Pengujian Pengaruh Penghambatan Kebeningan Kaca Terhadap Transfer Intensitas Cahaya pada Pemanasan Ruangan Mobil

Transkripsi

1 Pengujian Pengaruh Penghambatan Kebeningan Kaca Terhadap Transfer Intensitas Cahaya pada Pemanasan Ruangan Mobil Ahmad Syuhada1a* and Ratna Sary2b 1 &2 Teknik Mesin Universitas Syiah Kuala Jl. Tgk. Syeh Abdul Rauf No. 7, Darussalam Banda Aceh, Indonesia a syuhada_mech@yahoo.com, & b ratnasary.ftunsyiah@gmail.com * Corresponding Author: syuhada_mech@yahoo.com Abstrak Udara di ruang mobil tertutup kaca, panas jika disinari oleh intensitas radiasi panas mata hari, karena energi panas yang masuk melewati kaca-kaca mobil secara radiasi ke ruangan dalam mobil. Panas mata hari yang masuk melalui kaca mobil, waktu melewati kaca berubah dari panjang gelombang yang pendek menjadi panjang gelombang panjang yang panjang, sehingga tidak dapat teradiasi lagi keluar. Maka panasnya tersebut tetap terkurung di ruang mobil yang mengakibatkan temperatur ruangan di dalam mobil meningkat melebihi temperatur kenyamanan termal bagi manusia. Untuk mencapai temperatur ruangan mobil yang kenyamanan termal, temperature udara di ruangan mobil perlu pendinginan menggunakan pendinginan udara (AC). Tetapi jika enerji intensitas radiasi mata hari yang menyinari kaca terlalu besar akan menyebabkan daya AC mobil terlampau besar. Hal ini akan menyebabkan pengunaan energi bahan bakar mobil terlalu boros. Untuk memperkecil daya AC mobil hanya dapat dilakukan memperkecil masuknya energi intensitas radiasi mata hari melalui kaca ke ruangan dalam mobil. Hal ini bisa dilakukan cara menghambat tingkat kebeningan kaca dinding mobil. Pada penelitian ini telah dilakukan pengujian tentang tingkat kemampuan dinding kaca dalam mentrasfer intensitas cahaya melewati dinding kaca. Hambatan tingkat kebeningan yang diuji adalah kebeningan kaca 100 %, kaca hambatan 40%, hambatan 60% dan kaca hambatan 80%. Dari hasil diperoleh dari pengujian bahwa tingkatan hambatan kaca 60% merupakan kaca yang bagus untuk mengindari radiasi matahari yang masuk keruang mobil. Hambatan kaca 80% bagus untuk memperkecil radiasi ke dalam ruangan, tetapi konduktivitas kaca terlampau besar yang menyebabkan panas yang masuk ke ruang mobil sangat besar secara perpindahan panas modul konduksi. Kata kunci: intensitas mata hari, kaca mobil, kenyamanan termal, hambatan kaca dan pendinginan udara 1. Latar Belakang Mata hari memindahkan energi panasnya ke jagat raya modul radiasi. Perpindahan panas secara radiasi merupakan transport energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik kecepatan cahaya. Sebagian intensitas mata hari yang menuju bumi sebagian ada yang melewati bangunan atau ruangan yang dibatasi kaca sehingga enerji yang masuk ke ruang yang dibatasi kaca terjebak dan tidak bisa keluar lagi dalam bentuk gelombang elektromagnitik panjang gelombang yang pendek, karena intensitas cahaya yang melewati kaca tersebut telah berubah panjang gelombangnya yang panjang. Energi panas yang masuk ke ruangan kaca tersebut akan meningkatkan temperatur udara di ruangagn tersebut. Inilah yang disebut efek rumah kaca di karenakan sifat kaca hanya mampu mentranfer energi panas dalam bentuk radiasi, modul konduksi dan konveksi perpindahan energi panas mulalui kaca sangat lah kecil, hal ini karena konduktivitas termal kaca yang kecil.

2 Seperti udara diruang mobil tertutup kaca, akan panas kalau disinari oleh intensitas panas mata hari, karena energi panas yang masuk melewati kaca-kaca mobil secara radiasi ke ruangan dalam mobil. Panas setelah melewati kaca berubah dari panjang gelombang panas radiasi mata hari yang panjang gelombang pendek menjadi panjang gelombang panjang sehingga tidak dapat teradiasi lagi keluar. Maka panasnya tersebut tetap terkurung di ruang mobil yang mengakibatkan temperatur ruangan di dalam mobil meningkat melebihi temperatur kenyamana termal bagi manusia. Untuk mencapai temperatur udara kenyamanan termal maka perlu pengkondisikan temperatur udara dangan menggunakan AC. Tetapi jika enerji intensitas mata hari terlalu banyak yang masuk ke ruangan dalam mobil melalui dinding mobil yang terdiri dari kaca akan menyebabkan daya AC mobil terlampau besar. Hal ini akan menyebabkan pengunaan energi bahan bakar terlalu boros. tingkat kebeningan kaca dinding mobil. Hal ini dilakukan untuk mengetahui tingkat keterhambatan masuknya intersitas panas radiasi melalui kaca yang divariasikan keneningan kaca. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui sejauh mana pengaruh penghambatan kebeningan kaca dalam menghambat masuknya intensitas panas radiasi melalai kaca yang dihambat kebeningannya ke ruangan pengkondisian. Dengan paham nya tingkat penghambatan kebeningan kaca dalam mengatasi besar laju masuknya energi panas radiasi ke ruangan yang dibatasi oleh diding kaca. Maka dapat dihambat panas masuk keruangan yang berlebihan. 2. METODE PENELITIAN 2.1. Skema Peralatan Pengujian Alat yang digunakan adalah Solar ray Collector PHYWE SYSTEME GMBH& Co.KG, rincian: Untuk memperkecil daya AC mobil hanya dapat dilakukan memperkecil masuknya energi intensitas radiasi mata harimelalui kaca ke ruangan dalam mobil. Hal ini bisa dilakukan cara menghambat tingkat kebeningan kaca dinding mobil. Ini sebagai latarbelakan penelitian ini dilakukan untuk mengetahui tingkat keterhambatan masuknya intersitas panas radiasi melalui kaca yang divariasikan keneningan kaca. Karena untuk memperkecil daya AC mobil yang diakibatkan oleh banyaknya masuk intensitas panas radiasi matahari hanya dapat dilakukan memperkecil masuknya energi intensitas radiasi mata hari melalui kaca ke ruangan dalam mobil. Hal ini bisa dilakukan cara menghambat Gambar 3.1 Rangkaian alat - alat penelitian Rincian alat alat yang digunakan adalah: Kolektor sinar surya Tripod base Termometer kaca * Support rod Termokopel Right angle clamp Pompa sirkulasi * Universal clamp

3 * Flowmeter Glass beaker Power supply Measuring tape Heat exchanger Stopwatch Halogen lamp Connecting cord 2.2 Prosedur Pengambilan Data Arahkan lampu halogen / blower pada jarak yang telah ditentukan arah garis lurus terhadap absorber. Letakkan thermometer inlet dan outlet terhadap air masuk dan keluar Pasangkan selang pada posisi inlet kemudian dihubungkan ke heater / pemanas dan dari heater dihubungkan ke dalam pompa dan pasangkan selang outlet pada bagian bawah absorber ketika air telah terisi putar kunci pada selang outlet. Pasangkan pompa dan power supply yang dihubungkan ke pompa. Pompakan air didalam gelas kimia ke dalam absorber sehingga memunculkan air pada bola di atas absorber Atur putaran pompa antara 3 6 volt Pada penelitian ini pengambilan data dilakukan adalah mengukur tingkat kemampuan dinding kaca dalam mentrasfer intensitas cahaya melewati dinding kaca, yang meliputi intensitan cahaya di dalam ruangan ( setelah melewati kaca) yang dikondisikan dan intensitas cahaya diluar ruangan (yang menuju kaca) yang dikondisikan. Klasifikasi kaca kebeningan yang diuji adalah: kaca kebeningan 100 %, kaca hambatan kebeningan 40%, kaca hambatan kebeningan 60% dan kaca hambatan hambtan 80% Kaca hambatan 0 % Berdasarkan data hasil penelitian menggunakan kaca hambatan 0 % hubungan antara temperatur terhadap waktu seperti pada grafik Gambar 3.1 terlihat bahwa dari waktu 0 sampai 30 menit temperatur kaca dalam mengalami peningkatan dari 30 C naik menjadi 38.4 C dan terus mengalami peningkatan hingga menit ke 200 mencapai 55.1 C. Sedangkan temperatur kaca luar setelah 30 menit naik dari 30 C menjadi 48.5 C dan setelah 200 menit temperaturnya mencapai 59.5 C. Intensitas luar setelah 30 menit dari 400 menjadi 500, dan intensitas dalam sedikit lebih rendah daripada intensitas luar yaitu dari menjadi setelah 30 menit mendapatkan penyinaran. Dan semakin lama penyinaran, temperatur udara ruangan menjadi semakin naik, dari 29.2 C menjadi 65.2 C setelah 200 menit penyinaran. Secara garis besar pelaksanaan penelitian ini akan dilaksanakan berurutan dan sistematis. Pelaksanaan penelitian dimulai dari penelusuran literatur dan penyusunan proposal penelitian, pemeriksaan ketersediaan peralatan. Semua hasil pengujian akan diolah dan didapat kesimpulan yang berupa jawaban dari tujuan penelitian. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 3.1. distribusi temperatur pada kolektor hambatan 0 % 3.1 Hasil Pengukuran Data

4 3.2.2 Kaca hambatan 40 % Berdasarkan data hasil penelitian menggunakan kaca hambatan 40 % hubungan antara temperatur terhadapwaktu seperti pada grafik Gambar 3.2 terlihabahwa dari waktu 0 sampai 30 menit temperatu kaca dalam mengalami peningkatan dari 28.9 C naik menjadi 38.5 C dan terus mengalamipeningkatan hingga menit ke 200 mencapai 54.6 C. Sedangkan temperatur kaca luar setelah 30 menit naik dari 28.9 C menjadi 38.9 C dan setelah 200 menit temperaturnya mencapai 56.7 C. Intensitas luar naik dari 400 menjadi 500, dan intensitas dalam dari 159,58 menjadi setelah 30 menit mendapatkan penyinaran. Temperatur udara ruangan dari 29.1 C menjadi 41.9 C setelah 30 menit dan naik menjadi 63.2 C setelah 200 menit penyinaran, menunjukkan angka kenaikan temperatur yang lebih rendah dibandingkan kaca tanpa hambatan. dari 28.1 C naik menjadi 37.1 C dan setelah penyinaran 200 menit menjadi 54.1 C. Sedangkan temperatur kaca luar setelah 30 menit naik dari 28.1 C menjadi 39.1 C dan setelah 200 menit temperaturnya mencapai 58.4 C. Intensitas luar naik dari 400 menjadi 500 setelah 30 menit mendapatkan penyinaran, dan menjadi 1000 setelah 200 menit. Intensitas dalam dari 86,9 menjadi setelah 30 menit dan menjadi setelah 200 menit. Temperatur udara ruangan dari 28.1 C menjadi 40.9 C setelah 30 menit dan naik menjadi 61.9 C setelah 200 menit penyinaran. Gambar 3.3. Distribusi temperatur pada kolektor hambatan 60 % Kaca hambatan 80 % Gambar 3.2. Distribusi temperatur pada kolektor hambatan 40 % % Kaca hambatan 60 Berdasarkan data hasil penelitian menggunakan kaca hambatan 60 % hubungan antara temperatur terhadap waktu seperti pada grafik Gambar 3.3 terlihat bahwa dari waktu 0 sampai 30 menit temperatur kaca dalam mengalami peningkatan Berdasarkan data hasil penelitian menggunakan kaca hambatan 80 % hubungan antara temperatur terhadap waktu seperti pada grafik Gambar 3.4 terlihat bahwa dari waktu 0 sampai 30 menit temperatur kaca dalam mengalami peningkatan dari 30 C menjadi 39 C dan setelah penyinaran 200 menit menjadi 53 C. Sedangkan temperatur kaca luar setelah 30 menit naik dari 30 C menjadi 42.3 C dan setelah 200 menit temperaturnya mencapai 61.6 C. Intensitas luar naik dari400 w/m2 menjadi 500 setelah 30 menit mendapatkan penyinaran, dan menjadi 1000 setelah 200 menit. Intensitas dalam dari 30,889 menjadi40,053 setelah 30 menit penyinaran dan menjadi 83,345 setelah 200 menit.

5 mempunyai intensitas yang diteruskan rata rata yaitu 8%. Gambar 3.4. Distribusi temperatur pada kolektor hambatan 80 % Gambar Temperatur udara ruangan dari 30.1 C menjadi 43 C setelah 30 menit dan naik menjadi 63.8 C setelah 200 menit penyinaran. Kaca hambatan 80% ini mempunyai intensitas dalam yang paling rendah tetapi temperatur udara ruangan yang lebih tinggi dibandingkan kaca hambatan 40% ataupun 60% Pembahasan Perbandingan persentase kenaikan temperatur dalam ruang terhadap temperatur lingkungan, menunjukkan kenaikan temperatur ruang lebih tinggi dari kaca hambatan 40% dan 60% yaitu 145,96%. Dari penelitian di atas didapatkan gambaran jelas bagaimana perubahan intensitas yang terjadi pada kaca tanpa hambatan kaca hambatan, berbeda-beda antara satu yang lain. Setelah penyinaran selama 200 menit, intensitas luar tetap sama pada ke empat sampel kaca, yang tanpa hambatan maupun kaca hambatan. Intensitas dalam menunujukkan bahwa tiap kaca hambatan yang berbeda memiliki intensitas dalam yang berbeda-beda juga, kaca kebeningan 100% mempunyai penghambatan intensitas sedikit intensitas yang diteruskan rata - rata yaitu 88%, kaca hambatan 40% mempunyai intensitas yang diteruskan rata - rata yaitu 39%, kaca hambatan 60% mempunyai intensitas yang diteruskan rata - rata yaitu 21%, sedangkan kaca hambatan 80% 3.6 Perbandingan intensitas masing-masing kaca ruangan Berikut adalah perbandingan intensitas dan temperatur ruang masing-masing kaca, dari gambar 3.7 menunjukkan temperatur udara ruangan masing-masing kaca berbeda-beda, kaca hambatan 0% mempunyai temperatur udara ruangan paling tinggi yaitu 65.2 C, kaca hambatan 40% memilikitemperatur udara ruangan yang lebih rendah daripada kaca tanpa hambatan yaitu 63.2 C, kaca hambatan 60% mempunyai temperatur udara ruangan yang paling rendah yaitu 61.9 C, sedangkan kaca hambatan 80% memiliki temperatur yang lebih tinggi daripada kaca hambatan 60% maupun 40%, disebabkan karena pada kaca hambatan 80% lebih besar terjadi perpindahan panas secara konduksi yang menyebabkan temperatur udara di kaca banyak di serap hingga menyebabkan temperatur udara ruangan menjadi lebih tinggi dibandingkan kaca hambatan 40% dan 60% yang panasnya lebih banyak dipantulkan. -

6 lebih besar terjadi perpindahan panas secara konduksi yang menyebabkan temperatur udara di kaca banyak di serap hingga menyebabkan temperatur udara ruangan menjadi lebih tinggi dibandingkan kaca hambatan 40% dan 60% yang panas nya lebih banyak dipantulkan. 4. Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan maka pemilihan tingkat penghambatan kaca yang terbaik adalah 60% untuk memperkecil beban kerja alat pengkondisian udara mobil sehingga kenyamanan termal lebih cepat tercapai. Gambar 3.7. Perbandingan temperatur udara ruangan masing-masing kaca Ucapan Terima Kasih Dengan selesainya naskah ini, penulis mengucapkan kepada semua pihak yang membantu dalam penyelesain kajian ini terutama kepada mahasiswa yang menjadi asisten Laboratorium Termal Unsyiah. 1. Kesimpulan Pengaruh penghambatan kebeningan kaca dalam menghambat masuknya intensitas panas radiasi melalui kaca adalah sangat besar. 1. Kaca hambatan 40% mempunyai intensitas yang diteruskan rata - rata yaitu 39%, kaca hambatan 60% mempunyai intensitas yang diteruskan rata - rata yaitu 21%, sedangkan kaca hambatan 80% mempunyai intensitas yang diteruskan rata - rata yaitu 8%. 2. Kaca kebeningan 100% juga terjadi penghambatan intensitas namun sedikit intensitas yang diteruskan rata - rata yaitu 88%. 3. Efek yang timbul dari intensitas radiasi yang masuktidak linier terhadap temperatur ruangan, dimana kaca hambatan 0% sebesar 65.2 C, kaca hambatan 40% sebesar 63.2 C, kaca hambatan 60% sebesar 61.9 C, sedangkan kaca hambatan 80% memiliki temperatur yang lebih tinggi daripada kaca hambatan 60% maupun 40% yaitu 63.8 C, disebabkan karena pada kaca hambatan 80% Referensi [1] A. Syuhada, 2008, Global Warming Dan Produktivitas Manusia: Suatu Kajian Dari Sudut Kenyamanan Thermal, Orasi Ilmiah Pengukuhan Guru Besar, Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh [2] Ahmad Syuhada, Suheri & Darma Dawoed, Kajian Terhadap Kemampuan Tanaman Taman di Perumahan Kota dalam Penyerapan Panas Radiasi Matahari untuk Mengatasi Panas Global, Jurnal Teknik Mesin Indonesia, Vol 5 Nomor 1. [3] Ahmad Syuhada & Suheri, Kajian Tingkat Kemampuan Penyerapan Panas Matahari Pada Atap Bangunan Seng Berwarna, Prosiding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9, Palembang Oktober [4] Ahmad Syuhada, Darwin Harun & Nurul Husna, Capability study of garden plant in the absorption of solar heat to overcome local heat, Prosidingding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-10, Malang 2-3 November 2011.

7 [5] Ahmad Syuhada & hamdani, 2013, Analisis Tingkat Kemampuan Penyerapan Panas Radiasi Matahari Oleh Tanaman Taman untuk Mengatasi Panas Lokal, Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XII (SNTTM XII), Universitas Lampung. [6] Ahmad Syuhada & Zahrul Fuadi, 2013, Study of Garden Trees Ability to Absorb Heat forocal Heat Reduction, Proceeding of The 8th International Conference on Fluid and Thermal Energy Conversion (FTEC) 2013 [7] Anonim, Manual Book of Solar ray Collector PHYWE SYSTEME GMBH& Co.KG. Gottingeny, Germany. [8] Athienitis, A, Design of Advanced Solar Homes Aimed At Net-Zero Annual Energy Consumtion in Canada, Jurnal Solar Sel. [9] Brilianz, Ltd, 2006, Innovation the Aplication of Light, England. in [10] Musunuri,R.K. Sanchez,D. Rodrigues, R, 2007, Solar Thermal Energy, University of Gavle, Germany.