Model Radiasi Surya dan Suhu Udara di dalam Rumah Plastik

MODEL RADIASI SURYA DAN SUHU UDARA
DI DALAM RUMAH PLASTIK

YUSHARDI

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Model Radiasi Surya dan
Suhu Udara di dalam Rumah Plastik adalah karya saya dengan arahan dari komisi
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 penulisan lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.

Bogor, September 2007

Yushardi
NIM G261020031

ABSTRAK
YUSHARDI. Model Radiasi Surya dan Suhu Udara di dalam Rumah Plastik.
Dibimbing oleh YONNY KOESMARYONO, H.M.H.BINTORO DJOEFRIE, dan
ARMANSYAH H TAMBUNAN.
Penggunaan rumah plastik di daerah tropis berakibat pada peningkatan suhu
di dalam rumah plastik tersebut ke tingkat yang dapat mengganggu pertumbuhan
tanaman. Tujuan penelitian untuk menganalisis radiasi surya dan suhu udara di
dalam rumah plastik. Penelitian dilakukan dengan eksprimen di lapangan dan
simulasi. Eksprimen terdiri atas tiga bagian. Eksprimen pertama adalah untuk
mempelajari radiasi surya yang terjadi sebagai akibat penggunaan plastik
polyetylena (PE) berproteksi ultraviolet (UV) masing masing 0 %, 6 % dan 14 %.
Eksprimen kedua adalah untuk menentukan sudut kemiringan cover rumah plastik
terhadap bidang horisontal.(ß) Eksprimen ketiga adalah untuk mempelajari
pengaruh lantai rumah plastik menggunakan tanah dan rumput terhadap suhu
udara di dalam rumah plastik. Kondisi terbaik rumah plastik tipe hexagonal pada
penelitian ini adalah menggunakan plastik PE berproteksi UV 14 %, sudut
kemiringan ß = 70o, dan menggunakan rumput sebagai lantai. Pada kondisi

optimum, penggunaan plastik PE berproteksi UV 14 % dapat menurunkan suhu
udara di dalam rumah plastik (Tin) sebesar 3.0 oC (7.4 %), dan penggunaan rumput
sebagai lantai menurunkan suhu Tin sebesar 0.4 oC (1.1 %), dan kemiringan cover
ß = 70o dapat menurunkan suhu cover rumah plastik sebesar 5.5 oC (12.8 %).
Radiasi surya ultraviolet (UV), Photosintetically Active Radiation (PAR), dan
inframerah (IR) yang di transmisi menggunakan plastik PE berproteksi UV 14 %
pada hari cerah masing masing sebesar 3.0 W/m2, 143.3 W/m2, dan 192.8 W/m2.
Parameter lain yang berpengaruh terhadap suhu udara di dalam rumah plastik
adalah koefisien konveksi alami (hi) dan koefisien konveksi ventilasi (hv). Pada
rumah plastik tipe hexagonal nilai hi dan hv masing masing sebesar 1.54 W/m2.C
dan 50 W/m2.C. Pada rumah plastik tipe tunnel nilai hi dan hv masing masing
sebesar 1.45 W/m2.C dan 55 W/m2.C.

Kata Kunci : rumah plastik, radiasi surya, suhu, UV, PAR, IR

ABSTRACT
YUSHARDI. The Solar Radiation and Air Temperature Model in a Plastic House
Supervised by YONNY KOESMARYONO, H.M.H BINTORO DJOEFRIE, and
ARMANSYAH H. TAMBUNAN.
The objective of this research is to analyze the solar radiation and air temperature

in a plastic house. The research was conducted experimentally as well as by
simulation. The first experiment was done to study the radiation in the plastic
house as affected by the use of Polyethylene (PE) plastic with ultraviolet (UV)
protection of 0 %, 6 % and 14 %. The second experiment was to study the
influence of tilt angle between plastic cover and horizontal planar (ß), while the
third one was to explore the influence of soil and grass as the floor to the air
temperature inside the plastic house. The expriment reveals that optimum
condition for

the plastic house was using hexagonal type with 14 % UV

protection PE and, grass as the floor. Air temperature in the plastic house
decreased 3.0 oC (7.4 %) if using PE with UV 14 %, and 0.4 oC (1.1 %) if using
grass as the floor. Temperature of the plastic house cover decreased 5.5 oC (12.8
%) If tilted 70o. Solar radiation of UV, Photosintetically Active Radiation (PAR)
and infrared (IR) that transmited from PE 14 % was 3.0 W/m2, 143.3 W/m2 and
192.8 W/m2 respectively. The other parameter that influence air temperature in
the plastic house is natural convection coeficient (hi) and ventilation coeficient
(hv). For plastic house with hexagonal construction, hi and hv was 1.54 W/m2.C,
and 50 W/m2.C respectively, while for tunnel plastic house, the hi and hv was 1.45

W/m2.oC, and 55 W/m2.C respectively.
Keyword : plastic house, solar radiation, temperature, UV, PAR, IR

© Hak cipta milik IPB, tahun 2007
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari
Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam
Bentuk apapun, baik cetak, fotocopi, microfilm, dan sebagainya

MODEL RADIASI SURYA DAN SUHU UDARA
DI DALAM RUMAH PLASTIK

YUSHARDI

Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Agroklimatologi

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007

Judul Disertasi : Model Radiasi Surya dan Suhu Udara di dalam Rumah Plastik

Nama

: Yushardi

NIM

: G261020031

Disetujui
Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
Ketua

Prof. Dr. HMH Bintoro Djoefrie, M.Agr
Anggota

Prof. Dr. Armansyah.H. Tambunan, M.Agr
Anggota

Diketahui
Ketua Program Studi
Agroklimatologi

Dr.Ir. Rizaldi Boer, M.Sc

Tanggal Ujian: 27 Agustus 2007

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar N, MS

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Bismillaahirrohmaanirrohiim. Penyusunan disertasi yang berjudul Model
Spektrum Radiasi Surya dan Suhu di dalam Rumah Plastik, mencakup pembuatan
prototype rumah plastik tipe hexagonal dan tipe tunnel, membangun perangkat
lunak dan model, pengumpulan dan pengolahan data, serta penulisan. Kegiatan
tersebut dilaksanakan di Laboratorium Lapangan Departemen Teknik Pertanian
FATETA IPB Bogor , dari Juni 2005 sampai Juni 2006.
Penulis menyadari dalam setiap tahapan di atas telah melibatkan banyak
pihak. Dengan segala keikhlasan, penulis ucapan terima kasih kepada Bapak Prof.
Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS ; Prof. Dr.Ir. H.M.H Bintoro Djoefrie, M.agr ;
Prof. Dr.Ir. Armansyah H. Tambunan, M.Agr, selaku pembimbing. Disamping itu,
penghargaan yang tulus penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah sangat
membantu baik dalam bentuk diskusi maupun dalam bentuk lainnya.
Ungkapan terima kasih disampaikan juga kepada Ayahanda (alm); Ibunda
(alm); Istri: Yanti Rianda, S.sos ; anak: M.Ganesha; kakanda: Ir. Eddy S, MBA;
adinda: Yetty Hardiyanti, S.Si, atas segala do’a dan kasih sayang kalian.
Semoga karya ini bermanfaat, Aamiin.
Bogor, September 2007
Yushardi

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 20 April 1965 sebagai anak ke-2
dari pasangan Ayahanda Nursyamlukman (alm) dan Ibunda Hj. Rahmah (alm).
Tahun 1983 penulis lulus dari SMA Negeri 6 Jakarta. Pendidikan sarjana
ditempuh di Jurusan Fisika ITB dan Jurusan Fisika UNPAD Bandung, lulus pada
tahun 1993 dan 1994. Pendidikan Pascasarjana Magister ditempuh di Jurusan
Fisika ITB, dan lulus pada tahun 2001. Kesempatan untuk melanjutkan ke
Program Doktor pada Program Studi Agroklimatologi Sekolah Pasacasarjana IPB
Bogor pada tahun 2002. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari BPPS
DIKTI Departemen Pendidikan Nasional pada tahun 2002.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Departemen Fisika Universitas
Jember sejak tahun 1995 hingga sekarang. Adapun karya ilmiah berupa jurnal
/prosiding selama mengikuti pendidikan program doktoral adalah :
1. Yushardi, Abdullah K, Belyamin, 2003. Pemanfaatan Minyak Jelantah
Pada Kompor Bertekanan. Prosiding Seminar Creata Teknik Pertanian.
2. Yushardi, Koesmaryono Y, Djoefrie B, Tambunan AH. 2007. Model Spektrum
Radiasi Surya dan Suhu di dalam Rumah Plastik. Jurnal Agromet
Perhimpi Vol 20 no1, 2006.

DAFTAR ISI

Halaman
DAFTAR TABEL ………………………………………………………. ix
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... x
DAFTAR LAMPIRAN
xi
1 . PENDAHULUAN
Latar Belakang .................................................................................. 1-1
Perumusan Masalah……………………………………………….. 1-3
Kerangka Penelitian……………………………………………….. 1-3
Tujuan Penelitian ………………………………………………….. 1-5
Manfaat Penelitian ………………………………………………… 1-5
Hipotesis …………………………………………………………… 1-5
Tata Nama Simbol ……………………………………………
1-6
Kajian 1:
2 . ANALISIS BENTUK KONSTRUKSI RUMAH PLASTIK
Pendahuluan
…………………………………………….. 2-1
Bahan dan Metode
……………………………………. 2-5

Hasil dam Pembahasaan
…………………………………….. 2-7
Simpulan
…………………………………………………… 2-13
Tata Nama Simbol ………………………………………………… 2-14
Kajian 2:
3. ANALISIS RADIASI SURYA DI DALAM RUMAH PLASTIK
Pendahuluan
…………………………………………….. 3-1
Bahan dan Metode
…………………………………….. 3-3
Hasil dan Pembahasaan
…………………………………….. 3-8
Simpulan
…………………………………………………... 3-24
Tata Nama Simbol …………………………………………………. 3-25
Kajian 3:
4. SIMULASI PERUBAHAN SUHU DI DALAM RUMAH PLASTIK
Pendahuluan …………………………………………………….. 4-1
Bahan dan Metode

…………………………………………… 4-2
Hasil dan Pembahasaan
……………………………………. 4-5
Simpulan …………………………………………………………. 4-22
Tata Nama Simbol ………………………………………………. 4-23
5. PEMBAHASAN UMUM …………………………………………….. 5-1
Validasi Model ……………………………………………………. 5-2
Hasil Simulasi ………………………………………………………….

5-5 Aplikasi Perangkat Lunak …………………………………………… 5-7
Tata Nama Simbol ………………………………………………..
5-8
6. SIMPULAN UMUM DAN SARAN ………………………………….. 6-1
7. DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………… 7-1
8. LAMPIRAN ………………………………………………………….. 8-1

DAFTAR TABEL
Halaman
2.1 Koefisien konveksi alami, dan ventilasi

……………………………..2-12

3.1 Koefisien transmisivity (t) pada plastik PE berproteksi UV ……………3-8
3.2 Keadaan cuaca pada tanggal 22 Agustus 05 disekitar rumah plastik ……3-11
3.3 Pola radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik tipe hexagonal
menggunakan plastik PE UV 14 % pada tanggal 22 Agustus 2005 ...…..3-12
3.4 Pola radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik tipe tunnel
menggunakan plastik PE UV 14 % pada tanggal 22 Agustus 2005…… 3-13
3.5 Pola radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik tipe hexagonal
(plastikUV14%) tanggal 22 Agustus 2005 …….…………………….. 3-15
3.6 Pola radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik tipe hexagonal
(plastik UV 6 %) tanggal 22 Agustus 2005 ……………………………3-15
3.7 Pola radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik tipe hexagonal
(plastik UV 0 %) tanggal 22 Agustus 2005 ……………………………3-16
3.8 Pola suhu harian pada rumah plastik tipe hexagonal menggunakan plastik PE
pada tanggal 22 Agustus 2005 dengan lantai tanah ………………….....3-19
3.9

Pola suhu harian pada rumah plastik tipe tunnel menggunakan plastik PE
pada tanggal 22 Agustus 2005 dengan lantai tanah ...………………….3-21

3.10 Pola suhu harian pada rumah plastik tipe hexagonal menggunakan
plastik PE pada tanggal 22 Agustus 2005 dengan lantai rumput ……...3-22
3.11 Pola suhu harian pada rumah plastik tipe tunnel menggunakan plastik
PE pada tanggal 22 Agustus 2005 dengan lantai rumput ........................3-22
3.12 Suhu rata rata di dalam rumah plastik pada kemiringan cover ß = 25o …3-23
4.1

Pola suhu rata rata harian pada sistem rumah plastik ………………….. 4-5

4.2

Nilai parameter parameter yang digunakan dalam simulasi pada
Tanggal 22 Agustus 2005

…………………………………………. 4-17

4.3

Pola suhu rata rata harian pada sistem rumah plastik hasil simulasi ….. 4-18

5.1

Perbedaan suhu dalam sistem rumah plastik tipe hexagonal pada
kondisi terbaik terhadap kondisi standar…………….………………….. 5-6

Halaman
5.2

Radiasi surya di dalam rumah plastik menggunakan plastik PE
pada hari cerah (22 Agustus 2005)……….. …………………………… 5-7

DAFTAR GAMBAR

Halaman
1.1
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5

2.6
2.7
2.8
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
4.1
4.2

4.3
4.4
4.5

4.6
4.7

Kerangka penelitian …………………….…………………………... 1-4
Sudut datang radiasi surya terhadap kemiringan cover rumah plastik 2-2
Sudut datang radiasi surya pada kemiringan cover rumah plastik
tipe tunnel ……………………………………………………………… 2-3
Prototype rumah plastik tipe hexagonal ….………………………. 2-6
Prototype rumah plastik tipe tunnel . …………………….…………. 2-6
Pola kosinus sudut datang radiasi surya terhadap penutup rumah
plastik tipe hexagonal dengan beberapa kemiringan ß pada tanggal
22 Agustus 2005 …………………………………………………. 2-8
Pola kosinus sudut datang radiasi surya terhadap penutup rumah
plastik tipe tunnel………………………………………………….. 2-8
Presentase perubahan koefisien transmisi setiap jam ……………… 2-9
Persentase transmisi terhadap variasi sudut ketinggian surya
(Mastalerz 1997) ………………………………………………….. 2-9
Penangkapan radiasi surya di dalam rumah plastik ……………… 3-5
Kurva karakteristik plastik PE berproteksi UV 0 %, 6 %, dan 14 %
radiasi surya di dalam rumah plastik...………………………….
3-8
Keadaan cuaca di luar rumah plastik pada tanggal 22 Agustus 2005 3-11
Validasi suhu di dalam rumah plastik tipe hexagonal ……………… 3-14
Validasi suhu di dalam rumah plastik tipe tunnel ………………… 3-14
Pola radiasi surya ultaviolet pada beberapa jenis plastik PE
berproteksi UV…………………………………………………….. 3-16
Pola radiasi surya visible pada beberapa jenis plastik PE
berproteksi UV…………………………………………………….. 3-17
Pola radiasi surya inframerah pada beberapa jenis plastik PE
berproteksi UV………………………………………………..
3-18
Model fisik suhu di dalam rumah plastik…………………………… 4-3
Pola suhu Tc, Tin, Tss , dan Ts dengan plastik PE berproteksi UV 0 %
6 % dan 14 % dengan ß= 25o,lantai tanah rumah plastik tipe
hexagonal …………………………………………………………. 4-7
Pola suhu Tc, Tin, Tss , dan Ts pada plastic PE UV 14 %, ß= 25o , 50o
lantai rumput rumah plastik tipe hexagonal……………………
4-9
Pola K harian dengan kemiringan ß = 25o , 50o tanggal 19 Juni 06
dan 27 Juni 06 pada rumah plastik tipe hexagonal dan tunnel…
4-11
Pola suhu Tc, Tin, Tss , dan Ts pada plastik PE UV 14 %, dengan
beberapa jenis lantai (tanah dan rumput) tanggal 22 Agustus 05
dan 27 Juni pada umah plastik tipe hexagonal …………………… 4-12
Validasi Tc, Tin, dan Tss pada rumah plastik tipe hexagonal ……… 4-15
Validasi Tc, Tin, dan Tss pada rumah plastik tipe tunnel .…………… 4-16

Halaman
5.1 Perbedaan antara suhu cover rumah plastik tipe hexagonal (Tc) hasil
simulasi terhadap hasil pengujian ……………………………………. 5-3
5.2 Perbedaan antara suhu udara di dalam rumah plastik tipe hexagonal (Tin)
hasil simulasi terhadap hasil pengujian……………………………….. 5-3
5.3 Perbedaan antara suhu permukaan tanah rumah plastik tipe hexagonal (Tss)
hasil simulasi terhadap hasil pengujian……………………………….. 5-4
5.4 Perbedaan antara suhu di dalam tanah rumah plastik tipe hexagonal (Ts )
hasil simulasi terhadap hasil pengujian………………………………. 5-4
5.5 Hasil simulasi pada kondisi terbaik………………............................... 5-5

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
8.6

Data hasil pengamatan cuaca di sekitar rumah plastik……………… 8-1
Data hasil pengamatan radiasi surya di sekitar rumah plastil ……… 8-6
Pola suhu harian hasil pengujian lapangan …………………………… 8-11
Pola suhu harian hasil simulasi……………………………………….. 8-21
Gambar desain rumah plastik………………………………………… 8-31
Program radiasi surya dan suhu pada sistem rumah plastik…………. 8-35

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tanaman perlu suatu kondisi yang optimum untuk pertumbuhan dan perkembangannya. Penggunaan rumah plastik sebagai media tanam merupakan cara
yang tepat untuk memodifikasi iklim mikro, sehingga mendekati kondisi optimum.
Fungsi rumah plastik adalah untuk menciptakan kondisi yang sesuai bagi tanaman, sebagai bangunan untuk melindungi tanaman dari pengaruh cuaca buruk
seperti hujan, angin kencang, serta untuk melindungi tanaman dari serangan hama
dan penyakit (Seeman 1974; Takakura 1989).
Pada umumnya bentuk rumah plastik di negara tropik mengikuti bentuk rumah
plastik di negara sub tropik (standard peak, sere dan arch), sehingga suhu rumah
plastik di negara tropik pada siang hari dapat mencapai lebih besar dari 40 oC dan
menyebabkan tanaman menjadi layu.
Iklim merupakan salah satu faktor penting yang mempengaruhi kondisi
lingkungan di dalam rumah plastik. Elemen iklim tersebut meliputi radiasi surya,
suhu udara, kelembaban udara, arah angin, kecepatan angin, dan curah hujan.
Kondisi termal dan pola aliran udara di dalam rumah plastik tergantung pada
elemen iklim tersebut. Kecepatan angin, arah angin dan bentuk konstruksi
bangunan berpengaruh terhadap laju ventilasi alami dan sirkulasi udara di dalam
rumah plastik.
Dalam rangka menghindari suhu yang tinggi tersebut, perlu kiranya di- rancang
konstruksi bentuk rumah plastik yang optimal. Adapun beberapa kriteria yang
perlu diperhatikan antara lain: jenis plastik, sudut kemiringan penutup (cover)
rumah plastik dengan bidang harisontal (ß), bahan material rangka rumah plastik
dan jenis lantai rumah plastik (af).
Jenis plastik akan mempengaruhi pola radiasi surya yang masuk ke dalam rumah
plastik. Radiasi surya meliputi: 1) radiasi surya ultraviolet (UV), 2) radiasi surya
visible yang berimpit dengan radiasi surya PAR (Photosintheticaly Active
Radiation) pada kisaran panjang gelombang 380 nm hingga 680 nm. Radiasi
surya PAR tersebut merupakan radiasi surya yang optimum pada fotosintesa
tanaman (Ksenzhek 1986). Radiasi surya diluar PAR yaitu ultraviolet dan
inframerah dapat meningkatkan suhu di dalam rumah plastik.
Tabatabaie (2005) menyatakan dengan penyaringan radiasi surya dengan cara
memantulkan radiasi surya inframerah dengan lapisan film, akan meningkatkan
berat bersih dan kadar kosentrasi kalsium pada tomat. Runkle (2005) memfilter
radiasi surya inframerah dengan lapisan film, dan menurunkan suhu di dalam
rumah plastik.
Model iklim mikro di dalam rumah plastik untuk mendapatkan kondisi suhu yang
optimum dilakukan oleh peneliti terdahulu (Boulard et al., 2005; Chunnasit et al.,
2006; Hemming et al., 2006) dengan mengembangkan bahan plastik film, dan
menggunakan plastik double film, dan sifat transmisivity sebagai cover rumah
plastik. Baile et al. (2002) membuat konstruksi rumah plastik dengan memperhatikan arah angin untuk menempatkan letak ventilasi. Baodoin (2002)
membuat kontruksi rumah plastik dengan menggunakan plastik film dan ventilasi
terbuka secara permanen. Kontruksi tersebut dapat menurunkan perbedaan suhu
antara di luar dan di dalam rumah plastik hingga 2 oC.

Connellan (2005) telah memodifikasi rumah plastik dengan memperhatikan:
bentuk, ukuran dan konfigurasi atap penutup rumah plastik serta memperhatikan
sistem ventilasi. Langton (2002) melakukan penelitian dengan menggunakan
sensor inframerah dan menggunakan cermin untuk mengubah arah cahaya inframerah di dalam rumah plastik, metoda tersebut menurunkan suhu sebesar 2 oC.
Model simulasi untuk memprediksi suhu pada sistem rumah plastik yang terdiri
atas empat layer telah dilakukan oleh (Takakura 1989; Avisar et al.,1982; Koning
2005) untuk optimasi pertumbuhan tanaman tomat dengan mengendalikan suhu di
dalam rumah plastik.
Rumah plastik yang digunakan dalam penelitian adalah rumah plastik bentuk
tunnel dan hexagonal. Kedua bentuk dirancang untuk membandingkan pola
radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik pada posisi horisontal dan vertikal.
Ada tiga perlakuan dalam penelitian ini yakni : 1) perlakuan pemilihan jenis
plastik UV sebagai cover rumah plastik, 2) perlakuan pemilihan bahan lantai
rumah plastik sebagai (absorbance), 3) pengaturan kemiringan sudut antara cover
rumah plastik terhadap bidang horisontal (ß).
Adapun besaran fisis yang diamati intensitas spektrum radiasi surya cahaya
tampak, ultraviolet, inframerah, suhu penutup rumah plastik, suhu di dalam rumah
plastik, suhu permukaan tanah dan suhu di dalam tanah pada kedalaman 30 cm.
Pada akhirnya membuat model dengan prediksi besaran fisis tersebut secara
simulasi
Perumusan Masalah
Penggunaan rumah plastik di daerah tropik berakibat pada peningkatan suhu di
dalam rumah plastik tersebut ke tingkat yang dapat mengganggu pertumbuhan
tanaman. Penelitian ini berupaya untuk mencari konfigurasi rumah plastik yang
dapat menghindari peningkatan suhu tersebut. Pemecahan dapat diperoleh dari
kajian terhadap penggunaan jenis plastik, konstruksi dan jenis lantai.
Kerangka Penelitian
Penelitian meliputi tiga kajian yaitu : 1) analisis konstruksi, 2) analisis radiasi
surya di dalam rumah plastik, dan 3) simulasi perubahan suhu di dalam sistem
rumah plastik.
Pada kajian pertama, bentuk rumah plastik yang dirancang adalah bentuk vertikal
berupa atap berbentuk hexagonal dengan kemiringan yang dapat diubah ubah, dan
terdapat ventilasi pada bagian bawah dan atas. Rumah plastik yang lain berbentuk
horisontal berupa terowongan (tunnel) serta kemiringan atap nya tetap dan
terdapat ventilasi pada kedua sisi pintu, dan bagian atas. Adapun besaran fisis
yang dikaji pada rumah plastik tersebut yaitu : 1) sifat fisis plastik, 2) sudut
kemiringan cover dengan bidang horisontal, dan 3) jenis lantai.
Pada kajian kedua dilakukan analisis radiasi surya di dalam rumah plastik.
Bedasarkan pengujian plastik akan didapatkan kurva transmisivity, yang
merupakan fungsi dari panjang gekombang radiasi surya, berbantuan kurva
transmisivity tersebut, pola radiasi surya di dalam rumah plastik dapat diprediksi.

Analisis spektrum radiasi surya
di dalam rumah plastik
jenis
plastik

transmisivity

Analisis konstruksi rumah plastik
bentuk
geometri

sudut kemiringan
cover

pola radiasi surya
di dalam rumah
plastik

jenis lantai

koefisien absorpsi

simulasi

pola suhu

Kajian simulatif
kondisi
terbaik

selesai

Gambar 1.1 Kerangka penelitian

Bagan kerangka penelitian tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.1, konstruksi
rumah plastik yang optimum dikaji berdasarkan: jenis plastik, sudut kemiringan
cover plastik dan jenis lantai. Kajian jenis plastik akan menghasilkan pola radiasi
surya, ketiga faktor tersebut akan menghasilkan pada pola suhu di dalam rumah
plastik dengan kondisi terbaik.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian adalah menyusun dan mengembangkan model radiasi surya dan
suhu di dalam rumah plastik, serta mendapatkan persamaan pindah panas yang
dibangun berdasarkan panjang gelombang radiasi surya.
Adapun tujuan spesifik adalah : 1) mendapatkan kemiringan optimum cover
rumah plastik terhadap bidang horisontal (ß) serta koefisien konveksi alami dan
ventilasi, 2) mendapatkan dan mengkaji persamaan fungsi kurva transmisivity
bahan plastik dan pola radiasi surya, serta suhu di dalam rumah plastik dengan
kondisi terbaik, 3) mengkaji dan mendapatkan pola suhu di dalam sistem rumah
plastik dan pengaruhnya terhadap perlakuan penggunaan plastik PE berproteksi
UV, rumput sebagai lantai, dan kemiringan cover rumah plastik.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah: 1) menyediakan
informasi perangkat lunak hasil simulasi radiasi surya dan suhu optimal di dalam
rumah plastik, sebagai bahan pertimbangan pemanfaatan untuk pe- ngembangan
lebih lanjut, 2) memberikan alternatif perangkat lunak sebagai kondisi optimum
bagi industri tanaman dalam memproduksi komoditas horti- kultura yang spesifik.
Hipotesis
1. Konstruksi bentuk rumah plastik berpengaruh pada suhu di dalam sistem
rumah plastik.
2. Jenis plastik berpengaruh pada pola radiasi surya dan suhu di dalam rumah
plastik.

Tata Nama Simbol
Simbol
UV
VIS
PAR
IR
af
ß

Keterangan
radiasi surya ultraviolet
radiasi surya visible
radiasi surya photosintheticaly Active Radiation
radiasi surya inframerah
albedo bahan lantai rumah plastik
sudut antara cover rumah plastik terhadap
bidang horisontal

Satuan
W/m2
W/m2
W/m2
W/m2
%
o

Kajian 1:
2. ANALISIS KONSTRUKSI RUMAH PLASTIK
Pendahuluan
Rumah plastik sebagai suatu bangunan dengan bahan cover (atap)
transparan yang membutuhkan energi radiasi surya untuk perkembangan dan
pertumbuhan tanaman di dalamnya. Bentuk dan bahan cover rumah plastik
merupakan hal yang perlu diperhatikan untuk memprediksi koefisien ventilasi
dan radiasi surya yang ditransmisi ke dalam rumah plastik tersebut (Lindley dan
Whitaker, 1996).
Bentuk cover yang umum di negara subtropis dijadikan referensi bagi
bentuk atap di negara tropis. Bentuk cover tersebut yaitu bentuk flat, shed,
satandard peak, dan semi monitor (Lindley dan Whitaker, 1996).
Pada siang hari suhu udara di dalam rumah plastik dapat mencapai lebih
besar dari 40 oC, untuk mengatasi masalah tersebut perlu diperhatikan bentuk
geometri bangunan dan sirkulasi udara di dalam rumah plastik tersebut.
Pada penelitian ini ada empat factor yang perlu diperhatikan dalam
konstruksi rumah plastik yaitu : 1) bentuk dan karakteristik optic bahan cover, 2)
sifat fisis bahan, 3) bahan lantai dan 4) letak dan ukuran ventilasi.
Bentuk geometri rumah plastik yang digunakan dalam penelitian adalah
bentuk rumah plastik tipe tunnel dan hexagonal. Bahan penutup rumah plastik
adalah plastik PE (Polyethylene) berproteksi ultraviolet (UV). Bahan konstruksi
menggunakan besi siku dan pelat. Bahan lantai rumah plastik menggunakan tanah
dan tanah yang ditanami rumput. Sistem ventilasi dipasang secara permanen pada
bagian atas yang berbatasan dengan penutup rumah plastik, dan bagian bawah
yang berbatasan dengan lantai.
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan kemiringan optimum cover
rumah plastik terhadap bidang horisontal (ß) serta koefisien konveksi alami (hi)
dan koefisien ventilasi (hv) pada rumah plastik tipe hexagonal dan tunnel.
Pendekatan Teoritis
Sudut Datang Radiasi Surya terhadap Cover Rumah Plastik
Sudut antara radiasi surya datang terhadap cover rumah plastik (θ)
tergantung pada orientasi atap tersebut dan posisi matahari (Abdullah et al.,

1998). Posisi sudut ketinggian matahari (a) di suatu tempat pada latitute (φ)
ditentukan dengan rumus:
sin α = cos φ cos δ cos h + sin φ sin δ

(2.1)

Pada rumah plastik tipe hexagonal, sudut datang radiasi surya pada
kemiringan atap bangunan terhadap horisontal (ß), saat matahari di timur, nilai K
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 adalah :
Kt = cos (90-β-α)

(2.2)

Pada kemiringan ß yang sama, besar nilai K pada cover rumah plastik
disebelah barat adalah :
Kb = cos (90+β-α)

(2.3)

Besar nilai K untuk cover rumah plastik tipe hexagonal rata rata adalah :
Khexagonal = (Kt + Kb)/2

(2.4)

?
?
? = 90 - ß - a
K = COS ?

a

9

90

9
o

o

o

0

0

ß

ß

? = 90 - ß - a
K = COS ?

Gambar 2.1 Sudut datang radiasi surya terhadap kemiringan cover rumah
plastik
Pada rumah plastik tipe tunnel, perhitungan sudut datang radiasi surya pada
kemiringan cover terhadap horisontal yang berorientasi timur barat seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.2, dilakukan dengan membagi cover rumah plastik
menjadi sepuluh bagian.yang sama. Sudut kemiringan cover rumah plastik (ß)

masing masing untuk posisi matahari dari timur ke barat sebesar 72o (ßt1 dan
ßb1) , 54o (ßt2 dan ßb2), 36o (ßt3 dan ßb3),18o (ßt4 dan ßb4) dan 0o (ßt5 dan ßb5).
b

t
t
ßt

ßt

ß
b5

b

ß
b4

t

b
ßt

ß
b3

b

t
ßt

ß
b2

t

ßt

T

0

18

ß

b
B

b1

Gambar 2.2 Sudut datang radiasi surya pada kemiringan cover rumah
plastik tipe tunnel
Besar nilai K akibat sudut kemiringan ß, ketika posisi matahari disebelah
timur adalah sebagai berikut :
Kt1 = cos (90o - ßt1 – a)

(2.5)

Kt2 = cos (90o – ßt2 – a)

(2.6)

Kt3 = cos (90o – ßt3 – a)

(2.7)

Kt4 = cos (90o – ßt4 – a)

(2.8)

Kt5 = cos (90o – ßt5 – a)

(2.9)

Besar nilai Kt rata rata cover rumah plastik ketika posisi matahari di timur
adalah
Kt = (Kt1 + Kt2 + Kt3 + Kt4 + Kt5)/5

(2.10)

Besar nilai Kb akibat sudut kemiringan ß, ketika posisi matahari disebelah
barat adalah sebagai berikut :
Kb1 = cos (90o + ßb1 – a)
o

(2.11)

Kb2 = cos (90 + ßb2 – a)

(2.12)

Kb3 = cos (90o + ßb3 – a)

(2.13)

Kb4 = cos (90o + ßb4 – a)

(2.14)

Kb5 = cos (90o – ßb5 – a)

(2.15)

Besar nilai Kb rata rata cover rumah plastik ketika posisi matahari di barat adalah
Kb = (Kb1 + Kb2 + Kb3 + Kb4 + Kb5)/5

(2.16)

Besar nilai K untuk cover rumah plastik tipe tunnel rata rata adalah :
Ktunnel = (Kt + Kb)/2

(2.17

Koefisien Konveksi Alami
Pindah panas secara konveksi alami, disebabkan perbedaan antara suhu
cover (Tc) dan suhu di dalam rumah plastik (Tin), serta diameter (d) rumah plastik
tersebut.

Persamaan perhitungan koefisien konveksi alami (hi) untuk rumah

plastik tipe tunnel ( Holman 1994) adalah sebagai berikut:
hi = 1.32 {(Tc – Tin)/d}0.25

(2.18)

Persamaan untuk perhitungan koefisien konveksi alami (hi) untuk rumah
plastik tipe hexagonal tergantung dari tinggi rumah plastik (h) dapat ditulis
sebagai berikut (Holman, 1994):
hi = 1.42 {(Tc – Tin)/h} 0.25

(2.19)

Koefisien Ventilasi
Ventilasi alami adalah proses pergantian udara dari luar ke dalam rumah
plastik tanpa bantuan peralatan mekanik. Koefisien pindah panas karena pengaruh
ventilasi (hv) didekati dengan persamaan Bot (1983) adalah sebagai berikut:
hv = Fv Ca
Fv = ? a vin
Keterangan simbol notasi :
Fv : fluks volume pertukaran udara (kg/m2.s)
Ca : panas jenis udara (Joule/kg. oC)
?a

: massa jenis udara (kg/m3)

vin : kecepatan angina di dalam rumah plastik (m/s)

(2.20)

(2.21)

Bahan dan Metode
Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan pada bulan Juni 2005 – Juni 2006 di Laboratorium
Lapangan TEP Leuwikopo FATETA IPB Darmaga Bogor.

Bahan dan Alat
Bahan dan peralatan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas 1)
plastik Poly Ethylene (PE) berproteksi UV 6 % dengan ketebalan 0.3 mm, 2)
plastik PE berproteksi UV 14 % dengan ketebalan 0.3 mm, 3) plastik PE tanpa
proteksi UV dengan ketebalan 0.3 mm, 4) kain kasa, 5) besi pelat, dan besi
siku sebagai rangka rumah plastik, 6) rumput gajah sebagai lantai rumah
plastik

Prosedur Percobaan
Membuat prototype plastik tipe hexagonal.rumah
2. Membuat prototype rumah plastik tipe tunnel.
3

Melakukan pengukuran sudut kemiringan antara cover rumah plastik terhadap
bidang horiosontal (ß) secara simulasi.

4. Melakukan perhitungan koefisien konveksi alami di dalam rumah plastik tipe
hexagonal dan tunnel.
5. Melakukan perhitungan koefisien ventilasi di dalam rumah plastik tipe hexagonal dan tunnel.
Bentuk konstruksi prototipe rumah plastik hexagonal adalah seperti pada
Gambar 2.3, dengan tinggi 3 m terdiri atas besi pelat dengan atap nya plastik PE
berproteksi UV 6% , 14 % dan tanpa proteksi UV, dan besi siku. Pada bagian atas
dan bawah rumah plastik terdapat ventilasi.
Bentuk prototype rumah plastik tipe tunnel adalah seperti pada Gambar 2.4,
setinggi 2 meter terdiri atas plastik PE berproteksi UV 6 %, 14 %, dan tanpa
proteksi UV. Rangka rumah plastik tersebut terdiri atas besi siku, dan pelat, serta
pada kedua pintu dan sisi atas dan bawah rumah plastik terdapat ventilasi terbuat
dari kain kasa.

Gambar 2.3 Prototype rumah plastik tipe hexagonal

Gambar 2.4 Prototype rumah plastik tipe tunnel

Hasil dan Pembahasan
Sudut Datang Radiasi Surya terhadap Penutup Rumah Plastik
Sudut datang radiasi surya terhadap cover rumah (θ) bergantung pada sudut
deklinasi matahari (d), sudut lintang (φ), dan sudut jam (h). Pada rumah plastik
tipe hexagonal sudut θ tersebut dapat diubah ubah dengan mengatur sudut kemiringan antara cover plastik terhadap bidang horisontal (ß).
Pada cover rumah plastik dengan menggunakan plastik transparan serta
mengatur kemiringan ß akan megubah besarnya kosinus θ yang dinyatakan
dengan K, dan mempengaruhi intensitas radiasi surya yang diserap cover rumah
plastik. Kondisi tersebut akan berpengaruh pada suhu cover (Tc) pada rumah
plastik.
Pada penggunaan plastik transparan tersebut, selain di serap (absorpsi)
cover rumah plastik, sebagian besar radiasi surya di teruskan (transmisi) ke dalam
rumah plastik, dan sebagian kecil di pantulkan (refleksi) ke angkasa. Pada saat
tiba di lantai radiasi surya tersebut di pantulkan kembali oleh lantai rumah plastik,
dan sebagian di absorpsi lantai, dan sebagian kecil di transmisikan ke dalam
tanah. Pada akhirnya hanya radiasi surya gelombang panjang dari intensitas
radiasi tersebut yang terperangkap di dalam rumah plastik, sambil membawa
paket energi dan akan memberikan kontribusi suhu di dalam rumah plastik
tersebut.
Gambar 2.5 menunjukkan hasil simulasi pola kosinus θ harian rumah plastik
tipe hexagonal dan tunnel pada tanggal 22 Agustus 2005 yang merupakan hari
cerah. Hasil simulasi tersebut menunjukkan semakin besar sudut kemiringan ß,
menyebabkan nilai K semakin mengecil. Hal ini akan berpengaruh pada pola suhu
cover rumah plastik (Tc), dan menurunkan suhu Tc tersebut.
Hasil simulasi pada rumah plastik tipe hexagonal dengan kemiringan tetap
25o terhadap horisontal, kosinus sudut datang radiasi matahari terhadap penutup
rumah plastik rata rata sebesar 0.59 dan terbesar 0.8 pada pukul 12.00.
Pada rumah plastik tipe tunnel seperti yang disajikan pada Gambar 2.6,
kosinus sudut datang radiasi matahari terhadap penutup rumah plastik rata rata
sebesar 0.48 dan terbesar 0.66 pada pukul 12.00. Hal ini mengakibatkan radiasi
yang jatuh pada penutup rumah plastik pada pukul 12.00 bernilai maksimal, dan

radiasi pada penutup rumah plastik tipe hexagonal lebih besar dibandingkan
terhadap rumah plastik tipe tunnel.
Pada Gambar 2.5 hasil simulasi perubahan sudut β dari 0o, 12.5o, 25o, 37.5o,
50o hingga 67.5o menghasilkan penurunan K rata rata hingga sebesar 0.40. Hal
tersebut menyatakan bahwa perubahan sudut β akan mengurangi intensitas radiasi
surya yang diterima cover rumah plastik, sehingga menurunkan suhu cover (Tc).
1 . 0 0

K

0 . 8 0
0 . 6 0
0 . 4 0
0 . 2 0
0 . 0 0
8

9

1 0

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

P u k u l
K _ h e x - 0

K _ h e x _ 1 2 . 5

K _ h e x _ 2 5

K _ h e x _ 5 0

K _ h e x _ 6 7 . 5

K _ h e x _ 3 7 . 5

K

Gambar 2.5 Pola kosinus sudut datang radiasi surya terhadap penutup
rumah plastik tipe hexagonal dengan beberapa kemiringan β
pada tanggal 22 Agustus 2005

0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0

K-tunnel

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17
waktu

Gambar 2.6 Pola kosinus sudut datang radiasi matahari terhadap penutup
rumah plastik tipe tunnel pada tanggal 22 Agustus 2005
Gambar 2.7 menunjukkan persentase koefisien transmisi setiap jam akibat
sudut datang radiasi surya (K) terhadap penutup rumah plastik tipe sere dengan
kemiringan ß sebesar 25o. Pada Gambar 2.7 menunjukkan bahwa perubahan

persentase transmisi pada pukul 10 hingga pukul 14.00 yaitu pada sudut jam
antara 0o hingga 45o relative konstan, tetapi pada sudut jam 45o hingga 90o turun

Persentase transmisi (%)

secara cepat (Ganguly et al., 2006).

1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
8

9

10 11 12 13 14 15 16 17
Pukul

Persentase transmisi (%)

Gambar 2.7 Persentase perubahan koefisien transmisi setiap jam
(Ganguly et al., 2006)
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Sudut ketinggian matahari

Gambar 2.8 Persentase transmisi terhadap variasi sudut ketinggian surya (a)
(Mastalerz 1997)
Gambar 2.8 menunjukkan hubungan antara persentase transmisi dengan
berbagai variasi kemiringan sudut ketinggian matahari (a). Pada Gambar 2.6
menunjukkan bahwa radiasi surya yang di transmisi ke dalam rumah plastik
bernilai relative konstan sebesar 0.9 pada kemiringan sudut a berkisar antara 0o
hingga 45o, tetapi pada kemiringan a antara 45o hingga 90o radiasi surya yang di
transmisi menurun dengan cepat dari 0.9 hingga 0 (Mastalerz, 1997)

Radiasi surya PAR relative konstan, apabila sudut a dinaikkan hingga 30o,
tetapi radiasi surya PAR tersebut menurun dengan cepat jika sudut a dinaikkan
dari 30o hingga 90o (Chunnasit et al., 2006).
Berdasarkan Gambar 2.8 dalam rangka menurunkan suhu di dalam rumah
plastik, diupayakan sudut ketinggian matahari (a) antara 45o hingga 90o, maka
untuk menghindari radiasi surya tegak lurus pada siang hari (pukul 12.00) sudut
kemiringan cover ß diubah dari 45o hingga 90o. Hasil penelitian pada Gambar 2.5
menunjukkan mengubah kemiringan ß dari 0o hingga 67.5o pada pukul 12.00
menurunkan nilai K dari 0.90 menjadi 0.35.
Sifat Reflektif Pada Bahan Lantai Rumah Plastik
Perlakuan lantai pada penelitian ini menggunakan tanah dan rumput pada
kedua tipe rumah plastik tersebut. Pada tanah mempunyai sifat memantulkan
spektrum gelombang radiasi surya (albedo) sebesar 0.2, sedangkan pada rumput
mempunyai albedo sebesar 0.1 ((Lambers et al., 1998).
Berdasarkan nilai albedo tersebut perlakuan lantai ditanami rumput, maka
spektrum radiasi gelombang panjang terperangkap di dalam rumah plastik lebih
rendah dari pada rumah plastik berlantai tanah. Hal ini akan memungkinkan suhu
di dalam rumah plastik dengan perlakuan rumput lebih rendah dibandingkan
rumah plastik berlantai tanah. Besarnya albedo bergantung pada sudut elevasi
surya, warna tanah, kandungan air pada permukaan tanah (Campbell 1997).
Pengaruh perbedaan albedo akan mengurangi absorpsi radiasi surya pada
permukaan. Albedo tersebut akan berpengaruh terhadap tanaman dan suhu udara
pada sistem tersebut (Lambers et al., 1998).
Koefisien Konveksi Alami dan Ventilasi Pada Rumah Plastik Tipe Hexagonal
dan Tipe Tunnel
Koefisien ventilasi pada rumah plastik bergantung pada letak dan arah
angin. Besaran fisis yang berpengaruh pada pertukaran fluks udara di dalam
rumah plastik, sehingga mempengaruhi nilai koefisien ventilasi (hv) adalah :
massaa jenis udara (? a), kecepatan angin (m/s) dan panas jenis udara (kJ/kg oC).

Ventilasi tersebut membantu pertukaran udara di dalam rumah plastik, dan mencegah peningkatan suhu yang tinggi, khusus nya pada siang hari.
Perhitungan koefisien ventilasi rata rata menggunakan persamaan (2.20),
dengan rata rata kecepatan angin di dalam rumah plastik harian selama pengambilan data lapangan, seperti yang disajikan pada Tabel 2.1
Pada rumah plastik tipe tunnel, ventilasi dipasang sejajar pada kedua pintu
arah utara-selatan dengan luas sebesar 3.57 m2, dan ventilasi samping terletak
pada bagian atas dan bawah arah timur-barat dengan luas sebesar 2 m2. Pada
rumah plastik tipe hexagonal ventilasi dipasang di sekeliling atas dan bagian
bawah rumah plastik, dengan luas sebesar 2.1 m2, dan sebuah pintu dengan luas 5
m2.
Besar luasan dan posisi ventilasi berpengaruh pada besarnya peluang
kecepatan angin yang masuk ke dalam rumah plastik. Peluang untuk memperbesar
kemungkinan angin yang masuk ke dalam rumah plastik dapat dilakukan dengan
cara memasang ventilasi disekeliling bagian atas dan bawah rumah plastik,
dengan kondisi saling berhadap hadapan.
Perpindahan panas secara konveksi alami, akibat perpindahan suhu cover
terhadap suhu udara di dalam rumah plastik. Perhitungan koefisien konveksi alami
pada rumah plastik tipe hexagonal dan tunnel menggunakan persamaan (2.18),
dan (2.19), dengan mengambil nilai rata rata perbedaan suhu cover (Tin) terhadap
suhu udara di dalam rumah plastik (Tin) selama pengujian di lapangan, seperti
yang disajikan pada Tabel 2.1.
Hasil pengujian lapangan menunjukkan nilai koefisien konveksi alami rata
rata pada rumah plastik tipe hexagonal dan tipe tunnel masing masing bernilai
sebesar 1.54 W/m2 oC dan 1.45 W/m2 oC . Hal tersebut menunjukkan perbedaan
antara suhu cover terhadap suhu di dalam rumah plastik pada kedua tipe rumah
plastik tersebut relatif sama besar.
Hasil pengujian lapangan nilai koefisien ventilasi alami pada rumah plastik
tipe hexagonal rata rata sebesar 50 W/m2.oC, sedangkan pada tipe tunnel sebesar
55 W/m2 oC. Hasil tersebut menunjukkan laju pertukaran udara di dalam rumah
plastik tipe tunnel lebih cepat dari pada tipe hexagonal.

Nilai koefisien konveksi (hi) alami rumah plastik tipe tunnel sebesar 5 W/m2
o

C, sedangkan koefisien ventilasi (hi) tipe sere sebesar 5 W/m2 oC (Takakura

1998). Perbedaan hasil koefisien hi tersebut dengan hasil penelitian kemungkinan
disebabkan kondisi kelembaban udara di dalam rumah plastik di Jepang lebih
lembab dan memungkinkan perbedaan suhu cover rumah plastik terhadap suhu
udara di dalam rumah plastik lebih besar.
Tabel 2.1 Koefisien Konveksi Alami, Konveksi Ventilasi
Tgl

Vw_out

11-Jun-05
13-Jun-05
20-Jun-05
22-Agt-05
28-Agt-05
29-Agt-05
30-Agt-05
26-Okt-05
31-Okt-05
12-Jun-06
13-Jun-06
19-Jun-06
20-Jun-06
27-Jun-06
Rata-rata

m/s
0.4
0.5
0.5
0.5
0.6
0.4
0.2
0.4
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.6
0.5

hi
hexagonal
W/m2. oC
1.60
1.62
1.55
1.59
1.59
1.57
1.60
1.61
1.60
1.58
1.20
1.37
1.54
1.55
1.54

hv
hexagonal
W/m2. oC
49.5
50.6
50.6
49.5
49.5
50.6
51.7
49.5
50.6
47.3
49.5
49.5
50.5
50.6
50.0

hi
tunnel
W/m2. oC
1.44
1.59
1.50
1.50
1.50
1.50
1.30
1.40
1.50
1.43
1.41
1.41
1.42
1.43
1.45

hv
tunnel
W/m2. oC
55.0
55.0
56.1
53.9
55.0
55.0
56.1
53.9
56.1
53.9
55.0
55.0
55.0
55.0
55.1

Simpulan
1. Sudut kemiringan cover rumah plastik terhadap bidang horisontal (ß) yang
terbaik hasil simulasi adalah sebesar 70o, untuk menurunkan suhu di dalam
rumah plastik dan menggunakan rumput sebagai lantai rumah plastik, serta
ventilasi dipasang saling berhadapan pada bagian atas dan bawah rumah
plastik.
2. Besar koefisien konveksi alami hi, pada rumah plastik tipe hexagonal
masing masing sebesar 1.54 W/m2 oC, sedangkan untuk tipe tunnel masing
masing sebesar 1.45 W/m2 oC. Besarnya koefisien konveksi tersebut
sebagai indikator, perpindahan panas di dalam rumah plastik tipe
hexagonal lebih cepat dari pada tipe tunnel dalam kondisi letak dan ukuran
ventilasi yang sama.
3. Besar koefisien ventilasi hi, pada rumah plastik tipe hexagonal masing
masing sebesar 50.0 W/m2 oC, sedangkan untuk tipe tunnel masing masing
sebesar 55.1 W/m2 oC. Besarnya koefisien ventilasi tersebut sebagai
indikator, pertukaran udara di dalam rumah plastik tipe tunnel lebih besar
dari pada rumah plastik tipe hexagonal.

Tata Nama Simbol

Simbol

Keterangan

Satuan

arc

tipe rumah plastik

Ca

panas jenis udara

d

diameter rumah plastik tipe tunnel

Fv

fluks volume pertukaran udara

h

tinggi rumah plastik tipe hexagonal

hexagonal

tipe rumah plastik

hi

koefisien konveksi alami

W/m2 oC

hv

koefisien konveksi ventilasi

W/m2 oC

K

kosinus sudut radiasi surya datang

Joule/kg oC
kg/m2s
m

terhadap cover rumah plastik
Kb

kosinus sudut radiasi surya datang
terhadap cover rumah plastik
dengan posisi matahari disebelah barat

Kt

kosinus sudut radiasi surya datang
terhadap cover rumah plastik
dengan posisi matahari disebelah timur
W/m2

PAR

photosintheticaly Active Radiation

PE

polyethylene

rounded

tipe rumah plastik

sere

tipe rumah plastik

standart peak

tipe rumah plastik

Tc

suhu cover rumah plastik

o

C

Tin

suhu di dalam rumah plastik

o

C

tunnel

tipe rumah plastik

UV

ultraviolet

a

posisi sudut ketinggian matahari

af

albedo lantai rumah plastik

ß

sudut antara cover rumah plastik
terhadap bidang horisontal

W/m2
o

%
o

Simbol

Keterangan

ßb

sudut antara cover rumah plastik

Satuan
o

terhadap bidang horisontal dengan posisi
matahari disebelah barat
ßt

sudut antara cover rumah plastik

o

terhadap bidang horisontal dengan posisi
matahari disebelah timur
δ

sudut deklinasi matahari

o

terhadap bidang horisontal
?

latitude

o

Kajian 2:
3. ANALISIS RADIASI SURYA DI DALAM
RUMAH PLASTIK
Pendahuluan
Rumah plastik merupakan salah satu media menjaga agar tanaman
terhindar dari kondisi cuaca yang kurang menguntungkan seperti adanya salju,
angin kencang dan tanaman selalu hangat pada kondisi malam hari (Seeman 1974;
Takakura 1989).
Pada umum nya permasalahan rumah plastik yang berada didaerah tropis,
adalah suhu rumah plastik pada siang hari dapat mencapai lebih besar dari 40 oC
(Conellan 2005). Suhu tersebut dapat menyebabkan tanaman menjadi layu. Salah
satu cara untuk menghindari suhu ekstrim tersebut mengendalikan radiasi surya
yang masuk ke dalam rumah plastik tersebut.
Radiasi surya terdiri atas tiga katagori yaitu radiasi surya ultraviolet,
cahaya tampak dan inframerah. Pada pertumbuhan tanaman radiasi surya PAR
terletak pada daerah cahaya tampak (380 nm – 680 nm) dimanfaatkan untuk
proses fotosintesa yang berguna untuk pertumbuhan akar, batang, daun dan buah
sebagai hasil produksi tanaman tersebut (Ksenzhek et al., 1986; Waaijenberg et
al., 2005; Runkle et al., 2005).
Radiasi surya ultraviolet (< 380 nm) memiliki energi kimia yang tinggi dan
dapat mempengaruhi inti atom yang dilalui nya, sedangkan spektrum inframerah
(> 750 nm) memiliki energi panas yang tinggi dan dapat menggetarkan molekul
yang dilalui nya (Beiser, 1982).
Ketiga jenis radiasi surya tersebut di transmisikan ke dalam rumah plastik,
dan radiasi surya yang di transmisi ke dalam rumah plastik tersebut tergantung
dari sifat optik plastik yang digunakan. Sifat optik tersebut adalah: transmisivity,
reflectivity dan absorptivity.
Radiasi surya inframerah terparangkap kedalam rumah plastik dan
menyebabkan meningkat nya suhu di dalam rumah plastik tersebut. Peningkatan
suhu di dalam rumah plastik dapat dikendalikan dengan menggunakan plastik
yang diberi filter UV dan filter inframerah (Tabatabaie et al., 2005).

Tabatabaie et al. (2005) melakukan penelitian dengan memfilter IR pada
bahan penutup rumah plastik dan berhasil meningkatkan konsentrasi kalsium dan
bobot bersih buah tomat sebesar 15 %. Chunnasit et al. (2006) melakukan
penelitian untuk menentukan efisiensi energi di dalam rumah plastik dengan
menggunakan plastik double film dan mengatur jarak antara plastik.
Hemming et al. (2003) selain mendesain sistem ventilasi juga mengembangkan plastik film setebal 0.2 mm yang terdiri atas bahan proteksi UV dan
warna yang bertujuan untuk mencapai efek pendinginan di dalam rumah plastik.
Sonneveld et al. (2002) mengembangkan plastik polycarbonate yang
terdiri atas dua lapisan dengan bentuk permukaan berkelok-kelok setebal 50 mm.
Plastik tersebut mentransmisikan radiasi surya sebesar 78.8 % dan meningkatkan
energi yang disimpan sebesar 20 %.
Waajenberg et al. (2002) melakukan standarisasi, pengukuran dan pengujian sifat optik material penutup rumah plastik. Sifat optik yang diamati
adalah: sifat mentransmisi cahaya UV, dan IR, perbedaan co-polimer film dan
kecepatan degradasi sifat fisik bahan plastik.
Runkle et al. (2005) melakukan percobaan menggunakan bahan plastik
yang berlapis yang terdiri atas lapisan yang memantulkan IR dan lapisan yang
memantulkan PAR. Perlakuan tersebut menyebabkan perbedaan suhu udara antara
di dalam dan luar rumah plastik sebesar 0.8 oC.
Kleeman (2002) melakukan percobaan pada tanaman selada, dengan
perlakuan memfilter cahaya merah. Hasil menunjukkan perlakuan filter cahaya
merah tidak berpengaruh pada hasil produksi tanaman selada, tetapi kosentrasi
kalsium lebih tinggi dan pertumbuhan tanaman berisi lebih sedikit chlorophyl dan
zat kering.
Spektrum radiasi surya diamati dengan dua perlakuan yaitu: 1) penutup
rumah plastik menggunakan plastik PE berproteksi UV 6 %, 14 % dan tanpa
proteksi UV, 2) lantai rumah plastik ditanami rumput. Pengujian spektrum radiasi
surya di dalam rumah plastik dengan eksperimen di lapangan, serta pengujian
model spektrum radiasi surya dengan simulasi.

Penelitian ini bertujuan untuk: mendapatkan dan mengkaji persamaan
fungsi kurva transmisivity bahan plastik dan pola spektrum, serta suhu di dalam
rumah plastik dengan kondisi yang terbaik.

Bahan dan Metode
Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan pada bulan Juni 2005 – Juni 2006 di Laboratorium Lapangan
TEP Leuwikopo FATETA IPB Darmaga Bogor. Secara geografis tempat penelitian
terletak pada 6o LS dan 107o BT. Pengukuran transmisivity plastik PE berproteksi UV
dilakukan di Sentral Teknologi Polimer Puspitek Serpong.

Pengukuran dilakukan dari pukul 8.00 hingga pukul 17.00. Data Radiasi
surya yang diambil yaitu : ultraviolet (220 nm - 380 nm), visible (380 nm – 680
nm), dan inframerah (680 nm – 1000 nm). Pegambilan data untuk plastik PE
berproteksi 6 % UV pada tanggal 11 Juni, 13 Juni dan 20 Juni 2005. Pengambilan
data untuk plastik PE berproteksi 14 % UV pada tanggal 22 Agustus, 28 Agustus,
29 Agustus, dan 30 Agustus 2005. Pengambilan data untuk plastik tanpa proteksi
UV pada tanggal 26 Oktober dan 31 Oktober 2005. Pada tanggal 12 Juni, dan 13
Juni 2006 pengukuran dilakukan dengan menggunakan plastik PE berproteksi UV
6% dan rumah plastik ditanami rumput. Pada tanggal 19 Juni, 20 Juni, dan 27 Juni
2006 pengukuran dilakukan dengan menggunakan plastik PE berproteksi UV 14
% dan rumah plastik ditanami rumput.
Bahan dan Alat
Bahan digunakan dalam penelitian ini terdiri atas: 1) Plastik Poly Ethylene
(PE) berproteksi UV 6 % dengan Tinuvin sebagai zat anti UV produksi Ciba
Swiss, 2) Plastik Poly Ethylene (PE) berproteksi UV 14 % den