Yunianto, dkk./ ROTASI, Vol. 22  No. 2  (April  2020) Hal. 142-148

## Uji Prestasi Pemanas Air Tenaga Matahari Jenis Tabung dengan Variasi Arah  Kolektor
Terhadap Datangnya Sinar Matahari
Bambang Yunianto a, * a Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jl. Prof. Sudharto, SH., Tembalang-Semarang 50275, Telp. +62247460059
*E-mail: byunianto20@gmail.com

## Abstract
Solar  water  heater  (PATM)  has  been  widely  used  by  the  community  to  provide  hot  water  needs,  both  for household, hotel and hospital needs. Most PATM construction uses flat plates or vacuum tubes with a capacity of 100 liters to 300 liters. Construction is quite complicated and relatively expensive so it can only be made by factories  with  complete  equipment.  For  PATM,  small  capacity  and  simple  construction  below  50  liters  and cheap, not yet available in the market. So in this study we tried to design a simpler solar water heater. PATM construction  consists  of  a collector and  a  storage  tank  into  one  unit,  making  it  simpler,  easier  to  make  and cheaper to manufacture but the temperature achieved remains maximum. This research is to design and test a household scale PATM with a capacity of 17 liters with a length and diameter of a storage tank of 100 cm and 15 cm. The storage tank in the form of a black painted tube is in a collector box with a length of 120 cm, width 45 cm and height 40 cm. The walls of the collector's box are made of 1 cm thick wood and covered with 5 cm thick rockwool insulators and glass as collector covers installed to capture solar energi. The test is carried out to find  out the  water  temperature  that  can be  achieved  and  the efficiency of  PATM,  with variations  in  the  4 directions of the collector field to the arrival of sunlight. The test is carried out by two methods, namely the collector with a single glass and double glass and is carried out from 10:00 until 15:00. The variations in the collector's position with respect to the sun's direction include, facing east, facing east + 30 o, facing east + 60 o and facing south. From the results of the highest temperature test that can be achieved 65.5 0C with an average solar energi intensity of 830 W / m2 in the east facing collector position +300 with 1 glass cover. The highest efficiency is 40.55% in the east facing position
Keywords: Solar water heater, water temperature, radiation intensity, collector direction, efficiency

## Abstrak
Alat  pemanas  air  tenaga  matahari    (PATM)  telah  banyak  digunakan  oleh  masyarakat  untuk  menyediakan keperluan air panas,  baik untuk keperluan rumah tangga, hotel, maupun rumah sakit.  Kebanyakan kontruksi PATM  menggunakan  plat  datar  atau    tabung  vakum  dengan  kapasitas  100  liter  hingga  300  liter.  Kontruksi PATM adalah rumit dan relatif mahal sehingga hanya bisa dibuat oleh pabrik dengan peralatan yang lengkap. PATM dengan kapasitas kecil dan kontruksi sederhana di bawah 50 liter dan murah belum tersedia di pasaran. Sehingga, penelitian ini mencoba merancang pemanas air tenaga surya yang lebih sederhana. Kontruksi PATM terdiri dari kolektor dan tangki penyimpanan menjadi satu unit, sehingga lebih sederhana, mudah dibuat, dan murah biaya dalam pembuatan. Akan tetapi, suhu yang dicapai tetap maksimal. Penelitian ini bertujuan untuk mendesain dan  menguji  PATM   skala rumah  tangga  dengan  kapasitas 17 liter  dengan  panjang dan  diameter tangki penyimpanan adalah sebesar 100 cm dan 15 cm . Tangki penyimpanan berbentuk tabung yang dicat hitam berada di dalam kotak kolektor dengan panjang 120 cm, lebar 45 cm, dan tinggi 40 cm. Dinding kotak kolektor dibuat dari kayu dengan tebal 1 cm dan dilapisi isolator rockwool dengan tebal 5 cm serta kaca sebagai penutup kolektor dipasang untuk menangkap energi matahari. Pengujian dilakukan untuk mengetahui suhu air yang bisa dicapai dan efisiensi PATM, dengan variasi 4 arah bidang kolektor terhadap datangnya sinar matahari. Pengujian dilaksanakan dengan dua metode, yaitu kolektor dengan kaca tunggal dan kaca rangkap dan dilakukan dari pukul 10:00 sampai dengan 15:00. Variasi posisi kolektor terhadap arah matahari antara lain, hadap timur, hadap timur +30 o , hadap timur +60 o dan hadap selatan. Dari hasil pengujian didapari suhu tertinggi yang dapat dicapai adalah sebesar 65,5 0 C dengan intensitas energi matahari rata-rata 830 W/m 2 pada posisi kolektor hadap timur +30 0 dengan 1 kaca penutup. Sedangkan, efisiensi tertinggi  sebesar 40.55% pada posisi hadap timur.
Kata kunci : Pemanas air  tenaga matahari, suhu air, intensitas radiasi, arah kolektor , efisiensi

## 1. Pendahuluan
Energi matahari atau radiasi surya adalah sumber energi yang dapat dikelompokkan sebagai energi terbarukan yang merupakan hasil dari  reaksi fusi nuklir di inti matahari. Energi matahari  sampai dipermukaan bumi akan diserap (51 %), dipantulkan, dan kembali keangkasa luar (30%)  maupun ke awan di  atmosfer (19 %) [1]. Indonesia adalah negara yang dilalui garis khatulistiwa dan beriklim tropis, sehingga menjadikan Indonesia memiliki 2 musim dengan matahari yang bersinar  sepanjang  tahun.  Potensi  energi  di  Indonesia  sangat  beragam,  salah  satunya  adalah  energi  terbarukan  dari matahari yang besarnya adalah 4,8 kWh/m2/hari [2].
Salah satu alat yang memanfatkan energi matahari adalah pemanas air tenaga matahari (PATM). Alat ini digunakan oleh masarakat yang memerlukan air panas, baik itu untuk mandi, mencuci (laundry ), maupun untuk kebutuhan lainnya. Kebutuhan akan air panas pada skala rumah tangga maupun skala besar seperti hotel, villa, maupun rumah sakit adalah berbeda, dimana untuk skala rumahan kebutuhan akan air panas adalah 50-100 L sedangkan untuk skala besar seperti hotel membutuhkan 100-150 L per hari [3].
PATM  lebih  sedikit  dipakai  dalam masyarakat daripada  yang  dari  pemanas  air  energi  gas  (PAG) ataupun listrik (PAL) karena pemasangannya yang lebih sulit dan ukuran alat yang cukup besar. Selain itu, harga PATM lebih mahal daripada  yang  dari  PAG  dan  PAL.  Oleh  karena  itu  ,pengembangan  atau  modifikasi  PATM  diperlukan  agar  dapat menopang kebutuhan air panas masyarakat namun dengan harga lebih murah. Salah satu model modifikasi adalah  PATM jenis tabung. Kontruksi pemanas ini terdiri dari kolektor dan tangki penyimpanan  menjadi satu unit, sehingga kontruksi menjadi lebih sederhana dan ringkas.
Prisnsip  kerja  pemanas  air  tenaga  matahari  (PATM)  adalah  panas  dari  matahari  diterima  oleh  kolektor  yang  di dalamnya terdapat pipa-pipa berisi air.  Kolektor yang berbentuk plat dan pipa yang dicat hitam akan menyerap  energi radiasi  matahari sehingga  suhu plat dan pipa kolektor akan naik. Panas yang diterima kolektor akan diserap oleh air yang berada di dalam pipa sehingga suhu air meningkat [4]. PATM didesain dalam dua bentuk yaitu aktif dan pasif.  Pengertian aktif  dan pasif mengacu  pada terjadinya  aliran  air  di  dalam  pipa-pipa  kolektor.  Jika aliran air  digerakkan  oleh  pompa disebut  aktif,  sedangkan  aliran  air  yang  terjadi  karena  beda  suhu  dan  ketinggian  disebut  pasif.  Desain  PATM  pasif memerlukan  beda  ketinggian  saluran  air  masuk  dan  keluar.  Air  dingin  dialirkan  dari  bawah  sedangkan  air  panasnya dialirkan  lewat  atas  karena  massa  jenis  air  panas  lebih  kecil  daripada  yang  dari  massa  jenis  air  dingin  (prinsip thermosipon). Kemudian, ait masuk ke dalam tangki penyimpan panas [4,5]. Terdapat beberapa jenis kolektor matahari, diantaranya adalah kolektor matahari  plat datar, kolektor dengan pemusat  ( concentrating collector ), dan  kolektor  tabung vakum (evacuated tube collector ).
Pada kolektor matahari, plat datar menggunakan plat hitam, kaca, dan isolator seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1(a). Hal ini bertujuan agar permukaan plat hitam dapat menyerap energi matahari dan memanaskan air yang ada pada pipa. Selanjutnya, kaca dan isolator digunakan untuk mengurangi panas yang akan terbuang kembali ke luar kolektor [4]. Keuntungan utama dari sebuah kolektor surya plat datar adalah memanfaatkan kedua komponen radiasi matahari yaitu melalui  pancaran  langsung  dan  luas  area  tangkapan  radiasi,  tidak  memerlukan tracking matahari,  dan  desain  yang sederhana,  memerlukan  perawatan  dan  biaya  pembuatan  yang  murah.  Pada  desain  kolektor  ini  dapat  dipasangi  kaca tunggal atau kaca ganda yang memungkinkan peningkatan efisiensi kolektor. Berdasarkan pengujian yang dilakukan oleh Vettrivel dan Mathiazhagan [6] didapati bahwa penggunaan kaca ganda akan meningkatkan  efisiensi dan suhu dibanding pada kaca tunggal.
Gambar 1. (a) Kolektor matahari plat datar, (b) Concentrating Collector, dan (c) Evacuated Tube Collector
Kolektor  matahari dengan  pemusat ( Concentrating  Collector )  seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  1(a)  dapat memfokuskan  energi  radiasi  cahaya  matahari  pada  suatu  penangkap  energi  ( receiver ),  sehingga  dapat  meningkatkan kuantitas energi panas yang diserap oleh absorber. Spesifikasi jenis ini dapat dikenali dari adanya komponen konsentrator yang terbuat dari material dengan reflektivitas yang tinggi. Berdasarkan komponen absorbernya, jenis ini dikelompokan menjadi dua jenis yaitu Line Focus dan Point Focus [7]. Concentrating Collector ditujukan untuk mengkonsentrasikan energi matahari yang diperoleh kolektor ke pipa yang berisi air. Bagian reflector menjadi bagian terpenting yang harus diperhatikan pada kolektor ini karena arah dan sudut reflektor akan menentukan besarnya enegi yang dapat dipantulkan ke pipa [4,8].
Selanjutnya,  kolektor  tabung  vakum  ( Evacuated  Tube  Collector )  seperti  yang  ditunjukkan  oleh  Gambar  1(c) dirancang untuk menghasilkan energi panas yang lebih tinggi dibandingkan dengan dua jenis kolektor surya sebelumnya.
Kaca Penutup Tabung kolektor rock wool Isolator bawah bagian dalam Celah udara Celahudara Isolator bawah bagian luar T a T Kaca T Kolektor T Dinding isolator dalam T Dinding isolator luar T a R 1 R 2 R 3 Ut R 5 1/hk k-a 1/hk p-k 1/hk p-isd 1/hkd iso 1/hk isl-a 1/hr isl-a 1/hr p-isd 1/hr p-k 1/hr k-a E s Q u S Ub
Keistimewaan  dari  kolektor  tabung  vakum  adalah  efisiensi  transfer  panasnya  yang  tinggi  tetapi  faktor  kehilangan panasnya  yang  relatif  rendah  [9].  Hal  ini  dikarenakan  fluida  yang  terjebak  diantara  absorber  dan  selubung  kaca dikondisikan  dalam  keadaan  vakum,  sehingga mampu  meminimalisasi  kehilangan  panas  yang  terjadi  secara konveksi antara air dalam pipa dan tabung  vakum  yang menyelubungi. Hal ini menyebabkan kerugian panas total dari air dalam pipa ke udara lingkungan akan diperkecil. Prestasi dari  tiga kolektor tersebut dipengaruhi juga oleh arah datangnya sinar matahari dan sudut kemiringan kolektor. Pada kolektor plat datar, tidak adanya konsentrator untuk mengarahkan  sinar matahari ke pipa-pipa kolektor berakibat pada arah dan kemiringan permukaan kolektor berpengaruh terhadap efisiensi [10,11]
Selain itu, terdapat jenis kolektor lain yang lebih sederhana yaitu kolektor pemanas air kotak [12]. Kontruksi kolektor pemanis air kotak terdiri dari kotak dengan penutup kaca dan di dalamnya berisi air. Sehingga kotak yang di bagian dalam dilapisi plat hitam yang berfungsi sekaligus sebagai kolektor panas matahari. Efisiensi dan suhu yang dapat dicapai adalah rendah  yaitu  45 0 C,  akan  tetapi  mempunyai  keunggulan  sederhana  dan  mudah  dibuat.  Untuk    meningkatkan  efisiensi pemanas air ini, modifikasi desain dengan tetap mempertahankan kemudahan dalam pembuatan diperlukan. Desain yang dikembangkan adalah pada kotak kolektor dibuat memanjang dan dinding-dinding dalam kotak dilapisi reflector berupa cermin atau alumunium foil sehingga dapat meningkatkan pantulan sinar matahari ke tabung kolektor. Tabung kolektor dan penampung air diletakkan di dalam kotak kolektor.
Energi radiasi matahari yang diserap tabung kolektor melalui kaca penutup, kemudian panas yang dihasilkan akan dipindahkan,   ke air  yang ada  didalam tabung. Transfer  energi radiasi matahari  ke  collector  dapat  dinyatakan dengan persamaan Qu [4].
𝑄 𝑢 =   𝐴 𝑐 [𝑆 −  𝑈 𝐿 (𝑇 𝑝 −   𝑇 𝑎 )] (1)
Dimana : 𝑄 𝑢 = Panas yang berguna 𝐴 𝑐 = Luas kaca kolektor
I = Jumlah intensitas radiasi yang jatuh pada kolektor (𝜏𝛼) = koefisien transmisivitas kaca x koefisien absorbsi pelat kolektor 𝑈 𝐿 = Koefisien kerugian kalor total = (Ut +Ub)
𝑇 𝑝
= Suhu pelat kolektor 𝑇 𝑎
= Suhu lingkungan
S =  I.τ.α   = Energi matahari yang diserap permukaan
Perpindahan energi matahari ke permukaan kolektor dan diteruskan ke air dengan jaringan termal ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Jaringan termal kerugian kalor [4]
Energi berguna Qu , digunakan untuk  menaikkan  suhu air  awal  (Ti)  ke suhu  akhir (To),  yang bisa dituliskan dalam persamaan 2.
Qu  = m.Cp.(To -- Ti)
(2)
Udara  luar
Udara luar
Prestasi pemanas air tenaga matahari dinyatakan dengan efisiensi termal, η
η =  Qu / (Ac.I).100 % (3)
dimana: η = Efisiensi kolektor (%) Ac= Luas kaca kolektor (m2) I  = Intensitas  radiasi matahari jatuh pada permukaan kaca (W/m2)

## 2. Bahan dan Metodologi Penelitian
Kontruksi pemanas air tenaga matahari jenis tabung terdiri dari tiga komponen utama yaitu tabung kolektor, kotak kolektor, dan kaca penutup kotak  kolektor seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Tabung kolektor berada  di dalam kotak kolektor dan berisi air yang berfungsi untuk menangkap  energi matahari. Tabung kolektor di samping berfungsi sebagai kolektor panas radiasi dan tangki penyimpan air panas. Hal ini bertujuan untuk bentuk yang sederhana sehingga mengurangi volume alat dan mudah dibuat, namun masih mempunyai efisiensi yang tinggi. Kotak kolektor sebagai rumah dari tabung kolektor dan sebagai reflector panas ke tabung kolektor . Karena sebagai reflector panas,maka dalam  dinding kotak kolektor dipasang reflector cermin atau alumunium foil. Kaca penutup berfungsi untuk mentransmisikan radiasi matahari dan diserap tabung kolektor. Kaca penutup juga berfungsi sebagai isolator panas, sehingga  panas radiasi tetap terperangkap dalam ruang kotak kolektor (efek rumah kaca) sehingga meningkatkan efisiensi kolektor pemanas air.
Tabung  kolektor  terbuat  dari  bahan  aluminium  yang  dicat  hitam  untuk  menambah  nilai  absorbsi  panas.  Tabung dengan ukuran diameter 15 cm dan panjang 100 cm dapat menampung sekitar 17,66 L air. Kotak kolektor dibuat dari kerangka kolektor dari besi siku dengan tebal 3 mm dan dilapisi  plat besi dengan tebal 1 mm. Ukuran kotak kolektor memiliki panjang 120 cm, lebar 45 cm dan tinggi 40 cm. Ukuran ini memberikan jarak 10 cm dari sisi bagian dalam kotak ke tabung kolektor. Tabung kolektor dipasang di dalam kotak kolektor dan dilengkapi pipa air masuk dan keluar. Dalam kotak kolektor dilapisi isolator dari bahan rockwool dengan densitas 80 kg/m 3 dan konduktivitas thermal adalah 0.034 W/m0K..  Isolator  dipasang  untuk  mengurangi  panas  yang  hilang  sehingga  meningkatkan  efisiensi.  Pengujian  ini menggunakan dua metode yaitu dinding dalam kotak kolektor dipasang reflektor dan tidak dipasang reflektor dan kaca penutup digunakan kaca bening/transparan biasa dengan tebal 3 mm. Akan tetapi, dalam artikel ini hanya ditampilkan pengujian tanpa reflector dengan kaca tunggal dan kaca ganda.
Gambar 3. Pemanas air tenaga matahari jenis tabung
Pengujian  dilakukan  dengan  menempatkan  pemanas  air  tenaga  matahari  jenis  tabung  dibawah  pancaran  sinar matahari  langsung  dan  dilakukan  selama  6  jam  dari  jam  09.00  s.d  15.00.  Terdapat  dua  metode  pengujian  yaitu pengambilan data untuk penggunaan kaca penutup tunggal dan kaca  penutup dobel/ganda. Setiap metode divariasikan empat arah kolektor, yaitu menghadap timur, menghadap timur +30 0 , menghadap timur +60 0 , dan menghadap selatan. Tabung  kolektor  diisi  penuh  dengan  air.  Hal  ini  bertujuan  untuk  memastikan  bahwa  radiasi  matahari  yang  ditangkap tabung akan diteruskan ke air tanpa harus melalui udara dalam tabung, sehingga perpindahan panas dari dinding tabung ke  air  tinggi.  Data  yang  diambil  adalah  pengukuran  suhu  air  di  dalam  tabung,  permukaan  tabung  kolektor,  udara lingkungan, dan intensitas radiasi matahari.  Pengukuran suhu air digunakan sensor LM35 dan diolah dengan program Simuling.  Kemudian,  pengukuran  suhu  di  bagian  lain,  permukaan  tabung,  kaca,  dan  udara  lingkungan  dilakukan pengukuran secara manual dengan thermometer infrared dan thermometer tabung. Sedangkan  intensitas matahari diukur dengan solar  power  meter .  Semua  pengukuran  dilakukan  dan  dicatat  setiap  60  menit.  Data-data  hasil  pengujian  ini digunakan untuk mengetahui prestasi pemanas air  yaitu suhu tertinggi dan efisiensi yang dapat dicapai.
Prosedur pengujian dilakukan dengan menempatkan kolektor pemanas air tenaga matahari ditempat terbuka yang tidak  terhalang  oleh  bangunan  ataupun  pohon-pohon  yang  dapat  mengurangi  pancaran  matahari  sampai  permukaan kolektor.  Data-data  pengukuran harus  dikalibrasi  dengan  alat  ukur  yang  standard  sehingga diperoleh  data  yang  benar. Hanya  pada solar  power  meter tidak  dilakukan  kalibrasi  dengan  asumsi  alatnya  baru  sehingga  ketepatan  masih  bisa dipertanggungjawabkan. Pengambilan data dimulai  jam 09.00 hingga 15.00, dimana intensitas radiasi  matahari sudah cukup tinggi  dan  fluktuasi  adalah rendah (rata-rata  800  W/m 2 ).  Pada  pengambilan  data  dilakukan dengan  variasi  arah kolektor yang  berbeda dan selalu memperhatikan cuaca pada saat pengujian agar diperoleh intensitas matahari yang sama
Pipa masuk & pipa keluar Tabung kolektor Kaca penutup Kotak kolektor
dengan  hari-hari  sebelumnya.  Jika  pada  hari  tertentu  didapat  data  yang  jauh  dari  sebelumnya,  maka  perlu  dilakukan pengulangan untuk mendapatkan data intensitas matahari  yang sama
Pengujian dimulai dengan menempatkan kolektor  engan penutup kaca tunggal menghadap ke timur, kemudain  pada hari  berikutnya  dilakukan  pengujian  dengan  menggeser  arah  kolektor  menghadap  ke  timur  +30 0 ,  ke  timur+60 0 ,  dan terakhir  kolektor  menghadap  arah  selatan.  Dengan  prosedur  dan  urutan  yang  sama  pengujian  untuk  kolektor  dengan penutup  kaca  ganda.  Data-data  suhu  dan  intensitas  matahari  digunakan  untuk  menghitung  prestasi  pemanas  air  yaitu energi berguna (Qu) dan efisiensi (η) yang dapat dihitung dengan persamaan 2 dan 3.Dari data pengujian dan perhitungan ini , kemudian disajikan dalam tabel maupun grafik.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pengujian pemanas air tenaga matahari jenis tabung dilakukan di bawah sinar matahari langsung. Data–data diambil selama 6 jam setiap kali pengujian dan dilakukan saat  matahari  memancarkan intensitas radiasi yang sama dengan hari sebelumnya. Data pengujian suhu pada variasi arah kolektor dan perhitungan efisiensi kolektor ditampilkan dalam grafik Gambar 4 s.d  Gambar 8 dan Tabel 1. Dari Gambar 4 didapati bahwa suhu air tertinggi pada pemanas air  kaca tunggal terjadi  saat posisi hadap timur +30 0 sebesar 65,6 0 C dengan energi rata-rata sekitar 830 W/m2. Untuk pemanas air  kaca ganda suhu air tertinggi adalah pada posisi timur +60 0 sebesar 54,3 0 C dengan energi rata-rata sekitar 570 W/m 2 .
Gambar 4. Perbandingan suhu puncak air dan energi rata-rata
Dari Gambar 4 teramati bahwa pengaruh energi terhadap suhu air berpengaruh besar disebabkan energi matahari yang tersimpan digunakan sebagai energi untuk memanaskan air. Jika energi yang tersimpan besar maka suhu air pun akan semakin tinggi. Perbedaan suhu kaca tunggal dan kaca ganda tidak bisa dijadikan ukuran bahwa pemanas dengan kaca tunggal lebih baik daripada yang dari kaca ganda. Pada saat pengujian, kaca ganda energi matahari yang diterima kolektor lebih kecil sehingga suhu air maksimum menjadi lebih rendah daripada yang dari panas penggunaan kaca ganda. Adapun detail perubahan suhu air terhadap waktu dan arah kolektor terhadap matahari  ditunjukkan dengan Gambar 5 s.d Gambar 8. Peningkatan suhu dimulai saat pengujian dan berangsur-angsur naik hingga puncak pada jam 14.00, sementara energi matahari berangsur- angsur menurun pada jam 12.00. Walaupun energi matahari sudah menurun pada jam 12.00, namun masih terdapat peningkatan suhu air hingga jam 14.00. Hal ini menunjukkan bahwa  energi masuk masih lebih tinggi daripada energi yang hilang.
Gambar 5. Grafik perbandingan arah timur
0 200 400 600 800 1000 0 20 40 60 80 selatan timur timur +30 timur+60 Ener gi W /m 2 Suhu 0 C Arah posisi kolektor suhu puncak kaca 1 suhu puncak kaca 2 energi rata2 kaca 1 energi rata2 kaca 2 0 200 400 600 800 1000 1200 0 10 20 30 40 50 60 70 EN ER GI W /M 2 SU H U 0 C WAKTU Sensor 1. 1 kaca Sensor 2. 1 kaca Sensor 1. 2 kaca Sensor 2. 2 kaca
Energi 1 kaca
Energi 2 kaca
Gambar 6. Grafik perbandingan suhu arah timur +30 0
Gambar 7. Grafik perbandingan suhu arah timur +60 0
Gambar 8. Grafik perbandingan suhu arah selatan
Dari Gambar 4 s.d Gambar 8 teramati bahw pemanas air dengan kaca tunggal  memiliki suhu air lebih tinggi daripada yang dari pemanas air  kaca ganda. Hal ini disebabkan karena energi  radiasi matahari pada pemanas air kaca tunggal saat  pengujian  lebih  besar    dari  pada  kaca  ganda.  Rata-rata  energi  matahari  untuk  kaca  tunggal  adalah  830  W/m 2 . Sedangkan pada kaca ganda, rata-rata energi matahari yang dapat ditangkap kolektor  adalah 570W/m 2 . Perubahan suhu terhadap waktu menunjukkan perubahan yang kontinu, berbeda dengan energi radiasi yang berfluktiasi. Hal ini karena faktor  cuaca  akan  berpengaruh  terhadap  energi  yang  dapat  ditangkap  kolektor.  Awan  yang  lewat  tiba-tiba  akan mempengaruhi  perubahan  energi  yang  diterima  kolektor.  Berbeda  dengan  suhu,  energi  yang diterima  kolektor  dan air tidak  segera merubah  suhu  air  secara tiba-tiba  karena  tabung  kolektor  yang  berisi,  sehingga  perubahan  suhu  air  dapat secara kontinu.
0 200 400 600 800 1000 1200 0 10 20 30 40 50 60 70 Ener gi W /m 2 Suhu 0 C Waktu Sensor 1. 1 kaca Sensor 2. 1 kaca Sensor 1. 2 kaca Sensor 2. 2 kaca Energi 1 kaca Energi 2 kaca 0 200 400 600 800 1000 1200 0 10 20 30 40 50 60 70 Ener gi W /m 2 Suh u 0C Waktu Sensor 1. 1 kaca Sensor 2. 1 kaca Sensor 1. 2 kaca Sensor 2. 2 kaca Energi 1 kaca Energi 2 kaca 0 200 400 600 800 1000 1200 0 10 20 30 40 50 60 70 Ener gi W /m 2 Suhu 0 C Waktu Sensor 1. 1 kaca sensor 2. 1kaca sensor 1. 2kaca sensor 2. 2 kaca energi 1 kaca
energi 2 kaca
Yunianto, dkk./ ROTASI, Vol. 22  No. 2  (April  2020) Hal. 142-148
Pengaruh kaca tunggal atau kaca ganda dan arah kolektor terhadap energi matahari rata-rata selama 6 jam pengujian didapat efisiensi yang berbeda yang dapat ditunjukkan dengan tabel 1 berikut:
Tabel 1. Efisiensi kolektor pemanas air tenaga matahari
Posisi Q u (KJ) I (KJ) 𝛈 (%) selatan 1 kaca 2126.65 6477.10 32.83 timur 1 kaca 2365.48 5833.01 40.55 timur+30 1 kaca 2440.45 9446.43 25.83 timur +60 1 kaca 2272.66 6841.10 33.22 Selatan 2 kaca 1480.84 5214.84 28.39 timur 2 kaca 1496.54 4882.88 30.64 timur+30 2 kaca 1712.17 4991.23 34.30 timur +60 2 kaca 1570.09 6340.75 24.76
Dari Tabel 1 didapati bahwa efisiensi tertinggi terjadi pada posisi kolektor hadap timur dengan kaca tunggal yaitu sebesar 40.55%, walaupun pada posisi ini tidak diperoleh suhu tertinggi. Suhu air tertinggi terjadi  padaposisi kolektor hadap timur +30 . Sedangkan kolektor dengan penutup kaca ganda mempunyai suhu dan efisiensi yang lebih rendah. Hal ini karena intensitas matahari rata-rata saat pengujian pada kaca ganda lebih rendah  (570 W/m 2 ) daripada saat pengujian kaca tunggal (830 W/m2).

## 4. Kesimpulan dan Saran
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa suhu maksimum yang dihasilkan oleh pemanas air tenaga matahari  dari hasil  pengujian  adalah  sebesar  65,5 o C  pada  posisi  hadap timur  +30 0 dengan  kaca tunggal  dan intensitas radiasi rata-rata sebesar 830W/m 2 . Selanjutnya, efisiensi tertinggi dalam 6 jam pengujian didapati sebesar 40,55%  pada posisi hadap timur dengan kaca tunggal. Pada variasi arah kolektor terhadap matahari tidak menunjukkan perbedaan yang nyata pada suhu air yang dapat dicapai. Suhu tertinggi dari ke tiga arah adalah 64 0 C s.d 65,5 0 C hanya pada hadap arah timur +60 yang agak jauh perbedaannya yaitu hanya mencapai suhu 60 0 C.

## 4.2 Saran
Prestasi penggunaan kaca ganda lebih rendah daripada yang dari kaca tunggal. Hal ini dikarenakan pada pengujian yang  kami  lakukan  tidak  dilakukan  pada  bulan  yang  sama,  sehingga  intensitas  radiasi  rata-rata  terukur  mempunyai perbedaan yang cukup besar (830 W/m 2 untuk kaca tunggal dan 570 W/m 2 untuk kaca ganda ). Oleh karena itu, pengujian dengan menggunakan dua pemanas yang sama dengan jumlah kaca yang berbeda diperlukan.

## Daftar Pustaka
[1]  Ahrens,C.Donald. Meteorology Today, An Introduction  to  Weather, Climate and Environment. Thomson Learning,
Inc.America , 2003
[2]  Septiadi.D,  Nonlohv.P,  Souissa  dan  Rumlawang.M.  Proyeksi  Potensi  Energi  Surya  Sebagai  Energi  Terbarukan (Studi Wilayah Ambon dan Sekitarnya).  Jurnal Meteorologi dan Geofisika Vol 10, N   1,  hal. 22-28, 2009
[3]  Badan    Standarisasi    Nasional  2005.    Tata    Cara      Perencanaan    Sistem    Plambing.    ICS  91.140.60,    Badan Standardisasi  Nasional. SNI  03-7065- 2005
[4]  Duffie J.A., Beckman W.A.  Solar   Engineering of Thermal Processes. New  Jersey , John Wiley & Sons,   Inc. 2006,
[5]  Energi-ku : http://www.energi-ku.com/2015/03/pemanfaatan-panas-sinar-matahari-solar.html
[6]  Vettrivel.H & Mathiazhagan.P. Comparison Study of Solar Flat Plate   Collector with Single and Double-Glazing Systems. International Journal of Renewable  Energi Research Vol.7, No.1, hal. 267 -274, 2017
[7] Andrew Petre .Development of a Concentrating Solar Water Heater with Phase Change Energi Storage. Thesis for the Degree Master of Science, Arizona  State  University, December 2015.
[8]  Aidah M J Mahdi, Khaleel I Abass, Raid S Jawad. The performance of an effective solar water heater enhancement based on experimental study .  WWJMRD; 4(7): 50-54 -2018
[9]  Shatat,  M.  Riffat,  S  &  Agyenim,  F.   Experimental Testing Method  for  Solar  Light    Simulator  with  an  Attached Evacuated Solar Collector. International journal Energi Environ Vol 4, N0 2, hal. 219-230. 2013
[10]  H.Gunerhan, A Hepbasli. Determination of  the tilt angle of solar collectors for building applications.  Building and environment,  vol. 42, pp. 779-783,  2007
[11]  S.Soulayman, M.Hammoud.  Optimum tilt angle of solar collectors for building applications in mid latitude zone. Energi  conversion and management, vol..124, pp 20 - 28, 2016
[12]  Fauzy Tulus B.S, Himsar. A. ..Rancang bangun Pemanas air Tenaga surya tipe kotak yang dilengkapi phase change material  kapasitas 100 L. Jurnal dinamis  vol 1 , 44-50, 2012