Waktu dan Tempat Penelitian Alat dan Bahan Penelitian Metodologi

10

III. METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Kegiatan penelitian ini dilakukan di rumah tanaman laboratorium Lingkungan dan Bangunan Pertanian di Leuwikopo. Penelitian dilaksanakan pada bulan Juli 2010.

3.2. Alat dan Bahan Penelitian

 Rumah tanaman Rumah tanaman yang digunakan dalam penelitian bertipe modified standar peak dengan kemiringan atap 15 o , arah orientasi utara selatan, 106,42 BT, 6,33 LS. Rumah tanaman tersebut berukuran panjang 12 m, lebar 6 m, tinggi dinding beton 0,5 m, tinggi screen 3 m dan tinggi bubungan 1,64 m dengan ventilasi dinding kasa kawat 1 mm 2 dan menggunakan konstruksi besi. Atap rumah tanaman menggunakan bahan plastik PE polycarbonate transparan dengan ketebalan 0,02 mm. Lantai rumah tanaman dilapisi semen concrete dengan pondasi sedalam 10 cm.  Meteran Untuk mengukur dimensi rumah tanaman.  Weather Station Weather station berfungsi untuk mengukur besarnya suhu udara lingkungan, kelembaban udara lingkungan, intensitas radiasi matahari, arah dan kecepatan angin  Hybrid Recorder dan Termokopel Hybrid Recorder digunakan untuk mendapatkan besarnya suhu udara pada titik-titik pengukuran yang telah ditentukan dan dihubungkan dengan termokopel.  Personal computer dan software SolidWorks2009 Untuk menggambar geometri rumah tanaman dan menjalankan simulasi aliran flow simulation.

3.3. Metodologi

3.3.1. Pengukuran Dimensi dan Gambar Geometri Rumah Tanaman

Pengukuran dilakukan pada semua bagian rumah tanaman yang akan digambar geometrinya seperti dimensi rumah tanaman panjang, lebar, dan tinggi, ukuran ventilasi, atap serta bahan penyusun rumah tanaman. Gambar dan dimensi rumah tanaman digambar menggunakan software SolidWork 2009. Beberapa gambar detail seperti kerangka besi pada screen dan kuda-kuda atap rumah tanaman diasumsikan tidak ada karena mempunyai pengaruh yang kecil dalam pola aliran dan distribusi suhu udara.

3.3.2. Pengukuran Parameter Iklim Mikro

Pengukuran suhu udara di dalam rumah tanaman menggunakan termokopel yang datanya direkam dalam hybrid recorder. Titik-titik pengukuran suhu udara diletakkan di dalam rumah tanaman dan komponen-komponen penyusun yang memiliki pengaruh besar pada pindah panas di dalam rumah tanaman seperti dinding, atap dan lantai serta titik-titik yang 11 U sensitif terhadap perubahan suhu. Titik-titik pengukuran suhu yang diletakkan di dalam rumah tanaman merupakan titik-titik yang digunakan untuk membandingkan antara hasil pengukuran dan hasil analisis menggunakan CFD. Denah titik-titik pengukuran suhu udara di dalam rumah tanaman dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3. Denah titik-titik pengukuran suhu udara dalam rumah tanaman Titik-titik pengambilan suhu udara di dalam rumah tanaman berjumlah 13 titik yang terdiri dari 3 titik pengukuran komponen penyusun rumah tanaman dan 10 titik pengukuran suhu udara di dalam rumah tanaman untuk validasi. Pada sumbu x dan sumbu z adalah sumbu yang mengarah ke samping dan depan rumah tanaman, sedangkan sumbu y adalah sumbu yang mengarah ke atas atau dapat dikatakan untuk mengetahui tinggi rumah tanaman. Tinggi titik pengukuran yang digunakan adalah 170 cm dan 300 cm karena hal ini merupakan zona tanaman plant zone yang berpengaruh terhadap pergerakan aliran dan distribusi suhu udara di dalam rumah tanaman. Titik-titik pengukuran untuk validasi dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Titik-titik pengukuran untuk validasi cm Titik x y z 1 -187.5 170 201.7 2 -187.5 170 201.7 3 187.5 170 201.7 4 187.5 170 201.7 5 300 302.5 6 170 302.5 7 300 8 170 9 170 -302.5 10 300 -302.5 1 5 6 2 3 4 9 10 7 8 Belakang Depan 12 Besarnya kecepatan udara, radiasi matahari dan kelembaban udara di luar rumah tanaman diukur menggunakan weather station. Letak weather station berada 3 meter dari rumah tanaman untuk mewakili kondisi lingkungan di luar rumah tanaman tanpa dipengaruhi oleh bangunan dan pohon yang ada disekitarnya. Parameter lingkungan di dalam bangunan yang diukur adalah suhu. Suhu yang diperoleh diukur menggunakan termokopel yang datanya disimpan dalam hybrid recorder. Pengambilan data hasil pengukuran dilakukan setiap 1 jam sekali. Pengukuran dimulai pada pukul 00:00 hingga pukul 23:00 selama satu hari. Hybrid recorder dipasang pada rentang pengambilan data setiap 10 menit dengan lama waktu pengukuran 24 jam.

3.3.3. Simulasi Menggunakan CFD

Data pengukuran dimensi rumah tanaman yang diperoleh digunakan untuk menggambar model dengan menggunakan software SolidWork 2009 Prabowo 2009. Besarnya suhu udara lingkungan, kelembaban udara lingkungan, intensitas radiasi matahari, arah dan kecepatan angin serta bahan penyusun rumah tanaman dijadikan sebagai input-an untuk simulasi Simulasi menggunakan CFD dilakukan sesuai dengan desain awal dan desain modifikasi. Modifikasi pada rumah tanaman dilakukan dengan mengubah kemiringan atap menjadi 30 o dan 45 o . Modifikasi ini hanya menganalisis aliran dan distribusi suhu udara dalam rumah tanaman terhadap perubahan kemiringan atap dan tidak menganalisis struktur bangunan. Hasil simulasi distribusi suhu udara akan ditampilkan dalam bentuk kontur potongan 2 dimensi dan vektor aliran udara yang dilihat dari depan dan samping rumah tanaman. Software CFD juga memperlihatkan nilai suhu pada titik-titik yang digunakan untuk validasi simulasi. Rumah tanaman yang digunakan untuk penelitian di dalamnya terdapat tanaman tomat dengan ketinggian 50 cm. Dalam simulasi CFD, terdapat asumsi-asumsi yang digunakan yaitu sebagai berikut : a Udara bergerak dalam keadaan steady. b Udara tidak terkompresi. c Panas jenis, konduktivitas dan viskositas udara konstan. d Udara lingkungan dianggap konstan selama simulasi. e Pondasi kuda-kuda dalam rumah tanaman dianggap tidak ada. f Dinding rumah tanaman berupa kasa dianggap tidak berpengaruh pada kecepatan dan arah pergerakan udara. g Kondisi di dalam rumah tanaman adalah kosong. h Tanaman tomat yang dibudidayakan di dalam rumah tanaman tidak menghasilkan panas dan tidak menghambat pergerakan udara. i Proses pengkabutan di dalam rumah tanaman dianggap tidak terjadi. 13 Dalam menjalankan simulasi CFD terdapat langkah-langkah yang harus dilakukan: Gambar 4. Diagram alir dalam proses simulasi CFD Anonim 2010.

3.3.4. Validasi

Validasi dilakukan untuk membandingkan antara hasil pengukuran dengan hasil simulasi menggunakan CFD pada titik-titik tertentu yang diinginkan. Besarnya error dalam validasi dihitung menggunakan rumus Yani et al. 2007 sebagai berikut: Error = p – u x 100 …………………………….... 3 p dimana p adalah nilai suhu udara hasil simulasi o C dan u adalah nilai suhu udara hasil pengukuran o C.

3.3.5. Modifikasi Kemiringan Atap Rumah Tanaman

Setelah diperoleh hasil simulasi menggunakan CFD, dilakukan modifikasi rumah tanaman pada kemiringan atap untuk mengetahui pengaruhnya terhadap sebaran aliran udaranya. Dalam hal ini modifikasi dilakukan pada kemiringan atap rumah tanaman menjadi 30 o dan 45 o . Perubahan kemiringan atap ditujukan agar dapat dilihat pola aliran dan distribusi suhu udara yang terjadi di dalam rumah tanaman. Modifikasi desain pada kemiringan atap rumah tanaman dapat dilihat pada Gambar 5. a b c Gambar 5. Modifikasi kemiringan atap rumah tanaman tampak depan, a kemiringan atap 15 o , b kemiringan atap 30 o , dan c kemiringan atap 45 o 14

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN