Gambar 11. Radiasi matahari dan kecepatan angin di luar rumah tanaman 5 - 7 Mei 2010, pukul 6:00 - 18:00 WIB.
Pengukuran iklim mikro dilakukan pada saat rumah tanaman dalam keadaan kosong tanpa tanaman. Distribusi suhu udara di dalam rumah tanaman
mempunyai pola bahwa suhu udara akan meningkat seiring dengan penambahan ketinggian seperti yang disajikan pada Gambar 10. Perbedaan suhu di dalam dan
di luar rumah tanaman berkisar antara 2.2 - 5.5
o
C. Menurut Suhardiyanto 2009, ventilasi alamiah masih cukup efektif jika dapat mempertahankan kenaikan suhu
udara di bawah 6
o
C, sehingga rumah tanaman tipe modified arch dengan kombinasi bukaan pada atap dan dinding yang ditutup dengan screen mempunyai
kinerja yang cukup baik didaerah tropika.
100 200
300 400
500 600
700 800
900 1000
1100
6: 00
8: 00
10: 00
12: 00
14: 00
16: 00
18: 00
7: 50
9: 50
11: 50
13: 50
15: 50
17: 50
7: 40
9: 40
11: 40
13: 40
15: 40
17: 40
R ad
Wm 2
Waktu WIB
1 2
3 4
5 6
7 8
6: 00
8: 00
10: 00
12: 00
14: 00
16: 00
18 :00
7: 50
9: 50
11: 50
13: 50
15: 50
17: 50
7: 40
9: 40
11: 40
13: 40
15: 40
17: 40
WS m
s
Waktu WIB
Gambar 12. Distribusi suhu udara di luar dan di dalam rumah tanaman.
Gradien suhu udara di dalam rumah tanaman secara vertikal pada ketinggian 1 - 3 m tidak terlalu besar, kisaran maksimum sebesar 2.3
o
C. Suhu udara harian rata-rata pada ketinggian 1 m adalah 30.8
o
C, pada ketinggian 2 m adalah 31.2
o
C, dan pada ketinggian 3 m adalah 32.0
o
C. Besarnya radiasi matahari yang masuk kedalam rumah tanaman sangat
berpengaruh pada peningkatan suhu udara di dalam rumah tanaman. Radiasi matahari masuk melalui atap dan diterima oleh permukaan tanah serta struktur
rumah tanaman yang lain. Atap menerima radiasi matahari secara langsung, sehingga suhu atap meningkat dengan pertambahan radiasi matahari. Suhu
permukaan tanah juga mengalami peningkatan karena menerima radiasi matahari yang diteruskan oleh atap. Pada atap dan lantai terjadi pindah panas secara
konduksi ke seluruh bagiannya. Panas yang diterima oleh permukaan tanah dikonduksikan juga ke lapisan tanah yang ada di bawahnya. Sifat termofisik
bahan atap dan lantai menyebabkan perbedaan kemampuan dalam menyimpan dan melepaskan panas. Pindah panas juga terjadi secara konveksi dari permukaan
atap dan lantai ke udara. Udara yang bergerak melalui permukaan tersebut membawa panas menyebar di dalam rumah tanaman dan sebagian dibuang keluar.
20.0 22.0
24.0 26.0
28.0 30.0
32.0 34.0
36.0 38.0
40.0 42.0
6: 00
6: 50
7: 40
8: 30
9: 20
10: 10
11: 00
11: 50
12: 40
13: 30
14: 20
15: 10
16: 00
16: 50
17: 40
S u
h u
u d
ar a
C
Waktu WIB
Tout suhu udara diluar
rumah tanman
T1 suhu udara didalam rumah
tanaman ketinggian 1 m
T2 suhu udara didalam rumah
tanaman ketinggian 2 m
T3 suhu udara didalam rumah
tanaman ketinggian 3 m
4.2 Simulasi Distribusi Suhu dan Pola Aliran Udara dalam Rumah Tanaman Menggunakan CFD
Simulasi CFD dilakukan untuk melihat kinerja kinerja rumah tanaman. Simulasi dilakukan pada tiga kasus yaitu pada pagi hari saat radiasi matahari
relatif rendah dan tidak ada kecepatan angin Kasus 1, pada siang hari saat panas dengan radiasi matahari sebesar 802 Wm
2
dan kecepatan angin 0.6 mdetik Kasus 2, dan kondisi sore hari saat radiasi matahari sebesar 514 Wm
2
dan kecepatan angin 1.8 mdetik Kasus 3.
4.2.1 Distribusi Suhu di dalam Rumah Tanaman
Pada Kasus 1 dengan kondisi lingkungan yang cukup stabil yaitu pada pagi hari dengan suhu lingkungan 25.2
o
C dan tidak ada kecepatan angin menunjukkan bahwa suhu hasil simulasi di dalam rumah tanaman cukup seragam
atau hampir sama dengan suhu di luar Gambar 13. Gradien suhu sangat kecil dan cenderung meningkat dengan bertambahnya ketinggian, yaitu pada kisaran
25.39 - 25.44
o
C, dan mencapai 26.85
o
C pada daerah dekat dengan atap.
Gambar 13. Distribusi suhu di dalam rumah tanaman pada pagi hari radiasi matahari dan kecepatan angin sangat rendah.
Pada Kasus 2 dengan kondisi lingkungan yang mulai panas pukul 08:00 WIB dengan suuhu lingkungan 30.6
o
C dan kecepatan angin 0.5 mdetik menunjukkan bahwa suhu hasil simulasi di dalam rumah tanaman seragam atau
hampir sama dengan suhu di luar Gambar 14. Gradien suhu sangat kecil yaitu
pada kisaran 30.6 – 30.9
o
C, dan mencapai 31.35
o
C pada daerah dekat dengan atap.
Gambar 14. Distribusi suhu di dalam rumah tanaman pada pukul 08:00 WIB radiasi matahari 418 Wm
2
dan kecepatan angin 0.5 mdetik. Pada kasus 3 dengan kondisi lingkungan yang panas, dimana suhu
lingkungan mencapai 34.7
o
C dan radiasi matahari 802 Wm
2
, hasil simulasi menunjukkan bahwa suhu pada ketinggian 1-3 meter mempunyai suhu yang
seragam 34.7 - 34.9
o
C dan baru meningkat pada daerah di atas screen 3.5 m. Suhu udara pada daerah dekat atap dapat mencapai 38
o
C Gambar 15. Gradien suhu secara vertikal pada ketinggian 1-3 m sangat kecil dan baru terlihat gradien
suhunya pada ketinggian 3.5 m.
Gambar 15. Distribusi suhu di dalam rumah tanaman pada siang hari radiasi matahari 802 Wm
2
dan kecepatan angin 0.6 mdetik.
Pada Kasus 4, dengan input kondisi udara sore hari dengan suhu udara sebesar 34
o
C, radiasi matahari 514 Wm
2
dan kecepatan angin 1.8 mdetik, menunjukkan bahwa suhu udara di dalam rumah tanaman seragam dan sama
dengan suhu di luar rumah tanaman yaitu sebesar 34.00 – 34.33
o
C Gambar 16. Gradien suhu di dalam rumah tanaman tidak ada pada ruang tanam, hanya kecil
sekali di dekat atap.
Gambar 16. Distribusi suhu di dalam rumah tanaman pada kondisi sore hariradiasi matahari 514 Wm
2
dan kecepatan angin 1.8 mdetik. Perbedaan suhu udara hasil simulasi dan hasil pengukuran pada Kasus 1,
2, 3 dan 4 dinyatakan dalam persentase error untuk melihat seberapa akurat model pendugaan suhu yang telah dikembangkan. Error yang dihasilkan pada masing-
masing kasus cukup kecil yaitu 0.05-2.96 untuk Kasus 1, sebesar 3.77-7.21 untuk Kasus 2, sebesar 2.22-7.37 untuk Kasus 3, dan sebesar 1.16 - 7.72
untuk Kasus 4, sehingga dapat dikatakan bahwa model simulasi telah cukup baik melakukan pendugaan distribusi suhu di dalam rumah tanaman. Nilai persentase
error untuk masing-masing kasus selengkapnya disajikan pada Tabel 4. Distribusi suhu hasil simulasi dan hasil pengukuran seperti pada Gambar 17.
Selain persentase error, nilai koefisien keseragaman dan keragaman suhu hasil simulasi juga dilihat. Berdasarkan pada Persamaan 12
– 14 diperoleh bahwa nilai koefisien variasi CV sebesar 0.12 dan nilai koefisien keseragaman
CU sebesar 89.76. Sehingga menurut Karmeli 1975, dapat dinyatakan bahwa model simulasi telah berhasil dengan baik dalam melakukan simulasi.
Tabel 4. Suhu hasil simulasi dan hasil pengukuran
Kasus
x [m]
y [m]
z [m]
Suhu Simulasi
[°C] Pengukuran
[°C] Error
[] Perbedaan
1
3 1
-7.5 25.39
25.40 0.05
0.01 6.6
1 -7.5
25.38 25.30
0.33 0.08
3 2
-7.5 25.41
25.10 1.23
0.31 6.6
2 -7.5
25.40 25.60
0.78 0.20
3 3
-7.5 25.44
26.10 2.52
0.66 6.6
3 -7.5
25.42 26.20
2.96 0.78
2
3 1
-7.5 30.60
31.80 3.77
1.20 6.6
1 -7.5
30.65 32.00
4.22 1.35
3 2
-7.5 30.71
32.30 4.92
1.59 6.6
2 -7.5
30.78 32.70
5.87 1.92
3 3
-7.5 30.85
33.10 6.80
2.25 6.6
3 -7.5
30.90 33.30
7.21 2.40
3
3 1
-7.5 34.71
35.50 2.22
0.79 6.6
1 -7.5
34.72 36.60
5.14 1.88
3 2
-7.5 34.73
37.50 7.37
2.77 6.6
2 -7.5
34.75 37.50
7.35 2.75
3 3
-7.5 34.98
37.70 7.23
2.72 6.6
3 -7.5
34.97 37.70
7.23 2.73
4
3 1
-7.5 34.00
34.90 2.58
0.90 6.6
1 -7.5
34.00 34.40
1.16 0.40
3 2
-7.5 34.13
35.60 4.13
1.47 6.6
2 -7.5
34.20 35.80
4.47 1.60
3 3
-7.5 34.33
37.00 7.22
2.67 6.6
3 -7.5
34.33 37.20
7.72 2.87
