Sistem Pemanas Air Tenaga Surya Pasif

Pemanas air tenaga surya adalah kombinasi dari susunan kolektor surya, sistem transfer energi, dan tangki penyimpanan. Bagian utama dari pemanas air tenaga surya adalah array kolektor surya yang menyerap radiasi matahari dan mengubahnya menjadi panas. Panas ini kemudian diserap oleh fluida perpindahan panas (air, cairan yang tidak membeku, atau udara) yang melewati kolektor. Panas ini kemudian dapat disimpan atau digunakan secara langsung. Karena dipahami bahwa bagian dari sistem energi surya terpapar kondisi cuaca, mereka harus dilindungi dari pembekuan dan panas berlebih yang disebabkan oleh tingkat isolasi yang tinggi selama periode permintaan energi yang rendah.

Ada dua macam sistem kerja pemanas air tenaga surya yaitu:

  • Sistem sirkulasi alami (pasif)
  • Sistem sirkulasi paksa (aktif)

Sirkulasi alami terjadi secara konveksi alami (thermosiphoning), sedangkan sistem sirkulasi paksa menggunakan pompa atau kipas untuk mensirkulasikan perpindahan panas fluida melalui kolektor. Kecuali untuk thermosiphon dan penyimpanan kolektor terintegrasi yang tidak memerlukan kontrol, sistem air panas domestik dan layanan surya dikendalikan menggunakan termostat diferensial. Beberapa sistem juga menggunakan heat exchanger antara aliran air minum dan tangki air panas. Pada artikel kali ini, kami akan membahas sistem pasif.

Sistem Pasif

Dua macam jenis sistem pasif adalah thermosiphon and the integrated collector storage systems.

Thermosiphon

Sistem termosifon memanaskan air minum atau memindahkan fluida dan menggunakan konveksi alami untuk mengangkutnya dari kolektor ke penyimpanan. Efek thermosiphoning terjadi karena massa jenis tetesan air terhadap kenaikan suhu. Oleh karena itu, dengan aksi radiasi matahari diserap, air dalam kolektor dipanaskan dan dengan demikian memuai, menjadi lebih kecil padat, dan naik melalui kolektor ke bagian atas tangki penyimpanan. Di sana ia digantikan oleh air dingin yang telah tenggelam ke dasar tangki, dari mana itu mengalir ke kolektor. Sirkulasi terus menerus selama matahari bersinar. Karena gaya penggerak hanya perbedaan densitas yang kecil, pipa lebih besar harus digunakan untuk meminimalkan gesekan pipa. Saluran penghubung harus juga diisolasi dengan baik untuk mencegah kehilangan panas dan dimiringkan untuk mencegah pembentukan udara kantong yang akan menghentikan sirkulasi.

Gambar 1. Thermosiphon

Keuntungan dari sistem thermosiphon adalah tidak bergantung pada pompa dan pengontrol, lebih andal, dan memiliki masa pakai lebih lama daripada sistem sirkulasi paksa. Selain itu, mereka tidak memerlukan pasokan listrik untuk beroperasi dan mereka secara alami memodulasi laju aliran sirkulasi dalam fase dengan tingkat radiasi. Kerugian utama dari sistem thermosiphon adalah bahwa mereka relatif tinggi, yang membuat mereka tidak terlalu menarik secara estetis. Kerugian lain dari sistem ini terkait dengan kualitas air yang digunakan. Saat sistem terbuka, air yang sangat keras atau asam dapat menyebabkan endapan yang menyumbat atau menimbulkan korosi pada saluran cairan penyerap.

Gambar 2. Contoh Thermosiphon: flat-plate dan evacuated tube

Integrated Collector Storage Systems

Integral Collector Storage (ICS) juga bisa disebut “tangki air hitam besar”. ICS adalah bentuk paling sederhana dari sistem panas matahari karena tangki penyimpanan dapat menjadi kolektor. ICS juga sangat efisien, meskipun terbatas secara iklim. Dengan cara yang sama seperti kotak kolektor, kotak ICS diisolasi pada tiga sisi dan memiliki satu sisi kaca yang menghadap matahari. Namun, tangki air panas itu sendiri berada di dalam kotak. Tangki dicat hitam atau dengan cat selektif untuk perpindahan panas. Radiasi matahari melewati sisi kaca kotak dan menghangatkan tangki secara langsung, yang menghangatkan air di dalamnya.

Perpindahan panas matahari dari kolektor ke air adalah dengan konveksi alami, tidak ada energi luar yang diperlukan sehingga menjadi sistem yang sepenuhnya pasif. Kapan pun air panas diperlukan, air panas matahari yang disimpan di kolektor batch mengalir keluar membeli gaya gravitasi atau tekanan dingin yang menggantikannya dan berlanjut ke sistem pemanas air cadangan konvensional di dalam rumah. Jenis instalasi air panas ini adalah sistem langsung (loop terbuka) karena air yang dipanaskan adalah air yang sama dengan yang Anda minum.

Gambar 3. Integral Collector Storage. Sumber: https://sustineri.life/advantage-and-disadvantage-of-integral-collector-storage-systems/

Keuntungan utama dari sistem ICS adalah tidak memerlukan kontrol, pompa, sensor, atau bagian mekanis atau bergerak lainnya, sehingga persyaratan perawatan minimal. Sebagian besar unit ICS yang diproduksi saat ini adalah pemanas “tipe tabung progresif” yang berkebalikan dengan tangki tunggal yang lebih tua dalam kolektor batch tipe kotak yang membuatnya lebih murah daripada sistem aktif. ICS dan kolektor batch dapat dengan mudah ditambahkan ke instalasi air panas domestik yang ada. Namun, ada sejumlah kelemahan dengan sistem kolektor batch seperti berat, kehilangan panas, efisiensi dan kemungkinan pembekuan dalam cuaca dingin.

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.

https://sustineri.life/advantage-and-disadvantage-of-integral-collector-storage-systems/ (diakses pada tanggal 26 Januari 2021)

Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments