BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Matahari adalah sumber energi tak terbatas dan sangat diharapkan dapat menjadi sumber energi pengganti yang sangat berpontensi. Kebutuhan energi di Indonesia masih dipenuhi dengan energi berbahan bakar minyak bumi dan batubara yang bersifat polutif dan tidak dapat diperbaharui. Seiring dengan pertumbuhan penduduk, pengembangan wilayah, dan pembangunan dari tahun ke tahun, kebutuhan akan pemenuhan energi listrik dan juga bahan bakar secara nasional pun semakin besar. Maka tidak tertutup kemungkinan bahwa nantinya negara ini akan mengalami krisis energi. Maka dari itu dibutuhkan pola pikir untuk mengembangkan pontensi yang dimiliki matahari agar nantinya Indonesia tidak termasuk negara terkena dampak krisis energi global. Indonesia merupakan salah satu negara yang terletak di khatulistiwa serta beriklim tropis sehingga matahari bersinar sepanjang tahun dan berpotensi untuk memanfaatkan energi matahari sebagai energi alternatif. Salah satu bentuk pemanfaatan dari energi matahari selain Solar Cell adalah Solar Water Heater (pemanas air tenaga surya). Agar dapat memafaatkan energi radiasi matahari untuk memanaskan air digunakan suatu perangkat untuk mengumpulkan energi matahari yang sampai ke permukaan bumi dan mengubah menjadi energi kalor yang berguna. Perangkat ini disebut dengan kolektor surya. Kolektor surya terdiri dari berberapa bagian yaitu, penutup transparan dari kaca, pipa kalor, pelat absorber, dan isolator. Sistem kerja yang dipakai pemanas air tenaga surya ini terbagi menjadi dua jenis yaitu, Pemanas air tenaga surya sistem pasif dan Pemanas air tenaga surya sistem aktif. Pada sistem pasif sistem
1
2
kerjanya menggunakan sistem Thermosiphon (gaya graviatasi) sedangkan sistem
aktif
sistem
kerjanya
menggunakan
bantuan
pompa
untuk
mensirkulasikan air. Berdasarkan dari tipe bentuk pipa kalor atau pipa sirkulasi air kolektor yang sudah ada terbagi menjadi dua tipe bentuk pipa yaitu, tipe pipa Serpentine dan tipe pipa vertical. Tipe pipa Serpentine dimana pipa bebentuk seperti ular yang berbelok – belok, sedangkan tipe pipa vertical dimana pipa dibentuk tengak lurus. Bentuk – bentuk pipa tersebut berpengaruh pada energi panas yang diserap oleh air pada pipa kalor, sehingga meningkatkan temperatur air panas yang keluar pada pipa kalor. peningkatan temperatur air juga dipengaruhi oleh konduktivitas termal (hantaran panas) pipa ke air, semakin tinggi konduktivitas termalnya, semakin baik hataran panas pipa ke air. Atas dasar teori tersebut penulis memilih Perancangan Pemanas Air Tenaga Surya Sirkulasi Pipa Spiral, dimana pipa kalor pada kolektornya dibuat berbentuk spiral seperti obat nyamuk sehingga air dalam pipa sirkulasi kolektor akan menerima radiasi matahari lebih banyak karena air yang mengalir lebih lambat. Sistem yang digunakan pada perancangan ini, menggunakan sistem thermosiphon dimana sumber airnya harus lebih tinggi dari kolektornya sehingga bisa bersikulasi tampa menggunakan bantuan pompa dan lebih hemat listrik. 1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dari perancangan pemanas air tenaga surya ini adalah : 1. Bagaimana gambar kolektor surya dengan pipa sirkulasi spiral?
3
2. Berapa temperatur air panas yang keluar ? 3. Berapa menit waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan air dengan kapasitas 25 liter? 1.3 Tujuan perancangan Tujuan yang ingin dicapai dari perancangan pemanas air tenaga surya ini adalah : 1. Menghasil gambar kolektor surya dengan pipa sirkulasi spiral. 2. Mengetahui temperatur air panas yang keluar. 3. Mengetahui waktu yang dibutuhkan untuk memanasikan air dengan kapasitas 25 liter. 1.4 Batasan Masalah Untuk menghindari pembiasan dari tujuan diatas maka perlu adanya pembahasan guna memudahkan dalam pemahaman sehingga sasaran yang diharapkan dapat tercapai. Adapun batasan – batasannya adalah : 1. Tidak menghitung detail tabung peyimpanan air panas. 2. Tidak menghitung kerugian panas pada kolektor. 3. Tidak membahas rangka kolektor. 4. Aliran fluida pada pipa kalor dianggap edial. 1.5 Manfaat Penulis 1. Memperkenalkan desain sistem pemanas air tenaga matahari kepada masyarakat luas, terutama bagi mereka yang menggunakan air panas untuk keperluan mandi keluarga. 2. Sebagai penerapan dari ilmu dibidang konversi energi, yaitu mekanika fluida, termodinamika, perpindahan panas, dan ilmu lainya yang
4
berhubungan dengan Pemanas Air Tenaga Surya. Sebagai literatur pada perancangan yang sejenisnya dalam rangka mengembangkan teknologi bidang konversi energi. 3. Sebagai altenatif bagi masyarakat utnuk kebutuhan rumah tangga yang tentunya akan menghemat energi listrik. 1.6 Konsep Desain
Gambar 1.1 : Konsep pemanas air tenaga surya sirkulasi pipa spiral
5
Keterangan Gambar : 1. Rangka Kolektor Surya
4. Plat absorber
2. Kaca Penutup
5. Pipa sirkulasi
3. Isolator
6. Tabung penampung air
Cara kerja Alat : Prinsip kerja dari sistem pemanas air tenaga surya adalah pertama radiasi matahari
yang
menimpa
permukaan kaca yang bening sebagian besar
ditransmisikan ke permukaan kolektor sehingga terjadi absorpsi pada permukaan kolektor. Secara tidak langsung permukaan pipa sirkulasi air menjadi panas (terjadi perpindahan panas secara konveksi) maupun secara radiasi, dan juga sebagai akibat dari tertangkapnya radiasi surya didalam kolektor yang diserap oleh plat penyerap panas. Karena adanya perpindahan panas tersebut maka secara langsung suhu air yang berada didalam pipa – pipa sirkulasi air pada kolektor akan meningkat menjadi panas, mengakibatkan adanya perbedaan massa jenis air. Dimana air yang bersuhu lebih tinggi memiliki massa jenis yang lebih kecil, sehingga kecenderungan akan bergerak ke arah yang lebih tinggi. Sebaliknya air yang berada dalam pipi kolektor yang suhunya lebih rendah memiliki massa jenis yang lebih besar dan akan bergerak ke bawah, sehingga terjadi peristiwa konveksi secara alami. setelah proses pemanasan tadi air mengalir melalui pipa aliran yang ada diluar kolektor menuju kran air sebelum digunakan.
