Solar Water Heater: Pemanas air tenaga surya

Pemanas air atau water heater nampaknya sudah menjadi gaya hidup di perkotaan. Di samping memang sangat nyaman mandi air hangat saat badan penat setelah seharian bekerja, pada kondisi tertentu memang dibutuhkan bagi anggota keluarga yang lanjut usia atau terkena rematik atau yang alergi dingin. Ciri-cirinya setelah mandi sore sering bersin-bersin seperti orang terkena gejala flu. Salah satu solusinya ya mandi sore pakai air hangat.

Secara tradisional untuk mendapatkan air panas, cukup dengan memasak air dengan kompor. Kemudian masalahpun muncul, lama nunggu sampai air panas dan jumlah air panas yang didapat juga terbatas. Semakin banyak air yang dipanaskan, semakin lama nunggunya dan tentunya semakin banyak pula bahan bakar yang dibutuhkan.

Atas dasar inilah (waktu-kuantitas-energi-biaya), kehadiran teknologi pemanas air menjadi pilihan. Cukup banyak merk-merk pemanas air yang beredar dipasaran dengan berbagai fitur yang ditawarkan. Namun menurut pengamatan kami tidak semua masalah di atas terselesaikan oleh merk dan tipe yang ada. Dengan kata lain masing-masing merk dan tipenya memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Untuk saat ini kami coba bahas dulu jenis pemanas air tenaga surya, Solar Water Heater.
Berdasarkan sistem cara kerja yang dipakai, pemanas air tenaga surya ini terbagi menjadi dua jenis, yaitu:
1. Pemanas air tenaga surya sistem pasif
2. Pemanas air tenaga surya sistem aktif

1. Passif - Solar Water Heater : Pemanas air tenaga surya pasif

Sesuai namanya pemanas air jenis ini memanfaatkan sinar matahari sebagai energi untuk memanaskan air. Dikatakan pasif karena jenis ini sama sekali tidak membutuhkan energi lain dalam proses produksi air panas. Dengan kata lain 100% mengandalkan tenaga sinar matahari. (Penasaran..? teruskan aja bacanya ya..)

Pemanas air jenis ini terdiri 2 komponen utama, yaitu panel kolektor dan tangki penyimpan, yang terhubung oleh dua pipa. Pada panel kolektor terdapat penutup kaca yang berfungsi menangkap panas sinar matahari yang didalamnya terdapat susunan rangkaian pipa tembaga sebagai jalur air yang dibalut sirip-sirip penyerap panas (absorber). Sedangkan tangki berfungsi seperti termos untuk menampung air panas agar panasnya tahan lama.

Cara kerjanya, seperti terlihat pada gambar di atas, pada saat matahari bersinar, panel kolektor menangkap sinar matahari dan secara mekanis mengalirkan panas dari sirip-sirip penyerap panas ke pipa-pipa tembaga yang berisi air, sehingga suhu air di dalamnya perlahan meningkat. Air yang lebih panas akan bergerak ke atas memasuki tangki penyimpan dan air yang lebih dingin akan turun memasuki rangkaian pipa tembaga untuk dipanaskan. Begitu seterusnya air bergerak sendiri sampai seluruh air dalam tangki penyimpan mencapai suhu yang diinginkan. Ketika suhu air panas di tangki penyimpan sama dengan suhu air panas di panel keloketor, dengan sendirinya air berhenti mengalir.
Ada yang menarik di sini, yaitu antara air yang lebih panas dan air yang lebih dingin terus bersirkulasi tanpa bantuan dari luar, semisal pompa. Hal ini bisa terjadi karena air yang dipanaskan menjadi memuai dan menyebabkan massa jenisnya menjadi lebih ringan daripada massa jenis air yang lebih dingin sehingga air yang lebih panas akan bergerak ke atas. Ini dinamakan prisip alamiah konveksi air karena pemanasan, dan sistem yang mengacu pada prinsip ini dinamakan sistem Thermosiphon.
Karenanya pemanas air tenaga surya dengan sistem Thermosiphon ini, pemasangannya selalu di atap rumah. Selain untuk mendapatkan sinar matahari yang cukup, kemiringan atap dimanfaatkan untuk meletakkan posisi tangki penyimpan lebih tinggi dari panel kolektornya.

Jika tempat pemasangannya datar, pemasangan alat ini tetap harus miring dengan posisi tangki penyimpan lebih tinggi dari panel kolektornya, seperti gambar di bawah ini.

2. Active - Solar Water Heater: Pemanas air tenaga surya aktif

Sama seperti pemanas air tenaga surya sistem pasif, pemanas air tenaga surya sistem aktif tetap memanfaatkan energi matahari untuk proses pemanasan airnya, hanya saja untuk pendistribusian air panas dan air dinginnya tetap memerlukan tenaga listrik untuk menggerakkan pompa dan perangkat kontrol otomatisnya.

Pemanas air tenaga surya sistem aktif, dirancang untuk keperluan air panas dalam skala besar, seperti hotel-hotel, spa, rumah sakit dan apartemen. Karenanya sistem aktif ini memerlukan komponen pendukung yang lebih kompleks dan kapasitas tanki penampungan yang jauh lebih besar.

Pada kondisi khusus / darurat, seperti cuaca hujan atau mendung berhari-hari, sementara kebutuhan akan air panas justru meningkat, sistem ini dilengkapi pemanas air  energi listrik, gas atau heat pump sebagai emergency backup-nya. Berikut skema sistem jenis ini yang dilengkapi heat pump sebagai emergency backup-nya.

Demikian, semoga bermanfaat.