Rumah modern membutuhkan energi untuk berbagai kebutuhan seperti pemanasan ruangan, pendinginan, hingga sirkulasi udara. Sistem pemanas dan pendingin menjadi komponen yang paling banyak mengonsumsi energi, terutama di negara negara beriklim empat musim. Kondisi ini membuat para peneliti terus mencari cara untuk mengurangi penggunaan energi sekaligus memanfaatkan sumber daya alam yang tersedia. Salah satu sumber energi yang paling melimpah adalah cahaya matahari. Cahaya ini dapat diubah menjadi panas untuk membantu menghangatkan udara dalam rumah sehingga konsumsi energi dapat berkurang secara signifikan.
Sebuah penelitian baru yang diterbitkan tahun 2025 dalam Applied Thermal Engineering menawarkan pendekatan baru yang menarik. Peneliti mengembangkan dan menguji sebuah sistem cerobong surya dengan penyimpanan panas laten. Cerobong ini tidak berfungsi sebagai saluran asap seperti cerobong tradisional, melainkan sebagai perangkat penangkap panas yang memanfaatkan sinar matahari untuk membantu menghangatkan udara. Sistem ini dirancang agar dapat dipasang pada bangunan rumah tinggal, khususnya di wilayah beriklim dingin seperti Polandia tempat penelitian ini dilakukan.
Baca juga artikel tentang: Pahlawan Hijau yang Tersamar: Mengapa Sayuran Brassica Bisa Jadi Kunci Kesehatan Dunia
Cerobong surya bekerja berdasarkan prinsip sederhana. Ketika cahaya matahari mengenai permukaannya, material tertentu di dalam struktur cerobong menyerap energi tersebut. Energi yang terkumpul kemudian disimpan sebagai panas dan dapat dialirkan ke udara yang melewati cerobong. Udara yang lebih hangat selanjutnya masuk ke dalam rumah sehingga mengurangi kebutuhan pemanasan tambahan dari listrik atau bahan bakar.
Pengembangan cerobong surya ini memanfaatkan bahan akumulasi panas yang dapat menyimpan energi pada siang hari dan melepaskannya ketika suhu mulai turun. Konsep ini memungkinkan cerobong bekerja tidak hanya ketika matahari bersinar tetapi juga ketika malam tiba dan udara luar semakin dingin. Material penyimpanan panas yang digunakan memiliki kemampuan menyimpan energi lebih baik dibandingkan material bangunan biasa sehingga dapat mempertahankan panas dalam waktu lebih lama.
Untuk memastikan bahwa cerobong dapat bekerja secara optimal, para peneliti melakukan serangkaian pengujian di laboratorium. Mereka merancang sebuah model prototipe cerobong surya dan menjalankannya dalam kondisi terkendali untuk mengukur bagaimana panas mengalir melalui sistem. Model ini diuji dengan berbagai konfigurasi seperti jumlah dinding yang dipanaskan, arah aliran udara, dan volume ruang dalam cerobong. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk memahami kombinasi desain yang paling efisien dalam memindahkan panas ke udara.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa faktor seperti arah aliran udara dan jumlah dinding cerobong yang terkena panas sangat menentukan besarnya energi yang dapat dipindahkan. Ketika seluruh dinding cerobong dipanaskan oleh matahari, nilai perpindahan panas mencapai lebih dari tiga ratus enam puluh watt per meter persegi. Namun ketika hanya satu dinding cerobong yang dipanaskan, nilai tersebut meningkat tajam hingga lebih dari enam ratus tujuh puluh watt per meter persegi. Hal ini menunjukkan bahwa desain cerobong surya perlu diatur agar panas dapat terkonsentrasi pada bagian tertentu untuk menciptakan perpindahan energi yang lebih efisien.
Selain pengujian laboratorium, para peneliti juga melakukan simulasi komputer menggunakan perangkat lunak TRNSYS yang mampu menirukan kondisi nyata suatu bangunan. Simulasi ini digunakan untuk memahami performa cerobong surya di berbagai kondisi cuaca dan suhu. Model numerik ini telah divalidasi sehingga hasilnya mendekati kondisi dunia nyata. Simulasi menunjukkan bahwa cerobong surya dapat meningkatkan suhu udara keluar hingga beberapa derajat Celsius. Meskipun peningkatannya terlihat kecil, dalam konteks sistem pemanas rumah, peningkatan kecil tersebut dapat menghemat energi yang cukup besar secara keseluruhan.
Penelitian juga mengungkap bahwa perubahan suhu lingkungan sangat berpengaruh terhadap performa cerobong. Ketika suhu luar berada antara minus sepuluh hingga dua puluh derajat Celsius, terjadi penurunan output panas. Dalam kondisi sangat dingin, cerobong surya tetap dapat memberikan kontribusi namun tidak sebesar ketika suhu lebih hangat. Temuan ini penting untuk memahami batas kemampuan cerobong surya dalam iklim ekstrem.
Keunggulan utama dari cerobong surya ini adalah kemampuannya berperan sebagai sistem tambahan yang mendukung perangkat pemanas rumah. Cerobong ini dapat digunakan di berbagai jenis bangunan baik sebagai pengganti cerobong bata pada atap maupun sebagai dinding penyimpan panas. Dengan demikian cerobong ini dapat membantu mengurangi konsumsi energi terutama pada musim dingin ketika kebutuhan pemanasan sangat tinggi.
Selain manfaat penghematan energi, sistem cerobong surya juga memberikan dampak positif terhadap lingkungan. Dengan mengurangi penggunaan sistem pemanas berbahan bakar fosil, emisi gas rumah kaca dapat ditekan. Teknologi ini juga meningkatkan ketahanan energi rumah tangga karena mengurangi ketergantungan pada jaringan listrik atau sistem pemanas bergantung bahan bakar. Dengan demikian cerobong surya dapat meningkatkan kemampuan rumah dalam menghadapi perubahan harga energi dan kondisi cuaca ekstrem.
Keberhasilan penelitian ini membuka peluang besar untuk pengembangan lebih lanjut. Teknologi cerobong surya dengan penyimpanan panas laten dapat digunakan di berbagai wilayah dengan penyesuaian desain sesuai kebutuhan lokal. Di negara beriklim tropis, misalnya, teknologi ini dapat difokuskan pada sistem ventilasi yang memanfaatkan panas matahari untuk meningkatkan aliran udara. Sementara di wilayah beriklim dingin, cerobong ini dapat dioptimalkan untuk membantu pemanas rumah selama musim dingin.
Penelitian ini menunjukkan bahwa inovasi dalam desain bangunan dapat memberikan kontribusi besar terhadap penghematan energi. Dengan memanfaatkan panas matahari secara langsung, cerobong surya dapat menjadi salah satu komponen penting dalam bangunan hemat energi masa depan. Teknologi ini relatif sederhana, tidak memerlukan peralatan kompleks, dan dapat diintegrasikan dengan desain rumah yang sudah ada.
Dengan meningkatnya kebutuhan untuk mengurangi konsumsi energi dan menekan emisi, teknologi seperti ini dapat menjadi bagian dari solusi jangka panjang. Cerobong surya yang dikembangkan dalam penelitian ini memberikan bukti bahwa inovasi kecil dalam sistem bangunan dapat menghasilkan dampak besar terhadap efisiensi energi. Dalam konteks global yang sedang berjuang melawan perubahan iklim, langkah langkah seperti ini menjadi sangat penting.
Pada akhirnya, penelitian tahun 2025 ini memberikan harapan bahwa banyak komponen rumah tangga dapat diubah menjadi perangkat multifungsi yang membantu mengurangi ketergantungan pada energi fosil. Dengan memanfaatkan cahaya matahari secara kreatif, rumah dapat menjadi lebih efisien, lebih ramah lingkungan, dan lebih nyaman ditinggali. Cerobong surya bukan hanya struktur bangunan tetapi juga simbol inovasi dalam menciptakan masa depan energi yang berkelanjutan.
Baca juga artikel tentang: Kenali 8 Tanda Tubuh Mengalami Overdosis Garam yang Bisa Mengancam Kesehatan
REFERENSI:
Sornek, Krzysztof dkk. 2025. Development and tests of the novel configuration of the solar chimney with sensible heat storage. Applied Thermal Engineering 258, 124515.
