Pemanas air. Sudah barang tentu istilah ini merupakan sesuatu yang tidak asing di telinga kita. Penggunaanya dapat mengubah air dingin menjadi air yang nyaman untuk dinikmati. Dapat dibayangkan pada suatu pagi, saat kita ingin memulai aktivitas ternyata air yang digunakan untuk membersihkan diri terasa begitu dingin. Sungguh begitu tersiksanya diri ini saat merasakan tetesan demi tetesan air dingin yang ada membasuhi tubuh kita secara terus menerus. Oleh karena itu, dalam pikiran kita pastilah terbesit alangkah nikmatnya jika saja air yang dirasakan ini lebih hangat dari sebelumnya. Kenyamanan tersebut tampak tersirat pada gambar 1 berikut.
Gambar 1. Seseorang sedang mandi dengan air hangat
Berdasarkan kenyataan di atas maka tidak
heran jika setiap orang berlomba-lomba sesegera mungkin untuk memasang
alat pemanas air di kamar mandinya masing-masing. Satu hal yang menjadi
pertanyaan, sudahkah kita memilih perangkat pemanas air yang tepat?
Pertanyaan ini terdengar begitu simpel namun setelah dikaji ternyata
jawaban yang muncul tidak semudah yang dibayangkan. Perlu banyak
perencanaan yang harus dipikirkan terutama yang terpenting adalah
masalah biaya. Berapa budget yang dimiliki? Sesuaikah alat pemanas yang
akan digunakan dengan budget tersebut? Sesuaikah dengan harapan mengenai
kualitas kenyamanan yang ingin kita nikmati? Tentu pertanyaan tersebut
akan terjawab seiring dengan perencanaan matang yang sesuai dengan
pengetahuan dasar mengenai pemanas air.
Saat ini di pasaran, secara garis besar pemanas air digolongkan pada
empat jenis. Pertama adalah pemanas air yang menggunakan media listrik.
Kedua, pemanas air menggunakan media nyala api. Pemanas air yang
menggunakan media nyala api ini lebih dikenal masyarakat dengan sebutan
pemanas air gas. Ketiga, pemanas air menggunakan media gas atau yang
lebih dikenal dengan sebutan pemanas air AC. Terakhir, pemanas air yang
menggunakan media radiasi cahaya atau lebih dikenal dengan pemanas air
tenaga surya. Keempat jenis tersebut dapat dilihat pada gambar 2. Untuk
pemanas air listrik, panas yang dihasilkan adalah panas yang bersumber
dari energi listrik sedangkan untuk pemanas air nyala api, panas yang
dihasilkan adalah diperoleh dari energi pembakaran gas. Sumber energi
listrik untuk pemanas air listrik dapat diperoleh dari jaringan listrik
PLN, tenaga surya, genset, maupun baterai. Untuk pemanas air nyala api
(pemanas air gas), gas elpiji komersial digunakan sebagai sumber energi
panas. Untuk pemanas air media gas (pemanas air AC), contoh media gas
yang sering digunakan adalah gas refrigerant pada AC yakni freon.
Sedangkan untuk pemanas air tenaga surya, media yang dipakai sebagai
sumber energi adalah berupa cahaya matahari.
Gambar 2. Komponen pemanas air. Gambar kiri-atas adalah komponen pemanas air listrik dan gambar kanan-atas adalah komponen pemanas air gas. Untuk gambar kiri-bawah adalah sistem pemanas air AC. Gambar kanan-bawah pemanas air listrik tangki tenaga surya.
Pemanas air listrik itu sendiri dapat dikategorikan menjadi dua bagian yakni pemanas air listrik jenis instan dan jenis tangki (gambar 3). Pada pemanas air jenis instan proses pemanasan dilakukan secara langsung yakni saat air dingin dialirkan melalui komponen pemanas. Sesaat setelah air dingin dilewatkan pada komponen pemanas maka saat itu juga air dingin akan naik suhunya sehingga akan menjadi hangat. Karena sifat pemanasannya yang instan maka pemanas air listrik jenis ini disebut pemanas air listrik instan. Untuk pemanas air jenis tangki, sejumlah volume air tertentu akan dimasukkan pada sebuah tangki kemudian dipanaskan. Air hangat baru dapat digunakan setelah suhu pemanasan air dingin pada tangki mencapai suhu tertentu yang diinginkan. Pada pemanas air jenis tangki, air dingin yang dilewatkan pada komponen pemanas tidak dapat dirubah langsung menjadi air hangat.
Gambar 3. Berbagai jenis pemanas air listrik. Gambar kiri adalah pemanas air listrik tangki. Gambar kanan adalah pemanas air listrik instan.
Pada pemanas air listrik, komponen utama pemanas air adalah
koil/kumparan. Kopil berfungsi sebagai tahanan (resistansi) listrik.
Dengan koil maka daya arus listrik yang dilewatkan pada koil akan
berubah menjadi daya panas. Daya panas inilah yang akan memanaskan air
dingin yang dilewatkan pada komponen koil. Salah satu contoh komponen
koil dapat dilihat pada gambar 4.Perbedaan teknis yang menentukan antara pemanas air listrik instan dan pemanas air jenis tangki adalah mengenai rasio luas permukaan koil dan volume pemanasan. Semakin luas permukaan suatu koil maka luas permukaan kontak akan semakin besar namun hambatannya akan semakin kecil. Dengan hambatan yang semakin kecil maka daya panas yang dihasilkan akan semakin besar. Khusus untuk volume pemanasan, semakin besar volume pemanasan maka semakin lama waktu pemanasan yang dibutuhkan untuk mencapai suhu tertentu.
Pada pemanas air listrik instan, rasio luas permukaan koil dibandingkan dengan volume pemanasan akan jauh lebih besar dibandingkan pada pemanas air listrik tangki. Dengan adanya formulasi tersebut maka jelas terlihat bahwa pemanasan air pada pemanas air listrik instan akan jauh lebih cepat dibandingkan dengan pemanasan air tangki. Namun untuk daya listrik yang dibutuhkan bagi pemanas air listrik instan jauh lebih besar relatif dibandingkan pemanas air listrik tangki.
Gambar 4. Koil (elemen pemanas) pada pemanas air listrik jenis tangki.
Telah diketahui bahwa sumber energi panas
untuk pemanas air dapat bermacam-macam dan salah satunya adalah tenaga
surya. Untuk pemanas air tenaga surya, sistem peralatannya dapat berupa
sistem aktif atau sistem pasif. Aktif disini adalah sistem menggunakan
pompa sehingga air bersuhu tinggi hasil pemanasan komponen pemanas surya
dapat dipompa menuju tangki penyimpanan. Sedangkan sistem pasif tidak
menggunakan komponen pompa. Air panas akan mengalir dengan sendirinya
secara hukum fisika menuju tangki penyimpanan.
Prinsip kerja sistem pemanas tenaga surya adalah merubah energi cahaya dengan intensitas tertentu misalnya cahaya matahari menjadi energi panas. Perubahan energi tersebut dilakukan oleh material yang terdapat dalam panel surya (collector). Material dalam panel surya tersebut akan menyerap gelombang radiasi cahaya matahari dengan kuantitas hampir tidak ada radiasi cahaya yang dipantulkan (diserap mendekati 100 %). Setelah radiasi terserap kemudian energi tersebut difokuskan akibatnya energi panas dengan intensitas besar dapat dihasilkan. Kemudian energi panas yang dihasilkan dilewatkan pada air dingin yang mengaliri panel surya (collector). Setelah air dingin di dalam panel surya selesai dipanaskan maka air panas yang dihasilkan akan disalurkan menuju tangki penyimpanan. Modus penyaluran air panas adalah sesuai dengan apa yang telah dibahas sebelumnya yakni dengan modus aktif atau pasif.
Beralih pada pemanas air jenis nyala api yakni pemanas air gas. Pemanas air gas menggunakan gas elpiji sebagai sumber energi panas. Proses pembakaran gas akan menghasilkan nyala api dan nyala api akan dilewatkan pada air dingin yang mengalir dalam tangki pemanas. Air dingin yang mengalir akan berubah menjadi air hangat secara sesaat. Dilihat dari karakter pemanasannya maka pemanas air gas termasuk pemanas air instan. Jadi, prinsip kerja antara pemanas air gas dan pemanas air listrik instan adalah hampir sama. Skema proses pemanasan air pada pemanas air gas dapat dilihat pada gambar 4. Dapat dilihat bahwa komponen penimbul nyala api (burner) pada pemanas air jenis ini serupa dengan komponen penimbul nyala api pada kompor gas.
Gambar 5. Mekanisme pemanasan air pada pemanas air gas.
Pada pemanas air jenis AC, pemanas air jenis ini bekerja cara dengan
dirangkaikan pada peralatan air conditioner (AC). Pada umumnya semua
jenis AC dapat dirangkaikan pada pemanas jenis ini, namun jenis AC yang
sering digunakan umumnya adalah AC Split. Berbagai kemudahan dalam
instalasi peralatan pemanas pada AC yakni seperti posisi kondensor yang
dapat dijaga tetap posisinya (fixed position), posisi kondensor yang
bisa diubah dimana pun sehingga bisa didekatkan dengan komponen pemanas,
kemudahan dalam proses perawatan (maintenance) menjadikan AC
tipe split menjadi pilihan untuk dirangkaikan dengan pemanas air AC.
Pemasangan pemanas air AC pada AC tipe split dapat dilihat pada gambar 2
bagian kiri-bawah.Khusus untuk pemanas air jenis AC, prinsip bekerjanya adalah mengandalkan produk “sampingan” dari AC. Pemanas air jenis ini hanya dapat bekerja apabila AC dalam kondisi hidup. Panas dari ruangan yang dibawa oleh refrigerant seyogyanya akan dibuang di komponen kondensor. Ternyata panas yang seharusnya dibuang di kondensor dapat dimanfaatkan untuk memanaskan air dingin yang sengaja ditampung pada suatu tangki. Jadi, output komponen pemanas ini ditempatkan posisinya pada jalur refrigerant masukan kondensor dan input komponen pemanas ditempatkan pada jalur refrigerant keluaran kompressor. Mekanisme sistem pemanas AC secara lengkap dapat dilihat pada gambar 6.
Gambar 6. System pemanas air AC.
Untuk pemanas air jenis AC, telah diketahui bahwa pemanas jenis ini
hanya dapat dioperasikan apabila AC dalam kondisi hidup. Oleh karena
itu, pemanas jenis ini sangat cocok untuk diaplikasikan pada
tempat-tempat yang memang mengharuskan atau mengkondisikan peralatan AC
yang harus selalu dihidupkan sepanjang waktu. Misalkan di gedung-gedung
perkantoran yang tertutup atau perumahan di daerah panas dimana ada
pilihan untuk tidak menghidupkan peralatan AC. Apabila di suatu tempat
menghidupkan AC tidak menjadi suatu kebutuhan utama maka pemilihan AC
jenis ini menjadi tidak efektif dan efisien.Optimasi Penggunaan Peralatan Pemanas Air
Setiap produk memiliki keterbatasan dan tidak ada yang sempurna. Begitu pula dengan produk pemanas air. Ada kelebihan dan ada pula kekurangan jenis masing-masing pemanas air tersebut. Sesuatu yang harus kita lakukan adalah optimasi yakni penggunaan jenis pemanas yang sesuai dengan kondisi sarana (peralatan) dan prasarana (tempat) pendukung, sasaran yang ingin dicapai, serta budget yang tersedia.
Kondisi sarana dan prasarana ditinjau tidak saja pada saat pemasangan peralatan namun juga saat pengoperasian peralatan. Instalasi jaringan listrik, pipa gas, pompa air, lokasi torn, lokasi sumur, struktur atap rumah, dll adalah beberapa contoh hal kondisi sarana dan prasarana yang harus ditinjau saat pemasangan. Debit air, debit gas, daya listrik terpakai, polusi buangan, kekuatan struktur tulang dan bangunan, adalah beberapa hal kondisi sarana dan prasarana yang harus ditinjau setelah proses pemasangan. Prinsip utamanya adalah jangan sampai setelah peralatan dipasang, terjadi kerusakan pada sarana atau prasarana di sekitarnya atau merugikan pihak penggunanya.
Mengenai sasaran yang ingin dicapai adalah berhubungan dengan tingkat kenyamanan, fungsional maupun fleksibilitas penggunaan serta ongkos peralatan. Dalam penentuan sasaran ini yang harus didahulukan adalah fungsionalitas alat. Fungsionalitas alat akan menentukan seberapa besar pentingnya menentukan pilihan yang akan ditentukan. Fungsionalitas alat juga akan menentukan tingkat keefektifan dalam pemenuhan kebutuhan saat alat dioperasikan. Setelah fungsionalitas alat yang diinginkan ditentukan selanjutnya adalah memenuhi selera kenyamanan pengguna kemudian menentukan ongkos peralatan yang terjangkau namun berkualitas, dan prioritas terakhir adalah tingkat fleksibilitasnya.
Untuk tingkat kenyamanan adalah berhubungan penggunaan alat itu sendiri seperti suhu air panas yang dapat dicapai, durasi atau lama penggunaan peralatan, debit pancuran atau aliran air panas, maupun perawatannya. Terdapat stigma yang beredar di masyarakat bahwa semakin panas air yang ada, semakin lama alat dapat digunakan, dan semakin deras debit pancuran maka kualitas pemanas air tersebut semakin baik. Stigma tersebut tidak seratus persen benar karena tingkat kenyamanan bagi setiap individu adalah berbeda-beda namun tetap saja stigma tersebut harus kita perhatikan dan disesuaikan dengan keinginan pengguna (user).
Untuk fungsionalitas alat adalah berhubungan dengan tujuan pemanas dipasang. Apakah untuk sekedar mandi, ataukah juga untuk mencuci, maupun berendam di bathtub. Hal ini berhubungan dengan kapasitas pemanasan dan juga debit aliran. Perlu perhitungan yang cermat pula mengenai jumlah pengguna dan kepentingan
penggunaan terkait dengan fungsionalitas alat. Jangan sampai ketika peralatan pemanas digunakan untuk mandi, ternyata saat itu pula air yang ingin digunakan untuk mencuci ternyata tidak hangat.
Untuk fleksibilitas penggunaan adalah terkait dengan bagaimanakah cara suatu alat pemanas dioperasikan. Misalkan, apakah hanya dioperasikan untuk mandi (shower) saja atau apakah alat juga digunakan untuk berendam di bathtub, dll. Kemudian fleksibilitas juga berhubungan dengan waktu persiapan penggunaan alat. Sebagai contoh misalkan apabila kita memasang suatu pemanas air listrik jenis tangki 30 liter maka waktu pemanasan air dari suhu kamar sampai mencapai 75° C (maksimum) adalah 3 jam. Jadi selama 3 jam alat tersebut tidak dapat digunakan. Selain itu yang berhubungan dengan fleksibilitas alat adalah penggunaan sumber daya energi. Pemanas air gas tidak dapat diganti sumber energinya dengan energi listrik. Begitu pula sebaliknya pemanas air listrik tidak dapat diganti sumber energinya dengan gas. Namun untuk pemanas air listrik, sumber energinya tidak hanya dari jaringan listik PLN melainkan dapat pula diganti dengan sumber listrik lainnya misalkan baterai, genset, dll.
Untuk ongkos peralatan adalah berhubungan dengan daya pemakaian alat dan juga biaya pengadaan alat. Pemanas air listrik instan akan berbeda daya penggunaannya dengan pemanas air listrik jenis tangki dimana secara umum untuk suatu waktu penggunaan yang sama daya pemakaian yang dibutuhkan pemanas air listrik instan akan lebih besar dibandingkan dengan pemanas air jenis tangki. Untuk pemanas air gas, ongkos pemakaianya akan ditentukan oleh berapa kilogram gas pemakaian perbulannya. Sedangkan biaya pengadaan alat terkait dengan pembelian peralatan plus pemasangannya. Misalkan, untuk pemasangan pemanas air jenis tenaga surya akan membutuhkan modal yang jauh lebih besar dibandingkan dengan pemasangan pemanas air jenis AC, dsb.
Optimasi yang terakhir adalah masalah budget / biaya. Hal ini merupakan sesuatu yang paling penting dari semua yang telah dibahas. Akan sangat percuma, apabila kita mempunyai sasaran bahwa kita menginginkan pemanas air yang sanggup kita pakai untuk berendam namun ternyata budget yg kita miliki tidak cukup untuk memenuhi keinginan tersebut.
Kelebihan dan Kekurangan Berbagai Peralatan Pemanas
Setelah mengetahui metode optimasi dalam pemilihan peralatan pemanas yang sesuai dengan kebutuhan maka saatnya mencermati kelebihan dan kekurangan peralatan masing-masing. Kekurangan dan kelebihan peralatan ditinjau dari berbagai aspek yang melatar belakangi optimasi seperti kondisi sarana dan prasarana, sasaran yang ingin dicapai dan budget yang tersedia.
Pemanas Air Listrik Instan
Kelebihan :
- Pengguna dapat menggunakan pemanas air sepanjang waktu selama ada koneksi listrik
- Pemasangan mudah
- Tidak banyak membutuhkan banyak peralatan untuk pemasangan alat
- Suhu air panas yang dihasilkan maksimum 50° C
- Debit air keluaran pancuran kecil
- Harus menunggu waktu steady dari kondisi dingin kurang lebih 5 menit
- Membutuhkan tekanan air yang besar saat switch diputar ke maksimal (suhu air panas tertinggi)
- Daya listrik yang dibutuhkan besar (2000 W dan 3000 W untuk suhu air panas tertinggi)
- Pengguna pemanas dalam suatu waktu hanya satu orang.
Kelebihan :
- Dapat dihasilkan air panas bersuhu tinggi (75° C maksimum)
- Air panas akan tersedia setiap saat dengan catatan alat secara dinyalakan terus menerus
- Daya pemakaian rendah yakni 450 W.
- Debit air lebih besar dibandingkan pemanas air listrik instan
- Dapat digunakan secara paralel
- Peralatan pemasangan tidak banyak
- Waktu steady dari air dingin hingga menjadi air panas lebih dari 1 jam (2 jam untuk kapasitas 15 L dan 3 jam untuk kapasitas 30 L)
- Kapasitas terbatas menyebabkan penggunaanya tidak bisa secara continue (terus menerus)
- Memerlukan ruang (space) yang cukup
Kelebihan :
- Dapat digunakan untuk sumber air dengan tekanan rendah (0.3 bar)
- Panas / kalor yang dihasilkan besar
- Suhu air panas tinggi (> 60°C)
- Tidak tergantung pada sumber jala-jala listrik PLN
- Instalasi mudah
- Pemakaian alat dapat dilakukan secara terus-menerus (continue)
- Bau gas elpiji menimbulkan rasa kurang nyaman
- Emisi pembakaran yang tidak terkontrol dapat mengancam kesehatan pengguna
- Dapat berpotensi menghasilkan gas CO yang sangat berbahaya dan beracun sebagai hasil emisi pembakaran tidak sempurna
- Perlu instalasi tambahan untuk membuat perputaran udara di dalam kamar mandi (penggunaan exhaust fan, cerobong udara, dll.
- Berpotensi meledak apabila sambungan pipa gas elpiji bocor.
- Penukaran tabung gas setiap habis pakai membutuhkan alokasi waktu
- Pengguna pemanas dalam suatu waktu hanya satu orang
Kelebihan :
- Tidak membutuhkan daya pemakaian karena panas yang dipakai merupakan produk “sampingan” dari AC
- Air panas akan tersedia setiap saat dengan catatan AC secara dinyalakan terus menerus
- Dapat digunakan secara paralel
- Debit air lebih besar dibandingkan pemanas air listrik instan dan pemanas air gas
- Dapat dihasilkan air panas bersuhu tinggi (75° C maksimum)
- Pemasangan peralatan pemanas membutuhkan keahlian khusus
- Biaya pemasangan dan harga peralatan cukup mahal
- Membutuhkan banyak peralatan untuk pemasangan alat
- Pemasangan alat membutuhkan keahlian tinggi
- Kebocoran pada saluran dapat menyebabkan kerusakan peralatan AC
- AC harus selalu dihidupkan agar komponen pemanas bekerja
- Waktu steady dari air dingin hingga menjadi air panas lebih dari 1 jam
- Apabila refrigerant berkurang kualitas dan kuantitasnya maka proses pemanasan dapat terganggu
Kelebihan :
- Sumber energi renewable (terbarukan) sehingga ramah lingkungan
- Bebas polusi
- Sumber energi sifatnya tak terbatas (unlimited) selama intensitas cahayanya masih masuk dalam batas toleransi.
- Fleksibilitas alat tinggi, dapat digunakan untuk berbagai keperluan mulai dari mandi, berendam di bathtub, mencuci, dll.
- Kapasitas air sangat besar
- Air panas dapat diperoleh kapan saja
- Suhu air panas yang dihasilkan dapat melebihi 70°C
- Instalasi dalam ruangan kamar mandi menjadi lebih rapih relatif dari semua jenis pemanas air lainnya karena tidak adanya unit pemanas yang dipasang dalam kamar mandi
- Dapat digunakan secara paralel yakni beberapa pengguna mengoperasikan alat secara berbarengan
- Ongkos peralatan yang paling mahal diantara pemanas air yang telah dibahas
- Penempatan peralatan memerlukan struktur khusus tertentu dari bangunan yang harus memenuhi persyaratan seperti atap yang stabil dan kokoh, dan ketinggian atap yang tepat,dll
- Tidak dapat digunakan apabila cuaca kurang mendukung sehingga energi panas yang dihasilkan sangat sedikit
- Waktu steady dari keadaan dingin yang cukup lama.
- Tetap membutuhkan listrik tambahan untuk komponen-komponen pemanas air tenaga surya jenis aktif seperti pompa untuk mengalirkan air dari tangki ke panel surya / collector, dan controller (lihat gambar 5)
- Panas air di tangki tidak konstan karena pemanasan air bergantung pada intensitas cahaya matahari
sumber : https://dwibaktipermana.wordpress.com/2015/04/26/pemanas-air-water-heater/
