TUGAS AKHIR Analisa Thermal Roofing menggunakan material asbes dengan variasi sudut dan orientasi arah matahari.
TUGAS AKHIR
ANALISA THERMAL ROOFING MENGGUNAKAN MATERIAL
ASBES DENGAN VARIASI
SUDUT DAN ORIENTASI ARAH MATAHARI
Disusun Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana
Teknik (S-1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh :
PULUNG MULIA ASTAPUTRA
D200 020 123
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS
MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2007
HALAMAN PERSETUJUAN
Makalah berjudul : “Analisa Thermal Roofing Menggunakan Material
Asbes dengan Variasi Sudut dan Orientasi Arah Matahari”, telah disetujui oleh
pembimbing dan disahkan koordinator sebagai syarat untuk Seminar Tugas Akhir dan
ujian Tugas Akhir.
Disusun oleh :
Nama
: Pulung Mulia Astaputra
NIM
: D 200 020 123
NIRM
:
Disetujui pada :
Hari
:
Tanggal
:
Disetujui pada :
Hari
: ………………….
Tanggal
: ………………….
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
(Ir. Sunardi Wiyono, MT.)
( Nurmuntaha ,AN,ST.)
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir ini telah disahkan oleh dewan penguji sebagai syarat untuk
memperoleh gelar sarjana (S-1) Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada :
Hari
: …………………..
Tanggal
: …………………..
Mengesahkan,
Dewan penguji :
1. Ir. Sunardi Wiyono, MT.
(
)
2. Nurmuntaha A.N, ST.
(
)
3. Ir. Tri Tjahjono, MT.
(
)
Mengetahui,
a.n.Dekan Fakultas Teknik
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Wakil Dekan I
(Ir. Subroto, MT.)
(Marwan Effendy, ST, MT.)
MOTTO
“Yaaa, Allah, lapangkanlah dadaku, dan mudahkanlah bagiku urusanku dan
lepaskanlah kakakuan lidahku, supaya mereka mengerti perkataanku”
(Q.S. Thoha : 25 – 28)
“Sesungguhnya Allah tidak akan merubah nasib suatu kaum kecuali dia berusaha
merubahnya sendiri”
(Q.S. Ar Ra’d ayat 11)
“Tidak ada yang sempurna di dunia ini tapi hanya dengan semangat dan kerja keras
kita bisa membuat sesuatu menjadi yang terbaik”
“Janganlah merasa senang menjadi orang yang berhasil tetapi merasa senanglah
menjadi orang yang berguna bagi orang lain”
iv
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, Puji syukur kehadirat Allah SWT, atas rahmat dan karunia-Nya
sehingga Laporan Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan.
Karya ini merupakan suatu wujud akhirku dalam mencapai gelar
sarjana sebagai tanggung jawab kepada :
Diriku sendiri
Ayah dan Ibu tercinta, kupersembahkan gelarku kepadamu
Kakak dan adikku tercinta
Pebty Ardianingsih, pendamping hidupku InsyaAllah
Rekan-rekan 2002
Almamaterku
v
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT yang
telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat selesai.
Tugas Akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana (S-1)
Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang
mempunyai arti sangat penting. Harus disadari bahwa disiplin ilmu yang dipelajari di
bangku kuliah bukanlah difinisi akhir yang merefleksikan keseluruhan potensi yang
dimiliki oleh mahasiswa.
Berbagai hambatan dan kesulitan menyertai dalam penulisan ini, namun
demikian dengan bantuan dan doa dari berbagai pihak segala kesulitan tersebut dapat
teratasi. Untuk itu dengan segala kerendahan hati, penulis sampaikan ucapan
terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada :
1. Ayah dan Ibu tercinta, yang senantiasa memberikan semangat dan do’a dengan
tiada henti demi keberhasilanku.
2. Kakak-kakakku, Mbak Ika, Mas Nindhom, terima kasih atas perhatian, doa, dan
semangatnya.
3. Adik-adikku Taufik dan Kunjung, terima kasih atas semangatnya.
4. Keponakanku Sulthan, terima kasih atas senyum dan kelucuannya yang
membuatku melupakan semua masalah untuk kembali bersemangat.
vi
5. Bapak Ir.Tri Tjahyono, MT, selaku Dosen Pembimbing Akedemik yang telah
memberikan bimbingan dan arahan semasa kuliah.
6. Bapak Ir. Sri Widodo, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakara.
7. Bapak Marwan Effendy, ST, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakara.
8. Bapak Ir Sunardi Wiyono MT, selaku pembimbing I yang telah memberikan
ilmu, nasehat, petunjuk ,bimbingannya dan semangatnya selama penyusunan
Tugas Akhir ini.
9. Bapak Nurmuntaha AN. ST, selaku pembimbing II yang telah memberikan ide,
nasehat, saran, bimbingan dengan penuh kesabaran dan selalu memberikan
semangat selama penyusunan Tugas Akhir ini.
10. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang telah membekali ilmu yang berguna untuk
masa depan.
11. Mas Agus TU yang telah memberikan bantuannya dalam memperlancar
proses administrasi.
12. Seluruh Staff dan Karyawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas
Muhammadiyah
Surakara
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
13. Rekan-rekanku di Menco Raya, Pendowo.
vii
yang
telah
membantu
dalam
14. Emping Mlinjo House, Agus, Ian, Mas Argo, Bas terima kasih atas
kebersamaannya.
15. Buat Sahabatku Heru, Wahyu, Budi, Rizal, Ardi, Priyo, Hastowo, Ammar,
Kasman, Erwan, Hanang, Ludi, Gamma, Agus, Wawan, Hendrik, Andi dan
semua teman-teman yang lain. Terima kasih atas semua bantuan dan do’anya
hingga Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan.
16. Pebty Ardianingsih, terimakasih atas do’a dan semangatnya, terima kasih
untuk semuanya.
17. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang secara langsung
maupun tidak langsung telah membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
Besar harapan semoga Tugas Akhir ini dapat berguna dan bermanfaat kelak
dikemudian hari.
Surakarta, Oktober 2007
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..........................................................................................i
HALAMAN PERSETUJUAN ..........................................................................ii
HALAMAN PENGESAHAN ...........................................................................iii
HALAMAN MOTTO ........................................................................................iv
PERSEMBAHAN ..............................................................................................v
KATA PENGANTAR .......................................................................................vi
DAFTAR ISI ........................................................................................................ix
DAFTAR SIMBOL ...........................................................................................xi
DAFTAR RUMUS ..............................................................................................xii
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................xiii
DAFTAR GRAFIK ...........................................................................................xiv
ABSTRAKSI .......................................................................................................xv
BAB I
PENDAHULUAN .............................................................................1
1.1. Latar Belakang ..............................................................................................1
1.2. Perumusan Masalah ......................................................................................2
1.3. Pembatasan Masalah ......................................................................................3
1.4. Tujuan Penelitian ...........................................................................................3
1.5. Manfaat Penelitian..........................................................................................3
1.6. Sistematika Penulisan ....................................................................................4
BAB II
LANDASAN TEORI ........................................................................6
ix
2.1. Tinjauan Pustaka ...........................................................................................6
2.2. Landasan Teori .............................................................................................9
2.3. Radiasi Matahari ............................................................................................14
BAB III
METODE PENELITIAN .................................................................18
3.1. Diagram Alir Penelitian ................................................................................18
3.2. Pembuatan alat ............................................................................................19
3.3. Cara Memperoleh Data Penelitian ................................................................22
3.4. Instrumen Penelitian .....................................................................................23
3.5. Waktu dan tempat Penelitian.........................................................................25
3.6. Prosedur Percobaan ......................................................................................25
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN .........................................................28
4.1. Analisa Dan Perhitungan Energi Matahari ....................................................28
4.2. Perhitungan Kalor Yang Diserap .................................................................32
4.3. Grafik Hasil Percobaan .................................................................................36
BAB V
PENUTUP .........................................................................................47
5.1. Kesimpulan ...................................................................................................47
5.2. Saran ..............................................................................................................47
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
x
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Satuan
ø
= Garis lintang
derajat
ä
= Sudut deklinasi
derajat
H
= Sudut Jam
derajat
A
= Sudut azimuth
derajat
cos i
= Sudut antara sinar matahari dengan garis
tegak lurus permukaan
f
= Sudut kemiringan
qr
= Perpindahan kalor radiasi
derajat
derajat
Watt
W
m K4
= Konstanta Stefan-bolztman
2
m2
A
= Luas penampang
qk
= Laju perpindahan kalor konduksi
Watt
k
= Konduktivitas thermal
W
m K
dT
= Beda temperatur pada penampang
K
dx
= Tebal penampang
m
qc
= Laju perpindahan kalor konveksi
hc
= Koefisien perpindahan kalor konveksi
Ts
= Temperatur permukaan
K
T
= Temperatur fluida
K
xi
Watt
W
m
2
K
DAFTAR RUMUS
No
Rumus
Satuan
1
Laju perpindahan kalor konduksi
Watt
2
Laju perpindahan kalor konveksi
Watt
3
Laju perpindahan kalor radiasi
Watt
4
Radiasi benda hitam
Watt
5
Energi radiasi matahari
W
m2
6
Sudut antara zenith dan arah matahari
derajat
7
Perhitungan azimut matahari
derajat
8
Radiasi yang datang pada permukaan miring
W
2
m
9
Sudut antara arah matahari dan garis tegak lurus pada permukaan
derajat
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Sistem Sirkulasi Energi Panas Sebagai Penghangat Ruangan..
8
Gambar 2.2. Konduksi Panas Pada Plat Tipis ............................................... 10
Gambar 2.3. Perpindahan Kalor Konveksi dari Suatu Plat ........................... 11
Gambar 2.4. Perpindahan Panas Radiasi ....................................................... 12
Gambar 2.5. Definisi sudut-sudut matahari dan sudut-sudut permukaan...... 17
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian.......................................................... 18
Gambar 3.2. Kerangka Atap .......................................................................... 20
Gambar 3.3. Titik-Titik Pengukuran Temperatur Ruang Atap...................... 21
Gambar 3.4. Konstruksi Atap ........................................................................ 21
Gambar 3.5. Penempatan Termometer Untuk Temperatur Lingkungan ....... 22
Gambar 3.6. Penempatan Termometer Untuk Temperatur Ruang Atap ....... 23
Gambar 3.7. Foto Alat Penyerap Panas ......................................................... 23
Gambar 3.8. Foto Stopwatch ......................................................................... 24
Gambar 3.9. Foto Termometer Suhu Skala 0-110 C..................................... 24
xiii
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 45° menghadap timur) ... 36
Grafik 4.2. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 40° menghadap timur) ... 36
Grafik 4.3. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 35° menghadap timur) ... 37
Grafik 4.4. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 45° menghadap selatan) . 38
Grafik 4.5. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 40° menghadap selatan) . 38
Grafik 4.6. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 35° menghadap selatan) . 39
Grafik 4.7. Histogram temperatur terhadap waktu (sudut 45° menghadap barat) .. 40
Grafik 4.8. Histogram temperatur terhadap waktu (sudut 40° menghadap barat) ... 40
Grafik 4.9. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 35° menghadap barat) ... 41
Grafik 4.10. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 45° menghadap utara) . 42
Grafik 4.11. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 40° menghadap utara) . 42
Grafik 4.12. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 35° menghadap utara) . 43
Grafik 4.13. Hubungan antara sudut kemiringan atap terhadap temperatur.......... ... 44
Grafik 4.14. Hubungan antara posisi atap terhadap temperatur ............................ ... 45
Grafik 4.15. Hubungan antara kalor terhadap waktu ............................................ ... 46
xiv
ABSTRAKSI
Suatu masalah yang banyak dihadapi oleh negara-negara di dunia termasuk
Indonesia adalah masalah energi. Sebagai contoh salah satu energi yang banyak
digunakan saat ini adalah minyak bumi, sedangkan masalah yang tentunya akan
mengancam adalah menipisnya cadangan minyak bumi, kenaikan harga akibat
laju permintaan yang lebih besar dari produksi minyak serta polusi udara yang
ditimbulkan dari pembakaran bahan bakar minyak.
Oleh karena itu diperlukan sumber energi alternatif untuk mengatasi
masalah tersebut. Salah satunya adalah dengan memanfaatkan energi matahari.
Energi panas yang dihasilkan dari matahari dapat dimanfaatkan sebagai
pengganti energi panas yang lain. Thermal Roofing adalah sebuah teknologi
pemanfaatan energi matahari dengan menggunakan atap rumah sebagai penyerap
panas. Prinsip kerja dari teknologi Thermal Roofing adalah memanfaatkan energi
panas yang ada di dalam ruangan antara atap rumah dengan plafon
Analisa penyerapan panas dengan sistem Thermal Roofing pada
penelitian ini dititikberatkan pada variasi sudut kemiringan atap dan posisi
terhadap matahari, hal ini bertujuan untuk mencari posisi yang terbaik untuk
penyerapan panas matahari melalui atap rumah, karena selama ini kenyataan
dimasyarakat belum menyadari bahwa ternyata atap rumah dapat menjadi
penyerap panas yang kemudian dapat digunakan untuk kehidupan sehari-hari,
misalnya sebagai pamanas air, atau pemanas ruangan.
Dari hasil penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa semakin kecil sudut
kemiringan atap semakin besar kalor yang mampu diserap oleh atap. Posisi atap
terhadap matahari juga mempengaruhi terhadap penyerapan panas. Kalor yang
diserap akan lebih besar jika atap menghadap ke arah timur, karena energi
radiasi yang datang lebih besar jika menghadap ke arah timur.
Kata kunci : Atap, sudut kemiringan, posisi, temperatur
xv
ANALISA THERMAL ROOFING MENGGUNAKAN MATERIAL
ASBES DENGAN VARIASI
SUDUT DAN ORIENTASI ARAH MATAHARI
Disusun Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana
Teknik (S-1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh :
PULUNG MULIA ASTAPUTRA
D200 020 123
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS
MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2007
HALAMAN PERSETUJUAN
Makalah berjudul : “Analisa Thermal Roofing Menggunakan Material
Asbes dengan Variasi Sudut dan Orientasi Arah Matahari”, telah disetujui oleh
pembimbing dan disahkan koordinator sebagai syarat untuk Seminar Tugas Akhir dan
ujian Tugas Akhir.
Disusun oleh :
Nama
: Pulung Mulia Astaputra
NIM
: D 200 020 123
NIRM
:
Disetujui pada :
Hari
:
Tanggal
:
Disetujui pada :
Hari
: ………………….
Tanggal
: ………………….
Menyetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
(Ir. Sunardi Wiyono, MT.)
( Nurmuntaha ,AN,ST.)
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir ini telah disahkan oleh dewan penguji sebagai syarat untuk
memperoleh gelar sarjana (S-1) Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada :
Hari
: …………………..
Tanggal
: …………………..
Mengesahkan,
Dewan penguji :
1. Ir. Sunardi Wiyono, MT.
(
)
2. Nurmuntaha A.N, ST.
(
)
3. Ir. Tri Tjahjono, MT.
(
)
Mengetahui,
a.n.Dekan Fakultas Teknik
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Wakil Dekan I
(Ir. Subroto, MT.)
(Marwan Effendy, ST, MT.)
MOTTO
“Yaaa, Allah, lapangkanlah dadaku, dan mudahkanlah bagiku urusanku dan
lepaskanlah kakakuan lidahku, supaya mereka mengerti perkataanku”
(Q.S. Thoha : 25 – 28)
“Sesungguhnya Allah tidak akan merubah nasib suatu kaum kecuali dia berusaha
merubahnya sendiri”
(Q.S. Ar Ra’d ayat 11)
“Tidak ada yang sempurna di dunia ini tapi hanya dengan semangat dan kerja keras
kita bisa membuat sesuatu menjadi yang terbaik”
“Janganlah merasa senang menjadi orang yang berhasil tetapi merasa senanglah
menjadi orang yang berguna bagi orang lain”
iv
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, Puji syukur kehadirat Allah SWT, atas rahmat dan karunia-Nya
sehingga Laporan Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan.
Karya ini merupakan suatu wujud akhirku dalam mencapai gelar
sarjana sebagai tanggung jawab kepada :
Diriku sendiri
Ayah dan Ibu tercinta, kupersembahkan gelarku kepadamu
Kakak dan adikku tercinta
Pebty Ardianingsih, pendamping hidupku InsyaAllah
Rekan-rekan 2002
Almamaterku
v
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT yang
telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat selesai.
Tugas Akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana (S-1)
Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang
mempunyai arti sangat penting. Harus disadari bahwa disiplin ilmu yang dipelajari di
bangku kuliah bukanlah difinisi akhir yang merefleksikan keseluruhan potensi yang
dimiliki oleh mahasiswa.
Berbagai hambatan dan kesulitan menyertai dalam penulisan ini, namun
demikian dengan bantuan dan doa dari berbagai pihak segala kesulitan tersebut dapat
teratasi. Untuk itu dengan segala kerendahan hati, penulis sampaikan ucapan
terimakasih yang sedalam-dalamnya kepada :
1. Ayah dan Ibu tercinta, yang senantiasa memberikan semangat dan do’a dengan
tiada henti demi keberhasilanku.
2. Kakak-kakakku, Mbak Ika, Mas Nindhom, terima kasih atas perhatian, doa, dan
semangatnya.
3. Adik-adikku Taufik dan Kunjung, terima kasih atas semangatnya.
4. Keponakanku Sulthan, terima kasih atas senyum dan kelucuannya yang
membuatku melupakan semua masalah untuk kembali bersemangat.
vi
5. Bapak Ir.Tri Tjahyono, MT, selaku Dosen Pembimbing Akedemik yang telah
memberikan bimbingan dan arahan semasa kuliah.
6. Bapak Ir. Sri Widodo, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakara.
7. Bapak Marwan Effendy, ST, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakara.
8. Bapak Ir Sunardi Wiyono MT, selaku pembimbing I yang telah memberikan
ilmu, nasehat, petunjuk ,bimbingannya dan semangatnya selama penyusunan
Tugas Akhir ini.
9. Bapak Nurmuntaha AN. ST, selaku pembimbing II yang telah memberikan ide,
nasehat, saran, bimbingan dengan penuh kesabaran dan selalu memberikan
semangat selama penyusunan Tugas Akhir ini.
10. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang telah membekali ilmu yang berguna untuk
masa depan.
11. Mas Agus TU yang telah memberikan bantuannya dalam memperlancar
proses administrasi.
12. Seluruh Staff dan Karyawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas
Muhammadiyah
Surakara
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
13. Rekan-rekanku di Menco Raya, Pendowo.
vii
yang
telah
membantu
dalam
14. Emping Mlinjo House, Agus, Ian, Mas Argo, Bas terima kasih atas
kebersamaannya.
15. Buat Sahabatku Heru, Wahyu, Budi, Rizal, Ardi, Priyo, Hastowo, Ammar,
Kasman, Erwan, Hanang, Ludi, Gamma, Agus, Wawan, Hendrik, Andi dan
semua teman-teman yang lain. Terima kasih atas semua bantuan dan do’anya
hingga Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan.
16. Pebty Ardianingsih, terimakasih atas do’a dan semangatnya, terima kasih
untuk semuanya.
17. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang secara langsung
maupun tidak langsung telah membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
Besar harapan semoga Tugas Akhir ini dapat berguna dan bermanfaat kelak
dikemudian hari.
Surakarta, Oktober 2007
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..........................................................................................i
HALAMAN PERSETUJUAN ..........................................................................ii
HALAMAN PENGESAHAN ...........................................................................iii
HALAMAN MOTTO ........................................................................................iv
PERSEMBAHAN ..............................................................................................v
KATA PENGANTAR .......................................................................................vi
DAFTAR ISI ........................................................................................................ix
DAFTAR SIMBOL ...........................................................................................xi
DAFTAR RUMUS ..............................................................................................xii
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................xiii
DAFTAR GRAFIK ...........................................................................................xiv
ABSTRAKSI .......................................................................................................xv
BAB I
PENDAHULUAN .............................................................................1
1.1. Latar Belakang ..............................................................................................1
1.2. Perumusan Masalah ......................................................................................2
1.3. Pembatasan Masalah ......................................................................................3
1.4. Tujuan Penelitian ...........................................................................................3
1.5. Manfaat Penelitian..........................................................................................3
1.6. Sistematika Penulisan ....................................................................................4
BAB II
LANDASAN TEORI ........................................................................6
ix
2.1. Tinjauan Pustaka ...........................................................................................6
2.2. Landasan Teori .............................................................................................9
2.3. Radiasi Matahari ............................................................................................14
BAB III
METODE PENELITIAN .................................................................18
3.1. Diagram Alir Penelitian ................................................................................18
3.2. Pembuatan alat ............................................................................................19
3.3. Cara Memperoleh Data Penelitian ................................................................22
3.4. Instrumen Penelitian .....................................................................................23
3.5. Waktu dan tempat Penelitian.........................................................................25
3.6. Prosedur Percobaan ......................................................................................25
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN .........................................................28
4.1. Analisa Dan Perhitungan Energi Matahari ....................................................28
4.2. Perhitungan Kalor Yang Diserap .................................................................32
4.3. Grafik Hasil Percobaan .................................................................................36
BAB V
PENUTUP .........................................................................................47
5.1. Kesimpulan ...................................................................................................47
5.2. Saran ..............................................................................................................47
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
x
DAFTAR SIMBOL
Simbol
Satuan
ø
= Garis lintang
derajat
ä
= Sudut deklinasi
derajat
H
= Sudut Jam
derajat
A
= Sudut azimuth
derajat
cos i
= Sudut antara sinar matahari dengan garis
tegak lurus permukaan
f
= Sudut kemiringan
qr
= Perpindahan kalor radiasi
derajat
derajat
Watt
W
m K4
= Konstanta Stefan-bolztman
2
m2
A
= Luas penampang
qk
= Laju perpindahan kalor konduksi
Watt
k
= Konduktivitas thermal
W
m K
dT
= Beda temperatur pada penampang
K
dx
= Tebal penampang
m
qc
= Laju perpindahan kalor konveksi
hc
= Koefisien perpindahan kalor konveksi
Ts
= Temperatur permukaan
K
T
= Temperatur fluida
K
xi
Watt
W
m
2
K
DAFTAR RUMUS
No
Rumus
Satuan
1
Laju perpindahan kalor konduksi
Watt
2
Laju perpindahan kalor konveksi
Watt
3
Laju perpindahan kalor radiasi
Watt
4
Radiasi benda hitam
Watt
5
Energi radiasi matahari
W
m2
6
Sudut antara zenith dan arah matahari
derajat
7
Perhitungan azimut matahari
derajat
8
Radiasi yang datang pada permukaan miring
W
2
m
9
Sudut antara arah matahari dan garis tegak lurus pada permukaan
derajat
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Sistem Sirkulasi Energi Panas Sebagai Penghangat Ruangan..
8
Gambar 2.2. Konduksi Panas Pada Plat Tipis ............................................... 10
Gambar 2.3. Perpindahan Kalor Konveksi dari Suatu Plat ........................... 11
Gambar 2.4. Perpindahan Panas Radiasi ....................................................... 12
Gambar 2.5. Definisi sudut-sudut matahari dan sudut-sudut permukaan...... 17
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian.......................................................... 18
Gambar 3.2. Kerangka Atap .......................................................................... 20
Gambar 3.3. Titik-Titik Pengukuran Temperatur Ruang Atap...................... 21
Gambar 3.4. Konstruksi Atap ........................................................................ 21
Gambar 3.5. Penempatan Termometer Untuk Temperatur Lingkungan ....... 22
Gambar 3.6. Penempatan Termometer Untuk Temperatur Ruang Atap ....... 23
Gambar 3.7. Foto Alat Penyerap Panas ......................................................... 23
Gambar 3.8. Foto Stopwatch ......................................................................... 24
Gambar 3.9. Foto Termometer Suhu Skala 0-110 C..................................... 24
xiii
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 45° menghadap timur) ... 36
Grafik 4.2. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 40° menghadap timur) ... 36
Grafik 4.3. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 35° menghadap timur) ... 37
Grafik 4.4. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 45° menghadap selatan) . 38
Grafik 4.5. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 40° menghadap selatan) . 38
Grafik 4.6. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 35° menghadap selatan) . 39
Grafik 4.7. Histogram temperatur terhadap waktu (sudut 45° menghadap barat) .. 40
Grafik 4.8. Histogram temperatur terhadap waktu (sudut 40° menghadap barat) ... 40
Grafik 4.9. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 35° menghadap barat) ... 41
Grafik 4.10. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 45° menghadap utara) . 42
Grafik 4.11. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 40° menghadap utara) . 42
Grafik 4.12. Hubungan temperatur terhadap waktu (sudut 35° menghadap utara) . 43
Grafik 4.13. Hubungan antara sudut kemiringan atap terhadap temperatur.......... ... 44
Grafik 4.14. Hubungan antara posisi atap terhadap temperatur ............................ ... 45
Grafik 4.15. Hubungan antara kalor terhadap waktu ............................................ ... 46
xiv
ABSTRAKSI
Suatu masalah yang banyak dihadapi oleh negara-negara di dunia termasuk
Indonesia adalah masalah energi. Sebagai contoh salah satu energi yang banyak
digunakan saat ini adalah minyak bumi, sedangkan masalah yang tentunya akan
mengancam adalah menipisnya cadangan minyak bumi, kenaikan harga akibat
laju permintaan yang lebih besar dari produksi minyak serta polusi udara yang
ditimbulkan dari pembakaran bahan bakar minyak.
Oleh karena itu diperlukan sumber energi alternatif untuk mengatasi
masalah tersebut. Salah satunya adalah dengan memanfaatkan energi matahari.
Energi panas yang dihasilkan dari matahari dapat dimanfaatkan sebagai
pengganti energi panas yang lain. Thermal Roofing adalah sebuah teknologi
pemanfaatan energi matahari dengan menggunakan atap rumah sebagai penyerap
panas. Prinsip kerja dari teknologi Thermal Roofing adalah memanfaatkan energi
panas yang ada di dalam ruangan antara atap rumah dengan plafon
Analisa penyerapan panas dengan sistem Thermal Roofing pada
penelitian ini dititikberatkan pada variasi sudut kemiringan atap dan posisi
terhadap matahari, hal ini bertujuan untuk mencari posisi yang terbaik untuk
penyerapan panas matahari melalui atap rumah, karena selama ini kenyataan
dimasyarakat belum menyadari bahwa ternyata atap rumah dapat menjadi
penyerap panas yang kemudian dapat digunakan untuk kehidupan sehari-hari,
misalnya sebagai pamanas air, atau pemanas ruangan.
Dari hasil penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa semakin kecil sudut
kemiringan atap semakin besar kalor yang mampu diserap oleh atap. Posisi atap
terhadap matahari juga mempengaruhi terhadap penyerapan panas. Kalor yang
diserap akan lebih besar jika atap menghadap ke arah timur, karena energi
radiasi yang datang lebih besar jika menghadap ke arah timur.
Kata kunci : Atap, sudut kemiringan, posisi, temperatur
xv