Energi Panas Bumi

Energi panas bumi di dekat tanaman Reykjavik. Iceland memilik jumlah energi panas bumi yang cukup banyak. 

Energi Geo (Bumi) thermal (panas) berarti memanfaatkan panas dari dalam bumi. Inti planet kita sangat panas- estimasi saat ini adalah 5,500 celcius (9,932 F)- jadi tidak mengherankan jika tiga meter teratas permukaan bumi tetap konstan mendekati 10-16 Celcius (50-60 F) setiap tahun. Berkat berbagai macam proses geologi, pada beberapa tempat temperatur yang lebih tinggi dapat ditemukan di beberapa tempat.

Menempatkan panas untuk bekerja

Dimana ada sumber air panas geothermal dekat permukaan, air panas itu dapat langsung dipipakan ke tempat yang membutuhkan panas. Ini adalah salah satu cara geothermal digunakan untuk menenuhi kebutuhan air panas, menghangatkan rumah, untuk menghangatkan rumah kaca dan bahkan mencairkan salju di jalan.

Bahkan di tempat dimana penyimpanan panas bumi tidak mudah diakses, pompa pemanas tanah dapat membahwa kehangatan ke permukaan dan kedalam gedung. Cara ini bekerja dimana saja karena temparatur di bawah tanah tetap konstan selama tahunan. Sistem yang sama dapat digunakan untuk menghangatkan gedung di musim dingin dan mendinginkan gedung di musim panas.

Pembangkit listrik

Pembangkit Listrik tenaga geothermal menggunakan sumur dengan kedalaman sampai 1.5 KM atau lebih untuk mencapai cadangan panas bumi yang sangat panas. Beberapa pembangkit listrik  ini menggunakan panas dari cadangan untuk secara langsung dialirkan guna menggerakan turbin. Yang lainnya memompa air panas bertekanan tinggi ke dalam tangki bertekanan rendah. Hal ini menyebabkan "kilatan panas" yang digunakan untuk menjalankan generator turbin. Pembangkit listrik paling baru menggunakan air panas dari tanah untuk memanaskan cairan lain, seperti isobutene, yang dipanaskan pada temperatur rendah yang lebih rendah dari air. Ketika cairan ini menguap dan mengembang, maka cairan ini akan menggerakan turbin generator.

Keuntungan Tenaga Panas Bumi

Pembangkit listrik tenaga Panas Bumi  hampir tidak menimpulkan polusi atau emisi gas rumah kaca. Tenaga ini juga tidak berisik dan dapat diandalkan. Pembangkit listik tenaga geothermal menghasilkan listrik sekitar 90%, dibandingkan 65-75 persen pembangkit listrik berbahan bakar fosil.

Sayangnya, bahkan di banyak negara dengan cadangan panas bumi melimpah seperti Indonesia yang memilikoo 40 % cadangan panas bumi dunia, sumber energi terbarukan yang telah terbukti bersih ini tidak dimanfaatkan secara besar-besaran.

PRINSIP KERJA OVEN MICROWAVE

Anda pasti pernah melihat oven microwave kan?? Jika belum, pernatikan gambar ini. 

 

 

 

Oven microwave merupakan perangkat yang dengan cepat telah menjadi alat masak populer. kelebuhannya adalah menghemat waktu dan hemat listrik, karena tidak perlu dipanaskan terlebih dahulu seperti alat masak lainnya yang perlu dipanaskan terlebih dahulu. Prinsip kerja dari alat ini (oven microwave) adalah perpindahan kalor secara radiasi.

Gelombang micro, salah satu bentuk gelombang elektromagnetik yang memiliki sifat mudah diserap oleh molekul-molekul air (H2O). Gelombang micro dalam  sebuah oven microwave dihasilkan secara elektronik dan didistribusikan melalui pemantulan oleh kipas dan dinding-dinding metal. Karena dinding-dinding metal ini memantulkan energi radiasi gelombang micro, maka dinding ini tidak menjadi panas. Jadi, oven microwave sangat efisien, karena hanya memanaskan makanan saja.

Di dalam makanan, gelombang micro menyebar melalui proses perpindahan kalor secara konduksi. Oven microwave cenderung lebih cepat memasak makanan yang berair dibandingkan dengan makanan kering, karena di dalam makanan berair, lebih banyak air yang mampu menyerap gelombang micro. Namun demikian, gelombang micro tidak mampu menembus makanan cukup dalam, sehingga untuk memasak makanan yang tebal, sebaiknya makanan tersebut dipotong-potong dulu menjadi lebih kecil.

gelombang micro dapat melalui bahan kaca, kertas, keramik, dan plastik. Sehingga wadah-wadah yang terbuat dari benda ini cukup aman untuk digunakan dalam sebuah oven microwave. Perhatikan, biasanya pada sebuah wadah yang diberikan informasi apakah aman atau tidak. wadah-wadah yang terbuat dari logam tidak cocok untuk dipakai dalm oven ini karena sifatnya yang memantulkan radiasi gelombang micro.

Bagian tutup oven microwave, atau disebut pintu di mana kita melihat makanan yang sedang dimasak, memiliki dasain yang cukup aman sehingga tidak terjadi kebocoran gelombang micro. Kebocoran gelombang micro menyebabkan proses memasak mejadi tidak efektif dan dapat menyebabkan proses memasak jadi efektif dan dapat menyebabkan gangguan kesehatan bagi seseorang yang berada di dekatnya. Pintu oven microwave juga dibuat secara otomatis sebagai sakelar. sehingga ketika pintu terbuka otomatis oven tidak bekerja.

Oven microwave ditemukan secara tidak adil sengaja oleh seseorang teknisi Percy L. Spencer dari Raytheon Company. Pada tahun 1945. Ketika ia sedang melakukan percobaan untuk menghasilkan gelombang radio bagi sistem radar. Ketika sedang berdiri di dekat pembangkit gelombang micro, ia mendapati bahwa permen yang disakunya meleleh meskipun ia tidak merasakan adanya panas. Penemuan ini akhirnya dikembangkan dan pada awal tahun 1950 diperkenalkanlah oven microwave yang pertama.

Siklus Brayton

Siklus Brayton menjadi konsep dasar untuk setiap mesin turbin gas. Siklus termodinamika ini dikembangkan pertama kali oleh John Barber pada tahun 1791, dan disempurnakan lebih lanjut oleh George Brayton. Pada awal penerapan siklus ini, Brayton dan ilmuwan lainnya mengembangkan mesin reciprocating dikombinasikan dengan kompresor. Mesin tersebut berdampingan dengan mesin Otto diaplikasikan pertama kali ke otomotif roda empat. Namun mesin Brayton kalah pamor dengan mesin Otto empat silinder yang dikembangkan oleh Henry Ford. Pada perkembangan selanjutnya, siklus Brayton lebih diaplikasikan khusus ke mesin-mesin turbojet dan turbin gas.

 Mesin Turbojet Pesawat Terbang

Untuk memudahkan memahami siklus Brayton, sangat disarankan bagi Anda untuk mengetahui prinsip kerja turbin gas. Kita ambil contoh mesin turbojet pesawat terbang. Mesin ini menggunakan media kerja udara atmosfer. Sisi inlet kompresor menghisap udara atmosfer, dan udara panas yang telah melewati turbin keluar ke atmosfer lagi. Sekalipun sistem turbojet ini nampak merupakan siklus terbuka, untuk kebutuhan analisa termodinamika, mari kita asumsikan udara yang keluar turbin gas akan menjadi inlet untuk kompresor. Sehingga untuk menganalisa siklus Brayton pada mesin turbojet menjadi lebih mudah.

(a) Skema Siklus Brayton
(b) Diagram P-V Siklus Brayton
(c) Diagram T-s Siklus Brayton

Siklus Brayton melibatkan tiga komponen utama yakni kompresor, ruang bakar (combustion chamber), dan turbin. Media kerja udara atmosfer masuk melalui sisi inlet kompresor, melewati ruang bakar, dan keluar kembali ke atmosfer setelah melewati turbin. Fenomena-fenomena termodinamika yang terjadi pada siklus Brayton ideal adalah sebagai berikut:

(1-2) Proses Kompresi Isentropik

Udara atmosfer masuk ke dalam sistem turbin gas melalui sisi inlet kompresor. Oleh kompresor, udara dikompresikan sampai tekanan tertentu diikuti dengan volume ruang yang menyempit. Proses ini tidak diikuti dengan perubahan entropi, sehingga disebut proses isentropik. Proses ini ditunjukan dengan angka 1-2 pada kurva di atas.

(2-3) Proses Pembakaran Isobarik

Pada tahap 2-3, udara terkompresi masuk ke ruang bakar. Bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang bakar, dan diikuti dengan proses pembakaran bahan bakar tersebut. Energi panas hasil pembakaran diserap oleh udara (q_in), meningkatkan temperatur udara, dan menambah volume udara. Proses ini tidak mengalami kenaikan tekanan udara, karena udara hasil proses pembakaran bebas berekspansi ke sisi turbin. Karena tekanan yang konstan inilah maka proses ini disebut isobarik.

(3-4) Proses Ekspansi Isentropik

Udara bertekanan yang telah menyerap panas hasil pembakaran, berekspansi melewati turbin. Sudu-sudu turbin yang merupakan nozzle-nozzle kecil berfungsi untuk mengkonversikan energi panas udara menjadi energi kinetik. Sebagian energi tersebut dikonversikan turbin untuk memutar kompresor. Pada sistem pembangkit listrik turbin gas, sebagian energi lagi dikonversikan turbin untuk memutar generator listrik. Sedangkan pada mesin turbojet, sebagian energi panas dikonversikan menjadi daya dorong pesawat oleh sebentuk nozzle besar pada ujung keluaran turbin gas. 

(4-1) Proses Pembuangan Panas

Tahap selanjutnya adalah pembuangan udara kembali ke atmosfer. Pada siklus Brayton ideal, udara yang keluar dari turbin ini masih menyisakan sejumlah energi panas. Panas ini diserap oleh udara bebas, sehingga secara siklus udara tersebut siap untuk kembali masuk ke tahap 1-2 lagi.

Turbo Jet

 

Mesin turbojet adalah mesin jet yang paling sederhana, biasanya dipakai untuk pesawat-pesawat jet awal atau pesawat-pesawat jet berkecepatan tinggi. Contoh dari mesin ini adalah mesin Rolls-Royce Olypus 593 yang digunakan untuk pesawat Concorde. Selain menggerakan pesawat, mesin ini juga bisa dipakai untuk menggerakan kereta api dan kapal laut, contohnya mesin Marine Olympus yang memiliki kekuatan 28.000 hp (daya kuda atau setara dengan 21 MW) yang digunakan untuk menggerakkan kapal perang modern dengan bobot mati 20.000 ton dengan operasi berkecepatan tinggi. Turbojet terdiri dari saluran masuk udara, kompresor udara, ruang pembakaran, turbin gas (yang menggerakkan kompresor udara) dan nozzle. Udara dikompresi ke dalam ruang bakar, dipanaskan dan dimuaikan dengan sangat cepat akibat proses pembakaran bahan bakar dan kemudian udara panas tersebut dibiarkan mengalir menuju turbin dengan kecepatan tinggi untuk memberikan propulsi yang kemudian digunakan untuk memutar kompresor.

Sejarah Turbo Jet

Perkembangan mesin jet dimulai pada tahun 1930an oleh seorang insinyur dari Inggris yang bernama Frank Whittle yng harus bekerja di gedung tua milik Angkatan Udara Inggris yang bermarkas di Farnborough, Hampshire. Penggunaan mesin jet pertamanya WU1 pada tahun 1937. Di Jerman Hans von Ohain dan Ernst Heinkel merancang mesin jet yang sama dan digunakan pada tahun 1939 untuk pesawat Heinkel He178. Pada tahun 1950 dimulailah penerbangan pesawat jet komersial. Orang bisa melakukan perjalanan dengan lebih cepat, perjalanan dari London sampai Sidney dapat ditempuh kurang dari dua hari. Termasuk cepat untuk ukuran waktu itu. Perbaikan kualitas terus dilakukan dilakukan terus dilakukan oleh pabrikan selain kapasitas produksinya ditambah akibat meningkatnya permintaan pasar akan pesawat terbang komersial.

Pesawat jet komersial yang paling terkenal adalah Boeing 747, yang memulai penerbangannya tahun 1970. Keberadaan pesawat produksi Boeing mendapat saingan berat dari Airbus, pabrikan pesawat konsorsium negara-negara Eropa. Produksi pesawat berbadan lebar yang terbaru dari Boeing adalah 787 Dream Liner, sedangkan Airbus meluncurkan A380.

Sistem Penggerak Turbo Jet

Pada mesin turbo jet terdapat ruang bakar, di mana bahan bakar yang telah dimampatkan dialirkan ke ruang bakar, gas hasil pembakaran menyembur dari belakang dan mendorong mesin ke depan. Daya dorong mesin jet sangat besar karena dihasilkan dari hasil pembakaran gas bertekanan tinggi.

Bagian- bagian Mesin Turbo jet

Bagian-bagian mesin turbo terdiri dari air inlet (saluran udara), sirip compressor dan sirip stator, saluran bahan bakar (fuel in), ruang pembakaran (combuster), daun turbin dan saluran buang (exhaust).

Prinsip Kerja Turbo Jet

Dari gambar bagian-bagian mesin turbo jet di bawah, prinsip kerja dari mesin turbo jet adalah sebagai berikut:

• Udara segar masuk melalui saluran udara (air inlet)
• Udara yang masuk kemudian dikompresi (ditekan) saat melewati sirip kompresi (sirip yang bergerak/compressor blade) dan sirip diam (stator blade). Udara bertekanan tinggi ini dicampur dengan bahan bakar sehingga terjadi ledakan di ruang bakar yang menghasilkan daya dorong ke depan melalui daun turbin (turbines blades) yang letaknya di belakang ruang bakar (combustor).

Mesin turbo jet pesawat komersial yang telah dibuat mampu mendorong pesawat dengan kecepatan melebihi kecepatan suara seperti pada pesawat komersial supersonic Concorde, yang pernah digunakan maskapai penerbangan British Airways dan Air Frace, walaupun sekarang dihentikan pengoperasiannya karena besarnya biaya operasional.

Proses Pembuatan Garam

Garam merupakan komoditas yang sangat penting bagi kehidupan masyarakat kita, bayangkan saja jika tidak ada garam akan hambar terasa hidup kita begitu kata pepatah mengatakan. Garam tidak hanya bisa dijadikan bahan konsumsi namun garam juga bisa dikategorikan dalam bahan industri, seperti industri penyamakan kulit, pengeboran minyak lepas pantai dll.

 

Garam Krosok

Proses pembuatan garam secara tradisional bisa dibilang ada dua jenis yaitu dengan metode penguapan dengan sinar matahari di tambak-tambak garam dan dengan cara teknik perebusan (garam rebus).

Untuk proses pembuatan garam dengan penguapan sinar matahari biasanya para petani garam membuat garam dengan metode petakan-petakan untuk penguapan, untuk mendapatkan hasil garam yang baik dengan kristal yang besar, petani garam biasanya secara langsung menguapkan air laut yang dialirkan pada petakan-petakan untuk menghasilkan kadar baume (massa jenis cairan/kepekatan/kekentalan) yang tinggi sekitar 20-25 Be (untuk pengukuran menggunakan Baumemeter) tapi biasanya untuk petani tradisional mereka menggunakan insting saja, sangat jarang sekali petani tradisional menggunakan alat baumemeter.

 

Proses Pembuatan Garam di Tambak Garam

Setelah mengalirkan air pada tiap petakan untuk menghasilkan kadar baume yang diinginkan dengan teknik penguapan sinar matahari, setelah itu air laut dimasukan ke petakan khusus untuk meja garam lalu diuapkan dengan sinar matahari selama 7 hari lalu dengan sendirinya air tersebut akan berkurang dan menjadi Kristal garam.

Beda halnya dengan proses perebusan garam, untuk proses pembuatan garam dengan metode perebusan yang tradisional biasanya pertama kali yaitu dengan menggunakan garam yang masih kasar yang sudah jadi lalu dilarutkan dengan air, setelah air sudah tercampur dan garam sudah terlarut air tersebut biasanya difilter (disaring) agar air jernih, setelah melalui proses penyaringan air tersebut direbus dengan menggunakan bara api sekitar 3-4 jam bahkan lebih, setelah itu jadilah garam rebus. Perbedaan garam rebus dengan pembuatan garam yang mengunakan teknik penguapan panas matahari ialah jika garam rebus hasilnya lebih halus sedangkan garam dengan menggunakan pemanasan matahari akan lebih kasar (Kristal garam).

 

Proses Pembuatan Garam dengan Metode Perebusan

Namun, pada dasarnya teknik pembuatan garam itu berdasarkan hasil penguapan dari air laut baik dengan menggunakan cara direbus ataupun dengan penguapan sinar matahari.

Cara Kerja Pendingin Air Pada Dispenser

Jika pada posting sebelumnya telah dibahas mengenai [Cara Kerja Pemanas Air Pada Dispenser] maka pada posting kali ini akan membahas mengenai Cara Kerja Pendingin Air Pada Dispenser. Pada umumnya proses pemanasan dan pendinginan air pada dispenser berawal dari tampungan air pertama yang berfungsi untuk membagi air yang selanjutnya akan diproses menjadi air panas dan air dingin. Proses pendinginan air pada dispenser pada umumnya dibedakan menjadi 2 yaitu:     

1. Pendinginan Air dengan Fan       

Proses pendinginan air menggunakan fan dilakukan dengan cara menghisap suhu tinggi pada air ketika air berada pada tampungan air kedua yang letaknya berada dibawah tampungan air pertama, namun pada kenyataannya fan hanya alat bantu untuk mempercepat pembuangan panas pada air, sehingga temperatur air hanya akan turun sedikit saja. Setelah melewati tampungan air kedua air akan dikeluarkan melalui keran dan siap untuk diminum.   

 2. Pendinginan Air dengan Sistem Refrigran       

Pendinginan air pada dispenser menggunakan sistem refrigran sama seperti sistem refrigran pada kulkas hanya saja evaporatornya dimasukkan kedalam tampungan air kedua yang berada dibawah tampungan air pertama, sehingga air disekitar evapurator akan menjadi air dingin. Hasil pendinginan air pada dispenser menggunakan sistem refrigran lebih maksimal dibandingkan pendinginan air menggunakan fan. Setelah air melalui proses pendinginan pada tampungan air kedua, air akan mengalir dan keluar melalui keran.  Demikianlah cara kerja pendinginan air pada dispenser, beberapa dispenser proses pendinginan dilakukan pada tampungan air yang pertama, sehingga tampungan air yang kedua tidak ada.

Cara Kerja Pemanas Air Pada Dispenser

 

Dispenser merupakan alat untuk mengalirkan air dari galon air kedalam cakir/gelas namun saat ini dispenser memiliki fungsi tambahan diantaranya untuk memanaskan air, bagaimana cara kerja pemanas air pada dispenser? Proses air mengalir dari galon yang bersuhu normal hingga sampai kedalam cangkir/gelas yang bersuhu panas melalui beberapa komponen mulai dari galon air kemudian mengalir kedalam tampungan yang kemudian mengalir kedalam tabung pemanas dan kemudian air mengalir dalam keadaan panas melalui keran, proses pemanasan air terjadi pada saat air masuk kedalam tabung pemanas. Tabung pemanas merupakan tabung yang terbuat dari logam yang disekitar tabung tersebut dikelilingi oleh elemen pemanas, sehingga ketika air mengalir dari tampungan menuju tabung pemanas sensor suhu yang ada pada tabung pemanas akan memicu elemen pemanas untuk bekerja, suhu tinggi yang dihasilkan elemen pemanas diserap oleh air yang suhunya lebih rendah, setelah suhu air dalam tabung pemanas tinggi maksimal sensor suhu yang ada pada tabung pemanas akan memutuskan arus listrik pada elemen pemanas, pada saat elemen pemanas menyala lampu indikator pemanas menyala dan pada saat elemen pemanas mati lampu indikator pemanas mati. Setelah lampu indikator pemanas mati dan air pada tabung pemanas sudah mencapai suhu tinggi maksimal maka air panas siap digunakan. Yang perlu diingat ketika menyalakan pemanas pada dispenser adalah pastikan air pada tabung pemanas penuh, sebab jika tabung pemanas dalam keadaan kosong dan elemen pemanas bekerja maka suhu tinggi yang dihasilkan oleh elemen pemanas tidak terserap oleh air dan akan merusak tabung pemanas dan komponen lain disekitar tabung pemanas karena terkena panas yang terlalu tinggi.
Itulah cara kerja pemanas air pada dispenser.

Mengenal Lebih Jauh Sistem Ventilasi

Faktor utama yang harus diperhatikan dalam merancang sebuah rumah adalah bagaimana membuat penghuni di dalamnya merasa nyaman dan betah bertempat tinggal dan beraktivitas. Untuk membuat rumah menjadi nyaman ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi, diantaranya kecukupan pencahayaan dan penghawaan (aliran udara) serta memiliki ruang gerak yang memadai.

Kondisi Indonesia yang memiliki iklim tropis lembab di satu sisi memberi keuntungan yaitu cahaya matahari bersinar serta angin yang bertiup hampir sepanjang tahun. Namun di sisi lain kondisi ini menjadi sebuah dilema, karena kondisi di dalam rumah menjadi panas. Untuk itulah pada saat merancang rumah perlu dipikirkan sistem ventilasi yang bisa mendinginkan suhu di dalam rumah sekaligus menjadikan situasi di dalamnya terang.

Secara prinsip, ruang menjadi nyaman jika terjadi aliran udara. Kondisi ruang dalam rumah akan terasa nyaman jika udara mengalir pada kecepatan 0,1-0,15 m/det (angin terasa sepoi-sepoi). Andai lebih rendah dari nilai tersebut menyebabkan ruangan terasa pengap, panas dan gerah. Sementara bila kecepatan angin lebih tinggi dari nilai yang dipersyaratkan menyebabkan sakit (masuk angin). Untuk membuat aliran udara menjadi ideal, hal yang mesti diperhatikan adalah arah datangnya angin yang menerpa rumah karena erat kaitannya dengan penentuan posisi bukaan.

Prinsip Dasar Ventilasi
Ventilasi dikatakan baik, bila sistem itu berlangsung secara alamiah dalam artian berlangsung dengan sendirinya tanpa bantuan alat bantu seperti kipas angin maupun pengkondisi udara (AC). Jika ventilasi alamiah tidak dapat berjalan lancar, barulah membutuhkan alat bantu untuk memperlancar sirkulasi udaranya. Namun dengan pengaturan desain yang pas serta mengetahui seluk-beluk sistem ventilasi, usaha mendapatkan ventilasi alamiah bisa diperoleh. Oleh karena itu perlu diketahui bahwa ventilasi mendasarkan diri pada dua prinsip, yaitu:

a. Ventilasi Horisontal
Ventilasi horizontal timbul karena udara dari sumber yang datang secara horizontal. Kondisi ini bisa terjadi bila ada satu sisi (bagian rumah) yang sengaja dibuat panas sementara di sisi lain kondisinya lebih sejuk. Kondisi sejuk ini dapat diperoleh bila bagian tersebut kita tanami pohon yang cukup rindang atau bagian tersebut sering terkena bayangan (ingat prinsip dasar udara yang mengalir dari daerah bertekanan tinggi /dingin ke daerah bertekanan rendah/panas).

 

b. Ventilasi Vertikal

Prinsip dasar ventilasi vertikal adalah memanfaatkan perbedaan lapisan-lapisan udara, baik di dalam maupun di luar yang memiliki perbedaan berat jenis. Ventilasi vertikal ini akan sangat bermanfaat untuk bangunan rumah 2 lantai atau lebih.

 

  Merancang Sistem Ventilasi
Sistem ventilasi rumah dapat dirancang untuk mendapatkan tingkat kenyamanan yang maksimal. Untuk membuat agar angin bisa masuk ke dalam bangunan, salah satu cara yang dilakukan adalah memodifikasi temperatur di lingkungan rumah. Modifikasi ini bertujuan untuk memancing angin agar bergerak ke arah rumah yang kita tinggali. Mengingat prinsip dasar bahwa udara mengalir dari tempat dingin (bertekanan tinggi) ke tempat panas (bertekanan rendah) maka pohon (tanaman) yang rindang bisa dijadikan salah satu alternatif untuk memancing angin agar bergerak mendekat ke rumah. Lokasi penempatannya diletakkan di area yang memotong arah pergerakan angin yang mengenai bangunan. Karakteristik angin ketika memasuki area rumah biasanya bergerak horizontal. Selanjutnya angin (udara yang mengalir) dimasukkan ke dalam rumah melalui bukaan-bukaan. Bukaan ini bisa berupa jendela, bouvenliecht, lubang angin (rooster), pintu, skylight maupun lubang di atap dan plafond.

Prinsip membuat ventilasi di dalam rumah adalah bagaimana membuat lebih mudah bergerak dari luar ke dalam maupun sebaliknya. Oleh karenanya peletakan bukaan ventilasi menjadi faktor penting. Agar angin yang masuk bisa mengalir dengan lancar maka penempatan bukaan ventilasi dilakukan secara berhadapan (cross ventilation). Kondisi ini mempermudah aliran udara untuk saling bertukar, satu bagian menjadi tempat masuknya udara bagian yang berhadapan menjadi tempat pengeluarannya begitu pula sebaliknya. Namun yang perlu diingat agar aliran udara bisa mengalir melintang di seluruh ruang maka ketinggian lubang ventilasi yang saling berhadapan sebaiknya dibuat tidak sama.

 

Selain bergerak secara horizontal, aliran udara di dalam rumah juga bergerak secara vertikal. Hal ini sesuai dengan prinsip dasar bahwa udara mengalir dari area bertekanan tinggi (dingin) ke area bertekanan rendah (panas). Bagian atas rumah cenderung lebih panas dari bagian bawah hal ini disebabkan karena adanya pemanasan bangunan oleh sinar matahari (pada bagian atap bangunan). Kondisi ini menyebabkan udara bergerak dari area bawah ke atas. Agar udara panas ini dapat keluar, dan terjadi aliran maka perlu ditempatkan lubang angin di bagian atas rumah. Dengan demikian, udara panas bisa terbuang digantikan udara yang lebih dingin dari bagian bawah rumah.

Rumah yang ideal memiliki prosentase bukaan total 15%-20% dari luas keseluruhan tapak/lahan. Proporsi volume udara yang dibutuhkan dari masing-masing ruang memiliki nilai yang berbeda-beda. Hal ini disesuaikan dengan fungsi ruang tersebut. Kamar mandi yang memiliki kelembaban tinggi, maka membutuhkan pergantian udara sebanyak enam kali volume ruangnya (volume dihitung dari luas ruangxtinggi ruang). Misal kamar mandi berukuran 3×3 m dengan tinggi 3 m, membutuhkan pergantian udara sebanyak (3x3x3)x6 = 162 m2/jam. Sedangkan kamar tidur membutuhkan pergantian udara sebesar 2/3 volume ruang tiap jamnya.

Bagi ruangan yang didesain dan bisa dipadukan dengan ruang terbuka seperti taman, ventilasi tentu bukan menjadi parmasalahan berarti. Namun bagaimana dengan ruang yang berada di tengah-tengah ruang lain dan tidak dimungkinkan untuk membuat bukaan untuk ventilasi? Untuk ruangan yang berada di tengah-tengah dan tidak terdapat area bukaan untuk mengalirkan udara, perlu dilakukan pendekatan yang berbeda. Kita bisa menggunakan alat untuk membantu sirkulasi udara, misal exhaust fan atau ventilating fan (penyedot udara). Di pasaran ada berbagai jenis exhaust fan, diantaranya wall mount (dipasang di dinding), ceiling mount (dipasang di plafond/langit-langit) serta window mount (dipasang di jendela). Prinsip peletakan exhaust fan adalah bersilangan dengan bukaan depan. Hal ini bertujuan agar perputaran udara dapat berjalan secara maksimal.

Perencanaan sistem ventilasi yang baik banyak member keuntungan. Di tengah maraknya isu penghematan energi, sebuah rumah yang didesain dengan sistem ventilasi yang baik, turut pula mendukung program ini. Pengaturan sistem penghawaan yang baik akan menghemat penggunaan pengkondisi ruang (AC). Di sisi lain, bukaan ventilasi berfungsi pula memasukkan terang langit sekaligus mendukung sistem pencahayaan alami di dalam rumah. Sehingga pada waktu siang hari, penggunaan lampu bisa diminimalkan sekaligus menghemat penggunaan listrik. Jadi, tidak ada salahnya untuk mulai memikirkan sistem ventilasi rumah anda.

Perpindahan Kalor secara Radiasi

Radiasi, kata-kata yang terdengar tak asing di telinga manusia pada umumnya. Setelah mendengar kata-kata itu, apa hal pertama yang anda pikirkan? Apakah hangatnya sinar matahari? Panasnya saat kita berada di dekat nyala api? Pernahkah anda berpikir mengapa hal itu bisa terjadi padahal sumber panas itu terletak sangat jauh dari posisi kita? Oleh karena itu dalam materi ini kita akan membahas mengenai radiasi yang merupakan akibat dari apa yang kita rasakan.

Radiasi dalam fisika didefinisikan sebagai perpindahan energy kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Pada radiasi energy berpindah dengan cara merambat tanpa memerlukan medium (zat perantara). Pada matahari energy yang dipancarkan akan merambat dengan radiasi hingga ke permukaan bumi. Hal ini bisa terjadi karena antara matahari dan permukaan bumi terdapat jarak sekitar 100 - 200 km dengan ruang vakum (hampa udara) yang berarti tidak ada satu pun perantara di antara permukaan bumi dan matahari dan satu - satunya cara untuk menghantarkan energy itu adalah dengan cara radiasi. 

Pada fenomena kita merasakan panasnya api saat didekat nyala api sebenarnya bukan disebabkan oleh udara yang kepanasan akibat nyala api. Biasanya udara yang kepanasan memuai sehingga massa jenisnya berkurang. Akibatnya, udara yang massa jenisnya berkurang tadi meluncur ke atas, hal ini mirip dengan fenomena keluarnya asap dari cerobong. Dan mengapa kita merasakan hangat atau bahkan kepanasan saat berada didekat nyala api karena kalor berpindah dengan cara radiasi dari nyala api (suhu lebih tinggi) menuju tubuh kita (suhu yang lebih rendah). Dengan ini kita dapat merasakan panas akibat adanya energy panas yang berpindah dengan cara radiasi dari nyala api menuju tubuh.

Perpindahan kalor dengan cara radiasi berbeda dengan cara konveksi dan konduksi yang mana konduksi dan konveksi menyalurkan kalor dengan cara sentuhan sedangkan radiasi tanpa menggunakan sentuhan sudah dapat menganhantarkan kalor dengan baik. Dalam pembuatan rumah kaca juga menggunakan konsep radiasi. Energy dihantarkan melalui gelombang elektromagnetik , kemudian di dalam rumah kaca energy tersebut menjadi panas, karena energy panas tidak dapat menembus kaca, maka energy panas akan terkurung di dalamnya. Hal ini lah yang menyebabkan rumah kaca menjadi hangat setiap saat. Contoh lain di dalam kehidupan sehari-hari adalah penggunaan tungku api di dalam ruangan (perapian) merupakan salah satu alat yang didesain dengan type radiasi.

Perpindahan Kalor secara Konduksi

Ketika membakar ujung besi dan ujung besi lainnya kamu pegang, setelah beberapa lama ternyata ujung besi yang kamu pegang lama kelamaan terasa semakin panas. Hal ini disebabkan adanya perpindahan kalor yang melalui besi. Peristiwa perpindahan dari ujung besi kalor yang dipanaskan ke ujung besi yang kamu pegang. Di mana molekul-molekul besi yang menghantarkan kalor tidak ikut berpindah. Perpindahan kalor seperti ini dinamakan perpindahan kalor secara hantaran atau konduksi. Apakah setiap zat dapat menghantarkan kalor secara konduksi? Ambillah sepotong kayu, kemudian ujung yang satu dipanaskan sedang ujung kayu yang lainnya kamu pegang. Apakah ujung yang kamu pegang terasa panas? Ternyata ujung kayu tidak panas. Hal ini berarti bahwa pada kayu tidak terjadi perpindahan kalor secara konduksi. 

Perpindahan kalor secara kontak langsung tersebut yang terjadi dari suhu yang lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah dikenal dengan konduksi. Bahan yang dapat menghantarkan kalor disebut konduktor kalor, seperti besi, baja, tembaga, seng, dan aluminium (jenis logam). Adapun penghantar yang kurang baik/penghantar yang buruk disebut isolator kalor, misalnya kayu, kaca, wol, kertas, dan plastik (jenis bukan logam).

Berdasarkan kemampuan zat menghantarkan kalor, zat dibagai atas dua golongan besar, yaitu konduktor dan isolator. Konduktor ialah zat yang mudah menghantarkan kalor. Isolator ialah zat yang sukar menghantarkan kalor. Pemanfaatan konduktor dan isolator dalam keseharian seperti halnya kita memasak makanan tanpa perlu nyala api bersentuhan langsung dengan makanan. Untuk itu kita gunakan panci yang terbuat dari aluminium (konduktor) untuk menghantarkan kalor dari api ke bahan makanan atau air yang dimasak. Agar kita dapat memegang gagang panci tanpa merasa panas karena konduksi, maka gagang panci biasanya dibuat dari kayu atau plastik (isolator).

Perpindahan Kalor Secara Konveksi

Perpindahan panas/kalor yang terjadi karena perpindahan fluida (zat cair atau gas) yang menerima kalor disebut konveksi. Konveksi juga merupakan proses dimana kalor ditransfer dengan pergerakan molekul dari satu tempat ke tempat yang lain. Sementara konduksi melibatkan molekul (dan/atau elektron) yang hanya bergerak dalam jarak yang kecil dan bertumbukan, konveksi melibatkan pergerakan molekul dalam jarak yang besar. Perpindahan fluida pada konveksi ada yang terjadi secara alamiah, ada yang terjadi karena dialirkan (perpindahan "paksa"). Konveksi alamiah terjadi dengan sendirinya. Misalnya, konveksi pada saat memasak air. Aliran ini terjadi karena massa jenis air mengecil. Karena itu bagian zat cair ini naik dan digantikan oleh zat cair yang massa jenisnya lebih besar. Arus zat alir yang terjadi karena konveksi disebut arus konveksi. Zat cair maupun gas umumnya bukan merupakan penghantar kalor yang sangat baik, namun dapat mentransfer kalor cukup cepat dengan konveksi. Proses pentransferan kalor adalah melalui pergerakan molekul dari satu tempat ke tempat yang lain.

  

 

Contoh konveksi alami dalam keseharian lainnya yaitu konveksi udara pada sistem ventilasi rumah. Udara panas dalam rumah bergerak ke atas dan keluar melalui ventilasi. Tempat udara panas tadi digantikan oleh udara dingin yang masuk melalui ventilasi. Oleh karena arus konveksi ini, maka suhu udara di dalam rumah terasa lebih nyaman. Penerapan konveksi paksa misalnya dalam teknik aliran fluida diadakan dengan sengaja, yaitu dengan mengalirkan fluida yang sudah panas ke tempat yang dituju. Misalnya, pada pendinginan kendaraan bermotor, kalor yang timbul pada pembakaran bahan bakar dipindahkan ke tempat lain dengan menghembuskan udara ke bagian yang panas. Demikian pula, pada kasus tungku dengan udara yang dipaksa, di mana udara dipanaskan dan kemudian ditiup oleh kipas angin ke dalam ruangan.

Bila kita biarkan secangkir teh panas beberapa lama di atas meja, suhu teh itu turun. Turunnya suhu teh itu sebagian disebabkan kalor dipindahkan oleh udara di sekitar cangkir melalui konveksi alamiah, sebagian oleh radiasi. Untuk menghangatkan tubuh di musim dingin atau di malam hari banyak orang suka meminum air hangat. Pada peristiwa ini transfer panas dilakukan dengan cara konveksi, yaitu air yang hangat tersebut mengalir ke lambung sehingga temperatur di lambung menjadi naik. Artinya, massa materi air yang hangat tersebut membawa energi panas ke dalam tubuh. Pembawaan energi panas dengan cara konveksi lebih cepat daripada dengan cara konduksi.

Satu proses penting yang melibatkan konveksi adalah sirkulasi aliran darah di dalam tubuh. Darah, di dalam tubuh, juga berperan mendistribusi energi panas ke seluruh tubuh secara merata. Panas yang berlebihan di dalam tubuh akan dibuang dibawa ke permukaan kulit melalui sirkulasi aliran darah. Pada saat panas tubuh berlebihan di dalam tubuh, maka laju aliran darah dari dalam tubuh menuju ke kulit akan meningkat. Sesampainya di permukaan kulit, energi panas tersebut akan diserap oleh udara luar melalui proses konduksi, yaitu: kontak antara kulit dan udara luar.

Pada saat panas di dalam tubuh mulai berkurang, misalnya saat anda kedinginan setelah mandi, maka aliran darah ke permukaan kulit dikurangi secara drastis agar energi panas yang tersisa di dalam tubuh tidak mengalir ke luar tubuh. Pada saat aliran darah ke permukaan kulit ini dikurangi secara drastis, maka kulit kelihatannya akan keriput. Kulit akan mengurangi luas permukaan kontaknya dengan udara luar, jadilah ia keriput saat kedinginan.

Pada saat anda berkeringat karena lingkungan yang panas, energi panas yang dihasilkan oleh tubuh anda akan diserap oleh air keringat dan energi panas itu akan digunakan untuk mengubah fasenya dari cair menjadi uap. Uap tersebut akan meninggalkan tubuh dan pergi ke udara lingkungan. Pada peristiwa ini juga terjadi proses konveksi dimana uap air membawa panas tubuh kita. Proses penghantaran energi panas dari dalam tubuh ke permukaaan adalah konveksi dengan menggunakan massa darah, sementara dari permukaan kulit ke udara luar adalah juga konveksi dengan menggunkan material uap air keringat melalui pengubahan fase air dari keringat menjadi uap.

Proses konveksi juga dilakukan pada peralatan pendingin ruangan seperti air conditioner (AC). Massa udara yang telah didinginkan di dalam mesin AC di hembuskan ke ruangan sehingga temperature ruangan menjadi menurun. Untuk menurunkan temperatur tubuh yang tinggi, umumnya juga dilakukan dengan cara konveksi yaitu dengan mengoleskan alkohol ke seluruh permukaan kulit. Alkohol akan menyerap energi panas tubuh dan energi panas itu digunakan untuk mengubah fase cair alkohol menjadi uap dan menguapkan alkohol ke udara luar. Sebaliknya jika ada pasien yang merasa kedinginan sebaiknya diberi pakaian yang tebal yang terbuat dari bahan yang nilainya rendah. Atau pasien dimasukkan ke ruangan yang telah dilengkapi dengan alat penghangat.