PREDIKSI POLA ALIRAN DAN DISTRIBUSI SUHU UDARA PADA

RUMAH TANAMAN TIPE MODIFIED STANDARD PEAK

DI KECAMATAN DRAMAGA, BOGOR

WARTO

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Prediksi Pola Aliran

dan Distribusi Suhu Udara pada Rumah Tanaman Tipe Modified Standard Peak di

Kecamatan Dramaga, Bogor adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen

pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi

manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan

maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan

dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, April 2014

Warto

NIM F14090072

ABSTRAK

WARTO. Prediksi Pola Aliran dan Distribusi Suhu Udara pada Rumah Tanaman

Tipe Modified Standard Peak di Kecamatan Dramaga, Bogor. Dibimbing oleh

HERRY SUHARDIYANTO.

Rumah tanaman adalah sebuah bangunan yang dirancang dan dibangun

untuk melindungi tanaman dari kondisi lingkungan yang tidak mendukung.

Rancangan rumah tanaman di daerah tropika harus dipertimbangkan agar suhu

udara di dalam rumah tanaman tidak terlalu tinggi. Kajian simulasi tentang

distribusi suhu sangat penting untuk dasar perancangan rumah tanaman. Tujuan

penelitian ini adalah mempelajari dan memprediksi pola aliran dan distribusi suhu

udara di dalam rumah tanaman tipe modified standard peak. Parameter yang

diukur dalam penelitian ini meliputi suhu udara, radiasi matahari, kelembaban

udara, dan kecepatan angin. Data dicatat setiap 30 menit, dimulai pada pukul

06.00 WIB sampai dengan pukul 18.00 WIB. Hasil penelitian menunjukkan

bahwa suhu udara tertinggi terjadi di daerah sekitar atap karena pengaruh dari

chimney effect dan greenhouse effect. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa

aliran udara bergerak dari luar rumah tanaman ke dalam rumah tanaman. Hal

tersebut terjadi karena perbedaan kerapatan udara. Hasil validasi diatas 90% dan

nilai erornya kurang dari 10%, sehingga dapat disimpulkan bahwa model yang

disimulasikan valid untuk lingkungan di dalam rumah tanaman.

Kata kunci: greenhouse effect, rumah tanaman, suhu udara

ABSTRACT

WARTO. Prediction of Air Flow Pattern and Temperature Distribution at

Modified Standard Peak Greenhouse in Dramaga District, Bogor. Supervised by

HERRY SUHARDIYANTO.

Greenhouse is a building disigned and built to protect the plants from

unfavorable environmental conditions. Design of greenhouse in tropics must be

considered, so that air temperature in greenhouse are not too high. Simulation

study of air temperature distribution is very important for basic design of

greenhouse. The purpose of this research was to study and predict air flow pattern

and temperature distribution in modified standard peak greenhouse. Parameters

measured in this research were air temperature, solar radiation, air humidity, and

wind speed. Data were recorded every 30 minutes, started from 06.00 am to 06.00

pm. Results showed that the highest air temperature occured in around the roof

area, as influenced by chimney effect and greenhouse effect. Results also showed

that air flowed from outside to inside greenhouse. It were caused by differences in

air density. Validation results were 90% and errors less than 10% , so it can be

concluded that simulated model was valid for environment greenhouse.

Keywords: air temperature, greenhouse, greenhouse effect

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknologi Pertanian

pada

Departemen Teknik Mesin dan Biositem

PREDIKSI POLA ALIRAN DAN DISTRIBUSI SUHU UDARA

PADA RUMAH TANAMAN TIPE MODIFIED STANDARD PEAK

DI KECAMATAN DRAMAGA, BOGOR

WARTO

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

Judul Skripsi : Prediksi Pola Aliran dan Distribusi Suhu Udara pada Rumah

Tanaman Tipe Modified Standard Peak di Kecamatan Dramaga,

Bogor

Nama : Warto

NIM : F14090072

Disetujui oleh

Prof Dr Ir Herry Suhardiyanto, MSc

Pembimbing

Diketahui oleh

Dr Ir Desrial, MEng

Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-

Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Penelitian ini dilaksanakan pada

bulan Mei 2013. Tema yang dipilih dalam penelitian ini ialah lingkungan pada

rumah tanaman, dengan judul Prediksi Pola Aliran dan Distribusi Suhu Udara

pada Rumah Tanaman Tipe Modified Standard Peak di Kecamatan Dramaga,

Bogor.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof Dr Ir Herry Suhardiyanto, MSc

selaku dosen pembimbing. Dr Leopold O. Nelwan, STP MSi dan Dr Ir Gatot

Pramuhadi, MSi selaku dosen penguji, Bapak Ahmad, Bapak Darma, Bapak Agus

yang telah membantu pelaksanaan penelitian dan menyediakan fasilitas selama

penelitian. Ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Ibu, Bapak,

kakak dan seluruh keluarga atas segala doa dan kasih sayangnya, teman-teman

Teknik Mesin dan Biosistem angkatan 46 khususnya Dani, Koi, Waqif, Ina,

Nurul, Riska, Zaki, dan teman satu asrama Sylvapinus serta tidak lupa kepada

sahabatku Wildan, Robi, dan Taufik Hidayat atas dukungan dan semangatnya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi pembaca dan semua pihak yang

berkepentingan.

Bogor, April 2014

Warto

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vi

DAFTAR LAMPIRAN vi

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Perumusan Masalah 1

Tujuan Penelitian 2

TINJAUAN PUSTAKA 2

Rumah Tanaman 2

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pola Aliran dan Distribusi Suhu Udara 4

Computational Fluid Dynamics (CFD) 7

METODOLOGI PENELITIAN 9

Waktu dan Tempat Penelitian 9

Bahan 9

Alat 9

Prosedur Penelitian 9

HASIL DAN PEMBAHASAN 13

Radiasi Matahari 13

Suhu Udara 14

Simulasi CFD 16

Hasil Simulasi 21

SIMPULAN DAN SARAN 27

Simpulan 27

Saran 28

DAFTAR PUSTAKA 28

LAMPIRAN 30

RIWAYAT HIDUP 41

DAFTAR TABEL

1 Input kondisi awal simulasi rumah tanaman 16 2 Sifat bahan polycarbonate, concrete, dan steel mild 20 3 Titik boundary conditions 21

DAFTAR GAMBAR

1 Bentuk-bentuk atap rumah tanaman 3 2 Sudut yang dibentuk oleh radiasi matahari dan atap penutup rumah 5 3 Hubungan antara sudut datang radiasi matahari dan transmisivitas

(%) 5 4 Hubungan bahan atap, panjang gelombang, dan transmisivitas 6

5 Diagram alir penelitian 12 6 Grafik perbedaan radiasi matahari di dalam rumah tanaman dan di

luar rumah tanaman pada tanggal 23 Mei 2013 13 7 Grafik perbedaan suhu udara di dalam rumah tanaman dan di luar

rumah tanaman pada tanggal 23 Mei 2013 15 8 Pengaturan tipe analisis pertama pada kasus 1 17 9 Pengaturan tipe analisis kedua pada kasus 1 17 10 Pengaturan jenis fluida dan tipe aliran yang dianalisis pada kasus 1 18 11 Pengaturan kondisi batas pada kasus 1 18 12 Pengaturan wall condition pada kasus 1 19 13 Pengaturan kondisi awal pada kasus 1 19 14 Titik boundary conditions 21 15 Distribusi suhu udara pada saat radiasi 0 W/m

2. (a) tampak depan, (b)

tampak samping 23 16 Distribusi suhu udara pada saat radiasi 520 W/m

2. (a) tampak depan,

(b) tampak samping 24

17 Pola aliran udara pada saat radiasi matahari 0 W/m2. (a) tampak

depan, (b) tampak samping 25 18 Pola aliran udara pada saat radiasi matahari 520 W/m

2. (a) tampak

depan, (b) tampak samping 26 19 Grafik validasi suhu pengukuran dan suhu simulasi 27

DAFTAR LAMPIRAN

1 Validasi titik suhu simulasi pada saat radiasi matahari 0 W/m2 30

2 Validasi titik suhu simulasi pada saat radiasi matahari 520 W/m2 31

3 Diagram analisis flow simulation pada solidwork 32

4 Titik-titik pengukuran suhu udara di dalam rumah tanaman 33

4 Data parameter lingkungan 34

5 Data titik validasi suhu udara 36

6 Struktur rumah tanaman tampak depan 39

7 Struktur rumah tanaman tampak samping 40

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Setiap tanaman memiliki lingkungan tumbuh optimal yang khas.

Lingkungan tumbuh yang optimal akan mempengaruhi pertumbuhan dan hasil

produksi yang baik. Lingkungan tumbuh yang tidak optimal akan menyebabkan

tanaman tidak tumbuh dengan baik. Pada fase pembibitan, tanaman membutuhkan

lingkungan yang steril agar memperoleh bibit yang baik. Pada fase perkembangan,

lingkungan yang tidak mendukung akan menyebabkan gugur bunga dan

produktifitas yang tidak optimal.

Rumah tanaman adalah bangunan yang dirancang dan dibangun untuk

melindungi tanaman dari kondisi cuaca yang tidak mendukung maupun serangan

hama dan penyakit tanaman. Rumah tanaman juga memungkinkan terjadinya

pengendalian lingkungan baik secara alami maupun mekanik. Pengendalian

lingkungan antara lain meliputi beberapa parameter seperti cahaya, suhu,

kelembaban, dan konsentrasi CO2. Teknologi rumah tanaman memungkinkan

produksi tanaman dilakukan secara lebih terencana dari segi kualitas, kuantitas,

dan waktu panen. Penggunaan rumah tanaman merupakan salah satu wujud

budidaya tanaman dalam lingkungan yang terkendali (controlled environmental

agriculture) dimana lingkungan pertumbuhan tanaman dijaga untuk berada atau

mendekati kondisi optimal bagi tanaman yang dibudidayakan (Suhardiyanto

2009).

Penggunaan rumah tanaman di Indonesia biasanya ditujukan untuk

melindungi tanaman dari hujan deras serta terpaan angin kencang yang dapat

merusak tanaman. Hal ini berbeda dengan tujuan pembuatan rumah tanaman di

daerah subtropika yang bertujuan untuk melindungi tanaman dari suhu udara yang

sangat rendah pada musim dingin.

Pada proses penerapannya, rumah tanaman di Indonesia mengalami banyak

kendala. Salah satunya adalah suhu di dalam rumah tanaman yang tinggi.

Berdasarkan penelitian Suhardiyanto (2009) suhu udara di dalam rumah tanaman

mencapai 35oC. Hal ini tidak sesuai dengan kebutuhan suhu udara bagi tanaman

yang hanya di bawah 30oC. Permasalahan ini disebabkan karena faktor iklim yang

berbeda untuk setiap negara. Setiap negara akan menerapkan tipe rumah tanaman

yang berbeda sesuai dengan kondisi iklimnya. Rancangan rumah tanaman akan

mempengaruhi kondisi lingkungan di dalam rumah tanaman.

Penggunaan computational fluid dynamic (CFD) merupakan salah satu

teknik simulasi aliran udara untuk memprediksi pola aliran udara dan distribusi

suhu udara di dalam rumah tanaman. Dengan menggunakan metode ini, kondisi

lingkungan di dalam rumah tanaman dapat diprediksi.

Perumusan Masalah

Suhu udara yang tinggi di dalam rumah tanaman merupakan kendala dalam

penggunaan rumah tanaman sebagai bangunan perlindungan tanaman di daerah

beriklim tropika basah. Lingkungan eksternal yang berubah-ubah, adanya efek

bouyancy, dan efek chimney menyebabkan suhu udara yang tidak merata di dalam

rumah tanaman. Hal ini menuntut adanya rancangan rumah tanaman yang tepat.

Kajian tentang simulasi pola aliran dan distribusi udara sangat penting untuk

menjadi dasar perancangan rumah tanaman. Berdasarkan hal tersebut,

permasalahannya dapat dirumuskan antara lain bagimana perbedaan antara radiasi

matahari dan suhu udara di dalam rumah tanaman dan di luar rumah tanaman,

bagaimana prediksi pola aliran dan distribusi suhu udara menggunakan

computational fluids dynamic, dan bagaimana hasil simulasi suhu udara

menggunakan CFD divalidasikan dengan hasil pengukuran.

Tujuan Penelitian

1. Membandingkan radiasi matahari dan suhu udara di dalam dan di luar rumah

tanaman.

2. Melakukan simulasi pola aliran dan distribusi suhu udara pada rumah tanaman

tipe modified standard peak.

3. Melakukan validasi hasil simulasi suhu udara menggunakan CFD dengan hasil

pengukuran.

TINJAUAN PUSTAKA

Rumah Tanaman

Rumah tanaman merupakan bangunan yang dirancang dan dibangun untuk

melindungi tanaman sehingga tanaman dapat tumbuh dengan baik. Nelson (1978)

mendefinisikan rumah tanaman sebagai suatu bangunan untuk budidaya tanaman

yang memiliki struktur atap dan dinding yang bersifat tembus cahaya.

Kondisi iklim yang berbeda mempengaruhi fungsi dari rumah tanaman. Di

daerah subtropik rumah tanaman berfungsi untuk melindungi tanaman dari suhu

udara yang rendah pada saat musim dingin. Hal ini berbeda pada pemanfaatan

rumah tanaman di daerah gurun. Di daerah gurun rumah tanaman berfungsi

melindungi tanaman dari suhu udara yang tinggi. Menurut Suhardiyanto (2009),

pemanfaatan rumah tanaman di daerah tropika lebih ditujukan untuk melindungi

tanaman dari hujan, angin, hama dan penyakit tanaman, mengurangi intensitas

radiasi matahari yang berlebihan, mengurangi penguapan air dari daun, dan juga

untuk memudahkan dalam kegiatan perawatan tanaman. Hal ini sesuai dengan

konsep rumah tanaman yang memanfaatkan umbrella effect yang diusulkan Rault

(1988) dalam Suhardiyanto (2009) untuk daerah tropika basah seperti Indonesia.

Interaksi antara struktur rumah tanaman dengan parameter iklim di sekitar

rumah tanaman menciptakan iklim mikro di dalam rumah tanaman yang berbeda

dengan iklim di sekitar rumah tanaman. Peristiwa ini disebut greenhouse effect

atau efek rumah kaca. Menurut Bot (1983) dalam Suhardiyanto (2009) peristiwa

greenhouse effect terjadi karena pergerakan udara di dalam rumah tanaman yang

relatif sangat sedikit atau cenderung stagnan dan radiasi matahari gelombang

pendek yang masuk ke dalam rumah tanaman melalui atap diubah menjadi radiasi

gelombang panjang. Gambar 1 merupakan bentuk-bentuk rumah tanaman menurut

SNI (2010).

Gambar 1 Bentuk-bentuk atap rumah tanaman

Tipe A : shed/lean to

Tipe B : gable/standard peak/even span greenhouse

Tipe C : flat

Tipe D : monitor

Tipe E : tunnel/quonset

Tipe F : sawtooth

Tipe G : arch

Tipe H : uneven arch

Tipe I : arch saw

Tipe J : gable berkanopi/ modified standard peak

Kontruksi rumah tanaman dengan penampang melintang flat (Gambar 1C)

dan shed/lean to (Gambar 1A) banyak digunakan di kawasan beriklim subtropika

untuk persemaian (Suhardiyanto 2009). Tipe sawtooth (Gambar 1F) merupakan

modifikasi dari tipe shed/lean to dengan bentuk atapnya mirip dengan gigi gergaji.

Bentuk arch (Gambar 1G) dikembangkan untuk menekan biaya kontruksi (Tiwari

dan Goyal 1998). Biaya pembangunan untuk atap arch dapat ditekan menjadi

75% dibandingkan dengan bentuk atap peak. Tipe arch saw, uneven arch dan

tunnel/quonset merupakan modifikasi dari tipe arch. Tipe standard

peak/gable/even span greenhouse (Gambar 1B) banyak digunakan di kawasan

beriklim subtropika untuk memaksimalkan transmisi cahaya matahari. Tipe

modified standard peak/gable berkanopi (Gambar 1J) merupakan modifikasi dari

tipe standard peak. Bentuk atap bukaannya memungkinkan terjadinya ventilasi

alamiah, walaupun tidak ada angin. Tipe modified standard peak banyak

digunakan di Indonesia karena sesuai dengan kondisi iklim Indonesia yang

memiliki intensitas radiasi matahari dan curah hujan yang tinggi.

Faktor yang Mempengaruhi Pola Aliran dan Distribusi Suhu Udara

Radiasi Matahari

Dalam rumah tanaman, bahan dan struktur bangunan berpengaruh terhadap

radiasi matahari yang ditransmisikan (Mastalerz 1977). Hal ini menentukan

kondisi iklim mikro di dalam rumah tanaman antara lain seperti suhu udara,

kelembaban udara, kecepatan angin, dan kadar karbondioksida di dalam rumah

tanaman. Oleh karena itu dalam perancangan rumah tanaman, pemilihan struktur

bangunan menjadi faktor penting.

Dalam perancangan rumah tanaman, sangat penting untuk memperhatikan

kemiringan atap (Suhardiyanto 2009) dan tinggi dinding (Bot 1983). Radiasi

matahari yang mengenai atap rumah tanaman akan membentuk sudut terhadap

garis normal (Gambar 2). Besarnya sudut yang dihasilkan menentukan radiasi

matahari yang ditransmisikan ke dalam rumah tanaman. Jika sudut yang

dihasilkan mendekati garis normal atau mendekati 0o, maka besarnya radiasi

matahari yang ditransmisikan semakin besar. Walls (1993) menyatakan bahwa

penentuan sudut kemiringan atap rumah tanaman di kawasan yang beriklim

subtropika harus mempertimbangkan sudut datang radiasi matahari. Pada Gambar

3 disajikan hubungan antara sudut yang dihasilkan dengan prosentase radiasi yang

ditransmisikan.

Gambar 2 Sudut yang dibentuk oleh radiasi matahari dan atap penutup rumah

tanaman

Gambar 3 Hubungan antara sudut datang radiasi matahari dan transmisivitas (%)

Bahan penyusun atap sangat menentukan kondisi termal rumah tanaman,

sehingga pemilihan bahan atap harus mempertimbangkan karakteristik fisik,

termal, dan optik (Suhardiyanto 2009). Menurut Nelson (1978) bahan yang umum

digunakan sebagai atap rumah tanaman adalah glass, film plastic, dan rigid panel.

Perbedaan bahan tersebut mempengaruhi besarnya radiasi matahari yang

ditransmisikan. Menurut Boodley (1996) faktor pemilihan bahan yang digunakan,

menentukan prosentase cahaya matahari yang transmisikan. Selain itu, kerapatan

dan konduktifitas bahan penyusun rumah tanaman juga berpengaruh dalam

menciptakan kondisi termal di dalam rumah tanaman. Penelitian yang dilakukan

oleh Holley et al. (1966) pada rumah tanaman dengan ukuran yang sama tetapi

menggunakan bahan penutup atap yang berbeda menghasilkan kesimpulan bahwa

bahan glass dan bard mampu mentransmisikan radiasi matahari paling tinggi

daripada bahan frost white fiberglass, opaque PVC, crystal clear PVC yaitu

sebesar 7108 g cal cm-2

atau 72.3%. Pada bahan frost white fiberglass yaitu 4975

g cal cm-2

atau 50.6%, Opaque PVC yaitu 4709 g cal cm-2

atau 47.9%, Crystal

clear PVC yaitu 6117 g cal cm-2

atau 62.2%. Gambar 4 menyajikan ilustrasi

pengaruh bahan penutup atap rumah tanaman dengan panjang gelombang dan

transmisivitas radiasi matahari.

Gambar 4 Hubungan bahan atap, panjang gelombang, dan transmisivitas

Pertimbangan lokasi adalah langkah penting dalam membangun rumah

tanaman. Menurut Nelson (1978) beberapa faktor yang mempengaruhi radiasi

matahari dalam rumah tanaman salah satunya adalah orientasi. Orientasi berkaitan

dengan arah mata angin (Hanan et al. 1978). Lawrence (1963) dalam

Suhardiyanto (2009) menunjukkan bahwa rumah tanaman yang berorientasi arah

timur-barat lebih banyak menerima radiasi matahari dibandingkan dengan

orientasi arah utara-selatan.

Kecepatan Angin

Angin adalah udara yang bergerak karena perbedaan tekanan udara. Udara

bergerak dari tempat yang bertekanan tinggi ke tempat yang bertekanan rendah

atau dari daerah yang memiliki suhu udara rendah ke daerah suhu udara tinggi

(Esmay dan Dixon 1986). Angin yang menerpa rumah tanaman menyebabkan

perbedaan tekanan udara di dalam dan di luar rumah tanaman. Perbedaan tekanan

di sekeliling rumah tanaman menyebabkan terjadinya aliran udara. Papadakis et al.

(1996) dalam Suhardiyanto (2009) menyatakan bahwa pada saat kecepatan angin

di atas 1.8 m/s efek termal terhadap laju ventilasi dapat diabaikan. Jika kecepatan

angin cukup tinggi maka perbedaan suhu udara di luar dan di dalam rumah

tanaman menjadi kecil. Dalam mendistribusikan panas, faktor angin lebih

dominan daripada faktor termal. Peristiwa ini dinamakan ventilasi akibat faktor

angin.

Suhu Udara

Suhu udara adalah faktor penting bagi pertumbuhan dan perkembangan

tanaman. Suhu udara sangat ditentukan oleh radiasi matahari, pindah panas

konveksi, laju evaporasi, intensitas radiasi matahari, kecepatan angin, dan arah

angin. Suhu udara secara tidak langsung berpengaruh terhadap proses fisik,

mekanik, kimia tanaman, dan selanjutnya akan mempengaruhi proses biologi pada

pertumbuhan tanaman. Secara fisik, jika suhu udara terlalu tinggi atau terlalu

rendah maka akan merusak stuktur tanaman baik itu struktur morfologi maupun

fisiologi.

Kelembaban Udara

Kelembaban udara dinyatakan dalam kelembaban mutlak dan kelembaban

relatif. Kelembaban relatif atau relative humidity adalah rasio antara tekanan uap

air aktual pada suhu tertentu dengan tekanan uap air jenuh pada suhu tersebut.

Faktor yang mempengaruhi kelembaban relatif adalah suhu udara di dalam rumah

tanaman dan laju migrasi air dari tanaman atau tanah ke udara karena adanya

perbedaan tekanan uap. Kelembaban yang terlalu rendah menyebabkan tanaman

kehilangan air yang berlebihan dalam proses transpirasi. Kelembaban yang terlalu

tinggi akan menyebabkan tumbuhnya organisme pengganggu tanaman seperti

jamur dan lumut.

Computational Fluid Dynamics (CFD)

Menurut Tuakia (2008), CFD adalah ilmu yang mempelajari cara

memprediksi aliran fluida, perpindahan panas, reaksi kimia, dan fenomena lainnya

dengan menyelesaikan persamaan–persamaan matematika. CFD mampu

memprediksi aliran berdasarkan model matematika (persamaan diferensial parsial),

metode numerik (teknik solusi dan diskritasi), dan tools perangkat lunak. Menurut

Nelwan et al. (2008) computational fluid dynamics (CFD) adalah suatu analisis

sistem yang meliputi aliran fluida, pindah panas, dan fenomena lainnya seperti

reaksi kimia yang menggunakan simulasi berbasis komputer. CFD dapat

digunakan untuk analisis aliran fluida pada suatu bangunan dengan terlebih

dahulu menyelesaikan persamaan-persamaan fluida yang mengatur aliran fluida.

Dalam bidang pertanian, penelitian dengan menggunakan CFD sudah

banyak dilakukan sebelumnya, misalnya alat pengering (Nelwan et al. 2008).

Penelitian menggunakan CFD terutama ditujukan untuk menganalisis dan

mengetahui pola aliran serta distribusi suhu iklim mikro di dalam suatu bangunan

atau material.

Proses CFD memiliki tiga tahapan pemrosesan yaitu prapemrosesan

(preprocessor), pencarian solusi (solver), dan pascapemrosesan (postprocessor).

Hasil dari analisis berupa visualisasi warna yang meliputi hasil dari geometri dan

grid yang telah dibentuk, plot berdasarkan vector, plot berdasarkan kontur, dan

plot berdasarkan permukaan (dua dimensi atau tiga dimensi).

Elemen preprocessor terdiri dari input masalah aliran ke dalam program

CFD dengan menggunakan interface yang memudahkan operator dan

transformasi input berikutnya menjadi bentuk yang sesuai dengan pemecahan

solver. Input yang diberikan seperti penjelasan berikut ini.

1. Pendefinisian geometri dari daerah yang dianalisis.

2. Penentuan jenis aliran (eksternal atau internal).

3. Pemilihan fenomena fisik seperti kecepatan angin dan jenis material.

4. Penentuan sifat-sifat fluida seperti konduktifitas, panas jenis, massa jenis, dan

kerapatan.

5. Penentuan mesh.

6. Penentuan domain.

7. Penentuan kondisi batas yang sesuai.

8. Penentuan goal atau keluaran yang ingin dicapai.

Pemecahan masalah aliran yang meliputi kecepatan, tekanan, maupun suhu

udara dapat didefinisikan pada titik (nodal) di dalam tiga sel. Ketepatan dari hasil

CFD dibentuk oleh sejumlah sel dalam grid, sehingga secara umum semakin besar

jumlah sel maka ketelitian hasil pemecahan akan semakin baik (Tuakia 2008).

Pencarian solusi atau solver merupakan salah satu bentuk pemecahan model

persamaan dasar aliran fluida yang meliputi persamaan konversi massa atau

kontinuitas, momentum, dan energi yang dilakukan menggunakan analisa numerik.

Persamaan dasar aliran fluida yang berupa persamaan diferensiasi parsial

ditransformasikan ke dalam persamaan aljabar sederhana yang disebut dengan

metode diskritisasi. Metode diskritisasi adalah proses transformasi persamaan

diferensial parsial menjadi persamaan matematik yang lebih sederhana.

Persamaan diskrit yang dihasilkan dari proses integrasi persamaan diferensial

parsial pada volum kontrol berbentuk persamaan implisit, untuk menyelesaikan

persamaan implisit yang terdiri dari persamaan individual diperlukan metode

iterasi. Metode iterasi adalah membuat sebuah tebakan terhadap nilai variabel-

variabel yang terdapat pada persamaan implisit. Proses iterasi terus menerus

dilakukan sampai selisih antara ruas kiri dan ruas kanan persamaan (residual

error) mencapai nilai tertentu yang mendekati nol atau dapat dinyatakan

konvergen.

Pascapemrosesan atau postprocessor adalah tahap akhir pada CFD. Pada

tahap solver, apabila keadaan konvergen terjadi maka properti fluida dan aliran

akan ditampilkan. Properti fluida dan aliran ditampilkan berupa model pindah

panas yang dihasilkan oleh distribusi suhu udara, vector, dan distribusi kecepatan

angin berupa bentuk tampilan geometri domain dan grid, plot vector, tracking

partikel, manipulasi pandangan, dan output berwarna.

METODOLOGI PENELITIAN

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan pada bulan Mei sampai dengan November 2013.

Penelitian dilaksanakan pada rumah tanaman tipe modified standard peak di Pusat

Penelitian Sumberdaya Hayati dan Bioteknologi, Institut Pertanian Bogor,

Dramaga, Bogor.

Bahan

Tipe rumah tanaman yang digunakan dalam penelitian ini adalah modified

standard peak dengan bahan atap menggunakan solartuff flat. Ukuran rumah

tanaman adalah (20 x 8 x 8) m. Kerangkanya menggunakan besi baja sedangkan

dindingnya menggunakan kawat kasa.

Alat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain adalah hybrid

recorder merek Yokogawa, tipe NV 1000, digunakan untuk mencatat suhu pada

titik-titik pengukuran dengan sensor thermocouple tipe TC, dan anemometer yang

digunakan untuk mengukur kecepatan udara di dalam rumah tanaman.

Pyranometer digunakan untuk mengukur radiasi di dalam rumah tanaman. Stasiun

cuaca (weather station) digunakan untuk mengukur parameter lingkungan di luar

rumah tanaman yaitu radiasi matahari, kecepatan angin, dan suhu. Personal

computer (PC) digunakan untuk proses simulasi menggunakan CFD.

Prosedur Penelitian

Pengumpulan Data Teknik

Dimensi rumah tanaman seperti luas dan tinggi bangunan, kemiringan atap,

luas ventilasi, dan bahan penyusun rumah tanaman seperti atap, tiang, lantai,

dinding dibutuhkan dalam pembuatan geometri rumah tanaman menggunakan

solidworks. Data mengenai rancangan rumah tanaman secara detail diperoleh dari

Direktorat Fasilitas dan Properti, Institut Pertanian Bogor. Kerangka besi pada

screen dan kuda-kuda pada atap rumah tanaman diasumsikan tidak ada karena

berpengaruh kecil terhadap pola aliran udara dan distribusi suhu. Pada bahan

bangunan, data yang diperlukan adalah kerapatan, panas jenis, dan konduktifitas

panas.

Pengukuran Parameter Mikro

Parameter mikro yang diukur di dalam rumah tanaman adalah distribusi

suhu udara. Suhu udara di dalam rumah tanaman dianggap sensitif terhadap

perubahan panas.

Pengukuran suhu udara dilakukan menggunakan thermocouple. Ujung

thermocouple dilekatkan pada titik pengukuran yang dikehendaki kemudian ujung

lainnya dihubungkan dengan hybrid recorder untuk merekam data yang terukur.

Hasil pengukuran dari titik tersebut adalah titik pembanding yang akan digunakan

untuk validasi hasil simulasi menggunakan CFD. Denah titik pengukuran suhu

pada rumah tanaman dapat dilihat pada Lampiran 4.

Pengukuran parameter lainnya meliputi pengukuran kelembaban udara,

radiasi matahari, dan kecepatan angin di dalam rumah tanaman dan di luar rumah

tanaman. Weather station ditempatkan di tempat terbuka agar tidak terhalangi

bangunan sekitar dengan jarak 20 m dari rumah tanaman. Pengambilan data

dicatat setiap 30 menit sekali selama 12 jam. Pengukuran dimulai pukul 06.00

WIB sampai dengan pukul 18.00 WIB selama satu minggu. Hybrid recorder

digunakan untuk pengambilan data setiap 10 menit dengan lama waktu

pengukuran 1 minggu.

Simulasi dengan CFD

Pembuatan model rumah tanaman dilakukan berdasarkan data dimensi yang

diperoleh dari Direktorat Fasilitas dan Properti IPB. Pembuatan model dilakukan

menggunakan solidwork. Simulasi yang dilakukan sangat bergantung pada

memori dan kecepatan processor komputer yang digunakan. Komputer yang

digunakan adalah komputer dengan spesifikasi CPU intel®coreTM

i7; 12GB RAM;

dan 64-bit operating system (OS).

Pada rumah tanaman yang diteliti terdapat tanaman cabai setinggi 50 cm

serta kelengkapan penanamannya seperti polybag dan ajir. Berikut ini merupakan

asumsi yang digunakan dalam simulai CFD.

1. Udara bergerak dalam keadaan steadi.

2. Udara tidak terkompresi.

3. Panas jenis, konduktifitas, dan viskositas udara konstan.

4. Suhu udara lingkungan dianggap konstan selama simulasi.

5. Kuda-kuda dalam rumah tanaman dianggap tidak ada.

6. Dinding rumah tanaman berupa kasa dianggap tidak berpengaruh pada

kecepatan dan arah pergerakan udara.

7. Proses pengkabutan di dalam rumah tanaman dianggap tidak terjadi.

Diagram Alir Penelitian

Penelitian ini dimulai dengan tahapan pendahuluan yaitu mempelajari

permasalahan dan metode pada penelitian sebelumnya. Kemudian dilanjutkan

dengan persiapan alat meliputi pengujian hybrid recorder, thermocouple, weather

station, anemometer, pyranometer, dan personal computer (PC). Pengujian ini

ditujukan untuk menghindari kendala yang terjadi di lapang. Pengumpulan data

teknik dilakukan dua langkah yaitu pengambilan data ke Direktorat Fasilitas dan

Properti IPB yaitu meliputi panjang, lebar, tinggi, sudut kemiringan atap rumah

tanaman, dan bahan penyusun rumah tanaman. Langkah kedua adalah pengukuran

data di lapangan berupa bahan penyusun rumah tanaman. Penelitian dilanjutkan

dengan pengukuran parameter mikro. Hasil pengukuran ini berupa nilai radiasi

matahari, suhu udara, kecepatan angin, arah angin, dan kelembaban udara. Tahap

terakhir adalah simulai CFD. Simulasi CDF terdapat tiga tahapan yaitu

preprosessor, solver, postprosessor. Tahap preprosessor diawali dari pembuatan

geometri (part), pendefinisian material geometri, penyusunan struktur geometri,

pengaturan kondisi umum, pengaturan boundary conditions, dan goal parameter.

Tahap solver diawali dari run, meshing, dan calculation. Tahap calculation

berlangsung sampai hasil konvergen. Jika belum konvergen maka akan kembali

ke proses run. Jika hasil konvergen maka proses berlanjut ke tahap postprosessor.

Tahap postprosessor berupa plot kontur, grafik, dan data dari goal parameter.

Pengukuran Parameter Mikro Pengumpulan Data Teknik

A

Simulasi CFD

Rasiasi matahari (W/m2),

suhu udara (oC), kecepatan

angin (m/s2), arah angin,

dan kelembaban udara (%)

Bahan penyusun

rumah tanaman

Panjang (m), lebar

(m), tinggi (m), sudut

atap rumah tanaman,

dan bahan penyusun

rumah tanaman

Pengukuran parameter mikro

Pengukuran data di

lapangan

Pengambilan data ke Direktorat

Fasilitas dan Properti IPB

Pengumpulan data teknik

Persiapan alat Pengujian hybrid recorder,

thermocouple,weather station,

anemometer, pyranometer, dan personal

computer (PC)

Mempelajari permasalahan dan

metode pada penelitian sebelumnya Tahapan pendahuluan

Persiapan alat Pengujian hybrid recorder,

thermocouple,weather station,

anemometer, pyranometer, dan

personal computer (PC)

Mempelajari permasalahan dan

metode pada penelitian sebelumnya Tahapan pendahuluan

Mulai

Validasi Hasil Simulasi Suhu Udara

Validasi dilakukan dengan membandingkan hasil simulasi suhu udara

menggunakan CFD dengan hasil pengukuran pada titik-titik tertentu. Besarnya

error dalam validasi dihitung dengan rumus sebagai berikut:

Error (%) =

x 100 % (1)

Gambar 5 Diagram alir penelitian

Ya

Plot kontur, grafik, dan data

dari goal parameter

Konvergen

Tidak

Pembuatan geometri (part)

Pendefinisian material geometri

Penyusunan struktur geometri

Pengaturan kondisi umum

Pengaturan domain boundary

conditions dan goal parameter

Run

Meshing

Calculation

Selesai

A

dimana p adalah nilai suhu udara hasil simulasi (oC) dan u adalah nilai suhu udara

hasil pengukuran (oC).

Pengujian keabsahan dilakukan dengan garis regresi yang terbentuk dari

hubungan linier antara hasil simulasi (y) dengan hasil pengukuran (x). Dimana a

menunjukkan perpotongan garis regresi dengan sumbu tegak dan b menunjukkan

kemiringan atau gradien garis regresi.

Prediksi suhu semakin baik jika nilai intersep (a) semakin mendekati nol dan

gradiennya (b) mendekati satu.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Radiasi Matahari

Radiasi yang dipancarkan oleh matahari mempunyai gelombang pendek.

Ketika masuk ke dalam rumah tanaman sebagian radiasi dipantulkan dan ditahan

oleh atap rumah tanaman sehingga hanya sebagian yang ditransmisikan ke dalam

rumah tanaman. Radiasi matahari yang masuk ke dalam rumah tanaman diserap

komponen rumah tanaman seperti lantai dan benda di dalam rumah tanaman

termasuk tanaman dan tanah. Setelah diserap, kemudian radiasi tersebut diubah

menjadi gelombang panjang. Gambar 7 adalah data hasil pengukuran perbedaan

antara radiasi di dalam rumah tanaman dan di luar rumah tanaman.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

06

.00

06

.30

07

.00

07

.30

08

.00

08

.30

09.0

0

09

.30

10

.00

10

.30

11

.00

11

.30

12

.00

12

.30

13

.00

13

.30

14

.00

14

.30

15

.00

15

.30

16

.00

16

.30

17

.00

17

.30

18

.00

Rad

iasi

mat

ahar

i (W

/m2) Radiasi matahari (di

dalam rumah tanaman)

Radiasi matahari (di

luar rumah tanaman)

y = a + bx (2)

Gambar 6 Grafik perbedaan radiasi matahari di dalam rumah tanaman dan

di luar rumah tanaman pada tanggal 23 Mei 2013

Waktu setempat (WIB)

Pada pukul 06.00–06.30 WIB terlihat bahwa radiasi di dalam rumah

tanaman masih 0 W/m2, sedangkan ketika pukul 07.00 WIB sudah terbaca

besarnya radiasi matahari yaitu sebesar 8 W/m2. Radiasi matahari di luar rumah

tanaman pada pukul 06.00 WIB belum terbaca, sedangkan pada pukul 07.00

sudah terbaca yaitu sebesar 49 W/m2. Radiasi matahari berfluktuasi tetapi terus

meningkat sampai puncaknya pada pukul 12.00 WIB yaitu sebesar 838 W/m2 di

luar rumah tanaman dan 232 W/m2 di dalam rumah tanaman. Pada pukul 12.00

WIB radiasi matahari mulai menurun sampai terhenti pada pukul 17.30 WIB yaitu

sebesar 0 W/m2.

Faktor yang mempengaruhi radiasi matahari secara umum adalah garis

lintang. Menurut Mastalerz (1977) faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya

radiasi matahari dalam rumah tanaman adalah posisi atau kedudukan matahari

yang selalu beruba–ubah selama setahun, lokasi rumah tanaman, dan faktor awan.

Pada penelitian ini yang paling dominan adalah faktor awan yang cenderung

menutupi langit sehingga radiasi matahari terhalang. Selain itu beberapa tanaman

yang ada di sekitar rumah tanaman juga berpengaruh terhadap besarnya radiasi

matahari yang diterima oleh lantai rumah tanaman.

Bahan penutup rumah tanaman juga menjadi faktor utama. Bahan penutup

rumah tanaman adalah rigid panel yang terbuat dari polikarbonat. Polikarbonat

(PC) bersifat tahan terhadap tekanan, mudah digunakan, dan ringan.

photosynthetically active radiation (PAR) merupakan cahaya yang dibutuhkan

untuk pertumbuhan dan fotosintesis bagi tanaman. PAR memiliki panjang

gelombang 400–700 nanometer. PC dapat mentransmisikan PAR 79% untuk

penggunaan dua lapis dan 87% untuk penggunaan satu lapis (Suhardiyanto 2009).

Menurut Tiwari et al. (1998) penggunaan polikarbonat sebagai atap rumah

tanaman dapat mentrasmisikan radiasi matahari sebesar 77%. Bahan yang

digunakan untuk atap tanaman mempengaruhi besarnya radiasi matahari yang

ditransmisikan seperti yang dijelaskan pada Tabel 1 dan Gambar 3.

Suhu Udara

Kenaikan suhu udara di dalam rumah tanaman disebabkan karena peristiwa

greenhouse effect. Menurut Bot (1983) dalam Suhardiyanto (2009) greenhouse

effect disebabkan oleh dua hal yaitu pergerakan udara di dalam rumah tanaman

yang relatif sangat sedikit atau cenderung stagnan dan radiasi gelombang panjang

yang tidak dapat keluar dalam rumah tanaman dan terperangkap di dalamnya,

sehingga menyebabkan suhu udara di dalam rumah tanaman semakin meningkat.

Gambar 8 menunjukkan perbedaan suhu udara di dalam dan di luar rumah

tanaman. Hasil pengukuran yang dilakukan pada pukul 06.00–06.30 WIB

menunjukkan bahwa suhu udara di dalam rumah tanaman dan di luar rumah

tanaman sama yaitu 24oC. Pada pukul 07.00 WIB terjadi peningkatan suhu di

dalam rumah tanaman sebesar 1oC. Peningkatan suhu udara di dalam rumah

tanaman terus terjadi sampai pada pukul 12.30 WIB yaitu 40oC, sedangkan suhu

di luar rumah tanaman hanya mencapai 31oC.

Struktur rumah tanaman yang tertutup berpengaruh besar terhadap

peningkatan suhu di dalam rumah tanaman (Nelson 1978). Hal ini akibat dari

pengaruh radiasi gelombang panjang yang terperangkap di dalam rumah tanaman,

sehingga suhu udara di dalamnya meningkat. Dinding terbuat dari kasa kawat

dengan mesh 0.042 cm. Kondisi yang tertutup ini juga menyebabkan faktor angin

sebagai ventilasi alamiah terhalang sehingga sulit terjadi pertukaran udara yang

dapat menurunkan suhu udara di dalam rumah tanaman. Selain struktur yang

tertutup, bahan yang digunakan dalam penyusunan rumah tanaman juga

berpengaruh. Semakin tinggi nilai konduktifitas dan kerapatan bahan yang dipakai

sebagai komponen maka suhu udara di dalam rumah tanaman semakin tinggi.

Rumah tanaman yang diteliti atapnya berbahan polikarbonat, lantai beton, dinding

kasa kawat, dan tiang pondasi dari besi baja. Polikarbonat memiliki kerapatan

1200 kg/m3 dan konduktifitas panas sebesar 0.21 W/mK. Lantai terbuat dari

concrete dengan kerapatan 2000 kg/m3 dan konduktifitas panas 1.13 W/mK.

Concrete merupakan campuran antara kerikil (aggregates), semen dan air.

Concrete memiliki porositas yang baik untuk lantai rumah tanaman (Tiwari et al.

1998).

Pada Gambar 7 dan 8, nilai radiasi matahari dan suhu udara yang terukur di

dalam rumah tanaman berbanding terbalik. Radiasi matahari di dalam rumah

tanaman lebih rendah daripada di luar rumah tanaman, sedangkan suhu udara di

dalam rumah tanaman lebih tinggi daripada di luar rumah tanaman. Hal ini

disebabkan radiasi yang masuk ke dalam rumah tanaman diserap oleh lantai,

kemudian lantai memancarkan radiasi gelombang panjang. Karena rendahnya

aliran udara di dalam rumah tanaman, maka radiasi tersebut tertahan di dalam

rumah tanaman, sehingga membuat suhu udara di dalam rumah tanaman menjadi

lebih tinggi.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

06

.00

06

.30

07

.00

07

.30

08

.00

08

.30

09

.00

09

.30

10

.00

10

.30

11

.00

11

.30

12

.00

12

.30

13

.00

13

.30

14

.00

14

.30

15

.00

15

.30

16

.00

16

.30

17

.00

17

.30

18

.00

Suhu (

o C

)

Suhu udara (di

dalam rumah

tanaman)

Suhu udara (di luar

rumah tanaman)

Gambar 7 Grafik perbedaan suhu udara di dalam rumah tanaman dan di luar

pada tanggal 23 Mei 2013

Waktu setempat (WIB)

Simulasi CFD

Preprosessor

Pembuatan Geometri Rumah Tanaman

Geometri rumah tanaman dibuat berdasarkan data yang diperoleh dari

Direktorat Fasilitas dan Properti IPB. Pada rancangan yang dibuat, kerangka tidak

dibuat terlalu detail karena hal itu hanya berpengaruh kecil terhadap perpindahan

panas. Setelah geometri siap disimulasikan, selanjut dipilih flow simulation,

wizard dan memasukkan data kondisi awal rumah tanaman. Data kondisi awal di

dalam rumah tanaman pada tanggal 24 Mei 2013 dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1 Input kondisi awal simulasi rumah tanaman

Input Kasus 1 Kasus 2

Suhu lingkungan (oC) 27.0 28.0

Suhu material padat (oC)

31.5 35.0

RH lingkungan (%)

90.0 84.0

Kecepatan angin (m/s)

0.0 0.0

Arah angin - -

Radiasi matahari (W/m2

) 0.0 520.0

Waktu (WIB)

18:00 09.00

Penetapan General Setting

Pada langkah ini terdapat empat tahapan yaitu menentukan tipe analisis,

jenis fluida, jenis material, dan kondisi batas secara umum. Gambar 9 dan 10

menunjukkan masukan untuk pilihan tipe analisis.

Tipe aliran yang dipakai adalah eksternal karena kasus ini dipengaruhi oleh

lingkungan eksternal. Input yang dipilih adalah suhu lingkungan, radiasi matahari,

konduktifitas bahan, dan nilai gravitasi. Penelitian ini dilakukan di Dramaga,

Bogor dengan latitute 06o20’ dan waktu dilaksanakan penelitian (Gambar 10).

Radiasi 0 W/m2, karena dilakukan pada saat radiasi minimum. Radiasi bernilai 0,

karena pengukuran dilakukan pada pukul 18.00 WIB. Gravitasi bernilai negatif

karena searah dengan gravitasi bumi dan berlawanan dengan gaya normal

(Gambar 11).

Jenis fluida yang dianalisis adalah udara dengan tipe aliran laminer dan

turbulen serta memperhitungkan kelembaban udara (Gambar 11). Jenis solid

material yang dipakai adalah concrete yaitu untuk lantai, tembok, dan pondasi

(Gambar 12). Pada pengaturan kondisi batas nilai kekasaran (roughness)

ditentukan sebesar 0 µm dan dipilih default wall radiative surface adalah

blackbodywall karena memiliki emisivitas 1 (Gambar 13). Kondisi lingkungan

luar dimasukkan pada initial ambient conditions (Gambar 14). Karena kasus ini

dipengaruhi oleh lingkungan luar, maka suhu dan kelembaban yang menjadi input

adalah data suhu dan kelembaban luar yang diperoleh dari weather station. Nilai

tekanannya adalah 101.325 kPa. Suhu solid material disesuaikan dengan jenis

solid yang sudah dipilih pada tahap pemilihan solid material. Pada kasus 1 dan 2

tidak terdefinisi kecepatan angin sehingga kecepatan anginnya nol.

Gambar 8 Pengaturan tipe analisis pertama pada kasus 1

Gambar 9 Pengaturan tipe analisis kedua pada kasus 1

Gambar 10 Pengaturan jenis fluida dan tipe aliran yang dianalisis pada kasus 1

Gambar 11 Pengaturan kondisi batas pada kasus 1

Gambar 13 Pengaturan kondisi awal pada kasus 1

Gambar 12 Pengaturan wall condition pada kasus 1

Pengaturan Mesh dan Pendefinisian Material Rumah Tanaman

Pengaturan mesh yang dipilih adalah level 3. Pengaturan mesh

mempengaruhi jumlah sel dalam grid. Semakin tinggi level yang dipilih maka

semakin banyak jumlah sel dalam satu grid, sehingga semakin besar jumlah sel

maka ketelitian hasil pemecahan semakin baik (Tuakia 2008).

Atap, lantai, dinding, dan rangka adalah bagian-bagian yang didefinisikan

jenis materialnya. Bagian ini mempunyai pengaruh besar dalam proses pindah

panas maupun pola aliran udara. Pendefinisian material dibedakan menjadi dua

yaitu media solid dan media poros. Atap, lantai, dan rangka adalah media solid.

Atap didefinisikan sebagai PC (polycarbonate), lantai sebagai beton (concrete),

dan rangka sebagai baja ringan (steell. mild) (Lampiran 3). Dinding sebagai poros

media terbuat dari insectscreenhouse. Data sifat bahan tentang polycarbonate,

concrete, dan steel mild dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Sifat bahan polycarbonate, concrete, dan steel mild

Sifat bahan Satuan Polycarbonatea

Concreteb

Steel Milda

Kerapatan kg/m3

1200 2000 7.833

Panas jenis J/kg oC 1300 1000 45.300

Konduktifitas panas W/m oC 0.209 1130 0.502

Tipe konduktifitas - Isotropik Isotropik Isotropik

Melting

temperature oC 630 1000 1410

Pengaturan Boundary Conditions

Atap dan lantai merupakan komponen rumah tanaman yang menjadi sumber

panas paling besar, sehingga kondisi batas (reel wall) yang ditetapkan hanya

meliputi permukaan lantai dan atap. Penentuan permukaan disesuaikan dengan

kondisi batas kritis lingkungan. Bagian kanan rumah tanaman ternaungi

pepohonan sehingga pengukuran dilakukan pembagian sisi permukaan kanan dan

kiri ruangan. Hal ini ditujukan untuk melihat perbedaan antara bagian yang

ternaungi dan yang tidak ternaungi. Pada lantai diukur dua permukaan, yaitu

bagian kiri dan kanan. Atap diukur pada atap bagian depan dan belakang. Hal ini

terjadi karena pada bagian belakang ternaungi pepohonan. Gambar berikut adalah

titik untuk pemilihan boundary conditions.

a Fuadah(2012). ;

bCengel(2003).

Tabel 3 Titik boundary conditions

Titik X(m) Y(m) Z(m) Suhu udara (

oC) Tipe boundary

conditions Keterangan

Kasus 1 Kasus 2

1 2.28 -1.70 4.40 31.50 35.0 Real wall Lantai

2 -1.50 -1.70 4.40 30.80 33.00 Real wall Lantai

3 3.40 2.90 2.33 25.70 39.00 Real wall Atap

4 1.50 5.32 2.33 26.10 36.60 Real wall Atap

5 -0.25 5.34 2.33 26.10 41.30 Real wall Atap

6 -2.10 2.95 2.33 26.80 30.60 Real wall Atap

7 3.40 2.90 -11.10 25.50 39.90 Real wall Atap

8 1.50 5.32 -11.10 25.50 35.30 Real wall Atap

9 -0.25 5.34 -11.10 26.00 37.70 Real wall Atap

10 -2.10 2.95 -11.10 25.90 28.30 Real wall Atap

Gambar 14 Titik boundary conditions

Pengaturan Tujuan (Goal)

Pengaturan tujuan atau Goal dari simulasi adalah suhu udara global,

kecepatan udara global, dan kerapatan udara. Kecepatan digunakan untuk

mengetahui pola aliran udara di dalam rumah tanaman. Kerapatan udara

digunakan sebagai pembanding nilai antara suhu dan dan kecepatan udara.

Pencarian Solusi (Solver)

Pada tahap solver terdapat langkah-langkah running, meshing, calculation,

dan bagian konvergenitas. Pada proses ini ditampilkan grafik yang menunjukkan

konvergenitas residual variation. Proses perhitungan menghasilkan residual yang

menurun dari satu iterasi ke iterasi berikutnya. Jika proses iterasi terus berjalan

maka solusi diperoleh. Proses iterasi berhenti ketika kondisi konvergen tercapai.

Pascapemrosesan (Postprocessor)

Tahap ini merupakan kegiatan pengambilan bentuk keluaran data yang

diinginkan dari hasil simulasi CFD. Pada penelitian ini data yang ditampilkan

adalah berupa tampilan dan bentuk kontur dari suhu udara, kecepatan udara, dan

kerapatan udara.

Hasil Simulasi

Distribusi Suhu Udara

Simulasi dilakukan untuk memprediksi pola aliran dan distribusi suhu udara

di dalam rumah tanaman. Pengukuran ini dilakukan pada saat rumah tanaman

menerima radiasi matahari 0 W/m2 dan 520 W/m

2 yaitu pada pukul 18.00 WIB

dan 09.00 WIB. Gambar di bawah ini menyajikan distribusi suhu udara dari hasil

simulasi CFD pada saat radiasi matahari 0 W/m2 (Gambar 16) dan 520 W/m

2

(Gambar 17).

Simulai yang dilakukan pada dua kasus yang berbeda, menampilkan hasil

yang berbeda. Pada radiasi matahari 0 W/m2 suhu udara yang tergambar berkisar

antara 27oC–30

oC. Suhu udara paling tinggi terdapat pada permukaan lantai dan

daerah sekitar atap berkisar 29.67oC–30

oC. Lantai terbuat dari bahan concrete

yang dapat memantulkan panas lebih besar daripada tanah, sehingga suhu udara di

sekitar lantai lebih tinggi. Lantai adalah bagian yang paling dominan

memancarkan radiasi gelombang panjang yaitu radiasi yang membuat suhu udara

di dalam rumah tanaman menjadi lebih tinggi.

Pada gambar terlihat adanya perbedaan antara suhu udara di dalam dan di

luar rumah tanaman dan chimney effect. Panas yang berasal dari lantai berpindah

ke atas yaitu daerah atap. Panas kemudian terkumpul pada daerah tersebut dan

sebagian terbuang melalui lubang ventilasi pada kanopi. Panas berpindah dari

kerapatan tinggi ke kerapatan rendah. Kerapatan udara berbanding terbalik dengan

suhu udara. Semakin meningkatnya suhu udara maka kerapatan udaranya semakin

rendah. Hal ini merupakan prinsip dari efek bouyancy. Pada Gambar 16 terlihat

adanya peristiwa efek bouyancy. Suhu di luar rumah tanaman lebih rendah

daripada suhu di dalam rumah tanaman, sehingga kerapatan udara di dalam rumah

tanaman lebih rendah dibandingkan di luar rumah tanaman. Pindah panas masuk

melewati dinding kasa sebagai poros medium. Pada Gambar 16 terlihat panas

terkumpul pada daerah atap bagian depan. Daerah tersebut merupakan yang

mendapat radiasi matahari maksimum pada pukul 18.00 WIB, sedangkan daerah

yang lain ternaungi pepohonan. Pada kasus 1 tidak terdefinisi adanya kecepatan

angin sehingga proses pindah panas terjadi secara alamiah yaitu karena pengaruh

perbedaan kerapatan udara.

Pada kasus 2 diukur pada saat radiasi matahari maksimum yaitu 520 W/m2.

Suhu yang terjadi di dalam rumah tanaman berkisar 30oC–40

oC. Suhu tertinggi

pada daerah atap yaitu 40oC. Pada Gambar 17 terlihat pula terjadinya chimney

effect. Pada kasus ini terlihat atap berpengaruh lebih besar daripada lantai. Hal ini

disebabkan pada pukul 09.00 WIB radiasi yang masuk ke dalam rumah tanaman

sebatas di daerah atap, sehingga terlihat radiasi gelombang panjang yang

dihasilkan atap lebih dominan.

Gambar 15 Distribusi suhu udara pada saat radiasi 0 W/m2. (a) tampak depan,

(b) tampak samping

a

b

Pola Aliran Udara di Dalam Rumah Tanaman

Pergerakan udara di dalam rumah tanaman cenderung stagnan, karena

strukturnya tertutup. Pergerakan udara di dalam rumah tanaman umumnya terjadi

karena perbedaan kerapatan udara. Faktor angin dapat membantu

mendistribusikan panas di dalam rumah tanaman. Gambar 18 dan 19 menyajikan

gambaran pola aliran udara yang terjadi saat kondisi radiasi 0 W/m2 dan 520

W/m2.

Pada dasarnya udara bergerak karena perbedaan tekanan udara. Udara

bergerak dari tekanan udara tinggi ke tekanan udara rendah. Pada kasus 1, terlihat

pada Gambar 16 suhu udara di dalam rumah tanaman lebih tinggi daripada suhu

udara di luar rumah tanaman. Hal ini mengakibatkan kerapatan di dalam rumah

tanaman lebih rendah daripada di luar rumah tanaman. Semakin tinggi kerapatan

udara mengakibatkan tekanan udara semakin tinggi. Gambar 18 menunjukkan

bahwa udara bergerak dari luar rumah tanaman ke dalam rumah tanaman. Pada

kasus 1 tidak terdefinisi adanya faktor angin, sehingga pola aliran udara yang

tergambar karena pengaruh faktor thermal. Berdasarkan hasil simulasi, kecepatan

udara yang terdefinisi sangat kecil yaitu antara 0 m/s sampai dengan 2.181 x 10-4

Gambar 16 Distribusi suhu udara pada saat radiasi 520 W/m2. (a) tampak depan,

(b) tampak samping

a

b

m/s. Pergerakan udara hanya tampak jelas pada bagian depan rumah tanaman,

sedangkan pada bagian belakang tidak terdefinisi. Hal ini karena perbedaan suhu

yang jelas antara bagian depan dan bagian belakang. Bagian depan rumah

tanaman tidak ternaungi oleh pohon sedangkan pada bagian belakang masih

ternaungi pohon. Secara umum rumah tanaman yang diamati ternaungi pohon

pada bagian belakang (utara) dan samping kiri (barat). Faktor tersebut yang

membuat pada gambar memperlihatkan bahwa aliran udara datang dari arah

samping kanan (timur) dan akan keluar melalui ventilasi pada kanopi.

Pada kasus 2 juga tidak terdefinisi angin. Pergerakan udara disebabkan oleh

faktor thermal. Menurut Suhardiyanto (2009) Pergerakan udara karena faktor

thermal disebabkan adanya perbedaan kerapatan udara. Suhu udara di dalam

rumah tanaman lebih tinggi daripada suhu udara di luar rumah tanaman, sehingga

kerapatan udara di dalam rumah tanaman lebih rendah. Udara akan bergerak dari

daerah yang berkerapatan udara tinggi ke daerah yang berkerapatan rendah,

sehingga udara luar akan masuk ke dalam rumah tanaman. Pada kasus 2 kecepatan

udaranya lebih tinggi daripada kasus 1 yaitu maksimum 8.889 x 10-4

m/s dan

Gambar 17 Pola aliran udara pada saat radiasi matahari 0 W/m2. (a) tampak depan,

(b) tampak samping

a

b

pada kasus 1 maksimum sebesar 2.181 x 10-4

m/s. Hal ini disebabkan suhu udara

di dalam rumah tanaman pada kasus 2 lebih tinggi daripada pada kasus 1. Pada

kasus 2 suhu udaranya terdefinisi 30oC-33

oC, sedangkan pada kasus 1 hanya

terdefinisi sebesar 28oC-30

oC, sehingga semakin tinggi perbedaan suhu udara

antara lingkungan di dalam dan di luar rumah tanaman maka aliran udaranya akan

semakin cepat.

Validasi

Metode validasi yang digunakan ada dua cara yaitu dengan menghitung nilai

eror dan regresi linier. Validasi bertujuan untuk menghitung ketepatan antara suhu

udara hasil pengukuran dengan hasil simulasi rancangan. Validasi dilakukan pada

dua kasus yaitu pada saat radiasi matahari bernilai 0 W/m2 dan 520 W/m

2.

Validasi pada saat radiasi 0 W/m2 nilainya berkisar 90.7%-100.0% dan nilai

erornya tidak lebih dari 9.3%. Pada saat radiasi 520 W/m2 nilai validasinya

berkisar 90.4%-100.0% dengan nilai eror tidak lebih dari 9.6% sehingga dapat

disimpulkan akurat. Nilai eror berbanding terbalik dengan nilai validasi, semakin

tinggi nilai eror maka nilai validasi akan semakin besar dan sebaliknya. Nilai

Gambar 18 Pola aliran udara saat radiasi matahari 520 W/m2. (a) tampak

depan, (b) tampak samping

b

a

perbedaan antara suhu pengukuran dan suhu hasil simulasi dianggap mutlak untuk

memudahkan dalam perhitungan validasi. Nilai validasi menunjukkan ketepatan

model, sehingga semakin tinggi nilai validasi dan semakin rendah nilai eror maka

semakin baik model yang dibuat.

Metode kedua adalah dengan menggunakan regresi linier. Simulasi

dilakukan dengan menghubungkan antara suhu pengukuran dan suhu hasil

simulasi menggunakan grafik. Grafik menunjukkan hubungan linier. Gambar 20

menunjukkan grafik hubungan antara suhu udara hasil pengukuran dan hasil

simulasi. Grafik memiliki nilai a dan b masing-masing sebesar 1.8707 dan 0.952.

Hasil validasi dapat dikatakan semakin baik karena memiliki nilai intersep a

mendekati 0 dan nilai b mendekati 1. Nilai keseragaman (R2) cukup baik karena

memiliki nilai 0.887 atau 88.70%.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Radiasi matahari terus meningkat secara fluktuatif sampai batas tertentu

pada pukul 12.00 WIB yaitu sebesar 838 W/m2

di luar rumah tanaman dan 232

W/m2 di dalam rumah tanaman. Suhu udara di dalam rumah tanaman lebih besar

daripada di luar tanaman. Hal ini karena terjadi greenhouse effect. Suhu udara

tertinggi pada daerah sekitar atap dan lantai. Distribusi suhu bergerak dari lantai

y = 0,952x + 1,8707

R² = 0,887

25

30

35

40

45

25 30 35 40 45

Su

hu

ud

ara

sim

ula

si (

oC

)

Suhu udara pengukuran (oC)

Gambar 19 Grafik validasi suhu pengukuran dan suhu simulasi

y = x

menuju ke bagian atap di dalam rumah tanaman. Pola aliran udara bergerak dari

luar rumah tanaman ke dalam rumah tanaman. Hal ini sesuai dengan yang

dinyatakan oleh Suhardiyanto (2009) bahwa dalam rumah tanaman terjadi

bouyancy effect dan chimney effect.

Hasil simulasi dapat dikatakan valid terhadap hasil pengukuran. Dari dua

metode pengukuran, nilai validasinya lebih dari 90% dan nilai erornya tidak lebih

dari 10%. Metode grafik dinyatakan dalam persamaan y = a + bx dan nilai

keseragaman (R2). Nilai intersepsi a dan b adalah 1.8707 dan 0.952. Nilai

keseragamannya adalah 0.887 atau 88.70%. Hasil validasi dikatakan baik karena

nilai a mendekati 0 dan nilai b mendekati 1, sementara nilai keseragaman sendiri

mendekati 100%.

Saran

Pemakaian thermocouple harus dikalibrasi dengan termometer standar,

sebab setiap thermocouple memiliki sensitifitas yang berbeda. Waktu pengukuran

sebaiknya seringkali melihat hybrid recorder untuk memastikan tidak ada

thermocouple yang eror. Aplikasi rumah tanaman ini sangat cocok untuk tanaman

yang sedikit memerlukan cahaya matahari.

DAFTAR PUSTAKA

Boodley J. 1996. The Commersial Greenhouse. Washington DC (US). Delmar.

[BSN] Badan Standarisasi Nasional. 2010. Bangunan Pertanian-Syarat Mutu

Rumah Tanaman. Jakarta (ID): Standar Nasional Indonesia (SNI).

Cengel YA. 2003. Heat Transfer : A Practical Approach Second Edition. New

York (US): Mc Graw Hill.

Esmay Ml, Dixon JE. 1986. Environment Control for Agricultural Buildings.

Connecticut (US): AVI.

Fuadah N. 2012. Simulasi Sebaran Suhu Udara dan Permukaan Lantai Rumah

Tanaman dengan Menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD)

[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Hanan JJ, Holley WD, Goldsberry KL. 1978. Greenhouse Management. Berlin

(DE): Springer-Verlag.

Mastalerz JW. 1977. The Greenhouse Environment. New York (US): John Wiley

& Sons.

Nelson PV. 1978. Greenhouse: Operation and Management. Virginia (CA):

Reston.

Nelwan LO, Dyah W, Raffi P, Teguh WW, Lilik TM, Deni H. 2008. Rancang

Bangun Alat Pengering Efek Rumah Kaca (ERK)-Hybrid dan In-store Dryer

(ISD) Terintegrasi untuk Biji-bijian. Bogor (ID): Lembaga Penelitian dan

Pengabdian kepada Masyarakat IPB (LPPM IPB).

Suhardiyanto H. 2009. Teknologi Rumah Tanaman untuk Iklim Tropika Basah.

Bogor (ID): IPB Pr.

Tiwari GN, Goyal RK. 1998. Greenhouse Technology. New Delhi (IN): Narosa.

Tuakia F. 2008. Dasar-Dasar CFD Menggunakan Fluent. Bandung (ID):

Informatika Bandung.

Walls, Ian G, 1993. The Complete Book of the Greenhouse. Singapore (SG): Ward

Lock.

Titik X (m) Y(m) Z(m) Suhu udara (

oC) Perbedaan

(oC)

Error

(%)

Validasi

(%) Pengukuran Simulasi

1 0.61 3.20 7.40 28.00 28.00 0.00 0.00 100.00

2 0.61 0.20 7.40 27.50 28.40 0.90 3.20 96.80

3 2.28 3.20 4.40 28.40 28.00 0.40 1.60 98.40

4 -1.05 3.20 4.40 28.00 28.10 0.10 0.50 99.50

5 0.61 0.52 4.40 28.70 27.90 0.80 2.80 97.20

6 0.61 3.20 2.33 29.40 27.90 1.50 5.30 94.70

7 0.61 0.52 0.30 29.50 30.60 1.10 3.70 96.30

8 2.28 3.20 0.30 28.10 27.70 0.40 1.60 98.40

9 -1.05 3.20 0.30 28.00 27.80 0.20 0.60 99.40

10 0.61 3.20 -1.85 28.80 28.10 0.70 2.40 97.60

11 2.28 3.20 -3.85 27.90 27.80 0.10 0.30 99.70

12 -1.05 3.20 -3.85 27.30 28.00 0.70 2.50 97.50

13 0.61 3.20 -5.95 28.60 28.00 0.60 2.30 97.70

14 2.28 3.20 -7.95 27.80 28.10 0.30 1.20 98.80

15 -1.05 3.20 -7.95 27.10 27.90 0.80 2.70 97.30

16 4.25 0.52 -10.05 27.40 28.10 0.70 2.60 97.40

17 2.28 0.52 -10.05 28.80 28.20 0.60 2.30 97.70

18 -1.05 0.52 -10.05 28.60 28.70 0.10 0.40 99.60

19 -3.03 0.52 -10.05 27.60 28.20 0.60 2.00 98.00

20 0.61 3.20 -10.05 28.00 28.40 0.40 1.40 98.60

21 0.61 -1.70 7.40 30.80 28.70 2.10 7.30 92.70

22 2.28 -1.70 4.40 31.10 31.50 0.40 1.20 98.80

23 -1.05 -1.70 4.40 30.60 30.80 0.20 0.80 99.20

24 2.28 -1.70 -1.80 31.20 30.80 0.40 1.20 98.80

25 -1.05 -1.70 -1.80 30.60 29.70 0.90 3.20 96.80

26 2.28 -1.70 -11.10 30.80 28.10 2.70 9.70 90.30

27 -1.05 -1.70 -11.10 30.10 27.90 2.20 8.00 92.00

28 3.40 2.90 2.33 26.10 26.10 0.00 0.00 100.00

29 1.50 5.32 2.33 25.70 25.70 0.00 0.00 100.00

30 -0.25 5.34 2.33 26.10 26.10 0.00 0.00 100.00

31 -2.10 2.95 2.33 26.80 26.80 0.00 0.00 100.00

32 3.40 2.90 -5.95 26.00 26.00 0.00 0.00 100.00

33 1.50 5.32 -5.95 25.50 25.50 0.00 0.00 100.00

34 -0.25 5.34 -5.95 25.50 25.50 0.00 0.00 100.00

35 -2.10 2.95 -5.95 25.90 25.90 0.00 0.00 100.00

Lampiran 1 Validasi titik suhu simulasi pada saat radiasi matahari 0 W/m2

Titik X (m) Y(m) Z(m) Suhu udara (

oC) Perbedaan

(oC)

Error

(%)

Validasi

(%) Pengukuran Simulasi

1 0.61 3.20 4.40 33.40 32.90 0.50 1.40 98.60

2 0.61 0.20 4.40 33.50 31.20 2.30 7.30 92.70

3 2.28 3.20 4.40 32.00 32.30 0.30 0.80 99.20

4 -1.05 3.20 7.40 34.50 31.80 2.70 8.50 91.50

5 0.61 0.52 7.40 32.10 31.70 0.40 1.20 98.80

6 0.61 3.20 4.40 33.10 31.20 1.90 6.20 93.80

7 0.61 0.52 4.40 31.60 31.70 0.10 0.50 99.50

8 2.28 3.20 4.40 36.10 34.70 1.40 4.10 95.90

9 -1.05 3.20 2.33 31.80 29.40 2.40 8.00 92.00

10 0.61 3.20 0.30 32.40 31.80 0.60 1.90 98.10

11 2.28 3.20 0.30 32.50 30.10 2.40 8.10 91.90

12 -1.05 3.20 0.30 31.10 32.10 1.00 3.20 96.80

13 0.61 3.20 -1.85 32.20 31.90 0.30 1.00 99.00

14 2.28 3.20 -3.85 32.60 30.50 2.10 6.90 93.10

15 -1.05 3.20 -3.85 30.70 33.80 3.10 9.10 90.90

16 4.25 0.52 -5.95 30.00 28.30 1.70 5.90 94.10

17 2.28 0.52 -7.95 30.10 28.20 1.90 6.90 93.10

18 -1.05 0.52 -7.95 30.60 28.10 2.50 9.00 91.00

19 -3.03 0.52 -10.05 29.50 30.30 0.80 2.50 97.50

20 0.61 3.20 -10.05 32.30 32.80 0.50 1.60 98.40

21 0.61 -1.70 -10.05 30.10 28.80 1.30 4.40 95.60

22 2.28 -1.70 -10.05 34.90 35.00 0.10 0.20 99.80

23 -1.05 -1.70 -10.05 32.60 33.00 0.40 1.20 98.80

24 2.28 -1.70 7.40 32.90 30.00 2.90 9.60 90.40

25 -1.05 -1.70 4.40 31.70 30.80 0.90 2.80 97.20

26 2.28 -1.70 4.40 32.80 30.50 2.30 7.50 92.50

27 -1.05 -1.70 -1.80 31.70 33.80 2.10 6.10 93.90

28 3.40 2.90 -1.80 41.30 41.30 0.00 0.00 100.00

29 1.50 5.32 -11.10 39.00 39.00 0.00 0.00 100.00

30 -0.25 5.34 -11.10 36.70 36.60 0.10 0.30 99.70

31 -2.10 2.95 2.33 30.60 30.60 0.00 0.00 100.00

32 3.40 2.90 2.33 37.70 37.70 0.00 0.00 100.00

33 1.50 5.32 2.33 39.90 39.90 0.00 0.00 100.00

34 -0.25 5.34 2.33 35.30 35.30 0.00 0.00 100.00

35 -2.10 2.95 -5.95 33.40 32.90 0.50 1.40 98.60

Lampiran 2 Validasi titik suhu simulasi pada saat radiasi matahari 520 W/m2

Lampiran 3 Diagram analisis flow simulation pada solidwork

a

b

Lampiran 4 Titik-titik pengukuran suhu udara di dalam rumah tanaman (a) tampak

depan, (b) tampak atas

Pukul

(WIB)

Suhu in

(oC)

Suhu out

(oC)

Air humidity

in (%)

Air humidity

out (%)

Tekanan

Udara

(Pa)

06.00 24.0 22.0 88.0 98.0 1023.4

06.30 24.0 22.0 90.0 99.0 1023.8

07.00 24.0 23.0 89.0 99.0 1024.2

07.30 28.0 23.0 81.0 99.0 1024.6

08.00 32.0 25.0 66.0 93.0 1024.7

08.30 32.0 27.0 67.0 87.0 1024.9

09.00 35.0 28.0 61.0 84.0 1024.6

09.30 38.0 29.0 51.0 79.0 1024.7

10.00 42.0 30.0 41.0 78.0 1024.4

10.30 44.0 30.0 36.0 73.0 1024.5

11.00 43.0 31.0 36.0 68.0 1024.0

11.30 43.0 32.0 37.0 71.0 1023.5

12.00 43.0 32.0 40.0 63.0 1022.5

12.30 44.0 32.0 36.0 61.0 1022.5

13.00 44.0 33.0 31.0 56.0 1022.0

13.30 39.0 32.0 43.0 69.0 1021.0

14.00 40.0 32.0 41.0 69.0 1020.8

14.30 36.0 32.0 51.0 68.0 1020.2

15.00 35.0 32.0 52.0 64.0 1020.0

15.30 34.0 31.0 53.0 66.0 1019.9

16.00 33.0 30.0 58.0 71.0 1020.0

16.30 32.0 30.0 68.0 80.0 1020.3

17.00 31.0 29.0 70.0 82.0 1020.5

17.30 30.0 28.0 73.0 87.0 1021.0

18.00 29.0 27.0 78.0 90.0 1021.2

Lampiran 5 Data parameter lingkungan

Pukul

(WIB)

Kecepatan

Angin in

(m/s)

Arah

Angin

Kecepatan

Angin out

(m/s)

Arah

Angin

Radiasi

in

(W/m2)

Radiasi

out

(w/m2)

Kecepatan

Angin in

(m/s)

06.00 0.0 - 0.0 W 0.0 0.0 0.0

06.30 0.0 - 0.0 W 13.0 46.0 0.0

07.00 0.0 - 0.0 W 30.0 63.0 0.0

07.30 0.0 - 0.0 W 132.0 100.0 0.0

08.00 0.0 - 0.0 W 170.0 339.0 0.0

08.30 0.0 - 0.0 W 263.0 446.0 0.0

09.00 0.0 - 0.0 NE 113.0 520.0 0.0

09.30 0.0 - 0.0 E 181.0 617.0 0.0

10.00 0.0 - 0.4 E 248.0 628.0 0.0

10.30 0.0 - 0.4 N 280.0 744.0 0.0

11.00 0.0 - 0.4 E 217.0 796.0 0.0

11.30 0.0 - 0.0 NE 220.0 800.0 0.0

12.00 0.0 - 0.8 NE 194.0 814.0 0.0

12.30 0.0 - 0.0 N 197.0 800.0 0.0

13.00 0.0 - 0.4 E 161.0 668.0 0.0

13.30 0.0 - 0.0 SW 58.0 174.0 0.0

14.00 0.0 - 0.4 SE 93.0 229.0 0.0

14.30 0.0 - 0.9 SE 30.0 538.0 0.0

15.00 0.0 - 0.4 W 27.0 513.0 0.0

15.30 0.0 - 0.9 SE 17.0 357.0 0.0

16.00 0.0 - 0.0 E 11.0 93.0 0.0

16.30 0.0 - 0.0 E 16.0 105.0 0.0

17.00 0.4 T 0.9 NE 0.0 63.0 0.4

17.30 0.0 - 0.0 N 0.0 0.0 0.0

18.00 0.0 - 0.0 NE 0.0 0.0 0.0

Pukul

(WIB) Titik suhu udara pengukuran (

oC)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

06.00 22.5 23.1 22.4 22.6 22.7 22.5 25.5 22.2 22.5 22.9 22.8 22.5

06.30 23.3 23.5 26.7 23.3 23.6 23.3 25.9 23.4 24.5 23.4 23.2 23.3

07.00 25.2 24.8 23.7 28.1 24.1 26.1 26.6 27.8 27.6 24.3 23.3 23.5

07.30 30.4 27.8 27.2 28.0 25.7 28.2 28.3 27.7 29.3 26.4 24.7 25.3

08.00 34.9 31.8 31.1 30.6 30.3 30.0 29.2 31.9 28.8 29.1 27.3 28.1

08.30 31.7 28.1 31.4 32.9 30.9 30.1 30.6 32.3 29.4 29.8 29.2 30.3

09.00 32.9 31.2 32.3 31.8 31.7 31.2 31.7 34.7 29.4 31.8 29.1 32.1

09.30 32.9 31.5 33.2 32.2 30.7 31.8 33.2 34.4 30.0 34.1 31.5 32.3

10.00 34.7 31.4 34.3 32.3 31.6 32.4 35.0 32.4 31.5 36.3 31.7 32.5

10.30 35.0 30.5 33.3 33.9 33.4 33.8 37.7 33.0 32.7 35.6 31.9 33.6

11.00 36.3 35.6 35.1 34.6 32.9 34.1 36.5 33.0 33.4 36.4 33.6 35.1

11.30 36.1 31.9 35.2 35.8 34.6 33.8 38.8 34.0 33.4 35.4 32.4 35.3

12.00 35.2 34.3 35.6 34.3 34.3 34.7 38.4 34.5 33.9 36.6 33.8 36.0

12.30 35.2 34.2 36.3 35.4 34.2 36.1 39.1 34.5 35.0 37.8 34.0 37.0

13.00 34.8 33.3 36.0 35.8 34.6 36.7 38.4 34.5 35.0 38.8 34.5 37.4

13.30 32.3 32.1 34.0 33.7 33.6 34.3 37.4 34.5 33.3 34.7 32.9 34.8

14.00 33.2 33.0 33.9 33.4 33.2 34.0 36.5 34.5 33.9 36.1 32.7 34.9

14.30 31.9 32.4 33.2 33.4 32.6 33.8 34.9 34.5 33.8 35.8 33.6 36.7

15.00 31.8 32.0 32.6 33.1 32.5 32.8 34.6 32.9 32.5 32.7 32.6 33.5

15.30 31.8 31.8 32.3 32.7 32.4 32.2 34.3 32.9 32.1 32.4 31.9 32.7

16.00 32.1 31.6 32.0 32.1 31.9 32.1 33.7 32.9 31.8 32.2 31.6 32.1

16.30 30.3 30.6 31.0 31.4 30.8 30.9 33.3 32.9 30.7 30.9 30.4 31.1

17.00 31.0 30.2 30.5 30.4 30.1 30.3 32.5 30.3 30.1 30.2 29.9 30.4

17.30 29.1 29.3 29.0 29.2 28.9 28.9 31.7 28.8 28.8 28.9 28.6 29.2

18.00 28.0 28.4 28.0 28.1 27.9 27.9 30.6 27.7 27.8 28.1 27.8 28.0

Lampiran 6 Data titik suhu udara validasi

Pukul

(WIB) Titik suhu udara pengukuran (

oC)

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

06.00 22.5 22.3 22.5 22.8 22.9 22.8 22.9 23.1 24.3 26.0 25.5 25.8

06.30 23.4 23.0 23.3 23.1 23.5 23.6 23.3 23.6 24.9 26.3 26.0 25.9

07.00 24.1 23.5 23.8 23.6 23.7 24.0 23.7 23.8 25.3 26.8 26.3 26.3

07.30 25.3 24.6 24.9 24.2 24.4 26.9 24.3 24.5 26.9 29.0 27.4 26.4

08.00 27.7 26.5 27.2 25.3 25.5 27.2 25.8 26.2 27.9 29.6 29.2 27.3

08.30 29.0 28.6 29.2 27.1 27.6 28.6 27.4 28.1 27.6 33.6 31.2 28.5

09.00 31.9 30.5 33.8 28.3 28.2 28.1 30.3 32.8 27.8 35.0 33.0 30.0

09.30 32.0 31.7 32.2 29.1 29.1 33.5 29.0 29.6 28.4 33.9 36.8 33.9

10.00 34.0 33.5 34.0 30.2 30.3 45.5 29.8 30.3 28.8 35.0 35.8 33.3

10.30 35.0 34.8 34.3 31.9 32.2 47.3 32.2 32.4 30.1 38.1 38.0 35.0

11.00 35.3 36.0 35.6 32.3 32.9 50.1 32.6 34.5 31.6 40.1 37.7 35.6

11.30 34.5 35.6 34.6 33.6 33.3 54.2 33.8 34.9 32.2 40.6 37.9 35.8

12.00 36.4 36.0 35.4 33.8 34.2 45.7 34.0 36.2 32.4 39.8 37.8 36.8

12.30 37.6 36.7 36.7 34.1 34.4 38.3 34.5 35.9 32.5 39.7 40.2 38.7

13.00 38.0 36.8 36.1 34.3 34.8 37.7 34.3 35.3 31.7 39.7 40.0 39.6

13.30 34.7 34.6 34.2 34,0 33.9 35.3 33.7 34.7 31.2 37.9 37.1 36.4

14.00 34.1 34.2 33.7 33.5 33.7 39.3 33.7 33.3 31.5 37.7 36.4 35.3

14.30 35.7 34.8 34.7 33.2 33,0 36.3 34.0 33.6 30.7 36.2 34.9 34.6

15.00 33.3 34.2 33.2 32.7 32.6 34.8 33.1 32.8 33.7 35.6 34.4 34.5

15.30 32.8 32.9 32.4 32.2 32.2 33.4 32.2 32.4 30.6 34.6 33.7 33.4

16.00 32.3 32.1 32.0 31.6 31.5 33.1 31.8 32.0 30.3 34.1 33.2 33.0

16.30 31.0 31.0 30.8 30.6 30.5 31.7 30.7 30.9 30.2 33.8 32.9 32.5

17.00 30.4 30.4 30.1 30.0 29.9 31.1 30.1 30.2 29.9 33.1 32.4 32.0

17.30 29.0 29.2 28.7 28.8 28.9 29.6 28.8 29.2 29.3 32.2 31.4 31.3

18.00 28.0 28.1 27.9 28.1 28.2 28.7 28.2 28.4 28.7 31.5 30.8 30.8

Pukul

(WIB) Titik suhu udara pengukuran (

oC)

25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

06.00 24.9 22.3 22.5 21.4 21.4 21.5 22.1 21,0 20.8 20.8 21.4

06.30 24.7 23.0 23.3 23.0 22.4 22.4 23.1 22.6 22.3 22.2 22.5

07.00 25.1 23.5 23.8 26.5 25.8 23.6 24.1 23.0 23.0 23.0 23.2

07.30 26.0 24.6 24.9 34.3 33.0 26.1 25.6 24.2 25.8 24.4 24.1

08.00 26.5 26.5 27.2 36.7 36.5 29.3 27.6 25.2 27.0 25.3 25.0

08.30 27.8 28.6 29.2 38.4 37.6 33.1 28.2 30.0 35.9 30.4 25.3

09.00 30.8 30.5 33.8 41.3 39.0 36.6 30.6 37.7 39.9 35.3 28.3

09.30 29.3 31.7 32.2 40.9 39.5 38.8 30.7 40.7 40.7 36.7 29.8

10.00 29.9 33.5 34.0 43.1 41.5 40.5 32.5 42.9 43.5 40.4 31.2

10.30 31.7 34.8 34.3 44.0 43.2 43.2 34.5 44.2 45.0 42.7 34.1

11.00 32.9 36.0 35.6 43.4 44.1 45.7 37.3 44.5 45.0 44.5 38.4

11.30 33.3 35.6 34.6 42.6 45.2 47.3 38.2 45.1 45.8 45.8 47.2

12.00 34.2 36.0 35.4 32.5 45.3 45.3 45.3 38.4 38.4 47.8 47.8

12.30 34.3 36.7 36.7 33.0 33.0 33.0 31.3 37.2 37.2 35.0 35.7

13.00 33.8 36.8 36.1 35.5 40.7 43.0 44.4 35.1 41.9 44.4 46.0

13.30 33.7 34.6 34.2 33.7 37.0 39.8 37.0 37.0 41.9 41.9 44.0

14.00 32.5 34.2 33.7 34.1 36.4 38.5 34.8 34.3 39.1 41.7 43.9

14.30 34.0 34.8 34.7 32.4 36.1 35.7 37.9 32.7 32.7 40.7 37.0

15.00 33.5 34.5 33.8 32.4 33.0 33.0 32.4 32.5 35.8 37.0 32.0

15.30 32.3 32.9 32.4 31.0 31.4 31.7 31.4 30.8 32.0 35.4 31.1

16.00 32.0 32.1 32.0 29.8 30.2 30.4 30.4 29.9 30.5 31.0 30.4

16.30 31.4 31,0 30.8 30.2 30.1 30.3 30.3 29.7 29.8 29.9 30,0

17.00 30.9 30.4 30.1 28.7 28.4 28.5 28.8 28.4 28.0 27.9 28.1

17.30 30.1 29.2 28.7 27.1 26.3 26.7 27.6 26.8 26.2 25.9 26.5

18.00 29.7 28.1 27.9 26.1 25.7 26.1 26.8 26.0 25.5 25.5 25.9

Lampiran 7 Struktur rumah tanaman tampak depan

39

Lampiran 8 Struktur rumah tanaman tampak samping 40

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Tegal, Jawa tengah pada tanggal 18 Agustus 1990.

Penulis adalah putra kedua dari dua bersaudara pasangan Tarhadi dan Titah.

Penulis menjalani pendidikan dasar di SD Negeri Kepandean 1, Tegal dan

pendidikan sekolah menengah pertama di SMP Negeri Dukuhturi 1, Tegal.

kemudian melanjutkan pendidikan menengah atas di SMA Negeri 2 Tegal. Pada

tahun 2009 penulis diterima di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi

Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Selama perkuliahan penulis mendapat beasiswa BBM (Bantuan Belajar

Mahasiswa) pada tahun 2009-2013. Penulis juga mendapat bantuan beasiswa dari

perhimpunan alumni Fakultas Teknologi Pertanian dan Departemen Teknik Mesin

dan Biosistem. Dalam kegiatan mahasiswa, penulis aktif dalam UKM Forces

(Forum for Scientific Studies), Cybertron Asrama TPB, Himateta (Himpunan

Mahasiswa Teknik Pertanian), IMT (Ikatan Mahasiswa Tegal), Pengurus Asrama

Sylvasari dan Sylvapinus. Pada bulan Juni sampai dengan Juli 2012 penulis

melaksanakan praktik lapangan dengan judul Aspek Keteknikan pada Budidaya

Melon secara Hidroponik di PT Mekar Unggul Sari dan pada bulan Mei sampai

dengan November 2013 melakukan penelitian dengan judul Prediksi Pola Aliran

dan Distribusi Suhu Udara pada Rumah Tanaman Tipe Modified Standard Peak di

Kecamatan Dramaga, Bogor.