PERPINDAHAN KALOR

A. PENGERTIAN KALOR

Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat berpindah dari satu benda ke benda lainnya karena adanya perbedaan suhu. Ketika dua benda yang memiliki perbedaan suhu bertemu maka kalor akan mengalir (berpindah) dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Contohnya ketika kita mencampurkan air dingin dengan air panas, maka kita akan mendapatkan air hangat. Banyak yang tidak tahu perbedaan antara suhu dan kalor, Suhu adalah nilai yang terukur pada termometer, sedangkan kalor adalah energi yang mengalir dari satu benda ke benda lainnya. Adapula ilmuan dari Amerika bernama Benjamin Thompson mengatakan bahwa kalor bukanlah zat alir, melainkan energi yang terjadi karena adanya proses mekanik, seperti gesekan.

B. RUMUS DANSATUAN KALOR

Satuan kalor adalah Kalori (Kal) atau Joule (J). Kalori adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 gram air agar suhunya menjadi 1 derajat Celcius.

1 Kalori = 4,2 Joule

1 Joule = 0,24 Kalori

Rumus Kalor :

Keterangan :

Q = Kalor (J)

m : Massa Benda (kg)

c = Kalor Jenis (J Kg ^oC)

ΔT = Perubahan Suhu (^oC)

C. KALOR DAN PERUBAHAN PADA BENDA

1. Kalor Dapat Mengubah Suhu Zat

Pada hakikatnya, setiap benda yang suhunya lebih dari nol mutlak, maka benda tersebut memiliki Kalor. Kandungan kalor inilah yang akan menentukan berapa suhu tersebut. Apabila benda ini dipanaskan maka benda tersebut menerima tambahan kalor sehingga suhunya meningkat. Sedangkan apabila benda tersebut didinginkan maka benda tersebut melepaskan kalor sehingga suhunya menurun.

2. Kalor Dapat Mengubah Wujud Zat

Beberapa benda jika diberikan kalor dalam satuan tertentu, benda tersebut akan mengalami perubahan wujud. Contohnya adalah ketika es dipanaskan (diberi kalor) maka es (wujud padat) tersebut akan menjadi air (Wujud Gas), dan apabila pemanasan terus dilakukan maka air tadi juga akan menjadi Gas. Titik dimana suatu zat akan berubah menjadi Zat Cair disebut Titik Cair atau Titik Lebur benda.

D. KALOR JENIS DAN KAPASITAS KALOR

Berdasarkan penelitian didapatkan bahwa jika kalor diberikan pada dua benda yang berbeda, maka akan menghasilkan suhu yang berbeda pula, Contohnya ketika minya dan air dipanaskan dengan suhu yang sama maka minyak akan memiliki perubahan suhu 2 kali lebih besar dibandingkan air.  Hal Ini disebabkan oleh perbedaan kalor jenis yang dimiliki suatu benda. Kalor Jenis Benda adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu dari 1 kg massa benda tersebut menjadi 1 derjat celcius. Satuan dari Kalor Jenis adalah Kalori / Gram^oCelcius atau dalam Sistem Internasional ditetapkan dengan Joule / Kilogram^oCelcius. Kalor Jenis dapat dituliskan dalam persamaan berikut :

KALOR JENIS

Keterangan :

Q = Kalor (J)

m : Massa Benda (kg)

c = Kalor Jenis (J Kg ^oC)

ΔT = Perubahan Suhu (^oC)

Sedangkan kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat tersebut sebanyak 1 derajat Celcius. Jika kalor Q menghasilkan suhu sebesar t maka kapasitas kalor dapat dirumuskan

RUMUS KAPASITAS KALOR

E. PERPINDAHAN KALOR

Seperti yang telah kami jelaskan di awal bahwa perpindahan kalor terjadi dari benda bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Ada tiga jenis perpindahan kalor yang dapat terjadi, yaitu :

1. Perpindahan Kalor Secara Konduksi

Perpindahan Kalor secara konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat perantara (logam) tanpa disertai perpindahan partikel – partikel zat tersebut secara permanen. Contohnya adalah ketika kita memanaskan salah satu ujung logam, maka ujung logam lainnya akan ikut panas karena terjadi hantaran kalor dari suhu tinggi ke suhu rendah. Ketika memanaskan salah satu ujung logam, maka partikel yang terdapat pada ujung logam tersebut akan bergetar dan membuat getaran terjadi pada partikel lain yang terhubung dengannya. Sehingga seluruh partikel logam tersebut akan bergetar walaupun hanya satu ujung logam yang dipanaskan, nah hal ini lah yang akan merangsang terjadinya perpindahan kalor.

2. Perpindahan Kalor Secara konveksi

Perpindahan kalor secara konveksi adalah perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai dengan perpindahan bagian-bagian zat tersebut. Konveksi dapat terjadi pada zat cair atau gas. Ada dua jenis perpindahan kalor secara konveksi, yaitu :

a. Konveksi Alamiah

Konveksi alamiah adalah konveksi yang dipengaruhi gaya apung tanpa faktor luar, dan disebabkan oleh karena adanya perbedaan massa jenis benda. Contohnya adalah pada pemanasan air, massa jenis partikel air yang sudah panas akan naik menjauh dari api dan digantikan dengan partikel air lain yang suhunya lebih rendah. Proses ini membuat seluruh partikel zat cair tersebut akan panas sempurna.

b. Konveksi Paksa

Konveksi paksa adalah konveksi yang terjadi karena adanya pengaruh faktor luar (contoh tekanan), dan perpindahan kalor dilakukan dengan sengaja/dipaksakan. Artinya aliran panas kalor dipaksa menuju ke tempat yang ingin dituju dengan bantuan faktor luar seperti tekanan. Contohnya adalah pada kipas angin yang akan membawa udara dingin ke tempat yang panas, dan radiator mobil yang memiliki sistem pendingin mesin.

3. Perpindahan Kalor Secara Radiasi

Perpindahan kalor secara Radiasi adalah proses perpindahan kalor yang tidak menggunakan zat perantara. Perpindahan kalor secara radiasi berbeda dengan konduksi dan konveksi. Pada Radiasi, agar terjadinya perpindahan kalor, kedua benda tidak harus bersentuhan karena kalor dapat berpindah tanpa zat perantara. Artinya kalor tersebut akan di pancarkan ke segala arah oleh sumber panas, dan akan mengalir ke segala arah. Contohnya adalah saat kita dekat dengan api unggun dari sudut manapun, maka kita tetap akan merasakan kehangatan dari sumber api, contoh lainnya adalah panas matahari yang sampai ke bumi dan planet – planet lain.

4. Pencegahan perpindahan kalor

Perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi dapat dicegah dengan mengisolasi ruangan tersebut. Contoh sederhana penerapan cara ini adalah pada termos. Termos digunakan untuk menjaga suhu air tetap panas dengan mencegah perpindahan kalornya.

F. KALORIMETER

Kalorimeter ini terdiri atas dua buah bejana dari tembaga yang kalor jenisnya belum diketahui. Bejana tembaga kecil diletakkan dalam bejana lain yang lebih besar. Agar kedua bejana tidak bersentuhan, diantara kedua bejana tersebut diletakkan isolator sebagai bahan penyekat kalor, contohnya gabus. Bahan isolator ini berfungsi untuk menahan kalor yang ada di dalam kalorimeter agar tidak keluar serta tidak ada kalor yang masuk dari luar. Umumnya tutup yang digunakan terbuat dari bahan kayu yang juga dapat berfungsi sebagai isolator yang baik. Pada tutupnya terdapat dua buah lubang yang berguna untuk meletakkan termometer dan pengaduk. Pada waktu sampel logam dimasukkan ke dalam kalorimeter, air di dalamnya tidak perlu diaduk agar sistem dapat mencapai keseimbangan termal dengan segera. Batang pengaduk ini biasanya terbuat dari bahan yang sama dengan bejana kalorimeter.

 Konstanta Matahari

Lapisan fotosfer memancarkan suatu spectrum radiasi yang terus menerus (continous), yang sekiranya cukup dapat dikatakan sebagai sebuah radiator sempurna pada temperatur 5762° K. Skema letak bumi terhadap matahari ditunjukkan pada gambar 2.6 berikut.

  

Gambar 2.6 Bola matahari

Sumber : (Arismunandar, Wiranto., 1995)

Radiasi yang dipancarkan oleh permukaan matahari ( ), adalah sama dengan hasil perkalian konstanta Stefan Boltzmann (σ), pangkat empat temperatur absolut

(              ), dan luas .         (Arismunandar. Wiranto., 1995):

   = .          .               .               .................................................................         (2.6)

Dimana:

    = Radiasi yang dipancarkan oleh permukaan matahari (W)

     = Temperatur permukaan matahari (K)

     = diameter matahari (m)

Pada Gambar 2.6 dijelaskan radiasi kesemua arah dimana energi yang diradiasikan mencapai luas permukaan bola dengan matahari sebagai titik tengahnya. Jari-jari (R) adalah sama dengan jarak antara matahari dan bumi. Luas permukaan bumi dapat dihitung dengan persamaan 4. . , dan fluks radiasi (G) ( / ). Pada satu satuan luas dari permukaan bumi tersebut dinamakan iradiasi. Dari penjelasan tersebut diperoleh persamaan (Arismunandar. Wiranto., 1995):

.              .

  = ........................................................................        (2.7)

.

Dengan garis tengah matahari ( ) 1,39  10 m, temperatur permukaan matahari ( ) 5762 K, dan jarak rata-rata antara matahari dan bumi sebesar (R) 1,5  10 m, maka fluks radiasi persatuan luas dalam arah yang tegak lurus pada radiasi tepat atmosfer bumi adalah (Arismunandar. Wiranto., 1995):

,              .                (             ). ,           .               .

   =  

.( , .               )

   = 1353                 ⁄            

Faktor konveksi satuan untuk fluks radiasi yaitu 1,940 ⁄ ; 429 ⁄( − ) ; 4,871 ⁄( . ).

2.3 Radiasi Matahari

Energi radiasi yang menimpa permukaan suatu benda, maka sebagian energi radiasi tersebut akan dipantulkan (reflection), sebagian akan diserap (absorbtion), dan sebagian lagi akan diteruskan (transmisition), seperti tergambar pada Gambar 2.7

Gambar 2.7 Bagan pengaruh radiasi datang

Radiasi datang

Refleksivitas (ρ)

Absorbsivitas (α)

Transmisivitas (τ)

Sumber: (Aditya Kresnawan, I Dewa Gede, 2013) 

Bagian      yang      dipantulkan        (refleksivitas(ρ)),             bagian   yang      diserap

(absorbsivitas(α)), dan bagian yang diteruskan (transmisivitas(τ)). Pada benda bening seperti kaca atau benda transparan lainnya (Holman J.P., 1985), maka:

   +            +            = 1......................................................................           (2.8)

Sedangkan untuk benda padat lainnya yang tidak meneruskan radiasi thermal, nilai transmisivitas dianggap nol (Holman J.P., 1988), sehingga:

   +            = 1..............................................................................                 (2.9)

Ada dua fenomena yang dapat diamati bila radiasi menimpa permukaan suatu benda. Jika sudut jatuh sama dengan sudut refleksi, maka dikatakan refleksi tersebut spektakular (spectaculer). Jika berkas jatuh radiasi tersebar merata ke segala arah sesudah refleksi, maka dikatakan refleksi tersebut sebagai refleksi baur (difuse). Kedua jenis refleksi tersebut tergambar seperti Gambar 2.8

Gambar 2.8 Fenomena refleksi spektakular (a) dan refleksi baur (b)

Sumber : (Holman J.P., 1985)

Intensitas radiasi matahari akan berkurang penyerapan dan pemantulan yang dilakukan oleh atmosfer, sebelum intensitas matahari mencapai permukaan bumi. Ozon pada lapisan atmosfer menyerap radiasi dengan panjang gelombang pendek (ultraviolet). Sedangkan, karbon dioksida dan uap air menyerap sebagian radiasi dengan panjang gelombang yang lebih panjang (infrared). Selain pengurangan radiasi bumi langsung (radiasi sorotan) oleh penyerapan tersebut, masih ada radiasi yang dipancarkan oleh molekul-molekul gas, debu, dan uap air di atmosfer. Dimana radiasi yang dipancarkan tersebut mencapai bumi sebagai radiasi sebaran, seperti

Gambar 2.9 Radiasi sorotan dan radiasi sebaran

yang ditunjukkan Gambar 2.9

Radiasi sorotan

awan

Radiasi sebaran

Sumber: (Aditya Kresnawan, I Dewa Gede, 2013) 

Penjumlahan radiasi sorotan (beam) ( ), dan radiasi sebaran (difuse) ( ), merupakan radiasi total (I) pada permukaan horizontal per jam. Hal ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

                =            +            ............................................................................           (2.10)

Nilai radiasi total (I) dapat juga dihitung dengan menggunakan bantuan alat solarymeter.

2.3.1 Faktor yang Mempengaruhi Penerimaan Radiasi Matahari di Bumi

Faktor-faktor yang mempengaruhi penerimaan radiasi matahari pada suatu permukaan di bumi antara lain:

a.                        Posisi matahari

b.                       Lokasi dan kemiringan permukaan

c.                        Waktu matahari

d.                       Keadaan cuaca

a.          Posisi Matahari

Sepanjang bumi mengelilingi matahari pada suatu lintasan yang berbentuk elips, yang disebut sebagai bidang ekliptika. Bidang ini membentuk sudut 23,5° terhadap bidang equator. Akibat peredaran bumi mengelilingi matahari, menimbulkan dampak perubahan musim pada permukaan bumi. Di Indonesia sendiri, ada dua musim, yaitu musim hujan dan musim kemarau. Musim hujan terjadi pada saat posisi matahari berada paling jauh diselatan bagi belahan bumi bagian utara (pada umumnya terjadi pada bulan Desember). Sedangkan musim kemarau terjadi pada saat posisi matahari berada pada titik paling utara bagian bumi (pada

umumnya terjadi pada bulan Juni).

Gambar.2.10  Posisi Peredaran Matahari  

Sumber: (elizarachma.blogspot.com)

Terdapat 4 kedudukan bumi pada orbitnya, yaitu sebagai berikut.

a.             Tanggal 21 Maret Dilihat dari Bumi, Matahari tepat berada pada garis khatulistiwa (0º). Karenanya, Matahari seolah-olah terbit tepat di sebelah timur.

Demikian pula, Matahari seolah-olah tenggelam tepat di sebelah barat.

b.            Tanggal 21 Juni, dilihat dari Bumi, Matahari tampak berada pada 23½º lintang utara (LU). Karenanya, Matahari seolah-olah terbit agak sedikit bergeser ke utara.

c.             Tanggal 23 September, diamati dari Bumi, Matahari tampak kembali berada pada garis khatulistiwa. Akibatnya, Matahari seolah-olah terbit tepat di sebelah timur.

d.            Tanggal 22 Desember, Matahari tampak berada pada 23½º lintang selatan (LS) jika dilihat dari Bumi. Hal ini menyebabkan Matahari seolah-olah terbit agak sedikit bergeser ke selatan.

b.         Lokasi dan kemiringan permukaan

Lokasi dan kemiringan permukaan benda ditentukan oleh besarnya sudut datang radiasi pada permukaan benda tersebut. Hubungan geometrik antara permukaan benda terhadap radiasi matahari yang datang, dapat dinyatakan dalam beberapa sudut seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11

               

Gambar 2.11 Sudut zenith, sudut kemiringan, sudut azimuth permukaan, sudut azimuth

surya

Sumber: (Duffie dan Beckman, 1980)

Dalam gambar 2.11 sudut zenith θ_z diperlihatkan sebagai sudut antara sudut zenith z, atau garis lurus diatas kepala, dan garis pandang ke matahari. Sudut azimuth θ_A, yaitu sudut antara garis yang mengarah ke utara dan proyeksi garis pandang ke matahari pada bidang horizontal, kea rah timur dianggap positif. Sudut zenith dapat ditenukn dengan rumus sebagai berikut:

Cos θ_z = sin δ sin Ø + cos δ cos Ø cos …………………                               (2.11)

Deklinasi δ, yaiu sudut yang dibentuk oleh matahari dengan bidang equator, ternyata berubah sebagai akibat kemiringan bumi, + 23.45^o musim panas (21 juni) ke – 23.45^o musim dingin (21 desember), yang dapat dilihat pada gambar. Harga deklinasi pada tiap saat dapat diperkirakan dari persamaan berikut:

δ = 23,45 sin (360  ) ……………………………                              (2.12 

Dimana:                  n = hari dari tahun yang bersangkutan

Sudut jam , dri definisi diatas adalah sama dengan nol pada tengah hari surya (solr noon), positif untuk pagi hari.

Sebagai pengganti sudut zenith θ_{z ,} kadang-kadang digunakan sudut ketinggian surya (solar altitude angle) h = 90^o - θ_z. sudut azimuth θ_A dapat diturunkan dengn metode yang sama dan dinyatakan sebagai berikut:

 ………………………………                    (2.13)

N

δ

S

Gambar 2.12  Deklinasi matahari, posisi dalam panas

Beberapa pengertian sudut-sudut dalam hubungannya dengan posisi bumimatahari:

Ø = Sudut lintang, sudut lokasi suatu tempat di permukaan bumi terhadap equator, dimana arah utara-selatan, -90 ≤ Ø ≤ 90, dengan utara positif.

 θ = Sudut datang berkas sinar (angel of incident), sudut yang dibentuk antar radiasi langsung pada suatu permukaan dengan garis normal permukaan tersebut.

=  Sudut zenith, sudut antara radiasi langsung dari matahari dengan garis normal bidang horizontal. β = Sudut kemiringan, sudut antara permukaan bidang yang dimaksud terhadap horizontal: 0° ≤ β ≤ 180° α  =   Sudut ketinggian matahari, sudut antara radiasi langsung dari matahari dengan bidang horizontal.

ω  =  Sudut jam (hour of angel), sudut antara bidang yang dimaksud dengan horizontal, berharga nol pada pukul 12.00 waktu surya. Setiap jam setara 15°, kearah pagi negatif, dan ke arah sore positif.

γ  = Sudut azimuth permukaan, antara proyeksi permukaan pada bidang horizontal dengan meridian, titik nol di selatan, negatif timur, positif barat.

  = Sudut azimuth surya, adalah pergeseran anguler proyeksi radiasi langsung pada bidang datar terhadap arah selatan.

δ   = Deklinasi, posisi anguler matahari dibidang equator pada saat jam 12.00 waktu matahari. Sudut deklinasi dapat juga ditentukan dengan rumus: = 23,45 sin(360 ), rumus tersebut menurut Cooper

(1969), dimana nilai n adalah nomor urutan hari dalam satu tahun yang dimulai dari 1 januari.

Untuk sudut pada permukaan yang dimiringkan ke selatan maupun utara, mempunyai hubungan anguler seperti permukaan datar pada lintang (Ø – β). Untuk belahan bumi pada bagian utara, hubungan tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.13

Gambar 2.13 Bagian bumi yang menunjukkan β, θ, Ø dan (Ø-β) untuk belahan utara

Sumber: (Duffie dan Beckman, 2006)

c.          Waktu matahari

Perhitungan intensitas matahari pada saat tertentu umumnya didasarkan pada waktu matahari, yaitu waktu tertentu dalam hubungannya dengan matahari yang didasarkan pada garis bujur lokasi tersebut. Waktu matahari dihitung dengan persamaan berikut:

                                +             + 4 (     −            )......................                                 (2.14)

Dimana: 

 E= 9,87 sin 2         − 7 cos                  − 1,5 sin             →           =  ^{(        )}

     = garis bujur waktu standar

    = garis bujur lokasi

d.         Keadaan cuaca

Faktor  transmisi kandungan atmosfer dapat mempengaruhi jumlah radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi. Di atmosfer, radiasi matahari diserap oleh unsur-unsur ozon, uap air, dan karbon dioksida. Disamping diserap, radiasi matahari juga dihamburkan oleh partikel-partikel seperti udara, uap air, dan debu.

Pada dasarnya, radiasi matahari sering dihalangi oleh bermacam-macam tipe awan. Jadi untuk meramalkan radiasi matahari di bumi perlu diketahui tipe awan dan ketebalannya. Masing-masing tipe awan memiliki koefisien transmisi sendiri-sendiri.

Kolektor Surya

 Bagian-Bagian Kolektor Surya

Kolektor surya merupakan alat yang berfungsi menyerap efek radiasi sinar matahari dan merubahnya menjadi energi panas (kalor) yang berguna. Adapun bagian-bagian dari kolektor surya adalah:

a.             Penutup transparan (kaca bening)

Penutup transparan merupakan lapisan teratas dari kolektor surya. Penutup transparan pada umumnya menggunakan kaca bening sebagai bahannya. Pemilihan kaca bening sebagai penutup transparan pada kolektor diharapkan memiliki sifat transmisivitas yang tinggi, serta sifat absorbsivitas dan refleksivitas serendah mungkin. Refleksivitas (daya pantul suatu benda) tergantung pada indek bias dan sudut datang yang dibentuk oleh sinar datang terhadap garis normal suatu permukaan. Sedangkan transmisivitas suatu permukaan dapat mempengaruhi intensitas energi matahari yang diserap oleh pelat penyerap. Transmisivitas kaca akan menurun bila sudut datangnya melebihi 45° terhadap vertical. Sedangkan absorbsivitas akan bertambah sebanding dengan panjang lintasan pada penutup transparan, sehingga bagian yang diteruskan menjadi berkurang.

b.            Pelat penyerap

Pelat penyerap yang ideal memiliki permukaan dengan tingkat absorbsivitas yang tinggi, guna menyerap radiasi matahari sebanyak mungkin dan memiliki tingkat emisivitas serendah mungkin. Disamping itu, pelat penyerap diharapkan memiliki nilai konduktivitas thermal yang tinggi. Pemilihan bahan dengan tingkat emisivitas serendah mungkin dimaksudkan agar kerugian panas karena radiasi balik sekecil mungkin. 

c.             Isolasi

Untuk menghindari terjadinya kehilangan panas ke lingkungan, bagian luar suatu kolektor surya diberi isolasi (perdam panas), yang dimana bahan yang digunakan sebagai isolator merupakan bahan dengan sifat konduktivitas thermal yang rendah.

Radiasi yang Diserap Kolektor Surya

Pada kolektor surya yang digunakan sebagai pemanas udara, radiasi matahari tidak akan sepenuhnya diserap oleh pelat penyerap. Sebagian radiasi akan dipantulkan (direfleksikan) menuju bagian dalam penutup transparan. Pantulan sinar yang menuju penutup transparan akan dipantulkan kembali dan sebagian lainnya terbuang ke lingkungan. Proses penyerapan radiasi ini diperlihatkan pada Gambar

Sumber: (Aditya Kresnawan, I Dewa Gede, 2013) 

Gambar 2.14

Penyerapan

radiasi matahari oleh kolektor

Gambar 2.14 menjelaskan proses pemantulan berulang, dimana berkas radiasi yang menimpa kolektor, pertama akan menembus penutup transparan yang kemudian menimpa pelat penyerap. Sebagian radiasi akan dipantulkan kembali ke penutup transparan, dan sebagian lagi akan diserap pelat penyerap. Hasil pantulan radiasi dari pelat penyerap yang menuju katup transparan akan dipantulkan kembali ke pelat penyerap, sehingga terjadi proses pemantulan berulang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.14. simbol τ menyatakan nilai transmisivitas penutup transparan. Simbol α menyatakan nilai absorbsivitas anguler pelat penyerap, dan  menyatakan nilai refleksivitas radiasi hambur dari penutup transparan.

Dari energi masuk yang menimpa kolektor, maka (τ α) adalah energi yang diserap oleh pelat penyerap, dan energi sebesar (1-α) adalah jumlah energi yang dipantulkan menuju penutup. Pantulan yang mengenai penutup tersebut merupakan radiasi hambur. Sehingga energi sebesar (1 − )  kemudian dipantulkan kembali oleh penutup menuju pelat penyerap, dan terjadi proses pemantulan berulang.

Besarnya energi maksimum yang diperoleh kolektor adalah:

 ( ) =  ∑ [(1 − ) ] = .....................  (2.15) (                ).

Untuk mendekatkan perhitungan kolektor dapat digunakan persamaan:

 (                )              ≈ 1,01 ...............................................................            (2.16)

Perkalian antara transmittance-absorbtance product rata-rata atau ( ) adalah, perbandingan antara radiasi matahari yang diserap (S) terhadap radiasi matahri yang menimpa kolektor ( ). Sehingga radiasi matahari yang diserap oleh permukaan pelat penyerap adalah:

   = (         )              ....................................................................     (2.17)

Kolektor Surya Pelat Bergelombang Sebagai Pelat Penyerap dan Pembuat      Arah Alur Aliran Fluida

Rancangan kolektor surya pada penelitian ini akan menggunakan pelat seng sebagai pelat penyerap dan pembuat arah alur aliran fluida (udara) yang disusun pararel sehingga menciptakan beberapa saluran fluida kerja guna mengetahui performansi dari variasi jumlah saluran fluida kerja.

Penggunaan Pelat Bergelombang

(Hollands, 1965) melakukan penelitian dengan menggunakan pelat bergelombang sebagai pelat penyerap pada kolektor surya. Yang arah fluida kerjanya menyeberangi pelat bergelombang (arah alirannya tidak mengikuti kontur pelat). Dimana pada penelitiannya, diperoleh kesimpulan bahwa dengan menggunakan pelat bergelombang sebagai absorber, dapat meningkatkan tingkat absorbsivitas pelat penyerap terhadap radiasi sinar matahari. Hollands juga mendapatkan hasil penelitian hubungan antara sudut timpa dengan refleksivitas yang dibuat dalam bentuk grafik seperti yang ditunjukkan Gambar 2.15.

Gambar 2.15

Grafik hubungan antara sudut timpa dengan refleksivitas

Sumber: (Hollands, 1965)

Dengan adanya bentuk gelombang, radiasi yang mengenai pelat penyerap, dimana sebagian akan dipantulkan ke penutup transparant, dan sebagian akan dipantulkan ke bagian gelombang disebelahnya seperti pada Gambar 2.16. Dimana pemantulan berulang akan lebih banyak terjadi daripada jika hanya menggunakan pelat datar sebagai pelat penyerap, yang hanya mengandalkan pemantulan berulang

yang te

rjadi antara penutup transparan

dan pelat penyerap.

Gambar 2.16

Proses pemantulan berulang pada pelat bergelombang

Sumber: (Hollands, 1965)

Pelat bergelombang yang memiliki beda ketinggian atara gelombangnya juga berfungsi memantulkan panas ke sisi gelombang yang lainnya, yang diharapkan meningkatkan penyerapan panas.