Jenis-jenis Kolektor Pemanas Air Tenaga Surya

1. Kolektor Pelat Datar

Kolektor pelat datar tidak melibatkan proses yang mengkonsentrasikan sinar matahari. Mereka memiliki daerah resapan panas yang besar dan ini artinya menyebabkan kehilangan panas yang besar pula. Hal ini pula yang membatasi kemampuannya sehingga suhu air yang keluar dari kolektor ini kurang dari 80˚ C. Kolektor ini dapat menyerap energi langsung maupun sebaran radiasi matahari.

Biasanya, kolektor surya pelat datar terdiri dari pelat absorber, saluran aliran, pelat penutup, dan isolasi weather-proof. Pelat absorber terbuat dari tembaga, baja atau plastik. Permukaan atas pelat absorber, yang terkena sinar matahari, dicat hitam sehingga memiliki kapasitas penyerapan radiasi surya yang tinggi.

Bahan kaca yang digunakan sebagai penutup harus memiliki transmitansi radiasi surya yang tinggi (0,3-2,0 μm) dan transmisi radiasi gelombang panjang yang rendah (≥ 2,0 μm). Kaca paling sering digunakan sebagai pelat penutup, namun, bahan plastik juga telah digunakan. Penutup plastik memiliki transmitansi radiasi surya yang tinggi, juga transparan terhadap radiasi gelombang panjang, namun mereka memiliki masa pakai yang rendah.

Kolektor pelat datar mengumpulkan radiasi surya dan mengubah energi matahari menjadi energi panas untuk memanaskan air. Kolektor pelat datar harus dapat diandalkan, tahan lama dengan masa pakai 15 tahun atau lebih. Karakteristik utama dari kolektor ini adalah:
  • Resistensi terhadap kondisi lingkungan (kawasan laut, hujan, debu, hujan es dll).
  • Resistensi terhadap variasi suhu yang lebar.
  • Resistensi terhadap kebocoran dari setiap bagian sistem.
  • Stabil dan tahan lama.
  • Mudah diiinstal.
  • Efisien dalam konversi energi.
Komponen utama dari kolektor pelat datar yang penting untuk memenuhi karakteristik di atas adalah:

Struktur Kolektor Pelat Datar:
  • Casing: Casing mewadahi semua komponen pada kolektor dan melindungi mereka dari dampak lingkungan. Casing juga membuat kolektor kokoh dan stabil. Material yang digunakan untuk casing harus tahan terhadap korosi.
  • Seal: Seal terbuat dari bahan elastis untuk mencegah kebocoran dan masuknya air hujan ke kolektor. Bahan sealing harus mampu menahan variasi suhu yang tinggi dan radiasi ultra-violet (UV) (untuk menjamin masa pakai yang panjang, 15 tahun atau lebih.)
  • Penutup Transparan: Untuk melindungi komponen di dalam kolektor dari dampak lingkungan. Penutup ini harus dibuat dari kaca yang dikeraskan dan memiliki co-efisien transmisi tinggi (mendekati 1). 
  • Isolasi Termal: Isolasi termal mengurangi hilangnya panas yang tidak diinginkan dari bagian belakang dan samping kolektor. Isolasi juga harus mampu menahan suhu maksimum pelat absorber.
  • Pelat Absorber: Pelat Absorber menyerap energi matahari dan mengubahnya menjadi energi panas. Absorber terbuat dari bahan konduktivitas tinggi seperti tembaga dengan lapisan selektif di atasnya untuk penyerapan maksimum radiasi matahari dan emisi radiasi inframerah minimal.
  • Tabung: Cairan yang mengalir melalui kolektor mengumpulkan panas dari pelat absorber. Perpindahan panas akan terjadi terutama melalui proses konduksi dan konveksi. Oleh karena itu, tabung harus terbuat dari bahan konduktivitas tinggi seperti tembaga.

2. Kolektor Evacuated-tube:

Evakuasi dilakukan untuk mengurangi kerugian hilangnya panas dari kolektor ke lingkungan. Ada dua jenis kolektor evacuated-tube yaitu.
  1. Single glass vakum dengan sirip logam, dan
  2. All Glass
Pada konfigurasi sirip logam, pelat absorber ditempatkan di dalam sebuah tabung kaca. Udara dihilangkan dari tabung untuk menciptakan keadaan vakum. Panas diekstrak dari pelat absorber oleh sirkulasi air melalui pipa tembaga yang melekat pada absorber berbentuk U. Segel kaca-logam diperlukan untuk mempertahankan kondisi vakum.

Pada konvigurasi all glass, tidak diperlukan segel kaca-logam, dan karenanya sistem ini tidak terlalu rentan terhadap kerusakan vakum.

Kolektor evacuated-tube memiliki sub kategori yang berbeda berdasarkan bahan yang digunakan dan kebutuhan aplikasi. Masa pakai evacuated-tube bervariasi dari 5 hingga 15 tahun. Karakteristik utama dari kolektor evacuated-tube harus:
  • Mampu untuk bertahan dalam berbagai kondisi lingkungan (hujan, debu, dll dan kawasan laut dalam beberapa kasus).
  • Mampu untuk mempertahankan variasi suhu yang lebar.
  • Resistensi terhadap kebocoran pada setiap bagian dari sistem.
  • Stabil dan tahan lama.
  • Mudah untuk diinstal.
  • Efisien dalam konversi energi.
Komponen utama dari kolektor evacuated-tube harus memenuhi karakteristik di atas.

Struktur ETC:
  • Tabung Kaca: Tabung kaca dibentuk dengan menggabungkan dua tabung kaca co-axial pada kedua ujungnya. Udara di antara dua tabung kaca tersebut dievakuasi untuk menciptakan ruang hampa, yang bekerja sebagai isolasi. Permukaan luar dari inner tube pada kolektor evacuated-tube bertindak sebagai daerah kolektor.
  • Lapisan Absorber: Lapisan Absorber dilekatkan pada dinding luar inner tube untuk menyerap radiasi surya guna mengumpulkan energi dan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi panas. Lapisan absorber memiliki koefisien daya serap 0,94 atau lebih dan emisivitas 0,12 atau kurang. Lapisan ini harus tetap utuh selama masa pakai sistem.
  • Gasket (seal mekanis): Gasket harus memiliki kemampuan untuk bertahan dalam berbagai kondisi lingkungan (hujan, debu, dll dan dalam beberapa kasus kawasan laut) dan variasi suhu yang lebar. Gasket harus mampu mempertahankan suhu dan tekanan yang dihadapi. Karenanya, gasket ini harus dipasang dengan erat pada tabung untuk menghindari kebocoran. Masa pakai gasket harus sama dengan umur seluruh sistem.

3. Kolektor Tanpa Glasir:

Kolektor tanpa glasir
Kolektor tanpa glasir dapat menyediakan air 10˚C-15˚C lebih tinggi dibandingkan suhu kamar dengan efisiensi yang wajar. Kolektor ini terbuat dari ekstrusi polimer, seperti, polypropylene, polyolephin, polikarbonat atau bahan lain dengan stabilisator UV.



IndoEnergi Home