolektor 2 Tiap 15 Menit Pada Tanggal 10 Mei 2015 NO WAKTU T1 T2 T3 T4 T5 Q in Q loss 1 9:00 - 9:15 32.03 30.60 55.14 31.81 68.74 606.76 732.95 2 9:15 - 9:30 34.99 32.22 60.52 32.86 74.82 681.61 820.32 3 9:30 - 9:45 36.46 33.28 62.63 33.60 81.40 756.26 985.51 4 9:45 - 10:00 36.83 34.00 61.60 33.97 79.26 869.57 928.16 5 10:00 – 10:15 38.41 34.45 65.24 35.04 82.34 1070.57 950.56 6 10:15 - 10:30 38.90 34.35 65.21 35.21 80.32 1334.02 882.70 7 10:30 - 10:45 37.29 34.48 56.83 34.44 68.98 1472.33 675.22 8 10:45 - 11:00 38.03 35.45 61.07 35.93 75.07 1673.00 774.50 9 11:00 - 11:15 38.48 35.94 67.74 36.74 85.62 1951.15 989.86 10 11:15 - 11:30 38.56 35.08 67.45 36.36 88.56 2080.85 1099.04 11 11:30 - 11:45 39.11 35.59 68.28 36.56 89.74 2348.41 1121.32 12 11:45 - 12:00 39.34 35.45 72.22 36.50 93.84 2351.33 1190.56 13 12:00 - 12:15 38.41 35.50 63.70 36.80 80.61 1890.69 895.00 14 12:15 - 12:30 38.72 35.83 62.63 36.67 78.66 2637.14 852.25 15 12:30 - 12:45 38.07 35.47 56.72 36.28 69.66 2457.60 671.03 16 12:45 - 13:00 37.95 35.78 58.62 36.93 73.60 2307.10 754.06 17 13:00 - 13:15 37.77 35.60 60.10 36.35 78.41 2556.14 891.28 18 13:15 - 13:30 35.79 34.60 47.03 34.38 61.48 3057.75 598.49 19 13:30 - 13:45 34.27 33.53 40.90 33.23 50.63 3135.49 383.02 20 13:45 - 14:00 33.15 32.59 36.75 31.93 43.54 3081.77 255.84 21 14:00 - 14:15 32.21 31.19 34.03 30.92 38.72 3118.85 171.33 22 14:15 - 14:30 32.42 32.02 35.20 31.95 37.43 2121.75 104.57 23 14:30 - 14:45 32.86 33.20 40.05 32.51 48.74 521.92 350.73 24 14:45 - 15:00 33.74 33.74 48.26 33.78 64.62 406.66 686.02 25 15:00 - 15:15 34.09 33.83 50.45 33.81 66.86 690.60 718.87 26 15:15 - 15:30 33.84 33.44 45.42 33.10 56.60 438.38 495.51 27 15:30 - 15:45 33.50 33.21 42.44 32.85 51.79 237.67 400.86 28 15:45 - 16:00 33.40 32.91 42.81 32.44 51.44 590.39 391.42 29 16:00 - 16:15 32.32 32.05 37.87 30.90 40.67 289.17 175.22 30 16:15 - 16:30 32.11 31.73 36.71 30.83 40.27 216.54 180.46 Universitas Sumatera Utara 31 16:30 - 16:45 32.52 31.64 37.11 31.49 45.18 54.57 304.38 32 16:45 - 17:00 32.59 31.44 37.21 30.73 45.27 166.66 316.89 Rata - rata 35.57 33.76 52.44 33.97 65.40 1474.15 648.37 Dari hasil perhitungan di atas diperoleh jumlah energi yang diserap oleh kedua kolektor pada hari pertama tanggal 10 Mei 2015 adalah 2948.3 watt. Dan dapat dilihat perbandingan kehilangan panas anatara kolektor 1 dengan kolektor 2. Berikut grafik waktu vs Q Loss dari kolektor 1 dan kolektor 2 pada hari kedua tanggal 10 Mei 2015. Gambar 4.12 Grafik waktu vs Q Loss antara kolektor 1 dengan kolektor 2 pada tanggal 10 Mei 2015 Berikut grafik waktu vs intensitas radiasi matahari dan grafik waktu vs temperatur pada hari pertama pada tanggal 15 Mei 2015 pukul 09:00 – 17:00 WIB. 0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00 1200.00 1400.00 1600.00 1800.00 2000.00 9:15 9:30 9:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 Q LO S S W A T T WAKTU WIB kolektor 1 kolektor2 Universitas Sumatera Utara Gambar 4.13 Grafik waktu vs intesitas radiasi tanggal 15 Mei 2015 Gambar 4.14 Grafik waktu vs temperatur kolektor 1 tanggal 15 Mei 2015 Perhitungan kolektor 1 tiap 15 menit pada tanggal 15 Mei 2015 pada pukul 09:00 WIB sampai dengan pukul 17:00 WIB diperoleh kehilangan panas kolektor rata-rata pada hari kedua adalah Q Loss = 912.39 W dan total energi rata-rata yang diperoleh kolektor adalah Q in = 1377.17 W. Tabel 4.6 Data Perhitungan Kolektor 1 Tiap 15 Menit Pada Tanggal 15 Mei 2015 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00 9:15 9:30 9:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 SO LA R R A D IA T IO N W M 2 WAKTU WIB intensitas radiasi 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 9:15 9:30 9:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 T E M PE R A T UR O C WAKTU WIB polyurethane dalam kolektor kaca lingkungan plat Universitas Sumatera Utara NO WAKTU T1 T2 T3 T4 T5 Q in Q loss 1 9:00 - 9:15 31.58 51.97 51.00 29.11 59.02 741.89 612.25 2 9:15 - 9:30 33.00 54.81 54.13 29.71 64.19 1105.50 718.72 3 9:30 - 9:45 34.60 60.36 60.05 30.44 71.81 1440.25 859.35 4 9:45 - 10:00 35.62 62.65 61.97 30.86 76.10 1508.77 963.19 5 10:00 – 10:15 36.35 63.88 63.21 31.24 78.46 1695.38 1015.47 6 10:15 - 10:30 36.94 65.49 65.19 32.15 82.23 1753.05 1094.73 7 10:30 - 10:45 37.77 69.07 69.10 32.74 87.51 1238.92 1198.91 8 10:45 - 11:00 38.19 68.53 66.48 32.62 85.82 1101.96 1188.43 9 11:00 - 11:15 38.79 68.84 68.26 33.22 87.57 1417.27 1208.38 10 11:15 - 11:30 39.32 70.33 67.88 33.74 89.42 1587.21 1271.36 11 11:30 - 11:45 40.11 74.57 73.89 34.70 97.23 1400.32 1427.27 12 11:45 - 12:00 40.13 70.11 65.99 33.96 88.22 1902.85 1258.91 13 12:00 - 12:15 39.58 61.57 59.55 34.17 76.69 1627.23 967.08 14 12:15 - 12:30 39.69 67.10 68.27 34.89 89.71 1743.14 1255.61 15 12:30 - 12:45 40.16 72.82 72.29 35.30 96.99 2463.67 1438.33 16 12:45 - 13:00 39.76 70.38 68.45 34.92 91.62 2364.72 1320.06 17 13:00 - 13:15 39.35 66.44 62.10 34.46 84.48 2567.69 1186.54 18 13:15 - 13:30 38.77 59.28 58.75 34.53 76.60 1939.65 971.03 19 13:30 - 13:45 39.32 64.74 65.42 34.92 86.12 970.36 1178.90 20 13:45 - 14:00 39.27 63.46 60.66 34.62 80.27 1154.43 1062.89 21 14:00 - 14:15 38.47 56.46 54.75 34.63 70.28 883.02 822.72 22 14:15 - 14:30 37.97 56.18 54.68 34.48 71.07 1053.00 852.57 23 14:30 - 14:45 36.69 50.26 48.65 34.01 63.23 938.35 697.04 24 14:45 - 15:00 36.82 54.93 54.53 34.25 72.41 614.75 903.28 25 15:00 - 15:15 36.15 50.14 47.02 33.34 60.72 838.87 652.38 26 15:15 - 15:30 35.21 44.08 41.49 32.72 51.88 1306.83 462.56 27 15:30 - 15:45 34.46 41.33 39.70 32.63 48.34 1202.78 378.46 28 15:45 - 16:00 34.60 44.33 43.89 32.92 53.43 1026.39 473.53 29 16:00 - 16:15 34.60 44.72 43.28 33.03 52.60 1430.69 454.32 30 16:15 - 16:30 34.59 45.14 44.35 33.06 54.19 1680.04 488.62 31 16:30 - 16:45 34.07 42.96 39.79 32.29 50.57 836.28 452.83 32 16:45 - 17:00 34.28 42.01 40.39 32.72 48.13 534.11 360.90 Rata - rata 37.07 58.72 57.35 33.20 73.34 1377.17 912.39 Data perhitungan dari kolektor 2. Grafik waktu vs temperatur pada tanggal 10 mei 2015. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.15 Grafik waktu vs temperatur kolektor 2 tanggal 15 Mei 2015 Perhitungan kolektor 2 tiap 15 menit pada tanggal 15 Mei 2015 pada pukul 09:00 WIB sampai dengan pukul 17:00 WIB diperoleh kehilangan panas kolektor rata-rata pada hari kedua adalah Q Loss = 723.40 W dan total energi rata-rata yang diperoleh kolektor adalah Q in = 1377.17 W. Tabel 4.7 Data Perhitungan Kolektor 2 Tiap 15 Menit Pada Tanggal 15 Mei 2015 NO WAKTU T1 T2 T3 T4 T5 Q in Q loss 1 9:00 - 9:15 32.63 47.78 48.46 29.11 58.94 741.89 579.72 2 9:15 - 9:30 33.78 51.61 51.38 29.71 65.59 1105.50 726.99 3 9:30 - 9:45 35.67 56.28 56.94 30.44 72.52 1440.25 842.62 4 9:45 - 10:00 36.36 57.75 58.16 30.86 72.49 1508.77 815.45 5 10:00 – 10:15 36.68 58.33 58.82 31.24 72.40 1695.38 796.18 6 10:15 - 10:30 37.16 59.64 60.58 32.15 76.19 1753.05 873.37 7 10:30 - 10:45 38.00 62.17 63.92 32.74 79.50 1238.92 914.19 8 10:45 - 11:00 38.51 62.04 60.82 32.62 78.29 1101.96 929.79 9 11:00 - 11:15 39.26 63.00 63.36 33.22 82.51 1417.27 1014.97 10 11:15 - 11:30 39.10 63.15 63.02 33.74 80.72 1587.21 954.90 11 11:30 - 11:45 39.86 66.12 68.29 34.70 88.31 1400.32 1099.46 12 11:45 - 12:00 38.82 62.34 60.45 33.96 75.49 1902.85 826.95 13 12:00 - 12:15 38.36 56.08 54.24 34.17 66.83 1627.23 654.24 14 12:15 - 12:30 38.80 62.50 62.98 34.89 82.98 1743.14 1012.87 15 12:30 - 12:45 39.23 67.14 67.52 35.30 91.06 2463.67 1197.87 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 9:15 9:30 9:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 T E M P E R A T UR O C WAKTU WIB polyurethane dalam kolektor kaca lingkungan plat Universitas Sumatera Utara 16 12:45 - 13:00 38.93 64.60 62.91 34.92 81.04 2364.72 950.17 17 13:00 - 13:15 38.09 60.56 57.12 34.46 73.13 2567.69 800.01 18 13:15 - 13:30 37.75 55.95 53.98 34.53 67.82 1939.65 683.51 19 13:30 - 13:45 38.57 60.82 60.74 34.92 77.61 970.36 875.89 20 13:45 - 14:00 38.14 58.52 56.83 34.62 71.59 1154.43 753.82 21 14:00 - 14:15 37.23 54.34 51.24 34.63 65.26 883.02 646.16 22 14:15 - 14:30 37.21 55.02 52.35 34.48 66.64 1053.00 673.36 23 14:30 - 14:45 36.09 50.01 46.20 34.01 58.23 938.35 518.99 24 14:45 - 15:00 36.14 53.43 52.27 34.25 67.79 614.75 713.52 25 15:00 - 15:15 35.23 47.80 44.79 33.34 55.70 838.87 474.43 26 15:15 - 15:30 34.31 43.15 39.69 32.72 47.50 1306.83 317.20 27 15:30 - 15:45 33.75 42.60 38.54 32.63 48.41 1202.78 360.35 28 15:45 - 16:00 34.21 46.56 43.86 32.92 57.81 1026.39 556.58 29 16:00 - 16:15 34.26 45.70 43.58 33.03 53.88 1430.69 442.79 30 16:15 - 16:30 34.35 45.25 43.62 33.06 53.45 1680.04 429.35 31 16:30 - 16:45 34.07 42.96 39.79 32.29 50.57 836.28 410.82 32 16:45 - 17:00 34.13 42.20 40.03 32.72 46.92 534.11 302.16 Rata -rata 36.71 55.17 53.95 33.20 68.35 1377.17 723.40 Dari hasil perhitungan di atas diperoleh jumlah energi yang diserap oleh kedua kolektor pada hari ketiga tanggal 15 Mei 2015 adalah 2754.34 watt. Dan dapat dilihat perbandingan kehilangan panas anatara kolektor 1 dengan kolektor 2. Berikut grafik waktu vs Q Loss dari kolektor 1 dan kolektor 2 pada hari kedua tanggal 15 Mei 2015. 0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1000.00 1200.00 1400.00 1600.00 9:15 9:30 9:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 Q LO S S W A T T WAKTU WIB kolektor 1 kolektor 2 Universitas Sumatera Utara Gambar 4.16 Grafik waktu vs Q Loss antara kolektor 1 dengan kolektor 2 pada tanggal 15 Mei 2015 Hasil analisis selama tiga hari pada cuaca cerah diperoleh panas radiasi rata-rata yang dapat diserap kolektor adalah 3014.0933 watt. Kehilangan panas rata-rata pada kolektor 1 adalah 1025.0267 watt, sedangkan pada kolektor 2 adalah 737.832 watt.

4.5 Analisa Korelasi dan Regresi Kolektor Surya Terhadap Cuaca