Sistem Pemanas Air Tenaga Surya Aktif

Dalam sistem aktif, air atau fluida perpindahan panas dipompa melalui kolektor. Ini biasanya lebih mahal dan sedikit kurang efisien daripada sistem pasif, terutama jika tindakan antibeku diperlukan. Selain itu, sistem aktif lebih sulit untuk dipasang kembali di rumah, terutama tempat yang tidak ada ruang bawah tanah, karena diperlukan ruang untuk peralatan tambahan, seperti tabung silinder air panas. Lima jenis sistem aktif adalah: sistem sirkulasi langsung, sistem tidak langsung, sistem udara, sistem pompa panas, dan sistem kolam.

Direct Circulation Systems

Gambar 1. Direct Circulation System

Di sistem ini, pompa digunakan untuk mensirkulasikan air minum dari penyimpanan ke pengumpul bila tersedia cukup energi matahari untuk menaikkan suhunya dan lalu kembalikan air panasnya ke tangki penyimpanan sampai dibutuhkan. Karena pompa digunakan untuk mengalirkan air, kolektor dapat dipasang baik di atas atau di bawah tangki penyimpanan. Sistem sirkulasi langsung sering menggunakan tangki penyimpanan tunggal dilengkapi dengan pemanas air tambahan, tetapi dua tangki sistem penyimpanan bisa juga digunakan. Fitur penting dari konfigurasi ini adalah katup periksa pegas yang digunakan untuk mencegah kerugian energi sirkulasi thermosiphon terbalik saat pompa tidak bekerja.

Indirect Water Heating Systems

Gambar 2. Indirect Water Heating System

Dalam sistem ini, fluida perpindahan panas disirkulasikan melalui loop kolektor tertutup ke heat exchanger, di mana panasnya ditransfer ke air minum. Fluida perpindahan panas yang umum digunakan adalah larutan etilen glikol, meskipun fluida perpindahan panas lainnya seperti minyak silikon dan refrigeran dapat digunakan. Ketika cairan yang digunakan tidak dapat diminum atau beracun, heat exchanger dinding ganda harus dipekerjakan, hal ini bisa menjadi dua heat exchanger secara seri. Heat exchanger dapat ditempatkan di dalam tangki penyimpanan, di sekitar tangki penyimpanan (mantel tangki), atau ke tangki penyimpanan eksternal. Perlu dicatat bahwa kolektor lingkaran ditutup. Oleh karena itu, tangki ekspansi dan katup pelepas tekanan diperlukan. Perlindungan suhu tambahan mungkin diperlukan untuk mencegah pengumpul fluida perpindahan panas dari pembusukan atau menjadi korosif.

Sistem seperti gambar 2 menggunakan larutan etilen glikol lebih disukai di daerah yang mengalami suhu beku yang lama, karena menawarkan perlindungan suhu beku yang baik. Sistem ini lebih mahal untuk dibangun dan dioperasikan, karena larutannya harus diperiksa setiap tahun dan diganti setiap beberapa tahun, tergantung pada kualitas larutan dan suhu sistem yang dicapai.

Air Water-Heating Systems

Gambar 3. Air Water-Heating Systems

Air Water-Heating Systems adalah sistem pemanas air tidak langsung karena udara, disirkulasikan melalui udara kolektor dan melalui saluran, diarahkan ke heat exchanger udara ke air. Dalam heat exchanger, panas ditransfer ke air minum yang juga diedarkan melalui heat exchanger dan kembali ke tangki penyimpanan. Gambar 4 menunjukkan diagram skema dari sistem tangki penyimpanan ganda. Jenis sistem ini paling sering digunakan karena sistem udara umumnya digunakan untuk pemanasan awal air panas domestik dan karenanya pemanas tambahan digunakan hanya dalam satu tangki, seperti yang ditunjukkan di gambar.

Keuntungan dari sistem ini adalah udara tidak perlu dilindungi dari pembekuan atau pendidihan, korosi, dan degradasi cairan. Selain itu, sistem lebih hemat biaya karena tidak memerlukan nilai-nilai keamanan atau bejana ekspansi. Kekurangannya adalah peralatan seperti ducting dan kipas dibutuhkan lebih banyak daripada perpipaan dan pompa, kebocoran udara sulit untuk dideteksi, dan listrik yang digunakan menggerakan kipas umumnya lebih tinggi daripada sistem cair.

Heat Pump Systems

Heat pump menggunakan energi mekanik untuk mentransfer energi panas dari sumber lingkungan yang bersuhu tinggi ke suhu yang lebih rendah. Keuntungan yang lebih besar dari sistem heat pump yang digerakkan listrik, dibandingkan dengan pemanas listrik resistansi atau bahan bakar yang mahal, adalah koefisien kinerja heat pump (COP; rasio kinerja pemanasan terhadap energi listrik) lebih besar dari satu untuk pemanasan; sehingga menghasilkan 9 hingga 15 MJ panas untuk setiap kilowatt jam energi yang disuplai ke kompresor yang menghemat pada pembelian energi.

Heat pump adalah sebuah sistem dengan penguapan langsung dari fluida kerja dari heat pump di kolektor panas. Kondensor heat pump sebenarnya adalah heat exchanger yang dibungkus di sekitar tangki penyimpanan. Pada cara ini, biaya sistem awal dan kebutuhan energi sistem diminimalkan. Kemungkinan kerugian dari sistem ini adalah perpindahan panas kondensor dibatasi oleh konveksi bebas dari dinding tangki yang dapat diminimalkan dengan menggunakan luas perpindahan panas yang besar di dalam tangki. Kerugian yang lebih penting dari sistem ini adalah sirkuit pendinginan heat pump harus dievakuasi dan dibebankan di lokasi yang membutuhkan peralatan khusus dan keahlian.

Pool Heating Systems

Gambar 4. Pool heating system. Sumber: https://www.energy.gov/energysaver/solar-swimming-pool-heaters

Air kolam dipompa melalui filter dan kemudian melalui kolektor surya, di mana ia dipanaskan sebelum dikembalikan ke kolam. Di iklim panas, pengumpul juga dapat digunakan untuk mendinginkan kolam selama bulan-bulan puncak musim panas dengan mengedarkan air melalui pengumpul pada malam hari. Beberapa sistem termasuk sensor dan katup otomatis atau manual untuk mengalihkan air melalui kolektor ketika suhu kolektor lebih besar dari suhu kolam. Ketika suhu kolektor mirip dengan suhu kolam, air yang disaring hanya melewati kolektor dan dikembalikan ke kolam.

Kolektor kolam surya terbuat dari bahan yang berbeda. Jenis yang diperlukan tergantung pada iklim dan kegunaan kolektor. Jika Anda hanya akan menggunakan kolam saat suhu di atas titik beku, maka Anda mungkin hanya memerlukan sistem pengumpul tanpa kaca. Kolektor tanpa kaca tidak termasuk penutup kaca (glazur). Mereka umumnya terbuat dari karet atau plastik yang diperlakukan dengan penghambat cahaya ultraviolet (UV) untuk memperpanjang umur panel. Karena suku cadangnya yang murah dan desainnya yang sederhana, kolektor tanpa kaca biasanya lebih murah daripada kolektor berkaca. Sistem tanpa kaca ini bahkan dapat bekerja untuk kolam dalam ruangan di iklim dingin jika sistem dirancang untuk mengalirkan kembali ke kolam saat tidak digunakan. Bahkan jika Anda harus mematikan sistem selama cuaca dingin, pengumpul tanpa kaca mungkin lebih hemat biaya daripada memasang sistem pengumpul kaca yang lebih mahal.

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA SEPUTAR ENERGI TERBARUKAN !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

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

https://www.energy.gov/energysaver/solar-swimming-pool-heaters (diakses pada tanggal 27 Januari 2022)

Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments