Dasar radiasi matahari
-
Upload
dedep-tohpati -
Category
Education
-
view
90 -
download
4
Transcript of Dasar radiasi matahari
Efek Radiasi matahari ke Bumi Memberi energi untuk kehidupan mahluk di
permukaan bumi Menentukan temperatur permukaan bumi Menguapkan air laut untuk membentuk awan Sebagian energi radiasi matahari diserap oleh
permukaan bumi dan diserap oleh atmosfir,
sebagian lain dipantulkan oleh bumi dan atmosfir ke luar angkasa
Apabila pantulan radiasi dari permukaan bumi terhalang oleh gas–gas pada atmosfer terjadi efek rumah kaca
Permukaan Bumi, akan menyerap sebagian panas dari radiasi matahari dan memantulkan kembali dalam bentuk radiasi infra merah gelombang panjang ke angkasa luar.
Sebagian radiasi gelombang panjang diserap oleh gas-gas di atmosfer (gas rumah kaca : uap air, karbon dioksida, sulfur dioksida dan metana ) yang menjadi perangkap gelombang radiasi ini dan memantulkan kembali radiasi gelombang ke Bumi.
Akibatnya panas tersebut akan tersimpan di permukaan Bumi. Apabila keadaan ini terjadi terus menerus berlangsung, akan
terjadi peningkatan suhu rata-rata tahunan bumi. Gas-gas tersebut berfungsi sebagaimana gas dalam rumah
kaca. Dengan semakin meningkatnya konsentrasi gas-gas ini di
atmosfer terutama CO2, semakin banyak panas yang terperangkap di bawahnya.
Meningkatnya temperatur atmosfer akan meningkatkan penguapan air.
Pengaruh Pengorbitan Bumi terhadap matahari
Posisi poros bumi mengorbit ke matahari membentuk sudut 23,45º terhadap sumbu tegak
Terbentuk variasi sudut deklinasi sepanjang pengorbitan dari 0º hingga 23,45º dari garis ekuator ke utara dan ke selatan akibat pengorbitan bumi terhadap matahari.
Terjadinya pergantian musim pada daerah belahan utara dan selatan
Membentuk lamanya waktu siang dan malam hari pada daerah yang menjauhi ekuator
Orange Line - Solar Altitude for 21st DecemberYellow Line - Solar Altitude for 21st SeptemberRed Line - Solar Altitude for 21st June
Mendistribusikan temperatur pada permukaan bumi secara bergantian
Terjadi pergantian siang dan malam hari Menunjukkan waktu harian:
1 jam sama dengan 1/24 putaran bumi atau 360º selama 24 jam sama dengan
sudut putaran 15º per jam
Efek putaran poros bumi
Sudut lintang (latitude) membentang sejajar ekuator dari 0º hingga ke kutub utara sebesar + 90º, demikian juga ke selatan hingga kutub selatan hingga - 90º.
Tanda : + menunjukkan arah utara
- menujukkan arah selatan
* Sudut bujur (longitude) menunjukkan sudut lingkaran bumi sebesar 360º
Sudut sudut matahari
Apabila radiasi matahari menerpa suatu permukaan datar pada bumi membentuk
- sudut arah radiasi terhadap bidang datar
(sudut altitude, β)
- dan terhadap garis bujur (azimut Φ)
= sudut deklinasi matahari L = sudut lintang ⁰LS (-), ⁰LU (+) H = sudut jam matahari
H = 0 , pada jam 12ºº
H = 15º , pada jam 11ºº
H = 45º , pada jam 09ºº
H = -15º, pada jam 13ºº
H = - 45º , pada jam 15ºº
Contoh 5. Hitung sudut altitude dan azimut untuk jam 13.00, bulan November, 6º Lintang selatanJawab : - jam 13.00, H = -15º - 6 º lintang selatan , L = - 6 º - bulan Nopember, δ = -15º
Sin α = cos L cos δ cos H + sin L sin δ = cos (- 6 º) cos (-15º)cos(-15º) + sin( -6º) sin( -15º) = (0,9945)(0,9659)(0,9659) + (-0,1045)(0,2588) = 0,9 α = 64,26º
Cos ψ =
=
ψ = 112,4º
= - 0,81 =
No Jam Bulan Letak δ (0) α (0) ψ(0)
1 10.00 Juni 100 LS
2 12.00 September 100 LS
3 14.00 Desember 200 LU
4 16.00 Maret 200 LU
5 08.00 September 00
6 12.00 Maret 00
azimuth θ
North Direction : (α ) = 0˚ or 360˚ East Direction : (α ) = 90˚ South Direction : (α ) = 180˚ West Direction : (α ) = 270˚
Kalor radiasi matahari langsung arah normal menerpa permukaan di bumi , pada kondisi atmosfer cerah
A , B dan C lihat tabel
Cn = faktor kecerahan langit
= 1 untuk langit cerah
Kalor Radiasi Matahari
Kalor radiasi hambur (diffuse)
Fss = faktor sudat permukaan bidang
= 0,5 untuk permukaan vertikal
= 1,0 untuk permukaan horizontal
Radiasi refleksi
= pantulan permukaan
= 0,23 untuk beton
= 0.2 untuk permukaan tanah
= faktor permukan pantulan
Contoh 5.2. Seperti soal 5.1, hitung radiasi matahari pada bidang horisontal untuk kondisi atmosfer cerah dan pelataran tanah.Penyelesaian : α = 64,26º Dari tabel 5.1 untuk bulan Nopember letak 6⁰LS, untuk pembacaan posisi daerah lintang selatan dibaca bulan Mei ( + 6 bulan) A = 1104 W/m2
B = 0,196 C = 0,121
Ʃ = α ρs = 0.2
Cn = 1,0
Fss = 1,0
Fsr = 0
IDN =
IDN =
= 888 W/m2
ID = IDN cos α
= 888 cos 64,24º = 386 W/m2
Id = C IDn Fss / Cn2
= (0,121)(888)(1,0)/12
= 107,4 W/m2 Ir = ρs Fsr( ID + Id )
= 0,2(1,0)( 386 + 107,4) = 98,7 W/m2
It = ID + Id + Ir = 386 + 107,4 + 98,7 = 592,1 W/m2
Hitung radiasi matahari pada bidang horisontal ntuk kondisi atmosfer cerah, Cn =1, pelataran tanah ρs = 0,2 ,dan lintang Utara pada soal-soal berikut
No Bulan α (0) dinding IDn (W/m2)
ID (W/m2)
Id (W/m2)
Ir (W/m2)
1 Januari 90 horisontal
2 Maret 90 horisontal
3 Juni 90 horisontal
4 September 60 vertikal
5 Oktober 60 vertikal
6 Desember 60 vertikal
Pengaruh Kalor Radiasi Matahari Kalor radiasi matahari pada siang hari akan
menerpa permukaan selubung luar gedung (atap, dinding, kaca, pintu ) yang akan meneruskan kalor secara konduksi maupun radiasi.
Perbedaan temperatur akibat konduksi pada material permukaan padat selubung luar dan selubung dalam gedung akibat radiasi matahari ditabelkan pada perhitungan beban pendingin. (CLTD = Cooling Load Temperature Difference)
Radiasi total yang menembus permukaan transparan selubung gedung dikenal dengan istilah SHGF (Sensible Heat Gain Factor).
0 Deg
N NNE/ NNW
NE/ NW ENE/ WNW
E/ W ESE/ WSW
SE/ SW SSE/ SSW S HOR
Jan. 37 37 80 154 201 218 203 164 113 265
Feb. 37 38 118 184 221 224 193 134 71 284
Mar. 38 87 170 223 242 223 170 87 38 303
Apr. 67 141 210 247 245 205 132 39 36 306
May 118 182 235 254 234 177 88 34 34 296
June 138 196 240 253 226 164 71 34 34 288
July 117 179 230 250 230 175 88 35 35 293
Aug. 66 135 202 238 236 199 129 40 37 299
Sep. 40 84 163 213 231 213 163 84 40 293
Oct. 38 39 112 175 212 216 187 134 75 276
Nov. 38 38 77 149 195 213 201 164 115 260
Dec. 37 37 66 140 191 212 206 173 129 255