Fakta mengenai peningkatan kebutuhan listrik tentu bukanlah suatu hal yang baru. Apalagi mengingat kebiasaan sehari-hari masyarakat yang mulai bergantung dengan teknologi yang hampir keseluruhan membutuhkan energi listrik dalam pengoperasiannya. Menurut data dari Administration USEI pada tahun 2013, salah satu sektor dengan konsumsi energi yang dominan adalah sektor bangunan dengan persentase mencapai 30% dari keseluruhan konsumsi energi [1]. Energi pada sektor bangunan tentunya dihasilkan dari peralatan elektronik sebagai penunjang kebutuhan sehari-hari. Namun, dari keseluruhan peralatan elektronik pada bangunan, yang paling dominan dan paling sering digunakan adalah Air Conditioner (AC). Baik daya maupun energi yang dihasilkan oleh AC cukup besar, dan peralatan semacam ini beroperasi pada sebagian besar bangunan.

Penggunaan AC pada bangunan merupakan usaha agar suhu dalam ruangan masuk dalam daerah kenyamanan termal. Dalam konsep rekayasa termal pada bangunan, kita mengenal istilah beban pendinginan. Beban pendinginan merupakan besarnya panas yang harus dibuang dari suatu ruang agar ruang tersebut mencapai kondisi termal yang diinginkan oleh pengguna. Besarnya beban pendinginan pada ruang disebabkan oleh jumlah panas yang diserap oleh ruang melalui radiasi sinar matahari yang diserap oleh selubung bangunan. Semakin besar beban pendinginan suatu ruang, maka semakin besar pula energi yang dikonsumsi oleh AC. Hal ini mendorong munculnya rekayasa bahan selubung ruangan yang mampu menjaga suhu ruang stabil. Salah satu rekayasa yang masih diteliti adalah Phase Change Materials (PCMs).

PCMs merupakan salah satu jenis thermal energy storage untuk selubung bangunan agar mampu menjaga suhu dalam bangunan. PCMs ini mampu menyimpan panas yang diserap oleh bangunan pada siang hari dan melepas panas pada malam hari. Panas yang diserap oleh PCMs ini disebut sebagai panas laten karena panas yang terserap digunakan untuk merubah fase material. Mekanisme dari PCMs ini dapat dilihat pada gambar 1.

Ketika siang hari, panas diserap oleh permukaan selubung bangunan dan diteruskan pada PCMs. Panas kemudian tidak langsung dipancarkan menuju sisi dalam bangunan, melainkan “disimpan” dengan cara dimanfaatkan untuk perubahan fase PCMs dari fase padat menjadi cair. Lalu, pada malam hari terjadi perbedaan suhu lingkungan dengan selubung bangunan, dimana suhu lingkungan akan lebih rendah daripada suhu selubung bangunan. Hal ini akan mendorong terjadinya perpindahan panas dari selubung menuju lingkungan. Panas yang keluar dari selubung bangunan ini menyebabkan PCMs yang masih dalam fase cair berubah menjadi padat.

Sejauh ini, konsep PCMs masih dalam tahap penelitian dan pengembangan terkait struktur dan bahan yang digunakan. Bahan-bahan yang digunakan untuk PCMs ini dapat berupa bahan organik maupun anorganik. Masing-masing bahan pun memiliki titik cair yang berbeda-beda. Berikut adalah bahan-bahan yang dapat digunakan sebagai PCMs beserta titik cairnya

Tabel 1. Jenis bahan PCM berdasarkan titik cairnya (Lavinia, 2012)

Jenis	Nama Bahan		Titik Cair(°C)	Kalor Laten(kJ/kg)
Organik	CH3(CH2)16COO(CH2)3CH3	Butyl stearate 19 140	19	140
	CH3(CH2)11OH	l-dodecanol 26 200	26	200
	CH3(CH2)12OH	l-tetradecanol 38 205	38	205
	CH3(CH2)n(CH3…	Paraffin 20-60 200	20 – 60	200
	45%CH3(CH2)8COOH	45/55	21	143
	55%CH3(CH2)10COOH	capric-lauric acid
	CH3(CH2)12COOC3H7	Propyl palminate 19 186	19	186
Anorganik	KF·4H2O	Potassium fluoride tetrahydrate	18,5	231
	Mn(NO3)2·6H2O	Manganese nitrate hexahydrate	25,8	125,9
	CaCl2·6H2O	Calcium chloride hexahydrate	29	190,8
	CaBr2·6H2O	Calcium bromide hexahydrate	34	115,5
	Na2SO4·10H2O	Sodium sulphate decahydrate	32,4	254
	Na2CO3·10H2O	Sodium carbonate decahydrate	34,2	246,5
	Na2HPO4·12H2O	Sodim orthophosphate dodecahydrate	35,5	265
	Zn(NO3)2·6H2O	Zinc nitrate hexahydrate	36,2	146,9

 

Keberagaman bahan PCMs dengan perbedaan titik cair ini memungkinkan PCMs dapat diterapkan di berbagai wilayah di dunia berdasarkan suhu masing-masing wilayah. Di bawah ini merupakan salah satu penyesuaian antara bahan PCM dengan wilayah-wilayah di dunia.

Keluwesan PCM dalam menyesuaikan lingkungan tempatnya diaplikasikan, merupakan suatu kemudahan bagi calon pengguna untuk beralasan menolak inovasi ini sebagai salah satu upaya konservasi energi. Selain itu, sejauh ini belum ditemukan adanya limbah yang akan dihasilkan dari material ini kecuali jika masa pakai bangunan telah habis (bangunan sudah tidak digunakan lagi).

Penelitian mengenai bahan-bahan yang bisa digunakan sebagai PCM sangat memungkinkan akan terus berkembang dan mengarah pada material-material lokal yang lebih mudah didapat dengan ketersediaan yang melimpah. Pengembangan inovasi ini tentunya menjadi salah satu tugas dan upaya kita untuk mencapai konservasi energi pada bangunan. Sebagai generasi yang merasakan kenyamanan hidup dari perkembangan teknologi, tentunya kita juga harus berlaku bijak dalam penggunaannya. Konsep konservasi energi inilah yang harusnya menggerakkan kita agar menjadi generasi bijak dalam memanfaatkan teknologi.

Ditulis oleh: Yollanda Zilfina Dewi (Kamase 12)

Referensi :

1. Cui, Yaping, Jingchao Xie, Jiaping Liu, Song Pan. 2015. Review of Phase Cange Materials Integrated in Building Walls for Energy Saving. Procedia Engineering 121 (2015) 763-770
2.  Lavinia Gabriela SOCACIU. 2012. Thermal Energy Storage with Phase Change Material. Leonardo Electronic Journal of Practices and Technologies ISSN 1583-1078