Radiasi total adalah jumlah dari radiasi beam dan radiasi diffuse seperti pada persamaan berikut :
G
total
= G
beam
+ G
difuse
................................................................................ 2.12
2.6 Kolektor Surya
Kolektor surya merupakan sebuah alat yang mampu menyerap sinar radiasi matahari, sehingga dapat memanaskan udara yang ada di dalam ruang kolektor
tersebut. Panas di dalam ruang kolektor dapat digunakan untuk berbagai keperluan salah satunya adalah untuk pengeringan di dalam bidang pertanian.
Kolektor datar dan konsentrator merupakan alat yang digunakan untuk mengumpulkan energi radiasi surya sedemikian sehingga energi termal yang
dihasilkan dapat dimanfaatkan secara lebih praktis untuk berbagai proses. Kolektor surya yang pada umumnya memiliki komponen-komponen utama, yaitu:
a Cover penutup transparan
Cover berfungsi untuk meyerap panas dari sinar radiasi matahari dan untuk mengurangi rugi panas secara konveksi menuju lingkungan.
b Absorber
Absorber berfungsi untuk menyerap panas dari radiasi cahaya matahari dan dengan panas tersebut digunakan untuk memanaskan udara yang ada
di dalam kolektor. c
Kanal Kanal berfungsi sebagai saluran transmisi fluida kerja atau tempat
mengalirnya udara panas dari dalam kolektor menuju ruang pengeringan . d
Isolator Isolator berfungsi meminimalisasi kehilangan panas secara konduksi dari
absorber menuju lingkungan. e
Frame Frame berfungsi sebagai struktur pembentuk dan penahan beban kolektor.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.8 Komponen-komponen umum kolektor
Panas dari absorber dimanfaatkan melalui penukar panas ke media pembawa panas. Media pembawa panas yang umum digunakan dapat merupakan
udara atau air. Ketika menggunakan air sebagai media, absorber akan mengkonduksikan panas menuju ke permukaan pipa-pipa bagian luar. Selanjutnya
berlangsung konduksi panas dari permukaan luar ke permukaan dalam. Dengan proses konveksi, panas akan berpindah dari permukaan dalam ke air yang
mengalir di dalam pipa tersebut, sehingga suhu air akan meningkat. Air dengan suhu yang tinggi kemudian dimanfaatkan pada di bagian lain di luarkolektor datar.
Proses yang mirip terjadi ketika udara digunakan sebagai media pembawa panas, namun dalam hal ini pipa jarang digunakan. Udara di atas atau di bawah
absorber dipanaskan melalui proses konveksi akibat kontak langsung dengan absorber. Udara dengan suhu tinggi ini kemudian dialirkan keluar kolektor untuk
dimanfaatkan pada proses-proses yang memerlukan udara panas. Kinerja sebuah kolektor surya akan bergantung dari karakteristik
absorptivitas dari absorber, transmisivitas dari bahan transparan, overall heat transfer coefficient koefisien pindah panas keseluruhan dari insulator, bahan
transparan serta absorber. Absorbtivitas merupakan porsi cahaya yang diserap oleh suatu objek;
transmisivitas merupakan porsi cahaya yang diteruskan oleh suatu objek; sedangkan koefisien pindah panas keseluruhan merupakan daya hantar panas atau
kebalikan dari resistansi panas.
Universitas Sumatera Utara
Terdapat empat jenis kolektor surya yang diklasifikasikan ke dalam Solar Thermal Collector System dan juga memiliki korelasi dengan pengklasifikasian
kolektor surya berdasarkan dimensi dan geometri dari receiver yang dimilikinya yaitu :
a Flat-Plate Collectors Kolektor Pelat Datar
Keuntungan utama dari sebuah kolektor surya plat datar adalah bahwa memanfaatkan kedua komponen radiasi matahari yaitu melalui sorotan
langsung dan sebaran, tidak memerlukan tracking matahari dan juga karena desainnya yang sederhana, hanya sedikit memerlukan perawatan
dan biaya pembuatan yang murah. Pada umumnya kolektor jenis ini digunakan untuk memanaskan ruangan dalam rumah, pengkondisian
udara, dan proses-proses pemanasan dalam industri. Tipe ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas pada
temperatur di bawah 100°C. Spesifikasi tipe ini dapat dilihat dari absorber- nya yang berupa plat datar yang terbuat dari material dengan konduktivitas
termal tinggi, dan dilapisi dengan cat berwarna hitam. Kolektor pelat datar memanfaatkan radiasi matahari langsung dan terpencar beam dan
diffuse, tidak membutuhkan pelacak matahari, dan hanya membutuhkan sedikit perawatan. Aplikasi umum kolektor tipe ini antara lain digunakan
untuk pemanas air, pemanas gedung, pengkondisian udara, dan proses panas industri. Komponen penunjang yang terdapat pada kolektor pelat
datar antara lain; transparent cover, absorber, insulasi, dan kerangka
Gambar 2.9 Kolektor surya pelat datar
Universitas Sumatera Utara
b Prismatic Solar Colector Kolektor Surya Prismatik
Kolektor surya tipe prismatik dapat digolongkan dalam kolektor plat datar dengan permukaan kolektor berbentuk prisma yang tersusun dari 4 bidang
yang membentuk prisma, 2 bidang berbentuk segi-tiga sama kaki dan 2 bidang yang lain berbentuk segi-empat siku-siku. Keunggulan dari
kolektor surya tipe prismatik ini adalah kemampuannya untuk dapat menerima energi radiasi matahari dari segala posisi matahari.
Gambar 2.10 Kolektor surya prismatic
c Concentrating Collectors Kolektor Surya Konsentrasi
Jenis ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas pada temperatur antara 100°
– 400°C. Kolektor surya jenis ini mampu memfokuskan energi radiasi cahaya matahari pada suatu receiver,
sehingga dapat meningkatkan kuantitas energi panas yang diserap oleh absorber. Berdasarkan komponen absorber-nya jenis ini dikelompokan
menjadi dua jenis yaitu line focus dan point focus.
Gambar 2.11 Kolektor surya konsentrator
Universitas Sumatera Utara
d Evacuated Tube Collectors
Jenis ini dirancang untuk menghasilkan energi panas yang lebih tinggi dibandingkan
dengan tiga
jenis kolektor
surya sebelumnya.
Keistimewaannya terletak pada efisiensi transfer panasnya yang tinggi tetapi faktor kehilangan panasnya yang relatif rendah. Hal ini dikarenakan
fluida yang terjebak diantara absorber dan cover-nya dikondisikan dalam keadaan vakum, sehingga mampu meminimalisasi kehilangan panas yang
terjadi secara konveksi dari permukaan luar absorber menuju lingkungan.
Gambar 2.12 Evacuated tube collector
2.7 Perpindahan Panas
