IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.2 VALIDASI RANGKAIAN PENGUKUR SUHU
4.3.2 Perlakuan 2 (P2)
Percobaan I pada perlakuan 2 (P2I) ini dilakukan tanpa adanya kontrol on-off pada kipas dan kipas dinyalakan selama 24 jam per hari dan air tidak disirkulasikan. Percobaan dilakukan selama 3 hari berturut-turut (26-29 Agustus 2009) dengan interval data yaitu 15 menit. Data pengukuran suhu udara kolektor surya, suhu lingkungan, suhu dan RH udara ruang tertutup, serta suhu air ditampilkan pada Gambar 13 dibawah ini:
Gambar 13. Grafik suhu lingkungan, suhu udara kolektor surya, suhu dan kelembaban relatif (RH) ruang tertutup, serta suhu air pada P2I.
Analisis statistik data pengukuran pada percobaan I perlakuan 2 (P2I) diberikan pada tabel-tabel dibawah ini:
Tabel 6. Analisis statistik suhu lingkungan pada P2I
No Suhu lingkungan Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 76.6 79.5 81.2 79.1 2 Standar deviasi 8.7 8.9 9.0 8.9 3 Suhu rata-rata (°C) 30.0 26.9 29.7 28.9 4 Suhu maksimum (°C) 43.9 44.1 44.1 44.0 5 Suhu minimum (°C) 20.6 17.7 19.8 19.4 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 08/26/2009 10:45'00 08/27/200904:45'00 08/27/200922:45'00 08/28/200916:45'00 08/29/200910:45'00 Ke lemb ab an (%) suhu (° C)
Tanggal dan waktu
suhu lingkungan suhu kolektor surya
suhu air suhu ruang tertutup
Tabel 7. Analisis statistik suhu udara kolektor surya pada P2I
No Suhu kolektor surya Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 250.9 236.6 268.5 252.0
2 Standar deviasi 15.8 15.4 16.4 15.9 3 Suhu rata-rata (°C) 36.1 31.4 35.8 34.4 4 Suhu maksimum (°C) 65.5 67.3 67.3 66.7 5 Suhu minimum (°C) 21.4 18.4 20.5 20.1
Tabel 8. Analisis statistik suhu air pada P2I.
No Suhu air Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 0.3 0.7 0.3 0.4
2 Standar deviasi 0.5 0.8 0.6 0.6
3 Suhu rata-rata (°C) 28.1 27.3 27.4 27.6 4 Suhu maksimum (°C) 28.9 28.4 28.2 28.5 5 Suhu minimum (°C) 27.3 26.0 26.4 26.6
Tabel 9. Analisis statistik suhu udara ruang tertutup pada P2I
No Suhu ruang tertutup Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 3.9 4.4 4.0 4.1
2 Standar deviasi 2.0 2.1 2.0 2.0
3 Suhu rata-rata (°C) 28.9 27.5 28.5 28.3 4 Suhu maksimum (°C) 32.3 32.2 32.0 32.2 5 Suhu minimum (°C) 26.2 24.6 25.6 25.5
Tabel 10. Analisis statistik kelembaban relatif ruang tertutup pada P2I
No Kelembaban ruang tertutup Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 49.8 25.2 37.9 37.6
2 Standar deviasi 7.1 5.0 6.2 6.1
3 Kelembaban rata-rata (%) 81.9 83.2 79.4 81.5 4 Kelembaban maksimum (%) 91.0 89.0 88.0 89.3
Gambar 13 diatas memperlihatkan bahwa suhu udara kolektor surya selalu lebih tinggi pada siang maupun malam hari daripada suhu lingkungan. Namun perbedaan suhu antara suhu lingkungan dan suhu udara kolektor surya tidak bergerak secara linear selama 24 jam. Pada siang hari suhu udara kolektor surya akan memiliki perbedaan suhu yang cukup signifikan dengan suhu lingkungan dibanding pada malam hari. Hal ini terjadi karena pada siang hari terjadi efek rumah kaca dalam kolektor surya, dimana gelombang pendek radiasi surya masuk kedalam kolektor surya kemudian mengenai seng dan dinding dalam bak kolektor surya sehingga berubah menjadi gelombang panjang dan terjebak didalamnya. Namun hal ini membuat suhu kolektor surya sangat fluktuatif dibandingkan dengan suhu lingkungan. Hal ini dapat dibuktikan melalui analisis statistik pada Tabel 6 dan 7. Perbedaan antara suhu maksimum terhadap suhu minimum udara rata-rata pada kolektor surya mencapai 46.6 °C dengan standar deviasi rata-rata sebesar 15.9 (Tabel 7). Sedangkan pada suhu lingkungan perbedaan antara suhu maksimum dan suhu minimum rata-rata yang terjadi adalah 24.6 °C dengan standar deviasi rata-rata yang lebih rendah yaitu 8.9 (Tabel 6).
Pada malam hari, suhu udara kolektor surya tetap lebih tinggi daripada suhu lingkungan walaupun perbedaannya tidak signifikan. Aliran udara dari ruang tertutup yang suhunya relatif lebih stabil dan lebih tinggi dari suhu lingkungan membuat suhu kolektor surya yang terukur lebih tinggi dari suhu lingkungan. Perbedaan suhu minimum rata-rata pada lingkungan dan kolektor surya yang terjadi hanya sebesar 0.7 °C. Suhu udara kolektor surya rata-rata adalah sebesar 34.4 °C dan suhu lingkungan rata-rata adalah 28.9 °C.
Selain dipengaruhi oleh faktor eksternal seperti disebutkan sebelumnya, panas dalam ruang tertutup pada P2I sangat dipengaruhi oleh suhu udara yang berasal dari kolektor surya dan suhu air. Rata-rata suhu udara ruang tertutup pada P2I yang terukur yaitu sebesar 28.3 °C dengan standar deviasi sebesar 2. Jika dibandingkan dengan suhu udara
ruang tertutup pada P1, dengan suhu lingkungan dan kolektor surya yang lebih rendah dari P2I tapi menghasilkan suhu udara ruang yang lebih tinggi daripada suhu udara ruang tertutup pada P2I. Hal ini mungkin disebabkan oleh suhu udara ruang tertutup pada P2I yang dipengaruhi oleh suhu air, dimana terjadi pindah panas konveksi dan konduksi dari udara ruang tertutup ke air dan sebaliknya. Suhu air rata-rata pada P2I ini adalah 27.6 °C dengan standar deviasi sebesar 0.6 (Tabel 8).
Jika dibandingkan dengan RH ruang pada P1, maka RH rata-rata pada P2I lebih tinggi yaitu sebesar 81.5% dengan RH maksimum rata-rata 89.3% dan RH minimum rata-rata-rata-rata 70.3%. Adanya air untuk budidaya ikan pada P2I adalah faktor yang menyebabkan meningkatnya RH ruang tertutup tersebut.
b. Percobaan II (P2II)
Perbedaan percobaan II dengan Percobaan I perlakuan 2 terletak pada perlakuan airnya dimana pada P2II air yang disirkulasikan. Pengambilan data P2II dilakukan selama 3 hari (3-6 September 2009) dengan interval pengambilan data adalah 15 menit. Hasil pengukuran berupa suhu lingkungan, suhu udara kolektor surya, suhu dan kelembaban relatif udara ruang tertutup, serta suhu air ditampilkan pada Gambar 14.
Gambar 14. Grafik suhu lingkungan, suhu kolektor surya, suhu dan kelembababan relatif udara ruang tertutup, serta suhu air pada P2II.
Analisis statistik data P2II dapat dilihat pada tabel-tabel dibawah ini: Tabel 11. Analisis statistik suhu lingkungan pada P2II
No Suhu lingkungan Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 86.6 82.3 72.8 80.6 2 Standar deviasi 9.3 9.1 8.5 9.0 3 Suhu rata-rata (°C) 29.7 29.8 30.0 29.8 4 Suhu maksimum (°C) 46.8 46.1 46.6 46.5 5 Suhu minimum (°C) 19.2 19.9 21.1 20.1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 09/03/2009 15:15'00 09/04/200909:15'00 09/05/200903:15'00 09/05/200921:15'00 09/06/200915:15'00 ke le mbaban (%) suhu (° C)
Tanggal dan waktu
suhu lingkungan suhu kolektor surya suhu ruang tertutup
Tabel 12. Analisis statistik suhu udara kolektor surya pada P2II
No Suhu kolektor surya Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 293.4 249.2 256.6 266.4
2 Standar deviasi 17.1 15.8 16.0 16.3 3 Suhu rata-rata (°C) 36.4 35.8 36.8 36.3 4 Suhu maksimum (°C) 68.9 66.8 67.5 67.7 5 Suhu minimum (°C) 20.2 21.1 21.8 21.0
Tabel 13. Analisis statistik suhu air pada P2II
No Suhu air Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 0.7 0.7 0.6 0.7
2 Standar deviasi 0.8 0.8 0.8 0.8 3 Suhu rata-rata (°C) 28.7 28.8 28.8 28.8 4 Suhu maksimum (°C) 29.8 30.0 30.1 30.0 5 Suhu minimum (°C) 27.3 27.5 27.7 27.5
Tabel 14. Analisis statistik suhu udara ruang tertutup pada P2II
No Suhu ruang tertutup Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 5.2 4.7 4.8 4.9
2 Standar deviasi 2.3 2.2 2.2 2.2 3 Suhu rata-rata (°C) 29.2 29.3 29.4 29.3 4 Suhu maksimum (°C) 33.1 32.9 33.4 33.1 5 Suhu minimum (°C) 25.9 26.2 26.7 26.3
Tabel 15. Analisis statistik kelembaban relatif ruang tertutup pada P2II
No Kelembaban ruang tertutup Hari 1 Hari 2 Hari 3 Selama 3 hari
1 Variasi 89.8 77.9 82.3 83.3
2 Standar deviasi 9.5 8.8 9.1 9.1
3 Kelembaban rata-rata (%) 84.6 84.5 86.3 85.1 4 Kelembaban maksimum (%) 95.0 95.0 99.0 96.3
Seperti terlihat pada Gambar 13 maupun 14 terlihat bahwa suhu udara ruang selalu lebih fluktuatif daripada suhu air. Hal ini terjadi karena air memiliki massa jenis lebih tinggi daripada udara sehingga air lebih lama bisa menyimpan panas dibandingkan udara. Hal ini terbukti dengan adanya standar deviasi suhu ruang yang lebih tinggi sebesar 1.4 dari pada suhu air pada kondisi air statis (P2I) maupun pada air bersirkulasi (P2II). Menurut Heldman and Singh (1982) dalam Rudiyanto (2002), panas jenis udara pada suhu 27 °C sebesar 1.0067 kJ/kgK dan panas jenis air pada suhu 27 °C sebesar 4.183 kJ/kgK.
Dari analisis statistik air pada Tabel 13 diketahui bahwa suhu rata-rata air tersirkulasi selama 3 hari adalah 28.8 °C dengan standar deviasi 0.8 dan rata-rata suhu udara ruang tertutup (Tabel 14) adalah 29.3 °C dengan standar deviasi 2.2. Jika dibandingkan dengan analisis statistik suhu udara ruang tertutup rata-rata P2I pada Tabel 9, maka suhu udara ruang tertutup rata-rata P2II lebih tinggi 1 °C dengan standar deviasi juga lebih tinggi 0.2. Namun kenaikan suhu udara ruang pada P2II juga diikuti dengan kenaikan suhu air, dimana suhu air P2II lebih tinggi 1.2 °C dengan standar deviasi juga lebih tinggi 0.2 dibanding P2I. Selain suhu udara ruang, kenaikan suhu air pada P2II juga disebabkan oleh adanya perlakuan berupa sirkulasi pada air. Air yang bersirkulasi lebih mudah menyerap panas daripada air yang dikondisikan statis.
Pada Tabel 15 dapat dilihat bahwa RH rata-rata ruang mencapai 85.1% dengan RH maksimum rata-rata yang dicapai adalah 99.3% dan RH minimum rata-ratanya adalah 66.3%. Nilai tersebut lebih fluktuatif daripada RH pada P2I (Tabel 9). Hal ini wajar terjadi mengingat RH sangat dipengaruhi oleh suhu ruang tertutup. Suhu udara ruang tertutup pada P2II yang lebih fluktuatif memberikan efek RH yang lebih fluktuatif juga.
4.3.3 Perlakuan 3 (P3)