Pemodelan Pindah Panas Pada Budidaya Ayam Broiler Menggunakan Kandang Sistem Tertutup Di Daerah Beriklim Tropika Basah

PEMODELAN PINDAH PANAS PADA BUDIDAYA AYAM
BROILER MENGGUNAKAN KANDANG SISTEM
TERTUTUP DI DAERAH BERIKLIM TROPIKA BASAH

AHMAD YANI

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Pemodelan Pindah
Panas pada Budidaya Ayam Broiler Menggunakan Kandang Sistem Tertutup di
Daerah Beriklim Tropika Basah adalah benar karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks
dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Agustus 2014
Ahmad Yani
F164090051

RINGKASAN
AHMAD YANI. Pemodelan Pindah Panas pada Budidaya Ayam Broiler
Menggunakan Kandang Sistem Tertutup di Daerah Beriklim Tropika Basah.
Dibimbing oleh HERRY SUHARDIYANTO, ERIZAL DAN BAGUS PRIYO
PURWANTO.
Peningkatan produktivitas ayam broiler di daerah beriklim tropika basah
memerlukan upaya penanganan dan pengendalian lingkungan mikro (suhu,
kelembaban relatif dan laju aliran udara) dalam kandang yang baik melalui sistem
ventilasi. Salah satu upaya tersebut dapat dilakukan melalui penggunaan kandang
ayam broiler sistem tertutup yang dilenggkapi dengan cooling pad dan kipas
sebagai sistem ventilasi yang dapat mengeluarkan panas dan gas serta
menurunkan suhu udara dalam kandang. Beberapa permasalahan yang sering
muncul pada kandang sistem tertutup adalah: 1) meningkatnya kinerja sistem
ventilasi karena meningkatnya beban panas kandang yang diakibatkan oleh

kenaikan bobot badan ayam dan suhu lingkungan; 2) tidak seragamnya suhu udara
dan laju aliran udara dalam kandang sehingga pada posisi luasan tertentu dipenuhi
oleh ayam broiler, sementara di posisi lain tidak atau kurang diminati oleh ayam
broiler; 3) kurang optimalnya kepadatan ayam broiler dalam kandang karena basis
penentuan kepadatan ayam broiler dalam kandang didasarkan pada pengalaman
peternak dan literatur yang berbasis pada tingkah laku ayam broiler dalam
kandang; 4) belum adanya dasar perhitungan dalam menentukan jadwal
penjarangan (panen awal) atau jadwal pemanenan agar dapat menghasilkan total
bobot badan ayam broiler yang dipanen secara maksimal; 5) belum adanya
perhitungan kebutuhan luas kandang yang dibutuhkan ayam broiler menurut
periode umur sehingga luasan kandang yang ada tidak optimal karena hampir 44%
luasan kandang hanya digunakan dalam waktu 18 hari untuk satu periode produksi
(32 hari).
Sebagai upaya untuk mengatasi berbagai persoalan pada kandang ayam
broiler sistem tertutup di atas dapat dilakukan dengan: 1) melakukan perhitungan
perubahan suhu udara dalam kandang ayam broiler sistem tertutup menggunakan
persamaan keseimbangan panas; 2) menganalisis distribusi suhu udara dalam
kandang ayam broiler sistem tertutup menggunakan computational fluid dynamics
(CFD); 3) menghitung tingkat kepadatan ayam broiler dalam kandang sistem
tertutup berdasarkan beban panas kandang akibat panas yang dikeluarkan ayam

broiler dan material kandang; 4) menentukan jadwal panen dan menghitung luas
kandang berdasarkan beban panas yang dikeluarkan ayam broiler menurut umur
dan bobot menggunakan CFD.
Penelitian ini bertujuan: 1) menganalisa perubahan suhu udara dalam
kandang ayam broiler sistem tertutup di daerah beriklim tropika basah pada ayam
broiler periode umur 1 sampai dengan 32 hari untuk kepentingan manajemen
kandang dalam rangka mengatasi perubahan cuaca; 2) merancang model kandang
ayam broiler sistem tertutup di daerah beriklim tropika basah menggunakan
computational fluid dynamics (CFD); 3) menganalisa distribusi suhu udara dalam
kandang ayam broiler sistem tertutup di daerah beriklim tropika basah dengan
menggunakan computational fluid dynamics (CFD); 4) mendesain kepadatan
ayam broiler dalam kandang sistem tertutup di daerah beriklim tropika basah

berdasarkan panas yang dikeluarkan ayam broiler; 5) mendesain jadwal
pemanenan ayam broiler berdasarkan beban panas kandang; 6) mendesain
kebutuhan luas kandang menurut umur ayam.
Penelitian dilaksanakan di kandang ayam broiler sistem tertutup, Fakultas
Peternakan IPB mulai April 2013 sampai Maret 2014 dengan beberapa peralatan
dan software utama yaitu weather station (Davis 6162), portable paperless
recorder (Yokogawa, MV Advance 1000), anemometer, infrared thermal camera,

software SolidWorks Flow Simulation, software ThermaCAM Researcher
Professional (menganalisis suhu permukaan ayam broiler). Parameter iklim mikro
yang diukur adalah suhu atap, plafon, sekam, tirai, dinding, cooling pad, sekitar
kipas dan ruangan kandang pada ketinggian 0.2, 0.6 dan 2.0 m.
Berdasarkan hasil perhitungan menggunakan prinsip keseimbangan panas,
diperoleh kenaikan suhu udara dalam kandang rata-rata sebesar 2.94 oC pada
ayam broiler umur 1 sampai dengan 32 hari. Suhu kandang tertinggi terjadi pada
ayam broiler berumur 32 hari yaitu pada pukul 13.00 WIB sebesar 37.33 oC.
Melalui kinerja cooling pad, suhu tersebut dapat diturunkan menjadi 30.03 oC
sehingga menghasilkan suhu efektif 22.71 oC. Suhu efektif tersebut masih nyaman
untuk ayam broiler, dibuktikan dengan rendahnya angka kematian (2%) dan
tercapainya target bobot tubuh 1 817 g.
Distribusi suhu udara pada kandang ayam broiler sistem tertutup di daerah
beriklim tropika basah dapat dianalisa menggunakan computational fluid
dynamics (CFD) melalui pemodelan bentuk dan material penyusun kandang dan
menghasilkan tingkat validasi cukup tinggi dengan nilai persentase deviasi ratarata sebesar 6.25%, 6.94% dan 5.99% masing-masing pada pukul 12.20 WIB,
13.55 WIB dan 15.20 WIB. Hasil analisis distribusi suhu pada kandang yang
dibangun, suhu udara di daerah dekat sekam dan plafon lebih tinggi dibandingkan
ketinggian lainnya. Secara horizontal, suhu udara dekat cooling pad lebih rendah
dan terus mengalami peningkatan sampai mendekati posisi kipas (outlet). Pada

ketinggian sekitar ayam broiler (0 sampai 0.2 m dari sekam), suhu efektif berkisar
antara 19.81 oC sampai 20.07 oC yang masih nyaman untuk ayam broiler.
Desain kepadatan ayam broiler dalam kandang sistem tertutup dapat
ditentukan dengan menghitung beban panas ayam broiler dalam kandang
menggunakan computational fluid dynamics (CFD). Hasil perhitungan
menunjukkan total panas ayam broiler maksimal sebesar 233.33 kW pada
kepadatan 21 ekor/m2 (34.65 kg/m2). Berdasarkan luasan kandang yang ada
(1 000 m2), dengan beban panas tersebut, kandang mampu menampung ayam
broiler sebanyak 27 224 ekor. Apabila ayam dipanen mulai umur 22 hari sampai
dengan 32 hari setiap hari dapat diperoleh total bobot panen tertinggi sebesar 45
717 kg. Kebutuhan luas kandang untuk ayam berumur 1 sampai 14 hari adalah
562.52 m2 dan ayam berumur sampai 22 hari adalah 1 000 m2 sehingga untuk
satu periode pemeliharaan ayam broiler dapat dibuat dua kandang dan ayam dapat
dipindahkan dari satu kandang ke kandang lainnya sehingga efisiensi luas
kandang dapat dicapai.
Kata kunci: keseimbangan panas, broiler, computational fluid dynamics (CFD),
distribusi suhu udara, kepadatan ayam.

SUMMARY
AHMAD YANI. Heat Transfer Modelling of a Closed House for Broiler in Wet

Tropical Climate. Supervised by HERRY SUHARDIYANTO, ERIZAL and
BAGUS PRIYO PURWANTO.
In order to increase the productivity of broiler reared in wet tropical
climate, an effective control of micro environment (temperature, relative humidity
and air flow rate) should be implemented through appropriate ventilation system.
Among of those is the uses of closed house system equipped with cooling pad and
fan as the ventilation system by a mechanism of releasing heat and gas which in
turn reducing the temperature inside the house. Some problems have occurredin
closed house system are: 1) increasing the ventilation system work along with the
increasing of in-house heat load caused by the increasing of chicken weight and
environment temperature, 2) uneven distribution of air temperature and air flow
rate causes chicken will concentrate at specific area while remained is left empty,
3) stocking density inside the house is less optimal as the determination of this
matter is designed based on the breeders’ experience and broiler’s behavior, 4)
absence of calculation method, which determines harvesting schedule to produce
maximum harvested broiler’s weight, 5) absence of calculation method to
determine the required in-house area based on broiler’s age so that the rearing
performance in one rearing period is less optimal as almost 44% of housing area is
only used for 18 days in one production period (32 days).
Some efforts that could be carried out in order to cope with problems

occurred in closed house system for broiler are: 1) calculate in-house temperature
in closed house system for broiler using heat balance equation, 2) analyze air
temperature distribution in closed house system for broiler using computational
fluid dynamic (CFD), 3) calculate stocking density in closed house system for
broiler based on heat load released by broiler according to the broiler’s age and
weight using CFD.
The objectives of this research were to: 1) analyze the air temperature
changes in closed house system for broiler in wet tropical climate at 0 to 32 days
of broiler’s age for management purpose to deal with climate change, 2) design
the model of closed house system for broiler using CFD, 3) analyze the air
temperature distribution in closed house system for broiler in wet tropic climate
using CFD, 4) design the stocking density of broiler at closed house system in wet
tropical climate based on the heat released by broiler, 5) design the harvesting
schedule of broiler based on the total heat load occurred at the house, 6) design
housing area based on the broiler’s age.
The research was carried out in Animal Closed House, Faculty of Animal
Science, Bogor Agricultural University from April 2013 to March 2014. The main
tools and software used in this research were weather station (Davis 6162),
portable paperless recorder (Yokogawa, MV Advance 1000), anemometer,
SolidWorks Flow Simulation software, infrared thermal camera, ThermaCAM

Researcher Professional software (to analyze the body surface temperature of
broiler). Micro climate parameters measured in this research were temperature of
plafond, rice husk, curtain, cooling pad, area surrounding fan and in-house area at
0.2 m, 0.6 m and 2.0 m height.

According to the heat balance equation, the average increased of in-house
temperature was 2.94 oC at broiler’s age 0 to 32 days. The highest effective
temperature at 32 days of broiler’s age which occurred at 1 pm (Western
Indonesian Time) was 22.71 oC. This effective temperature is still comfort for
broiler as indicated by small mortality level (2%) and achieved weight target of
1 817 g.
The air temperature distribution at closed house system for broiler in wet
tropical climate could be analyzed using CFD by modeling the structure and
material of the building. It resulted high validation as represented by average of
advantage at 0.20 pm, 1.55 pm and 3.20 pm (Western Indonesian Time) were
6.25%, 6.94% and 5.99%, respectively. According to the result found at
developed house, the air temperature at the area near the rice husk and plafond
was higher than the temperature occured at the other height area. Horizontally, the
air temperature at the area near the cooling pad was lower and continually
increased closer to the fan. The effective temperature at noon of a sunny day was

19.81 oC to 20.07 oC which still comfort for broilers.
The stocking density design at closed house system could be determined by
calculating the broiler’s total heat load inside the house using CFD. The
maximum broiler’s total heat load was 233.33 kW at stocking density of 21
birds/m2 (34.65 kg/m2). According to the total heat load, number of broilers that
could be occupied at 1 000 m2 was 27 224 birds. The highest weight was 45 717
kg which produced by daily harvesting started from 22 to 32 days. The housing
area for broiler at 1 to 14 days of age was 562.52 m2 and for broiler at 14 to 22
days of age was 1 000 m2. Thus, two houses could be made in one breeding period
for efficiency purposes as broilers could be replaced from one house to the other
house.
Key words: heat balance, broiler, computational fluid dynamics (CFD), air
temperature distribution, broiler’s stocking density

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan

IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

1

PEMODELAN PINDAH PANAS PADA BUDIDAYA AYAM
BROILER MENGGUNAKAN KANDANG SISTEM
TERTUTUP DI DAERAH BERIKLIM TROPIKA BASAH

AHMAD YANI

Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor
pada
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR
2014

Penguji pada Ujian Tertutup: Dr. Leopold Oscar Nelwan, S.TP, M.Si
Dr. Ir. Rudi Afnan, M.Sc
Penguji pada Ujian Terbuka: Dr. drh. Desianto Budi Utomo
Dr. Ir. Diah Wulandani, M.Si

3

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala nikmat,
rahmat, hidayah dan karunia-Nya sehingga penelitian dan penulisan disertasi
dengan judul Pemodelan Pindah Panas pada Budidaya Ayam Broiler
Menggunakan Kandang Sistem Tertutup di Daerah Beriklim Tropika Basah telah
berhasil diselesaikan. Penelitian dimulai pada bulan April 2013 sampai Maret
2014 di kandang sistem tertutup Fakultas Peternakan IPB untuk pengambilan data
iklim mikro, dimensi kandang, sifat termofisik material bahan kandang dan suhu
permukaan ayam broiler, sedangkan analisis dan simulasi menggunakan
compuatational fluid dynamics (CFD) dilakukan di laboratorium Lingkungan dan
Bangunan Pertanian, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, FATETA IPB.
Penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan yang tinggi
kepada Prof. Dr. Ir. Herry Suhardiyanto, M.Sc, Dr. Ir. Erizal, M.Agr dan Dr. Ir.
Bagus P. Purwanto, M.Agr sebagai komisi pembimbing yang telah memberikan
bimbingan, ilmu, arahan, motivasi, kesabaran sejak awal penelitian hingga
selesainya penulisan disertasi ini. Kepada Dr. Leopold Oscar Nelwan, S.TP, M.Si
dan Dr. Ir. Rudi Afnan, M.Sc sebagai penguji pada ujian tertutup doktor atas
koreksi dan saran yang diberikan untuk perbaikan disertasi ini. Kepada Dr. Ir.
Diah Wulandani, M.Si dan Dr. drh. Desianto Budi Utomo sebagai penguji pada
ujian terbuka doktor atas masukan dan saran yang diberikan.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan juga kepada Direktorat Jenderal
Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan & Kebudayaan dan Lembaga
Pengelola Dana Pendidikan (LPDP), Kementerian Keuangan yang telah
memberikan bantuan biaya pendidikan dan penelitian hingga penulis dapat
menyelesaikan pendidikan Doktoral. Ucapan terima kasih selanjutnya penulis
sampaikan kepada rekan dan mahasiswa yang telah membantu dalam penelitian
yaitu Pandu Gunawan S.TP, M.Si, Jihad, S.Pt, Mulyanto, S.Pt, Latief, Komar dan
Pak Ahmad serta rekan-rekan seperjuangan S3 di TEP IPB. Ucapan terima kasih
juga penulis sampaikan kepada seluruh Staf Pengajar Departemen IPTP, FAPET,
IPB atas dukungan dan doanya; segenap pengelola Pusat Inkubator Bisnis dan
Pengembangan Kewirausahaan IPB atas pengertian, dukungan dan bantuannya
dan semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan sekolah
Program Doktoral ini.
Selanjutnya ucapan terima kasih yang teramat dalam penulis sampaikan
kepada Istri dan Anak-anak tercinta: Siti Roudhotul Zannah, Adzkia Fataya
Ahmad, Alifah Labibah Ahmad, Arifah Labibah Ahmad dan Zaid Maulana
Ahmad yang selalu mendo’akan, mencurahkan kasih sayang dan mendorong
penulis untuk menyesaikan disertasi. Tidak lupa ucapan terima kasih dan do’a
penulis sampaikan kepada Ibunda Hj. Warsih dan Ayahanda Alm H. Muhadi yang
telah memberikan kasih sayang, mendidik dan mengarahkan penulis untuk terus
maju dan berkarya serta kakak, adik, dan keponakan-ponakanku. Selanjutnya
ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Ibu dan Bapak Mertua serta adikadik iparku atas dukungan, pengertian dan do’anya. Semoga karya ilmiah ini
bermanfaat dan dapat diaplikasikan serta dikembangkan. Amin.
Bogor, Agustus 2014
Ahmad Yani

5

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

xiii

DAFTAR GAMBAR

xiii

1

2

3

4

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Tujuan Penelitian

3

Manfaat Penelitian

3

Nilai Kebaruan Penelitian

4

Ruang Lingkup Penelitian

4

PERUBAHAN SUHU KANDANG AYAM BROILER SISTEM
TERTUTUP DI DAERAH BERIKLIM TROPIKA BASAH

5

Pendahuluan

5

Bahan dan Metode

6

Hasil dan Pembahasan

11

Simpulan

17

ANALISIS DISTRIBUSI SUHU UDARA PADA KANDANG AYAM
BROILER SISTEM TERTUTUP DI DAERAH BERIKLIM TROPIKA
BASAH

18

Pendahuluan

18

Bahan dan Metode

19

Hasil dan Pembahasan

22

Simpulan

30

DISAIN KEPADATAN AYAM BROILER PADA KANDANG
SISTEM TERTUTUP DI DAERAH BERIKLIM TROPIKA BASAH

30

Pendahuluan

30

Bahan dan Metode

31

Hasil dan Pembahasan

34

Simpulan

39

5

PEMBAHASAN UMUM

40

6

SIMPULAN DAN SARAN

44

DAFTAR PUSTAKA

45

RIWAYAT HIDUP

49

DAFTAR TABEL
2.1 Hasil pengukuran dan perhitungan sifat fisik material kandang
2.2 Hasil perhitungan perubahan suhu pada tanggal 25 Juni 2013
berdasarkan persamaan keseimbangan panas menggunakan metode
Euler (jumlah ayam 9 800 ekor)
2.3 Perbandingan suhu udara dalam kandang hasil perhitungan
menggunakan persamaan keseimbangan panas dengan hasil
pengukuran
2.4 Kondisi lingkungan luar kandang ayam tanggal 25 Juni 2013
2.5 Kondisi lingkungan dalam kandang ayam tanggal 25 Juni 2013
2.6 Data input panas ayam broiler berdasarkan umur pada simulasi
perubahan suhu kandang
3.1 Lokasi titik-titik pengukuran suhu udara dalam kandang dengan
termokopel
3.2 Input kondisi awal untuk analisis distribusi suhu udara dalam kandang
ayam broiler sistem tertutup
3.3 Suhu udara dalam kandang ayam broiler sistem tertutup hasil analsis
CFD
3.4 Perbandingan hasil pengukuran suhu udara dalam kandang dengan
simulasi CFD
4.1 Bobot badan, luas dan suhu permukaan serta panas yang dihasilkan
ayam broiler (per ekor)
4.2 Hasil simulasi kepadatan ayam broiler menggunakan CFD
4.3 Jumlah ayam broiler pada kandang sistem tertutup berdasarkan beban
panas menurut umur
4.4 Jadwal pemanenan, jumlah ayam dipanen dan bobot badan ayam
broiler hasil panen

11
13

14
14
14
15
19
23
25
29
35
36
37
38

DAFTAR GAMBAR
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6

Kandang ayam broiler sistem tertutup (tampak depan)
Kandang ayam broiler sistem tertutup (tampak belakang)
Kandang ayam broiler sistem tertutup (tampak samping)
Intensitas radiasi matahari pada tanggal 25 Juni 2013
Suhu udara lingkungan pada tanggal 25 Juni 2013
Perubahan suhu udara dalam kandang ayam broiler sistem tertutup
selama masa pemeliharaan 1 sampai dengan 32 hari di daerah beriklim
tropika basah
3.1 Bentuk geometri kandang ayam broiler sistem tertutup
3.2 Posisi peletakan kipas pada kandang ayam broiler sistem tertutup
3.3 Sebaran suhu udara dalam kandang ayam broiler sistem tertutup pada
pukul 12.20 WIB (29 Juni 2013) pada ketinggian 0.2 m (a), 0.6 m (b)
dan 2.0 m (c)

6
7
7
12
12

16
20
24

26

7

3.4 Sebaran suhu udara dalam kandang ayam broiler sistem tertutup pada
pukul 13.55WIB (29 Juni 2013) pada ketinggian 0.2 m (a), 0.6 m (b)
dan 2.0 m (c)
3.5 Sebaran suhu udara dalam kandang ayam broiler sistem tertutup pada
pukul 15.20 WIB (29 Juni 2013) pada ketinggian 0.2 m (a), 0.6 m (b)
dan 2.0 m (c)
4.1 Profil suhu permukaan ayam broiler hasil pengukuran menggunakan
infared thermography
4.2 Geometri kandang dan posisi peletakan bagian tubuh ayam broiler pada
program CFD

27

28
35
36

1

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang

Perubahan iklim global yang menyebabkan suhu bumi semakin meningkat
memiliki dampak yang cukup serius terhadap produktivitas ternak termasuk ayam
broiler. Dampak perubahan iklim global di daerah beriklim tropika basah terhadap
ternak (ayam broiler) diantaranya menurunnya kesehatan ternak (Nardone et al.
2010), meningkatnya angka kematian dan penyebaran penyakit ayam broiler serta
penurunan produktivitas ayam broiler (Thornton et al. 2009; Adesiji et al. 2013).
Hal ini sangat merugikan peternak ayam broiler terutama yang menggunakan
kandang sistem terbuka.
Salah satu upaya meningkatkan produktivitas peternakan ayam broiler
akibat pemanasan global adalah penerapan kandang sistem tertutup menggunakan
cooling pad dan kipas sebagai sistem ventilasi sehingga dapat dihasilkan suhu,
kelembaban dan laju aliran udara dalam kandang yang sesuai dengan kebutuhan
ayam broiler. Pada kandang sistem tertutup, ayam broiler membutuhkan suhu
kandang di atas 27 oC pada umur 1 sampai dengan 14 hari dan dapat dipenuhi
dengan adanya pemanas (Donald 2010). Pada umur 14 sampai dengan 20 hari,
ayam broiler mulai membutuhkan suhu kandang lebih rendah, yaitu 24 sampai
27 oC (Donald 2010) dan umur 21 sampai panen ayam broiler membutuhkan suhu
udara lebih rendah lagi, yaitu 18 sampai 24 oC (Bell dan Weaver 2002; Donald
2010; Herawati dan Adiwinarto 2012).
Penerapan kandang sistem tertutup di daerah beriklim tropika basah dapat
dijadikan model kandang ramah lingkungan sehingga dapat dibangun di lokasi
yang tidak terlalu jauh dari perkotaan (Prosser et al. 2011) dan dapat memudahkan
sistem logistik bagi peternakan ayam broiler (Pelletier 2008). Keuntungan
penerapan kandang sistem tertutup pada budidaya ayam broiler adalah dapat
menurunkan angka kematian (Khan 2004), meningkatkan keseragaman produksi
(bobot badan ayam broiler) sampai 95% (Cobb 2010), dapat menggunakan sistem
pencahayaan yang sesuai dengan kebutuhan ayam broiler (Scheider 2007),
menggunakan feeding dan drinking system sehingga dapat mengurangi kontak
dengan pekerja (Cobb 2010) dan dapat membuang kelebihan panas, uap air dan
gas-gas yang berbahaya (North dan Bell 1990). Keuntungan lain yang tidak kalah
pentingnya dari penerapan kandang sistem tertutup pada budidaya ayam broiler
adalah diperolehnya keseragaman suhu udara dalam kandang dan dapat
menghemat energi hingga 47% (Seoa et al. 2009), meningkatkan konsumsi pakan
akibat penambahan laju aliran udara (Simmons 2003), terciptanya suhu udara
dalam kandang yang sesuai dengan kebutuhan ayam broiler (Yahav et al. 2001;
Yani et al. 2014), tercapainya bobot badan ayam broiler lebih berat dari kandang
sistem terbuka, nilai feed convertion ratio (FCR) lebih rendah dari kandang sistem
terbuka (Yani et al. 2014) dan dapat diisi ayam broiler sebanyak 30 sampai 36
kg/m2 (North dan Bell 1990; Yardimci dan Kenar 2008; Abudabos et al. 2012;
Abudabos et al. 2013; Yani et al. 2014).
Penggunaan kandang sistem tertutup pada budidaya ayam broiler di daerah
beriklim tropika basah belum sepenuhnya menghasilkan produktivitas ayam
secara maksimal karena masih dijumpai adanya beberapa permasalahan yang

2

perlu mendapatkan solusinya. Peningkatan beban panas kandang akibat
meningkatnya bobot badan ayam sering menyebabkan kipas mati atau rusak. Hal
ini karena meningkatnya bobot badan ayam broiler menyebabkan beban panas
dalam kandang meningkat sehingga memerlukan laju aliran udara dan putaran
kipas yang lebih besar (Esmay dan Dixon 1986). Posisi ayam broiler dalam
kandang juga masih terlihat belum merata pada seluruh luasan kandang. Pada
tempat luasan tertentu dipenuhi oleh ayam broiler, sedangkan di tempat yang lain
kurang atau tidak ditempati ayam broiler. Kondisi ini disebabkan karena tidak
seragamnya laju aliran udara dan distribusi suhu udara dalam kandang ayam
broiler, sehingga ayam memilih lokasi yang lebih nyaman. Penentuan kepadatan
dan jadwal pemanenan ayam broiler pada kandang sistem tertutup juga masih
menggunakan kebiasaan dan pengalaman peternak sehingga akan sulit dicapai
kepadatan kandang yang optimal dan penentuan jadwal pemanenan yang dapat
menghasilkan total bobot badan ayam secara maksimal.
Peningkatan beban panas kandang akibat meningkatnya bobot badan ayam
broiler menyebabkan suhu udara dalam kandang meningkat dan dapat dihitung
menggunakan persamaan keseimbangan panas seperti yang sudah dikembangkan
oleh Esmay dan Dixon (1986), Wathes dan Charles (1994), Nyambane et al.
(1999), Turnpenny et al. (200) dan Mutai et al. (2011). Persamaan keseimbangan
panas yang sudah dihasilkan perlu diadopsi untuk dikembangkan sesuai dengan
kondisi kandang sistem tertutup di daerah beriklim tropika basah. Untuk
menentukan perubahan suhu udara dalam kandang sistem tertutup akibat kenaikan
bobot badan ayam, maka perhitungan keseimbangan panas pada kandang ayam
broiler perlu dilakukan dengan cara melibatkan semua kompenen penghasil panas
seperti atap, sekam, ayam broiler, tirai, plafon, dinding dan lampu. Besarnya
kenaikan suhu udara pada kandang ayam broiler dapat dijadikan dasar untuk
menentukan jumlah energi yang diperlukan pada kipas, daya kipas yang
dibutuhkan dan kinerja cooling pad agar menghasilkan suhu udara dalam kandang
yang dapat memenuhi kebutuhan ayam broiler.
Tidak meratanya posisi ayam broiler pada kandang sistem tertutup
menunjukkan bahwa distribusi suhu dan laju aliran udara dalam kandang kurang
merata. Kondisi ini dapat dianalisa menggunakan persamaan keseimbangan panas
tiga dimensi dengan computational fluid dynamcis (CFD) agar persamaan benda
dua atau tiga dimensi dapat diselesaikan secara cepat dan simultan (Versteeg dan
Malalasekera 1995). Penggunaan CFD untuk analisis distribusi suhu dan laju
aliran udara pada kandang ayam broiler sudah banyak dilakukan baik pada
kandang sistem terbuka maupun tertutup terutama di daerah beriklim sedang dan
dingin (Yahav et al. 2001; Simmons et al. 2003; Vidal et al. 2008; Seoa et al.
2009). Pada kandang ayam broiler sistem tertutup di daerah beriklim tropika
basah, analisis distribusi suhu dan laju aliran udara dilakukan pada kondisi
kandang tidak diisi ayam dan kondisi lingkungan luar kandang cukup panas. Hal
ini dilakukan karena kondisi lingkungan mikro dalam kandang sangat dipengaruhi
oleh kondisi lingkungan mikro luar kandang. Selain tingkat keseragaman suhu
udara dalam kandang, hasil analisis juga dapat digunakan untuk melihat tingkat
kenyamanan ayam broiler pada kandang sistem tertutup khususnya di daerah
beriklim tropika basah.
Penentuan kepadatan ayam broiler pada kandang sistem tertutup sudah
banyak dilakukan oleh peneliti berdasarkan performa, kesehatan dan

3

kesejahteraan ternak pada suhu dan kelembaban tertentu ((Nort dan Bell 1990;
Yardimci dan Kenar 2008; Quinteiro-Filho et al.2010; Abudabos et al. 2012;
Abudabos et al. 2013). Kondisi penentuan kepadatan ayam broiler tersebut perlu
diperbaharui karena suhu kandang akan terus meningkat seiring meningkatnya
bobot badan ayam broiler (Cordeau dan Barrington 2010). Penentuan kepadatan
ayam broiler menggunakan beban panas maksimum dalam kandang (panas ayam
broiler, lampu dan material kandang) merupakan suatu alternatif terhadap
penyelesaian penentuan kepadatan kandang atas dasar tingkat kenyamanan ayam.
Semua komponen penghasil panas seperti ayam broiler, lampu, tirai, plafon,
dinding dan sekam dijadikan sumber dan penyerap panas pada sistem CFD.
Hasilnya berupa distribusi suhu udara pada kandang ayam broiler sistem tertutup
dan dengan kecepatan angin tertentu diperoleh suhu efektif sehingga setiap tingkat
kepadatan ayam broiler akan menghasilkan suhu efektif yang berbeda. Semakin
tinggi tingkat kepadatan ayam broiler, semakin tinggi suhu efektif yang dihasilkan.
Berdasarkan tingkat kepadatan yang dihasilkan melalui simulasi menggunakan
CFD di atas, diperoleh panas maksimum dalam kandang masih dalam kondisi
nyaman untuk ayam sehingga dapat diketahui jumlah ayam broiler per satuan luas.
Panas maksimum dalam kandang yang masih nyaman untuk ayam broiler juga
dapat dijadikan dasar untuk menentukan jumlah ayam yang dipanen pada umur
tertentu.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan:
1. Menganalisis perubahan suhu udara dalam kandang ayam broiler sistem
tertutup di daerah beriklim tropika basah akibat kenaikan bobot badan ayam
dengan menggunakan persamaan keseimbangan panas.
2. Merancang model kandang ayam broiler sistem tertutup di daerah beriklim
tropika basah menggunakan computational fluid dynamics (CFD).
3. Menganalisis distribusi suhu udara pada kandang ayam broiler sistem tertutup
di daerah beriklim tropika basah.
4. Mendesain kepadatan ayam broiler pada kandang sistem tertutup di daerah
beriklim tropika basah berdasarkan beban panas kandang.
5. Mendesain jadwal pemanenan ayam broiler berdasarkan beban panas kandang.
6. Menganalisis kebutuhan luas kandang ayam broiler sistem tertutup di daerah
beriklim tropika basah berdasarkan umur atau periode pemeliharaan.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini dapat memberikan manfaat baik secara ilmiah maupun
secara terapan pada industri peternakan yang menggunakan kandang sistem
tertutup. Secara ilmiah, penelitian ini dapat memberikan kontribusi: 1) terciptanya
model analisis perubahan suhu kandang ayam broiler sistem tertutup akibat
meningkatnya bobot badan ayam untuk memprediksi kebutuhan energi (daya
kipas); 2) terciptanya model kandang dan model analisis distribusi suhu udara
pada kandang sistem tertutup di daerah beriklim tropika basah untuk dapat
dikembangkan (bentuk dan material penyusun kandang) sehingga dapat
menghasilkan distribusi suhu yang memiliki tingkat keseragaman lebih tinggi; 3)

4

terciptanya model penentuan kepadatan ayam broiler pada kandang sistem
tertutup di daerah beriklim tropika basah berdasarkan beban panas maksimal
dalam kandang; 4) pengembangan model luas dan jumlah kandang pada satu
periode budidaya ayam broiler menggunakan kandang sistem tertutup di daerah
beriklim tropika basah untuk memperoleh efektifitas luas kandang.
Bagi industri peternakan yang menggunakan kandang sistem tertutup,
penelitian ini memberikan manfaat sebagai berikut: 1) memberikan informasi
besarnya perubahan suhu kandang ayam broiler sistem tertutup di daerah beriklim
tropika basah sebagai dasar untuk menghitung kebutuhan energi pada sistem
ventilasi yang dibangun; 2) memberikan informasi distribusi suhu pada kandang
ayam broiler sistem tertutup di daerah beriklim tropika basah; 3) memberikan
informasi tentang kepadatan ayam broiler pada kandang sistem tertutup dan
penentuan jumlah ayam broiler yang dapat dipanen menuurut umur atas dasar
beban panas kandang; 4) memberikan informasi luas kandang yang efektif untuk
budidaya ayam broiler menurut periode umur.
Nilai Kebaruan Penelitian
Nilai kebaruan dari penelitian ini adalah:
1. Metode perhitungan kenaikan suhu udara dalam kandang ayam broiler sistem
tertutup di daerah beriklim tropika basah akibat meningkatnya bobot badan
ayam menggunakan persamaan keseimbangan panas.
2. Metode analisis distribusi suhu udara dalam kandang ayam broiler sistem
tertutup di daerah beriklim tropika basah.
3. Metode penentuan kepadatan ayam broiler dalam kandang sistem tertutup di
daerah beriklim tropika basah berdasarkan beban panas kandang.
4. Metode penentuan jadwal pemanenen ayam broiler dan penentuan luas
kandang berdasarkan panas yang dikeluarkan ayam broiler.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian meliputi:
1. Pengukuran data iklim mikro, dimensi, sifat thermofisik bahan penyusun
kandang dan bobot badan serta suhu permukaan ayam broiler.
2. Pengembangan model persamaan keseimbangan panas pada kandang ayam
broiler sistem tertutup di daerah beriklim tropika basah dan melakukan
validasinya.
3. Perhitungan perubahan suhu udara dalam kandang ayam broiler sistem
tertutup di daerah beriklim tropika basah menggunakan persamaan
keseimbangan panas.
4. Pengembangan model kandang ayam broiler sistem tertutup menggunakan
software Solid Work Flow Simulation dengan input parameter iklim mikro
kandang dan sifat termofisik bahan kandang.
5. Validasi model kandang ayam broiler sistem tertutup dengan cara
membandingkan suhu hasil simulasi menggunakan CFD dan suhu hasil
pengukuran.

5

6.

Analisa distribusi suhu udara dalam kandang ayam broiler sistem tertutup di
daerah beriklim tropika basah berdasarkan model kandang yang telah
dibangun pada berbagai ketinggian.
7. Analisa suhu permukaan ayam broiler pada bagian kepala, badan tertutup
bulu, badan tidak tertutup bulu dan kaki menggunakan software ThermaCAM
Researcher Professional.
8. Perhitungan luas bagian permukaan ayam broiler (kepala, badan tertutup bulu,
badan tidak tertutup bulu, kaki) menggunakan software Solidwork Flow
Simulation dan menentukan posisi peletakannya pada model kandang yang
telah dibangun.
9. Penentuan desain kepadatan ayam broiler dalam kandang sistem tertutup di
daerah beriklim tropika basah dengan cara melakukan simulasi jumlah ayam
per satuan luas pada model kandang yang telah dibangun agar menghasilkan
suhu efektif yang nyaman untuk ayam broiler.
10. Penentuan desain jadwal pemanenan dan kebutuhan luas kandang ayam
broiler berdasarkan beban panas pada kandang sistem tertutup di daerah
beriklim tropika basah.

2 PERUBAHAN SUHU KANDANG AYAM BROILER SISTEM
TERTUTUP DI DAERAH BERIKLIM TROPIKA BASAH
Pendahuluan
Pemanasan global yang terjadi pada beberapa dekade terakhir dapat
menyebabkan meningkatnya suhu di permukaan bumi yang dicirikan dengan
meningkatnya suhu lingkungan dan intensitas radiasi matahari termasuk di daerah
beriklim tropika basah. Kondisi ini dapat memberikan dampak yang cukup besar
terhadap ternak (ayam broiler) yaitu menurunnya kesehatan ayam broiler
(Nardone et al. 2010; Thornton et al. 2009), meningkatnya angka kematian ayam
(Adesiji et al. 2013), menurunnya produktivitas ayam broiler, meningkatnya
penyebaran penyakit (Thornton et al. 2009) sehingga diperlukan upaya agar
produktivitas ayam broiler dapat dipertahankan bahkan ditingkatkan. Salah satu
upaya tersebut adalah melalui penggunaan kandang sistem tertutup yang
diharapkan dapat menghasilkan suhu, kelembaban dan kecepatan angin yang
sesuai dengan kebutuhan ayam broiler (Yani dan Purwanto 2006). Beberapa
keuntungan dari penggunaan kandang sistem tertutup adalah keseragaman suhu
udara dalam kandang (Seoa et al. 2009), tingginya tingkat kepadatan kandang
yaitu 21 ekor/m2 (Yani et al. 2014) dan mampu mengeluarkan kelebihan panas,
uap air dan gas-gas yang berbahaya (North dan Bell 1990).
Kandang sistem tertutup juga dapat dijadikan model kandang yang ramah
lingkungan sehingga dapat dibangun di daerah dekat perkotaan (Prosser et al.
2011) yang dapat mempermudah sistem logistik untuk keperluan budidaya dan
pemasaran ayam broiler (Pelletier 2008; Antara et al. 2009). Supaya konflik
kepentingan penggunaan lahan (Henderson 2005) tidak terjadi, kandang sistem
tertutup di daerah dekat perkotaan biasanya dibangun pada suatu kawasan
agropark.
Permasalahan yang sering muncul pada kandang sistem tertutup di daerah
beriklim tropika basah diantaranya fluktuasi suhu dan kelembaban relatif yang

6

cukup tinggi pada siang hari karena kandang sistem tertutup yang dibangun
umumnya masih sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan mikro di luar
kandang (Yani et al. 2007). Pada ayam broiler umur 1 sampai dengan 14 hari
dimana kandang masih memerlukan pemanas, kondisi lingkungan mikro dalam
kandang dapat diatur sedemikian rupa agar ayam broiler nyaman. Pada saat ayam
broiler mulai memerlukan kondisi lingkungan mikro dalam kandang yang lebih
dingin yaitu pada umur 14 sampai 32 hari (panen), kemampuan kerja kipas dan
cooling pad menjadi sangat penting. Kerja kipas dan cooling pad harus dapat
mengatasi fluktuasi lingkungan mikro di luar kandang dan peningkatan beban
panas yang dikeluarkan ayam broiler akibat meningkatnya bobot badan ayam
(Notrh dan Bell 1990; Cordeau dan Barrington 2010).
Salah satu cara untuk mengetahui fluktuasi suhu kandang ayam sistem
tertutup di daerah beriklim tropika basah akibat meningkatnya beban panas yang
dikeluarkan ayam adalah melalui perhitungan beban panas dengan menggunakan
persamaan keseimbangan panas. Tujuan penelitian ini adalah menganalisis
perubahan suhu udara kandang ayam broiler sistem tertutup di daerah beriklim
tropika basah pada ayam broiler periode umur 1 sampai dengan 32 hari untuk
kepentingan manajemen kandang dalam rangka mengatasi perubahan iklim.
Bahandan Metode
Penelitian dilaksanakan di kandang ayam broiler sistem tertutup, Fakultas
Peternakan IPB dari bulan Mei sampai Juli 2013. Kandang ayam broiler sistem
tertutup yang digunakan memiliki ukuran 100 m (panjang) x 10 m (lebar) x 2.4 m
(tinggi) dan dapat menampung 12 000 sampai 16 000 ekor ayam. Pada saat
penelitian, kandang diisi 14 000 ekor ayam broiler dengan tingkat kematian 2%
dan dilakukan panen awal (penjarangan) pada ayam berumur 22 hari.
Lantai kandang terbuat dari semen beton, dinding terbuat dari bata expose
mercy sebagai penopang tirai, plafon menggunakan galvanis, sistem ventilasi
menggunakan 6 kipas berdiameter 1.27 m, sistem pencahayaan dalam kandang
menggunakan lampu 8 watt sebanyak 60 unit dan untuk menurunkan suhu
kandang digunakan cooling pad. Kandang ayam broiler sistem tertutup yang
digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 2.1 (tampak depan),
Gambar 2.2 (tampak belakang) dan Gambar 2.3 (tampak samping).

Gambar 2.1 Kandang ayam broiler sistem tertutup (tampak depan)

7

ASBES GELOMBANG BESAR
LISTPLANG METAL T=20 CM FIN.COATING
DINDING SPANDEK T=0.3 MM COLOUR
FAN 50” RANGKA BESI CANAL 100X50X23

Gambar 2.2 Kandang ayam broiler sistem tertutup (tampak belakang)

Gambar 2.3 Kandang ayam broiler sistem tertutup (tampak samping)
Alat yang digunakan untuk mengukur kondisi lingkungan mikro di luar
kandang adalah weather station (Davis 6162), sedangkan untuk mengukur
lingkungan mikro di dalam kandang digunakan portable paperless recorder
(Yokogawa, MV Advance 1000), anemometer, lux meter dan untuk mengukur
bobot ayam digunakan timbangan. Pengukuran suhu dilakukan pada plafon,
sekam, dinding, tirai dan ruangan kandang. Pengukuran suhu menggunakan
termokopel tipe T yang direkam pada portable paperless recorder 24 channel
setiap 5 menit.
Bobot ayam broiler ditimbang setiap hari selama 32 hari dengan cara
mengambil sampel ayam secara acak sebanyak 40 ekor kemudian ditimbang dan
dirata-ratakan. Panas yang dihasilkan ayam broiler setiap harinya dihitung dari
bobot badan menggunakan persamaan yang dikembangkan oleh Cordeau dan
Barrington (2010). Pakan yang diberikan adalah pakan ayam pedaging komersial
dengan kadar air 13%, protein 22% sampai 23%, lemak 5%, serat 6%, abu 6.5%,
kalsium 0.9% , phospor 0.7% dan air minum secara add libitum.
Pengukuran data parameter iklim mikro dilakukan untuk tujuan analisis
perubahan suhu kandang pada saat kandang diisi ayam agar dapat diketahui
perubahan suhu kandang akibat beban panas yang dikeluarkan ayam broiler.
Pengambilan data parameter iklim mikro tersebut dilakukan pada tanggal 25 Juni
2013 (kondisi cuaca cerah). Jumlah ayam sebagai input untuk tujuan validasi
adalah sebanyak 9 800 ekor pada umur 28 hari, bobot badan 1 480 g per ekor dan

8

panas ayam per ekor sebesar 10.63 Watt. Jumlah ayam untuk menentukan
perubahan suhu kandang adalah 14 000 ekor dengan tingkat kematian 2% mulai
umur 1 sampai 32 hari.
Koefisien Konveksi pada Kandang Ayam Broiler Sistem Tertutup
Koefisien pindah panas konveksi pada material kandang (atap, plafon,
sekam, dinding tegak dan tirai) merupakan sifat termal bahan yang sangat
diperlukan untuk menghitung keseimbangan energi. Koefisien pindah panas
konveksi pada dinding tegak, tirai, sekam dan
plafon dihitung dengan
menggunakan rumus (Cengel 2003) sebagai berikut:
h = Nu

k

(2.1)

D

dimana: h= koefisien pindah panas konveksi (W/m2 oC), k= konduktivitas
panas bahan (W/m oC), D=diameter hidrolika (m), Nu= bilangan Nusselt
Besarnya bilangan Nusselt untuk aliran fluida turbulen dalam kandang
ayam broiler sistem tertutup dirumuskan (Gnielinski 1976) sebagai berikut:
�� =

�

�8� (�� − 1.000)��
� 0,5

1 + 12,7 �8�

���

2�
3

(2.2)

− 1�

dimana: f = faktor friksi pada aliran turbulen dalam kandang, Re = bilangan
Reynold, Pr = bilangan Prandtl.
Besarnya faktor friksi untuk aliran fluida turbulen dalam kandang
ayam broiler sistem tertutup dirumuskan (Petukhov 1970) sebagai berikut:
� = (0,79 ln �� − 1,62)−2

(2.3)

untuk :

0,5 ≤ Pr ≤ 2.000

104< Re < 5 x 106
Besarnya diameter hidrolika dan bilangan Reynold dalam kandang ayam
broiler sistem tertutup dirumuskan (Chengel 2003) sebagai berikut:
2��
(2.4)
�+�
�� �
�� =
(2.5)
�
dimana: a = lebar kandang (m), b = tinggi kandang antara lantai dan plafon
(m), v = viskositas kinematik dari fluida (m2/det), Vm= kecepatan aliran fluida
(m/s).
�=

9

Keseimbangan Panas pada Kandang Ayam Broiler Sistem Tertutup
Model pindah panas yang dibangun pada pemecahan permasalahan
perubahan suhu kandang ayam broiler di daerah beriklim tropika basah adalah
model pindah panas yang memperhitungkan perubahan suhu pada setiap satuan
waktu atau menggunakan unsteady state model (Suhardiyanto 2009). Komponen
keseimbangan panas pada kandang ayam broiler sistem tertutup diuraikan menjadi
beberapa komponen yakni, pindah panas pada atap, ruang antara atap dan plafon,
plafon, pindah panas pada sekam, pindah panas pada dinding dan tirai, pindah
panas pada udara dalam kandang. Berbagai modifikasi pemodelan pindah panas
telah dikembangkan oleh Suhardiyanto (2009) dan Mutai et al. (2011) pada tiaptiap komponen di atas.
Pindah panas yang terjadi pada bagian atap merupakan keseimbangan
panas yang berasal dari panas yang hilang di atas atap, panas yang hilang karena
konveksi pada ruang antara atap dan plafon dan absorbsi, difusi dan radiasi
langsung matahari seperti ditunjukkan pada persamaan 2.6.
���
�� ���
(2.6)
= −ℎ� �� (�� − �� ) − ℎ� �� ��� − ��� � + ����
��

dimana : mr = massa atap (kg), Cpr = panas jenis atap (J/kgoC), hr= koefisien
pindah panas konveksi atap (W/m2 oC), Ar = suhu atap (oC), Ta= suhu udara
lingkungan (oC), Trp= suhu udara antara atap dan plafon (oC), Tr= suhu atap (oC),
α = absorbsivitas atap, I = radiasi global matahari pada permukaan atap (W/m2 ).
Pindah panas yang terjadi pada bagian antara atap dan plafon merupakan
keseimbangan panas yang berasal dari panas dari atap dan plafon seperti
ditunjukkan pada persamaan 2.7.
����
��� ����
= ℎ�� ��� ��� − ��� � − ℎ�� ��� ���� − �� �
(2.7)
��

dimana : mrp = massa udara yang ada diantara atap dan plafon (kg), Cprp =
panas jenis udara yang ada diantara atap dan plafon (J/kgoC), Arp= luas area
diantara atap dan plafon (m2), hrp= koefisien pindah panas konveksi udara diantara
atap dan plafon (W/m2 oC), Trp=suhu udara antara atap dan plafon (oC), Tp= suhu
plafon (oC).
Pindah panas yang terjadi pada bagian plafon merupakan keseimbangan
panas yang berasal dari panas yang hilang di atas plafon dan panas yang hilang
karena konveksi dalam kandang seperti ditunjukkan pada persamaan 2.8.
���
= −ℎ� �� ��� − ��� � − ℎ� �� ��� − ��� �
(2.8)
�� ���
��
dimana : mp=massa plafon (kg), Cpp = panas jenis plafon (J/kgoC), Ap= luas
plafon (m2), hp= koefisien pindah panas konveksi plafon (W/m2 oC), Trk= suhu
udara dalam kandang (oC).
Pindah panas pada bagian sekam dipengaruhi oleh panas konveksi dari
udara kandang ke sekam seperti ditunjukkan pada persamaan 2.9.

10

�� ���

���
= ℎ� �� ��� − ��� �
��

(2.9)

dimana : mf = massa sekam (kg), Cpf = panas jenis sekam (J/kgoC), Af = luas
sekam (m2), hf = koefisien pindah panas konveksi sekam (W/m2 oC), Tf = suhu
sekam (oC).
Pindah panas pada bagian dinding merupakan keseimbangan panas yang
berasal panas dalam kandang dan panas yang hilang ke udara lingkungan seperti
ditunjukkan pada persamaan 2.10.
���
(2.10)
= −ℎ� �� (�� − �� ) − ℎ� �� (�� − ��� )
�� ���
��

dimana : mb= massa dinding (kg), Cpb= panas jenis dinding (J/kgoC),
Ab= luas dinding kandang (m2), hb=koefisien pindah panas konveksi dinding
(W/m2 oC), Tb= suhu dinding kandang (oC).
Pindah panas pada bagian tirai merupakan keseimbangan panas yang
berasal dari panas dalam kandang dan panas yang hilang ke udara lingkungan
seperti ditunjukkan pada persamaan 2.11.
���
(2.11)
= −ℎ� �� (�� − �� ) − ℎ� �� (�� − ��� )
�� ���
��
dimana : mc= massa tirai (kg), Cpc= panas jenis tirai (J/kgoC), Ac= luas tirai
2
(m ), hc= koefisien pindah panas konveksi tirai (W/m2 oC), Tc= suhu tirai (oC).
Pindah panas pada bagian udara dalam kandang merupakan keseimbangan
energi dari panas ayam, lampu, panas dari dinding dan tirai kandang, panas yang
hilang ke plafon, panas yang hilang ke sekam, panas akibat laju aliran udara yang
masuk ke kandang, seperti ditunjukkan pada persamaan 2.12.
����
= �� + �� − ℎ� �� (��� − �� ) − ℎ� �� ���� − �� �
��� ����
��
− ℎ� �� ���� − �� � − ℎ� �� (��� − �� ) − �̇���� (��� − �� ) (2.12)

dimana : QL= panas lampu (Watt), QA= panas ayam broiler (Watt),
mrk= massa udara dalam kandang (kg), Cprk= panas jenis udara dalam kandang
(J/kgoC), �̇ = laju massa udara dalam kandang (kg/s).
Persamaan keseimbangan panas pada persamaan 2.6 sampai persamaan
2.12 diselesaikan secara numerik dengan menggunakan metode Euler (Munir
2008). Data yang digunakan sebagai input untuk perhitungan secara numerik
adalah data suhu lingkungan, intensitas radiasi matahari, suhu kandang dan suhu
material kandang (atap, plafon, sekam, tirai dan dinding). Hasil pengukuran pukul
08.00 sampai 16.00 WIB digunakan untuk validasi hasil perhitungan meliputi
suhu udara dalam kandang dan material kandang, sedangkan untuk input iterasi
(variabel yang berubah) adalah suhu lingkungan dan intensitas radiasi matahari.
Input data yang digunakan untuk menghitung kenaikan suhu udara dalam kandang
adalah data hasil pengukuran pada pukul 09.00, 11.00, 13.00 dan 15.00 WIB. Hal
ini disebabkan karena pada waktu tersebut fluktuasi intensitas radiasi matahari
dan suhu lingkungan cukup tinggi.

11

Validasi hasil perhitungan secara numerik dilakukan dengan cara
menghitung persentasi deviasi rata-rata antara hasil perhitungan secara numerik
dengan hasil pengukuran menggunakan persamaan 2.13.
�ℎ����� ������� − �����
� �100%
Persentasi deviasi rata − rata = �
�����

(2.13)

Berdasarkan penyelesaian persamaan keseimbangan panas diperoleh suhu
udara dalam kandang dan dengan laju aliran udara dalam kandang didapatkan
suhu efektif yaitu suhu yang dimanfaatkan oleh ternak untuk kehidupannya
(Yamamoto 1983). Suhu efektif dipengaruhi oleh besarnya suhu dan laju aliran
udara dalam kandang. Suhu efektif dapat memperlihatkan tingkat kenyamanan
dan stress bagi ayam broiler dan dirumuskan pada persamaan 2.14 (Yamanoto
1983).
ET = DBT − 6 AM
(2.14)
dimana: ET= suhu efektif (oC), AM= kecepatan angin (m/det), DBT= suhu udara
dalam kandang (oC).
Hasil dan Pembahasan
Bangunan perkandangan ayam broiler sistem tertutup mendapatkan
perolehan dan kehilangan panas dari dan ke lingkungan sekitarnya melalui proses
konduksi, konveksi dan radiasi. Besarnya pindah panas pada kandang ayam
broiler sistem tertutup sangat ditentukan oleh sifat fisik material kandang, sumber
panas (lampu, ayam), suhu material kandang dan udara yang masuk ke dalam
kandang (Wathes dan Charles 1994). Nilai sifat fisik material kandang berupa
tebal, massa, luas, panas jenis spesifik dan konduktivitas material penyusun
kandang dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Hasil pengukuran dan perhitungan sifat fisik material kandang
Uraian/simbol
Tebal plafon
Tebal dinding
Tebal sekam

Satuan
m
m
m

Nilai
0.002
0.2
0.06

Uraian/simbol
Cpr*
Cprp*
Cpp*

Satuan

Nilai

o

1 000

o

1007

o

896

o

J/kg C
J/kg C
J/kg C

Tebal tirai

m

0.01

Cpf*

J/kg C

1 380

Tebal atap

m

0.006

Cpb*

J/kg oC

8 79

(asbes)
mr

kg

18 124

Cpc*
Cprk*

mrp

kg

1 171

Ar

mp
mf

kg
kg

5 478
8 400

Arp
Ap

o

J/kg C
J/kg oC

350
1 007

m2

1 572

2

1 000

2

1 000

2

m

m

mb

kg

46 000

Af

m

1 000

mc

kg

407

Ab

m2

120

Ac

2

360

mrk

kg

2 784

Sumber :*Holman 1986; Cengel 2003; Seoa et al. 2009

m

12

900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
06.05
06.40
07.15
07.50
08.25
09.00
09.35
10.10
10.45
11.20
11.55
12.30
13.05
13.40
14.15
14.50
15.25
16.00
16.35
17.10
17.45

Radiasi matahari (Watt/m2)

Hasil pengukuran kondisi lingkungan mikro di luar kandang untuk radiasi
matahari (Gambar 2.4) dan suhu udara lingkungan (Gambar 2.5) menunjukkan
bahwa radiasi matahari dan suhu udara meningkat dari pagi sampai siang hari
kemudian menurun kembali pada sore hari. Intensitas radiasi matahari tertinggi
terjadi pada pukul 12.00 WIB sebesar 763 Watt/m2 sedangkan suhu udara
tertinggi terjadi pada pukul 12.30 dan 13.30 sebesar 34.6 oC. Intensitas radiasi
matahari dan suhu udara lingkungan sangat mempengaruhi besarnya suhu atap,
plafon, tirai dan dinding sehingga sangat mempengaruhi besarnya suhu kandang
terutama pada siang hari.

Pukul (WIB)

40
35
30
25
20
06.05
06.35
07.05
07.35
08.05
08.35
09.05
09.35
10.05
10.35
11.05
11.35
12.05
12.35
13.05
13.35
14.05
14.35
15.05
15.35
16.05
16.35
17.05
17.35

Suhu udara lingkungan (oC)

Gambar 2.4 Intensitas radiasi matahari pada tanggal 25 Juni 2013

Pukul (WIB)

Gambar 2.5 Suhu udara lingkungan luar kandang pada tanggal 25 Juni 2013
Berdasarkan data intensitas radiasi matahari dan suhu udara