47 Tabel 11. Hasil perhitungan beban panas yang melalui dinding
No Keterangan
Hasil perhitungan W 1.
Beban dinding atas 1.88
2. Beban dinding bawah
1.96 3.
Beban dinding kanan 1.73
4. Beban dinding kiri
1.73 5.
Beban dinding depan 1.77
6. Beban dinding belakang
7.78 7.
Total beban panas yang melalui dinding 16.85
Beban pendinginan total yang terdapat dalam sistem adalah 31.45 W dan berdasarkan spesifikasi modul termoelektrik, kapasitas pendinginan
maksimum modul termoelektrik adalah 53 W. Oleh karena itu, untuk mengatasi beban pendinginan total yang terdapat pada sistem digunakan tiga
buah modul termoelektrik karena modul termoelektrik yang digunakan tidak bisa memenuhi kapasitas pendinginan maksimumnya. Suplai listrik yang
masuk ke dalam modul termoelektrik dan kipas DC berasal dari ACCU yang disupply dari output sel surya.
B. UJI PERFORMANSI ALAT TANPA PRODUK
Pengujian alat pendingin sistem termoelektrik ini hanya diuji coba tanpa produk. Hal ini dikarenakan suhu di ruang pendingin hanya bisa
mencapai suhu rata-rata sebesar 26.93°C. Suhu yang baik untuk penyimpanan jamur merang sekitar 15°C dan apabila diatas 20°C maka jamur akan
membusuk. Sehingga uji performansi dengan produk tidak dilakukan. Sistem catu daya yang digunakan pada pengujian alat pendingin
termoelektrik terdiri dari : sel surya, regulator, dan accu. Pada saat pengujian digunakan empat buah sel surya, satu unit regulator, dan dua buah accu.
Sel surya adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri dari sebuah wilayah besar dioda p-n junction, dimana dalam hadirnya cahaya matahari
mampu menciptakan energi listrik yang berguna. Pengubahan ini disebut efek fotovoltaik. Sel surya berfungsi sebagai sumber energi yang akan digunakan
48 untuk alat pendingin termoelektrik. Sel surya mengkonversi energi surya
menjadi energi listrik secara langsung yang akan digunakan untuk mengoperasikan alat pendingin termoelektrik. Arus dan tegangan yang
dihasilkan oleh sel surya akan mengalir ke regulator. Regulator berfungsi sebagai pembagi arus dan tegangan, arus dan
tegangan akan mengalir ke dua arah, ada yang mengalir ke alat pendingin termoelektrik dan mengalir ke accu yang akan digunakan untuk mengisi accu.
Regulator juga berfungsi sebagai saluran by pass arus dan tegangan accu untuk digunakan pada alat pendingin jika radiasi surya rendah sehingga arus
dan tegangan yang dihasilkan sel surya tidak mencukupi untuk menjalankan alat pendingin termoelektrik.
Accu berfungsi untuk menampung kelebihan daya yang dihasilkan oleh sel surya dan juga sebagai sumber energi cadangan untuk alat pendingin
jika radiasi surya rendah. Tabel 12. Data hasil pengujian alat tanpa produk
Nilai rata-rata Percobaan 1 Percobaan
2 Percobaan
3 Suhu Lingkungan Tl, °C
30.03 28.40
31.63 Suhu sirip pembuang panas Tk, °C
34.26 34.70
32.98 Suhu sirip pendingin Te, °C
26.72 26.98
25.98 Suhu ruang pendingin Trng, °C
26.93 27.02
26.48 Suhu dinding luar Tdl, °C
29.93 30.40
30.25 Suhu dinding dalam Tdd, °C
26.92 27.17
26.60 Suhu terendah ruang pendingin, °C
26.40 26.30
25.90 Waktu tercapainya suhu terendah pada
ruang pendingin menit ke- 40 20 10
Suhu lingkungan saat tercapainya suhu terendah pada ruang pendingin
29.90 28.10 28.40
Grafik hubungan antara arus listrik yang masuk ke dalam modul termoelektrik, suhu sambungan plat alumunium pada modul termoelektrik dan
waktu dapat dilihat pada Gambar 16.
49
19.00 19.50
20.00 20.50
21.00 21.50
22.00 22.50
23.00
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
110 120
130 140
150 160
170 180
Waktu menit S
uhu C
e lc
ius
7.60 7.80
8.00 8.20
8.40 8.60
8.80
Aru s
Am p
e re
suhu arus
Gambar 16. Grafik hubungan antara arus, suhu, dan waktu pada pengujian tanpa produk hari pertama.
Pada Gambar 16 terlihat bahwa suhu sirip pendingin pada awal
pengujian menurun dengan cepat, diikuti dengan penurunan yang lambat di waktu berikutnya. Hal ini erat kaitannya dengan pemakaian arus listrik . Pada
awal kerja, modul termoelektrik membutuhkan arus listrik yang lebih besar daripada waktu sesudahnya. Pengaruh pemakaian arus listrik terhadap suhu
sirip pendingin diakibatkan oleh daya yang diperlukan untuk menimbulkan efek Peltier yang berupa kapasitas pendinginan q
. Dari persamaan 6 terlihat bahwa nilai q
sangat dipengaruhi oleh parameter I arus listrik. Pada penyerapan panas awal diperlukan nilai arus
lebih besar daripada periode berikutnya, karena pada periode berikutnya suhu terminal dingin Tc sudah menurun sehingga arus listrik yang digunakan juga
menurun. Perubahan suhu yang terjadi selama pengujian berlangsung selain
dipengaruhi oleh pemakaian arus listrik, turut dipengaruhi oleh perubahan suhu lingkungan dan suhu air di dalam bak sirip pembuangan panas. Pengaruh
suhu lingkungan dan terhadap suhu sirip pendingin dapat dilihat pada Gambar 17.
50 Gambar 17. perubahan suhu yang terjadi selama pengujian tanpa
produk hari kedua
Gambar 17. Perubahan suhu yang terjadi selama pengujian tanpa produk hari pertama
Pada gambar 17 dapat dilihat bahwa pada pengujian tanpa produk hari pertama, perubahan yang terjadi pada suhu lingkungan akan mempengaruhi
suhu sirip pendingin, suhu ruang pendingin, dan suhu sirip pembuangan panas. Mulai dari menit ke- 110 terjadi peningkatan suhu lingkungan sebesar
1 °C, yang mengakibatkan peningkatan suhu pada ketiga parameter di atas. Hal ini dapat disebabkan karena pada proses pendinginan yang terjadi di
dalam ruang pendingin selama pengujian tanpa produk sangat dipengaruhi oleh besarnya beban panas yang melalui dinding, terutama beban panas dari
dinding belakang yang digunakan sebagai tempat pembuangan panas. Pada pengujian alat pendingin termoelektrik tanpa produk ini,
didapatkan nilai suhu ruang pendingin terendah yang dapat dicapai pada pengujian pertama yaitu 26.4 °C, pengujian kedua 26.3 °C, dan pengujian
ketiga 26.48 °C. Hal ini disebabkan karena adanya perbedaan suhu lingkungan pada masing-masing pengujian. Pada pengujian pertama, suhu ruang
pendingin 26.4 °C dapat dicapai pada menit ke- 40, ketika suhu lingkungan 29.90°C. Pada pengujian hari kedua, suhu ruang pendingin 26.3 °C dapat
dicapai pada menit ke- 20 ketika suhu lingkungan 28.10°C. dari data-data tersebut dapat terlihat bahwa ruang pendingin terendah yang dapat dicapai
pada tiap-tiap pengujian mempunyai selisih temperatur ∆T antara 2°C-4°C
0.00 5.00
10.00 15.00
20.00 25.00
30.00 35.00
40.00
30 60
90 12 15
18 21
24 27
30
Waktu menit S
u hu
c el
c ius
suhu ruangan suhu sirip
pembuangan panas
suhu lingkungan
suhu sirip
51 terhadap suhu lngkungannya. Perbedaan suhu rata-rata yang terjadi antara
sirip pembuangan panas dengan lingkungan selama pengujian berlangsung antara 5°C-7°C.
Gambar 18. Perubahan suhu yang terjadi selama pengujian tanpa produk hari kedua
Gambar 19. Perubahan suhu yang terjadi selama pengujian tanpa produk hari ketiga
5 10
15 20
25 30
35 40
30 60
90 12
15 18
21 240
Waktu menit ke- S
u h
u C
el ci
u s
suhu ruangan suhu sirip
pembuang panas suhu lingkungan
suhu sirip pendingin
0.00 5.00
10.00 15.00
20.00 25.00
30.00 35.00
40.00
20 40
60 80 10
12 140 160 18
20
waktu menit ke- Suhu
C e
lc ius
suhu ruangan suhu
lingkungan suhu sirip
pembuangan panas
suhu sirip pendingin
52 Pada gambar 18 dan 19 terlihat bahwa selama pengujian berlangsung,
suhu sirip pendingin dan suhu ruang pendingin nilainya hampir sama. Hal ini memperlihatkan bahwa penggunaan kipas sebagai alat sirkulasi udara dalam
ruang pendingin sangat membantu proses pemerataan atau penyebaran udara dingin di dalam ruang pendingin. Pada pengujian hari ketiga arus yang masuk
ke dalam modul termoelektrik berasal dari sel surya secara langsung tanpa perantara batterai.
Dilihat dari data hasil pengujian tanpa produk yang dilakukan selama tiga hari. Suhu ruangan tidak dapat mencapai pada suhu yang diinginkan yaitu
sebesar 14°C, yang merupakan suhu optimal untuk pendinginan jamur merang. Suhu ruangan yang dapat dicapai rata-rata sebesar 26.56°C. Hal ini
disebabkan karena ada penambahan ekstender berupa plat alumunium dengan ketebalan 1 cm yang terletak diantara modul termoelektrik sisi dingin dengan
sirip pendingin. Sehingga suhu dingin yang dihantarkan oleh modul termoelektrik terhadap sirip pendingin tidak optimal. Ekstender berfungsi
untuk memperluas jarak penyimpanan antara sirip pendingin atau sirip pembuang panas dengan modul termoelektrik. Perbandingan suhu sirip
pendingin dengan ekstender dapat dilihat pada tabel 13. Tabel 13. Perbandingan suhu sirip pendingin dengan suhu ekstender
Nilai rata-rata Percobaan 1
Percobaan 2 Percobaan 3
Suhu ekstender Ts, °C 22.17
23.18 20.66
Suhu sirip pendingin Te, °C 26.72
26.98 25.98
Suhu terendah sirip pendingin, °C 26.10
26.20 24.20
Suhu terndah ekstender , °C 20.40
20.60 18.40
Waktu tercapainya suhu terendah pada ekstender menit ke-
10 10 10 Waktu tercapainya suhu terendah
pada sirip pendingin menit ke- 30 30 10
Gambar 20. Skema posisi ekstender 1
2 4
3
Keterangan : 1 : sirip pendingin
2 : ekstender 3 : modul
termoelektrik 4 : sirip pembuang
panas
53
C. KAJIAN PINDAH PANAS DARI RUANG PENDINGIN
