PENGARUH PHASE CHANGE MATERIALS SEBAGAI THERMAL ENERGY STORAGE TERHADAP DISTRIBUSI TERMAL PADA BANGUNAN

SITI NUR CHOLIDA, Dr. Eng. M. Kholid Ridwan, S.T., M.Sc.; Solli Dwi Murtyas, S.T., M.Eng.

2017 | Skripsi | S1 TEKNIK FISIKA

Desain pasif selubung bangunan berpengaruh pada sistem tata udara sebuah bangunan. Phase change materials (PCM) merupakan salah satu rekayasa selubung bangunan berupa bahan tambahan yang diaplikasikan pada selubung bangunan. Tujuan penggunaan PCM yaitu, menyerap kalor dari lingkungan atau melepaskan kalor ke lingkungan sebelum didistribusikan ke dalam bangunan. Phase change materials sebagai penyimpanan energi termal bangunan yang menyerap dan melepaskan energi termal pada suhu yang telah ditentukan dan dijaga relatif konstan. Dua pemodelan ruangan dengan dan tanpa PCM dilakukan menggunakan COMSOL Multiphysics 5.0. Hasil persebaran kalor di ruangan dengan dan tanpa PCM perlu dibandingkan. Ruangan yang disimulasikan merupakan ruangan Hotel Cakra Kusuma berukuran 5m x 3,95m x 3m. Phase change materials dengan ketebalan 2 cm di tempatkan pada permukaan selubung bangunan bagian luar yang mendapatkan sinar matahari secara langsung. Jenis PCM yang digunakan adalah parafin murni dengan titik leleh sebesar 28oC dan kalor laten sebesar 244 kJ/kg. Hasilnya menunjukkan bahwa pemakaian parafin dengan titik leleh 28oC dapat menurunkan suhu rata - rata ruangan. Hal ini dikarenakan suhu tersebut termasuk dalam rentang suhu di Provinsi Yogyakarta. Pengaplikasian PCM dapat mengurangi suhu rata - rata ruangan sebesar 0,38oC dan fluktuasi kalor di selubung bangunan sebesar 0,75oC. Suhu maksimum ruangan yang menggunakan PCM terletak di sekitar pintu, yang tidak terdapat aktifitas penghuni. Suhu minimum ruangan dengan PCM terletak di permukaan ruangan yang bersentuhan langsung dengan PCM, hal ini juga mempengaruhi suhu yang berada di tengah ruangan.

Passive design of building envelope impacts to the air conditioning system of a building. Phase change materials is an additional substance which is applied in a building envelope. Phase change materials usage has aim to absorb thermal from environment or released thermal to environment before it was distributed in the building. Phase change materials as thermal energy storage in building absorbs and releases thermal energy in desired and preserved in relative constant temperature. There are two modelling rooms using COMSOL Multiphysics 5.0: with and without PCM. The result of thermal distribution was compared. This simulations used a room in Cakra Kusuma Hotel as a model, which have 5m x 3,95m x 3m in dimension. The PCM with 2 cm thickness was placed on the exterior of building envelope which was directly exposed by the sunshine. The PCM type used pure paraffin with melting temperature of 28oC and latent heat of 244 kJ/kg. The result shown that paraffin usage with melting temperature 28oC reduce temperature average in the room. It was caused by similar temperature between modelling room and surroundings. Phase change materials application could decrease room average temperature as 0.38oC and fluctuation in envelope building reduce as 0.75oC. In the room, which used PCM, the maximum temperature was around the door. Whereas, the minimum temperature in the room with PCM was in the room surface, which directly touch the PCM and in the middle of the room.

Kata Kunci : Phase change materials, parafin, COMSOL Multiphysics 5.0, titik leleh, kalor peleburan.