RANCANG BANGUN RUANGAN DINDING LILIN
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan
Program Pendidikan Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI
Oleh
MAULIDAH HAYATI SIMAMORA 1005051032
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2013
INTISARI Pemanasan global adalah suatu proses meningkatnya suhu rata-rata atmosfer, laut, dan daratan Bumi. Meningkatnya suhu tersebut menyebabkan bumi yang kita diami ini terasa lebih panas dan saat siang hari kita merasakan panas yang berlebihan. Kenaikan suhu bumi ini dimungkinkan diakibatkan oleh meningkatnya konsentrasi gas rumah kaca akibat dari ulah dan aktivitas manusia itu sendiri. Dengan adanya global warming banyak sekali kerusakan yang dapat ditimbulkan, bukan hanya satu namun bisa mencapai seluruh struktur yang berada di bumi itu sendiri. Karena meningkatnya suhu udara dibumi maka dirancanglah alat ini. Adapun tujuan dari diciptakannya alat ini untuk menciptakan kondisi udara nyaman bagi penggunanya. Alat ini diberi nama rancang bangun ruangan dinding lilin dimana ruangan tersebut terbuat dari aluminium yang memiliki ketebalan 0,5 mm serta panjang dan lebarnya 50 cm x 50 cm dengan ketebalan lilin 150 mm di setiap dindingnya. Metode pengujian alat yaitu dengan mengambil data percobaan selama 5 hari. Pertama dengan cara memposisikan ruangan dinding lilin sejajar dengan sinar matahari, kedua letakkan solarimeter sejajar dengan ruangan dinding lilin, kemudian mengukur suhu di dalam ruangan dinding lilin dan diluar ruangan dinding lilin setiap 1 jam sekali untuk pengambilan data dengan menggunakan thermometer, dan mencatat data yang terbaca pada alat ukur. Dari pengujian yang dilakukan selama 5 hari maka diperoleh kesimpulan yaitu terjadi perbedaan temperatur terbesar adalah 7 dan laju aliran panas rata-rata sebesar 1,00333W. Kata kunci: pemanasan global, temperature, lilin
ABSTRACT Global warming is an increase in the average temperature of the atmosphere, ocean, and land surface. Rising temperatures are causing the Earth that we live in is noticeably hotter during the day and when we feel heat excessive. The increase in temperature of the Earth is made possible due to the increasing concentrations of greenhouse gases resulting from human activity and the act itself. With global warming a lot of damage that can be caused, not only one but can reach the whole structure in the Earth. Because of rising temperatures on the Earth then designed this tool. The purpose of this tool is to create the air conditions for consumen feel comfort. It name is design candle wall space where room is made of aluminum which has a thickness of 0.5 mm and the length and width of 50 cm x 50 cm with a thickness of 150 mm on each candle walls. Methods of testing tools is to take experimental data for 5 days. First how to orient parallel the candle room wall to sunshine, second put solarimeter parallel to the wax room wall, third measure the temperature inside the room and outside the room of the wall candle wax once every 1 hour for decision data by using a thermometer, and record the data is read on the gauge. Of the tests performed during the 5 days it could be concluded that the largest temperature difference occurs is 7 and the rate of heat flow by an average of 1.00333 W. Keywords: global warming, temperature, candle
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada ALLAH SWT atas berkah, rahmat dan kasih-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir ini merupakan syarat dalam menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III (D3) di Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. Tugas akhir ini diambil dari bidang mata kuliah Perpindahan Panas dengan judul “RANCANG BANGUN RUANGAN DINDING LILIN”. Dalam penyelesaian tugas akhir ini, penulis mendapat banyak bimbingan dan dukungan terutama dari orang tua penulis yaitu Ayahanda “H. Bahrin Simamora, SPd” dan Ibunda “Hj. Rosmaini Hasibuan” atas doa, cinta, kasih sayang dan pengorbanan keduanya terhadap penulis dalam menyelesaian perkuliahan serta tugas akhir ini. Dalam kesempatan ini, penulis juga ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.
M. Syahruddin, S.T, M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan.
2.
Ir. Gidion Sembiring, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
3.
Ir. Isman Harianda, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Energi dan selaku dosen pembimbing yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir.
4.
Abdi Hanra Sebayang S.T, M.T., Ir. Abdul Razak, M.T., Ir. Silmi, M.T. Drs. Bagus Sinulingga, M.Si., Faisal Fahmi Hasan S.T, M.T., yang telah membimbing dan membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
5.
Bapak/Ibu dosen, staf tata usaha, dan teknisi di Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi di Politeknik Negeri Medan.
6.
Semua guru – guruku dari TK hingga SMA yang telah berjasa dalam pendidikanku.
7.
Buat adikku tersayang Khaidar Ali Simamora terima kasih untuk segalanya dan seluruh keluarga yang selalu mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
8.
Sahabat – sahabat penulis Kak Masyitah, Fretty Mayang Sari terima kasih atas kebersamaan, canda tawa dan segalanya.
9.
Buat
teman-teman
dekatku:
Fenny
W.Saragih,
Sanggul
E.Simanullang, Charis N. Solin terima kasih buat semuanya teman. 10.
Buat teman-teman sekelas yaitu: Angga, Ahmad Rifai, Chrisna, Sukri, Saleh, Irwan, Marwandi, Heri, Rakhmat, Koko, Widia, Ruth, Desi, kak Ira, Ebsan, Dimas, Manatap, Sulastry, Yudi, Rizki dan semua teman-teman dari Energi B,C,D tahun 2010-2013 serta abang/kakak senior juga adik-adik junior terima kasih buat semua hari-hari yang kita lewati bersama di Energi. We are Energy.
11.
Rekan setim Rancang Bangun Tugas Akhir ini Rony K. Silaen dan Fiere Ricardo Subayak yang sudah bekerja sama dengan baik dengan penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca dalam penyempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi pembaca.
Medan, 22 Agustus 2013 Hormat Penulis,
Maulidah Hayati Simamora NIM: 1005051032
DAFTAR ISI SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ..................................................................
ii
LEMBAR PERSETUJUAN .........................................................................
iii
LEMBAR PENGESAHAN ..........................................................................
iv
INTISARI .......................................................................................................
v
ABSTRACT ....................................................................................................
vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................
vii
DAFTAR ISI...................................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
xi
DAFTAR TABEL .........................................................................................
xii
DAFTAR SIMBOL ........................................................................................
xiii
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................
xiv
BAB I PENDAHULUAN ..............................................................................
1
A. Latar Belakang Pemilihan Judul ...................................................
1
B. Batasan Masalah ..........................................................................
2
C. Tujuan Penulisan ..........................................................................
2
D. Manfaat Tugas Akhir ...................................................................
2
E. Teknik Pengumpulan Data............................................................
2
F. Sistematika Penulisan Laporan ....................................................
3
BAB II DASAR TEORI ................................................................................
4
A. Pengantar .....................................................................................
4
B. Mekanisme Terjadinya Aliran Panas ...........................................
4
1. Konduksi .................................................................................
5
2. Konveksi ..................................................................................
8
3. Radiasi ......................................................................................
8
C. Geometri Matahari ........................................................................
9
D. Radiasi Langsung Dari Matahari [IDN] .........................................
11
BAB III RANCANG BANGUN RUANGAN DINDING LILIN ..............
13
A. Prinsip Kerja Ruangan Dinding Lilin ...........................................
13
B. Peralatan Pengujian yang Digunakan ..........................................
13
C. Perancangan Bangun Pengujian ...................................................
16
1. Perhitungan Volume Lilin yang Digunakan ...........................
14
2. Merancang Dinding Lilin ........................................................
16
3. Mengolah Lilin .......................................................................
17
4. Memasang Atap ......................................................................
18
D. Prosedur Pelaksanaan Pengujian ..................................................
18
E. Gambaran Umum Sistem Kerja Peralatan Pengujian ...................
19
BAB IV ANALISA DATA ............................................................................
20
A. Tabel Data Hasil Pengujian .........................................................
20
B. Analisa Perhitungan Laju Aliran Panas .......................................
25
C. Tabel Analisa Data ........................................................................
27
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................
32
A. Kesimpulan ..................................................................................
32
B. Saran .............................................................................................
32
DAFTAR PUSTAKA BIOGRAFI PENULIS LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Gambar 1. Perpindahan kalor satu-dimensi melalui dinding kompositnya dan analogi listriknya ..........................................................................
7
2. Gambar 2. Perpindahan kalor satu-dimensi seri dan paralel melalui dinding komposit dan analogi listriknya .......................................................... 3. Gambar 3. Peredaran bumi mengitari matahari ..................................
9 11
4. Gambar 4. Posisi relatif sinar matahari dan sumbu bumi pada titik balik musim dingin ......................................................................................
12
5. Gambar 5. Ketinggian matahari β dan azimuth matahari Φ ................
12
6. Gambar 6. Sudut kemiringan Σ suatu permukaan ................................
14
7. Gambar 7. Termometer ........................................................................
16
8. Gambar 8. Solarimeter digital .............................................................
16
9. Gambar 9. Rangka ruangan dinding lilin tampak samping ..................
17
10. Gambar 10. Rangka ruangan dinding lilin tampak atas ......................
17
11. Gambar 11. Memecahkan lilin menjadi kepingan kecil .....................
18
12. Gambar 12. Memasukkan lilin (cair) ke setiap celah dinding ............
18
13. Gambar 13. Atap ruangan dinding lilin ..............................................
19
14. Gambar 14. Pengambilan data ............................................................
20
DAFTAR TABEL 1. Tabel 1. Data Hasil Pengujian .............................................................
21
2. Tabel 2. Analisa Data ...........................................................................
28
DAFTAR SIMBOL T,
Temperatur
[˚C,K]
Q,
Laju Aliran Panas
[W]
A,
Luas Bidang Aliran Kalor
[m2]
Δx,
Tebal Dinding
[m]
k,
Konduktivitas Termal
[W/mK]
Sudut Alfa β,
Sudut Beta
,
Sudut Delta
Φz,
Sudut Zenith
ΦA,
Sudut Azimuth
Rth,
Tahanan Termal
[K/W]
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Data Konduktivitas Termal (Wiranto Arismunandar, “Teknologi Rekayasa Surya’, 1995)
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Pemilihan Judul Pengkondisian udara (Air Conditioning) merupakan proses perlakuan terhadap
udara
untuk
mengatur
suhu,
kelembaban,
kebersihan
dan
pendistribusiannya secara serentak guna mencapai kondisi nyaman yang dibutuhkan oleh penghuni yang berada didalamnya. Oleh karena semakin meningkatnya suhu udara di bumi, khususnya daerah tropis seperti Indonesia dan juga semakin maraknya Global Warming, maka muncullah sebuah alternatif yang lebih efisien dan tidak merusak lingkungan yang dapat dipilih untuk mengatasi masalah tersebut. Manusia tidak harus menggunakan air conditioner lagi untuk mendapatkan kondisi udara yang nyaman, maka dengan berlandaskan tujuan utama dari pengkondisian udara, yakni untuk menciptakan keadaan udara yang menyenangkan bagi manusia, dibuatlah Rumah Lilin. Rumah Lilin merupakan sebuah rumah yang disetiap sela keempat dindingnya akan diletakkan lilin. Dengan ini diharapkan udara didalam ruangan dapat dikondisikan secara alamiah, dimana saat siang hari ketika suhu udara lingkungan panas, panas yang masuk ke dinding rumah ini akan diserap oleh lilin terlebih dahulu sebelum masuk ke dalam ruangan sehingga lilin mencair. Oleh karena sebagian panas sudah diserap lilin, maka panas yang masuk ke dalam ruangan pasti akan menjadi rendah sehingga suhu ruangan tetap sejuk. Pada saat malam hari ketika suhu udara lingkungan dingin, maka lilin yang mencair tadi akan melepaskan panasnya ke dalam ruangan sehingga lilin kembali membeku. Oleh karena panas yang dilepaskan lilin tadi kedalam ruangan, maka suhu ruangan akan menjadi hangat. Mengingat besarnya biaya listrik yang dikeluarkan untuk alat-alat pemanas dan pendingin ruangan serta mengurangi tingkat global warming yang sedang marak, maka dengan berlandaskan alasan itulah penulis berniat mengangkat judul “Rancang Bangun Ruangan Dinding Lilin”.
B. Batasan Masalah 1.
Menganalisa perpindahan panas konduksi.
2.
Menghitung volume lilin yang digunakan.
3.
Kondisi udara didalam ruangan yang diinginkan.
C. Tujuan Penulisan Adapun tujuan penulisan dipilihnya judul ini adalah: 1. 2.
Untuk memperoleh pengkondisian tata udara yang diinginkan. Agar Rancang Bangun Ruangan Dinding Lilin ini dapat diterapkan didalam kehidupan nyata.
3.
Penggunaan bahan-bahan yang ramah lingkungan juga agar membantu pencegahan Global Warming.
D. Manfaat Tugas Akhir Dari penulisan tugas akhir ini diharapkan mendapat manfaat sebagai berikut: 1. Pengelolaan tata udara terhadap ruangan agar memperoleh ruangan yang sejuk dan nyaman. Untuk penerapan aplikasi yang terdapat pada rancang bangun ini didalam kehidupan sehari-hari seiring Global Warming yang membuat suhu di bumi tidak menentu. 2. Dapat mengaplikasikan teori yang telah didapat didalam proses belajar mengajar. Dapat mendalami kompetensi dalam bidang perpindahan panas serta pengaplikasiannya dalam kehidupan. 3. Dapat dijadikan sebagai sumber referensi dalam mata kuliah Perpindahan Panas.
E. Teknik Pengumpulan Data dan Pengolahan Data Adapun teknik pengumpulan dan pengolahan data yang diterapkan penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini adalah dengan cara : 1. Studi Kepustakaan, yaitu penulis melakukan studi literatur atau pengumpulan bahan referensi yang berkaitan dengan laporan tugas akhir
juga terhadap pengumpulan dasar teori berdasarkan judul dan pengolahan data yang akan diperoleh nantinya. 2.
Melakukan bimbingan konsultasi dengan dosen pembimbing.
3.
Mencatat data yang diperoleh dari rancang bangun tersebut.
F. Sistematika Penulisan Laporan Untuk memudahkan penulisan laporan Tugas Akhir ini penulis membuat sistematika penulisan sebagai berikut : BAB I :
PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang penulisan, tujuan dan manfaat tugas akhir, batasan masalah, teknik pengumpulan data serta sistematika penulisan laporan tugas akhir.
BAB II :
DASAR TEORI Pada bab ini penulis menjelaskan lebih terperinci tentang mekanisme terjadinya aliran panas dan juga radiasi matahari.
BAB III :
RANCANG BANGUN RUANGAN DINDING LILIN Bab ini berisi tentang prinsip kerja ruangan dinding lilin, alat pengujian ruangan dinding lilin, proses pengerjaan ruangan dinding lilin serta proses pengambilan data ruangan dinding lilin.
BAB IV :
ANALISA DATA Bab ini berisi tabel data hasil pengujian serta perhitungan laju aliran panas tiap jam.
BAB V :
PENUTUP Bab ini berisikan kesimpulan dan saran yang didapat selama penulis menyelesaikan tugas akhir.
