menembus kaca. Energi yang terpancar tersebut terjebak sehingga tidak dapat keluar dari penutup kaca.
Energi surya yang diserap plat langsung dikonversi menjadi panas. Panas kemudian dikonduksikan menuju pipa. Dari pipa, panas dikonduksikan ke air.
Pada air terjadi perpindahan panas secara konveksi sehingga suhunya menjadi naik.
D. Karakteristik Dinamik Kolektor Surya Plat Datar Dalam Mengkonversi
Energi Surya Menjadi Panas
Energi surya dengan intensitas radiasi matahari yang mengenai kolektor I
d
, sebagian intensitasnya diserap I
s
dan sebagian lagi dipancarkan I
p
, seperti tampak pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Skema intensitas radiasi matahari yang mengenai kolektor PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Intensitas radiasi matahari yang diserap oleh kolektor I
s
adalah [Stoecker Jones, 1987],
I
s
= I
d
α 2.1
dimana I
d
adalah intensitas radiasi matahari yang mengenai kolektor
α
adalah koefisien serapan.
α
tidak besatuan dan nilainya tergantung dari warna plat penyerap.
Daya matahari yang diserap oleh kolektor dengan luas permukaan A adalah P
s
= I
s
A P
s
= I
d
α
A 2.2
dimana P
s
adalah daya matahari yang diserap oleh kolektor. Saat mengenai kolektor, energi surya berubah menjadi panas. Panas tersebut
digunakan untuk menaikan suhu plat dan air, dan dipindahkan ke lingkungan. Panas hasil konversi yang dikonduksikan ke plat dan air digunakan untuk
menaikkan suhu plat dan air. Daya panas yang diterima plat dan air yang semula bersuhu T
i
naik menjadi T
o
adalah [D’Azzo Houpis, 1966], q
t
= C
a
+ C
p
DT
o
-T
i
q
t
= C DT
o
-T
i
2.3 dimana
q
t
adalah daya panas yang diterima plat dan air C
p
adalah kapasitas panas plat PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
C
a
adalah kapasitas panas air C = C
a
+ C
p
= D
dt d
. Selanjutnya panas dipindahkan secara konveksi pada air, sehingga suhu air
di dalam pipa menjadi seragam yakni sebesar T
o
. Panas hasil konversi juga dipindahkan ke lingkungan melalui air yang mengalir. Daya panas yang dipindahkan
melalui air ke lingkungan yang bersuhu T
a
adalah q
a
= n S T
o
-T
a
2.4 dimana
q
a
adalah daya panas yang dipindahkan ke lingkungan melalui air n adalah laju aliran air
S adalah panas jenis air. Selain melalui air yang mengalir, panas hasil konversi juga dipindahkan ke
lingkungan secara konduksi melalui penghambat. Daya panas yang dipindahkan ke lingkungan yang bersuhu T
a
melalui penghambat pada kolektor surya adalah q
e
=
R T
o
-
R T
a
2.5 dimana
q
e
adalah daya panas yang dipindahkan melalui penghambat R adalah hambatan panas penghambat.
Berdasarkan hukum kekekalan energi, maka daya matahari yang diserap kolektor sama dengan jumlah daya panas yang diterima plat dan air dengan daya panas yang
keluar dari kolektor melalui air dan penghambat. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Oleh karena itu, persamaan 2.2, 2.3, 2.4, dan 2.5, dapat dituliskan menjadi
P
s
= +
t
q
q
a
+ q
e
2.6 I
d
α A = CDT
o
-T
i
+ nST
o
-T
a
+
R T
o
-
R T
a
2.7 Jika laju aliran air konstan dan suhu lingkungan sama dengan suhu air masukan,
maka persamaan 2.7, dapat dituliskan menjadi I
d
α
A = C D θ + nS+
R 1
θ 2.8
dimana θ = T
o
- T
i
Persamaan 2.8 di atas dapat disederhanakan menjadi
R nS
A 1
+
α I
d
=
R nS
C 1
+
D θ +θ
2.9 K I
d
1 +
= D
τ θ 2.10
dengan K =
R nS
A 1
+
α
R nS
C 1
+ =
τ merupakan konstanta waktu [Doeblin, 1983].
Konstanta waktu merupakan besaran yang menunjukan karakteristik dinamik kolektor surya plat datar dalam mengkonversi energi surya menjadi panas. Konstanta
waktu adalah waktu yang diperlukan oleh kolektor surya plat datar untuk menaikan suhu air menjadi 0,632 dari nilai keadaan akhir.
Apabila kolektor dikenai intensitas radiasi matahari sebagai masukan fungsi tangga, maka penyelesaian khusus persamaan 2.10 adalah
θ
SS
t = K I
d
2.11 sedangkan penyelesaian komplementer persamaan 2.10 adalah
θ
T
t = B e
-t
τ
2.12 dengan
B adalah konstanta maka penyelesaian total dari persamaan 2.10 merupakan jumlahan dari
penyelesaian khusus dan penyelesaian komplementer yaitu θ t = θ
T
t + θ
SS
t = K I
d
+ B e
-t
τ
2.13 Untuk menentukan nilai B diberikan syarat batas yaitu, pada
,
= t
t
θ = 0, jadi, B = - K I
d
maka,
= t
θ K I
d
- K I
d
e
-t
τ
2.14 sehingga diperoleh penyelesaian akhirnya adalah
= t
θ K I
d
1- e
-t
τ
2.15 Nilai konstanta waktu diperoleh dengan fit grafik
θ terhadap t dengan persamaan 2.15.
BAB III PENELITIAN
