Kinerja Termal Pemanas Air Tenaga Surya Sistem Aktif Berbahan Penyimpan Energi Air dan Paraffin Wax Dengan Variasi Heat Flux

Abstract

Pemanas air tenaga surya (PATS) konvensional memiliki kekurangan karena memerlukan volume thermal energy storage (TES) yang besar. Aplikasi phase-change material (PCM) pada sistem PATS menarik untuk dikembangkan mengingat densitas energinya tinggi. Kajian eksperimental pengaruh heat flux terhadap unjuk kerja sistem PATS aktif yang berisi PCM di tangki horisontal belum pernah diungkap. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji secara eksperimental kinerja termal sistem PATS aktif yang melibatkan PCM sebagai media penyimpan energi termal dengan variasi heat flux menggunakan solar simulator. Sistem PATS yang dipakai dalam eksperimen ini memakai tangki dengan volume 60 liter. Tangki PATS diisi dengan 13 buah kapsul silinder berbahan tembaga yang disusun menjadi alat penukar kalor. Paraffin wax dengan berat 331,5 gram dimasukkan ke dalam setiap kapsul. Termokopel sebanyak 23 buah dipasang di sisi air dan paraffin wax. Eksperimen dilakukan selama proses charging dengan waktu 98 menit. Variasi heat flux yang digunakan adalah 800 W/m2, 1000 W/m2 dan 1200 W/m2. Analisis unjuk kerja termal dilakukan berdasarkan data temperatur air dan paraffin wax untuk setiap variasi kemudian dibandingkan hasilnya. Penambahan heat flux dari 800 W/m2 ke 1200 W/m2 mampu meningkatkan kecepatan pemanasan rata-rata HTF, kecepatan pemanasan rata-rata PCM dan akumulasi energi termal tersimpan masing-masing sebesar 10,8%, 9,44% dan 10,76%. Penambahan heat flux di kolektor memberi kontribusi yang signifikan terhadap peningkatan unjuk kerja sistem PATS aktif berbasis PCM.