SARAN

V. SIMPULAN DAN SARAN

5.2. SARAN

1) Kemiringan atap rumah tanaman yang belum dimodifikasi sudah baik sehingga tidak dibutuhkan modifikasi atap.

2) Pengkalibrasian pada alat-alat pengukuran agar diperoleh hasil yang sesuai dengan kondisi sebenarnya.

3) Simulasi aliran dan distribusi suhu udara menggunakan CFD lebih baik jika dikondisikan dengan keadaan sebenarnya di lapangan, seperti adanya bedengan hidroponik yang ada di dalam rumah tanaman.

32

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2010. Aplikasi Teknologi CFD dalam Bidang Pertanian. Training Aplikasi CFD untuk Teknologi Pertanian, Juli 2010. CCIT. IPB – Bogor.

Anonim. Compass. http://en.wikipedia.org/wiki/Boxing_the_compass.[12 Desember 2010]

Anderson JD. 1995. Computational Fluid Dynamics : Basics With Applications. McGraw-Hill, Inc. New York.

Businger. 1963. dalam Greenhouse Environment. John WM. Department of Horticulture. The Pennysylvania State University. New York.

Cardarelli F. 2000. Materials Handbook, a Concise Desktop Reference. Springer-Verlag London. Esmay ML, Dixon JE. 1986. Environment Control for Agricultural Buildings. AVI Publishing Co.,

Inc. Westport, Connecticut.

Hanan JJ, Holley WD, Goldsberry KL. 1978. Greenhouse Management. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Germany.

Henderson SM, Perry RL, Young JH. 1997. Principles of Process Engineering. Fourth Edition. USA: American Society of Agriculture Engineers.

Lippsmeier G. 1997. Bangunan Tropis. Jakarta: Erlangga.

Mastalerz JW. 1977. The Greenhouse Environment. John Wiley & Sons, Inc. Canada.

Masyithah, Zuhrina, Haryanto B. 2006. Perpindahan Panas. Kegiatan Hibah Kompetisi Konten Matakuliah E-Learning Usu-Inherent. Departemen Teknik Kimia. Universitas Sumatera Utara - USU. Medan.

Muflihati U. 2006. Analisis Pola Aliran Udara dan Suhu pada Kandang Ayam Pedaging Beratap Monitor Menggunakan Teknik Computational Fluid Dynamics (CFD). Skripsi. Departemen Teknik Pertanian, IPB. Bogor.

Nelson KS. 1973. Greenhouse Management for Flower and Plant Production. The Interstate Printers & Publisher, Inc. America

Nelson PV. 1978. Greenhouse: Operation and Management. Reston Publishing Company, Inc. Virginia.

Prabowo SH. 2009. Easy To Use SolidWorks 2009. ANDI. Yogyakarta.

Ropiudin dan Kamaruddin Abdullah. 2006. Thermal Analysis of Solar Oven. dalam Laporan Eksekutif Penelitian Hibah Pascasarjana, Persiapan Energi Terbarukan untuk Proses Termal. Bogor.

Suhardiyanto H. 2009. Teknologi Rumah Tanaman untuk Iklim Tropika Basah. IPB Press. Bogor. Tuakia F. 2008. Dasar-Dasar CFD Menggunakan Fluent. Informatika Bandung. Bandung.

Wulandani D, Nelwan LO, Abdullah K. 2001. Pemodelan Matematika untuk Optimasi Perubahan dan Distribusi Suhu, RH, dan Kecepatan Udara Dalam Ruang Pengering Berenergi Surya Menggunakan Analisis Dimensi dan Finite Element. Institut Pertanian Bogor-IPB. Bogor. Yani A, Suhardiyanto H, Hasbullah R, Purwanto BP. 2007. Analisis dan Simulasi Distribusi Suhu

Udara pada Kandang Sapi Perah Menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD).

33

LAMPIRAN

33

Lampiran 1. Data Suhu udara lingkungan rumah tanaman tanggal 16 Juli 2010

Pukul Titik 1 Titik 2 Titik 3 Titik 4 Titik 5 Titik 6 Titik 7 Titik 8 Titik 9 Titik 10 Atap Lantai Dinding

0:00 24,88 24,76 25,00 24,76 25,00 25,47 26,07 25,24 24,88 26,31 28,69 28,10 25,83 1:00 23,57 23,69 23,69 24,05 23,45 23,81 25,24 23,93 23,93 25,47 28,33 27,20 24,64 2:00 23,21 23,33 23,45 23,57 23,21 23,45 25,00 23,81 23,93 25,36 28,09 27,00 24,88 3:00 22,74 22,86 22,74 23,10 22,62 22,98 24,40 23,57 23,10 24,40 28,09 26,50 23,93 4:00 22,74 22,74 22,74 22,62 22,50 22,74 24,29 23,33 23,21 24,52 27,50 26,50 24,17 5:00 22,50 22,62 22,50 22,62 22,50 22,74 23,93 22,74 22,74 23,93 27,38 26,10 23,69 6:00 22,98 23,10 23,10 23,21 23,10 23,45 24,64 23,45 22,98 24,52 27,85 26,40 24,17 7:00 22,98 22,98 23,21 23,33 23,21 23,45 24,64 23,33 23,33 24,52 27,97 25,90 24,40 8:00 23,57 23,57 23,69 23,69 23,69 23,93 25,24 23,93 24,05 25,12 28,09 26,20 25,00 9:00 24,52 24,64 24,64 24,64 24,64 24,76 25,83 24,76 24,64 25,47 29,88 26,60 25,36 10:00 27,74 27,85 28,21 28,09 28,33 27,85 29,64 28,33 28,81 28,81 31,42 29,00 27,97 11:00 29,88 29,76 29,64 29,64 30,59 29,40 31,42 30,35 30,71 30,71 32,02 30,80 29,04 12:00 28,81 29,16 30,35 30,35 30,00 30,00 31,90 29,52 30,71 30,71 32,73 31,70 30,95 13:00 29,40 29,88 29,88 29,64 29,88 29,16 31,19 29,64 30,35 30,47 33,21 31,90 31,54 14:00 29,64 30,23 29,88 30,35 30,83 30,23 31,90 30,59 31,07 31,30 32,38 32,40 31,30 15:00 28,45 28,69 28,33 29,04 29,16 28,93 30,35 28,93 29,16 29,88 32,49 31,40 30,35 16:00 28,69 29,16 28,93 29,64 30,12 29,16 31,42 29,40 30,23 30,23 31,78 31,40 30,12 17:00 26,78 27,14 27,14 27,50 27,02 27,38 28,45 27,26 27,38 28,21 30,71 30,00 28,93 18:00 25,83 25,95 26,07 26,31 25,95 26,31 27,38 26,19 25,95 27,26 29,88 28,90 27,38 19:00 25,36 25,59 25,47 25,83 25,36 25,59 26,66 25,47 25,36 26,66 29,52 28,40 26,31 20:00 24,64 24,76 25,00 25,24 24,88 25,12 26,31 25,12 25,24 26,19 28,69 27,70 26,19 21:00 24,40 24,64 24,76 25,00 24,52 25,00 25,95 25,00 24,64 25,83 28,69 27,30 25,83 22:00 24,17 24,29 24,52 24,40 24,29 24,52 25,59 24,40 24,29 25,59 28,21 27,10 25,47 23:00 24,29 24,40 24,52 24,64 24,40 24,76 25,71 24,64 24,17 25,47 28,93 27,10 25,36

34

Lampiran 2. Data Suhu Udara Lingkungan, RH, Tekanan Udara, Arah dan KecepatanAngin

Pukul Suhu Udara Lingkungan (^oC) RH (%) Tekanan Udara (mBar) Kecepatan Angin (m/s) Arah Angin 0:00:00 _24,3 95 766,1 0 --- 1:00:00 _23,9 95 765,6 0 --- 2:00:00 _23,7 95 764,9 0 --- 3:00:00 _23,3 96 764,7 0 --- 4:00:00 _23,2 96 764,8 0 --- 5:00:00 ₂₃ 96 764,9 0 --- 6:00:00 _23,1 96 765,7 0 --- 7:00:00 _23,2 96 766,1 0 --- 8:00:00 _23,6 94 766,3 0 --- 9:00:00 _25,2 94 767,0 0 --- 10:00:00 _26,6 92 766,7 0 --- 11:00:00 _27,4 85 766,4 0 WSW 12:00:00 _29,7 76 766,2 0,4 NNW 13:00:00 _29,2 69 765,5 1,8 NNE 14:00:00 _29,4 69 764,7 0,9 NE 15:00:00 _28,5 77 765,0 0,9 NNE 16:00:00 _28,6 80 765,0 1,3 --- 17:00:00 _27,8 81 765,1 0,9 NE 18:00:00 _26,7 86 765,3 0 --- 19:00:00 _25,6 91 766,0 0 --- 20:00:00 ₂₅ 94 766,4 0 --- 21:00:00 _24,8 95 767,2 0 --- 22:00:00 _24,6 95 767,3 0 --- 23:00:00 _24,4 95 767,1 0 ---

Keterangan Arah Angin :

35

Lampiran 3. Hasil perhitungan error untuk suhu udara pada rumah tanaman awal

Titik ^{Pukul 00:00 Pukul 07:00 Pukul 12:00 Pukul 17:00}

Pengukuran Simulasi Error Pengukuran Simulasi Error Pengukuran Simulasi Error Pengukuran Simulasi Error

1 24,88 25,04 0,64% 22,98 23,46 2,08% 28,81 29,87 3,54% 26,78 27,47 2,52% 2 24,76 25,03 1,07% 22,98 23,46 2,08% 29,16 29,87 2,37% 27,14 27,51 1,34% 3 25,00 25,04 0,16% 23,21 23,46 1,07% 30,35 29,87 1,62% 27,14 27,52 1,39% 4 24,76 25,04 1,11% 23,33 23,47 0,59% 30,35 29,87 1,62% 27,50 27,54 0,13% 5 25,00 25,16 0,64% 23,21 23,58 1,54% 30,00 29,89 0,38% 27,02 27,53 1,87% 6 25,47 25,16 1,25% 23,45 23,49 0,16% 30,00 29,85 0,51% 27,38 27,47 0,34% 7 26,07 25,18 3,53% 24,64 23,56 4,57% 31,90 29,90 6,68% 28,45 27,54 3,30% 8 25,24 25,16 0,31% 23,33 23,51 0,75% 29,52 29,87 1,18% 27,26 27,50 0,87% 9 24,88 25,15 1,07% 23,33 23,59 1,08% 30,71 29,90 2,71% 27,38 27,55 0,61% 10 26,31 25,15 4,60% 24,52 23,50 4,37% 30,71 29,88 2,76% 28,21 27,52 2,50%

Lampiran 4. Gambar Rumah Tanaman Tampak Piktorial B C D 1 2 A 3 2 1 4 B A 5 6 DRAWN CHK'D APPV'D MFG Q.A

NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL: TITLE: DWG NO. SCALE 1: 100 satuan : cm

A4

C WEIGHT:

GH ASSEMBLY

30

0

50

80

175

20

1

614

624

Lampiran 5. Dimensi Rumah Tanaman Tampak Depan

B C D 1 2 A 3 2 1 4 B A 5 6 DRAWN CHK'D APPV'D MFG Q.A

NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL: TITLE: DWG NO. SCALE 1 : 50 SATUAN : cm

A4

C WEIGHT:

GH ASSEMBLY

1210

1220

51

4

Lampiran 6. Dimensi Rumah Tanaman Tampak Samping

B C D 1 2 A 3 2 1 4 B A 5 6 DRAWN CHK'D APPV'D MFG Q.A

NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL: TITLE: DWG NO. SCALE 1 : 75 SATUAN : cm

A4

C WEIGHT:

GH ASSEMBLY

85

20

1

16

4

750

15^,2

6°

15,^26°

Lampiran 7. Dimensi Rumah Tanaman Tampak Belakang

B C D 1 2 A 3 2 1 4 B A 5 6 DRAWN CHK'D APPV'D MFG Q.A

NAME SIGNATURE DATE

MATERIAL: TITLE: DWG NO. SCALE 1 : 50 SATUAN : cm

A4

C WEIGHT:

GH ASSEMBLY

ANALISIS POLA ALIRAN DAN DISTRIBUSI SUHU UDARA

PADA RUMAH TANAMAN STANDARD PEAK MENGGUNAKAN

COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

SKRIPSI

RESTI NURIANINGSIH

F14063467

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2011

FLOW TYPE AND TEMPERATURE DISTRIBUTION ANALYSIS AT STANDARD PEAK GREENHOUSE USING

COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

Resti Nurianingsih, Herry Suhardiyanto and Leopold Oscar Nelwan

Department of Machine and Biosystem, Faculty of Agricultural Technology,

Bogor Agricultural University, IPB Darmaga Campus, PO Box 220, Bogor, West Java, Indonesia Email : resti_nti@ymail.com

ABSTRACT

This experiment was analyzed of air flow and temperature distribution in standard peak greenhouse using computational fluid dynamics (CFD) as a basic consideration for air movement design. The method is using three models of greenhouse which modified condition of being slant roof to be 30^o and 45^o. The dimensions of greenhouse existing were: 12 m in length, 6 m in width, and 5,14 m in height. The floor was made from concrete. Polycarbonate was used as roof of the greenhouse and the wall was use screen as natural ventilation with 1,5 mm². The results of the analysis showed that during the daytime, air temperature inside greenhouse surrounding the roof increased by the condition of being slant roof is steep. The CFD simulation showed clearly the air flow and temperature distribution in greenhouse. This cause showed the average of error at 00:00 o’clock is 1,44%, at 07:00 o’clock is 1,83%, at 12:00 o’clock is 2,34%, and at 17:00 o’clock is 1,49%. Therefore, it can be used as basic consideration for the modified of slant roof design with respect to low air temperature and uniform air temperature distribution. It was recommended that one of the optimal condition of being slant roof is 30^o.

Resti Nurianingsih. F14063467. Analisis Pola Aliran dan Distribusi Suhu Udara pada Rumah Tanaman Standard Peak Menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD). Di bawah bimbingan Prof. Dr. Ir. Herry Suhardiyanto, M.Sc dan Dr. Ir. Leopold Oscar Nelwan, M.Si. 2011

RINGKASAN

Rumah tanaman atau biasa dikenal dengan istilah greenhouse adalah sebuah bangunan dimana tanaman dapat tumbuh dengan optimal. Pada zaman sekarang khususnya di Indonesia, penggunaan rumah tanaman lebih ditujukan karena keterbatasan lahan dan untuk melindungi tanaman dari hujan serta terpaan angin kencang. Rumah tanaman biasanya terbuat dari bahan yang dapat menjebak udara di dalam bangunan. Aliran udara dan distribusi suhu di dalam bangunan perlu dijaga sirkulasinya agar udara panas yang terjebak tidak terus meningkat melebihi intensitas penyerapan panas yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman. Oleh karena itu perlu tindaklanjut untuk dijadikan penelitian desain rumah tanaman dan modifikasinya.

Tujuan penelitian ini adalah menganalisa pola aliran dan distribusi suhu udara yang ada di dalam rumah tanaman ,melakukan validasi antara hasil pengukuran dengan perhitungan model CFD, dan melakukan simulasi modifikasi desain rumah tanaman dengan mengubah kemiringan atap untuk mengetahui pengaruhnya terhadap distribusi suhu udara di dalam rumah tanaman. Penelitian ini dilakukan dalam rumah tanaman yang terletak di lapangan percobaan Leuwikopo pada bulan Juli 2010.

Pengukuran suhu udara dilakukan pada beberapa titik dalam rumah tanaman menggunakan termokopel yang datanya direkam hybrid recorder. Data yang digunakan sebagai input dalam simulasi selain geometri rumah tanaman adalah Suhu udara lingkungan, radiasi matahari, kelembaban udara lingkungan, arah dan kecepatan angin menggunakan weather stations. Pengambilan data dilakukan selama 1 hari 24 jam. Output yang dihasilkan berupa potongan (irisan) kontur suhu dan vektor aliran udara dalam bentuk dua dimensi.

Pola aliran dan distribusi suhu udara hasil simulasi menunjukkan hasil yang optimal dimana besarnya suhu udara di dalam mendekati suhu udara lingkungan rumah tanaman. Hal ini juga didukung dengan perolehan rata-rata error yang masih dalam batas wajar. Rataan error yang diperoleh pada pukul 00:00 sebesar 1,44%, pukul 07:00 sebesar 1,83%, pukul 12:00 sebesar 2,34%, dan pukul 17:00 sebesar 1,49%. Hal ini juga ditunjukkan oleh hasil dari persamaan linier y=ax+b, dimana nilai a adalah 0,923 yang mendekati 1 dan nilai b adalah 1,914 yang mendekati 0 sesuai dengan persamaan y=x.

Modifikasi kemiringan atap rumah tanaman hanya mempengaruhi pergerakaan dan suhu udara yang meningkat di sekitar atap akan tetapi tidak mempengaruhi kenaikan suhu udara yang drastis di dalam rumah tanaman. Pola aliran udara yang ditunjukkan dari hasil simulasi menggunakan CFD, rumah tanaman yang dengan kemiringan atap 30^o memiliki pola aliran dan distribusi suhu udara yang optimal. Hal ini sesuai dengan yang dinyatakan oleh Suhardiyanto (2009) bahwa bentuk atap standard peak dengan kemiringan sudut atap 25^o - 35^o tergolong optimal dalam mentransmisikan radiasi matahari.

ANALISIS POLA ALIRAN DAN DISTRIBUSI SUHU UDARA

PADA RUMAH TANAMAN STANDARD PEAK MENGGUNAKAN

COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem,

Fakultas Teknologi Pertanian,

Institut Pertanian Bogor

Oleh

RESTI NURIANINGSIH

F14063467

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2011

ii

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Judul Skripsi : Analisis Pola Aliran dan Distribusi Suhu Udara pada Rumah Tanaman Standard Peak Menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD)

Nama : Resti Nurianingsih NIM : F14063467

Menyetujui,

Pembimbing I,

(Prof. Dr. Ir. Herry Suhardiyanto, M.Sc.) NIP 19590910 198503 1 003

Pembimbing II,

(Dr. Ir. Leopold Oscar Nelwan, M.Si.) NIP 19701208 199903 1 002

Mengetahui : Ketua Departemen,

(Dr. Ir. Desrial, M.Eng.) NIP 19661201 199103 1 004

iii

PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini Nama : Resti Nurianingsih NIM : F14063467

Menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “Analisis Pola Aliran dan Distribusi Suhu Udara pada Rumah Tanaman Standard Peak Menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD)” adalah karya

sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun ke perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam bentuk daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini. apabila terbukti skripsi tersebut bukan hasil karya sendiri, saya bersedia menerima segala sangsi yang telah ditetapkan. Demikian pernyataan ini dibuat sebagaimana mestinya dan benar adanya.

Bogor, Januari 2011 Yang membuat pernyataan

Resti Nurianingsih F14063467

iv

BIODATA PENULIS

Resti Nurianingsih. Lahir di Jakarta, 3 Juli 1988 dari ayah Dodik Suprapto dan ibu Umiyatun, sebagai putri pertama dari empat bersaudara. Pada tahun 2000 penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Ciracas 11, Jakarta Timur. Penulis melanjutkan pendidikan ke sekolah menengah pertama di SLTPN 09, Jakarta Timur dan lulus pada tahun 2003. Setelah lulus sekolah menengah pertama, penulis melanjukan ke sekolah menengah atas di SMU 39 Cijantung, Jakarta dan menamatkan SMA pada tahun 2006 di Sekolah Indonesia Kuala Lumpur, Malaysia. Pada tahun yang sama diterima di IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis memilih Program Studi Teknik Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Penulis mengambil bagian Lingkungan dan Bangunan Pertanian.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis mengikuti berbagai kegiatan termasuk menjadi asisten praktikum mata kuliah Ilmu Ukur Wilayah pada tahun 2010. Penulis melaksakan Praktik Lapangan pada tahun 2009 di PT Kusuma Agrowisata, Batu, Jawa Timur dengan judul laporan PL “Teknologi

Hidroponik Dengan DFT (Deep Flow Technique) Pada Budidaya Sayuran Pak Choy (Brassica Chinensis) di PT. Kusuma Agrowisata, Batu”. Pada tahun 2011 penulis menyelesaikan pendidikan

sarjana di IPB dengan judul tugas akhir “Analisis Pola Aliran dan Distribusi Suhu Udara Pada Rumah Tanaman Standard Peak Menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD)”.

v

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur dipanjatkan ke hadapan Allah SWT atas karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian dengan judul Analisis Pola Aliran dan Distribusi Suhu Udara Pada Rumah Tanaman Standard Peak Menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) dilaksanakan di lapangan percobaan Leuwikopo sejak bulan Juli 2010.

Dengan telah selesainya penelitian hingga tersusunnya skripsi ini, penulis ingin menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Prof. Dr.Ir. Herry Suhardiyanto, M.Sc., sebagai dosen pembimbing utama atas bimbingan, saran, dan arahannya selama ini hingga skripsi ini dapat terselesaikan.

2. Dr. Ir. Leopold Oscar Nelwan M.Si., sebagai dosen pembimbing kedua atas bimbingan, saran, masukan, motivasi, dan segala kebaikan.

3. Ir. Sri Mudiastuti, M.Eng, sebagai penguji skripsi atas saran serta kesediaannya menguji pada ujian skripsi.

4. Kedua orang tua, Ibu dan Bapak, serta ketiga adik saya Galih Yudha Kuswandaru, Rahmatandi Hanifa dan Daffa Setoaji untuk semua pertolongan, kasih sayang, doa, dukungan, biaya dan semua pengorbanan yang tidak ternilai.

5. Yudistia Rizkiangga, terima kasih untuk semua kasih sayang, motivasi, sebagai tempat mengeluh, menangis dan bantuannya dari awal hingga skripsi ini selesai serta kesabarannya menghadapi emosi penulis dan ketersediannya setiap hari, setiap waktu menemai penulis kemanapun dan dimanapun penulis butuhkan.

6. Kak Ali Maksum Asnawi TEP 41 atas dorongan semangat dan penjelasan-penjelasan materi yang penulis butuhkan. Terima kasih untuk menyempatkan waktunya membantu penulis melalui sms, via email dan facebook serta bersedia mendownload file penulis untuk dikoreksi.

7. Penghuni triregina atas, Lalapo, Mba Apong (Tante), Mba Uwi, Besta, Dhanys, Ijul, Pasha, Tita, Widya, Linda, dan Ifa atas bantuan, saran, dan dorongan untuk segera lulus serta informasi yang berguna bagi penulis.

8. Rekan-rekan sesama lab Lingkungan dan Bangunan Pertanian. 9. Teman-teman Teknik Pertanian angkatan 43.

10. Para teknisi laboratotium Pak Ahmad, Mas Firman dan Mas Darma atas bantuannya. 11. Ibu Iyum, Ibu Lilis dan Pak Bonny serta para staf rektorat.

12. Semua pihak yang telah mendukung hingga skripsi ini dapat terselesaikan juga.

Akhirnya penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang Teknik Pertanian khususnya Lingkungan dan Bangunan Pertanian.

Bogor, Januari 2011

vi

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN PENGESAHAN ... ii HALAMAN PERNYATAAN ... iii BIODATA PENULIS ... iv KATA PENGANTAR ………..……….………... v DAFTAR ISI ... vi DAFTAR TABEL ………..……….……… vii DAFTAR GAMBAR …………..……….……… viii DAFTAR LAMPIRAN …………..……….………. ix

I. PENDAHULUAN ………...………..1 1.1. LATAR BELAKANG ……….……….. 1 1.2. TUJUAN ……….………..……… 2 II. TINJAUAN PUSTAKA ……….……….………. 3 2.1. RUMAH TANAMAN (GREENHOUSE) ………. 3 2.2. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI ALIRAN DAN DISTRIBUSI SUHU

UDARA ………..………. 4 2.3. VENTILASI ………..……….……….. 6 2.4. CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS) ……….……… 7 2.5. SOLIDWORKS ……… 9 III. METODE PENELITIAN ……….. 10

3.1. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN …..……….……….. 10 3.2. ALAT DAN BAHAN PENELITIAN ……….……….……… 10 3.3. METODOLOGI ………..….……….,,. 10 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ………...………. 14 4.1. SUHU UDARA ………..……….. 14 4.2. KELEMBABAN UDARA ………...……… 15 4.3. RADIASI MATAHARI……….……… 16 4.4. SIMULASI CFD ……….. 17 4.5. VALIDASI SUHU UDARA HASIL SIMULASI ………..………. 24 4.6. MODIFIKASI KEMIRINGAN ATAP RUMAH TANAMAN …..….……… 26 V. SIMPULAN DAN SARAN ……….………….……… 30 5.1. SIMPULAN ……….. 30 5.2. SARAN ……….……… 30 DAFTAR PUSTAKA ……….………. 31 LAMPIRAN ……….……….……….. 32

vii

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1. Pengaruh kecepatan udara terhadap tanaman ………….………. 5 Tabel 2. Pengaruh panjang gelombang cahaya terhadap tanaman ………. 6 Tabel 3. Titik-titik pengukuran untuk validasi ……….………. 11 Tabel 4. Masukan data untuk simulasi CFD (16 Juli 2010) ………...………. 18 Tabel 5. Sifat-sifat bahan atap dan lantai rumah tanaman sebagai input CFD ...……. 18 Tabel 6. Hasil iterasi dan jumlah cells ……….……….……… 19 Tabel 7. Inputan data kecepatan angin (16 Juli 2010) ………..……….. 20

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 1. Bentuk penampang melintang rumah tanaman di kawasan beriklim sub-tropis …....…. 4 Gambar 2. Hasil simulasi komputer distribusi suhu udara pada rumah tanaman ………... 7 Gambar 3. Denah titik-titik pengukuran suhu udara dalam rumah tanaman ....………... 11 Gambar 4. Diagram alir dalam proses simulasi CFD ....……….………... 13 Gambar 5. Modifikasi kemiringan atap rumah tanaman tampak depan ….……..……….………. 13 Gambar 6. Grafik suhu udara di dalam rumah tanaman (16 Juli 2010) ………….………....…… 14 Gambar 7. Grafik suhu udara lingkungan rumah tanaman (16 Juli 2010) ……..……….. 15 Gambar 8. Grafik kelembaban udara lingkungan rumah tanaman (16 Juli 2010) ………....……… 16 Gambar 9. Grafik perubahan radiasi matahari (16 Juli 2010) …...……..…..…….………. 16 Gambar 10. Domain dan geometri rumah tanaman tampak piktorial …………..……..……….. 17 Gambar 11. Rumah tanaman tampak depan dan keterangannya ……….…………. 17 Gambar 12. Boundary condition dalam simulasi CFD pada pukul 17:00 (16 Juli 2010) …..………. 19 Gambar 13. Rumah tanaman tampak atas beserta arah mata angin ……….. 20 Gambar 14. Vektor angin ………..………..……….…… 20 Gambar 15. Distribusi suhu udara (atas) dan vektor kecepatan aliran udara (bawah) pada

pukul 00:00 ………... 21 Gambar 16. Distribusi suhu udara (atas) dan vektor kecepatan aliran udara (bawah) pada

pukul 07:00 ………... 22 Gambar 17. Distribusi suhu udara (atas) dan vektor kecepatan aliran udara (bawah) pada

pukul 12:00 ………... 22 Gambar 18. Distribusi suhu udara (atas) dan vektor kecepatan aliran udara (bawah) pada

pukul 17:00 ………... 23 Gambar 19. Perbandingan suhu udara di dalam rumah tanaman hasil simulasi dengan hasil

pengukuran (16 Juli 2010) …….…….……….…… 25 Gambar 20. Hubungan lineier antara suhu udara di dalam rumah tanaman hasil simulasi dengan

pengukuran (16 Juli 2010) ………..….. 26 Gambar 21. Distribusi suhu udara dan vektor kecepatan aliran udara pada posisi z = 0 (kiri)

dan x = 0 m (kanan) dengan modofikasi atap 30^o, (a) pukul 00:00, (b) pukul

07:00, (c) pukul 12:00, dan (d) pukul 17:00 ……….……… 28 Gambar 22. Distribusi suhu udara dan vektor kecepatan aliran udara pada posisi z = 0 (kiri)

dan x = 0 m (kanan) dengan modifikasi atap 45o, (a) pukul 00:00, (b) pukul

ix

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Data Suhu udara lingkungan rumah tanaman tanggal 16 Juli 2010 ……...….….…… 33 …….

Lampiran 2. Data suhu udara lingkungan, RH, tekanan udara, arah dan kecepatan angin ……….. 34 Lampiran 3. Hasil perhitungan error untuk suhu udara pada rumah tanaman awal …….….…….. 35 Lampiran 4. Gambar rumah tanaman tampak piktorial ……….…..……… 36 Lampiran 5. Dimensi rumah tanaman tampak depan ………...……… 37 Lampiran 6. Dimensi rumah tanaman tampak samping ………....……….. 38 Lampiran 7. Dimensi rumah tanaman tampak belakang ………...………. 39

1

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Budidaya tanaman yang dilakukan di lahan terbuka dapat menyebabkan hasil yang tidak menguntungkan, diantaranya produk pertanian tidak higienis, suhu dan kelembaban udara lingkungan tanaman tidak dapat terkontrol, serta dapat menyebabkan gagal panen akibat terserangnya hama dan penyakit tanaman. Untuk mengurangi dampak buruk tersebut dan meningkatkan kualitas serta kuantitas produk pertanian maka tanaman perlu ditanam dan diolah di tempat khusus yang dapat menjaga distribusi suhu dan aliran udara lingkungan tanaman. Salah satu teknologi yang banyak diterapkan pada saat ini adalah teknologi rumah tanaman.

Teknologi rumah tanaman dapat diterapkan untuk menjawab kebutuhan terhadap buah-buahan, sayuran, dan bunga. Teknologi ini memungkinkan produksi secara lebih terencana, baik dari segi kuantitas, kualitas, maupun waktu panen. Penggunaan rumah tanaman merupakan salah satu metode budidaya tanaman dalam lingkungan yang terkendali (Controlled Environment Agriculture), dimana lingkungan pertumbuhan tanaman dijaga untuk berada atau mendekati kondisi optimum bagi tanaman yang dibudidayakan (Suhardiyanto 2009).

Rumah tanaman atau biasa dikenal dengan istilah greenhouse adalah sebuah bangunan dimana tanaman diharapkan dapat tumbuh dengan optimal. Rumah tanaman sangat identik dengan pembudidayaan tanaman yang dilakukan dalam suatu bangunan yang tertutup oleh bahan transparan dengan menggunakan ventilasi alamiah atau ventilasi mekanis untuk mensirkulasikan aliran dan distribusi suhu udara. Pada daerah sub-tropis, rumah tanaman digunakan untuk melindungi tanaman dari cuaca yang sangat rendah dengan meningkatkan suhu di dalam bangunan dan mempertahankan aliran udaranya pada kecepatan yang optimal untuk pertumbuhan tanaman.

Menurut Mastalerz (1977), suhu di dalam rumah tanaman dapat meningkat disebabkan oleh

dua alasan, yaitu karena “greenhouse effect” dan struktur rumah tanaman di daerah subtropis yang merupakan ruangan tertutup karena dapat menyebabkan sirkulasi udara di dalam rumah tanaman tidak lancar. Pada dasarnya, rumah tanaman dipengaruhi oleh keadaan di sekitarnya. Struktur rumah tanaman memiliki efek langsung terhadap suhu udara, perubahan radiasi matahari, kelembaban udara, dan ketersediaan karbon dioksida (Mastalerz 1977).

Pada zaman sekarang khususnya di Indonesia, penggunaan rumah tanaman lebih ditujukan karena keterbatasan lahan dan untuk melindungi tanaman dari hujan serta terpaan angin kencang. Hal ini berbeda dengan tujuan awal pembuatan rumah tanaman di daerah subtropis yaitu meningkatkan suhu di dalam bangunan untuk membantu pertumbuhan tanaman.

Rumah tanaman di daerah subtropis biasanya terbuat dari bahan yang dapat menjebak udara di dalam bangunan, misalnya atap rumah tanaman yang terbuat dari bahan kaca atau plastik. Aliran dan distribusi suhu udara di dalam bangunan perlu dijaga sirkulasinya agar udara panas yang terjebak tidak terus meningkat melebihi intensitas penyerapan panas yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman.

Pola distribusi aliran udara pada ruang tertutup mempunyai gradien suhu, RH dan kecepatan aliran yang tidak terlalu besar. Hal ini karena pergerakan udara di dalam ruangan tidak dipengaruhi oleh pergerakan udara di luar ruangan. Aliran dan distribusi suhu udara erat hubungannya dengan sistem ventilasi yang berada di rumah tanaman. Pada sistem ventilasi yang tidak lancar pelepasan panas bersama aliran udara akan berkurang. Udara panas tersebut akan mempengaruhi pertumbuhan tanaman

2 Ventilasi yang terdapat pada atap dan dinding akan mempengaruhi pergerakan udara di dalamnya. Salah satu metode untuk menganalisis dan memodelkan pola pergerakan dan distribusi suhu udara di dalam rumah tanaman adalah Computational Fluid Dynamics (CFD). Computational Fluid Dynamics (CFD) adalah sebuah ilmu terapan yang mempelajari dinamika aliran fluida dan pindah panas dengan pendekatan model matematika diferensial dan teknik numerik menggunakan komputer (Anonim 2010). Simulasi menggunakan CFD dilakukan dengan memodifikasi kemiringan atap rumah tanaman untuk mengetahui pengaruhnya terhadap sebaran aliran udaranya.

1.2. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Mengidentifikasi pola aliran dan distribusi suhu udara yang ada di dalam rumah tanaman menggunakan CFD.

2. Melakukan validasi antara hasil pengukuran dengan perhitungan model CFD.

3. Melakukan simulasi modifikasi desain rumah tanaman dengan mengubah kemiringan atap untuk mengetahui pengaruhnya terhadap distribusi suhu udara di dalam rumah tanaman.

3

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Rumah Tanaman (Greenhouse)

Menurut Nelson (1978) dalam Suhardiyanto (2009) mendefinisikan rumah tanaman sebagai suatu bangunan untuk budidaya tanaman yang memiliki struktur atap dan dinding yang bersifat tembus cahaya. Pada awalnya istilah rumah tanaman digunakan dalam proses produksi tanaman di daerah subtropis karena selama musim dingin tanaman dalam struktur tersebut selalu tampak hijau (green) sepanjang tahun sementara di luar rumah tanaman tanaman tidak dapat bertahan. Hal ini dapat terjadi karena suhu di dalam rumah tanaman lebih tinggi dari pada suhu di luarnya. Rumah tanaman