30 mencapai 0.997 pada pukul 14:00 WIB. Gambar 11 menunjukkan nilai
kosinus sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse. Nilai kosinus sudut datang radiasi matahari K berubah sejalan
dengan berubahnya altitude α atau ketinggian matahari. Semakin meningkat
ketinggian matahari maka nilai K juga semakin meningkat, dan ketika α
mencapai maksimum, K juga mencapai maksimum. Nilai α dan K terus
meningkat sampai tengah hari pukul 12.00 WIB dan setelah itu menurun.
Gambar 12. Kosinus sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse yang berorientasi
Utara - Selatan pada tanggal 21 Juni 2006. .
B. MODEL SIMULASI PINDAH PANAS DALAM GREENHOUSE
Model simulasi pindah panas dalam greenhouse menggunakan persamaan kesetimbangan panas di penutup, di udara dalam, permukaan lantai
dan lapisan tanah. Karakteristik greenhouse meliputi dimensi greenhouse, karakteristik
bahan penutup, kemiringan atap, sifat fisik udara dalam greenhouse dan karakteristik lantai dijadikan input dalam simulasi pindah panas dalam
greenhouse .
Data kondisi cuaca di sekitar greenhouse juga dijadikan input dalam simulasi, terdiri dari data radiasi matahari, kecepatan angin dan temperatur
udara dalam greenhouse. Data kondisi cuaca hasil pengukuran yang digunakan untuk input dalam simulasi dapat dilihat pada Lampiran 3.
-0,6 -0,4
-0,2 0,2
0,4 0,6
0,8 1
1,2
6 :0
7 :0
8 :0
9 :0
1 :0
1 1
:0 1
2 :0
1 3
:0 1
4 :0
1 5
:0 1
6 :0
1 7
:0 1
8 :0
Pukul WIB C
o s
te ta
Ku Ks
31 Laju ventilasi alami yang terjadi dalam greenhouse sangat
berpengaruh terhadap kesetimbangan panas dalam greenhouse yang akhirnya berpengaruh
terhadap temperatur
dalam greenhouse
. Laju
ventilasi berpengaruh pada koefisien pindah panas konveksi akibat adanya ventilasi
h
v
. Semakin besar laju ventilasinya maka semakin besar nilai h
v
tersebut dan semakin besar pindah panas yang terjadi.
Besarnya laju ventilasi alami dipengaruhi oleh kecepatan dan arah angin, besarnya bukaan dan perbedaan temperatur didalam dan diluar
greenhouse .
Program yang dibuat menggunakan bahasa pemrograman Q-BASIC. Input
dibuat dalam file berekstensi .txt yang di-load dengan program Q- BASIC pada saat program di-running. Setelah program di-runing, output
program langsung disimpan dalam file yang bernama hasil.txt. Program dibuat dengan menggunakan persamaan-persamaan pindah panas dalam greenhouse
yang diselesaikan dengan metode Runge-Kutta. Program selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 4.
Perhitungan dimulai pukul 6:00 dengan syarat awal untuk temperatur penutup, udara dalam, permukaan lantai dan temperatur tanah pada kedalaman
z
1
didapat dari pengukuran dan dijadikan input dalam perhitungan Runge- Kutta. Dalam simulasi ini koefisien pindah panas pada lantai h
f
tidak berubah selama simulasi. Nilai konstanta yang digunakan selama simulasi
dapat dilihat pada Tabel 1.
32 Tabel 1. Nilai konstanta yang digunakan dalam simulasi
pendugaan temperatur udara dalam greenhouse,
Simbol Nilai
Absc
1
0.032 Lunde, 1980 Absc
2
0.092 Lunde, 1980 Abss
0.65 www. its. berkeley. edu Abssens
0.33 Bot, 2001 C
a
1 kJm
3
K www. Hukseflux.com C
c
2184 kJm
3
K www. hukseflux.com C
f
1940 kJm
3
K www. hukseflux.com EP
4 m E
ms
0.95 h
f
7 Wm
2
C Bot, 2001 h
v
3 Wm
2
C Bot, 2001 k
s
1.28 Wm K www. hukseflux.com L
20 m LAT
6.33 LS LGT
106.42 BT RP
7.346 m SBC
5.67E-08 SW
7.5 m TBL
31.5
o
C THc
0.0047 m TZ
105 T
c0
18.8
o
C T
f0
24.4
o
C T
in0
20.6
o
C T
ranc
0.69 Setyoningrum, 2001 T
z10
27.9
o
C W
7.5 m z
0.065 m z
1
0.315 m
Hasil keluaran simulasi kemudian dibandingkan dengan hasil pengukuran. Hasil keluaran program dapat dilihat pada Lampiran 5. Grafik
perbedaan temperatur hasil simulasi dengan hasil pengukuran dapat dilihat pada Gambar 13 sampai dengan Gambar 18. Perbedaan antara temperatur
hasil simulasi dan hasil pengukuran disajikan dalam Tabel 2 dan Tabel 3.
33 Tabel 2. Perbedaan temperatur dalam greenhouse antara hasil simulasi dengan
hasil pengukuran tanggal 21 – 23 Juni 2006 dengan cuaca berawan dan
hujan,
Waktu lokal
21 Juni 2006 22 Juni 2006
23 Juni 2006 S
P S-P
S P
S-P S
P S-P
6:00 21.49
20.9 0.6
21.74 21.9
0.2 21.65
21.1 0.6
7:00 22.26
22.3 0.0
22.66 22.8
0.1 22.46
22.9 0.4
8:00 23.25
26.8 3.6
24.27 26.9
2.7 23.55
25.9 2.3
9:00 25.69
30.5 4.8
26.78 30.0
3.2 26.05
29.8 3.7
10:00 30.04
35.2 5.2
30.25 33.3
3.0 29.88
32.6 2.7
11:00 33.83
34.6 0.8
33.65 34.7
1.0 33.55
33.2 0.3
12:00 36.67
37.1 0.4
35.96 35.6
0.4 36.02
35.2 0.8
13:00 38.43
38.2 0.3
37.13 37.0
0.1 36.63
34.8 1.8
14:00 37.82
39.9 2.1
36.89 37.1
0.2 36.94
37.2 0.3
15:00 35.30
35.4 0.1
34.10 34.5
0.4 34.42
34.4 0.0
16:00 32.23
32.6 0.3
30.49 28.6
1.9 30.57
27.7 2.8
17:00 29.56
30.2 0.6
27.71 23.2
4.5 28.49
28.4 0.1
18:00 27.71
28.4 0.7
25.98 22.8
3.2 26.93
26.8 0.1
Min 21.5
20.9 0.0
21.7 21.9
0.1 21.7
21.1 0.0
Max 38.4
39.9 5.2
37.1 37.1
4.5 36.9
37.2 3.7
Rata- rata
30.5 32.0
1.6 30.1
30.5 1.5
30.0 30.3
1.3
Tabel 3. Perbedaan temperatur dalam greenhouse antara hasil simulasi dengan hasil pengukuran tanggal 24 Juni, 26 juni dan 30 Juni 2006 dengan
cuaca cerah,
Waktu lokal
24 Juni 2006 26 Juni 2006
30 Juni 2006 S
P S-P
S P
S-P S
P S-P
6:00 21.66
21.0 0.7
21.65 18.9
2.8 21.63
20.1 1.5
7:00 22.41
22.5 0.1
22.40 21.0
1.4 22.30
21.5 0.8
8:00 23.86
26.8 3.0
23.34 25.9
2.5 23.90
26.1 2.2
9:00 27.48
30.0 2.5
27.14 29.1
2.0 26.92
29.5 2.5
10:00 31.44
31.7 0.2
31.57 32.0
0.5 31.10
34.4 3.3
11:00 35.07
33.5 1.6
31.73 33.6
1.9 34.76
34.1 0.7
12:00 37.36
32.5 4.9
36.65 34.5
2.2 36.14
33.7 2.5
13:00 38.30
36.0 2.3
39.26 35.2
4.0 38.58
35.2 3.3
14:00 38.10
35.9 2.2
40.37 35.5
4.9 38.53
37.5 1.1
15:00 36.01
34.9 1.1
38.20 35.5
2.7 36.14
36.3 0.2
16:00 32.35
32.0 0.4
33.18 31.7
1.5 33.68
34.0 0.3
17:00 29.21
27.7 1.5
29.96 29.2
0.8 31.02
30.1 0.9
18:00 27.31
26.2 1.1
27.83 27.5
0.3 29.13
27.4 1.7
Min 21.7
21.0 0.1
21.7 18.9
0.3 21.6
20.1 0.2
Max 38.3
36.0 4.9
40.4 35.5
4.9 38.6
37.5 3.3
Rata- rata
31.1 30.4
1.7 31.3
30.2 2.2
31.2 31.0
1.6 Ket: S = simulasi
P = pengukuran
34
15 20
25 30
35 40
45
6 :0
7 :0
8 :0
9 :0
1 :0
1 1
:0 1
2 :0
1 3
:0 1
4 :0
1 5
:0 1
6 :0
1 7
:0 1
8 :0
Pukul WIB T
in
o
C Tin simulasi
Tin pengukuran
Dari Tabel 2 dan Tabel 3 dapat dilihat bahwa perbedaan rata-rata temperatur antara hasil simulasi dengan hasil pengukuran pada tanggal 21
Juni, 22 Juni dan 23 Juni 2006 yang mewakili data cuaca berawan dan hujan adalah sebesar 1.3 - 1.6
o
C, sedangkan pada tanggal 24 Juni, 26 Juni dan 30 Juni 2006 yang mewakili data cuaca cerah menunjukkan perbedaan rata-rata
sebesar 1.6 - 2.2
o
C, sehingga simulasi ini dianggap cukup baik dan dapat digunakan untuk semua data cuaca baik pada saat cerah, berawan maupun
hujan.
Gambar 13. Perbandingan antara temperatur hasil simulasi dengan hasil pengukuran tanggal 21
Juni 2006 dengan cuaca berawan.
Gambar 14. Perbandingan antara temperatur hasil
simulasi dengan hasil pengukuran tanggal 22 Juni 2006 dengan cuaca berawan dan hujan.
15 20
25 30
35 40
45
6 :0
7 :0
8 :0
9 :0
1 :0
1 1
:0 1
2 :0
1 3
:0 1
4 :0
1 5
:0 1
6 :0
1 7
:0 1
8 :0
Pukul WIB T
in
o
C Tin simulasi
Tin pengukuran
35 Gambar 15. Perbandingan antara temperatur hasil
simulasi dengan
hasil pengukuran
tanggal 23 Juni 2006 dengan cuaca berawan dan hujan.
Gambar 16. Perbandingan antara temperatur hasil simulasi
dengan hasil
pengukuran tanggal 24 Juni 2006 dengan cuaca
cerah.
15 20
25 30
35 40
45
6 :0
7 :0
8 :0
9 :0
1 :0
1 1
:0 1
2 :0
1 3
:0 1
4 :0
1 5
:0 1
6 :0
1 7
:0 1
8 :0
Pukul WIB T
in
o
C Tin simulasi
Tin pengukuran
15 20
25 30
35 40
45
6 :0
7 :0
8 :0
9 :0
1 :0
1 1
:0 1
2 :0
1 3
:0 1
4 :0
1 5
:0 1
6 :0
1 7
:0 1
8 :0
Pukul WIB T
in
o
C Tin simulasi
Tin pengukuran
36 Gambar 17. Perbandingan antara temperatur hasil
simulasi dengan
hasil pengukuran
tanggal 26 Juni 2006 dengan cuaca cerah.
Gambar 18. Perbandingan antara temperatur hasil simulasi
dengan hasil
pengukuran tanggal 30 Juni 2006 dengan cuaca
cerah.
C. VALIDASI MODEL SIMULASI PINDAH PANAS
