Analisis Distribusi Suhu dan Kelembaban Udara dalam Rumah Jamur (Kumbung) Menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) | Anisum | Agritech 10686 20433 2 PB
AGRITECH, Vol. 36, No. 1, Februari 2016
ANALISIS DISTRIBUSI SUHU DAN KELEMBABAN UDARA DALAM RUMAH JAMUR
(KUMBUNG) MENGGUNAKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)
$QDO\VLVRIWKH7HPSHUDWXUH'LVWULEXWLRQDQG$LU+XPLGLW\LQ0XVKURRP+RXVH8VLQJ
&RPSXWDWLRQDO)OXLG'\QDPLFV &)'
Anisum1,2, Nursigit Bintoro1, Sunarto Goenadi1
Jurusan Teknik Pertanian, akultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada,
Jl. lora o. 1, Bulaksumur, og akarta 55281
2
Sekolah Tinggi Pertanian Kutai Timur, Jl. Soekarno atta o. 1, Sangatta, Kutai Timur, Kalimantan Timur 75387
mail: sti er kutim ahoo.com
1
ABSTRAK
Salah satu u a a untuk mengo timalkan suhu dan kelembaban udara dalam rumah jamur ada musim kemarau dengan
menggunakan evaporative cooler endingin engua ). Pada enelitian ini ada dua variasi erlakuan ang dikaji
endistribusian suhu dan kelembaban udara dalam rumah jamur dengan menggunakan Computational Fluid Dynamics
D), aitu kondisi bangunan menggunakan ventilasi alamiah dan kondisi bangunan dengan endingin engua
evaporative cooler) menggunakan air. Analisis dengan Computational Fluid Dynamics
D) mam u memodelkan
distribusi suhu dan kelembaban udara, serta ola ergerakan udara dalam rumah jamur. ilai validasi distribusi suhu dan
kelembaban udara dalam rumah jamur menunjukkan error 0,70 2,62 . Dari hasil analisis D suhu dan kelembaban
udara mam u diturunkan sebesar ±1o dan ±5,1 untuk bangunan dengan evaporative cooler menggunakan air. al
ini menunjukkan bahwa bangunan dengan evaporative cooler menggunakan air mam u menurunkan suhu udara dan
meningkatkan kelembaban udara dalam rumah jamur.
Kata kunci: om utational luid D namics
D), rumah jamur kumbung), eva orative cooler
ABSTRACT
ne effort to o timi e the tem erature and humidit in the mushroom house during the dr season using eva orative
cooler. This research was conducted two treatment variation which were assessed about distribution of tem erature
and humidit of air inside a mushroom house using om utational luid D namics
D) is the condition of building
using natural ventilation and condition of building with water used eva orative cooler. om utational luid D namics
D) anal sis was able to model the distributions of tem erature and humidit , and air movement attern inside of a
mushroom house. The validation oint of tem erature distribution and humidit in the mushroom house has an error
0.70-2.62 . The results D anal sis of tem erature and humidit were able to reduced b about ±1o and ±5.1 for
building with eva orative cooler used water. The indicated that buildings eva orative cooler used water able to reduced
air tem erature and increasing humidit in the mushroom houses.
Keywords: om utational luid D namics
D), o ster, mushroom house, eva orative cooler
PENDAHULUAN
Jamur memiliki kelebihan dibandingkan dengan bahan
makanan lainn a, aitu gi in a ang tinggi dan cita rasan a
ang le at Agromedia, 2009). Jamur tiram meru akan salah
satu roduk komersial dan da at dikembangkan dengan teknik
sederhana ervakis dan Balis, 1996 dalam Kibar dan Peksen,
2008). Dalam budida a jamur tiram sangat di engaruhi oleh
6
bebera a faktor lingkungan, misaln a suhu, kelembaban,
. amun, suhu adalah faktor
caha a, dan konsentrasi
2
lingkungan ang aling dominan hang dan Miles, 1989
dalam an dkk., 2009). Suhu udara dan kelembaban relatif
) adalah dua arameter lingkungan ang ber engaruh
terhada ertumbuhan tanaman
anan dkk., 1978 dalam
omdhonah, 2011). Pada musim enghujan ertumbuhan
jamur sangat baik karena suhun a rendah, namun ada musim
AGRITECH, Vol. 36, No. 1, Februari 2016
kemarau ertumbuhan jamur terhambat karena kelembaban
rendah dan suhu udara tinggi. ah ana dkk. 2007) dalam
anuati 2007) menjelaskan ada umumn a, jamur tiram
bisa tumbuh ada suhu 2 -28o . Salah satu u a a untuk
mengo timalkan suhu dan kelembaban udara dalam rumah
jamur dengan menggunakan evaporative cooler endingin
engua ). Dengan menggunakan evaporative cooler dalam
rumah jamur, tidak menjamin ertumbuhan jamur ang baik
dan seragam tumbuh merata), kecuali udara didistribusikan
merata di atas media tanam jamur baglog). Kekhawatiran
ini men ebabkan tuntutan erlun a menganalisis sifat
dan ola aliran udara dalam rumah jamur. Pemecahan
analisis aliran udara dalam rumah jamur da at dilakukan
dengan Computational Fluid Dynamics
D)
ersteeg
dan Malalasekera, 1995). Penelitian ini bertujuan untuk
menganalisis distribusi suhu dan kelembaban udara ada
rumah jamur dengan dua variasi erlakuan, aitu kondisi
bangunan tan a bantuan alat mekanis ventilasi alamiah) dan
kondisi bangunan dengan endingin engua evaporative
cooler) menggunakan air, serta melakukan validasi antara
hasil engukuran dengan erhitungan hasil Computational
Fluid Dynamics
D).
a.
b.
c.
d.
Gambar 1. Desain rumah jamur:
a. Bangunan kontrol tam ak de an inlet)
b. Bangunan tam ak belakang outlet)
c. Desain evaporative pad
d. Skematis dari sistem evaporative cooling
METODE PENELITIAN
Analisis Data Menggunakan
Dynamics (CFD)
Waktu dan Tempat
Dalam simulasi ola aliran udara, udara digambarkan
secara kuantitatif dalam besaran suhu dan kece atan dengan
bentuk ersamaan differensial, dalam koordinat kartesian dan
di ecahkan dengan teknik
D tiga dimensi) berdasarkan
analisis numerik menggunakan metode volume hingga.
Tiga ersamaan atur aliran uida ang men atakan hukum
kekekalan sika ersteeg dan Malalasekera, 1995), aitu:
Penelitian dilaksanakan ada bulan Maret sam ai Mei
201 berlokasi di akultas Teknologi Pertanian, Universitas
Gadjah Mada, og akarta.
Bahan dan Alat
Bahan ang digunakan dalam enelitian terdiri dari
rumah jamur kumbung) dengan dimensi 3 2 3 m, rakrak dan baglog media tanam jamur). umah jamur terbuat
dari an aman bambu gedek), baik untuk ata mau un
dinding, sedangkan rangka rumah menggunakan bambu dan
lantai dari concrete block hollow. Peralatan ang digunakan
aitu evaporative cooler, data logger, thermohygrometer,
anemometer, termometer, termoko el dan se erangkat la to
dengan software Gambit 2.4.6 dan Fluent 6.3.
Desain Bangunan
Dalam enelitian ini, terda at dua desain rumah jamur,
aitu bangunan kontrol ventilasi alamiah) tan a evaporative
cooler dan bangunan dengan evaporative cooler Gambar 1).
Bangunan ang menggunakan evaporative cooler ini sama
se erti bangunan konvensional han a saja ada salah satu
sisin a menggunakan evaporative cooler. Di belakang pad
diletakkan ki as angin dengan ukuran diameter 38 cm dan 60
watt Gambar 1d).
Computational
Fluid
Persamaan kekekalan massa. Bentuk matematika
untuk uida ang tidak terkom resi din atakan ada
Persamaan 1:
డሺఘ௨ሻ
డ௫
డሺఘ௩ሻ
డ௬
డሺఘ௪ሻ
డ௭
1)
ൌͲ
dimana adalah massa jenis uida kg m3) dan , , adalah
koordinat kartesian.
Persamaan momentum. Persamaan momentum
dikembangkan dari ersamaan Navier-Stokes dalam bentuk
sesuai dengan metode ¿QLWH YROXPH ang ditunjukkan ada
Persamaan 2 sam ai dengan Persamaan .
Momentum x:
ߩ ቂݑ
డ௨
డ௫
ݒ
డ௨
డ௬
ݓ
డ௨
డ௭
ቃൌ
డ
డ௫
ߤቂ
డమ ௨
డ௫ మ
డమ ௨
డ௬ మ
డమ ௨
డ௭ మ
ቃ ܵெ௫
2)
65
AGRITECH, Vol. 36, No. 1, Februari 2016
Momentum y:
ߩ ቂݑ
డ௩
డ௫
ݒ
డ௩
ݓ
డ௬
Momentum z:
ߩ ቂݑ
డ௪
డ௫
ݒ
డ௪
డ௬
డ௩
డ௭
ݓ
ቃൌ
డ௪
డ௭
డ
డ௬
ቃൌ
ߤቂ
డ
డ௭
డమ௩
డ௫ మ
ߤቂ
డమ ௪
డ௫ మ
డమ௩
డ௬ మ
డమ ௪
డ௬ మ
డమ ௩
డ௭ మ
3)
ቃ ܵெ
)
డమ௪
డ௭
మ ቃ ܵெ
dimana adalah viskositas dinamik uida kg m det) dan
SMX, SMY, SMZ adalah momentum ang berasal dari body er
unit volume er unit waktu, masing-masing untuk koordinat
x, y dan z.
Persamaan energy. Persamaan energi diturunkan dari
ukum I Termodinamika. Secara matematika din atakan
ada Persamaan 5.
ߩ ቂݑ
డ்
డ௫
ݒ
డ்
డ௬
ݓ
డ்
డ௭
ቃ ൌ ቂ
డ௨
డ௫
డ௩
డ௬
డ௪
డ௭
డమ ்
ቃ݇ቂ
డ௫ మ
డమ்
డ௬ మ
డమ்
డ௭ మ
5)
ቃ ܵ
p adalah tekanan uida Pa), k adalah konduktivitas termal
uida
mo ) dan Si adalah energi ang ditambahkan er
unit volume er unit waktu.
Dengan menggunakan ersamaan- ersamaan di atas,
kondisi batas ang dijadikan in ut diolah dan dikembangkan
menjadi suatu model dengan menggunakan software Fluent
6.3 sehingga di eroleh suatu out ut. Data in ut kondisi batas
boundary condition) da at dilihat ada Tabel 1.
Pengaturan dasar ada Fluent 6.3 diawali dengan
memilih pressure-based sebagai ti e solver, implicit sebagai
formulation, absolute sebagai tipe velocity formulation dan
steady sebagai ti e time, dan mengaktifkan model energi.
Model k-epsilon digunakan ada enelitian ini karena model
ini ang sering digunakan ada simulasi aliran uida dan
er indahan anas. Model k-epsilon meru akan model
Tabel 1. Data in ut kondisi batas boundary condition) untuk Fluent 6.3 ada bangunan kontrol dan bangunan dengan evaporative
cooler menggunakan air
Uraian
Satuan
08.00
Bangunan kontrol
IB 12.00 IB 17.00
IB
Bangunan dengan evaporative cooler
08.00 IB 12.00 IB 17.00 IB
Inlet
Suhu udara
Kece atan angin
Atap
o
m det
Suhu udara
Koe sien indah anas
Dinding selatan
o
Suhu udara
Koe sien indah anas
Dinding utara
o
Suhu udara
Koe sien indah anas
Lantai
o
Suhu udara
Koe sien indah anas
Rak I
o
Suhu udara di rak
Koe sien indah anas baglog
Rak II
o
Suhu udara di rak
Koe sien indah anas baglog
Rak III
o
Suhu udara di rak
Koe sien indah anas baglog
o
66
m .K
2
m .K
2
m .K
2
m .K
2
m .K
2
m .K
2
m .K
2
27,1
0,3
30,7
0,3
29,0
0,3
26,7
0,
29,2
0,
27,8
0,
26,9
0,5
30,5
0, 5
29,1
0, 5
26,7
1, 3
29,6
1, 2
28
1, 2
27,3
0,88
31,1
1, 3
29,5
0,99
26,9
1, 3
30,5
1, 2
28,3
1, 2
27,
0,9
30,9
1,3
29,9
1,27
27,8
1, 3
31,3
1, 2
29,2
1, 2
26,7
1,58
28,2
2,37
27,7
2,11
26,
3,19
27,9
3,18
27.6
3,19
27,2
1,12
30,3
1,57
29,
1, 7
27
,31
29,8
,3
28,8
,3
27,1
1,33
29,8
1,9
29,3
1,33
27
,31
29,3
,3
28,7
,31
26,8
1,52
29,
2,06
28,7
1,52
26,5
,31
28,8
,3
28,1
,3
AGRITECH, Vol. 36, No. 1, Februari 2016
turbulensi ang cuku lengka dengan dua ersamaan ang
memungkinkan kece atan turbulen turbulent velocity) dan
skala anjang length scales) ditentukan secara inde enden
Tuakia, 2008). Kacira dkk. 1998) dalam an dkk. 2009)
men atakan bahwa analisis turbulensi ada aliran udara
dalam rumah jamur dilakukan dengan model k-epsilon
untuk mem rediksi kece atan distribusi udara. Persamaanersamaan tersebut diselesaikan dengan metode iterasi
Patankar, 1980 ersteeg dan Malalasekera, 1995). Di dalam
analisis menggunakan D, material en usun rumah jamur
kumbung) se erti ata , dinding, lantai, rak-rak diangga
sebagai wall. Inlet dan outlet meru akan bukaan ventilasi
rumah jamur. Ada un asumsi ang digunakan dalam analisis
D adalah: 1) Udara bergerak dalam keadaan steady
state dan tidak terkom resi incompressible) 2) Udara
lingkungan diangga konstan selama simulasi 3) Panas
jenis, konduktivitas dan viskositas udara konstan. ) Massa
udara dalam rumah jamur tidak di erhitungkan 5) Distribusi
suhu udara ada tia ata , dinding dan lantai rumah jamur
seragam 6) Dinding rumah jamur beru a an aman bambu
gedek) diangga tidak memiliki ori- ori atau diangga rata
7) Tanaman jamur tiram ang tumbuh tidak menghasilkan
anas dan tidak menghambat ergerakan udara tanaman
jamur tidak dide nisikan).
Validasi
Besarn a error dalam validasi dihitung menggunakan
Persamaan 6 ani, 2012) sebagai berikut:
ݎݎݎܧሺΨሻ ൌ
ሾ୮ି୳ሿ
୮
ൈ ͳͲͲ
6)
dimana p adalah nilai suhu udara hasil
D
) dan u
adalah nilai suhu udara hasil engukuran
). Selain itu
juga menggunakan paired samples t-test untuk melakukan
erbandingan rataan antara out ut simulasi dan hasil
observasi sistem n ata dengan asumsi bahwa variansi kedua
sam le sama Pidd, 1992 dalam Singgih dan Susanto, 2006).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Analisis CFD pada Bangunan Kontrol
Pada bangunan kontrol atau ventilasi alamiah suhu
udara dalam rumah jamur berasal dari suhu udara lingkungan
ang naik ada agi hari sam ai siang hari dan menurun
kembali ada sore hari. Pada ukul 08:00 IB, dari Gambar
2a da at dilihat suhu udara dalam rumah jamur terdistribusi
merata. Suhu udara rata-rata dalam rumah 27o ) lebih rendah
dari ada suhu udara lingkungan 27,1o ), karena radiasi
matahari ang diterima ata dan konveksi anas dari material
en usun ang dihantarkan masih rendah. Kelembaban udara
) rata-rata di dalam rumah jamur 90 ) lebih tinggi dari
udara lingkungan 88,37 ) karena roses emanasan
dalam rumah jamur masih rendah sehingga ua air dalam
bangunan belum ban ak ang terbuang karena efek anas dan
angin lingkungan. Pada Gambar 3a, suhu udara ang terendah
berada di rak bawah berkisar 26,81o
26,93o , sedangkan
suhu udara aling tinggi di rak atas 27,19o ).
Pada ukul 12:00, suhu udara dalam rumah lebih
tinggi dari ada suhu udara lingkungan 30,7o ), sedangkan
kelembaban udara rata-rata dalam rumah jamur 76,06 )
mendekati kelembaban udara lingkungan 76,26 ). Suhu
udara aling tinggi di daerah ata 30,9o ) da at dilihat ada
Gambar 2a. Tinggin a suhu udara di dekat bawah ata )
karena ata meru akan material en usun rumah jamur ang
aling besar menerima radiasi matahari. Pada Gambar 3a,
30,39o ).
suhu udara terendah berada di rak bawah 29,71o
Pada ukul 17:00, suhu udara rata-rata dalam rumah
jamur 29,07o ) lebih tinggi dari ada suhu udara lingkungan
29o ). Tinggin a suhu udara ada sore hari karena terjadin a
konveksi dalam rumah jamur dan anasn a ter erangka
di material en usun serta benda-benda baglog) ang ada
dalam rumah rumah jamur, sehingga men ebabkan kenaikan
suhu udara. Dari Gambar 2a, suhu udara tertinggi berada di
daerah ata . Tinggin a suhu ada ermukaan ata , disebabkan
oleh model rumah jamur ang ada adalah jenis ventilasi
dinding sehingga ada akhirn a suhu udara di atas dekat ata
cenderung tinggi atau karena tidak adan a ventilasi di ata .
Menurut Katsoulas dkk. 2006) dalam Suhardi anto 2009),
kon gurasi bukaan ventilasi ang aling efektif adalah
kombinasi bukaan dinding dan ata , diikuti oleh bukaan
dinding saja dan terakhir adalah bukaan ata saja. Ada un
suhu udara terendah berada di rak bawah dekat lantai)
ada ketinggian kurang dari 2m da at dilihat ada Gambar
3a. endahn a suhu udara di rak bawah disebabkan udara
lingkungan ang masuk melalui inlet ada ermukaan lantai
langsung menuju outlet bukaan ventilasi dekat ata ) dan
akibat terhalang dinding 2 m) ang berada di bawah outlet,
udara dibelokan kembali ke tengah dan terhalang oleh media
tanam di rak bawah ketika diteruskan ke outlet, sehingga
suhu udara di lantai dan di rak bawah lebih rendah dari rak
atas dan rak tengah. al ini meru akan sifat dari udara ang
akan membelokkan ola alirann a a abila mengenai suatu
halangan ang tidak da at dilewatin a. Pada ukul 17:00,
udara rata-rata dalam rumah jamur 79,96 ) lebih rendah dari
udara lingkungan 80, 7 ) karena meningkatn a suhu
udara dalam rumah jamur akibat anas ang dikonveksikan
material en usun rumah jamur dan benda-benda baglog)
ang berada di dalamn a.
Dengan kece atan angin sebesar 0,3 m detik, udara
masuk dalam rumah jamur melalui bukaan inlet ang terletak
di bagian bawah dinding dan keluar melalui outlet ang
67
AGRITECH, Vol. 36, No. 1, Februari 2016
terletak di bagian atas dinding. Dalam hal ini, faktor termal
ber eran dominan karena kece atan udara rendah sehingga
terjadi ergerakan udara akibat erbedaan suhu dan kera atan
udara di dalam dan di luar rumah jamur atau disebut sebagai
buoyancy effect. Kamaruddin 1999) dalam Suhardi anto
2009) men atakan bahwa batas kece atan angin dimana
faktor termal masih da at ber eran dominan sebesar 1 m s.
Hasil Analisis CFD pada Bangunan dengan Evaporative
Cooler Menggunakan Air
Pada analisis
D, evaporative cooler sebagai inlet.
Evaporative cooler menggunakan bebera a ki as dengan pad
ang dibasahi air. Ki as tersebut meniu kan udara kering
menuju pad ang dibasahi air dan udara kering tersebut
men entuh ermukaan air ang kemudian diabsorbsi oleh
udara sehingga udara akan mengandung ua air.
Pada ukul 08:00, suhu udara rata-rata dalam rumah
jamur 26,76o ) lebih rendah dari suhu udara lingkungan
28,3o ) karena radiasi matahari ang diterima ata dan
konveksi anas dari material en usun ang dihantarkan
masih rendah, selain itu juga adan a evaporative cooler ang
mam u menurunkan suhu udara dan menaikan kelembaban
udara. Pada Gambar 2b, suhu udara dalam rumah jamur
memiliki kecenderungan meningkat dari osisi dekat lantai
menuju osisi dekat ata karena anas matahari ang diterima
ata dihantarkan ke dalam rumah jamur sehingga semakin
dekat dengan ata suhu udara semakin tinggi. Masukn a
udara dingin dari evaporative cooling men ebabkan
udara
rata-rata dalam rumah jamur 90,65 lebih besar dari ada
udara lingkungan, aitu 88,7 . Dengan kece atan angin 0,
m detik dari de an inlet da at dilihat ada Gambar 3b, daerah
ang lebih tinggi suhun a berada di rak atas dan rak tengah
tem at di letakkann a media tanam jamur.
Pada ukul 12:00, suhu udara rata-rata dalam rumah
jamur 29,29o dan lebih rendah dari ada suhu udara
lingkungan 31,3o . Sebalikn a,
udara dalam rumah
jamur lebih tinggi 80,96 ) dari ada
udara lingkungan
75,9 ). Suhu udara tertinggi 30,15o berada di ata , karena
radiasi matahari ang langsung mengenai ata Gambar 2b).
Tinggin a suhu bagian ata dengan kece atan udara 0, m
detik, men ebabkan tekanan udara di sekitar ata meningkat,
udara terdorong ke luar melalui bukaan outlet membawa
udara anas di sekitar ata . Pada Gambar 3b, suhu terendah
di rak bawah dan lantai berkisar 28,83o
28,97o .
Pada ukul 17:00 dari Gambar 2b,suhu udara dalam
rumah jamur terdistribusi merata. Suhu udara rata-rata dalam
rumah jamur 28,1 o ) lebih rendah dari ada suhu udara
lingkungan 28,9 o ). Pada Gambar 3b, suhu udara tertinggi
berada di rak atas dan rak tengah berkisar 28,18 o - 28,67
o
. Sebalikn a, suhu udara terendah berada di selatan dan
utara rak ang kece atan udaran a tinggi. Bertambahn a
68
kece atan udara atau aliran udara ang berhembus jika
saluran ang dilalui terjadi en em itan kondisi tersebut
berlaku ukum Bernoulli). Pada ukul 17:00,
udara ratarata dalam rumah jamur 8 ,86 ) lebih tinggi dari ada
udara lingkungan 82,3 ).
udara tertinggi berada di rak
bawah dengan nilai sebesar 86,90 .
Perbandingan Hasil Analisis CFD
asil analisis
D ada bangunan dengan evaporative
cooler menggunakan air, suhu dan kelembaban udara mam u
±2
ukul 08:00) ±1o
diturunkan sebesar ±0,23o dan
±10,1
ukul
dan
±5,1
ukul 12:00) ±0,2 o dan
17:00). al ini menunjukkan bahwa roses evaporative
cooling ini mam u menurunkan suhu udara dan menaikkan
udara walau un enurunann a kecil dan bisa ditera kan
ada budida a tanam jamur tiram ang membutuhkan suhu
rendah dan kelembaban udara tinggi.
Evaporative cooling ang efektif untuk iklim anas dan
kering, tidak efektif untuk iklim anas dan lembab. Sistem
endinginan ini mengandalkan erbedaan suhu bola kering
dan bola basah, teta i ada iklim tro ika basah, erbedaan
suhu bola basah dan bola kering sangat kecil, sehingga
endinginan udara melalui eningkatan kelembaban udara
sam ai mendekati jenuh sekali un han a menurunkan suhu
sangat kecil Suhardi anto, 2009).
Pukul 08:00
Pukul 08:00
Pukul 12:00
Pukul 12:00
Pukul 17:00
Pukul 17:00
a. Bangunan kontrol
b. Bangunan dengan evaporative
cooler
Gambar 2. Sebaran suhu udara dalam rumah jamur ada: a.
Bangunan kontrol b. Bangunan dengan evaporative
cooler menggunakan air ada ukul 08:00 12:00 17:00
IB
AGRITECH, Vol. 36, No. 1, Februari 2016
Pukul 08:00
Pukul 08:00
Pukul 12:00
sebesar 1,56 Gambar ) dan 2,58
ada bangunan dengan
evaporative cooler menggunakan air Gambar 5). Ada un,
nilai error kelembaban udara rata-rata ada bangunan kontrol
sebesar 1,5
dan 2,15
ada bangunan dengan evaporative
cooler menggunakan air. Pada bebera a titik terjadi erbedaan
ang cuku mencolok karena terkait dengan enentuan jarak
grid ang sedikit berbeda antara engukuran dan erhitungan
D. ilai error ang tinggi disebabkan oleh embuatan
geometri ada dinding rumah jamur diasumsikan tidak
berlubang-lubang, teta i dalam realitan a dinding rumah
jamur ang beru a an aman bambu memiliki lubang-lubang
kecil ang memungkinkan tem at keluar masukn a udara
luar sehingga men ebabkan error ang cuku besar, teta i
masih dalam batasan ang rendah.
Error 2,58
Pukul 12:00
Keterangan:
Pukul 17:00
Pukul 17:00
a. Bangunan kontrol
b. Bangunan dengan evaporative cooler
Gambar 3. Kontur suhu udara di rak-rak ada: a. Bangunan kontrol
b. Bangunan dengan evaporative cooler menggunakan
air ada ukul 08:00 12:00 17:00 IB
Validasi
alidasi distribusi suhu udara dilakukan dengan cara
membandingkan data suhu hasil engukuran dengan data
suhu udara hasil
D di 17 titik engukuran. asil validasi
distribusi suhu udara dalam ruang jamur menunjukkan
kecenderungan hasil
D mendekati hasil engukuran
dengan nilai error ang rendah. ilai error suhu udara ratarata tertinggi ada bangunan kontrol ventilasi alamiah)
Error 1,56
Suhu o )
35
T Simulasi
T Ukur
1.
2.
3.
4.
5.
6.
ak atas de an)
ak atas tengah)
ak atas belakang)
ak tengah de an)
ak tengah tengah)
ak tengah belakang)
Gambar 5.
7. ak bawah de an)
8. ak bawah tengah)
9. ak bawah belakang)
10. Selatan rak
11. Utara rak
12. Dinding selatan
13.Dinding utara
1 . Outlet selatan
15. Outlet utara
16. Ata
17. antai
alidasi suhu udara hasil D terhada hasil engukuran
di 17 titik ada bangunan dengan evaporative cooler
menggunakan air ukul 12:00 IB)
Pada uji statistik paired sample t-test menggunakan data
hasil engukuran dan hasil erhitungan menggunakan
D
ada bangunan kontrol dan bangunan dengan evaporative
cooler menggunakan air menunjukkan bahwa nilai t hitung
lebih kecil dari t tabel dan nilai VLJQL¿FDQWOHYHO lebih besar dari
nilai 0.05), sehingga da at disim ulkan bahwa 0 diterima
dan din atakan tidak ada erbedaan rataan secara signi kan
antara hasil engukuran dengan hasil
D. Kesim ulan ini
menunjukkan bahwa model erhitungan dengan
D valid
dan da at digunakan sebagai re resentasi sistem dalam
melakukan analisis terhada model rumah jamur.
30
25
KESIMPULAN
0
1
2
3
5
6
7 8 9 10 11 12 13 1
Titik engukuran
15 16 17
Gambar . alidasi suhu udara hasil D terhada hasil engukuran
di 17 titik ada bangunan kontrol ukul 12:00 IB)
Distribusi suhu udara dan kelembaban udara dalam
rumah jamur dengan dua variasi erlakuan da at dianalisis
menggunakan Computational Fluid Dynamics
D) karena
memiliki tingkat validasi cuku tinggi dengan nilai error
69
AGRITECH, Vol. 36, No. 1, Februari 2016
suhu dan kelembaban udara rata-rata 1,56
ada bangunan
kontrol dan 2,58
ada bangunan dengan evaporative cooler
menggunakan air. asil simulasi distribusi suhu ada ke dua
erlakuan ang diberikan ada rumah jamur menunjukkan
bahwa bangunan dengan evaporative cooler menggunakan
air mam u menurunkan suhu udara dan meningkatkan
kelembaban udara dalam rumah jamur dan memiliki hasil
ang seragam dengan ola aliran udara ang terjadi dari inlet
menuju outlet.
UCAPAN TERIMA KASIH
Uca an terima kasih disam aikan ke ada Sekolah
Tinggi Pertanian STIP ) Kutai Timur, Kalimantan
Timur, atas bantuan dana enelitian sehingga enelitian
bisa terlaksana dengan lancar. Tulisan ini adalah bagian
enelitian tesis ang menggunakan dana enelitian tersebut.
Dan uca an terima ke ada akultas Teknologi Pertanian,
Universitas Gadjah Mada ang sudah memfasilitasi selama
roses enelitian berlangsung.
DAFTAR PUSTAKA
Agromedia 2009). Jamur Konsumsi. PT Agro Media Pustaka,
Jakarta.
Kibar. B. dan Peksen, A. 2008). Modelling the effects of
tem erature and light intensit on the Develo ment and
ield of different leurotus s ecies. Agricultura Tropica
et Subtropica 41:2.
an, J. ., Kwon, .J., oon, J. ., Kim, K., am, S. . dan
Son, J. . 2009). Anal sis of the thermal environment in
a mushroom house using sensible heat balance and 3-D
com utational uid d namics. Biosystem Engineering
104: 17- 2 .
70
Kacira, M., Short, T. . dan Stowell, . . 1998). A
D
evaluation of naturall ventilated, multi-s an, sawtooth
greenhouses.Transactions of The American Society of
Agricultural Engineers 41: 833-836.
Patankar, S. . 1980). Numerical Heat Transfer and Fluida
Flow. emish ere Publishing or oration. Mc-Graw
ill. ew ork.
omdhonah, . 2011). Simulasi Distribusi Suhu dan
Kelembaban Udara untuk Pengembangan Desain
Rumah Tanaman di Daerah Tropika Basah. Tesis.
Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Singgih, M. . dan Susanto, . 2006). Perancangan model
simulasi downtime machines untuk menentukan
kece atan mesin dan jumlah o erator ang o timal
ada divisi ring s inning. Prosiding Seminar Nasional
Manajemen Teknologi IV. Magister Manajemen
Teknologi. Institut Teknologi Sepuluh November,
Surabaya.
Suhardi anto, . 2009). Teknologi Rumah Tanaman untuk
Iklim Tropika Basah Pemodelan dan Pengendalian
Lingkungan . IPB Press, Bogor.
Tuakia, . 2008). Dasar-Dasar CFD Menggunakan Fluent.
Informatika, Bandung.
ani, A. 2007). Distribusi Suhu dalam Kandang Sapi
Menggunakan Computational Fluid Dynamics. Tesis.
Institut Pertanian Bogor, Bogor.
anuati, I. .T. 2007). Kajian Perbedaan Komposisi Media
Tanam terhadap Pertumbuhan dan Hasil Jamur Tiram
3XWLK 3OHXURWXV ÀRULGD . Universitas Brawija a,
Malang.
ersteeg, .K. dan Malalasekera, . 1995). An Introduction
to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume
Method. ongman Scienti c and Technical. ew ork.
ANALISIS DISTRIBUSI SUHU DAN KELEMBABAN UDARA DALAM RUMAH JAMUR
(KUMBUNG) MENGGUNAKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)
$QDO\VLVRIWKH7HPSHUDWXUH'LVWULEXWLRQDQG$LU+XPLGLW\LQ0XVKURRP+RXVH8VLQJ
&RPSXWDWLRQDO)OXLG'\QDPLFV &)'
Anisum1,2, Nursigit Bintoro1, Sunarto Goenadi1
Jurusan Teknik Pertanian, akultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada,
Jl. lora o. 1, Bulaksumur, og akarta 55281
2
Sekolah Tinggi Pertanian Kutai Timur, Jl. Soekarno atta o. 1, Sangatta, Kutai Timur, Kalimantan Timur 75387
mail: sti er kutim ahoo.com
1
ABSTRAK
Salah satu u a a untuk mengo timalkan suhu dan kelembaban udara dalam rumah jamur ada musim kemarau dengan
menggunakan evaporative cooler endingin engua ). Pada enelitian ini ada dua variasi erlakuan ang dikaji
endistribusian suhu dan kelembaban udara dalam rumah jamur dengan menggunakan Computational Fluid Dynamics
D), aitu kondisi bangunan menggunakan ventilasi alamiah dan kondisi bangunan dengan endingin engua
evaporative cooler) menggunakan air. Analisis dengan Computational Fluid Dynamics
D) mam u memodelkan
distribusi suhu dan kelembaban udara, serta ola ergerakan udara dalam rumah jamur. ilai validasi distribusi suhu dan
kelembaban udara dalam rumah jamur menunjukkan error 0,70 2,62 . Dari hasil analisis D suhu dan kelembaban
udara mam u diturunkan sebesar ±1o dan ±5,1 untuk bangunan dengan evaporative cooler menggunakan air. al
ini menunjukkan bahwa bangunan dengan evaporative cooler menggunakan air mam u menurunkan suhu udara dan
meningkatkan kelembaban udara dalam rumah jamur.
Kata kunci: om utational luid D namics
D), rumah jamur kumbung), eva orative cooler
ABSTRACT
ne effort to o timi e the tem erature and humidit in the mushroom house during the dr season using eva orative
cooler. This research was conducted two treatment variation which were assessed about distribution of tem erature
and humidit of air inside a mushroom house using om utational luid D namics
D) is the condition of building
using natural ventilation and condition of building with water used eva orative cooler. om utational luid D namics
D) anal sis was able to model the distributions of tem erature and humidit , and air movement attern inside of a
mushroom house. The validation oint of tem erature distribution and humidit in the mushroom house has an error
0.70-2.62 . The results D anal sis of tem erature and humidit were able to reduced b about ±1o and ±5.1 for
building with eva orative cooler used water. The indicated that buildings eva orative cooler used water able to reduced
air tem erature and increasing humidit in the mushroom houses.
Keywords: om utational luid D namics
D), o ster, mushroom house, eva orative cooler
PENDAHULUAN
Jamur memiliki kelebihan dibandingkan dengan bahan
makanan lainn a, aitu gi in a ang tinggi dan cita rasan a
ang le at Agromedia, 2009). Jamur tiram meru akan salah
satu roduk komersial dan da at dikembangkan dengan teknik
sederhana ervakis dan Balis, 1996 dalam Kibar dan Peksen,
2008). Dalam budida a jamur tiram sangat di engaruhi oleh
6
bebera a faktor lingkungan, misaln a suhu, kelembaban,
. amun, suhu adalah faktor
caha a, dan konsentrasi
2
lingkungan ang aling dominan hang dan Miles, 1989
dalam an dkk., 2009). Suhu udara dan kelembaban relatif
) adalah dua arameter lingkungan ang ber engaruh
terhada ertumbuhan tanaman
anan dkk., 1978 dalam
omdhonah, 2011). Pada musim enghujan ertumbuhan
jamur sangat baik karena suhun a rendah, namun ada musim
AGRITECH, Vol. 36, No. 1, Februari 2016
kemarau ertumbuhan jamur terhambat karena kelembaban
rendah dan suhu udara tinggi. ah ana dkk. 2007) dalam
anuati 2007) menjelaskan ada umumn a, jamur tiram
bisa tumbuh ada suhu 2 -28o . Salah satu u a a untuk
mengo timalkan suhu dan kelembaban udara dalam rumah
jamur dengan menggunakan evaporative cooler endingin
engua ). Dengan menggunakan evaporative cooler dalam
rumah jamur, tidak menjamin ertumbuhan jamur ang baik
dan seragam tumbuh merata), kecuali udara didistribusikan
merata di atas media tanam jamur baglog). Kekhawatiran
ini men ebabkan tuntutan erlun a menganalisis sifat
dan ola aliran udara dalam rumah jamur. Pemecahan
analisis aliran udara dalam rumah jamur da at dilakukan
dengan Computational Fluid Dynamics
D)
ersteeg
dan Malalasekera, 1995). Penelitian ini bertujuan untuk
menganalisis distribusi suhu dan kelembaban udara ada
rumah jamur dengan dua variasi erlakuan, aitu kondisi
bangunan tan a bantuan alat mekanis ventilasi alamiah) dan
kondisi bangunan dengan endingin engua evaporative
cooler) menggunakan air, serta melakukan validasi antara
hasil engukuran dengan erhitungan hasil Computational
Fluid Dynamics
D).
a.
b.
c.
d.
Gambar 1. Desain rumah jamur:
a. Bangunan kontrol tam ak de an inlet)
b. Bangunan tam ak belakang outlet)
c. Desain evaporative pad
d. Skematis dari sistem evaporative cooling
METODE PENELITIAN
Analisis Data Menggunakan
Dynamics (CFD)
Waktu dan Tempat
Dalam simulasi ola aliran udara, udara digambarkan
secara kuantitatif dalam besaran suhu dan kece atan dengan
bentuk ersamaan differensial, dalam koordinat kartesian dan
di ecahkan dengan teknik
D tiga dimensi) berdasarkan
analisis numerik menggunakan metode volume hingga.
Tiga ersamaan atur aliran uida ang men atakan hukum
kekekalan sika ersteeg dan Malalasekera, 1995), aitu:
Penelitian dilaksanakan ada bulan Maret sam ai Mei
201 berlokasi di akultas Teknologi Pertanian, Universitas
Gadjah Mada, og akarta.
Bahan dan Alat
Bahan ang digunakan dalam enelitian terdiri dari
rumah jamur kumbung) dengan dimensi 3 2 3 m, rakrak dan baglog media tanam jamur). umah jamur terbuat
dari an aman bambu gedek), baik untuk ata mau un
dinding, sedangkan rangka rumah menggunakan bambu dan
lantai dari concrete block hollow. Peralatan ang digunakan
aitu evaporative cooler, data logger, thermohygrometer,
anemometer, termometer, termoko el dan se erangkat la to
dengan software Gambit 2.4.6 dan Fluent 6.3.
Desain Bangunan
Dalam enelitian ini, terda at dua desain rumah jamur,
aitu bangunan kontrol ventilasi alamiah) tan a evaporative
cooler dan bangunan dengan evaporative cooler Gambar 1).
Bangunan ang menggunakan evaporative cooler ini sama
se erti bangunan konvensional han a saja ada salah satu
sisin a menggunakan evaporative cooler. Di belakang pad
diletakkan ki as angin dengan ukuran diameter 38 cm dan 60
watt Gambar 1d).
Computational
Fluid
Persamaan kekekalan massa. Bentuk matematika
untuk uida ang tidak terkom resi din atakan ada
Persamaan 1:
డሺఘ௨ሻ
డ௫
డሺఘ௩ሻ
డ௬
డሺఘ௪ሻ
డ௭
1)
ൌͲ
dimana adalah massa jenis uida kg m3) dan , , adalah
koordinat kartesian.
Persamaan momentum. Persamaan momentum
dikembangkan dari ersamaan Navier-Stokes dalam bentuk
sesuai dengan metode ¿QLWH YROXPH ang ditunjukkan ada
Persamaan 2 sam ai dengan Persamaan .
Momentum x:
ߩ ቂݑ
డ௨
డ௫
ݒ
డ௨
డ௬
ݓ
డ௨
డ௭
ቃൌ
డ
డ௫
ߤቂ
డమ ௨
డ௫ మ
డమ ௨
డ௬ మ
డమ ௨
డ௭ మ
ቃ ܵெ௫
2)
65
AGRITECH, Vol. 36, No. 1, Februari 2016
Momentum y:
ߩ ቂݑ
డ௩
డ௫
ݒ
డ௩
ݓ
డ௬
Momentum z:
ߩ ቂݑ
డ௪
డ௫
ݒ
డ௪
డ௬
డ௩
డ௭
ݓ
ቃൌ
డ௪
డ௭
డ
డ௬
ቃൌ
ߤቂ
డ
డ௭
డమ௩
డ௫ మ
ߤቂ
డమ ௪
డ௫ మ
డమ௩
డ௬ మ
డమ ௪
డ௬ మ
డమ ௩
డ௭ మ
3)
ቃ ܵெ
)
డమ௪
డ௭
మ ቃ ܵெ
dimana adalah viskositas dinamik uida kg m det) dan
SMX, SMY, SMZ adalah momentum ang berasal dari body er
unit volume er unit waktu, masing-masing untuk koordinat
x, y dan z.
Persamaan energy. Persamaan energi diturunkan dari
ukum I Termodinamika. Secara matematika din atakan
ada Persamaan 5.
ߩ ቂݑ
డ்
డ௫
ݒ
డ்
డ௬
ݓ
డ்
డ௭
ቃ ൌ ቂ
డ௨
డ௫
డ௩
డ௬
డ௪
డ௭
డమ ்
ቃ݇ቂ
డ௫ మ
డమ்
డ௬ మ
డమ்
డ௭ మ
5)
ቃ ܵ
p adalah tekanan uida Pa), k adalah konduktivitas termal
uida
mo ) dan Si adalah energi ang ditambahkan er
unit volume er unit waktu.
Dengan menggunakan ersamaan- ersamaan di atas,
kondisi batas ang dijadikan in ut diolah dan dikembangkan
menjadi suatu model dengan menggunakan software Fluent
6.3 sehingga di eroleh suatu out ut. Data in ut kondisi batas
boundary condition) da at dilihat ada Tabel 1.
Pengaturan dasar ada Fluent 6.3 diawali dengan
memilih pressure-based sebagai ti e solver, implicit sebagai
formulation, absolute sebagai tipe velocity formulation dan
steady sebagai ti e time, dan mengaktifkan model energi.
Model k-epsilon digunakan ada enelitian ini karena model
ini ang sering digunakan ada simulasi aliran uida dan
er indahan anas. Model k-epsilon meru akan model
Tabel 1. Data in ut kondisi batas boundary condition) untuk Fluent 6.3 ada bangunan kontrol dan bangunan dengan evaporative
cooler menggunakan air
Uraian
Satuan
08.00
Bangunan kontrol
IB 12.00 IB 17.00
IB
Bangunan dengan evaporative cooler
08.00 IB 12.00 IB 17.00 IB
Inlet
Suhu udara
Kece atan angin
Atap
o
m det
Suhu udara
Koe sien indah anas
Dinding selatan
o
Suhu udara
Koe sien indah anas
Dinding utara
o
Suhu udara
Koe sien indah anas
Lantai
o
Suhu udara
Koe sien indah anas
Rak I
o
Suhu udara di rak
Koe sien indah anas baglog
Rak II
o
Suhu udara di rak
Koe sien indah anas baglog
Rak III
o
Suhu udara di rak
Koe sien indah anas baglog
o
66
m .K
2
m .K
2
m .K
2
m .K
2
m .K
2
m .K
2
m .K
2
27,1
0,3
30,7
0,3
29,0
0,3
26,7
0,
29,2
0,
27,8
0,
26,9
0,5
30,5
0, 5
29,1
0, 5
26,7
1, 3
29,6
1, 2
28
1, 2
27,3
0,88
31,1
1, 3
29,5
0,99
26,9
1, 3
30,5
1, 2
28,3
1, 2
27,
0,9
30,9
1,3
29,9
1,27
27,8
1, 3
31,3
1, 2
29,2
1, 2
26,7
1,58
28,2
2,37
27,7
2,11
26,
3,19
27,9
3,18
27.6
3,19
27,2
1,12
30,3
1,57
29,
1, 7
27
,31
29,8
,3
28,8
,3
27,1
1,33
29,8
1,9
29,3
1,33
27
,31
29,3
,3
28,7
,31
26,8
1,52
29,
2,06
28,7
1,52
26,5
,31
28,8
,3
28,1
,3
AGRITECH, Vol. 36, No. 1, Februari 2016
turbulensi ang cuku lengka dengan dua ersamaan ang
memungkinkan kece atan turbulen turbulent velocity) dan
skala anjang length scales) ditentukan secara inde enden
Tuakia, 2008). Kacira dkk. 1998) dalam an dkk. 2009)
men atakan bahwa analisis turbulensi ada aliran udara
dalam rumah jamur dilakukan dengan model k-epsilon
untuk mem rediksi kece atan distribusi udara. Persamaanersamaan tersebut diselesaikan dengan metode iterasi
Patankar, 1980 ersteeg dan Malalasekera, 1995). Di dalam
analisis menggunakan D, material en usun rumah jamur
kumbung) se erti ata , dinding, lantai, rak-rak diangga
sebagai wall. Inlet dan outlet meru akan bukaan ventilasi
rumah jamur. Ada un asumsi ang digunakan dalam analisis
D adalah: 1) Udara bergerak dalam keadaan steady
state dan tidak terkom resi incompressible) 2) Udara
lingkungan diangga konstan selama simulasi 3) Panas
jenis, konduktivitas dan viskositas udara konstan. ) Massa
udara dalam rumah jamur tidak di erhitungkan 5) Distribusi
suhu udara ada tia ata , dinding dan lantai rumah jamur
seragam 6) Dinding rumah jamur beru a an aman bambu
gedek) diangga tidak memiliki ori- ori atau diangga rata
7) Tanaman jamur tiram ang tumbuh tidak menghasilkan
anas dan tidak menghambat ergerakan udara tanaman
jamur tidak dide nisikan).
Validasi
Besarn a error dalam validasi dihitung menggunakan
Persamaan 6 ani, 2012) sebagai berikut:
ݎݎݎܧሺΨሻ ൌ
ሾ୮ି୳ሿ
୮
ൈ ͳͲͲ
6)
dimana p adalah nilai suhu udara hasil
D
) dan u
adalah nilai suhu udara hasil engukuran
). Selain itu
juga menggunakan paired samples t-test untuk melakukan
erbandingan rataan antara out ut simulasi dan hasil
observasi sistem n ata dengan asumsi bahwa variansi kedua
sam le sama Pidd, 1992 dalam Singgih dan Susanto, 2006).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Analisis CFD pada Bangunan Kontrol
Pada bangunan kontrol atau ventilasi alamiah suhu
udara dalam rumah jamur berasal dari suhu udara lingkungan
ang naik ada agi hari sam ai siang hari dan menurun
kembali ada sore hari. Pada ukul 08:00 IB, dari Gambar
2a da at dilihat suhu udara dalam rumah jamur terdistribusi
merata. Suhu udara rata-rata dalam rumah 27o ) lebih rendah
dari ada suhu udara lingkungan 27,1o ), karena radiasi
matahari ang diterima ata dan konveksi anas dari material
en usun ang dihantarkan masih rendah. Kelembaban udara
) rata-rata di dalam rumah jamur 90 ) lebih tinggi dari
udara lingkungan 88,37 ) karena roses emanasan
dalam rumah jamur masih rendah sehingga ua air dalam
bangunan belum ban ak ang terbuang karena efek anas dan
angin lingkungan. Pada Gambar 3a, suhu udara ang terendah
berada di rak bawah berkisar 26,81o
26,93o , sedangkan
suhu udara aling tinggi di rak atas 27,19o ).
Pada ukul 12:00, suhu udara dalam rumah lebih
tinggi dari ada suhu udara lingkungan 30,7o ), sedangkan
kelembaban udara rata-rata dalam rumah jamur 76,06 )
mendekati kelembaban udara lingkungan 76,26 ). Suhu
udara aling tinggi di daerah ata 30,9o ) da at dilihat ada
Gambar 2a. Tinggin a suhu udara di dekat bawah ata )
karena ata meru akan material en usun rumah jamur ang
aling besar menerima radiasi matahari. Pada Gambar 3a,
30,39o ).
suhu udara terendah berada di rak bawah 29,71o
Pada ukul 17:00, suhu udara rata-rata dalam rumah
jamur 29,07o ) lebih tinggi dari ada suhu udara lingkungan
29o ). Tinggin a suhu udara ada sore hari karena terjadin a
konveksi dalam rumah jamur dan anasn a ter erangka
di material en usun serta benda-benda baglog) ang ada
dalam rumah rumah jamur, sehingga men ebabkan kenaikan
suhu udara. Dari Gambar 2a, suhu udara tertinggi berada di
daerah ata . Tinggin a suhu ada ermukaan ata , disebabkan
oleh model rumah jamur ang ada adalah jenis ventilasi
dinding sehingga ada akhirn a suhu udara di atas dekat ata
cenderung tinggi atau karena tidak adan a ventilasi di ata .
Menurut Katsoulas dkk. 2006) dalam Suhardi anto 2009),
kon gurasi bukaan ventilasi ang aling efektif adalah
kombinasi bukaan dinding dan ata , diikuti oleh bukaan
dinding saja dan terakhir adalah bukaan ata saja. Ada un
suhu udara terendah berada di rak bawah dekat lantai)
ada ketinggian kurang dari 2m da at dilihat ada Gambar
3a. endahn a suhu udara di rak bawah disebabkan udara
lingkungan ang masuk melalui inlet ada ermukaan lantai
langsung menuju outlet bukaan ventilasi dekat ata ) dan
akibat terhalang dinding 2 m) ang berada di bawah outlet,
udara dibelokan kembali ke tengah dan terhalang oleh media
tanam di rak bawah ketika diteruskan ke outlet, sehingga
suhu udara di lantai dan di rak bawah lebih rendah dari rak
atas dan rak tengah. al ini meru akan sifat dari udara ang
akan membelokkan ola alirann a a abila mengenai suatu
halangan ang tidak da at dilewatin a. Pada ukul 17:00,
udara rata-rata dalam rumah jamur 79,96 ) lebih rendah dari
udara lingkungan 80, 7 ) karena meningkatn a suhu
udara dalam rumah jamur akibat anas ang dikonveksikan
material en usun rumah jamur dan benda-benda baglog)
ang berada di dalamn a.
Dengan kece atan angin sebesar 0,3 m detik, udara
masuk dalam rumah jamur melalui bukaan inlet ang terletak
di bagian bawah dinding dan keluar melalui outlet ang
67
AGRITECH, Vol. 36, No. 1, Februari 2016
terletak di bagian atas dinding. Dalam hal ini, faktor termal
ber eran dominan karena kece atan udara rendah sehingga
terjadi ergerakan udara akibat erbedaan suhu dan kera atan
udara di dalam dan di luar rumah jamur atau disebut sebagai
buoyancy effect. Kamaruddin 1999) dalam Suhardi anto
2009) men atakan bahwa batas kece atan angin dimana
faktor termal masih da at ber eran dominan sebesar 1 m s.
Hasil Analisis CFD pada Bangunan dengan Evaporative
Cooler Menggunakan Air
Pada analisis
D, evaporative cooler sebagai inlet.
Evaporative cooler menggunakan bebera a ki as dengan pad
ang dibasahi air. Ki as tersebut meniu kan udara kering
menuju pad ang dibasahi air dan udara kering tersebut
men entuh ermukaan air ang kemudian diabsorbsi oleh
udara sehingga udara akan mengandung ua air.
Pada ukul 08:00, suhu udara rata-rata dalam rumah
jamur 26,76o ) lebih rendah dari suhu udara lingkungan
28,3o ) karena radiasi matahari ang diterima ata dan
konveksi anas dari material en usun ang dihantarkan
masih rendah, selain itu juga adan a evaporative cooler ang
mam u menurunkan suhu udara dan menaikan kelembaban
udara. Pada Gambar 2b, suhu udara dalam rumah jamur
memiliki kecenderungan meningkat dari osisi dekat lantai
menuju osisi dekat ata karena anas matahari ang diterima
ata dihantarkan ke dalam rumah jamur sehingga semakin
dekat dengan ata suhu udara semakin tinggi. Masukn a
udara dingin dari evaporative cooling men ebabkan
udara
rata-rata dalam rumah jamur 90,65 lebih besar dari ada
udara lingkungan, aitu 88,7 . Dengan kece atan angin 0,
m detik dari de an inlet da at dilihat ada Gambar 3b, daerah
ang lebih tinggi suhun a berada di rak atas dan rak tengah
tem at di letakkann a media tanam jamur.
Pada ukul 12:00, suhu udara rata-rata dalam rumah
jamur 29,29o dan lebih rendah dari ada suhu udara
lingkungan 31,3o . Sebalikn a,
udara dalam rumah
jamur lebih tinggi 80,96 ) dari ada
udara lingkungan
75,9 ). Suhu udara tertinggi 30,15o berada di ata , karena
radiasi matahari ang langsung mengenai ata Gambar 2b).
Tinggin a suhu bagian ata dengan kece atan udara 0, m
detik, men ebabkan tekanan udara di sekitar ata meningkat,
udara terdorong ke luar melalui bukaan outlet membawa
udara anas di sekitar ata . Pada Gambar 3b, suhu terendah
di rak bawah dan lantai berkisar 28,83o
28,97o .
Pada ukul 17:00 dari Gambar 2b,suhu udara dalam
rumah jamur terdistribusi merata. Suhu udara rata-rata dalam
rumah jamur 28,1 o ) lebih rendah dari ada suhu udara
lingkungan 28,9 o ). Pada Gambar 3b, suhu udara tertinggi
berada di rak atas dan rak tengah berkisar 28,18 o - 28,67
o
. Sebalikn a, suhu udara terendah berada di selatan dan
utara rak ang kece atan udaran a tinggi. Bertambahn a
68
kece atan udara atau aliran udara ang berhembus jika
saluran ang dilalui terjadi en em itan kondisi tersebut
berlaku ukum Bernoulli). Pada ukul 17:00,
udara ratarata dalam rumah jamur 8 ,86 ) lebih tinggi dari ada
udara lingkungan 82,3 ).
udara tertinggi berada di rak
bawah dengan nilai sebesar 86,90 .
Perbandingan Hasil Analisis CFD
asil analisis
D ada bangunan dengan evaporative
cooler menggunakan air, suhu dan kelembaban udara mam u
±2
ukul 08:00) ±1o
diturunkan sebesar ±0,23o dan
±10,1
ukul
dan
±5,1
ukul 12:00) ±0,2 o dan
17:00). al ini menunjukkan bahwa roses evaporative
cooling ini mam u menurunkan suhu udara dan menaikkan
udara walau un enurunann a kecil dan bisa ditera kan
ada budida a tanam jamur tiram ang membutuhkan suhu
rendah dan kelembaban udara tinggi.
Evaporative cooling ang efektif untuk iklim anas dan
kering, tidak efektif untuk iklim anas dan lembab. Sistem
endinginan ini mengandalkan erbedaan suhu bola kering
dan bola basah, teta i ada iklim tro ika basah, erbedaan
suhu bola basah dan bola kering sangat kecil, sehingga
endinginan udara melalui eningkatan kelembaban udara
sam ai mendekati jenuh sekali un han a menurunkan suhu
sangat kecil Suhardi anto, 2009).
Pukul 08:00
Pukul 08:00
Pukul 12:00
Pukul 12:00
Pukul 17:00
Pukul 17:00
a. Bangunan kontrol
b. Bangunan dengan evaporative
cooler
Gambar 2. Sebaran suhu udara dalam rumah jamur ada: a.
Bangunan kontrol b. Bangunan dengan evaporative
cooler menggunakan air ada ukul 08:00 12:00 17:00
IB
AGRITECH, Vol. 36, No. 1, Februari 2016
Pukul 08:00
Pukul 08:00
Pukul 12:00
sebesar 1,56 Gambar ) dan 2,58
ada bangunan dengan
evaporative cooler menggunakan air Gambar 5). Ada un,
nilai error kelembaban udara rata-rata ada bangunan kontrol
sebesar 1,5
dan 2,15
ada bangunan dengan evaporative
cooler menggunakan air. Pada bebera a titik terjadi erbedaan
ang cuku mencolok karena terkait dengan enentuan jarak
grid ang sedikit berbeda antara engukuran dan erhitungan
D. ilai error ang tinggi disebabkan oleh embuatan
geometri ada dinding rumah jamur diasumsikan tidak
berlubang-lubang, teta i dalam realitan a dinding rumah
jamur ang beru a an aman bambu memiliki lubang-lubang
kecil ang memungkinkan tem at keluar masukn a udara
luar sehingga men ebabkan error ang cuku besar, teta i
masih dalam batasan ang rendah.
Error 2,58
Pukul 12:00
Keterangan:
Pukul 17:00
Pukul 17:00
a. Bangunan kontrol
b. Bangunan dengan evaporative cooler
Gambar 3. Kontur suhu udara di rak-rak ada: a. Bangunan kontrol
b. Bangunan dengan evaporative cooler menggunakan
air ada ukul 08:00 12:00 17:00 IB
Validasi
alidasi distribusi suhu udara dilakukan dengan cara
membandingkan data suhu hasil engukuran dengan data
suhu udara hasil
D di 17 titik engukuran. asil validasi
distribusi suhu udara dalam ruang jamur menunjukkan
kecenderungan hasil
D mendekati hasil engukuran
dengan nilai error ang rendah. ilai error suhu udara ratarata tertinggi ada bangunan kontrol ventilasi alamiah)
Error 1,56
Suhu o )
35
T Simulasi
T Ukur
1.
2.
3.
4.
5.
6.
ak atas de an)
ak atas tengah)
ak atas belakang)
ak tengah de an)
ak tengah tengah)
ak tengah belakang)
Gambar 5.
7. ak bawah de an)
8. ak bawah tengah)
9. ak bawah belakang)
10. Selatan rak
11. Utara rak
12. Dinding selatan
13.Dinding utara
1 . Outlet selatan
15. Outlet utara
16. Ata
17. antai
alidasi suhu udara hasil D terhada hasil engukuran
di 17 titik ada bangunan dengan evaporative cooler
menggunakan air ukul 12:00 IB)
Pada uji statistik paired sample t-test menggunakan data
hasil engukuran dan hasil erhitungan menggunakan
D
ada bangunan kontrol dan bangunan dengan evaporative
cooler menggunakan air menunjukkan bahwa nilai t hitung
lebih kecil dari t tabel dan nilai VLJQL¿FDQWOHYHO lebih besar dari
nilai 0.05), sehingga da at disim ulkan bahwa 0 diterima
dan din atakan tidak ada erbedaan rataan secara signi kan
antara hasil engukuran dengan hasil
D. Kesim ulan ini
menunjukkan bahwa model erhitungan dengan
D valid
dan da at digunakan sebagai re resentasi sistem dalam
melakukan analisis terhada model rumah jamur.
30
25
KESIMPULAN
0
1
2
3
5
6
7 8 9 10 11 12 13 1
Titik engukuran
15 16 17
Gambar . alidasi suhu udara hasil D terhada hasil engukuran
di 17 titik ada bangunan kontrol ukul 12:00 IB)
Distribusi suhu udara dan kelembaban udara dalam
rumah jamur dengan dua variasi erlakuan da at dianalisis
menggunakan Computational Fluid Dynamics
D) karena
memiliki tingkat validasi cuku tinggi dengan nilai error
69
AGRITECH, Vol. 36, No. 1, Februari 2016
suhu dan kelembaban udara rata-rata 1,56
ada bangunan
kontrol dan 2,58
ada bangunan dengan evaporative cooler
menggunakan air. asil simulasi distribusi suhu ada ke dua
erlakuan ang diberikan ada rumah jamur menunjukkan
bahwa bangunan dengan evaporative cooler menggunakan
air mam u menurunkan suhu udara dan meningkatkan
kelembaban udara dalam rumah jamur dan memiliki hasil
ang seragam dengan ola aliran udara ang terjadi dari inlet
menuju outlet.
UCAPAN TERIMA KASIH
Uca an terima kasih disam aikan ke ada Sekolah
Tinggi Pertanian STIP ) Kutai Timur, Kalimantan
Timur, atas bantuan dana enelitian sehingga enelitian
bisa terlaksana dengan lancar. Tulisan ini adalah bagian
enelitian tesis ang menggunakan dana enelitian tersebut.
Dan uca an terima ke ada akultas Teknologi Pertanian,
Universitas Gadjah Mada ang sudah memfasilitasi selama
roses enelitian berlangsung.
DAFTAR PUSTAKA
Agromedia 2009). Jamur Konsumsi. PT Agro Media Pustaka,
Jakarta.
Kibar. B. dan Peksen, A. 2008). Modelling the effects of
tem erature and light intensit on the Develo ment and
ield of different leurotus s ecies. Agricultura Tropica
et Subtropica 41:2.
an, J. ., Kwon, .J., oon, J. ., Kim, K., am, S. . dan
Son, J. . 2009). Anal sis of the thermal environment in
a mushroom house using sensible heat balance and 3-D
com utational uid d namics. Biosystem Engineering
104: 17- 2 .
70
Kacira, M., Short, T. . dan Stowell, . . 1998). A
D
evaluation of naturall ventilated, multi-s an, sawtooth
greenhouses.Transactions of The American Society of
Agricultural Engineers 41: 833-836.
Patankar, S. . 1980). Numerical Heat Transfer and Fluida
Flow. emish ere Publishing or oration. Mc-Graw
ill. ew ork.
omdhonah, . 2011). Simulasi Distribusi Suhu dan
Kelembaban Udara untuk Pengembangan Desain
Rumah Tanaman di Daerah Tropika Basah. Tesis.
Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Singgih, M. . dan Susanto, . 2006). Perancangan model
simulasi downtime machines untuk menentukan
kece atan mesin dan jumlah o erator ang o timal
ada divisi ring s inning. Prosiding Seminar Nasional
Manajemen Teknologi IV. Magister Manajemen
Teknologi. Institut Teknologi Sepuluh November,
Surabaya.
Suhardi anto, . 2009). Teknologi Rumah Tanaman untuk
Iklim Tropika Basah Pemodelan dan Pengendalian
Lingkungan . IPB Press, Bogor.
Tuakia, . 2008). Dasar-Dasar CFD Menggunakan Fluent.
Informatika, Bandung.
ani, A. 2007). Distribusi Suhu dalam Kandang Sapi
Menggunakan Computational Fluid Dynamics. Tesis.
Institut Pertanian Bogor, Bogor.
anuati, I. .T. 2007). Kajian Perbedaan Komposisi Media
Tanam terhadap Pertumbuhan dan Hasil Jamur Tiram
3XWLK 3OHXURWXV ÀRULGD . Universitas Brawija a,
Malang.
ersteeg, .K. dan Malalasekera, . 1995). An Introduction
to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume
Method. ongman Scienti c and Technical. ew ork.