## JSTI

## Jurnal Sistem Teknik Industri
*Corresponding author at: Jln. Almameter Kampus USU, Medan, 20155, Indonesia
E-mail address: terang1@usu.ac.id https://doi.org/10.32734/jsti.v23i1.5356 Attribution-NonCommercial 4.0 International. Some rights reserved Copyright © 2021 Published by Talenta Publisher, ISSN: 1411-5247 e-ISSN: 2527-9408 Journal Homepage: http://talenta.usu.ac.id/jsti/

## Performansi Pipa Bersirip Alat Penukar Kalor Udara- Tanah Menggunakan Siklus Terbuka
Terang  UHSG  Manik 1 ,  Tulus  Burhanuddin  Sitorus 2 ,  Mangontang Situmorang 3
1,2,3 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan, Indonesia
2 PUI Energi Berkelanjutan dan Biomaterial
Abstract. In heat exchanger analysis using the Earth Air Heat Exchanger method, the overall heat transfer coefficient is known. This tool uses tubes in its design. The weakness of tube and plate type heat exchangers is the relatively low heat transfer coefficient, which can only reach  a  maximum  of  60%. Therefore,  a  method to  improve  the  heat transfer  efficiency  is using a fin. The purpose of this study is to calculate and compare the effectiveness (ε) value of experimental and theoretical of the Earth Air Heat Exchanger, as well as to find out the value of the coefficient of performance. The result showed that the average COP value of the experimental result is 0.63 at a speed of 1 m / s, 0.54 at the speed of 2 m / s, and 0.75 at the speed of 3 m / s, while theoretically is 0 , 73 at 1 m / s, 0.57 at 2 m / s, and 0.80 at 3m / s. For the value of the average effectiveness of the experimental results obtained 0.85 at the speed of 1 m / s, 0.93 at the speed of 2 m / s, and 0.89 at the speed of 3 m / s, while the theoretical result is 0.995 at the speed of 1 m / s, 0.997 at 2 m / s, and 0.998 at 3 m / s.
Keyword:  Earth  Air  Heat  Exchanger,  Coefficient  of  Performance,  Overall  Heat  Transfer Coefficient
Abstrak. Pendinginan ruangan mempergunakan metode sistem transfer kalor pada lapisan tanah atau Earth Air Heat Exchanger (EAHE). Dalam analisis perangkat pengubah panas, dikenal  koefisien  transfer  kalor  keseluruhan  (Overall  Heat  Transfer  Coefficient).  Heat exchanger  tipe  ini  menggunakan  tube  pada  desainnya.  Kekurangan  dari  heat  exchanger bertipe  tubular  dan  plat  adalah  koefisien  transfer  kalor  yang  relatif  rendah,  hanya  dapat mencapai  maksimal  60%.  Sehingga  salah  satu  metode  untuk  menningkatkan  efisiensi transfer kalor  adalah  dengan  cara memperluas permukaan dengan mempergunakan sirip. Tujuan penelitian ini adalah untuk menghitung dan membandingkan nilai efektivitas (ε) dari alat  penukar  kalor  udara  tanah  hasil  eksperimen  dan  teoritis,  dan  juga  mengetahui  nilai Coeficient of Performance  secara teoritis dan eksperimen. Hasil yang didapatkan yaitu nilai COP  rata-rata  resultan  percobaan  merupakan  0,63  dalam  kelajuan  1  m  /  s,  0,54  dalam kelajuan 2 m / s, dan 0,75 dalam kelajuan 3 m / s, sedangkan secara teoritis didapatkan 0,73 dalam kelajuan 1 m / s, 0,57 dalam kelajuan 2m / s, 0,80 dalam kelajuan 3m / s. Pada nilai tingkat keefektifan rata-rata dari resultan percobaan diperoleh 0,85 dalam kelajuan 1 m / s, 0,93  dalam  kelajuan  2  m/s  dan  0,89  dalam  kelajuan  3  m  /  s,  sedangkan  resultan  secara teoritis didapatkan 0,995 dalam kelajuan 1 m s, 0,997 dalam kelajuan 2 m/s dan 0,998 dalam kelajuan 3 m s
Kata Kunci: Earth Air Heat Exchanger, Coefficient of Performance, Overall Heat Transfer Coefficient
Received 10 January 2021 | Revised 18 January 2021 | Accepted 25 January 2021

## 1. Pendahuluan
Saat  ini  dalam  hal  pemanfaatan  energi,  setiap  orang  berlomba-lomba  mencari  sumber  energi alternatif. Indonesia adalah negara tropik yang hanya memiliki dua musim, yaitu musim kemarau dan  musim  hujan  [1].  Pada  musim  kemarau  terjadi  peningkatan  temperatur,  Dengan  adanya pemanasan global mengakibatkan peningkatan temperatur di daerah tropis meningkat pesat [2]. Untuk mengatasi kenaikan suhu ini, masyarakat biasanya menggunakan AC (AC) dan kipas angin untuk mendinginkan ruangan, karena AC dan kipas angin memerlukan energi yang lebih banyak, sehingga  hanya  energi  sekitar  yang  digunakan  saat  mendinginkan  ruangan,  misalnya menggunakan metode heat transfer system. Lapisan tanah atau penukar panas udara bumi (EAHE) [3].
Sistem  transfer  kalor  pada  lapisan  tanah  merupakan  proses  mendinginkan  udara  yang mempergunakan tanah selaku adsorben panas. Udara disalurkan melalui pipa yang ditanam dalam tanah berubah menjadi dingin karena panas dalam udara akan diabsorbsi oleh tanah, hal ini terjadi karena perbedaan temperatur antara tanah dan udara yang mengalir dalam pipa [4]. Pemanfaatan metode system perpindahan panas pada lapisan tanah ini, mengurangi penggunaan energi yang mana  energi  yang  kita  pergunakan  dalam  keseharian  berasal  dari  bahan  bakar  fosil  yang jumlahnya makin hari semakin berkurang.
Studi  ini  dilakukan  bertujuan  untuk  mengetahui  temperature  dan  pengaruh  kecepatan  fluida terhadap penurunan pada suhu keluar (T out ) pipa tanam yakni, yang terjadi secara eksperimen dan teoritis.  Kemudian,  dilakukan  penghitungan  dan  pembandingan  nilai  efektivitas  ( 𝜀 )  dari  alat penukar  kalor  udara  tanah  hasil  eksperimen  dan  teoritis,  termasuk  untuk  memahami  nilai Coeficient of Performance pada pipa tanam bawah tanah [5].
Riset  ini  difokuskan  kepada  beberapa  hal  agar  hasil  yang  dicapai  sesuai  dengan  maksud  dan tujuan  penelitian.  Pertama,  sistem  perpindahan  panas  pada  lapisan  tanah  menggunakan  siklus terbuka.  Kedua,  aliran  fluida  diasumsikan  turbulen.    Ketiga,  temperatur  dalam  pipa  dianggap seragam  dalam  sumbu  aksial,  dan  Keempat,  fluida  penghantar  panas  yang  digunakan  adalah udara.
Jika  dimensi  dari  sebuah  sistem  EAHE  diketahui,  perhitungan  laju  perpindahan  panas  dapat dihitung  menggunakan  metode    log  mean  temperature  difference  (LMTD)  atau  menggunakan metode bilangan NTU [6]. Dalam penelitian ini menggunakan metode e-NTU. Temperatur udara keluar ditentukan menggunakan rumus keefektivitasan dari EAHE yang merupakan fungsi unit bilangan  transfer  (NTU).  Nilai  NTU  terdiri  dari  tiga  parameter,yaitu  :  koefisien  perpindahan panas  konveksi  (h),  luas  penampang  dalam  pipa  (A),  laju  aliran  massa  (ṁ)  yang  nilainya bervariasi [7]. Luas penampang bagian dalam pipa adalah fungsi dari diameter, D, dan panjang pipa dari alat penukar kalor udara-tanah, rumusnya adalah sebagai berikut:
(1)
Koefisien perpindahan panas konveksi didalam pipa ditentukan dengan rumus:
h = NuK D (2)
Sebuah sistem EAHE dapat diasumsikan bahwa permukaan dalam pipa yang digunakan dalam EAHE  adalah  halus,  hubungan  bilangan  Nu  diberikan  oleh  [8]  dapat  digunakan  untuk mensimulasikan performansi dari system, dengan menggunakan rumus:
Nu = f /8 ( Re -1000 ) Pr 1+12.7 √( f 8 ⁄ ) ( Pr 2 3 ⁄ -1) (3)
Untuk  aliran  turbulen  dengan  bilangan  Reynold 2300  <  Re  < 5 x 10-6     dan  permukaan  halus maka digunakan persamaan berikut untuk menghitung koefisien gesek [9]:
f = (1.82 log Re-1.64) -2 (4)
Sementara  itu,  bilangan  Reynold  berhubungan  dengan  rata-rata  kecepatan  udara  dan  diameter menggunakan persamaan [10]:
Re = ρv a D µ (5)
Total perpindahan panas dari udara ketika mengalir didalam pipa ditentukan melalui:
𝑄 ℎ = ṁ𝐶 𝑝 (𝑇 𝑜𝑢𝑡 − 𝑇 𝑖𝑛 ) (6)
Apabila  disebabkan  oleh  konveksi  antara  aliran  udara  dengan  dinding  pipa,  maka  perpindahan panas dapat ditentukan :
𝑄 ℎ = ℎ𝐴∆𝑇 𝑙𝑚 (7)
dimana ∆𝑇 𝑙𝑚 adalah  logaritma  dari  perbedaan  temperatur  rata-rata,  didapat  melalui  ( 𝑇 𝑠𝑜𝑖𝑙 = 𝑇 𝑤𝑎𝑙𝑙 ) [11]:
∆𝑇 𝑙𝑚 = 𝑇 𝑖𝑛 −𝑇 𝑜𝑢𝑡 𝑙𝑛⌈ 𝑇𝑖𝑛−𝑇𝑤𝑎𝑙𝑙 𝑇𝑜𝑢𝑡−𝑇𝑤𝑎𝑙𝑙 ⌉ (8)
Temperatur udara pada sisi keluar pipa sistem penukar kalor tanah-udara (𝑇 𝑜𝑢𝑡 ) dapat ditentukan dalam bentuk fungsi eksponensial [12] dari temperatur dinding pipa (𝑇 𝑤𝑎𝑙𝑙 ) dan temperatur pada sisi masuk (𝑇 𝑖𝑛 ) dengan mengeliminasi 𝑄 ℎ dari persamaan (4) dan (5).
𝑇 𝑜𝑢𝑡 = 𝑇 𝑤𝑎𝑙𝑙 + (𝑇 𝑖𝑛 −   𝑇 𝑤𝑎𝑙𝑙 )𝑒 −( ℎ𝐴 ṁ𝐶𝑝 ) (9)
Jika dimisalkan pipa dengan panjang yang tak terhingga (A = ∞), maka udara akan didinginkan setingkat  dengan  suhu  dinding  dalam  pipa.  Sehingga  rumus  keefektivitasan  dari  perangkat pengubah panas udara-tanah adalah:
Ɛ = 𝑇𝑖𝑛−𝑇𝑜𝑢𝑡 𝑇𝑖𝑛−𝑇𝑤𝑎𝑙𝑙 = 1 − 𝑒 −(ℎ𝐴 ṁ𝐶𝑝 ⁄ ) (10)
Sementara itu, untuk nilai bilangan NTU:
𝑁𝑇𝑈 = ℎ𝐴 ṁ𝐶𝑝 Ɛ = 𝑇𝑖𝑛−𝑇𝑜𝑢𝑡 𝑇𝑖𝑛−𝑇𝑤𝑎𝑙𝑙 = 1 − 𝑒 −(ℎ𝐴 ṁ𝐶𝑝 ⁄ ) (11)
sehingga diperoleh persamaan [13]:
Ɛ = 1 − 𝑒 −𝑁𝑇𝑈 (12)
Keefektivitasan  dari  sebuah  alat  penukar  kalor  udara  tanah  ditentukan  dengan  bilangan  NTU.
Dengan  meningkatnya  nilai  NTU,  maka  nilai  keefektivitasan  akan  semakin  meningkat  namun kurvanya akan semakin rata. Pertambahan nilai keefektivitasan akan semakin kecil apabila nilai NTU lebih besar dari 3.
Koefisien performansi atau sering disingkat COP adalah rasio antara kapasitas pendinginan dari alat penukar kalor udara-tanah 𝑄 𝑐 dengan konsumsi daya listrik pada peralatan mekanis seperti blower , menggunakan persamaan [14]:
𝐶𝑂𝑃 = 𝑄 𝑐 𝑃 𝑓 (13)
dimana P f adalah  daya  yang  dibutuhkan  oleh  blower  (Watt), Q c adalah  kapasitas  pendinginan (Watt),
𝑄 𝑐 =  ṁ. 𝐶 𝑝 (𝑇 𝑖𝑛 − 𝑇 𝑜𝑢𝑡 ) (14)
dimana ṁ merupakan  laju  aliran  massa  (kg/s), 𝑎𝑑𝑎𝑙𝑎ℎ kapasitas  kalor  spesifik  udara  (J/kgK), adalah temperatur pada sisi masuk (K), dan 𝑇 𝑜𝑢𝑡 adalah temperatur pada sisi keluar (K).

## 2. Metodologi Penelitian

## 2.1.  Material
Untuk mendukung hasil penelitian yang maksimal sesuai denga tujuan yang ingin dicapai, maka didalam  melakukan  eksperimen,  peneliti  menggunakan  beberapa  alat  dan  bahan,  yaitu  blower, inverter, pipa dan sambungan pipa, instrumen pengukuran, Cole Palmer 18200-40, termokopel, dan anemometer.

## 2.2.  Pengambilan Data
Gambar 1 menampilkan dimensi dari perangkat pengubah panas udara-tanah secara skematik.
Gambar 1 Desain Perangkat Pengubah Panas Udara-Tanah
Pipa yang dipergunakan adalah pipa dengan bahan mildstell seperti tampak pada gambar 3. Pipa memiliki diameter dalam ( D i ) sebesar  0,0625 m. Panjang total keseluruhan pipa sebesar 5,92 m dan panjang pipa yang ditanam horisontal pada kedalaman 2 m adalah 0,66 m.
Pipa kemudian akan ditanam pada kedalaman 2 m seperti tampak pada gambar 4. Ukuran lubang disiapkan 2 x 1 m dengan kedalaman 2 m. Tanah pada kedalaman 2 m berjenis tanah lempung yang padat dan keras.

## Gambar 2 Rangkaian Pipa
Pipa dirangkai dan disambung terlebih dahulu diatas permukaan tanah. Hal ini bertujuan untuk memberikan waktu agar lem pada tiap sambungan pipa dapat mengering dengan sempurna.
Gambar 4 Skema Eksperimen
Gambar 4 menampilkan skema eksperimental penelitian. Termokopel yang diletakkan pada titik pengukuran  temperatur  sepanjang  pipa  dan  dihubungkan  dengan  komputer  menggunakan  data akuisisi Cole-Palmer 18200-40 8  chanel.  Zona  diletakkan  sepanjang  pipa  horizontal.  Dan  satu titik termokopel diletakkan pada kedalaman tanah 2 m serta pada titik 0,5 m diatas permukaan tanah untuk mengukur temperatur lingkungan. Hasil akuisisi ditampilkan dalam bentuk data dan grafik  menggunakan software  Tracer-Daq .  Data  yang  diperoleh  kemudian  disimpan  dalam bentuk file .txt.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pada  studi  ini,  analisa  perpindahan  panas  alat  penukar  kalor  udara  tanah  ini  diasumsikan temperatur dinding pipa dalam sumbu-x seragam, dan perpindahan panas dianalisa pada pipa yang ditanam. Pipa yang digunakan berjenis MIDL STEEL dengan diameter 3 inchi atau 0,0742 m dan dengan  panjang  26,5  m.  Maka,  didalam  eksperimen,  peneliti  menggunakan  beberapa  alat  dan bahan,  yaitu  blower,  inverter,  pipa  dan  sambungan  pipa,  instrument  pengukuran, Cole  Palmer 18200-40, termokopel dan nanometer.

## 3.1.  Temperatur Keluaran
Gambar 5 menunjukkan suhu input rata-rata diperoleh sebesar 30,64 o C dan Suhu output rata-rata adalah sebesar 25,24 o C.
Gambar 5 suhu Keluaran Teoritis untuk V udara = 1 m/s
Gambar  5  menunjukkan  bahwa  penukar  panas  udara-tanah  dapat  menurunkan  suhu  rata-rata sebesar  5,4 o C.  Sementara  itu,  Gambar  6  menunjukkan  temperatur  input  rata-rata  30,23 o C  dan temperatur output rata-rata 26,06 o C..
Gambar 6 Suhu Keluaran Teoritis untuk V udara = 2 m/s
Gambar 6 diatas menunjukkan bahwa alat Earth Air Heat Exchanger (EAHE) dianggap mampu menurunkan  suhu  rata-rata  sebesar  4,17 o C. Pada  Gambar  9,  menunjukkan  Suhu  input  rata-rata diperoleh sebesar 31,38 o C dan suhu output rata-rata adalah sebesar 25,65 o C.
Gambar 7 Suhu Keluaran Teoritis untuk V udara = 3 m/s
Gambar 7 diatas menunjukkan bahwa alat Earth Air Heat Exchanger (EAHE) dianggap mampu menurunkan suhu rata-rata sebesar 4,73 o C.
Dari ketiga grafik diatas didapat nilai 𝑇 𝑜𝑢𝑡 rata-rata sebagai berikut:
Tabel 1 Temperatur Keluaran ( T out ) Teoritis Tanggal V udara (m/s) Statistik T out ( o C) 20/04/18 1 Rata-rata 27.2453 24/04/18 2 Rata-rata 26.0647 27/04/18 3 Rata-rata 25,8690
Secara  teoritis  dapat  diliha8  dari  tabel  1  bahwa  dengan  meningkatnya  kecepatan  udara  masuk ( 𝑉 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 )  maka  temperatur  keluaran  ( 𝑇 𝑜𝑢𝑡 )  akan  semakin  menurun.  Pada  kecepatan  1  m/s temperatur  keluaran  rata-rata  sebesar  27,24 o C  dan  menurun  sampai  25,86 o C  untuk  kecepatan udara 3 m/s.

## 3.2.  Perbandingan Temperatur Keluaran Eskperimental vs Teori
Gambar 8 dibawah ini menampilkan grafik perbandingan 𝑇 𝑜𝑢𝑡 teoritis dan eksperimental.
Gambar 8 Perbandingan 𝑇 𝑜𝑢𝑡 Eksperimental dan  Teoritis ( V udara = 1 m/s )
Sementara itu, Gambar 9, menampilkan perbandingan 𝑇 𝑜𝑢𝑡 teoritis dan eksperimental untuk V udara = 2 m / s .
Gambar 9 Perbandingan 𝑇 𝑜𝑢𝑡 Eksperimental dan  Teoritis ( V udara = 2 m/s )
Gambar  10  dibawah  menunjukkan  grafik  perbandingan 𝑇 𝑜𝑢𝑡 teoritis  dan  eksperimental  untuk V udara = 3 m / s .
Gambar 10 Perbandingan 𝑇 𝑜𝑢𝑡 Eksperimental dan  Teoritis ( V udara = 3 m/s )
Dari ketiga grafik, dapat kita ambil nilai rata-rata suhu output baik untuk hasil teoritis begitupun eksperimental seperti ditunjukkan dalam Tabel 2, sebagai berikut.
Tabel 2 Perbandingan Suhu Output Percobaan dan Teoritis
V udara Statistik T in ( o C) T out ( o C) Galat Eksperimental Teoritis 1 max 32,19 26,99 26,06 0,67% 2 max 31,32 26,69 25,01 1,02% 3 max 33,37 26,22 25,86 1,44%
Tabel 2 di atas menampilkan bahwa kesalahan suhu keluaran rata-rata (T out ) yang diberikan oleh model eksperimental dan model teoritis bervariasi antara 0,67% dan 1,44%. Suhu udara keluaran rata-rata dari pengubah panas menurun bersamaan dengan meningkatnya kecepatan udara yang memasuki pengubah panas udara-tanah. Suhu keluaran rata-rata eksperimental lebih tinggi dari suhu keluaran teoritis rata-rata.

## 3.3.  Performansi Termal Alat Penukar Kalor Udara-Tanah

## A. Performansi secara Teoritis
Dengan menggunakan persamaan (14), maka didapat nilai efektivitas alat penukar kalor secara teoritis sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 3sebagai berikut:
Tabel 3 Nilai NTU 𝑉 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 (m/s) Statistik NTU 1 Maksimum 1,5147 Rata-rata 1,5144 2 Maksimum 1,2185 Rata-rata 1,2130 3 Maksimum 1,2683 Rata-rata 1,2656

## B. Performansi secara Eksperimental
Untuk  mendeterminasikan  keefektivitasan  perangkat  pengubah  panas  (e)  untuk  data  hasil percobaan didapat dari persamaan (13), sebagaimana ditunjukkan melalui Tabel 4 berikut:
Tabel 4 Efektivitas Eksperimental dari Alat Penukar Kalor Udara-Tanah
𝑉 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 (m/s) Statistik Efektivitas (ε) Eksperimental 1 Maksimum 0,954 Rata-rata 0,859 2 Maksimum 0,883 Rata-rata 0,816 3 Maksimum 0,923 Rata-rata 0,897
Dari  Tabel  4  diatas,  dapat  dicermati  bahwasanya  efektivitas  rata-rata  alat Earth  Air  Heat Exchanger (EAHE)  pada  kecepatan  udara  masuk  3m/s  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan kecepatan udara masuk 1 m/s maupun pada kecepatan 2 m/s.  Sementara itu, nilai tertinggi dari efektivitas  alat Earth  Air  Heat  Exchanger (EAHE)  dicapai  pada  kelajuan  udara  mas uk 1  m/s sebesar 0,954. Berdasarkan perhitungan  pada tabel 2 dan 3, maka dapat diketahui perbandigan efektivitas eksperimental dengan  efektivitas teoritis sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 5.
Nilai  efektivitas  alat Earth  Air  Heat  Exchanger (EAHE)  secara  teoritis  didapat  dari  fungsi hubungan antara NTU dan e, dengan menggunakan persamaan (12).
Tabel 5 Perbandingan Efektivitas Eksperimental dengan  Efektivitas Teoritis
𝑉 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 (m/s) Statistik Efektivitas (ε) Teoritis Efektivitas (ε) Eksperimental Perbedaan (%) 1 Maksimum 0,995 0,954 4,08 Rata-rata 0,995 0,859 13,70 2 Maksimum 0,997 0,883 11,44 Rata-rata 0,997 0,816 18,17 3 Maksimum 0,998 0,923 7,55 Rata-rata 0,998 0,897 10,15
Tabel  5  diatas  menunjukkan  bahwa  keefektivitasan  alat Earth  Air  Heat  Exchanger (EAHE) dipengaruhi kecepatan udara masuk. Hal ini dibuktikan berdasarkan eksperimen rata-rata bahwa pada saat alat penukar kalor diberi kecepatan udara masuk ( 𝑉 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 ) sebesar 1 m/s, keefektivitasan alat penukar kalor ini sebesar 0,859. Seiring dengan peningkatan kecepatan udara masuk menjadi 2  m/s,  keefektivitasan  rata-rata  sebesar  0,816,  Namun  pada  kelajuan  udara  masuk  3  m  /  s keefektifitasan rata-rata adalah 0,897.

## 3.4.  Nilai Koefisien Performansi (Coefficient of Performance)
Dengan  mengunakan  persamaan  (13)  dan  (14),  maka  diperoleh  nilai  kapasitas  pendinginan ( cooling capacity) secara eksperimental, sebagai berikut.
Tabel 6 Kapasitas Pendinginan secara Eksperimental
𝑉 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 (m/s) Statistik NTU 1 Maksimum 31,47 Rata-rata 23,27 2 Maksimum 47,03 Rata-rata 39,05 3 Maksimum 108,55 Rata-rata 80,43
Dari Tabel 6 diatas, diketahui bahwa kapasitas pendingin dengan kelajuan udara masuk ( 𝑉 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 ) sebesar  1  m/s  adalah  31,47 W,  nilai  kapasitas  pendingin  meningkat  menjadi  108,55  W  seiring dengan  meningkatnya  kelajuan  udara  masuk  ( 𝑉 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 )  menjadi  3  m  /  s.  Sementara  itu,  Tabel  7 menunjukkan nilai kapasitas pendinginan secara teoritis.
Tabel 7 Kapasitas Pendinginan secara Teoritis
𝑉 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 (m/s) Statistik Efektivitas (ε) Teoritis Efektivitas (ε) Eksperimental Perbedaan (%) 1 Maksimum 34,50 31,47 8,786% Rata-rata 27,00 23,27 13,81% 2 Maksimum 57,03 47,03 17,53% Rata-rata 47,73 39,05 18,18% 3 Maksimum 114,80 108,55 4,778% Rata-rata 85,80 80,43 6,262%
Daya yang dipergunakan bertambah bersamaan dengan penambahan load pada alat penghembus untuk  menciptakan  kecepatan  udara.  Harus  diketahui  bahwa  nilai  penggunaan  daya  yang dipergunakan harus paling tidak kurang dari kapasitas pendinginan penukar panas udara-tanah.
Dari Tabel 8, dapat dilihat bahwa dengan peningkatan kelajuan udara masuk ( 𝑉 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 ) melalui 1 m/s ke 2, dan 3 m / s, maka nilai COP perangkat Earth Air Heat Exchanger (EAHE) meningkat sebesar  1,01  dari  0,85. Maximum  COP  value diperoleh  dengan  kelajuan  udara  masuk  3  m/s sebesar  1,01.    Maka  nilai  COP  alat  penukar  kalor  udara-tanah  dari  hasil  eksperimental  dapat diketahui sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 8 sebagai berikut.
Tabel 8 Nilai COP Hasil Eksperimen 𝑉 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 (m/s) Statistik COP 1 Maksimum 0,85 Rata-rata 0,63 2 Maksimum 0,65 Rata-rata 0,54 3 Maksimum 1,01 Rata-rata 0,75
Sementara itu, Tabel 9 menunjukkan hasil COP alat penukar kalor udara-tanah berdasarkan hasil perhitungan teoritis.
Tabel 9 Perbandingan Coefficient of Performance Teoritis dengan Eksperimental
𝑉 𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 (m/s) Statistik COP Teoritis COP Eksperimental Perbedaan (%) 1 Maksimum 0,93 0,85 8,786% Rata-rata 0,73 0,63 13,81% 2 Maksimum 0,79 0,65 17,53% Rata-rata 0,66 0,54 18,18% 3 Maksimum 1,06 1,01 4,77% Rata-rata 0,80 0,75 6,262%
Nilai  COP  yang  diberikan  dari  hasil  teori  juga  menunjukkan  gejala  yang  sama  dengan  hasil eksperimental.  Dimana  COP  meningkat  dengan  bertambahnya  kelajuan  aliran  udara  masuk melalui 1 m/s ke 3 m/s. Dari data Tabel 9 diatas, diketahui bahwa kecepatan  udara masuk 3 m/s menghasilkan nilai COP rata-rata yang paling tinggi. Hal ini disebabkan karena  konsumsi daya blower tinggi tidak disertai dengan Cooling Capacity yang tinggi.
Grafik pada Gambar 11 berikut ini menampilkan  hubungan antara bilangan NTU dengan  COP untuk  tiap  kecepatan  udara  masuk.  Grafik  hubungan  NTU  dengan  COP  pada  kecepatan  udara masuk 2 m/s ditampilkan melalui Gambar 13, sebagai berikut.
Gambar 11 Grafik NTU dengan COP dengan V udara = 1 m/s
Dari grafik pada Gambar 11,  dapat dilihat bahwa nilai COP teoritis lebih tinggi dibandingkan nilai COP eksperimental.
Gambar 12 Grafik NTU dengan COP dengan V udara = 2 m/s
Dari grafik pada Gambar 12,  dapat dilihat bahwa nilai COP teoritis lebih tinggi dibandingkan nilai COP eksperimental
Gambar 13 Grafik NTU dengan COP dengan V udara = 3 m/s
Dari  grafik  pada  Gambar  13  diatas,    dapat  dilihat  bahwa  nilai  COP  teoritis  lebih  tinggi dibandingkan nilai COP eksperimental. Ketiga grafik menunjukkan gejala yang sama yaitu COP dari  sebuah  perangkat  pengganti  panas-udara  tanah  semakin  meningkat  bila  angka  NTU  aliran udara dalam pipa mengalami peningkatan. Semakin meningkatnya nilai COP dikarenakan suhu udara yang tinggi masuk kedalam perangkat pengganti panas. Dimana suhu yang semakin tinggi, kapasitas  panas  spesifik  akan  meningkat  juga.  Hal  ini  akan  mempengaruhi  meningkatnya  nilai cooling capacity dari alat Earth Air Heat Exchanger (EAHE).

## 4. Kesimpulan
Pendinginan ruangan dengan mempergunakan metode sistem transfer kalor dalam lapisan tanah.
Dalam  analisis  perangkat  pengganti  panas,  diketahui  koefisien  transfer  kalor  keseluruhan ( Overall Heat Transfer Coefficient ).
Heat exchanger tipe ini menggunakan tube pada desainnya.  Kekurangan dari tubular dan  plate heat exchanger adalah koefisien perpindahan panasnya relatif rendah, hingga 60%. Oleh karena itu,  Salah  satu  metode  untuk  meningkatkan  tingkat  efisiensi  transfer  kalor  yaitu  dengan memperluas permukaan dengan memperggunakan heat sink.. Tujuan penelitian ini adalah untuk menghitung dan membandingkan  nilai  efektivitas (ε) dari alat penukar kalor  udara  tanah  hasil eksperimen dan teoritis, dan juga mengetahui nilai Coeficient of Performance secara teoritis dan eksperimen. Hasil yang didapatkan yaitu Average COP Value resultan dari percobaan merupakan 0,63 dalam kelajuan 1 m/s, 0,54 dalam kelajuan 2 m s, 0,75 dalam kelajuan 3 m / s, dan secara teoritis 0,73 di kelajuan 1 m/s, 0,57 dalam kelajuan 2m/s, 0,80 dalam kelajuan 3m/s. Untuk tingkat validitas rata-rata resultan percobaan diperoleh 0,85 dalam kelajuan 1m/s, 0,93 diperoleh dalam kelajuan 2m/s, 0,89 diperoleh pada kelajuan 3 m/s, dan hasil teoritis diperoleh pada kelajuan 1m/s adalah 0,995. 0,997 pada 2m / s, 0,998 pada 3 m / s.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis menyampaikan rasa terimakasih kepada DRPM DIKTI atas bantuan dana yang diberikan melalui proyek penelitian terapan unggulan perguruan tinggi (PTUPT) tahun 2020.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Y.  Cengel, Heat  Transfer :  A  Practical  Approach ,  2nd  ed.  New  York:  Mc  Graw-Hill, 2003.
[2] F. P. Incropera and D. P. Dewitt, Introduction to Heat Transfer , 7th ed. New York: John Wiley & Sons, 2011.
[3] D.  Belatrache,  S.  Bentouba,  and  M.  Bourouis,  “Numerical  analysis  of  earth  air  heat exchangers at operating conditions in arid climates,” Int. J. Hydrogen Energy , vol. 42, no. 13, pp. 8898–8904, 2017, doi: 10.1016/j.ijhydene.2016.08.221.
[4] H.  Ben  Jmaa  Derbel  and  O.  Kanoun,  “Investigation  of  the  ground  thermal  potential  in tunisia focused towards heating and cooling applications,” Appl. Therm. Eng. , vol. 30, no. 10, pp. 1091–1100, 2010, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2010.01.022.
[5] T. S. Bisoniya, “Design of earth–air heat exchanger system,” Geotherm. Energy , vol. 3, no. 1, 2015, doi: 10.1186/s40517-015-0036-2.
[6] H.  BULUT,  Y.  DEMİRTAŞ,  R.  KARADAĞ,  and  İ.  HİLALİ,  “ID  57  Presentation Experimental analysis of an Earth Tube Ventilation system under Hot and Dry Conditions H . BULUT ID 57  - Experimental  Analysis  of an Earth Tube Ventilation System under Hot and Dry Climatic Conditions,” 2015.
[7] J. Pfafferott, “Evaluation of earth-to-air heat  exchangers  with a standardised method to calculate  energy  efficiency,” Energy  Build. ,  vol.  35,  no.  10,  pp.  971–983,  2003,  doi: 10.1016/S0378-7788(03)00055-0.
[8] J. Vaz, M. A. Sattler, R. da S. Brum, E. D. dos Santos, and L. A. Isoldi, “An Experimental Study On The Use of Earth-Air Heat Exchanger (EAHE),” Energy and Buildings. , vol. 72, pp. 122–131, 2014.
[9] H. Wu, S. Wang, and D. Zhu, “Modelling and evaluation of cooling capacity of earth–air– pipe systems,” Energy Convers. Manag. , vol. 48, no. 5, pp. 1462–1471, 2007.
[10] D. Yang, Y. Guo, and J. Zhang, “Evaluation of the thermal performance of an earth-to-air heat exchanger (EAHE) in a harmonic thermal environment,” Energy Convers. Manag. , vol. 109, pp. 184–194, 2016, doi: 10.1016/j.enconman.2015.11.050.
[11] P.  Hollmuller  and  B.  Lachal,  “Air-soil  heat  exchangers  for  heating  and  cooling  of buildings:  Design  guidelines,  potentials  and  constraints,  system  integration  and  global energy  balance,” Appl. Energy , vol. 119, pp. 476–487, 2014, doi:
10.1016/j.apenergy.2014.01.042.
[12] J. P. Holman, Perpindahan Kalor , 2nd ed. Jakarta: Erlangga.
[13] F. Kreith and M. S. Bohn, Principles Of Heat Transfer , 4th ed. New York: Harper and Row, 1986.
[14] R. Kumar, A. R. Sinha, B. K. Singh, and U. Modhukalya, “A design optimization tool of earth-to-air heat exchanger using a genetic algorithm,” Renew. Energy , vol. 33, no. 10, pp. 2282–2288, 2008.