BAB III METODOLOGI PENELITIAN Pengujian dalam penulisan skripsi ini adalah berupa pengambilan data data eksperimen berupa temperature, debit air dan besarnya irradiasi matahari selama proses pengujian dilaksanakan. Peralatan uji yang digunakan adalah pemanas air tenaga surya yang terdiri dari 8 buah panel kolektor plat datar yang dirangkai secara seri maupun pararel, dan menggabungkan 2 buah kolektor parabolic yang di aliri fluida kerja dengan menggunakan pompa. Sistem yang digunakan adalah sistem aktif dengan menggunakan sebuah pompa air untuk mengalirkan fluida kerja kedalam rangkaian dan di atur debitnya dengan menggunakan katup bukaan tutup dan metode bypass untuk menyetabilkan aliran. Debit aliran tersebut di ukur dengan menggunakan flowmeter. 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dengan judul analisa pompa pada solar thermal kombinasi flat dengan parabolik dilaksanakan pada bulan April 2011 di lantai atas Enginering Center FTUI yang berada di kota Depok dengan posisi geogrfis -6.3940580 LS dan 106.8315570 BT (Sumber Lansat LAPAN). Gambar 3.1 : Peta lokasi Depok Gambar 3.2 : Peta lokasi Universitas Indonesia
3.2 Langkah Langkah Pengamatan dan Pengambilan Data Pengujian ini menggunakan 8 unit kolektor surya tipe plat datar yang dapat dirangkai secara seri dan parallel, dan pengaturan tipe rangkaian dapat dilakukan dengan mengatur bukaan katup pada pipa sepanjang aliran yang dilalui fluida kerja dengan menggabungkan 2 unit kolektor surya tipe parabolik. Untuk mengetahui distribusi temperature selama pengujian dipasang sensor temperature berupa termokopel pada aliran masuk dan keluar setiap unit. Fluida kerja adalah berupa air yang ditampung pada tangki penampung yang berukuran 1m x 1m x 1m, sehingga volume total air yang digunakan sebanyak 1000 liter. Air disirkulasikan dengan menggunakan pompa air yang memiliki kapasitas debit maksimum 43 LPM. Selama pengujian, debit air diukur dengan sebuah flowmeter yang dipasang in line pada aliran masuk rangkaian, data irradiasi matahari diukur dengan menggunakan pyranometer yang dipasang sesuai dengan posisi kemiringan kolektor. Data data hasil pengujian dicatat setiap 5 menit dengan rentang waktu lebih kurang 6 jam setiap pengujian berlangsung dimulai dari pukul 09.00-15.00 WIB. Berikut ini adalah skema alat uji rangkaian kolektor surya.
Gambar 3.3 Skema Rangkaian Alat Uji 3.3 Alat alat yang Dipakaii dalam Proses Pengambilan Data Peralatan uji yang digunakan terdiri dari beberapa kom peralatan yaitu : 3.3. 1 Panel Kolektor Plat Datar. Merupakan unit kolektor tenaga surya yang di dalamnya terdapat pelat absorber, pipa header inlet dan outlet yang dihubungkan oleh pipa pipa raiser. Unit ini menggunakan isolator polyurethane dan penutup kaca tipe tunggal. Ukuran pipa header ¾, dan pipa raiser ½. Setiap unit kolektor dirangkai oleh pipa tembaga yang berukuran ¾, yang diisolasi oleh material aeroflex untuk mencegah terjadinya penurunan temperature akibat kehilangan panas. Speseifikasi panel kolektor plat datar yang digunakan adalah sebagai berikut: Luas absorber : 1.8021 m x 0.928 m. Absorber material : Al Alloy ( al98 ), Nickel Black on Galnized Iron.
Pipa : Tembaga. Casing Kolektor : Zincalume. Penutup Atas : Misliteglasses 5 mm. Isolator : Polyurethane PU dan Polyurethane Toho. Tekanan Kerja Maksimum : 4 bar. Berat Kosong : 46 kg. Berat Penuh : 48,5 kg. Gambar 3.4 Panel Kolektor Plat Datar 3.3. 2 Panel Parabolic Solar Concentrator Merupakan unit pengkonsentrasi tenaga surya berbentuk parabola. Unit concentrator ini terdiri pemantul ( reflector ), dan penerima ( kolektor ) berupa pipa sirip yang terbuat dari tembaga lapis alumunium yang berwarna hitam. Ukuran pipa sirip yaitu Ø 1/2. Panel parabolic solar concentrator yang digunakan adalah berukuran panjang 1,5 m dan lebar aperture focus ). 0,9 m dengan jarak dari pemantul ke pipa sirip sebesar 1m ( jarak garis
Gambar 3.5 Panel Parabolic Solar Concentrator 3.3. 3 Katup dan bypass Peralatan uji yang digunakan merupakan gabungan dari kolektor plat datar dengan parabolic, di mana kolektor plat datar merupakan rangkaiann dari 8 buah panel kolektor plat datar yang dapat dirangkai secara seri dan parallel. Pemilihan tipe rangkaian ini diatur oleh katup yang dipasang pada pipa pipa aliran, sehingga aliran air dapat diatur sesuai dengan tipe rangkaian yang diinginkan, total jumlah katup yang digunakan adalah 22 buah katup pengatur aliran dan 2 buah katup tambahan sebagai katup pembilas, selain itu juga terdapat 1 buah katup pengatur debit aliran air, dan untuk tipe parabola dirangkai secara seri dipasang setelah hasil keluaran dari rangkaian kolektor plat datar. Kami juga membuat sistem bypass untuk mengatur aliran dan untuk menyetabilkan aliran. 3.3. 4 Pompa Air Rangkaian yang dipakai merupakan sistem aktif tertutup dimanaa air disirkulasikan terus menerus selama pengujian berlangsung sehingga membutuhkan pompa untuk mengalirkan air.
Gambar 3.6 pompa shimizu Speseifikasi pompa yang digunakan adalah sebagai berikut Model pompa : Shimizu 130 BT Voltage Output : 220V : 125 W Kapasitas maksimum : 43 LPM Total Head Suction lift max RPM : 33 m : 9 m : 2850 3.3. 5 Tangki Air Media penampung air yang digunakan adalah berupa tangki air berukuran 1 m x 1m x 1m berbahan plastik.
Gambar 3.7 Tangki Air 3.3.6 Flowmeter Pembacaan data debit aliran mengunakan flowmeter analog tipe x dengan kapasitas aliran maksimum 20 liter/menit dan minimum 1 liter/menit. Ketelitian pembacaan hingga x liter/satuan waktu. Flowmeter ini dipasang pada aliran masuk rangkaian. Gambar 3.8 flowmeter 3.3.7 Thermocouple Jenis thermocouple yang digunakan adalah tipe CA/K yang berkemampuan pengukuran dari 0-400 C. Thermocouple ini dipasng pada sisi masuk dan sisi keluar di setiap kolektor. Gambar 3.9 thermocouple
3.3.8 Termometer Untuk mengukur temperatur yang telah dicapai selama pengujian berlangsung, digunakan termometer digital sebagai sensor temperatur yang diberikan opleh termokopel yang dipasang pada inlet dan outlet pada masing-masing panel kolektor dan parabolik. Gambar 3.10 termometer Sedang untuk mengukur suhu lingkungan menggunakan thermometer constant. Gambar 3.11 termometer constant
3.3.9 Pyranometer Besarnya irradiasi matahari diukur dengan pyranometer Kipp & Zonen tipe CM5 dengan daerah sensitivitas 9-15µV/Wm 2. Pengambilan data berupa tegangan output yang dibaca oleh multimeter Fluke tipe 189. Gambar 3.12 : Pyranometer Kipp & zonen tipe CM5 dan multimeter Fluke tipe 189 Tabel 3.1 : spesifikasi dari Kipp & Zonen pyranometer(the Netherlands), model CM-5 Total solar irradiation 300-2800nm Measurement precision 8% Sensitivity 9-15 micro V/Wm -2 Impedance Response time (1/e value) 70-100 ohm 5 s 99% value after 55 s Ambient operating temperatur -40 to 60 deg C Max irradiance 2000 W/m 2 Cosine response <-/+7%(percentage deviation from ideal at 10 deg solar elevation on a clear day) Azimuth response Nonlinearity <-/+5%( percentage deviation from the mean at 10 deg solar elevation on a clear day) -/+2% (percentage of full scale)
Data keluaran pengukuran irradiasi berupa tegangan berukuran mikrovolt yang dibaca oleh multimeter. 3.4 Variasi Rangkaian pada Kolektor Plat Datar Pada pengujian, rangkaian pada kolektor plat datar dapat dipilih sesuai dengan jenis rangkaian yang diinginkan. Jenis rangkaian ini dapat dapat diatur dan diubah dengan cara membuka dan menutup katup pengatur aliran air. Pada peralatan uji terdapat 22 buah katup pengatur aliran air untuk memvariasikan rangkaian menjadi seri dan parallel. 3.4.1 Rangkaian Seri Pada tipe rangkaian ini, air masuk pada saluran inlet kolektor pertama dan keluar pada saluran outlet kolektor kedelapan, air yang keluar dari panel kolektor pertama kemudian masuk kesaluran inlet kolektor ke dua, begitu seterusnya hingga panel kolektor kedelapan, lalu keluar ke kolektor parabolic, pada rangkaian jenis ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 3.13 Skema Alat Uji Rangkaian Seri 3.4. 2 Rangkaian Paralel Rangkaian tipe ini memiliki konfigurasi 4 buah panel kolektor bawah dan 4 buah panel kolektor atas masing masing dihubungkan secara parallel kemudian kedua rangkaian tersebut dihubungkan secara parallel. Jenis rangkaian ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Gambar 3.14 Skema Alat Uji Rangkaian Paralel
3.5 Analisa Data Untuk memperoleh debit yang paling ideal yang digunakan pada rangkaian tersebut dilakukan uji coba menggunakan debit yang berbeda-beda sebanyak 3 variasi, dan rangkaian yang digunakan pada kolektor plat datar adalah seri dan parallel dan untuk kolektor parabolic menggunakan rangkaian seri, tujuan dari membedakan rangkaian adalah untuk membandingkan rangkaian manakah yang dapat menghasilkan suhu yang maksimal dan debit yang paling ideal. Setiap variasi debit rangkaian seri dan parallel dilakukan pengambilan data masing masing rangkaian sebanyak 1 hari pengamatan. Kemudian hasil keluaranya dirataratakan untuk setiap waktu pengukuran. Dari table rata-rata di dapatkan kecenderungan nilai temperatur tertinggi yang merupakan temperature maksimum. Setelah mendapatkan debit yang ideal maka akan di hitung daya pompa yang sesuai dengan kebutuhan rangkaian tersebut. Dari tabel, juga dapat dilihat kisaran waktu yang efektif untuk menghasilkan air panas yang optimal yaitu dengan melihat temperatur yang berpengaruh. Debit ideal dapat dilihat dari kisaran temperatur air panas rata-rata yang dihasilkan selama 6 jam pengamatan dari pukul 09.00-15.00 WIB untuk setiap debitnya.