View of KAJIAN TEORITIK PEMILIHAN HEAT PUMP DAN PERHITUNGAN SISTEM SALURAN PADA KANDANG PETERNAKAN AYAM BROILER SISTEM TERTUTUP

INFOMATEK
Volume 19 Nomor 1 Juni 2017

KAJIAN TEORITIK PEMILIHAN HEAT PUMP DAN PERHITUNGAN
SISTEM SALURAN PADA KANDANG PETERNAKAN
AYAM BROILER SISTEM TERTUTUP
*)

Evi Sofia , Abdurrachim

**)

*Universitas Nurtanio
**Institut Teknologi Bandung
Abstrak: Kebutuhan daging ayam ras broiler (ayam pedaging) cenderung meningkat setiap tahun. Dengan terus
meningkatnya konsumsi daging ayam tersebut diperlukan peternak-peternak ayam yang mampu memelihara
ayam-ayam pedaging dengan baik. Salah satu penentu untuk menghasilkan ayam-ayam pedaging yang baik
adalah sistem perkandangannya. Sistem perkandangan yang baik membutuhkan pengelolaan pengkondisian
udara yang tepat. Karena ayam memerlukan temperatur ruangan yang berbeda-beda pada setiap masa
pertumbuhannya. Penggunaan Heat Pump sebagai pemanas untuk kandang peternakan ayam broiler memang
tidak lazim digunakan. Akan tetapi di beberapa negara penggunaan heat pump dengan fluida kerja air dari tanah

(Ground Source Heat pumps/GSHP) banyak digunakan sebagai pemanas kandang ayam. Penggunaan heat
pump dengan sistem kompresi uap masih belum ditemui. Kajian ini bertujuan untuk mencoba memanfaatkan
Heat pump dengan sistem kompresi uap jika digunakan sebagai pemanas kandang ayam. Kajian diawali dengan
menghitung energi yang dibutuhkan kandang, pemilihan heat pump dan perhitungan ducting. Dari hasil kajian ini
menunjukkan bahwa penggunaan heat pump sebagai pemanas kandang ayam memungkinkan untuk digunakan.
Kata kunci: ducting, heat pump, Ground Source Heat pumps

I. PENDAHULUAN
Peningkatan

1

pertumbuhannya. Umur 0 sampai dengan 14

konsumsi

daging

ayam

hari (masa brooding), ayam membutuhkan

memerlukan peternak-peternak ayam yang

temperatur

mampu memelihara ayam-ayam pedaging

sedangkan umur 14 sampai dengan panen

dengan baik. Salah satu penentu untuk

(kurang lebih 32 hari) ayam memerlukan

menghasilkan ayam-ayam pedaging yang baik

temperatur udara sekitar 26-27°C (Yania dkk.

adalah

Sistem

[1]). Pada saat usia brooding adalah usia yang

membutuhkan

menentukan ayam tersebut akan berkembang

pengelolaan pengkondisian udara yang tepat.

dengan baik atau tidak. Akibat dari kebutuhan

Ayam memerlukan temperatur ruangan yang

temperatur

pada

berbeda-beda

bervariasi

tersebut

sistem

perkandangan

perkandangannya.
yang

pada

baik

setiap

masa

lingkungan

masa

sekitar

29-34°C

brooding

dibutuhkan

yang
sistem

pemanas ruangan. Sistem pemanas ruangan
*)

e.sofia@ymail.com

Infomatek Volume 19 Nomor 1 Juni 2017 : 11 - 16

yang

digunakan

biasanya

menggunakan

bahan bakar gas (LPG). Seiring dengan terus
meningkatnya harga gas maka diperlukan
alternatif
efisien.

sistem pemanas lain yang lebih
Kajian

ini

mencoba

memberikan

alternatif sistem pemanas lain yaitu heat pump
dengan sistem kompresi uap.

II. METODE PENELITIAN

Gambar 1

Tahapan dari kajian ini terdiri dari
1. Menghitung

Gambar bagian dalam kandang ayam

kebutuhan

energi

kandang.

III. PERHITUNGAN KEBUTUHAN ENERGI

2. Pemilihan sistem pemanas alternatif
berdasarkan

kebutuhan energinya

(heat pump)

diperoleh

kebutuhan
dengan

energi

dilakukan

dahulu

kandang ayam.

Dari sistem tersebut kemudian
peternakan

dihitung

milik

kesetimbangan energi dari kandang ayam

Yayasan Pesantren Mangunreja Singaparna

dengan cara menghitung energi yang masuk

Tasimalaya,

dan keluar sistem. Gambar 2 adalah gambar

yang

di

perhari

terlebih

mendefinisikan sistem dari

3. Perhitungan ducting.
Kajian

Perhitungan

mempunyai

temperatur

udara berkisar antara 18°C - 31°C. Ayam yang

sistem kandang ayam yang akan dianalisis.

dianalisis berusia satu hari (DOC) sampai 14
hari atau disebut masa brooding. Peternakan
ini menggunakan sistem kandang ayam tipe
tertutup (closed house) yaitu kandang ayam
yang

bagian

dinding

kiri

dan

kanannya

tertutup rapat sedangkan udara yang masuk
dan

keluar

kandang

dibantu

Gambar 2

dengan

Sistem Kandang

menggunakan kipas (blower fan atau exhaust
fan). Ukuran kandang adalah 100 m × 12 m ×
2 m yang dapat menampung sebanyak 15.500

Dari

sistem

ekor ayam dewasa.

kesetimbangan

itu

energinya

(Incropera dkk. [2]):

12

kemudian

diperoleh

sebagai

berikut

Kajian Teoritik Pemilihan Heat Pump dan Perhitungan
Sistem Saluran pada Kandang Peternakan Ayam Boiler Sistem Tertutup

(ṁcp T)masuk = (ṁcp T)keluar

(1)

IV. PEMILIHAN PEMANAS ALTERNATIF

ṁcp Ti + qsensible + qbb = ṁcp To + qloss

(2)

(HEAT PUMP)
Pemilihan

heat pump

sebagai

pengganti

Dimana :

pemanas kandang ayam didasarkan pada

ṁ

= laju aliran massa , kg/s

beberapa pertimbangan antara lain lebih

cp

= Kapasitas jenis udara, kJ/kg K

aman, tahan lama, tidak menimbulkan polusi

Ti

=Temperatur masuk kandang , °C

udara, panas yang dihasilkan lebih stabil dan

To

= Temperatur keluar kandang, °C

terfokus dan temperaturnya dapat disesuaikan

qbb

= Panas yang dibutuhkan untuk

dengan kebutuhan.

pembakaran, kW
qloss

Sebagai acuan dalam pemilihan heat pump

= Panas yang terbuang melalui

adalah besarnya kebutuhan bahan bakar

dinding, kW

maksimum.

qsensible = Panas sensible dari ayam, kW

Dari

hasil

perhitungan

sebelumnya diperoleh kebutuhan bahan bakar
Tabel 1 memperlihatkan hasil perhitungan

maksimum yaitu sebesar 49 kW. Berdasarkan

besarnya kebutuhan energi per hari dan

teori dari siklus kompresi uap (Moran [3]),

penggunaan tabung per hari selama masa

bahwa besarnya unjuk kerja mesin pendingin

brooding.

atau COP diperlihatkan dalam Persamaan (3)
dan (4).
Tabel 1

Besarnya kebutuhan energi perhari
Tk ,K
T∞ ,K
qik,kW
qok,kW
qloss, kW
qsensible, kW
q,kW
mdot tabung, kg/s
Penggunaan tabung /hari

1
307
291
1162
1210
11
10
49
0,00107
8

2
305
295
1170
1202
10
13
29
0,0006
5

3
305
295
1170
1202
10
16
26
0,0006
4

4
305
295
1170
1202
10
20
22
0,0005
3

5
305
295
1170
1202
10
24
18
0,0004
3

6
305
295
1756
1803
10
28
30
0,0006
5

7
305
295
1756
1803
10
33
25
0,0005
4

Tk ,K
T∞ ,K
qinh,kW
qoutk,kW
qloss, kW
qsensible, kW
q,kW
mdot tabung, kg/s
Penggunaan tabung /hari

8
305
295
1756
1803
10
38
20
0,0004
3

9
304
295
2341
2404
10
43
31
0,0007
5

10
304
295
2341
2404
10
49
25
0,0005
4

11
304
295
2341
2404
10
55
19
0,0004
3

12
304
295
2926
3005
10
61
28
0,0006
4

13
304
295
2926
3005
10
67
22
0,0005
3

14
304
295
2926
3005
10
74
15
0,0003
2

COP= qe/W k

(3)

𝐶𝑂𝑃 =

𝑞 𝑐−𝑊 𝑘

(4)

COP

= Unjuk kerja mesin (Coeffisien of

Dimana :

𝑊𝑘

Performance)
Wk

= Kerja/daya kompresor

qc

= Kapasitas pemanas

qe

= Kapasitas pendinginan

Jika kebutuhan bahan bakar dianggap sama
dengan kapasitas pemanas (qc) maka dengan
COP sebesar 3, akan diperoleh besarnya
daya kompresor sebesar 13 kW atau sekitar
17 HP.

13

Infomatek Volume 19 Nomor 1 Juni 2017 : 11 - 16

V. PERHITUNGAN SISTEM SALURAN

Perhitungan

(DUCTING)

kebutuhan udara dari kandang .Dari buku

Agar pendistribusian panas lebih merata maka

panduan lengkap ayam disebutkan bahwa

heat pumpdibagi menjadi 3 bagian yaitu 6 HP

kecepatan

dinding kiri dan kanan kemudian 5 HP untuk

kandang adalah 120 m/menit atau sekitar 2

bagian depan dengan pengelolaan sistem

m/s [1].

saluran (ducting) seperti pada Gambar 3, 4

bahwa debit dari udara adalah 0,6 m /s.

ducting

aliran

mengacu

udara

ideal

di

pada

dalam

Dari spesifikasi mesin ditentukan
3

dan 5.
Ada 3 metode dalam mendesain ducting yaitu
[3]:
1. Velocity method
2. Equal friction method
3. Optimatimization of duct system
Kajian perhitungan sistem saluran (ducting)
dilakukan dengan metode Equal friction , yaitu
ducting
Gambar 3
Peta sistem saluran

didesain

untuk

menghasilkan

kehilangan tekanan yang konstan per unit
panjang ducting.

Persamaan dasar untuk menghitung Pressure
Drop pada saluran lurus dengan penampang
lingkaran adalah sebagai berikut :
Gambar 4
Layout duct samping

∆𝑝 = 𝑓

𝑙 𝑉2

𝐷ℎ 2

Dimana :

𝜌

(5)

Δp = Pressure drop,Pa
f = faktor gesek
L = panjang ,m
Dh = Diameter hidrolik saluran,m
V = kecepatan, m/s
Gambar 5
Layout duct depan

ρ = berat jenis fluida, kg/m

3

Faktor gesekan f adalah fungsi dari rumus
Reynold dan kekasaran relatif permukaan pipa

14

Kajian Teoritik Pemilihan Heat Pump dan Perhitungan
Sistem Saluran pada Kandang Peternakan Ayam Boiler Sistem Tertutup

dimana ϵ mutlak. Keduanya dipresentasikan

Jika tinggi duct (A) adalah setengah dari lebar

karena

duct (B) maka akan diperoleh dimensi duct

terdapat

faktor

gesekan.

Maka

diperoleh persamaan Colebrook.




1


f 



9
.
3
D
1.14  2 log  2 log 1 
( / D) f  




 Re



seperti terlihat pada Tabel 2 dan 3.

2

Tabel 2
Hasil perhitungan mencari dimensi ducting

(6)

bagian samping

Bahan ducting dipilih Galvanized iron/ BJLS
(baja lapis

seng)

dengan

kekasaran

Bagian

permukaannya, ɛ = 0,15 mm [3].

AB
BC
BD
DE
DF
FG

Karena bagian samping mempunyai ukuran
yang sama maka perhitungan dilakukan hanya
pada satu sisi saja.

Dh
m
0,391
0,245
0,551
0,291
0,485
0,245

A
m
0,293
0,183
0,413
0,219
0,364
0,183

B
M
0,586
0,367
0,826
0,437
0,728
0,367

Panjang
1,00
0,50
15,00
0,50
15,00
0,5

Dari hasil perhitungan diperoleh dimensi dari

Tabel 3

duct, yaitu diameter duct karena duct yang

Hasil perhitungan mencari dimensi ducting

akan

dipilih

dimeter

berbentuk

segiempat

dianggap

sebagai

duct

bagian depan

maka

diameter

Bagian

hidrolik (Dh). Dimana diameter hidrolik empat

AB
BC
BD
DE
DF
FG

kali luas dibagi perimeter :
𝐷ℎ =

4 (𝐴𝐵)

(7)

2(𝐴+𝐵)

Dimana ;
Dh= Diameter hidrolik
A = Tinggi duct

Dh
M
0,357
0,182
0,294
0,129
0,259
0,182

A
m
0,268
0,137
0,221
0,097
0,194
0,137

B
m
0,535
0,273
0,442
0,193
0,389
0,273

Panjang
4,00
0,50
3,00
0,50
3,00
0,5

VI. KESIMPULAN

B = Lebar duct

1.

Dari hasil perhitungan diperoleh bahwa
kebutuhan

B

energi maksimum adalah

sebesar 49 kW dan kebutuhan energi
maksimum diasumsikan sama dengan

A

kebutuhan bahan bakar.
Gambar 6
Dimensi duct

2.

Jika kebutuhan bahan bakar dianggap
sama dengan kapasitas pemanas
maka dengan COP sebesar 3,

(qc)
akan

15

Infomatek Volume 19 Nomor 1 Juni 2017 : 11 - 16

diperoleh

besarnya

daya

kompresor

sebesar 13 kW atau sekitar 17 HP.
3.

4.

[1]

A. Yania, H. Suhardiyanto, Erizal, & B.

Heat pump dipilih sesuai dengan daya

P. Purwanto. 2014. Design of Stocking

kompresor yang diperoleh dari hasil

Density of Broiler for Closed House in

perhitungan yaitu sebesar 17 HP.

Wet Tropical Climates, Media

Agar pendistribusian panas lebih merata

Peternakan.

maka heat pump dibagi menjadi 3 bagian

5.

DAFTAR PUSTAKA

[2]

Incropera, F.,P., Dewitt, D.,P. 1990.
rd

yaitu 6 HP dinding kiri dan kanan

Introduction to Heat Transfer 3 Edition,

kemudian 5 HP untuk bagian depan.

John Wiley & Sons, New York.

Dari hasil perhitungan diperoleh dimensi
duct seperti pada tabel 2 dan tabel 3.

[3]

Moran, M., J. 2002. Introduction to
Thermal

System

Wiley & Sons.

16

Engineering,

John