water heater

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Penukar kalor adalah alat – alat yang digunakan untuk mengubah temperatur fluida atau

mengubah fasa fluida dengan cara mempertukarkan kalornya dengan fluida lain. Kalor yang

dapat dipindahkan diantara fluida tersebut, besarnya sangat bergantung pada kecepatan

fluida, arah alirannya, sifat – sifat fisik fluida, kondisi permukaan dan luas bidang

perpindahan panas, serta beda temperatur diantara kedua fluida.

Secara umum perpindahan panas didominasi oleh konveksi dan konduksi dari fluida

panas ke fluida dingin, dimana keduanya dipisahkan oleh dinding. Perpindahan panas secara

konveksi sangat dipengaruhi oleh bentuk geometri heat exchanger dan tiga bilangan tak

berdimensi, yaitu bilangan Reynold, bilangan Nusselt dan bilangan Prandtl fluida. Besar

konveksi yang terjadi dalam tiap jenis heat exchanger untuk beda temperatur yang sama

harganya berbeda. Sedang besar ketiga bilangan tak berdimensi tersebut tergantung pada

kecepatan aliran serta properti fluida yang meliputi massa jenis, viskositas absolut, panas

jenis dan konduktivitas panas. Besar kecepatan aliran menentukan jenis aliran, yaitu aliran

laminer atau turbulen.

Salah satu cara yang ditempuh untuk meningkatkan efisiensi thermal adalah dengan

mengunakan Alat Penukar Kalor. Adapun beberapa jenis alat penukar kalor yang digunakan

adalah superheater, ekonomizer, water heater, kondensor, heat exchanger dan lain

sebagainya. Contoh yang banyak digunakan saat ini dalam industri ataupun di perumahan

adalah water heater.

Aplikasi Penukar Kalor (Water Heater)

Water heater merupakan seperangkat peralatan yang prosesnya menggunakan konsep

thermodynamic, memanfaatkan sumber energi untuk memanaskan air yang hendak dialirkan

sesuai temperatur yang yang telah diset sebelumnya. Secara awam, untuk memperoleh air

panas, manusia perlu memanaskan air secara tradisional dengan ketel, panic dan sejenisnya

sebagai alat water heater. Wadah-wadah yang terbuat dari besi ini dipanaskan oleh api lalu

menyalurkan energi panasnya ke air yang terdapat didalamnya.

Kekurangan water heater tradisional tersebut adalah tidak dapat menyuplai air panas

secara kontinyu, karena suhu air akan menurun seiring tingkat konsumsi air dan tingkat suhu

wadah. Hingga seiring perjalanan waktu dan perkembangan teknologi, orang-orang tidak

perlu memasak air untuk memperoleh air panas. Dengan kata lain bisa memperoleh air panas

secara instan. Semuanya berkat penemuan mesin water heater.

Berawal dari seorang pelukis asal London, Inggris, Benjamin Waddy Maughan, pada

tahun 1868. Maughan menemukan water heater dosmetik instan persama yang tidak

menggunakan bahan bakar, alias tidak perlu masak di kompor. Ia menamai penemuannya ini

“Geyser”, sebuah alat water heater yang bekerja secara manual. Artinya air dingin

ditempatkan di bagian atas wadah berupa tabung yang juga diisi jaringan kawat-kawat tipis

sebagai pengantar panas, di mana bagian bawahnya diletakan sebuah alat pemanas berbahan

bakar gas. Air panas kemudian langsung mengalir ke bak mandi tanpa ada perantara. Di

Inggris, water heater masih saja disebut-sebut geyser.

Penemuan Maughan kemudian menjadi inspirasi untuk pengembangan water heater

karya seorang ahli teknik asal Nowergia, Edwin Rudd. Saat itu ia memutuskan untuk

berimigrasi ke Amerika, tepatnya ke ke Pittsburgh, Pennsylvania. Di kota itu ia menemukan

blue print atau cetak biru water heater instans pertama buatan Maughan. Lalu Rudd


mengembangkan penemuan ini menjadi mesin water heater otomatis. Akhirnya ia berhasil

membuat sebuah water heater otomatis pertama di sekitar tahun 1889. Mesin ini berupa

wadah berbentuk tengki penyimpanan air yang suhu airnya bisa diatur secara mekanis dan di

distribusikan melalui pipa penyaluran air.


BAB II

TEORI DASAR

2. 1 Jenis-jenis Water Heater

Dewasa ini water heater sudah semakin berkembang, dan sudah banyak sekali sistem

yang di pakai dan bahan baku yang semakin baik dari ke hari. Hal ini demi kepuasan

konsumen yang mengharapkan water heater terbaik untuk mereka. Di bawah ini adalah

beberapa tipe - tipe water heater yang beredar di masyarakat saat ini.

1. Water Heater Listrik ( electric water heater )

Seperti namanya water heater ini menggunakan listrik sebagai energi utama untuk

memanaskan air. Electric Water Heater terdiri dari 2 ( dua ) tipe yaitu :

a. Instan Electrik Water Heater

b. Water Heater Listrik dengan Penampungan.


http://waterheaterwika.blogspot.com/2012/09/electric-water-heater-wika.html

Pada jenis ini tenaga untuk memanaskan air diperoleh dari listrik di rumah yang

memanaskan komponen pemanas yang ada pada unit, selain itu terdapat juga tangki atau

tabung air untuk memanaskan air, diperlukan waktu untuk memanaskan air yang ada di

dalam tangki ini.. Pada water heater listrik, air yang keluar dari keran atau shower dapat

langsung digunakan. Beberapa hal yang perlu diperhatikan sebelum menggunakan water

heater jenis ini adalah tersedianya alat pengaman listrik. Selain itu, agar pemakaian listrik

tidak terlalu boros, thermostat water heater dapat diatur agar tidak terlalu panas sehingga

water heater tidak bekerja terus-menerus. Untuk menghindari resiko tersengat listrik,

sebaiknya memasang anti kontak pada water heater jenis ini.

2. Solar Water Heater ( SWH )

Solar Water Heater adalah pemanas air yang memanfaatkan energi matahari yang gratis.

Pada tahun 1970 dan 80an, Energi Matahari pertama kali muncul sebagai energi alternatif

yang potensial dan menjadi sumber energi baru yang bisa menjadi pilihan. Sebelumnya,

sudah banyak sumber pemanas tradisional seperti bahan bakar minyak, gas alam,

batubara, kayu, dan listrik. Sayangnya, generasi pertama kolektor surya yang mahal dan

tidak efisien membuatnya kurang diminati.

Dalam dekade berikutnya beberapa perusahaan dalam Industri Energi Matahari kembali

bekerja, berusaha untuk membuat lebih efisien, lebih terjangkau, dan lebih efektif. Biaya

pemanas air surya yang murah tidak hanya akan menjadi alternatif untuk sumber

pemanas tradisional, tetapi akan mampu menggantikan sebagian besar kebutuhan


http://waterheaterwika.blogspot.com/2012/07/wika-solar-water-heater.html

pemanasan, menurunkan ketergantungan dunia terhadap sumber energi non-terbarukan,

yang tidak dapat diganti setelah mereka habis.

Sekarang ini, ada tiga jenis utama dari Solar Water Heaters yang tersedia. Penggunaan

kolektor adalah untuk membuat water heater lebih efisien dan efektif daripada para

pendahulu mereka, dan sangat cocok untuk sejumlah aplikasi seperti instalasi perumahan

kecil dan pemanas kolam renang. Ketiga kolektor antara lain Kolektor surya Tube,

Kolektor Surya Plat Datar , dan kolektor surya Unglazed.

Kolektor surya tube (tabung) ini biasanya yang paling mahal dari Kolektor Solar

Thermal. Desain unik dari tabung kolektor membuat mereka sangat efisien dalam

mengumpulkan dan mentransfer energi panas untuk air panas di rumah Anda. Karena

desain yang unik, Kolektor ini tidak seperti Kolektor Plat Datar, yang beroperasi pada

efisiensi tinggi di awal dan di kemudian hari dibandingkan dengan teknologi surya lain,

dan selama musim dingin ketika hari-hari lebih pendek. Hal ini membuat Kolektor

Tabung Surya jauh lebih efektif biaya dalam iklim dan lokasi.

Kolektor Surya Plat Datar, jenis ini biasanya lebih murah daripada Kolektor Tabung

Surya, tetapi dalam cuaca iklim yang lebih hangat (iklim selatan) bisa digunakan, tetapi

tidak lebih efisien dan hemat biaya. Kolektor Surya Plat Datar tidak terlalu beku

dilindungi, dan seperti Solar Panel untuk PV Energi yang membutuhkan sinar matahari

untuk langsung menyinari dengan sudut 900, mungkin agar dapat beroperasi dengan

efisiensi yang layak. Karena faktor ini, Kolektor Surya Plat Datar khususnya menjadi

tidak efektif selama bulan-bulan musim dingin di utara, dimana iklim dingin adalah


masalah, hari-hari sangat pendek, dan matahari berada pada sudut yang sangat rendah

setiap hari. Namun, dalam iklim selatan di mana musim dingin yang ringan, hari-hari

tetap panjang, dan matahari tetap pada sudut yang relatif tinggi, sangat bagus digunakan

karena menurunkan biaya awal mereka. Kolektor Plat Datar Surya adalah salah satu

Pemanas Solar Water paling efektif yang tersedia.

Kolektor surya Unglazed, kolektor ini secara khusus dirancang untuk pemanasan kolam

renang. Kolektor ini efektif untuk pemanasan kolam renang karena memiliki suhu rendah

dan volume tinggi pemanas. Kolektor ini termasuk kolektor yang memiliki biaya

terendah dari semua Pemanas Air Surya, biayanya di bawah $200 per kolektor, dan

umumnya terbuat dari tabung fleksibel seperti bahan yang hanya dapat digulung dan

dipasang langsung ke atap, pagar, atau tanah dalam hitungan menit. Kolektor ini sangat

efisien dan kuat di semua wilayah di Amerika Serikat selama musim panas, tetapi tidak

berlaku untuk cuaca musim dingin yang memiliki kendala seperti banyaknya salju, es,

dan suhu beku.

Sering timbul salah pengertian dengan Pemanas air tipe solar water ini. Banyak yang

menganggap energi panas matahari di tangkap lalu di simpan di batere yang akan di

gunakan untuk memanaskan air di dalam tangki. Padahal dari semua water heater yang

beredar justru tipe ini yang paling sederhana cara kerjanya. Air dingin yang mengalir

justru langsung di panaskan matahari di kolektor lalu di simpan di tangki sampai

akhirnya dipergunakan.


3. Air Conditioning Water Heater ( ACWH )

Air Conditioner, yang lebih dikenal dengan AC adalah mesin penyejuk ruangan. Di

dalam AC terdapat zat yang disebut refrigerant (freon). Zat ini mampu menyerap hawa

panas/kalor yang ada di dalam ruangan dan dibuang ke luar.

Pemanas air jenis ini adalah jenis pemanas yang memanfaatkan panas freon dari AC yang

biasanya di buang. Freon yang panas dialirkan ke Heat Exchanger yang akan

memanaskan air di tangki penampungan.

Ketika masuk evaporator, freon berbentuk cair dan sangat dingin, hawa dingin freon ini

yang dihembuskan ke dalam ruangan. Pada saat yang sama udara panas dari ruangan

akan dihisap dari bagian blakakang evaporator sehingga keluar dari evaporator, freon

tersebut akan naik suhunya.

Ketika melewati kompresor, freon panas ini dimampatkan lagi sehingga tekanan dan suhunya

naik, freon berubah menjadi gas. Masuk ke condensor, freon didinginkan kembali dengan

menggunakan kipas. Agar kembali menjadi cair, tekanan freon harus diturunkan

menggunakan expansion valve (katup ekspansi).

4. Heat Pump Water Heater

Heat Pump Water Heater cara kerjanya tidak berbeda dengan ACWH, hanya saja di Heat

Pump semua sudah menjadi satu kesatuan yang didesain untuk air panas, sedangkan

ACWH memanfaatkan AC yang sudah ada, sehingga harus kita modifikasi untuk bisa di

salurkan ke tangki penampungan.


http://waterheaterwika.blogspot.com/2012/08/heat-pump-water-heater-wika.html

http://waterheaterwika.blogspot.com/2012/09/ac-water-heater-wika.html

5. Gas Water Heater

Pemanas air ini menggunakan gas ( baik gas elpiji ataupun gas alam ) sebagai sumber

energi untuk memanaskan air. Caranya dengan pembakaran seperti kompor gas. Pipa

yang dalamnya mengalir air dingin langsung di panasi, sehingga air yang keluar langsung

panas tanpa perlu di tampung terlebih dahulu.

6. Solar Rubber Pool Heating

Pemanas air ini di desain untuk kolam renang dengan memanfaatkan panas matahari. cara

kerjanya hampir sama dengan solar water heater, hanya untuk kolektor atau penangkap

panas menggunakan panel karet ( polymer ) yang tahan terhadap chlor atau zat kimia

kolam renang. sistem pemanasan ini tidak menggunakan tangki penampungan, justru

kolam renang itu sendirilah sebagai tangki penampungan dan di sirkulasi langsung.

2. 2 Komponen Water Heater

a. Tabung Pemanas Stainless


Tabung stainless dipilih sebagai penampung air yang nantinya akan akan dipanaskan.

Dipilihnya jenis stainless dengan alasan sebagai berikut :

1. Tahan karat, agar air yang digunakan tetap terjaga kehigienisannya.

2. Tahan terhadap suhu panas

3. Dapat menhan suhu panas, sehingga suhu air tidak cepat turun kembali

b. Elemen Pemanas

Elemen pemanas merupakan lilitan kawat yang digunakan untuk menghasilkan

panas dengan mengkonversikan energi listrik menjadi energi kalor. Cepat atau lambatnya air

yang dipanaskan tergantung dari panas yang dihasilkan oleh elemen panas ini. Semakin baik

bahan yang digunakan dan semakin daya listrik yang digunakan, maka semakin cepat air

untuk mencapai suhu tinggi.


c. Glasswool

Glasswool digunakan untuk menghambat rambatan panas yang dihasilkan elemen

pemanas ke casing. Glasswool ini ditempelkan pada permukaan luar tabung pemanas

stainless agar panas tidak merambat ke tabung casingg, sehingga tabung casing tidak akan

terasa panas bila disentuh.

Glasswool terbuat dari campuran faberglas yang disusun menjadi sebuah tekstur

mirip dengan wool. Namun ada juga glasswool dengan bahan lain yang mamiliki fungsi lain

pula.

d. Kertas Aluminium Foil

Kertas alumunium foil digunakan untuk membungkus tabung pemanas yang telah

dipasang glasswool. Hal ini ditujukan untuk menhan panas air yang telah dipanaskan agar

tidak keluar secara langsung. Sehingga suhu air terjaga dalam waktu yang cukup lama.


Selain itu kertas alumunium juga untuk mencegah tetesan air agar tidak mengenai terminal

sumber elemen panas.

2. 3 Prinsip kerja Water Heater

Water heater adalah suatu alat yang digunakan untuk memanaskan air dalam tabung

pemanas. Kalor disini dihasilkan oleh elemen pemanas 1000W yang digunakan untuk

memanaskan tabung stainless pemanas untuk mengkonveksi panas ke air. Menggunakan

ELCB untuk mengamnakan jika terjadi arus bocor dan thermostat untuk mensetingsuhu

yang diinginkan pada air.


BAB III

PENUTUP

3. 1 Kesimpulan

1. Prinsip kerja dari alat penukar kalor yaitu memindahkan panas dari 2 fluida pada

temperatur berbeda di mana transfer panas dapat dilakukan secara langsung ataupun

tidak langsung.

2. Kolektor surya plat datar bias jadi pilihan paling bagus untuk digunakan sebagai water

heater, disamping murah dan efisien juga mampu menghemat penggunaan energi listrik.

3. Kolektor surya plat datar tidak bisa digunakan kapan saja, karena pada musim dingin

sinar dari matahari tidak maksimal diakibatkan cuaca dingin, dan juga factor lain

misalnya jika banyak salju yang menempel pada plat surya.

4. Air Conditioner Water Heater adalah Pemanas Air yang memanfaatkan panas dari

kompressor AC.

3. 2 Saran

Jika suatu rumah atau pabrik menggunakan AC, ada baiknya jika menggunakan Air

Conditioner Water Heater. Karena hawa panas/kalor yang ada di dalam ruangan yang

dibuang ke luar dapat dimanfaatkan untuk menjadi pemanas air, sehingga bisa

menghemat pemakaian energi listrik untuk memanaskan air.


water heater

Documents