IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.2 VALIDASI RANGKAIAN PENGUKUR SUHU
4.3.3 Perlakuan 3 (P3)
Percobaan I pada perlakuan 3 (P3I) dilakukan dengan menggunakan kontrol on-off pada kipas dan air dalam keadaan statis. P3I dilakukan selama 3 hari pada 27-30 Oktober 2009 dengan interval data adalah 15 menit. Sebaran suhu lingkungan, suhu udara kolektor surya, suhu dan RH udara ruang tertutup, serta suhu air dapat dilihat pada Gambar 15 dibawah ini.
Gambar 15. Grafik suhu lingkungan, suhu kolektor surya, suhu dan kelembaban ruang tertutup, serta suhu air pada P3I.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 10/27/2009 12:00'00 10/28/200906:00'00 10/29/200900:00'00 10/29/200918:00'00 10/30/200912:00'00 su hu (° C)
Tanggal dan waktu
suhu lingkungan suhu kolektor surya suhu ruang tertutup
Tabel 16. Analisis statistik suhu lingkungan pada P3I
No Suhu lingkungan Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 81.1 75.3 86 80.8
2 Standar deviasi 9 8.7 9.3 9.0
3 Suhu rata-rata (°C) 27.6 27.2 28 27.6 4 Suhu maksimum (°C) 44.1 48 47.6 46.6 5 Suhu minimum (°C) 19.7 20 18.4 19.4
Tabel 17. Analisis statistik suhu udara kolektor surya pada P3I
No Suhu kolektor surya Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 257.3 238.8 272.8 256.3
2 Standar deviasi 16 15.5 16.5 16.0 3 Suhu rata-rata (°C) 32.3 31.6 33.1 32.3 4 Suhu maksimum (°C) 61.7 68.6 68 66.1 5 Suhu minimum (°C) 10.8 18.9 16 15.2
Tabel 18. Analisis statistik suhu udara ruang tertutup pada P3I
No Suhu ruang tertutup Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 3.4 3.8 4.3 3.8
2 Standar deviasi 1.9 1.9 2.1 2.0 3 Suhu rata-rata (°C) 28.1 27.8 28 28.0 4 Suhu maksimum (°C) 31.5 32.5 32.4 32.1 5 Suhu minimum (°C) 25.7 25.7 25.4 25.6
Tabel 19. Analisis statistik kelembaban relatif ruang tertutup pada P3I
No Kelembaban ruang tertutup Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 56.4 45.3 52.2 51.3
2 Standar deviasi 7.5 6.7 7.2 7.1
3 Kelembaban rata-rata (%) 92.5 91.8 90.2 91.5 4 Kelembaban maksimum (%) 99 99 97 98.3 5 Kelembaban minimum (%) 77 76 74 75.7
Tabel 20. Analisis statistik suhu air pada P3I
No Suhu air Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 0.4 0.3 0.3 0.3
2 Standar deviasi 0.6 0.5 0.5 0.5 3 Suhu rata-rata (°C) 27.7 27.4 27.2 27.4 4 Suhu maksimum (°C) 28.5 28.2 28 28.2 5 Suhu minimum (°C) 26.8 26.6 26.4 26.6
Analisis statistik suhu air pada Tabel 20 menunjukkan bahwa suhu air rata-rata pada P3I adalah 27.4 °C dengan standar deviasi 0.5. Suhu tersebut lebih rendah 0.2 °C dibandingkan suhu air pada P2I dengan standar deviasi yang juga lebih rendah 0.1. Sedangkan jika dibandingkan dengan P2II, suhu tersebut lebih rendah 1.4 °C dengan standar deviasi yang lebih rendah 0.3. Rendahnya suhu air pada P3I ini disebabkan oleh rendahnya suhu ruang. Suhu udara ruang tertutup rata-rata (Tabel 18) adalah 28 °C dengan standar deviasi 0.2. Suhu udara ruang tersebut juga lebih rendah daripada suhu udara ruang tertutup pada P2I maupun P2II. Lebih rendah 0.3 °C daripada P2I dan lebih rendah 1.3 °C dari P2II. Adapun RH rata-rata ruang tertutup (Tabel 19) yaitu 91.5% dengan standar deviasi 7.1.
Dari analisis suhu udara kolektor surya pada Tabel 17 diketahui bahwa suhu udara kolektor surya rata-rata adalah 32.3 °C dimana suhu maksimum dan minimum rata-rata yang terjadi berturut-turut adalah 66.1 °C dan 15.2°C sehingga menghasilkan standar deviasi yang sangat tinggi yaitu 16.0. Suhu lingkungan rata-rata pada P3I adalah 27.6 dengan standar deviasi sebesar 9.0. Jika dibandingan dengan P2I dan P2II, maka suhu udara kolektor surya dan suhu lingkungan pada P3I lebih rendah daripada P2I maupun P2II. Suhu udara kolektor surya pada P3I lebih rendah 1.1 °C daripada P2I sedangkan suhu lingkungan lebih rendah 1.3 °C. Namun tidak demikian halnya dengan fluktuasi suhu, analisis data kedua suhu tersebut memberikan nilai standar deviasi yang
off pada kipas sehingga pada malam hari suhu udara pada kolektor surya akan lebih rendah karena tidak adanya aliran udara dari ruang tertutup.
Jika dibandingkan dengan P2II, suhu udara kolektor surya P3I akan mengalami perbedaan yang lebih signifikan yaitu sebesar 4 °C lebih rendah dengan standar deviasi yang lebih rendah sebanyak 0.3. Hal ini sejalan dengan suhu lingkungannya dimana suhu lingkungan P3I lebih rendah 2.2 °C dengan standar deviasi yang sama dari P2II. Rendahnya suhu-suhu tersebut disebabkan oleh faktor cuaca. Sangat mungkin pada pengambilan data tersebut cuaca sedang mendung atau terjadi hujan.
Analisis ini memperlihatkan bahwa kontrol on-off pada kipas dengan air dalam keadaan statis lebih efektif untuk meningkatkan suhu ruang tertutup. Hal ini terbukti dengan adanya suhu udara kolektor surya dan suhu lingkungan yang lebih rendah 1.1 °C dan 1.3 °C daripada P2I namun mampu membuat suhu udara ruang tertutup dan suhu air lebih rendah hanya sebanyak 0.2 °C untuk suhu air dan 0.3 °C untuk suhu ruang dengan fluktuasi suhu yang lebih rendah dari P2I. Sama halnya dengan P2II, suhu udara kolektor surya dan suhu lingkungan pada P3I berturut-turut lebih rendah 4 °C dan 2.2 °C namun mampu menjaga suhu udara ruang dengan hanya memberikan perbedaan yang lebih rendah 1.4 °C untuk suhu air dan 1.3 °C untuk suhu udara ruang tertutup daripada P2II.
b. Percobaan II (P3II)
Percobaan ini dilakukan dengan memberikan kontrol on-off pada kipas serta air yang disirkulasikan. P3II dilakukan selama 3 hari dari tanggal 31 Oktober - 03 November 2009 dengan interval pengambilan data adalah setiap 15 menit. Suhu lingkungan, suhu kolektor surya, suhu dan kelembaban relatif ruang tertutup, serta suhu air ditampilkan pada Gambar 16 berikut.
Gambar 16. Grafik suhu lingkungan, suhu kolektor surya, suhu dan kelembaban relatif udara ruang tertutup, serta suhu air pada P3II.
Tabel 21. Analisis statistik suhu lingkungan pada P3II
No Suhu lingkungan Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 91.7 84.9 79.1 85.2 2 Standar deviasi 9.6 9.2 8.9 9.2 3 Suhu rata-rata (°C) 29.4 29.8 28.0 29.1 4 Suhu maksimum (°C) 46.2 48.0 45.8 46.7 5 Suhu minimum (°C) 19.9 21.0 18.9 19.9 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 10/31/2009 09:00'00 11/01/2009 03:00'00 11/01/2009 21:00'00 11/02/2009 15:00'00 11/03/2009 09:00'00 kelem bab an (%) suhu (° C)
Tanggal dan waktu
suhu lingkungan suhu kolektor surya suhu ruang tertutup
Tabel 22. Analisis statistik suhu udara kolektor surya pada P3II
No Suhu kolektor surya Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 290.9 269.3 250.8 270.3
2 Standar deviasi 17.1 16.4 15.8 16.4 3 Suhu rata-rata (°C) 35.6 36.2 33.1 35.0 4 Suhu maksimum (°C) 65.5 68.6 64.8 66.3 5 Suhu minimum (°C) 18.7 20.7 16.9 18.8
Tabel 23. Analisis statistik suhu udara ruang tertutup pada P3II
No Suhu ruang tertutup Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 5.2 3.9 1.6 3.6
2 Standar deviasi 2.3 2.0 1.2 1.8 3 Suhu rata-rata (°C) 29.7 29.5 30.0 29.7 4 Suhu maksimum (°C) 33.7 33.2 32.5 33.1 5 Suhu minimum (°C) 26.7 27.1 28.3 27.4
Tabel 24. Analisis statistik kelembaban relatif ruang tertutup pada P3II
No Kelembaban ruang tertutup Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 141.2 98.1 58 99.1
2 Standar deviasi 11.9 9.9 7.6 9.8
3 Kelembaban rata-rata (%) 85.5 89.6 91.5 88.9 4 Kelembaban maksimum (%) 97.0 99.0 99.0 98.3 5 Kelembaban minimum (%) 63.0 72.0 78.0 71.0
Tabel 25. Analisis statistik suhu air pada P3II
No Suhu air Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 0.5 0.4 0.5 0.5
2 Standar deviasi 0.7 0.6 0.7 0.7 3 Suhu rata-rata (°C) 29.1 29.1 28.8 29.0 4 Suhu maksimum (°C) 30.2 30.1 29.9 30.1 5 Suhu minimum (°C) 28.0 28.1 27.6 27.9
Dari analisis statistik data pada Tabel 18 dapat diketahui bahwa rata-rata suhu lingkungan pada saat pengambilan data untuk percobaan P3II adalah 29.1 °C dengan rata-rata standar deviasi adalah 9.2 dimana suhu tertinggi adalah 46.7 °C dan suhu terendah adalah 19.9 °C. Dengan adanya pengaruh suhu lingkungan sebagai salah satu faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya suhu udara kolektor surya, maka dari hasil analisis data pengkuran (Tabel 22) didapatkan suhu udara kolektor surya rata-rata sebesar 35.0 °C dengan standar deviasi yang cukup tinggi yaitu 16.4 dimana suhu maksimum yang terjadi pada kolektor surya adalah 66.3 °C dan suhu minimumnya 18.8 °C. Suhu udara kolektor ini lebih tinggi dibanding suhu udara kolektor surya pada P2I dan P3I namun lebih rendah dibandingkan suhu udara kolektor surya pada P2II dengan standar deviasi yang lebih tinggi dibanding P2I, P2II, maupin P3I.
Pengendalian kipas dengan kontrol on-off menghasilkan suhu udara pada ruang tertutup rata-rata (Tabel 23) adalah 29.7 °C dengan rata-rata standar deviasi 1.8, sedangkan RH ruang tertutup rata-rata hasil pengukuran (Tabel 24) adalah sebesar 88.9% dengan standar deviasi 9.8. Suhu udara ruang tertutup merupakan faktor utama yang mempengaruhi suhu air. Dari hasil analisis data pengukuran (Tabel 25) diketahui bahwa rata-rata suhu air adalah 29.0 °C dengan standar deviasi 0.7 dimana suhu maksimum air yang terjadi yaitu 30.1 °C dan suhu minimumnya 27.9 °C.
Dari perlakuan 1, 2, maupun 3 diketahui bahwa suhu udara pada ruang tertutup maksimum selalu terjadi setelah suhu udara kolektor surya maksimum terjadi. Penyebabnya adalah suhu udara ruang terjadi berdasarkan akumulasi suhu udara dari kolektor surya, sedangkan suhu udara kolektor surya sangat ditentukan oleh tingkat iradiasi yang berubah-ubah dan bersifat sesaat.
suhu air yang lebih tinggi dibanding P2I, P2II, maupun P3I, walaupun dibandingkan dengan P2II suhu lingkungan dan suhu udara kolektor surya P3II lebih rendah. Suhu air rata-rata P3II adalah 29 °C. Suhu ini sebenarnya belum memenuhi suhu optimal maksimum untuk pembenihan ikan yang umumnya mencapai 30 °C, sehingga perlu dikombinasikan dengan pemanas heater. Namun jika ingin tetap menggunakan air dengan suhu 29 °C tersebut maka ada beberapa jenis ikan yang cocok untuk dibudidayakan yaitu ikan Blue Emperor Tetra (Inpachthys keri), Silver Dollar (Methynnis hypsauchen), dan Bala shark (Balantheocheilosilus melanopterus). Daftar jenis ikan dan pertumbuhan ikan dapat dilihat pada Lampiran 1.
P3II sama dengan perlakuan 1 pada penelitian yang dilakukan sebelumnya (Didik Hananto, 2006). Penelitian tersebut dilakukan pada Juni 2006.
Tabel 26. Perbandingan suhu lingkungan dengan penelitian Didik Hananto (2006).
No Suhu lingkungan P3II Didik Hananto, 2006
1 Variasi 85.2 15.5
2 Standar deviasi 9.2 3.9
3 Suhu rata-rata (°C) 29.1 28.5
4 Suhu maksimum (°C) 46.7 36.7
5 Suhu minimum (°C) 19.9 23.0
Suhu lingkungan pada P3II lebih tinggi 0.6 °C daripada penelitian sebelumnya. Variasi suhu lingkungan pada P3I yang jauh lebih besar menunjukkan fluktuasi suhu lingkungan yang terjadi pun juga akan lebih besar dari penelitian sebelumnya dengan suhu maksimum yang lebih tinggi dan suhu minimum yang lebih rendah dari penelitian sebelumnya. Seharusnya suhu lingkungan pada P3II lebih rendah daripada suhu lingkungan pada penelitian Didik mengingat waktu pengambilan datanya yang terjadi pada Juni yang merupakan
salah satu bulan dimana terjadi musim panas di Indonesia sedangkan suhu lingkungan P3II diambil pada musim hujan. Namun hal ini sangat mungkin terjadi karena adanya perbedaan letak penempatan sensor pengukur suhu lingkungan.
Tabel 27. Perbandingan suhu udara ruang dengan penelitian Didik Hananto (2006)
No Suhu ruang tertutup P3II Didik Hananto, 2006
1 Variasi 3.6 2.7
2 Standar deviasi 1.8 1.6
3 Suhu rata-rata (°C) 29.7 28.5
4 Suhu maksimum (°C) 33.1 32
5 Suhu minimum (°C) 27.4 25.2
Jika faktor penggunaan jenis kipas diabaikan dan diasumsikan radiasi surya yang diterima oleh kolektor surya pada penelitian sebelumnya lebih banyak daripada penelitian kali ini. Maka suhu ruang tertutup pada P3II yang lebih tinggi dari penelitian sebelumnya membuktikan bahwa kolektor surya dengan penambahan plat seng sebagai absorber (konduktivitas termal = 116 W/mK) pada penelitian kali ini lebih efektif memanaskan udara daripada kolektor surya pada penelitian sebelumnya. Suhu ruang tertutup P3II lebih tinggi 1.2 °C daripada suhu ruang tertutup penelitian sebelumnya dengan standar deviasi yang lebih tinggi 0.2.
Tabel 28. Perbandingan suhu air dengan penelitian Didik Hananto (2006)
No Suhu air P3II Didik Hananto, 2006
1 Variasi 0.5 0.3
2 Standar deviasi 0.7 0.6
Suhu air pada P3II memiliki nilai yang sama dengan penelitian sebelumnya, walaupun suhu udara ruang tertutup P3II lebih tinggi daripada suhu udara ruang tertutup penelitian sebelumnya. Hal ini terjadi karena jumlah air yang harus dihangatkan pada penelitian kali ini lebih besar daripada jumlah air pada penelitian sebelumnya. Adapun jumlah air pada P3II adalah sebanyak 980.85 liter sedangkan pada penelitian sebelumnya jumlah air yang harus dihangatkan hanya sebanyak 200 liter.