37
4.4 Pindah Panas Konveksi dan Pola Aliran Udara di Atas Permukaan
Lantai Rumah Tanaman
Peristiwa pindah panas di rumah tanaman dapat terjadi di beberapa komponen rumah tanaman, salah satunya adalah lantai. Parameter utama yang dibutuhkan untuk mengetahui pindah
panas secara konveksi di atas permukaan lantai rumah tanaman adalah suhu permukaan lantai dan suhu udara di atas lantai 45 cm di atas permukaan lantai, dimana data yang digunakan adalah
data hasil simulasi. Proses pindah panas konveksi yang terjadi di atas permukaan lantai rumah tanaman
dihitung dengan Persamaan 9, dan secara langsung dipengaruhi oleh suhu lantai dan suhu udara di atas permukaan lantai 45 cm. Besarnya nilai pindah panas konveksi yang dihasilkan berbanding
lurus dengan selisih suhu antara suhu permukaan lantai dan suhu udara di atas permukaan lantai serta berbanding lurus dengan nilai koefisien pindah panas konveksi. Semakin besar nilai selisih
suhu dan nilai koefisien pindah panas konveksi, maka akan semakin besar pindah panas konveksi yang dihasilkan. Begitu pula sebaliknya, semakin kecil selisih suhu dan nilai koefisien pindah
panas konveksi, maka akan semakin kecil pindah panas yang terjadi. Pola pindah panas konveksi pada rumah tanaman disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6 menunjukkan besarnya nilai pindah panas konveksi di atas permukaan lantai rumah tanaman. Pola pindah panas konveksi di atas permukaan lantai rumah tanaman dapat dilihat dari
tiga bagian rumah tanaman Barat-Timur, yaitu bagian kiri, tengah dan kanan rumah tanaman sesuai dengan jarak pengukuran untuk tampak samping. Pada pagi hari 06:00, pindah panas
konveksi yang terjadi relatif kecil yaitu berkisar 0.30-18.49 W. Hal ini disebabkan oleh belum adanya pengaruh secara langsung dari radiasi matahari, sehingga suhu di dalam rumah tanaman
cukup konstan. Bagian kiri rumah tanaman yang memiliki nilai pindah panas konveksi paling rendah, karena pada pagi hari radiasi matahari yang masuk akan mengenai bagian kiri rumah
tanaman dan suhu lantai menjadi lebih panas. Selisih yang kecil antara suhu lantai dan udara di atas permukaan lantai menyebabkan pindah panas pada bagian ini menjadi kecil.
Pada saat radiasi maksimum, pindah panas konveksi yang dihasilkan berkisar 2.36-24.12 W. Adanya pengaruh dari kecepatan angin dari luar rumah tanaman mempermudah terjadinya
proses pindah panas di atas permukaan lantai rumah tanaman. Bagian kanan rumah tanaman mempunyai nilai pindah panas yang lebih kecil karena selisih suhu yang kecil, walaupun
kecepatan angin kecepatan angin yang relatif besar mengenai bagian ini. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar kecepatan angin tidak memperbesar nilai pindah panasnya, tetapi
mempermudah proses pindah panas konveksi dengan mendinginkan suhu permukaan lantai dan suhu udara di atas permukaan lantai rumah tanaman.
Selain untuk mengetahui sebaran suhu dan analisis pindah panas konveksi, hasil simulasi dengan menggunakan CFD ini dapat juga diaplikasikan untuk mempelajari pola aliran udara di
atas permukaan lantai rumah tanaman. Pola aliran udara di atas permukaan lantai rumah tanaman terjadi karena efek termal. Hasil simulasi yang ditampilkan berupa kontur dan vektor kecepatan
udara tampak depan dan tampak samping. Potongan kontur yang ditampilkan sama halnya dengan potongan kontur hasil CFD suhu
yang meliputi tampak depan Utara-Selatan dengan jarak 1.5 m, 6 m dan 10.5 m, sedangkan tampak samping Barat-Timur dengan jarak 0.8 m, 2.925 m dan 5.05 m. Gambar 30 dan 31
menunjukkan pola aliran udara yang terjadi di rumah tanaman pada saat radiasi matahari 0 Wm
2
dari tampak depan Utara-Selatan dan tampak samping Barat-Timur. Prinsipnya pada saat kecepatan angin dari luar rumah tanaman 0 mdetik, pergerakan udara di dalam rumah tanaman
terjadi karena efek termal.
38 Tabel 6. Pindah panas konveksi di atas permukaan lantai rumah tanaman
Titik Koordinat
Suhu Simulasi
o
C Pindah Panas W
x y
Z Minimum Maksimum Minimum
Maksimum
1 -0.8
-1.5 26.41
39.89 0.30
22.60 2
-0.8 0.45
-1.5 26.30
36.40 3
-0.8 -6
26.45 39.89
4.02 22.61
4 -0.8
0.45 -6
25.57 36.40
7 -0.8
-10.5 26.42
39.89 0.35
24.12 8
-0.8 0.45 -10.5
26.29 36.22
9 -2.925
-10.5 28.41
39.47 17.11
21.47 10
-2.925 0.45 -10.5 25.61
36.12 13
-2.925 -1.5
28.42 39.47
18.49 20.23
14 -2.925 0.45
-1.5 25.43
36.28 15
-5.05 -1.5
26.50 36.76
3.70 2.41
16 -5.05
0.45 -1.5
25.68 36.18
17 -5.05
-6 26.43
36.67 4.21
2.36 18
-5.05 0.45
-6 25.52
36.10
Maksimum 18.49
24.12
Minimum
0.30 2.36
Gambar 30. Pola aliran udara di rumah tanaman pada saat radiasi matahari 0 Wm
2
tampak depan Utara-Selatan pada jarak a 1.5 m, b 6 m dan c 10.5 m
b a
c
39 Gambar 31. Pola aliran udara di rumah tanaman pada saat radiasi matahari 0 Wm
2
tampak samping Barat-Timur pada jarak a 0.8 m, b 2.925 m dan c 5.05 m
Hasil simulasi menunjukkan adanya efek Buoyancy yang terjadi di atas permukaan lantai rumah tanaman. Sebagian besar dari gambar terlihat pola aliran udara yang masuk ke dalam
rumah tanaman melewati beton bawah, kemudian bergerak naik ke atas rumah tanaman karena adanya perbedaan kerapatan udara dan terbentur dinding bawah. Walaupun selisih kecepatan
udara kecil dan kulit manusia tidak dapat merasakannya, tetapi polanya dapat dilihat jelas
a
b
c
40 menggunakan CFD. Namun, untuk daerah yang dekat dengan pintu, terlihat bahwa kecepatan
udara yang dihasilkan lebih besar karena tidak terhalang oleh dinding beton. Gambar 32 dan 33 menunjukkan pola aliran udara yang terjadi di atas permukaan lantai rumah tanaman pada saat
radiasi matahari 0 Wm
2
dari tampak depan Utara-Selatan dan tampak samping Barat-Timur.
Gambar 32. Pola aliran udara di atas permukaan lantai rumah tanaman pada saat radiasi matahari 0 Wm
2
tampak depan Utara-Selatan pada jarak a 1.5 m, b 6 m dan c 10.5 m
a
b
c
41 Gambar 33. Pola aliran udara di atas permukaan lantai rumah tanaman pada saat radiasi matahari
0 Wm
2
tampak samping Barat-Timur pada jarak a 0.8 m, b 2.925 m dan c 5.05 m
Berdasarkan hasil simulasi pada saat radiasi maksimum, efek termal tidak mempengaruhi aliran udara di dalam rumah tanaman. Faktor termal berperan dominan pada saat kecepatan udara
rendah, sehingga terjadi pergerakan udara akibat perbedaan suhu dan kerapatan udara di dalam dan di luar rumah tanaman. Kamaruddin 1999 menyatakan bahwa batas kecepatan udara dimana
faktor termal masih dapat berperan dominan adalah sebesar 1 mdetik, sedangkan menurut Papadakis et al. 1996 sebesar 1.67 mdetik. Disamping itu, Papadakis et al. 1996 menyatakan
bahwa pada saat kecepatan udara lebih dari 1.8 mdetik, efek termal terhadap laju ventilasi dapat diabaikan. Gambar 34 dan 35 menunjukkan pola aliran udara di rumah tanaman pada saat radiasi
1,092 Wm
2
dari tampak depan Utara-Selatan dan tampak samping Barat-Timur.
c a
b
42 Gambar 34. Pola aliran udara di rumah tanaman pada saat radiasi matahari 1,092 Wm
2
tampak depan Utara-Selatan pada jarak a 1.5 m, b 6 m dan c 10.5 m
a
b
c
43 Gambar 35. Pola aliran udara di rumah tanaman pada saat radiasi matahari 1,092 Wm
2
tampak samping Barat-Timur pada jarak a 0.8 m, b 2.925 m dan c 5.05 m
Arah datang dan besarnya kecepatan angin mempengaruhi proporsi udara di dalam rumah tanaman. Hal ini berarti aliran udara dengan arah -x dan z lebih mendinginkan bagian rumah
tanaman belakang dan samping kanan. Namun, untuk bagian dinding bawah yang terhalang beton, kecepatan angin yang dihasilkan akan lebih rendah dibandingkan bagian ventilasi dinding.
Besarnya kecepatan udara mempengaruhi cepat tidaknya pergantian udara di dalam rumah tanaman. Terlihat bahwa di setiap sisi kanan dan kiri dinding beton bawah udara berputar seperti
lingkaran karena terhalang beton. Aliran udara di atas permukaan lantai rumah tanaman memang
a
b
c
44 relatif kecil, karena strukturnya yang tertutup dinding bawah rumah tanaman. Kecepatan udara
dari luar pada kondisi ini mempengaruhi kecepatan perpindahan udara, namun tidak untuk besarnya kecepatan udara khususnya di atas permukaan lantai rumah tanaman. Gambar 36 dan
37 menunjukkan pola aliran udara di atas permukaan lantai rumah tanaman pada saat radiasi 1,092 Wm
2
dari tampak depan Utara-Selatan dan tampak samping Barat-Timur.
Gambar 36. Pola aliran udara di atas permukaan lantai rumah tanaman pada saat radiasi matahari 1,092 Wm
2
tampak depan Utara-Selatan pada jarak a 1.5 m, b 6 m dan c 10.5 m
a
b
c
45 Gambar 37. Pola aliran udara di atas permukaan lantai rumah tanaman pada saat radiasi matahari
1,092 Wm
2
samping Barat-Timur pada jarak a 0.8 m, b 2.925 m dan c 5.05 m
a
b
c
V. SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
Kategori