Pemanas air tenaga surya tipe batch dengan L/D=6,26 - USD Repository

  

PEMANAS AIR TENAGA SURYA TIPE BATCH DENGAN

L/D = 6,26

Tugas Akhir

  Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Diajukan oleh :

  Nama : Lorensius Hendri Purwanto NIM : 035214057

  

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2008

  

BATCH TYPE SOLAR WATER HEATER WITH

L/D = 6,26

Final Project

  Presented as partial fulfillment of requirements to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

  Presented by : Name : Lorensius Hendri Purwanto NIM : 035214057

  

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAMME

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2008

  

DENGAN

  

PERNYATAAN

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, 22 Januari 2008 Penulis

  Lorensius Hendri Purwanto

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah menyertai penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi jurusan Teknik Mesin di Universitas Sanata Dharma.

  Atas terselesaikan Tugas Akhir, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

  1. Ir. Gregorius Heliarko, SJ., SS., B.ST., MA., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku Ketua Prodi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

  3. Ir. Fransiskus Asisi Rusdi Sambada, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik dan Tugas Akhir.

  4. RB. Dwiseno Wihadi, S.T., M.Si., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

  5. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang turut ikut membantu secara langsung maupun tidak langsung dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa naskah Tugas Akhir yang telah disusun masih jauh dari sempurna, maka penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun menuju kesempurnaan.

  Akhir kata, penulis mengharapkan Tugas Akhir yang telah tersusun ini dapat memberi manfaat kepada pembaca.

  Yogyakarta, 22 januari 2008 Penulis

  Lorensius hendri Purwanto

  

INTISARI

  Sejalan dengan perkembangan jaman konsumsi energi terus meningkat yang sejalan pula dengan pertumbuhan ekonomi dan pertumbuhan penduduk.

  Akhir –akhir ini masalah energi menjadi persoalan yang semakin berat, sebab sumber energi yang sekarang banyak dipakai semakin menipis. Terbatasnya sumber energi fosil khususnya minyak bumi menyebabkan perlunya pengembangan energi alternatif. Sebagai negara tropis Indonesia mempunyai potensi untuk memanfaatkan energi nonfosil yang berasal dari alam, salah satu energi alam yang tidak ada habisnya, bisa diperoleh secara cuma-cuma (gratis), dan juga energi ramah lingkungan adalah energi matahari.

  Pemanas air tenaga surya kolektor jenis terpadu pada umumnya keseluruhan sistem berada didalam kotak kolektor, sistem ini berfungsi sebagai pemanas pasif karena tidak menggunakan peralatan mekanik (tanpa pompa).

  Setelah dilakukan pengujian terhadap pemanas air tenaga surya jenis kolektor terpadu maka dapat diketahui temperatur air maksimal untuk rangkaian paralel 56,70 °C dan untuk rangkaian seri 60,10 °C, efisiensi maksimal 78,06 %, G rata-rata tertinggi 753,04 Watt untuk rangkaian seri dan 811,15 Watt untuk rangkaian paralel.

  DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL.......................................................................................... i HALAMAN JUDUL (INGGRIS)...................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING............................................... iii HALAMAN PENGESAHAN............................................................................iv HALAMAN PERNYATAAN............................................................................v HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI......................................................vi KATA PENGANTAR……………………………………….............…......... vii

  INTISARI.....…….…………………………………………........................... ix DAFTAR ISI.....................................................................................................x

  

BAB I PENDAHULUAN................................................................................1

  1.1 Latar Belakang...............….....………………………......................... 1

  1.2 Rumusan Masalah......………….…………………….…..…….…..... 3

  1.3 Tujuan Penelitian..................................................................................3

  1.4 Batasan Masalah...................................................................................3

  1.5 Manfaat Penelitian................................................................................4

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA.…….....………...………………….......... 5

  2.1 Dasar Teori..........…….....………………...…………............…........ 5

  2.1.1 Prinsip Kerja Pemanas Air.....................................…........….... 6

  2.1.2 Koefisien Kerugian Total... ........................................................6

  2.1.3 Pengukura Radiasi Surya............................................................7

  2.1.4 Energi Surya yang Terserap........................................................8

  2.1.5 Energi Yang berguna...................................................................8

  2.1.6 Efisiensi Pemanas Air...............................................................9

  2.2 Penelitian Yang Pernah Dilakukan..................................................10

  

BAB III METODE PENELITIAN………..................…………........... 12

  3.1 Skema Alat........…………………..........…………........................12

  3.2 Peralatan yang Digunakan Pada Penelitian.………….………...... 12

  3.3 Langkah Penelitian...............………...............................................14

  3.3.1 Pemnuatan Alat......................................................................14

  3.3.2 Palaksanaan penelitian...........................................................15

  BAB IV HASIL PENELITIAN.................................……..….……….. 18

  4.1 Hasil penelitian……….....………………..………………........... 18

  4.1.1 Data hasil penelitian ke 1 untuk rangkaian paralel................18

  4.1.2 Data hasil penelitian ke 2 untuk rangkaian paralel............... 20

  4.1.3 Data hasil penelitian ke 3 untuk rangkaian paralel................22

  4.1.4 Data hasil penelitian ke 1 untuk rangkaian seri.................... 23

  4.1.5 Data hasil penelitian ke 2 untuk rangkaian seri.................... 24

  4.1.6 Data hasil penelitian ke 3 untuk rangkaian seri.................... 26

  4.2 Perhitungan Data Penelitian..................…………..……….......... 28

  4.2.1 Data hasil perhitungan........................................................ ..28

  4.3 Pembahasan data perhitungan.................................................... ..37

  4.3.1 Temperatur air rata-rata tiap hari.........................................37

  4.3.2 Temperatur air keluar............................................................40

  4.3.3 Energi yang terserap..............................................................44

  4.3.4 Efisiensi sensibel..................................................................... ..46

  

BAB V PENUTUP................................................................................ ..48

  5.1 Kesimpulan................................................................................ ...48

  5.2 Saran.......................................................................................... ....48

  5.3 Penutup...........................................................................................49 Daftar Pustaka…………………….………………………………...... .....50

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Air panas umumnya digunakan untuk mandi, mencuci atau mendukung suatu proses kimia dalam rumah tangga, puskesmas, rumah makan, penginapan, industri dan lain-lain. Di negara-negara berkembang seperti Indonesia kayu bakar, minyak dan gas bumi merupakan sumber energi yang banyak dipakai untuk memanaskan air. Pemakaian kayu bakar yang berlebihan dapat menyebabkan kerusakan hutan sehingga dapat mengakibatkan bencana alam seperti banjir dan tanah longsor.

  Penggunaan kayu bakar untuk memasak secara tradisional juga dapat menimbulkan dampak negatif terhadap kesehatan karena asap yang ditimbulkan selain itu pengumpulan kayu bakar memerlukan waktu yang sebenarnya dapat dimanfaatkan untuk kegiatan lain yang lebih produktif. Krisis energi karena semakin menipisnya cadangan minyak dan gas bumi menyebabkan harga minyak dan gas bumi semakin mahal, hal ini tentunya akan berdampak pada kenaikan biaya hidup atau harga jual produk yang pada prosesnya menggunakan air panas.

  Dalam rangka mengurangi atau menggantikan pemakaian kayu bakar, minyak dan gas bumi untuk memanaskan air, telah banyak penelitian dilakukan untuk meningkatkan efisiensi tungku kayu tradisional dan mencari sumber energi alternatif lain. Energi surya merupakan salah satu energi alternatif yang dapat digunakan untuk memanaskan air. Sebagai negara tropis, Indonesia mempunyai

  2 Penggunaan energi surya juga sejalan dengan target pengurangan emisi karbondioksida di atmosfer (berdasarkan Protokol Kyoto).

  Sistem pemanas air energi surya yang banyak digunakan umumnya adalah jenis kolektor pelat datar dengan tangki penyimpan air panas yang terpisah.

  Pemanas air energi surya jenis pelat datar mempunyai efisiensi yang baik untuk kondisi cuaca di Indonesia tetapi dari sisi biaya dan teknologi pembuatan yang diperlukan jenis ini tidak termasuk murah dan sederhana.

  Beberapa negara di Amerika dan Australia telah lama menggunakan pemanas air energi surya jenis kolektor dan tangki terpadu. Dari sisi biaya dan teknologi pembuatannya jenis kolektor dan tangki terpadu merupakan jenis yang paling murah dan sederhana. Kelemahan pemanas air energi surya jenis kolektor dan tangki terpadu adalah efisiensinya yang lebih rendah jika dibandingkan jenis kolektor pelat datar dan tidak dapat digunakan pada daerah yang mempunyai musim dingin karena air dalam kolektor dapat membeku.

  Pemanas air jenis kolektor dan tangki terpadu seharusnya merupakan jenis yang sesuai untuk digunakan di Indonesia karena selain biaya dan teknologi pembuatannya murah dan sederhana, di Indonesia tidak ada musim dingin. Tetapi kenyatan yang ada menunjukkan pemanfaatan pemanas air jenis ini di Indonesia sangat sedikit/ tidak ada sehingga sangat sedikit/ tidak ada informasi mengenai unjuk kerja jenis pemanas ini jika digunakan di Indonesia.

  1.2 Rumusan Masalah Pada penelitian ini akan dibuat model pemanas air jenis kolektor dan tangki terpadu dengan konfigurasi kolektor tunggal, bersusun seri dan bersusun pararel untuk mengetahui unjuk kerja yang dihasilkan jika digunakan di Indonesia, dalam hal ini penelitian akan dilakukan di Yogyakarta.

  1.3 Tujuan Penelitian

  a. Membuat model pemanas air energi surya sederhana (jenis kolektor dan tangki terpadu) menggunakan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang dapat didukung kemampuan industri lokal.

  b. Mengetahui temperatur maksimal dan efisiensi pemanas air yang dapat dihasilkan untuk menjajagi kemungkinan penggunaan pemanas air energi surya jenis kolektor dan tangki terpadu di Indonesia.

  c. Membandingkan hasil penelitian ini dengan hasil penelitian lain yang pernah dilakukan.

  1.4 Batasan Masalah ° a. Kemiringan kolektor 30 .

  b. Jumlah tangki yang digunakan 2 (dua) tangki.

  c. Perhitungan perpindahan panas diabaikan.

  d. Volume air tiap tangki 39,788 liter.

1.5 Manfaat Penelitian a. Menambah kepustakaan teknologi pemanas air energi surya.

  b. Dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi pemanas air energi surya sederhana yang sesuai dengan kondisi cuaca di Indonesia dan dapat diterima masyarakat terutama golongan ekonomi menengah ke bawah.

  c. Mengurangi ketergantungan penggunaan kayu bakar, minyak dan gas bumi khususnya untuk memanaskan air.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

  Pemanas air tenaga surya pada umumnya terdapat kolektor surya, yang terdiri dari pelat penyerap yang memiliki konduktivitas termal yang baik. Dimana pelat penyerap ini berhubungan dengan pipa-pipa yang mengalirkan cairan, sebuah atau lebih penutup tembus cahaya bagian atasnya biasanya kaca. Energi radiasi matahari yang datang ditransmisikan melalui penutup transparan dan diubah menjadi panas oleh pelat penyerap dimana dibagian dasar dan sisi pelat penyerap tersebut diisolasi. Panas yang diterima itu diterima oleh pelat penyerap selanjutnya dikonduksikan ke pipa-pipa pembawa cairan.

  Kolektor surya merupakan komponen utama sebagai penerima panas dari matahari, kolektor yang digunakan pada pemanas air tenaga surya ini yaitu kolektor terpadu ( ICS jenis batch solar heater). Panas yang diterima oleh kotak kolektor akan dipantulkan secara terpusat pada tangki yang digunakan untuk meletakkan bahan uji dengan kata lain panas mengalir secara radiasi. Selain itu panas yang diterima kolektor akan mengalir secara konduksi pada bagian bawah pada tangki, karena alas tangki berhubungan langsung dengan alas dari kolektor.

  Selain kolektor surya bagian utama alat pemanas air tenaga surya adalah reflektor, yang berfungsi untuk memantulkan panas yang dipancarkan oleh matahari. Reflektor merupakan suatu media untuk mengumpulkan lebih banyak sorotan radiasi dari sinar matahari. Dengan adanya reflektor ini sinar matahari akan terkumpul secara terpusat pada kolektor. Reflektor ini dibuat dari bahan yang mempunyai daya memantulkan cahaya matahari yang baik. Untuk pemanas air tenaga surya ini digunakan bahan berupa alumunium foil. Alumunium foil ini dapat memantulkan cahaya matahari dengan baik, karena mempunyai warna yang mendekati perak dan terang, sehingga sinar yang diperoleh dapat dipantulkan dengan sempurna. Reflektor yang digunakan dalam percobaan ini berbentuk setengah lingkaran.

  2.1.1 Prinsip kerja pemanas air tenaga surya

  Prinsip kerja pemanas air tenaga surya ini sangat sederhana yaitu energi radiasi dari sinar matahari yang diterima reflektor yang terbuat dari kertas alumunium foil akan dipantulkan terpusat menuju kolektor yang digunakan sebagai tempat meletakkan tangki.Untuk memperkecil panas yang keluar dan juga untuk melindungi panas yang digunakan, untuk menaikan temperatur tangki maka diberi isolasi, sehingga rugi-rugi kalor tidak terlalu besar. Bagian atas kolektor ditutup dengan kaca bening, dengan tebal 5 mm, agar tidak ada celah antara kaca dan kotak kolektor ditutup dengan sealer.

  2.1.2 Koefisien kerugian total

  Koefisien kerugian total (U) sangat mempengaruhi harga energi yang hilang pada waktu malam hari. Jika temperatur air pada saat matahari terbenam relatif rendah maka kehilangan panas pada waktu malam juga relatif rendah. Kehilangan panas pada kolektor ini dipengaruhi oleh luasan total tangki (A).

2.1.3 Pengukuran radiasi surya

  Ώ )

  …………………………………………….( 2 ) Dengan : I ph = Arus keluaran solar sel (Ampere)

  2

  x1000W/m

  I

  : G = 4 , ^ph

  b. Radiasi yang datang (G) Untuk memperoleh nilai G dipergunakan persamaan sebagai berikut

  Radiasi surya yang terdapat di luar atmosfer bumi 1353 W/m

  2

  V ……………………………………………….………..( 1 )

  = R

   I ph

  Merupakan arus keluaran solar sell yang dapat diukur dengan mempergunakan persamaan sebagai berikut :

  a. Arus yang dikeluarkan solar sel ( I ph )

  . Berdasarkan hal ini sering disebut konstanta surya atau radiasi sorotan. Konstanta surya akan mengalami pengurangan sebelum mencapai permukaan bumi. Hal ini disebabkan oleh penyerapan dan pemantulan di atmosfer. Selain penyerapan dan pemantulan tersebut, radiasi sorotan terkadang dipancarkan oleh molekul-molekul gas, debu, dan uap air sebelum mencapai bumi sebagai radiasi sebaran (diffuse).

  Dengan : V = Voltase (volt ) R = Tahanan (

  2.1.4 Energi surya yang terserap (Qs) Dalam penelitian ini air tidak disirkulasikan (m = 0) sehingga kesetimbangan energinya dapat dituliskan sebagai berikut : dT

  Qs = M.Cp + U. A. ( T – Ta)………...………...………….( 3)

  dt dengan :

  O

M.C P : kapasitas panas sistem (J/

  C) O

  T : temperatur rata-rata tangki dan air(

  C) t : waktu (detik) Q : energi surya yang terserap (W)

  S

  2 U : rugi-rugi (W/(m .K))

  2 A : luas kolektor (m ) O T a : temperatur ruangan (

  C)

  2.1.5 Energi yang Berguna (Qu)

  Dalam penelitian ini energi yang berguna dapat dinyatakan dengan persamaan:

  dT Qu M C ( ) ………………………………………………. (4)   _p dt

  dengan :

  Qu : energi yang berguna (W) O

  M.C : kapasitas panas sistem (J/

  C) P

  O T : temperatur rata-rata tangki dan air(

  C)

2.1.6 Efisiensi Sensibel ( η)

  Efisiensi pemanas air merupakan perbandingan antara energi yang berguna dengan energi surya yang datang dan dapat dinyatakan dengan persamaan :

  Qu   ………………………………………………………….(5) G   

  dengan :

  Qu :energi yang berguna (W)

  2 G : radiasi yang datang (W/m )

  : faktor transmitan-absorben kolektor τα

2.2 Penelitian yang Pernah Dilakukan

  Koefisien kerugian U tergantung dari beberapa parameter diantaranya kualitas kolektor, isolasi kolektor dan jumlah tutup kaca. Untuk perancangan praktis harga

2 U sebesar 8 W/(m .K) adalah khas untuk bahan isolasi biasa (serat kaca, sabut

  kelapa dan serbuk gergaji), kolektor yang dicat hitam dan jumlah tutup kaca satu sampai dua buah.

  Pemanas air jenis kolektor dan tangki terpadu ini dikonstruksi dengan tutup

kaca ganda jenis low-iron glass dengan harga transmitan yang tinggi, bahan

isolasi R-40, menggunakan lapisan selektif pada tangki berkapasitas 170 liter,

reflektor bagian dalam berbentuk cekung dan bahan pipa dari polybutylene. Dari

konstruksi seperti itu maka diperoleh bahwa pemanas air ini dapat digunakan di

daerah yang memiliki musim dingin (Bishop,1983). Pada pemanas air jenis

kolektor dan tangki terpadu kerugian panas pada malam hari pada sistem

dengan tangki tunggal lebih kecil dibandingkan sistem dengan dua tangki atau

lebih dan kapasitas optimum tangki merupakan fungsi dari karakteristik

pemakaian air panas (Lewandowski et al, 1985). Walaupun pemanas air jenis

kolektor dan tangki terpadu umumnya tidak memerlukan alat kontrol tetapi jika

  O

temperatur air yang dapat dicapai melebihi 70 C maka penggunaan katup

pengatur tekanan/ pengaman di sisi air panas keluar diperlukan untuk

menghindari tekanan berlebih (Olson, 2001).

  Di pegunungan Colorado pemanas air jenis kolektor dan tangki terpadu

berkapasitas 227 liter dengan reflektor di bagian dalam berbentuk cekung dan

  2

penutup kaca tunggal seluas 2,7 m . Pemanas tersebut mempunyai efisiensi

  O

pemanasan 72% dan temperatur air mula-mula 7 C dapat dipanaskan hingga

  

dapat menghemat energi listrik antara 10% (pada musim dingin) sampai 67%

(pada musim panas). Penghematan ini dapat mengembalikan biaya pembuatan

dalam 3,2 tahun. Efisiensi pemanas yang dihasilkan berkisar antara 46% sampai

48%. (Wykes dan Baker, 1986). Pengujian pemanas air jenis kolektor dan tangki

terpadu yang terdiri dari 2 kolektor dapat menghasilkan penghematan rata-rata

30% dari pengeluaran tahunan untuk pemanas air (Baker dan Wykes, 1986).

  

Pemanas air jenis kolektor dan tangki terpadu di Pennsylvania berkapasitas 160

liter dibuat dengan biaya sebesar $ 450 untuk umur pemakaian antara 10-20

tahun. Pemanas menggunakan reflektor cekung pada bagian dalam. Temperatur

  O yang dapat dicapai antara 110-120

  F. Pemanas dapat menghemat 4000 Kwh

listrik per tahun setara dengan 600 liter bahan bakar minyak atau biaya untuk

pemanas air sebesar $ 300 setahun (Langa, 1981).

BAB III METODE PENELITIAN

  3.1 Skema Alat

  1 Keterangan :

  1 . Kran air 2 . Rangka dan casing

  ▲

  9

  3 . Kaca 4 . Kolektor

  2

  5 . Pipa Air

  3

  6 . Reflektor

• 7. Termo Kopel
• 7

  (pengukuran suhu

  ▪ ▪

  8

  air)

  8. Termo Kopel

  4

• 5 Tangki)
• (Pengukuran Suhu

  9. Termo Kopel (Pengukuran Suhu

  6 Ruangan)

Gambar 3.1. Skema Rangkaian Pemanasan Air

  3.2 Peralatan yang digunakan pada penelitian

  1. Termo Kopel dan Display

  2. Tangki air dingin (air input) Dimensi dan bahan sama dengan tangki air panas

  3. Kaca Tebal = 0,005 m Panjang = 1,20 m

  Luasan kaca (A c ) = 1,20 m x 0,94 m = 1,128 m

  π x 0,1595 m = 0,50108 m

  = 0,0399 m

  x 

  4 ) 1595 , ( ²

  2 Luasan sisi bawah dan atas = 2x

  Luasan sisi samping tangki = 0,50108 x 1 = 0,50108 m

  Luasan Tangki

  = 0,1585 m Keliling lingkaran luar =

  2 Transmitasi-ab

  7. Tangki air Terbuat dari seng dan berbentuk tangki Diameter luar tangki (D = 0,1595 Tebal = 0,0005 m Tinggi tangki = 1 m Diameter dalam tangki (D) = 0,1595-(0,0005 x 2)

  6. Pipa besi ukuran ½ inci

  2

  5. Bahan dari alumunium foil dan kertas karton Luasan total reflektor dalam kolektor (A r ) = 2,0245 m

  = 30°

  4. Rangka dan casing Kemiringan kolektor (β)

  sorber normal (τα) = 0,8

  2 Luasan total untuk 1 tangki = 0,50108 x 0,0399

  2

  = 0,01999 m ₂

   x ( , 1585 ) x

  1 Volume Tangki (V) =

  4

  3

  = 0,019983 m

  Massa air yang ditampung tangki

  Dengan menganggap massa jenis (

  ρ) air pada temperatur 27°C

  maka massa air dapat diketahui dengan cara mengalikan volume tangki dengan massa jenis air.

  M ( 1 tangki ) = V x

  ρ

  3

  3

  = 0,019983 m x 995,7 kg/m = 19,894 kg

3.3 Langkah Penelitian

3.3.1 Pembuatan Alat 1. Membuat tangki dari seng dengan kapasitas 20 liter.

  2. Membuat kotak tangki dengan kemiringan tangki 30°C.

  3. Membuat reflektor dalam yang berbentuk ½ lingkaran

  4. Menutup kotak dengan kaca yang disesuaikan dengan ukuran kotak itu sendiri.

  5. Mengisolasi dan menyiler kotak serta kaca.

3.3.2 Pelaksanaan penelitian

  a. Persiapan pengambilan data

  1. mengisi air ke dalam tangki sampai penuh dan air diisi dari bawah tangki melalui pipa air, setelah itu alat pemanas air dipanaskan.

  2. Penempatan Solar cell searah dengan arah alat pemanas air tersebut dan diukur posisinya dengan kemiringan kolektor yaitu 30°C.

  b. Pengukuran masukan energi matahari

  1. Solar cell dipanaskan dan diatur posisinya sama dengan kemiringan kolektor.

  2. Diukur Voltasenya setiap 10 menit, bersamaan dengan pengambilan data.pengukuran dilakukan sampai 6 kali penelitian.

  c. Pengambilan data

  1. Setiap 10 menit diukur temperatur ruangan, temperatur tangki (kanan dan kiri), temperatur atas (kiri dan bawah), temperatur bawah (kanan dan kiri), energi radiasi matahari yang terserap.

  d. Lokasi Pengambilan data

  Halaman laboratorium Konversi Energi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Gambar Hasil Pengujian

Gambar 3.2. Hasil pengujian pemanasan Air

e. Parameter yang diukur

  T a : Temperatur ruangan °C T tangki : Temperatur tangki (kanan dan kiri ) °C T atas : Temperatur air didalam tangki bagian atas (kanan dan kiri) °C T bawah : Temperatur air didalam tangki bagian bawah (kanan dan bawah) °C T air keluar : Temperatur air keluar °C

  2 G : Radiasi yang datang (W/m )

f. Langkah perhitungan

  1. Arus keluaran sel yang masuk kolektor (I ph )

  2. Radiasi yang datang (G)

  3. Besarnya energi surya yang terserap (Q s ) 4. energi yang berguna (Qu) 5.

  Efisiensi sensibel (η)

  6. Besarnya temperatur ruangan rata-rata (T a )

  7. Besar temperatur tangki dan air rata –rata ( T )

  8. Buat grafik

  a. Hubungan temperatur air keluar dengan waktu (t) dan dengan radiasi yang datang rata-rata

  2

  (W/m )

  b. Hubungan temperatur air rata-rata dengan waktu

  2

  ( t ) dan dengan G (W/m )

  c. Hubungan energi radiasi surya yang terserap rata – rata (Q s ) dengan waktu (t) dan dengan G

  2

  (W/m )

  d. Hubungan efisiensi ( η) dengan waktu ( t ) dan

  2

  dengan G (W/m )

BAB IV HASIL PENELITIAN

4.1 Hasil Penelitian

4.1.1 Data Hasil Penelitian ke 1 Untuk Rangkaian Paralel

  Tempat Penelitian = Halaman depan laboratorium konversi energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

  Tanggal = 20-08-2007 Jam = 09.00 WIB Jenis Reflektor = ½ lingkaran Lama uji coba = 5 jam Besar Tahanan = 10 Ohm Kemiringan Kolektor = 30° Temparatur Air Masuk = 23,44°C Luasan Reflektor = 2,0245 m

  

2

Keterangan :

  Ta : Temperatur Ruangan TL

  1

  : Temperatur air bawah tangki kiri TL

  2 : Temperatur air atas tangki kiri

  TR

  1

  : Temperatur air bawah tangki kanan TR

  1 : Temperatur air atas tangki kanan

  T SL : Temperatur tangki kiri

Tabel 4.1 Data Penelitian ke 1 Untuk Rangkaian Paralel

  32.80

  3.42

  56.50 210

  40.30

  34.17

  33.15

  33.30

  35.60

  33.60

  37.10

  3.90

  36.50 200

  33.48

  32.65

  31.60

  29.90

  35.70

  32.60

  34.40

  33.00

  31.30

  34.60

  34.30

  2.85

  39.80 230

  33.96

  32.00

  30.60

  32.30

  35.10

  36.60

  2.94

  38.00 220

  33.71

  32.81

  33.50

  3.74

  32.77

  32.46

  33.70

  33.60

  34.20

  3.61

  34.40 160

  33.21

  30.20

  32.89

  29.40

  31.80

  34.40

  2.91

  33.40 150

  33.25

  32.49

  32.50

  33.82

  39.70 190

  3.96

  33.88

  32.94

  32.00

  30.50

  35.70

  36.60

  36.30 180

  34.90 170

  34.65

  33.49

  34.70

  35.00

  38.80

  36.80

  2.90

  31.50

  33.65

  30.00

  32.37

  29.90

  32.10

  32.80

  2.10

  35.50 300

  33.08

  27.50

  32.28

  30.50

  32.40

  33.60

  2.60

  35.40 290

  33.90

  32.95

  27.60

  32.96

  34.80

  2.90

  33.72

  32.83

  33.20

  34.70

  32.10

  32.70

  34.50 320

  38.20 310

  33.30

  32.53

  31.30

  31.10

  32.10

  32.50

  0.21

  32.60

  33.50

  35.40 240

  0.06

  34.73

  33.54

  32.50

  31.60

  40.10

  42.10

  44.30 250

  0.03

  35.00

  33.73

  37.70

  31.70

  38.90

  41.70

  2.73

  41.60 260

  41.60

  34.20

  34.90

  0.06

  53.60 280

  38.40

  34.80

  33.59

  35.20

  37.20

  40.90

  40.00

  2.50

  35.40 270

  35.04

  33.76

  34.10

  34.00

  29.90

  30.80

  Waktu (menit)

  24.00

  3.30

  30

  33.30

  30.32

  30.41

  26.50

  15.00

  17.80

  21.20

  2.50

  20

  34.60

  30.06

  30.23

  24.80

  26.10

  22.20

  14.00

  24.80

  25.50

  3.40

  50

  36.20

  30.28

  30.39

  20.00

  25.90

  16.50

  24.90

  3.20

  40

  35.20

  30.71

  30.69

  24.10

  20.30

  19.40

  O

  O

  (

  C) T SL

  

O

  (

  C) T R2

  (

  (

  C) T L2

  O

  (

  C) T R1

  O

  T L1 (

  V (volt)

  C) T SR

  O

  3.35

  12.50

  10

  34.60

  29.87

  30.10

  24.50

  23.80

  19.90

  C) Ta

  3.01

  C)

  O

  (

  C) Tair keluar

  O

  (

  18.00

  23.30

  35.60

  3.00

  32.17

  31.73

  25.40

  22.60

  31.60

  32.20

  42.50 110

  3.60

  32.48

  31.94

  27.60

  25.50

  28.30

  34.50

  2.90

  32.10 120

  36.90

  31.17

  31.10

  2.45

  51.10 140

  48.40

  34.10

  33.09

  33.20

  34.60

  31.10

  38.90

  0.67

  41.00 130

  32.66

  32.08

  26.50

  23.90

  36.70 100

  31.02

  30.39

  31.00

  29.50

  3.50

  70

  47.20

  38.70

  31.14

  25.00

  24.90

  21.10

  22.00

  29.80

  3.50

  60

  36.90

  30.28

  21.90

  25.50

  23.70

  30.90

  20.70

  24.30

  29.60

  3.40

  90

  34.70

  31.00

  22.90

  31.20

  20.80

  22.20

  30.10

  3.52

  80

  33.10

  31.43

  34.10 Waktu (menit)

  V (volt)

  34.60 390

  45.60

  0.67

  33.30 400

  33.97

  33.00

  28.10

  26.50

  37.10

  44.40

  0.90

  33.66

  24.10

  32.78

  27.30

  24.30

  36.20

  44.10

  1.80

  35.80 380

  33.62

  32.75

  29.20

  36.90

  31.20

  35.80

  48.00

  2

  Tanggal = 21-08-2007 Jam = 09.00 WIB Jenis Reflektor = ½ lingkaran Lama uji coba = 5 jam Besar Tahanan = 10 Ohm Kemiringan Kolektor = 30° Temparatur Air Masuk = 23,44°C Luasan Reflektor = 2,0245 m

  Tempat Penelitian = Halaman depan laboratorium konversi energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

  48.90

  37.50

  34.50

  33.38

  32.20

  24.00

  39.00

  0.17

  33.09

  40.20 420

  34.24

  33.19

  31.50

  21.10

  38.70

  48.40

  0.24

  34.60 410

  34.10

  23.60

  42.70

  T L1 (

  (

  O

  (

  C) Tair keluar

  O

  (

  C) Ta

  O

  (

  C) T SR

  O

  C) T SL

  2.78

  O

  (

  C) T R2

  O

  (

  C) T L2

  O

  (

  C) T R1

  O

  C) 340

  34.10

  1.59

  33.27

  35.20 370

  32.39

  31.88

  26.90

  22.80

  30.70

  34.30

  0.33

  34.80 360

  34.34

  33.70

  33.10

  37.20

  33.80

  36.40

  2.23

  50.90 350

  34.90

  34.08

  33.08

  33.10

  37.20

4.1.2 Data Hasil Penelitian ke 2 Untuk Rangkaian Paralel

Tabel 4.2 Data Penelitian ke 2 Untuk Rangkaian Paralel

  58.80 190

  32.65

  31.60

  29.90

  33.50

  34.40

  3.74

  39.70

  36.50 200

  33.88

  32.94

  32.00

  30.50

  35.70

  36.60

  33.48

  3.90

  36.30 180

  35.70

  38.00 220

  33.71

  32.81

  30.60

  32.60

  33.60

  3.42

  37.10

  40.30 210

  34.17

  33.15

  33.30

  32.80

  35.60

  3.96

  34.65

  36.60

  29.90

  31.80

  34.40

  2.91

  33.40 150

  33.25

  32.49

  30.00

  30.20

  30.80

  35.60

  2.45

  48.40 140

  34.10

  33.09

  29.40

  32.46

  33.49

  33.82

  34.70

  35.00

  38.80

  36.80

  2.90

  34.90 170

  32.89

  33.21

  32.50

  33.70

  33.60

  34.20

  3.61

  34.40 160

  2.94

  35.10

  31.10

  38.40 280

  32.95

  32.60

  34.80

  33.50

  34.20

  0.06

  34.80

  35.40 290

  33.59

  35.20

  34.90

  37.20

  40.00

  2.50

  33.90

  2.60

  35.04

  32.80

  38.20

  32.96

  32.28

  27.60

  29.90

  32.10

  2.10

  33.60

  35.50 300

  33.08

  32.37

  27.50

  30.50

  32.40

  35.40 270

  33.76

  32.30

  31.30

  41.70

  2.73

  35.40 240

  33.65

  32.77

  31.50

  34.60

  31.70

  34.30

  2.85

  39.80 230

  33.96

  33.00

  32.00

  38.90

  37.70

  34.10

  33.54

  34.00

  40.90

  41.60

  0.03

  41.60 260

  34.73

  32.50

  33.73

  31.60

  40.10

  42.10

  0.06

  56.70 250

  44.30

  35.00

  33.20

  34.60

  Waktu (menit)

  2.50

  30.32

  30.41

  26.50

  24.00

  15.00

  21.20

  20

  30

  34.60

  30.06

  30.23

  24.80

  24.10

  14.00

  33.30

  3.30

  3.35

  3.20

  30.28

  30.39

  24.80

  20.00

  16.50

  24.90

  40

  26.10

  35.20

  30.71

  30.69

  25.90

  22.20

  17.80

  20.30

  10

  50

  (

  (

  C) T SL

  

O

  (

  C) T R2

  O

  C) T L2

  C) T SR

  O

  (

  C) T R1

  O

  T L1 (

  V (volt)

  O

  (

  34.60

  3.01

  29.87

  30.10

  24.50

  23.80

  12.50

  19.90

  C)

  O

  O

  (

  C) Tair keluar

  O

  (

  C) Ta

  36.20

  3.40

  38.90

  34.50

  42.50 110

  32.48

  31.94

  27.60

  25.50

  28.30

  2.90

  32.20

  36.70 100

  31.17

  31.02

  23.70

  20.70