Simpulan Saran Simulasi Sebaran Suhu Udara dan Permukaan Lantai Rumah Tanaman dengan Menggunakan Computational Fluid Dynamics (Cfd)

V. SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

a. Simulasi sebaran suhu udara dan permukaan lantai rumah tanaman dapat dilakukan dengan menggunakan CFD. Suhu permukaan lantai hasil pengukuran berkisar 26.3 – 47.7 o C dan suhu udara di atas permukaan lantai rumah tanaman 45 cm berkisar 23.5 – 39.2 o C, sedangkan suhu permukaan lantai hasil simulasi yang dihasilkan berkisar 26.41 – 39.89 o C dan suhu udara di atas permukaan lantai rumah tanaman 45 cm berkisar 25.43 – 36.40 o C. Validasi sebaran suhu yang diperoleh berkisar 91.18-99.6 untuk radiasi minimum 0 Wm 2 dan 90.79-99.92 untuk radiasi maksimum 1,092 Wm 2 . b. Hasil simulasi CFD dapat diaplikasikan untuk mempelajari pola pindah panas konveksi di atas permukaan lantai rumah tanaman. Nilai pindah panas konveksi yang dihasilkan berkisar 0.30-18.49 W pada saat radiasi minimum 0 Wm 2 dan 2.36-24.12 W pada saat radiasi maksimum 1,092 Wm 2 . c. Aliran udara di atas permukaan lantai rumah tanaman dapat dipelajari dari hasil simulasi CFD dan fungsi ventilasi untuk proses pertukaran udara dapat dibuktikan terjadi di dalam rumah tanaman.

5.2 Saran

a. Perangkat lunak Solidwork® dan metode CFD perlu dipelajari lebih mendalam dan lebih awal, terutama mahasiswa yang akan melakukan penelitian menggunakan metode ini. b. Dalam simulasi CFD penetapan definisi kondisi batas real wall harus lebih diperhatikan dan sesuai dengan tujuan yang akan dicapai, karena definisi real wall yang berbeda akan mempengaruhi hasil simulasi CFD. c. Penelitian lanjutan untuk mendapatkan persamaan empiris dari koefisien pindah panas konveksi h pada lantai perlu dilakukan, dengan model tersebut untuk mempermudah dalam menghitung dan mengetahui keseimbangan panas yang berlaku di rumah tanaman. DAFTAR PUSTAKA Campen JB. 2005. Greenhouse design applying CFD for Indonesian conditions. Wageningan: Agrotechnology Food Innovations. Cengel YA. 2003. Heat Transfer : A Practical Approach Second Edition. New York: McGraw- Hill Companies, Inc. Hanan JJ. 1998. Greenhouses “Advanced Technology for Protected Horticulture”. Cambridge: CRC Press, Boca Raton, London, New York, Washington DC. Impron I, Hemming S, Bot GPA. 2007. Simple greenhouse climate model as a design tool for greenhouses in tropical lowland. Netherland: Kacira M. 2012. Greenhouse environmental control. USA: Agricultural and Biosystem Engineering Controlled Environment Agriculture Center. Kamaruddin R. 1999. A Naturally Ventilated Crop Protection Structure for Tropical Condition [Ph.D Thesis]. Cranfield: SAFE, Cranfield University. Katalog Solar Tuff. http:www.palram.comhtmlsproduct.aspx?c0=12684bsp=13801. [28 Juni 2012]. Mastalerz JW. 1977. The Greenhouse Environment “The Effect of Environmental Factors on The Growth and Development of Flowers Crops”. New York: John Wiley Sons, Inc. Nelson PV. 1981. Greenhouse : Operation and Management. Virginia: Prentice Hall Company, Inc. Nurianingsih R. 2011. Analisis Pola Aliran dan Distribusi Suhu Udara pada Rumah Tanaman Standard Peak menggunakan Computational Fluid Dynamics CFD [skripsi]. Bogor: Program Sarjana, Institut Pertanian Bogor. Romadhonah Y. 2011. Simulasi distribusi suhu dan kelembaban udara untuk pengembangan desain rumah tanaman di daerah tropika basah [tesis]. Bogor: Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Satwiko P. 2009. Fisika Bangunan. Yogyakarta: ANDI. Schroeder DV. 2000. An Introduction to Thermal Physics. United States: Addison Wesley Longman. Soegijanto. 1999. Bangunan di Indonesia dengan Iklim Tropika Lembab Ditinjau dari Aspek Fisika Bangunan. Jakarta: Ditjen Pendidikan Tinggi Depdikbud. Sridadi B. 2011. Perkembangan teknologi informas i “Simulasi komputer”. http:www.docstoc.comdocs20488952 Perkembangan-Teknologi-Informasi-SIMULASI- KOMPUTER. [02 November 2011]. Suhardiyanto H. 2009. Teknologi Rumah Tanaman untuk Iklim Tropika Basah “Pemodelan dan Pengendalian Lingkungan”. Bogor: IPB Press. Suhardiyanto H, Romadhonah Y. 2007. Research on greenhouse application in the tropics. J Keteknikan Pertanian 214: 313-321. Tuakia F. 2008. Dasar-dasar CFD Menggunakan Fluent. Bandung: Informatika. 48 Versteeg HK, Malalasekera W. 1995. An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method. New York: Longman Scientific and Technical. 50 Lampiran 1. Gambar teknik rumah tanaman tipe modified standard peak 51 Lampiran 2. Titik-titik pengukuran suhu 0 m di atas permukaan lantai rumah tanaman 52 Lampiran 3. Titik-titik pengukuran suhu 0.45 m di atas permukaan lantai rumah tanaman 53 Lampiran 4. Properties udara pada saat tekanan 1 atmosfer Suhu o C Densitas kgm 3 Panas spesifik Jkg o C Konduktivitas panas Wm o C Difusivitas panas m 2 det Viskositas dinamik kgm det Viskositas kinematik m 2 det Bilangan Prandtl -150 2.866 983 0.01171 4.158 x 10 -6 8.636 x 10 -6 3.013 x 10 -6 0.7246 -100 2.038 966 0.01582 8.036 x 10 -6 1.189 x 10 -6 5.837 x 10 -6 0.7263 -50 1.582 999 0.01979 1.252 x 10 -5 1.474 x 10 -5 9.319 x 10 -6 0.7440 -40 1.514 1002 0.02057 1.356 x 10 -5 1.527 x 10 -5 1.008 x 10 -5 0.7436 -30 1.451 1004 0.02134 1.465 x 10 -5 1.579 x 10 -5 1.087 x 10 -5 0.7425 -20 1.394 1005 0.02211 1.578 x 10 -5 1.630 x 10 -5 1.169 x 10 -5 0.7408 -10 1.341 1006 0.02288 1.696 x 10 -5 1.680 x 10 -5 1.252 x 10 -5 0.7387 1.292 1006 0.02364 1.818 x 10 -5 1.729 x 10 -5 1.338 x 10 -5 0.7362 5 1.269 1006 0.02401 1.880 x 10 -5 1.754 x 10 -5 1.382 x 10 -5 0.7350 10 1.246 1006 0.02439 1.944 x 10 -5 1.778 x 10 -5 1.426 x 10 -5 0.7336 15 1.225 1007 0.02476 2.009 x 10 -5 1.802 x 10 -5 1.470 x 10 -5 0.7323 20 1.204 1007 0.02514 2.074 x 10 -5 1.825 x 10 -5 1.516 x 10 -5 0.7309 25 1.184 1007 0.02551 2.141 x 10 -5 1.849 x 10 -5 1.562 x 10 -5 0.7296 30 1.164 1007 0.02588 2.208 x 10 -5 1.872 x 10 -5 1.608 x 10 -5 0.7282 35 1.145 1007 0.02625 2.277 x 10 -5 1.895 x 10 -5 1.655 x 10 -5 0.7268 40 1.127 1007 0.02662 2.346 x 10 -5 1.918 x 10 -5 1.702 x 10 -5 0.7255 45 1.109 1007 0.02699 2.416 x 10 -5 1.941 x 10 -5 1.750 x 10 -5 0.7241 50 1.092 1007 0.02735 2.487 x 10 -5 1.963 x 10 -5 1.798 x 10 -5 0.7228 60 1.059 1007 0.02808 2.632 x 10 -5 2.008 x 10 -5 1.896 x 10 -5 0.7202 70 1.028 1007 0.02881 2.780 x 10 -5 2.052 x 10 -5 1.995 x 10 -5 0.7177 80 0.9994 1008 0.02953 2.931 x 10 -5 2.096 x 10 -5 2.097 x 10 -5 0.7154 90 0.9718 1008 0.03024 3.086 x 10 -5 2.139 x 10 -5 2.201 x 10 -5 0.7132 100 0.9458 1009 0.03095 3.243 x 10 -5 2.181 x 10 -5 2.306 x 10 -5 0.7111 120 0.8977 1011 0.03235 3.565 x 10 -5 2.264 x 10 -5 2.522 x 10 -5 0.7073 140 0.8542 1013 0.03374 3.898 x 10 -5 2.345 x 10 -5 2.745 x 10 -5 0.7041 160 0.8148 1016 0.03511 4.241 x 10 -5 2.420 x 10 -5 2.975 x 10 -5 0.7014 180 0.7788 1019 0.03646 4.593 x 10 -5 2.504 x 10 -5 3.212 x 10 -5 0.6992 200 0.7459 1023 0.03779 4.954 x 10 -5 2.577 x 10 -5 3.455 x 10 -5 0.6974 250 0.6746 1033 0.04104 5.890 x 10 -5 2.760 x 10 -5 4.091 x 10 -5 0.6946 300 0.6158 1044 0.04418 6.871 x 10 -5 2.934 x 10 -5 4.765 x 10 -5 0.6935 350 0.5664 1056 0.04721 7.892 x 10 -5 3.101 x 10 -5 5.475 x 10 -5 0.6937 400 0.5243 1069 0.05015 8.951 x 10 -5 3.261 x 10 -5 6.219 x 10 -5 0.6948 450 0.4880 1081 0.05298 1.004 x 10 -4 3.415 x 10 -5 6.997 x 10 -5 0.6965 500 0.4565 1093 0.05572 1.117 x 10 -4 3.563 x 10 -5 7.806 x 10 -5 0.6986 600 0.4042 1115 0.06093 1.352 x 10 -4 3.846 x 10 -5 9.515 x 10 -5 0.7037 700 0.3627 1135 0.06581 1.598 x 10 -4 4.111 x 10 -5 1.133 x 10 -4 0.7092 800 0.3289 1153 0.07037 1.855 x 10 -4 4.362 x 10 -5 1.326 x 10 -4 0.7149 900 0.3008 1169 0.07465 2.122 x 10 -4 4.600 x 10 -5 1.529 x 10 -4 0.7206 1000 0.2772 1184 0.07868 2.398 x 10 -4 4.826 x 10 -5 1.741 x 10 -4 0.7260 1500 0.1990 1234 0.09599 3.908 x 10 -4 5.817 x 10 -5 2.922 x 10 -4 0.7478 2000 0.1553 1264 0.11113 5.664 x 10 -4 6.630 x 10 -5 4.270 x 10 -4 0.7539 Sumber : Cengel 2003 54 Lampiran 5. Data kondisi lingkungan di dalam rumah tanaman pada tanggal 30 Maret 2012 No Pukul T o C RH V mdetik Radiasi matahari Wm 2 1 6:00 24.8 91 2 6:30 24.7 92 21 3 7:00 24.8 92 50 4 7:30 25.4 90 92 5 8:00 26.4 87 244 6 8:30 28.1 81 215 7 9:00 28.9 75 426 8 9:30 29.0 72 422 9 10:00 29.9 66 269 10 10:30 31.0 65 502 11 11:00 31.2 62 376 12 11:30 31.1 66 468 13 12:00 31.8 64 886 14 12:30 31.5 67 539 15 13:00 30.4 71 245 16 13:30 31.9 66 243 17 14:00 31.9 61 338 18 14:30 30.8 68 97 19 15:00 29.8 71 62 20 15:30 25.8 86 72 21 16:00 25.7 86 39 22 16:30 26.2 85 27 23 17:00 26.5 84 21 24 17:30 27.3 80 17 25 18:00 27.5 78 1 55 Lampiran 6. Data kondisi lingkungan di luar rumah tanaman pada tanggal 30 Maret 2012 No. Pukul T o C RH V mdetik Radiasi Wm 2 1 6:00 25.7 92.14 0.00 2 6:30 25.6 84.74 0.45 34 3 7:00 26.2 78.44 0.00 82 4 7:30 27.6 79.05 0.45 151 5 8:00 28.6 63.75 0.73 400 6 8:30 29.5 60.77 0.45 352 7 9:00 30.5 82.70 0.27 698 8 9:30 31.5 51.68 1.33 692 9 10:00 36.8 45.94 1.50 441 10 10:30 35.8 48.77 1.29 823 11 11:00 35.4 50.18 1.33 616 12 11:30 34.5 52.89 1.07 767 13 12:00 33.9 51.68 1.29 1092 14 12:30 32.7 56.24 3.34 884 15 13:00 31.4 63.75 3.90 402 16 13:30 32.2 57.97 1.67 398 17 14:00 34.1 53.04 1.85 554 18 14:30 32.9 59.16 2.26 159 19 15:00 32.8 68.7 0.45 102 20 15:30 30.3 73.58 2.36 118 21 16:00 30.4 79.44 1.03 64 22 16:30 30.1 73.58 0.22 44 23 17:00 32.0 79.44 0.00 34 24 17:30 29.9 82.38 0.27 28 25 18:00 29.6 85.49 0.41 2 56 Lampiran 7. Data hasil pengukuran suhu 0 m di atas permukaan lantai rumah tanaman pada tanggal 30 Maret 2012 Waktu setempat, WIB Titik pengukuran o C 1 3 7 9 13 15 17 21` 22 6:00 26.33 28.05 27.70 27.92 28.59 27.60 27.00 26.48 26.71 6:30 27.61 28.21 27.90 28.09 29.05 27.60 27.10 26.93 26.90 7:00 28.09 28.53 27.90 27.84 29.39 26.75 27.50 27.27 26.80 7:30 29.21 29.50 29.20 28.73 30.20 28.45 28.00 28.62 27.18 8:00 30.50 30.54 30.70 29.30 30.54 28.82 28.70 30.21 28.41 8:30 30.42 30.54 31.10 28.90 32.04 29.31 31.30 32.58 28.88 9:00 32.10 31.42 32.80 30.03 32.61 30.77 32.70 36.09 28.88 9:30 35.39 35.67 36.70 31.97 35.48 32.23 35.60 37.33 30.01 10:00 34.19 35.43 37.10 33.83 36.75 31.62 35.60 41.07 31.62 10:30 37.24 40.24 42.70 36.66 39.05 32.47 36.70 40.84 34.92 11:00 37.48 38.88 40.70 39.09 41.35 34.91 35.90 40.05 36.15 11:30 37.80 38.40 41.80 37.71 40.66 34.30 36.00 39.48 34.83 12:00 38.52 39.92 42.10 39.58 43.41 34.67 37.30 40.84 37.38 12:30 39.81 40.16 45.50 40.47 44.22 33.93 36.90 39.82 37.76 13:00 37.48 38.56 42.40 39.41 43.19 34.54 36.20 39.26 36.15 13:30 36.52 36.47 40.60 38.12 41.81 33.69 35.30 38.92 36.34 14:00 37.16 37.84 41.50 41.11 47.67 32.23 41.40 39.94 38.42 14:30 36.28 36.23 38.80 37.88 45.02 31.74 37.60 39.03 37.19 15:00 34.99 35.19 37.40 36.42 42.15 32.23 36.20 38.47 36.34 15:30 34.35 33.83 36.70 35.21 38.93 32.84 32.70 36.77 35.11 16:00 33.71 33.59 35.10 33.83 36.86 32.47 33.20 34.17 34.26 16:30 33.31 32.86 34.90 34.32 35.71 32.47 32.90 34.17 33.89 17:00 33.07 32.86 34.40 33.51 35.60 32.35 32.40 33.60 33.32 17:30 32.67 32.38 32.90 32.78 35.14 31.38 31.50 34.73 33.22 18:00 32.18 32.06 32.70 32.13 34.68 31.74 31.40 34.17 33.04 57 Lampiran 8. Data hasil pengukuran suhu 0.45 m di atas permukaan lantai rumah tanaman pada tanggal 30 Maret 2012 Waktu setempat. WIB Titik pengukuran o C 2 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 6:00 24.89 24.20 24.20 23.50 24.68 25.21 24.10 24.96 26.56 23.80 25.46 6:30 25.20 24.80 24.80 24.00 25.10 25.70 24.60 25.29 26.78 24.30 25.99 7:00 26.02 25.20 25.40 24.70 25.84 26.19 24.70 25.85 26.45 25.30 26.52 7:30 28.27 26.70 26.70 26.20 27.52 27.47 26.20 26.97 28.57 26.30 26.31 8:00 29.19 27.70 27.70 27.40 28.89 28.64 27.00 27.70 29.57 28.00 27.05 8:30 28.58 28.30 28.20 28.10 29.10 28.35 27.10 28.26 28.46 29.40 28.96 9:00 30.93 29.70 29.40 30.00 30.68 29.23 27.40 29.06 29.35 30.20 29.59 9:30 31.55 31.40 31.60 31.80 32.26 30.90 29.30 30.02 30.58 31.00 30.86 10:00 32.57 34.30 33.20 34.60 36.15 33.85 30.70 31.39 31.69 32.10 32.13 10:30 35.44 36.10 35.90 36.30 36.89 36.89 32.30 35.00 33.26 33.90 33.62 11:00 34.82 34.70 33.50 33.50 35.00 36.00 33.60 33.80 35.93 33.30 32.98 11:30 34.00 34.30 33.60 34.20 36.15 35.71 33.20 32.03 34.59 32.90 32.77 12:00 35.84 37.30 36.00 36.80 39.21 37.08 33.10 34.04 35.71 34.30 34.36 12:30 33.90 35.20 34.80 34.40 37.94 36.59 33.80 32.60 34.26 33.30 33.83 13:00 32.67 32.90 33.00 32.80 35.00 34.43 33.50 31.07 34.59 32.10 33.09 13:30 32.26 32.40 32.50 32.30 34.26 34.04 32.20 30.67 33.37 31.60 32.77 14:00 35.03 34.60 34.40 34.80 36.26 37.38 34.40 34.92 33.59 36.30 35.74 14:30 31.85 31.90 32.30 31.70 33.31 32.86 32.10 31.55 32.36 32.50 34.36 15:00 31.55 31.10 31.30 30.80 32.68 32.57 31.50 30.75 32.36 31.30 32.98 15:30 29.60 28.00 27.90 26.70 29.63 29.72 28.70 28.18 31.47 26.90 29.70 16:00 29.09 27.20 27.20 25.80 29.10 29.23 28.00 27.62 31.25 27.30 30.23 16:30 29.19 27.30 27.30 26.20 29.63 29.63 27.90 27.70 31.69 27.70 29.59 17:00 29.50 27.50 27.50 26.20 29.31 29.43 28.30 28.10 31.69 27.50 29.17 17:30 29.19 28.00 28.30 27.40 28.79 29.14 27.50 28.02 30.91 27.30 28.96 18:00 28.68 27.90 28.00 27.20 28.47 28.64 27.70 27.70 30.80 27.10 29.59 58 Lampiran 9. Contoh perhitungan pindah panas konveksi di atas permukaan lantai rumah tanaman Pindah panas di titik 1 dan 2 pada pukul 12:00. Diketahui, Suhu permukaan lantai T s = 39.89 o C Suhu udara 45 cm di atas permukaan lantai T ~ = 36.40 o C Viskositas kinematik udara v = 1.668 x 10 -5 m 2 det Bilangan Prandtl P r = 0.7264 Gaya gravitasi g = 9.81 mdet 2 Panjang karakteristik dari geometri L c = 3 m Konduktivitas termal udara k = 0.026354 Wm o C Panjang lantai p = 12 m Lebar lantai l = 6 m Menentukan nilai Rayleigh: β = 1T f , dimana T f = ½T s + T ~ β = 1 [0.5 x 39.89 + 36.40 +273] β = 0.00321 1K R al = G rL Pr = � � − ~ 3 � R al = 9.81×0.00321 ×39.89 −36.403 3 1.668 ×10 −5 × 0.7264 R al = 129,349.5 Menentukan bilangan Nusselt: Karena 10 4 129,349.5 10 7 , maka: N u = 0.54 R al ¼ N u = 0.54 129,349.5 ¼ N u = 10.24 Menghitung nilai koefisien pindah panas konveksi h: h = � N u h = [0.0263543 x 10.24] h = 0.0900 Wm 2 o C Menghitung laju pindah panas konveksi q konv : q konv = h A T s – T ~ q konv = 0.0900 x 72 x 39.89 – 36.40 q konv = 22.60 W SIMULATION OF THE AIR AND SURFACE TEMPERATURE DISTRIBUTION ON THE FLOOR OF GREENHOUSE BY USING COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS CFD Nurul Fuadah and Herry Suhardiyanto Department of Mechanical and Biosystem Engineering, Faculty of Agricultural Technology, Bogor Agricultural University, IPB Dramaga Bogor, PO Box 220, Bogor, West Java, Indonesia Phone 62 852 68523275, e-mail: nfuadahymail.com ABSTRACT Temperature is one of important factors in plant growing. Distribution of temperature that occurs in the greenhouse should be used as the basic consideration for designing a greenhouse. Floor is one of important governing factors that affect temperature distribution. The air and surface temperature distribution on the floor greenhouse can be simulated by using Computational Fluid Dynamics CFD. The simulation was applied to a naturally ventilated standard peak greenhouse. Measured floor surface temperature were 26.3 –47.7 o C and air temperature at 45 cm above the floor surface were 23.5 –39.2 o C. Simulated floor surface temperature were 26.41 –39.89 o C and air temperature at 45 cm above the floor surface were 25.43 –36.40 o C. Validation of the model had been done by calculating accuration and linear regression analysis. The simulation showed the accuracy 91.18-99.66 at the minimum solar radiation 0 Wm 2 and 90.79-99.92 at maximum solar radiation 1,092 Wm 2 , and resulting a high value of coefficient of determination 0.946-0.947. Results show that the model performed well in simulating the air and surface temperature distribution on the floor of greenhouse, as compared to that of the measured value. It also show that CFD could be used to predict convective heat transfer and airflow pattern on the floor of greenhouse, accurately. Keywords : temperature, heat transfer, Computational Fluid Dynamics CFD, floor NURUL FUADAH. F14080049. Simulasi Sebaran Suhu Udara dan Permukaan Lantai Rumah Tanaman dengan Menggunakan Computational Fluid Dynamics CFD. Di bawah bimbingan Herry Suhardiyanto. 2012 RINGKASAN Teknologi rumah tanaman adalah salah satu wujud hasil pengembangan teknologi budidaya pertanian dengan memberikan kondisi lingkungan yang mendekati optimum bagi pertumbuhan tanaman. Bangunan rumah tanaman mengalami pertambahan danatau kehilangan panas secara konduksi, konveksi maupun radiasi. Perpindahan panas ini terjadi melalui atap, dinding, ventilasi, peralatan, lantai dan tanah di bawah rumah tanaman. Lantai adalah salah satu komponen utama keseimbangan panas rumah tanaman. Pada rumah tanaman, luas permukaan yang melakukan dasar pertukaran panas adalah dinding dan atap. Perbandingan luas permukaan ini dengan luasan lantai dapat mempengaruhi perubahan suhu di dalam rumah tanaman. Pada luasan lantai yang tetap, pertambahan tinggi luas permukaan tersebut akan meningkatkan proses pertukaran panas dan rendahnya luas permukaan tersebut akan menurunkan proses pindah panas yang terjadi di dalam rumah tanaman. Mengingat sebaran suhu udara dan permukaan lantai rumah tanaman dapat mempengaruhi pola pindah panas secara konveksi dan merupakan suatu hal yang sangat penting di dalam rumah tanaman, maka perlu dilakukan penelitian tentang suatu simulasi sebaran suhu udara dan permukaan lantai rumah tanaman dengan bantuan Computational Fluid Dynamics CFD. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah: Melakukan simulasi sebaran suhu udara dan permukaan lantai rumah tanaman dengan menggunakan Computational Fluid Dynamics CFD; Mempelajari pola pindah panas konveksi di atas permukaan lantai rumah tanaman sebagai komponen rumah tanaman yang menerima radiasi matahari; Mempelajari aliran udara di atas permukaan lantai rumah tanaman akibat pindah panas konveksi antara permukaan lantai dan udara di dalam rumah tanaman. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa simulasi sebaran suhu udara dan permukaan lantai rumah tanaman dapat dilakukan dengan menggunakan CFD. Suhu permukaan lantai hasil pengukuran berkisar 26.3 –47.7 o C dan suhu udara di atas permukaan lantai rumah tanaman 45 cm berkisar 23.5 –39.2 o C, sedangkan suhu permukaan lantai hasil simulasi yag dihasilkan berkisar 26.41 –39.89 o C dan suhu udara di atas permukaan lantai rumah tanaman 45 cm berkisar 25.43 –36.40 o C. Kemudian dilakukan validasi hasil simulasi sebaran suhu, dimana diperoleh nilai yang akurat yaitu berkisar 91.18-99.66 untuk radiasi matahari minimum 0 Wm 2 dan 90.79- 99.92 untuk radiasi matahari maksimum 1,092 Wm 2 . Hasil validasi menunjukkan hasil yang baik untuk sebaran suhu udara dan permukaan lantai rumah tanaman, dan dapat memprediksi pindah panas konveksi di atas permukaan lantai rumah tanaman. Nilai pindah panas pada saat radiasi minimum yang dihasilkan berkisar 0.30-18.49 W dan pada saat radiasi maksimum berkisar 2.36-24.12 W. Selain itu, dapat dipelajari pola aliran udara di atas permukaan lantai rumah tanaman dan fungsi ventilasi untuk proses pertukaran udara dapat dibuktikan terjadi di dalam rumah tanaman. I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teknologi greenhouse adalah salah satu teknologi pada budidaya pertanian dengan memberikan kondisi lingkungan yang mendekati optimum bagi pertumbuhan tanaman. Teknologi ini merupakan adopsi dari daerah subtropika dan diaplikasikan di Indonesia yang beriklim tropika basah dengan fungsi tidak untuk melindungi tanaman dari suhu udara yang rendah, tetapi lebih sebagai bangunan perlindungan tanaman. Oleh karena itu, istilah rumah tanaman sangat sesuai sebagai terjemahan dari greenhouse Suhardiyanto 2009. Konstruksi greenhouse di daerah subtropika dan rumah tanaman di daerah tropika basah tentunya berbeda. Perbedaan ini disebabkan oleh konstruksi rumah tanaman dengan rancangan struktur bangunan yang sama, namun dibangun pada iklim yang berbeda akan memiliki kondisi iklim mikro yang berbeda pula. Perbedaan laju dan arah pertukaran panas yang terjadi antara bangunan rumah tanaman dan lingkungan sekitarnya merupakan salah satu penyebab berbedanya iklim mikro di dalam rumah tanaman. Bangunan rumah tanaman akan mengalami pertambahan danatau kehilangan panas baik itu secara radiasi, konveksi maupun konduksi. Perpindahan panas ini dapat terjadi melalui atap, dinding, ventilasi, peralatan, lantai dan tanah di bawah rumah tanaman. Lantai adalah salah satu komponen utama dalam rumah tanaman. Lantai berfungsi sebagai tempat sebagian besar kegiatan budidaya tanaman. Selain itu, lantai juga mempunyai fungsi yang berhubungan erat dengan perpindahan panas. Pada rumah tanaman, luas permukaan yang melakukan dasar pertukaran panas adalah dinding dan atap. Perbandingan luas permukaan ini dengan luasan lantai dapat mempengaruhi perubahan suhu di dalam rumah tanaman. Pada luasan lantai yang tetap, pertambahan tinggi luas permukaan tersebut akan meningkatkan proses pertukaran panas dan rendahnya luas permukaan tersebut akan menurunkan proses pindah panas yang terjadi di dalam rumah tanaman. Pindah panas merupakan proses perpindahan panas dari material atau benda karena adanya perbedaan suhu. Proses pindah panas dapat terjadi secara radiasi sinaran, konveksi dan konduksi hantaran. Proses pindah panas di permukaan lantai rumah tanaman dengan udara di dalam rumah tanaman terjadi secara konveksi. Pada dasarnya aliran fluida baik cair maupun gas adalah suatu zat yang sangat kentara dengan kehidupan sehari-hari, misalnya pengkondisian bangunan dan mobil, interaksi berbagai objek dengan udaraair, termasuk juga proses pindah panas ini, yang sangat menarik untuk diteliti, diselidiki dan dianalisis. Untuk itu, dibutuhkan suatu alat yang mampu menganalisis atau memprediksi secara cepat dan akurat. Maka, berkembanglah suatu ilmu yang dinamakan Computational Fluid Dynamics CFD. CFD dapat memprediksi aliran, perpindahan panas, reaksi kimia dan peristiwa lainnya dengan menyelesaikan persamaan-persamaan matematika yang membentuk model matematika. Mengingat sebaran suhu udara dan permukaan lantai rumah tanaman dapat mempengaruhi pola pindah panas secara konveksi dan merupakan suatu hal yang sangat penting di dalam rumah tanaman, maka perlu dilakukan penelitian mengenai suatu simulasi sebaran suhu udara dan permukaan lantai rumah tanaman dengan bantuan Computational Fluid Dynamics CFD. 2

1.2 Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk: a. Melakukan simulasi sebaran suhu udara dan permukaan lantai rumah tanaman dengan menggunakan Computational Fluid Dynamics CFD. b. Mempelajari pola pindah panas konveksi di atas permukaan lantai rumah tanaman sebagai komponen rumah tanaman yang menerima radiasi matahari. c. Mempelajari aliran udara di atas permukaan lantai rumah tanaman akibat pindah panas konveksi antara permukaan lantai dan udara di dalam rumah tanaman.