ANALISIS KESEIMBANGAN PANAS PADA CHAMBER

28 RH di dalam chamber aeroponik yang tercatat pada pengukuran adalah antara 94.56 hingga 100. Kelembaban chamber tersebut bernilai tinggi karena ruangan tumbuh akar tanaman ini disemprot larutan nutrisi selama kurang lebih 18 menit dan hanya berhenti menyemprot sekitar dua menit. Chamber akan terbasahkan oleh larutan nutrisi di seluruh sisinya dan larutan nutrisi yang tidak terserap oleh akar tanaman akan mengalir keluar ke dalam lubang pengeluaran chamber secara gravitasi. Grafik perubahan RH di dalam chamber dapat dilihat pada Gambar 26. Suhu adalah salah satu faktor penting yang mempengaruhi pertumbuhan akar, khususnya dalam menyerap air dan ion-ion esensial. Suhu optimum untuk akar tergantung spesies tanaman. Menurut Goldworthy dan Fisher 1984, suhu optimum untuk pertumbuhan akar umumnya lebih rendah daripada suhu optimum untuk pertumbuhan pucuk. Kisaran suhu optimum dan suhu maksimum yang agak sempit menunjukkan bahwa pertumbuhan akar tidak teradaptasi baik terhadap suhu tanah atau larutan nutrisi tinggi, bahkan pada tanaman tropik. Pendinginan tanaman subtropis dan tropis sampai pada kisaran suhu 0-10 o C cenderung menyebabkan penurunan aktivitas proses metabolisme dengan sangat cepat terutama respirasi dan dapat menyebabkan kerusakan yang membahayakan dan kematian di dalam beberapa jam atau hari Larcher et.al. 1973 dalam Fitter and Hay 1981. Perbedaan suhu yang mempengaruhi perakaran dan pertumbuhan tanaman adalah tergantung dari suhu kardinal setiap varietas tanaman. Suhu optimum perakaran pada tanaman krisan adalah 20-25 o C, pada selada adalah 19-24 o C, sedangkan suhu di dalam chamber saat hari cerah mencapai 35 o C. Terdapat beberapa tanaman yang dapat mentoleransi suhu sampai 35 o C, namun pertumbuhan fisik tanaman tidak dapat sebaik pada kondisi pertumbuhan di suhu optimalnya. Jika suhu toleransi pertumbuhan tanaman kurang dari 35 o C, tanaman tersebut tidak dapat bertahan sampai massa panennya. Pengaruh pendinginan tanaman di bawah suhu optimum adalah berkurangnya kecepatan pertumbuhan dan proses metabolisme, sedangkan pengaruh suhu tinggi adalah gangguan terhadap metabolisme sel karena denaturasi protein, produksi zat-zat beracun atau kerusakan membran. Menurut Fitter dan Hay 1981, tidak mudah untuk menetapkan secara tepat hubungan antara proses-proses pada tanaman dan suhu lingkungan karena adanya variabilitas yang ekstrem dari suhu udara dan tanah atau larutan nutrisi. Suhu akar tergantung kepada waktu variasi reguler sepanjang hari, bulan variasi reguler musiman, kedalaman di bawah permukaan tanah, sifat tanah yang menentukan absorpsi dan transmisi panas terutama RH, kerapatan massa, dan sifat permukaan tanah. Di samping itu, ditemukan bahwa perbedaan tahap perkembangan tanaman dan perbedaan proses fisiologis mempunyai suhu optimum yang berbeda. Selanjutnya perkembangan reproduksi dari spesies tertentu lebih dikendalikan oleh suhu malam hari daripada suhu siang hari, serta banyak proses terutama perkecambahan dipercepat oleh suhu yang berubah-ubah. Tetapi hanya sedikit proses perkembangan yang dikendalikan oleh suhu saja dan respon terhadap suhu pada banyak kasus dapat dimodifikasi oleh faktor lainnya, terutama lingkungan cahaya. Misalnya pembentukan umbi pada kentang tergantung dari peran bersama suhu, fotoperiodisme, intensitas cahaya, dan suplai nutrien.

C. ANALISIS KESEIMBANGAN PANAS PADA CHAMBER

Proses perpindahan panas terjadi karena adanya perubahan suhu antara sistem fluidamaterial dengan lingkungan melalui penyerapan panas dan pelepasan panas. Jika suhu sistem lebih rendah daripada suhu lingkungan, proses yang terjadi adalah penyerapan panas. Sedangkan pelepasan panas terjadi jika suhu sistem lebih tinggi daripada suhu lingkungan. Panas dari udara rumah tanaman masuk ke dalam lapisan pembuat chamber yaitu multiplek sehingga membuat permukaan chamber lebih panas. Adanya isolator lain yaitu styrofoam yang juga melapisi chamber menyebabkan panas yang diserap multiplek dari udara rumah tanaman dihambat masuk ke dalam chamber. Multiplek dan 29 styrofoam merupakan bahan isolator dengan masing-masing memiliki konduktivitas termal 0.115 Wm. o C dan 0.026 Wm. o C sehingga udara dari rumah tanaman tidak seluruhnya terserap oleh chamber. Semakin besar nilai konduktivitas termal, semakin banyak panas yang dapat terserap oleh bahan, dan sebaliknya. Gambar 27. Perpindahan panas pada chamber aeroponik Pindah panas setiap sisi chamber berbeda-beda tergantung arah radiasi matahari yang masuk ke dalam rumah tanaman, resistansi aliran panas insulasi, luasan bahan material, dan perbedaan suhu di sekitar bahan. Gambar 27 menggambarkan besarnya perpindahan panas yang terjadi di setiap bagian chamber. Dari grafik diatas, diketahui bahwa umumnya pelepasan panas terjadi pada pagi hari 06:00- 07:30 dan sore hari 16:00-18:00. Proses penyerapan panas dari lingkungan akan terjadi pada pukul 07:30 sampai 16:00, dimana pada waktu tersebut suhu rumah tanaman meningkat bersamaan dengan tingginya radiasi yang masuk ke dalam rumah tanaman. Kasus pada chamber bagian bawah berbeda dengan bagian lainnya. Disaat bagian sisi lain menyerap panas, sisi bawah melepaskan panas. Hal ini disebabkan karena radiasi gelombang panjang yang terserap oleh lantai akan menaikkan suhu udara dan menurunkan kerapatan udara di dasar lantai. Dengan demikian, kerapatan udara di atas lantai akan lebih tinggi dan suhu akan lebih rendah. Tabel 4. Pindah panas total pada sistem aeroponik tanggal 1 Mei 2012 Waktu q Watt Keterangan Chamber Pipa Total 13:00 23.7845 0.0001 23.7846 Maksimum 17:00 1.05166 0.00008 1.05174 Minimum Tabel 4 merupakan laju pindah panas total pada sistem chamber dalam satu hari cerah. Pindah panas total pada tanggal 1 Mei 2012 yang paling besar adalah sisi depan koordinat positif z atau arah Barat dengan nilai 252.46 Wm karena tidak hanya dipengaruhi oleh udara panas rumah tanaman, tetapi dipengaruhi juga oleh panas yang keluar dari chiller pendingin. Pindah panas yang paling kecil adalah sisi bawah koordinat negatif y dengan nilai 189.18 Wm karena melepaskan panas ke udara di atas lantai yang bersuhu rendah dibandingkan dengan permukaan chamber bagian bawah. Setiap sisi chamber menyerap panas dari lingkungan, namun tidak semua sisi chamber melepaskan 30 panas ke lingkungan. Bagian sisi chamber yang tidak melepaskan panas adalah sisi depan koordinat positif z atau arah Barat dan sisi kanan koordinat positif x atau arah Selatan. Sisi chamber tersebut memiliki suhu lingkungan yang tinggi dibandingkan dengan suhu pada material sisi tersebut. Pada sisi depan terdapat pengaruh dari udara panas dari keluaran chiller, sedangkan sisi kanan berada dekat dengan bak penampung larutan nutrisi dan inlet pipa larutan nutrisi sehingga material sisi kanan chamber menjadi lebih dingin. Berikut tabel penyerapan dan pelepasan panas setiap sisi chamber dan pipa sistem aeroponik pada tanggal 1 Mei 2012. Tabel 5. Proses perpindahan energi panas pada bagian chamber dan pipa Bagian Energi Panas kJ Penyerapan panas Pelepasan panas Sisi chamber depan 227.2172 0.0000 Sisi chamber belakang 139.4415 -0.3337 Sisi chamber kanan 105.6003 0.0000 Sisi chamber kiri 124.1198 -0.1905 Sisi chamber atas 115.2098 -2.6100 Sisi chamber bawah 16.7576 -187.0199 Pipa di dalam chamber 0.0087 -0.0000047

D. SEBARAN SUHU CHAMBER