MODEL RADIASI SURYA DAN SUHU UDARA
DI DALAM RUMAH PLASTIK
YUSHARDI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Model Radiasi Surya dan Suhu Udara di dalam Rumah Plastik adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitka n maupun tidak diterbitkan dari penulisan lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, September 2007
ABSTRAK
YUSHARDI. Model Radiasi Surya dan Suhu Udara di dalam Rumah Plastik. Dibimbing oleh YONNY KOESMARYONO, H.M.H.BINTORO DJOEFRIE, dan ARMANSYAH H TAMBUNAN.
Penggunaan rumah plastik di daerah tropis berakibat pada peningkatan suhu di dalam rumah plastik tersebut ke tingkat yang dapat mengganggu pertumbuhan tanaman. Tujuan penelitian untuk menganalisis radiasi surya dan suhu udara di dalam rumah plastik. Penelitian dilakukan dengan eksprimen di lapangan dan simulasi. Eksprimen terdiri atas tiga bagian. Eksprimen pertama adalah untuk mempelajari radiasi surya yang terjadi sebagai akibat penggunaan plastik polyetylena (PE) berproteksi ultraviolet (UV) masing masing 0 %, 6 % dan 14 %. Eksprimen kedua adalah untuk menentukan sudut kemiringan cover rumah plastik terhadap bidang horisontal.(ß) Eksprimen ketiga adalah untuk mempelajari pengaruh lantai rumah plastik menggunakan tanah dan rumput terhadap suhu udara di dalam rumah plastik. Kondisi terbaik rumah plastik tipe hexagonal pada penelitian ini adalah menggunakan plastik PE berproteksi UV 14 %, sudut kemiringan ß = 70o, dan menggunakan rumput sebagai lantai. Pada kondisi optimum, penggunaan plastik PE berproteksi UV 14 % dapat menurunkan suhu udara di dalam rumah plastik (Tin) sebesar 3.0 oC (7.4 %), dan penggunaan rumput
sebagai lantai menurunkan suhu Tin sebesar 0.4 oC (1.1 %), dan kemiringan cover
ß = 70o dapat menurunkan suhu cover rumah plastik sebesar 5.5 oC (12.8 %). Radiasi surya ultraviolet (UV), Photosintetically Active Radiation (PAR), dan inframerah (IR) yang di transmisi menggunakan plastik PE berproteksi UV 14 % pada hari cerah masing masing sebesar 3.0 W/m2, 143.3 W/m2, dan 192.8 W/m2. Parameter lain yang berpengaruh terhadap suhu udara di dalam rumah plastik adalah koefisien konveksi alami (hi) dan koefisien konveksi ventilasi (hv). Pada
rumah plastik tipe hexagonal nilai hi dan hv masing masing sebesar 1.54 W/m2.C
dan 50 W/m2.C. Pada rumah plastik tipe tunnel nilai hi dan hv masing masing
sebesar 1.45 W/m2.C dan 55 W/m2.C.
ABSTRACT
YUSHARDI. The Solar Radiation and Air Temperature Model in a Plastic House Supervised by YONNY KOESMARYONO, H.M.H BINTORO DJOEFRIE, and ARMANSYAH H. TAMBUNAN.
The objective of this research is to analyze the solar radiation and air temperature in a plastic house. The research was conducted experimentally as well as by simulation. The first experiment was done to study the radiation in the plastic house as affected by the use of Polyethylene (PE) plastic with ultraviolet (UV) protection of 0 %, 6 % and 14 %. The second experiment was to study the influence of tilt angle between plastic cover and horizontal planar (ß), while the third one was to explore the influence of soil and grass as the floor to the air temperature inside the plastic house. The expriment reveals that optimum condition for the plastic house was using hexagonal type with 14 % UV protection PE and, grass as the floor. Air temperature in the plastic house decreased 3.0 oC (7.4 %) if using PE with UV 14 %, and 0.4 oC (1.1 %) if using grass as the floor. Temperature of the plastic house cover decreased 5.5 oC (12.8 %) If tilted 70o. Solar radiation of UV, Photosintetically Active Radiation (PAR) and infrared (IR) that transmited from PE 14 % was 3.0 W/m2, 143.3 W/m2 and 192.8 W/m2 respectively. The other parameter that influence air temperature in the plastic house is natural convection coeficient (hi) and ventilation coeficient
(hv). For plastic house with hexagonal construction, hi and hv was 1.54 W/m2.C,
and 50 W/m2.C respectively, while for tunnel plastic house, the hi and hv was 1.45
W/m2.oC, and 55 W/m2.C respectively.
© Hak cipta milik IPB, tahun 2007 Hak cipta dilindungi
MODEL RADIASI SURYA DAN SUHU UDARA
DI DALAM RUMAH PLASTIK
YUSHARDI
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada
Program Studi Agroklimatologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Judul Disertasi : Model Radiasi Surya dan Suhu Udara di dalam Rumah Plastik
Nama : Yushardi
NIM : G261020031
Disetujui Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS Ketua
Prof. Dr. HMH Bintoro Djoefrie, M.Agr Prof. Dr. Armansyah.H. Tambunan, M.Agr Anggota Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Agroklimatologi
Dr.Ir. Rizaldi Boer, M.Sc Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar N, MS
PRAKATA
Bismillaahirrohmaanirrohiim. Penyusunan disertasi yang berjudul Model Spektrum Radiasi Surya dan Suhu di dalam Rumah Plastik, mencakup pembuatan prototype rumah plastik tipe hexagonal dan tipe tunnel, membangun perangkat lunak dan model, pengumpulan dan pengolahan data, serta penulisan. Kegiatan tersebut dilaksanakan di Laboratorium Lapangan Departemen Teknik Pertanian FATETA IPB Bogor , dari Juni 2005 sampai Juni 2006.
Penulis menyadari dalam setiap tahapan di atas telah melibatkan banyak pihak. Dengan segala keikhlasan, penulis ucapan terima kasih kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS ; Prof. Dr.Ir. H.M.H Bintoro Djoefrie, M.agr ; Prof. Dr.Ir. Armansyah H. Tambunan, M.Agr, selaku pembimbing. Disamping itu, penghargaan yang tulus penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah sangat membantu baik dalam bentuk diskusi maupun dalam bentuk lainnya.
Ungkapan terima kasih disampaikan juga kepada Ayahanda (alm); Ibunda (alm); Istri: Yanti Rianda, S.sos ; anak: M.Ganesha; kakanda: Ir. Eddy S, MBA; adinda: Yetty Hardiyanti, S.Si, atas segala do’a dan kasih sayang kalian.
Semoga karya ini bermanfaat, Aamiin.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 20 April 1965 sebagai anak ke-2 dari pasangan Ayahanda Nursyamlukman (alm) dan Ibunda Hj. Rahmah (alm).
Tahun 1983 penulis lulus dari SMA Negeri 6 Jakarta. Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Fisika ITB dan Jurusan Fisika UNPAD Bandung, lulus pada tahun 1993 dan 1994. Pendidikan Pascasarjana Magister ditempuh di Jurusan Fisika ITB, dan lulus pada tahun 2001. Kesempatan untuk melanjutkan ke Program Doktor pada Program Studi Agroklimatologi Sekolah Pasacasarjana IPB Bogor pada tahun 2002. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari BPPS DIKTI Departemen Pendidikan Nasional pada tahun 2002.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Departemen Fisika Universitas Jember sejak tahun 1995 hingga sekarang. Adapun karya ilmiah berupa jurnal /prosiding selama mengikuti pendidikan program doktoral adalah :
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ………. ix DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR LAMPIRAN xi
1. PENDAHULUAN
Latar Belakang ... 1-1 Perumusan Masalah……….. 1-3 Kerangka Penelitian……….. 1-3 Tujuan Penelitian ……….. 1-5 Manfaat Penelitian ……… 1-5 Hipotesis ………1-5 Tata Nama Simbol ……… 1-6
Kajian 1:
2. ANALISIS BENTUK KONSTRUKSI RUMAH PLASTIK
Pendahuluan ……….. 2-1 Bahan dan Metode ………. 2-5 Hasil dam Pembahasaan ……….. 2-7
Simpulan ……… 2-13
Tata Nama Simbol ……… 2-14
Kajian 2:
3. ANALISIS RADIASI SURYA DI DALAM RUMAH PLASTIK
Pendahuluan ……….. 3-1 Bahan dan Metode ……….. 3-3 Hasil dan Pembahasaan ……….. 3-8 Simpulan ………... 3-24 Tata Nama Simbol ………. 3-25
Kajian 3:
4. SIMULASI PERUBAHAN SUHU DI DALAM RUMAH PLASTIK Pendahuluan ……….. 4-1 Bahan dan Metode ……… 4-2 Hasil dan Pembahasaan ………. 4-5 Simpulan ………. 4-22 Tata Nama Simbol ………. 4-23
5. PEMBAHASAN UMUM ……….. 5-1
Validasi Model ………. 5-2
5-5 Aplikasi Perangkat Lunak ……… 5-7 Tata Nama Simbol ……….. 5-8
6. SIMPULAN UMUM DAN SARAN ………..6-1
7. DAFTAR PUSTAKA ……… 7-1
DAFTAR TABEL
Halaman
2.1 Koefisien konveksi alami, dan ventilasi ………..2-12 3.1 Koefisien transmisivity (t) pada plastik PE berproteksi UV ………3-8 3.2 Keadaan cuaca pada tanggal 22 Agustus 05 disekitar rumah plastik ……3-11 3.3 Pola radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik tipe hexagonal
menggunakan plastik PE UV 14 % pada tanggal 22 Agustus 2005 ...…..3-12 3.4 Pola radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik tipe tunnel
menggunakan plastik PE UV 14 % pada tanggal 22 Agustus 2005…… 3-13 3.5 Pola radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik tipe hexagonal
(plastikUV14%) tanggal 22 Agustus 2005 …….……….. 3-15 3.6 Pola radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik tipe hexagonal
(plastik UV 6 %) tanggal 22 Agustus 2005 ………3-15 3.7 Pola radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik tipe hexagonal
(plastik UV 0 %) tanggal 22 Agustus 2005 ………3-16 3.8 Pola suhu harian pada rumah plastik tipe hexagonal menggunakan plastik PE pada tanggal 22 Agustus 2005 dengan lantai tanah ………...3-19 3.9 Pola suhu harian pada rumah plastik tipe tunnel menggunakan plastik PE pada tanggal 22 Agustus 2005 dengan lantai tanah ...……….3-21 3.10 Pola suhu harian pada rumah plastik tipe hexagonal menggunakan
plastik PE pada tanggal 22 Agustus 2005 dengan lantai rumput ……...3-22 3.11 Pola suhu harian pada rumah plastik tipe tunnel menggunakan plastik PE pada tanggal 22 Agustus 2005 dengan lantai rumput ...3-22 3.12 Suhu rata rata di dalam rumah plastik pada kemiringan cover ß = 25o …3-23 4.1 Pola suhu rata rata harian pada sistem rumah plastik ……….. 4-5 4.2 Nilai parameter parameter yang digunakan dalam simulasi pada
Tanggal 22 Agustus 2005 ………. 4-17 4.3 Pola suhu rata rata harian pada sistem rumah plastik hasil simulasi ….. 4-18 5.1 Perbedaan suhu dalam sistem rumah plastik tipe hexagonal pada
Halaman
5.2 Radiasi surya di dalam rumah plastik menggunakan plastik PE
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1.1 Kerangka penelitian ……….………... 1-4 2.1 Sudut datang radiasi surya terhadap kemiringan cover rumah plastik 2-2 2.2 Sudut datang radiasi surya pada kemiringan cover rumah plastik
tipe tunnel ……………… 2-3
2.3 Prototype rumah plastik tipe hexagonal ….………. 2-6 2.4 Prototype rumah plastik tipe tunnel . ……….…………. 2-6 2.5 Pola kosinus sudut datang radiasi surya terhadap penutup rumah
plastik tipe hexagonal dengan beberapa kemiringan ß pada tanggal 22 Agustus 2005 ………. 2-8 2.6 Pola kosinus sudut datang radiasi surya terhadap penutup rumah
plastik tipe tunnel……….. 2-8 2.7 Presentase perubahan koefisien transmisi setiap jam ……… 2-9 2.8 Persentase transmisi terhadap variasi sudut ketinggian surya
(Mastalerz 1997) ……….. 2-9 3.1 Penangkapan radiasi surya di dalam rumah plastik ……… 3-5 3.2 Kurva karakteristik plastik PE berproteksi UV 0 %, 6 %, dan 14 %
radiasi surya di dalam rumah plastik...………. 3-8 3.3 Keadaan cuaca di luar rumah plastik pada tanggal 22 Agustus 2005 3-11 3.4 Validasi suhu di dalam rumah plastik tipe hexagonal ……… 3-14 3.5 Validasi suhu di dalam rumah plastik tipe tunnel ……… 3-14 3.6 Pola radiasi surya ultaviolet pada beberapa jenis plastik PE
berproteksi UV……….. 3-16 3.7 Pola radiasi surya visible pada beberapa jenis plastik PE
berproteksi UV……….. 3-17 3.8 Pola radiasi surya inframerah pada beberapa jenis plastik PE
berproteksi UV……….. 3-18 4.1 Model fisik suhu di dalam rumah plastik……… 4-3 4.2 Pola suhu Tc, Tin, Tss, dan Ts dengan plastik PE berproteksi UV 0 %
6 % dan 14 % dengan ß= 25o,lantai tanah rumah plastik tipe
hexagonal ………. 4-7 4.3 Pola suhu Tc, Tin, Tss, dan Ts pada plastic PE UV 14 %, ß= 25o , 50o
lantai rumput rumah plastik tipe hexagonal……… 4-9 4.4 Pola K harian dengan kemiringan ß = 25o , 50o tanggal 19 Juni 06
dan 27 Juni 06 pada rumah plastik tipe hexagonal dan tunnel… 4-11 4.5 Pola suhu Tc, Tin, Tss, dan Ts pada plastik PE UV 14 %, dengan
beberapa jenis lantai (tanah dan rumput) ta nggal 22 Agustus 05
dan 27 Juni pada umah plastik tipe hexagonal ……… 4-12 4.6 Validasi Tc, Tin, dan Tss pada rumah plastik tipe hexagonal ……… 4-15
Halaman
5.1 Perbedaan antara suhu cover rumah plastik tipe hexagonal (Tc) hasil
simulasi terhadap hasil pengujian ………. 5-3 5.2 Perbedaan antara suhu udara di dalam rumah plastik tipe hexagonal (Tin)
hasil simulasi terhadap hasil pengujian……….. 5-3 5.3 Perbedaan antara suhu permukaan tanah rumah plastik tipe hexagonal (Tss)
hasil simulasi terhadap hasil pengujian……….. 5-4 5.4 Perbedaan antara suhu di dalam tanah rumah plastik tipe hexagonal (Ts)
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tanaman perlu suatu kondisi yang optimum untuk pertumbuhan dan per- kembangannya. Penggunaan rumah plastik sebagai media tanam merupakan cara yang tepat untuk memodifikasi iklim mikro, sehingga mendekati kondisi op- timum.
Fungsi rumah plastik adalah untuk menciptakan kondisi yang sesuai bagi ta- naman, sebagai bangunan untuk melindungi tanaman dari pengaruh cuaca buruk seperti hujan, angin kencang, serta untuk melindungi tanaman dari serangan hama dan penyakit (Seeman 1974; Takakura 1989).
Pada umumnya bentuk rumah plastik di negara tropik mengikuti bentuk rumah plastik di negara sub tropik (standard peak, sere dan arch), sehingga suhu rumah plastik di negara tropik pada siang hari dapat mencapai lebih besar dari 40 oC dan menyebabkan tanaman menjadi layu.
Iklim merupakan salah satu faktor penting yang mempengaruhi kondisi lingkungan di dalam rumah plastik. Elemen iklim tersebut meliputi radiasi surya, suhu udara, kelembaban udara, arah angin, kecepatan angin, dan curah hujan. Kondisi termal dan pola aliran udara di dalam rumah plastik tergantung pada elemen iklim tersebut. Kecepatan angin, arah angin dan bentuk konstruksi bangunan berpengaruh terhadap laju ventilasi alami dan sirkulasi udara di dalam rumah plastik.
Dalam rangka menghindari suhu yang tinggi tersebut, perlu kiranya di- rancang konstruksi bentuk rumah plastik yang optimal. Adapun beberapa kriteria yang perlu diperhatikan antara lain: jenis plastik, sudut kemiringan penutup (cover) rumah plastik dengan bidang harisontal (ß), bahan material rangka rumah plastik dan jenis lantai rumah plastik (af).
Jenis plastik akan mempengaruhi pola radiasi surya yang masuk ke dalam rumah plastik. Radiasi surya meliputi: 1) radiasi surya ultraviolet (UV), 2) radiasi surya visible yang berimpit dengan radiasi surya PAR (Photosintheticaly Active Radiation) pada kisaran panjang gelombang 380 nm hingga 680 nm. Radiasi surya PAR tersebut merupakan radiasi surya yang optimum pada fotosintesa tanaman (Ksenzhek 1986). Radiasi surya diluar PAR yaitu ultraviolet dan inframerah dapat meningkatkan suhu di dalam rumah plastik.
Tabatabaie (2005) menyatakan dengan penyaringa n radiasi surya dengan cara memantulkan radiasi surya inframerah dengan lapisan film, akan meningkatkan berat bersih dan kadar kosentrasi kalsium pada tomat. Runkle (2005) memfilter radiasi surya inframerah dengan lapisan film, dan menurunkan suhu di dalam rumah plastik.
Connellan (2005) telah memodifikasi rumah plastik dengan memperhatikan: bentuk, ukuran dan konfigurasi atap penutup rumah plastik serta memperhatikan sistem ventilasi. Langton (2002) melakukan penelitian dengan menggunakan sensor inframerah dan menggunakan cermin untuk mengubah arah cahaya infra- merah di dalam rumah plastik, metoda tersebut menurunkan suhu sebesar 2 oC. Model simulasi untuk memprediksi suhu pada sistem rumah plastik yang terdiri atas empat layer telah dilakukan oleh (Takakura 1989; Avisar et al.,1982; Koning 2005) untuk optimasi pertumbuhan tanaman tomat dengan mengendalika n suhu di dalam rumah plastik.
Rumah plastik yang digunakan dalam penelitian adalah rumah plastik bentuk tunnel dan hexagonal. Kedua bentuk dirancang untuk membandingkan pola radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik pada posisi horisontal dan vertikal. Ada tiga perlakuan dalam penelitian ini yakni : 1) perlakuan pemilihan jenis plastik UV sebagai cover rumah plastik, 2) perlakuan pemilihan bahan lantai rumah plastik sebagai (absorbance), 3) pengaturan kemiringan sudut antara cover rumah plastik terhadap bidang horisontal (ß).
Adapun besaran fisis yang diamati intensitas spektrum radiasi surya cahaya tampak, ultraviolet, inframerah, suhu penutup rumah plastik, suhu di dalam rumah plastik, suhu permukaan tanah dan suhu di dalam tanah pada kedalaman 30 cm. Pada akhirnya membuat model dengan prediksi besaran fisis tersebut secara simulasi
Perumusan Masalah
Penggunaan rumah plastik di daerah tropik berakibat pada peningkatan suhu di dalam rumah plastik tersebut ke tingkat yang dapat mengganggu pertumbuhan tanaman. Penelitian ini berupaya untuk mencari konfigurasi rumah plastik yang dapat menghindari peningkatan suhu tersebut. Pemecahan dapat diperoleh dari kajian terhadap penggunaan jenis plastik, konstruksi dan jenis lantai.
Kerangka Penelitian
Penelitian meliputi tiga kajian yaitu : 1) analisis konstruksi, 2) analisis radiasi surya di dalam rumah plastik, dan 3) simulasi perubahan suhu di dalam sistem rumah plastik.
Pada kajian pertama, bentuk rumah plastik yang dirancang adalah bentuk vertikal berupa atap berbentuk hexagonal dengan kemiringan yang dapat diubah ubah, dan terdapat ventilasi pada bagian bawah dan atas. Rumah plastik yang lain berbentuk horisontal berupa terowongan (tunnel) serta kemiringan atap nya tetap dan terdapat ventilasi pada kedua sisi pintu, dan bagian atas. Adapun besaran fisis yang dikaji pada rumah plastik tersebut yaitu : 1) sifat fisis plastik, 2) sudut kemiringan cover dengan bidang horisontal, dan 3) jenis lantai.
Gambar 1.1 Kerangka penelitian jenis
plastik
transmisivity
pola radiasi surya di dalam rumah
plastik
bentuk geometri
sudut kemiringan
cover
jenis lantai
koefisien absorpsi
simulasi
pola suhu
kondisi terbaik
selesai Kajian simulatif
Analisis konstruksi rumah plastik Analisis spektrum radiasi surya
Bagan kerangka penelitian tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.1, konstruksi rumah plastik yang optimum dikaji berdasarkan: jenis plastik, sudut kemiringan cover plastik dan jenis lantai. Kajian jenis plastik akan menghasilkan pola radiasi surya, ketiga faktor tersebut akan menghasilkan pada pola suhu di dalam rumah plastik dengan kondisi terbaik.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian adalah menyusun dan mengembangkan model radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik, serta mendapatkan persamaan pindah panas yang dibangun berdasarkan panjang gelombang radiasi surya.
Adapun tujuan spesifik adalah : 1) mendapatkan kemiringan optimum cover rumah plastik terhadap bidang horisontal (ß) serta koefisien konveksi alami dan ventilasi, 2) mendapatkan dan mengkaji persamaan fungsi kurva transmisivity bahan plastik dan pola radiasi surya, serta suhu di dalam rumah plastik dengan kondisi terbaik, 3) mengkaji dan mendapatkan pola suhu di dalam sistem rumah plastik dan pengaruhnya terhadap perlakuan penggunaan plastik PE berproteksi
UV, rumput sebagai lantai, dan kemiringan cover rumah plastik. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah: 1) menyediakan informasi perangkat lunak hasil simulasi radiasi surya dan suhu optimal di dalam rumah plastik, sebagai bahan pertimbangan pemanfaatan untuk pe- ngembangan lebih lanjut, 2) memberikan alternatif perangkat lunak sebagai kondisi optimum bagi industri tanaman dalam memproduksi komoditas horti- kultura yang spesifik. Hipotesis
1. Konstruksi bentuk rumah plastik berpengaruh pada suhu di dalam sistem rumah plastik.
Tata Nama Simbol
Simbol Keterangan Satuan
UV radiasi surya ultraviolet W/m2
VIS radiasi surya visible W/m2
PAR radiasi surya photosintheticaly Active Radiation W/m2
IR radiasi surya inframerah W/m2
Kajian 1:
2. ANALISIS KONSTRUKSI RUMAH PLASTIK Pendahuluan
Rumah plastik sebagai suatu bangunan dengan bahan cover (atap) transparan yang membutuhkan energi radiasi surya untuk perkembangan dan pertumbuhan tanaman di dalamnya. Bentuk dan bahan cover rumah plastik merupakan hal yang perlu diperhatikan untuk memprediksi koefisien ventilasi dan radiasi surya yang ditransmisi ke dalam rumah plastik tersebut (Lindley dan Whitaker, 1996).
Bentuk cover yang umum di negara subtropis dijadikan referensi bagi bentuk atap di negara tropis. Bentuk cover tersebut yaitu bentuk flat, shed, satandard peak, dan semi monitor (Lindley dan Whitaker, 1996).
Pada siang hari suhu udara di dalam rumah plastik dapat mencapai lebih besar dari 40 oC, untuk mengatasi masalah tersebut perlu diperhatikan bentuk geometri bangunan dan sirkulasi udara di dalam rumah plastik tersebut.
Pada penelitian ini ada empat factor yang perlu diperhatikan dalam konstruksi rumah plastik yaitu : 1) bentuk dan karakteristik optic bahan cover, 2) sifat fisis bahan, 3) bahan lantai dan 4) letak dan ukuran ventilasi.
Bentuk geometri rumah plastik yang digunakan dalam penelitian adalah bentuk rumah plastik tipe tunnel dan hexagonal. Bahan penutup rumah plastik adalah plastik PE (Polyethylene) berproteksi ultraviolet (UV). Bahan konstruksi menggunakan besi siku dan pelat. Bahan lantai rumah plastik menggunakan tanah dan tanah yang ditanami rumput. Sistem ventilasi dipasang secara permanen pada bagian atas yang berbatasan dengan penutup rumah plastik, dan bagian bawah yang berbatasan dengan lantai.
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan kemiringan optimum cover rumah plastik terhadap bidang horisontal (ß) serta koefisien konveksi alami (hi)
dan koefisien ventilasi (hv) pada rumah plastik tipe hexagonal dan tunnel.
Pendekatan Teoritis
Sudut Datang Radiasi Surya terhadap Cover Rumah Plastik
1998). Posisi sudut ketinggian matahari (a) di suatu tempat pada latitute (φ) ditentukan dengan rumus:
sin α = cos φ cos δ cos h + sin φ sin δ (2.1) Pada rumah plastik tipe hexagonal, sudut datang radiasi surya pada kemiringan atap bangunan terhadap horisontal (ß), saat matahari di timur, nilai K seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 adalah :
Kt = cos (90-β-α) (2.2)
Pada kemiringan ß yang sama, besar nilai K pada cover rumah plastik disebelah barat adalah :
Kb = cos (90+β-α) (2.3)
Besar nilai K untuk cover rumah plastik tipe hexagonal rata rata adalah :
Khexagonal = (Kt + Kb)/2 (2.4)
Gambar 2.1 Sudut datang radiasi surya terhadap kemiringan cover rumah plastik
Pada rumah plastik tipe tunnel, perhitungan sudut datang radiasi surya pada kemiringan cover terhadap horisontal yang berorientasi timur barat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2, dilakukan dengan membagi cover rumah plastik menjadi sepuluh bagian.yang sama. Sudut kemiringan cover rumah plastik (ß)
? = 90 - ß - a
K = COS ?
? = 90 - ß - a
K = COS ?
ß
ß
a 9
o 90
o
9 o
? ?
masing masing untuk posisi matahari dari timur ke barat sebesar 72o (ßt1 dan ßb1) , 54o (ßt2 dan ßb2), 36o (ßt3 dan ßb3),18o (ßt4 dan ßb4) dan 0o (ßt5 dan ßb5).
Gambar 2.2 Sudut datang radiasi surya pada kemiringan cover rumah plastik tipe tunnel
Besar nilai K akibat sudut kemiringan ß, ketika posisi matahari disebelah timur adalah sebagai berikut :
Kt1 = cos (90o - ßt1 – a) (2.5)
Kt2 = cos (90o – ßt2 – a) (2.6)
Kt3 = cos (90o – ßt3 – a) (2.7)
Kt4 = cos (90o – ßt4 – a) (2.8)
Kt5 = cos (90o – ßt5 – a) (2.9)
Besar nilai Kt rata rata cover rumah plastik ketika posisi matahari di timur
adalah
Kt = (Kt1 + Kt2 + Kt3 + Kt4 + Kt5)/5 (2.10) Besar nilai Kb akibat sudut kemiringan ß, ketika posisi matahari disebelah
barat adalah sebagai berikut :
Kb1 = cos (90o + ßb1 – a) (2.11) Kb2 = cos (90o + ßb2 – a) (2.12) Kb3 = cos (90o + ßb3 – a) (2.13) Kb4 = cos (90o + ßb4 – a) (2.14) Kb5 = cos (90o – ßb5 – a) (2.15) Besar nilai Kb rata rata cover rumah plastik ketika posisi matahari di barat adalah
Besar nilai K untuk cover rumah plastik tipe tunnel rata rata adalah :
Ktunnel = (Kt + Kb)/2 (2.17
Koefisien Konveksi Alami
Pindah panas secara konveksi alami, disebabkan perbedaan antara suhu cover (Tc) dan suhu di dalam rumah plastik (Tin), serta diameter (d) rumah plastik
tersebut. Persamaan perhitungan koefisien konveksi alami (hi) untuk rumah
plastik tipe tunnel ( Holman 1994) adalah sebagai berikut:
hi = 1.32 {(Tc – Tin)/d}0.25 (2.18)
Persamaan untuk perhitungan koefisien konveksi alami (hi) untuk rumah
plastik tipe hexagonal tergantung dari tinggi rumah plastik (h) dapat ditulis sebagai berikut (Holman, 1994):
hi = 1.42 {(Tc – Tin)/h}0.25 (2.19)
Koefisien Ventilasi
Ventilasi alami adalah proses pergantian udara dari luar ke dalam rumah plastik tanpa bantuan peralatan mekanik. Koefisien pindah panas karena pengaruh ventilasi (hv) didekati dengan persamaan Bot (1983) adalah sebagai berikut:
hv = Fv Ca (2.20)
Fv = ?a vin (2.21)
Keterangan simbol notasi :
Fv : fluks volume pertukaran udara (kg/m2.s)
Ca : panas jenis udara (Joule/kg.oC)
?a : massa jenis udara (kg/m3)
Bahan dan Metode
Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan pada bulan Juni 2005 – Juni 2006 di Laboratorium Lapangan TEP Leuwikopo FATETA IPB Darmaga Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan dan peralatan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas 1) plastik Poly Ethylene (PE) berproteksi UV 6 % dengan ketebalan 0.3 mm, 2) plastik PE berproteksi UV 14 % dengan ketebalan 0.3 mm, 3) plastik PE tanpa proteksi UV dengan ketebalan 0.3 mm, 4) kain kasa, 5) besi pelat, dan besi siku sebagai rangka rumah plastik, 6) rumput gajah sebagai lantai rumah plastik
Prosedur Percobaan
Membuat prototype plastik tipe hexagonal.rumah 2. Membuat prototype rumah plastik tipe tunnel.
3 Melakukan pengukuran sudut kemiringan antara cover rumah plastik terhadap bidang horiosontal (ß) secara simulasi.
4. Melakukan perhitungan koefisien konveksi alami di dalam rumah plastik tipe hexagonal dan tunnel.
5. Melakukan perhitungan koefisien ventilasi di dalam rumah plastik tipe he- xagonal dan tunnel.
Bentuk konstruksi prototipe rumah plastik hexagonal adalah seperti pada Gambar 2.3, dengan tinggi 3 m terdiri atas besi pelat dengan atap nya plastik PE berproteksi UV 6% , 14 % dan tanpa proteksi UV, dan besi siku. Pada bagian atas dan bawah rumah plastik terdapat ventilasi.
Gambar 2.3 Prototype rumah plastik tipe hexagonal
Hasil dan Pembahasan
Sudut Datang Radiasi Surya terhadap Penutup Rumah Plastik
Sudut datang radiasi surya terhadap cover rumah (θ) bergantung pada sudut deklinasi matahari (d), sudut lintang (φ), dan sudut jam (h). Pada rumah plastik tipe hexagonal sudut θ tersebut dapat diubah ubah dengan mengatur sudut ke- miringan antara cover plastik terhadap bidang horisontal (ß).
Pada cover rumah plastik dengan menggunakan plastik transparan serta mengatur kemiringan ß akan megubah besarnya kosinus θ yang dinyatakan dengan K, dan mempengaruhi intensitas radiasi surya yang diserap cover rumah plastik. Kondisi tersebut akan berpengaruh pada suhu cover (Tc) pada rumah
plastik.
Pada penggunaan plastik transparan tersebut, selain di serap (absorpsi) cover rumah plastik, sebagian besar radiasi surya di teruskan (transmisi) ke dalam rumah plastik, dan sebagian kecil di pantulkan (refleksi) ke angkasa. Pada saat tiba di lantai radiasi surya tersebut di pantulkan kembali oleh lantai rumah plastik, dan sebagian di absorpsi lantai, dan sebagian kecil di transmisikan ke dalam tanah. Pada akhirnya hanya radiasi surya gelombang panjang dari intensitas radiasi tersebut yang terperangkap di dalam rumah plastik, sambil membawa paket energi dan akan memberikan kontribusi suhu di dalam rumah plastik tersebut.
Gambar 2.5 menunjukkan hasil simulasi pola kosinus θ harian rumah plastik tipe hexagonal dan tunnel pada tanggal 22 Agustus 2005 yang merupakan hari cerah. Hasil simulasi tersebut menunjukkan semakin besar sudut kemiringan ß, menyebabkan nilai K semakin mengecil. Hal ini akan berpengaruh pada pola suhu cover rumah plastik (Tc), dan menurunkan suhu Tc tersebut.
Hasil simulasi pada rumah plastik tipe hexagonal dengan kemiringan tetap 25o terhadap horisontal, kosinus sudut datang radiasi matahari terhadap penutup rumah plastik rata rata sebesar 0.59 dan terbesar 0.8 pada pukul 12.00.
radiasi pada penutup rumah plastik tipe hexagonal lebih besar dibandingkan terhadap rumah plastik tipe tunnel.
Pada Gambar 2.5 hasil simulasi perubahan sudut β dari 0o, 12.5o, 25o, 37.5o, 50o hingga 67.5o menghasilkan penurunan K rata rata hingga sebesar 0.40. Hal tersebut menyatakan bahwa perubahan sudut β akan mengurangi intensitas radiasi surya yang diterima cover rumah plastik, sehingga menurunkan suhu cover (Tc).
Gambar 2.5 Pola kosinus sudut datang radiasi surya terhadap penutup rumahplastik tipe hexagonal dengan beberapa kemiringan β pada tanggal 22 Agustus 2005
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
waktu
K K-tunnel
Gambar 2.6 Pola kosinus sudut datang radiasi matahari terhadap penutup rumah plastik tipe tunnel pada tanggal 22 Agustus 2005
Gambar 2.7 menunjukkan persentase koefisien transmisi setiap jam akibat sudut datang radiasi surya (K) terhadap penutup rumah plastik tipe sere dengan kemiringan ß sebesar 25o. Pada Gambar 2.7 menunjukkan bahwa perubahan
0 . 0 0 0 . 2 0 0 . 4 0 0 . 6 0 0 . 8 0 1 . 0 0
8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7
P u k u l
K
K _ h e x - 0 K _ h e x _ 1 2 . 5 K _ h e x _ 2 5
persentase transmisi pada pukul 10 hingga pukul 14.00 yaitu pada sudut jam antara 0o hingga 45o relative konstan, tetapi pada sudut jam 45o hingga 90o turun secara cepat (Ganguly et al., 2006).
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Pukul
Persentase transmisi (%)
Gambar 2.7 Persentase perubahan koefisien transmisi setiap jam (Ganguly et al., 2006)
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Sudut ketinggian matahari
Persentase transmisi (%)
Gambar 2.8 Persentase transmisi terhadap variasi sudut ketinggian surya (a) (Mastalerz 1997)
Radiasi surya PAR relative konstan, apabila sudut a dinaikkan hingga 30o, tetapi radiasi surya PAR tersebut menurun dengan cepat jika sudut a dinaikkan dari 30o hingga 90o (Chunnasit et al., 2006).
Berdasarkan Gambar 2.8 dalam rangka menurunkan suhu di dalam rumah plastik, diupayakan sudut ketinggian matahari (a) antara 45o hingga 90o, maka untuk menghindari radiasi surya tegak lurus pada siang hari (pukul 12.00) sudut kemiringan cover ß diubah dari 45o hingga 90o. Hasil penelitian pada Gambar 2.5 menunjukkan mengubah kemiringan ß dari 0o hingga 67.5o pada pukul 12.00 menurunkan nilai K dari 0.90 menjadi 0.35.
Sifat Reflektif Pada Bahan Lantai Rumah Plastik
Perlakuan lantai pada penelitian ini menggunakan tanah dan rumput pada kedua tipe rumah plastik tersebut. Pada tanah mempunyai sifat memantulkan spektrum gelombang radiasi surya (albedo) sebesar 0.2, sedangkan pada rumput mempunyai albedo sebesar 0.1 ((Lambers et al., 1998).
Berdasarkan nilai albedo tersebut perlakuan lantai ditanami rumput, maka spektrum radiasi gelombang panjang terperangkap di dalam rumah plastik lebih rendah dari pada rumah plastik berlantai tanah. Hal ini akan memungkinkan suhu di dalam rumah plastik dengan perlakuan rumput lebih rendah dibandingkan rumah plastik berlantai tanah. Besarnya albedo bergantung pada sudut elevasi surya, warna tanah, kandungan air pada permukaan tanah (Campbell 1997). Pengaruh perbedaan albedo akan mengurangi absorpsi radiasi surya pada permukaan. Albedo tersebut akan berpengaruh terhadap tanaman dan suhu udara pada sistem tersebut (Lambers et al., 1998).
Koefisien Konveksi Alami da n Ventilasi Pada Rumah Plastik Tipe Hexagonal
dan Tipe Tunnel
Koefisien ventilasi pada rumah plastik bergantung pada letak dan arah angin. Besaran fisis yang berpengaruh pada pertukaran fluks udara di dalam rumah plastik, sehingga mempengaruhi nilai koefisien ventilasi (hv) adalah :
Ventilasi tersebut membantu pertukaran udara di dalam rumah plastik, dan men- cegah peningkatan suhu yang tinggi, khusus nya pada siang hari.
Perhitungan koefisien ventilasi rata rata menggunaka n persamaan (2.20), dengan rata rata kecepatan angin di dalam rumah plastik harian selama peng- ambilan data lapangan, seperti yang disajikan pada Tabel 2.1
Pada rumah plastik tipe tunnel, ventilasi dipasang sejajar pada kedua pintu arah utara-selatan dengan luas sebesar 3.57 m2, dan ventilasi samping terletak pada bagian atas dan bawah arah timur-barat dengan luas sebesar 2 m2. Pada rumah plastik tipe hexagonal ventilasi dipasang di sekeliling atas dan bagian bawah rumah plastik, dengan luas sebesar 2.1 m2, dan sebuah pintu dengan luas 5 m2.
Besar luasan dan posisi ventilasi berpengaruh pada besarnya peluang kecepatan angin yang masuk ke dalam rumah plastik. Peluang untuk memperbesar kemungkinan angin yang masuk ke dalam rumah plastik dapat dilakukan dengan cara memasang ventilasi disekeliling bagian atas dan bawah rumah plastik, dengan kondisi saling berhadap hadapan.
Perpindahan panas secara konveksi alami, akibat perpindahan suhu cover terhadap suhu udara di dalam rumah plastik. Perhitungan koefisien konveksi alami pada rumah plastik tipe hexagonal dan tunnel menggunakan persamaan (2.18), dan (2.19), dengan mengambil nilai rata rata perbedaan suhu cover (Tin) terhadap
suhu udara di dalam rumah plastik (Tin) selama pengujian di lapangan, seperti
yang disajikan pada Tabel 2.1.
Hasil pengujian lapangan menunjukkan nilai koefisien konveksi alami rata rata pada rumah plastik tipe hexagonal dan tipe tunnel masing masing bernilai sebesar 1.54 W/m2 oC dan 1.45 W/m2oC . Hal tersebut menunjukkan perbedaan antara suhu cover terhadap suhu di dalam rumah plastik pada kedua tipe rumah plastik tersebut relatif sama besar.
Nilai koefisien konveksi (hi) alami rumah plastik tipe tunnel sebesar 5 W/m2 o
C, sedangkan koefisien ventilasi (hi) tipe sere sebesar 5 W/m2 oC (Takakura
1998). Perbedaan hasil koefisien hi tersebut dengan hasil penelitian kemungkinan
disebabkan kondisi kelembaban udara di dalam rumah plastik di Jepang lebih lembab dan memungkinkan perbedaan suhu cover rumah plastik terhadap suhu udara di dalam rumah plastik lebih besar.
Tabel 2.1 Koefisien Konveksi Alami, Konveksi Ventilasi
Tgl Vw_out hi
hexagonal
hv
hexagonal
hi
tunnel
hv
tunnel m/s W/m2.oC W/m2.oC W/m2.oC W/m2.oC
11-Jun-05 0.4 1.60 49.5 1.44 55.0
13-Jun-05 0.5 1.62 50.6 1.59 55.0
20-Jun-05 0.5 1.55 50.6 1.50 56.1
22-Agt-05 0.5 1.59 49.5 1.50 53.9
28-Agt-05 0.6 1.59 49.5 1.50 55.0
29-Agt-05 0.4 1.57 50.6 1.50 55.0
30-Agt-05 0.2 1.60 51.7 1.30 56.1
26-Okt-05 0.4 1.61 49.5 1.40 53.9
31-Okt-05 0.5 1.60 50.6 1.50 56.1
12-Jun-06 0.5 1.58 47.3 1.43 53.9
13-Jun-06 0.5 1.20 49.5 1.41 55.0
19-Jun-06 0.5 1.37 49.5 1.41 55.0
20-Jun-06 0.5 1.54 50.5 1.42 55.0
27-Jun-06 0.6 1.55 50.6 1.43 55.0
Simpulan
1. Sudut kemiringan cover rumah plastik terhadap bidang horisontal (ß) yang terbaik hasil simulasi adalah sebesar 70o, untuk menurunkan suhu di dalam rumah plastik dan menggunakan rumput sebagai lantai rumah plastik, serta ventilasi dipasang saling berhadapan pada bagian atas dan bawah rumah plastik.
2. Besar koefisien konveksi alami hi, pada rumah plastik tipe hexagonal
masing masing sebesar 1.54 W/m2 oC, sedangkan untuk tipe tunnel masing masing sebesar 1.45 W/m2 oC. Besarnya koefisien konveksi tersebut sebagai indikator, perpindahan panas di dalam rumah plastik tipe hexagonal lebih cepat dari pada tipe tunnel dalam kondisi letak dan ukuran ventilasi yang sama.
3. Besar koefisien ventilasi hi, pada rumah plastik tipe hexagonal masing
Tata Nama Simbol
Simbol Keterangan Satuan
arc tipe rumah plastik
Ca panas jenis udara Joule/kg oC
d diameter rumah plastik tipe tunnel Fv fluks volume pertukaran udara kg/m2s
h tinggi rumah plastik tipe hexagonal m hexagonal tipe rumah plastik
hi koefisien konveksi alami W/m2oC
hv koefisien konveksi ventilasi W/m2oC
K kosinus sudut radiasi surya datang terhadap cover rumah plastik Kb kosinus sudut radiasi surya datang
terhadap cover rumah plastik
dengan posisi matahari disebelah barat Kt kosinus sudut radiasi surya datang
terhadap cover rumah plastik
dengan posisi matahari disebelah timur
PAR photosintheticaly Active Radiation W/m2
PE polyethylene
rounded tipe rumah plastik sere tipe rumah plastik standart peak tipe rumah plastik
Tc suhu cover rumah plastik oC
Tin suhu di dalam rumah plastik oC
tunnel tipe rumah plastik
UV ultraviolet W/m2
a posisi sudut ketinggian matahari o
af albedo lantai rumah plastik % ß sudut antara cover rumah plastik
Simbol Keterangan Satuan
ßb sudut antara cover rumah plastik o
terhadap bidang horisontal dengan posisi matahari disebelah barat
ßt sudut antara cover rumah plastik o
terhadap bidang horisontal dengan posisi matahari disebelah timur
δ sudut deklinasi matahari o terhadap bidang horisontal
Kajian 2:
3. ANALISIS RADIASI SURYA DI DALAM RUMAH PLASTIK
Pendahuluan
Rumah plastik merupakan salah satu media menjaga agar tanaman terhindar dari kondisi cuaca yang kurang menguntungkan seperti adanya salju, angin kencang dan tanaman selalu hangat pada kondisi malam hari (Seeman 1974; Takakura 1989).
Pada umum nya permasalahan rumah plastik yang berada didaerah tropis, adalah suhu rumah plastik pada siang hari dapat mencapai lebih besar dari 40 oC (Conellan 2005). Suhu tersebut dapat menyebabkan tanaman menjadi layu. Salah satu cara untuk menghindari suhu ekstrim tersebut mengendalikan radiasi surya yang masuk ke dalam rumah plastik tersebut.
Radiasi surya terdiri atas tiga katagori yaitu radiasi surya ultraviolet, cahaya tampak dan inframerah. Pada pertumbuhan tanaman radiasi surya PAR terletak pada daerah cahaya tampak (380 nm – 680 nm) dimanfaatkan untuk proses fotosintesa yang berguna untuk pertumbuhan akar, batang, daun dan buah sebagai hasil produksi tanaman tersebut (Ksenzhek et al., 1986; Waaijenberg et al., 2005; Runkle et al.,2005).
Radiasi surya ultraviolet (< 380 nm) memiliki energi kimia yang tinggi dan dapat mempengaruhi inti atom yang dilalui nya, sedangkan spektrum inframerah (> 750 nm) memiliki energi panas yang tinggi dan dapat menggetarkan molekul yang dilalui nya (Beiser, 1982).
Ketiga jenis radiasi surya tersebut di transmisikan ke dalam rumah plastik, dan radiasi surya yang di transmisi ke dalam rumah plastik tersebut tergantung dari sifat optik plastik yang digunakan. Sifat optik tersebut adalah: transmisivity, reflectivity dan absorptivity.
Tabatabaie et al. (2005) melakukan penelitian dengan memfilter IR pada bahan penutup rumah plastik dan berhasil meningkatkan konsentrasi kalsium dan bobot bersih buah tomat sebesar 15 %. Chunnasit et al. (2006) melakukan penelitian untuk menentukan efisiensi energi di dalam rumah plastik dengan menggunakan plastik doublefilm dan mengatur jarak antara plastik.
Hemming et al. (2003) selain mendesain sistem ventilasi juga me- ngembangkan plastik film setebal 0.2 mm yang terdiri atas bahan proteksi UV dan warna yang bertujuan untuk mencapai efek pendinginan di dalam rumah plastik.
Sonneveld et al. (2002) mengembangkan plastik polycarbonate yang terdiri atas dua lapisan dengan bentuk permukaan berkelok-kelok setebal 50 mm. Plastik tersebut mentransmisikan radiasi surya sebesar 78.8 % dan meningkatkan energi yang disimpan sebesar 20 %.
Waajenberg et al. (2002) melakukan standarisasi, pengukuran dan pe- ngujian sifat optik material penutup rumah plastik. Sifat optik yang diamati adalah: sifat mentransmisi cahaya UV, dan IR, perbedaan co-polimer film dan kecepatan degradasi sifat fisik bahan plastik.
Runkle et al. (2005) melakukan percobaan menggunakan bahan plastik yang berlapis yang terdiri atas lapisan yang memantulkan IR dan lapisan yang memantulkan PAR. Perlakuan tersebut menyebabkan perbedaan suhu udara antara di dalam dan luar rumah plastik sebesar 0.8 oC.
Kleeman (2002) melakukan percobaan pada tanaman selada, dengan perlakuan memfilter cahaya merah. Hasil menunjukkan perlakuan filter cahaya merah tidak berpengaruh pada hasil produksi tanaman selada, tetapi kosentrasi kalsium lebih tinggi dan pertumbuhan tanaman berisi lebih sedikit chlorophyl dan zat kering.
Penelitian ini bertujuan untuk: mendapatkan dan mengkaji persamaan fungsi kurva transmisivity bahan plastik dan pola spektrum, serta suhu di dalam rumah plastik dengan kondisi yang terbaik.
Bahan dan Metode
Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan pada bulan Juni 2005 – Juni 2006 di Laboratorium Lapangan
TEP Leuwikopo FATETA IPB Darmaga Bogor. Secara geografis tempat penelitian
terletak pada 6o LS dan 107o BT. Pengukuran transmisivity plastik PE berproteksi UV
dilakukan di Sentral Teknologi Polimer Puspitek Serpong.
Pengukuran dilakukan dari pukul 8.00 hingga pukul 17.00. Data Radiasi surya yang diambil yaitu : ultraviolet (220 nm - 380 nm), visible (380 nm – 680 nm), dan inframerah (680 nm – 1000 nm). Pegambilan data untuk plastik PE berproteksi 6 % UV pada tanggal 11 Juni, 13 Juni dan 20 Juni 2005. Pengambilan data untuk plastik PE berproteksi 14 % UV pada tanggal 22 Agustus, 28 Agustus, 29 Agustus, dan 30 Agustus 2005. Pengambilan data untuk plastik tanpa proteksi UV pada tanggal 26 Oktober dan 31 Oktober 2005. Pada tanggal 12 Juni, dan 13 Juni 2006 pengukuran dilakukan dengan menggunakan plastik PE berproteksi UV 6% dan rumah plastik ditanami rumput. Pada tanggal 19 Juni, 20 Juni, dan 27 Juni 2006 pengukuran dilakukan dengan menggunakan plastik PE berproteksi UV 14 % dan rumah plastik ditanami rumput.
Bahan dan Alat
Bahan digunakan dalam penelitian ini terdiri atas: 1) Plastik Poly Ethylene (PE) berproteksi UV 6 % dengan Tinuvin sebagai zat anti UV produksi Ciba Swiss, 2) Plastik Poly Ethylene (PE) berproteksi UV 14 % dengan ACT sebagai zat anti UV produksi Schulman Jerman 14 %, dan 3) Plastik PE tanpa proteksi UV produksi Schulman Jerman. Ketebalan masing masing plastik PE tersebut sebesar 0.3 mm.
Metode Penelitian
Penelitian meliputi percobaan laboratorium, lapangan dan pemodelan radiasi surya dan suhu udara di dalam rumah plastik. Data hasil pengamatan lapangan digunakan sebagai dasar penurunan parameter, kalibrasi dan pengujian model.
Percobaan Laboratorium
Pengukuran sifat transmisi (σ) plastik PE berproteksi UV 0 %, 6 %, dan 14 %, dilakukan di Sentra Teknologi Polimer (STP) Puspitek Serpong. Adapun data radiasi surya yang diamati dengan panjang gelombang 200 nm hingga 1000 nm.
Percobaan Lapangan
Pengukuran Iklim Mikro di sekitar Rumah Plastik
Parameter cuaca yang diamati di sekitar rumah plastik meliputi: intesitas radiasi surya, ultraviolet (UV), visible (VIS), inframerah (IR), suhu udara, ke- lembaban, dan kecepatan angin.
Pengukuran Iklim Mikro di dalam Rumah Plastik
Pengukuran iklim mikro di dalam rumah plastik menggunakan dua per- lakuan yakni: a) menggunakan plastik berproteksi UV, dan b) menggunakan jenis lantai tanah dan rumput.
Pengukuran iklim mikro di dalam rumah plastik meliputi:1) Radiasi surya UV, VIS, dan IR, 2) Suhu di dalam rumah plastik (Tin), dan 3) kecepatan angin
(Vin-wind) di dalam rumah plastik. Pencatatan pengukuran radiasi surya dan suhu di
dalam rumah plastik dilakukan setiap satu jam. Pemodelan Radiasi Surya di dalam Rumah Plastik
Pada Gambar 3.1 terlihat radiasi surya yang datang terdiri atas intensitas radiasi surya ultraviolet (Iout-uv), intensitas radiasi surya visible (Iout-vis), dan
intensitas radiasi surya inframerah (Iout-ir). Pada mulanya besar intensitas radiasi
surya ultraviolet, visible, inframerah yang masuk ke dalam rumah plastik (Iin-uv,
Iin-vis, Iin-ir) tersebut masuk dan menembus rumah plastik bergantung dari koefisien
?uv , ?visible, ?ir
Gambar 3.1 Penangkapan radiasi surya di dalam rumah plastik
Secara matematis besarnya radiasi surya mula mula yang masuk menembus rumah plastik dapat dihitung sebagai berikut :
...(3.3)
Radiasi surya tersebut kemudian diserap oleh lantai akan memanaskan lantai tersebut dan memancarkannya ke ruang rumah plastik dalam bentuk gelombang panjang.
Radiasi gelombang panjang tersebut, tidak dapat menembus dinding rumah plastik, sehingga dipantulkan menuju lantai, dan dipantulkan kembali oleh lantai. Hal ini berlangsung secara kontinyu, secara matematis radiasi surya yang dipantulkan oleh lantai tersebut membentuk suatu deret ukur dengan rasio albedo lantai rumah plastik (af).
Secara matematis besarnya total radiasi surya gelombang panjang yang ter- perangkap di dalam rumah plastik (I in- ? ) dapat dihitung sebagai berikut :
....(3.6)
keterangan notasi simbol matematik :
Iin-? : total radiasi surya gelombang panjang terperangkap di dalam rumah
plastik.
Itot-out : total radiasi surya gelombang panjang yang datang sebelum masuk
ke dalam rumah plastik. af : albedo lantai rumah plastik.
s : koefisien transmisivity
s? -ir : koefisien transmisivity rata rata panjang gelombang inframerah.
d? : diferensial dari panjang gelombang ir1 : batas bawah sepektrum inframerah
ir2 : batas atas spektrum inframerah
Model radiasi surya menduga radiasi surya yang ditransmisikan dan terparangkap di dalam rumah plastik. Radiasi surya yang datang menuju rumah plastik terdiri atas: radiasi surya ultraviolet, visible, dan inframerah.
Radiasi surya tersebut oleh cover rumah plastik sebagian diserap oleh plastik, sebagian kecil dipantulkan kembali ke angkasa, dan sebagian besar diteruskan ke dalam rumah plastik. Radiasi surya yang diteruskan ke dalam rumah plastik pada mulanya terdiri atas spektrum ultraviolet, visible, dan inframerah, kemudian radiasi surya tersebut, sebagian diserap oleh permukaan lantai, dan dipantulkan kembali menuju cover rumah plastik, serta sebagian kecil diteruskan ke dalam tanah.
rumah plastik, sehingga dipantulkan menuju lantai, dan dipantulkan kembali oleh lantai. Hal ini berlangsung terus menerus, sehingga intensitas radiasi surya total dengan pola deret ukur seperti yang dirumuskan pada persamaan 3.6.
Peubah masukan dalam model tersebut adalah peubah cuaca yang terdiri atas intensitas radiasi surya ( Itot-out ), peubah sifat optik bahan plastik yakni
koefisien transmisi bahan (τ), peubah bahan lantai rumah plastik yakni albedo dari lantai (αf) tersebut. Model radiasi surya yang disusun mempunyai resolusi setiap
jam.
Suhu di dalam rumah plastik akibat radiasi surya gelombang panjang tersebut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 3.7 sebagai berikut dan persamaan tersebut diselesaikan secara numerik :
keterangan notasi simbol matematik :
?a : massa jenis udara (kg/m3)
Ca : panas jenis udara (kJ/kg oC)
H* : tinggi rumah plastik (m)
dTin/dt : operator diferensial perubahan suhu di dalam rumah plastik terhadap
waktu.
Analisis Sifat Transmisivity Bahan Plastik Cover Rumah Plastik
Gambar 3.2 Kurva karakteristik plastik PE berproteksi UV 0 %, 6 %, dan 14 %
Tabel 3.1 Koefisien transmisivity (t) pada plastik PE berproteksi UV
jenis plastik tuv tvis tir
tuvA tuvB
PE UV 0 % 0.250 0.350 0.704 0.875 PE UV 6 % 0.016 0.252 0.628 0.745 PE UV 14 % 0.182 0.237 0.527 0.725
Analisis Radiasi Surya Ultraviolet Pada Plastik PE berproteksi UV
Pada Gambar 3.2 dan Tabel 3.1 tersebut menunjukkan plastik PE berproteksi UV 6 % membuang spektrum UV B dibandingkan plastik PE berproteksi UV 14 %. Pada daerah spektrum UV A, penggunaan plastik PE UV 6 % mentransmisi lebih besar dibandingkan terhadap penggunaan plastik PE UV 14 %. Penggunaan plastik PE tanpa proteksi UV mentransmisi spektrum UV A dan UV B dengan nilai terbesar. Spektrum UV tersebut mempunyai energi kimia, daya tembus yang tinggi dan dapat merusak inti atom.
Pada plastik PE tanpa proteksi UV, memiliki nilai transmisivity UV A dan UV B terbesar, sehingga menggunakan plastik tersebut akan menghasilkan energi kimia terbesar yang masuk ke dalam rumah plastik tersebut.
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0
200 260 320 380 440 500 560 620 680 740 800 860 920 980
Panjang Gelombang (nm)
Transmisivity ( % )
Persamaan kurva fungsi transmisivity terhadap panjang gelombang spektrum ultraviolet pada masing masing plastik PE tanpa proteksi UV, berproteksi UV 6 % dan berproteksi UV 14 % adalah sebagai berikut ::
t (?) 0 % = -0.00018 ?2 + 0.32 ? – 54.7 ; R2 = 0.98 (3.8)
t (?) 6 % = -0.0075 ?2 – 4.69 ? – 731.3 ; R2 = 0.97 (3.9)
t (?) 14 % = -0.0024 ?2 + 1.63 ? – 256.9 ; R2 = 0.99 (3.10)
Analisis Radiasi Surya Visible dan InframerahPada Plastik PE berproteksi UV
Gambar 3.2 dan Tabel 3.1 menunjukkan penggunaan plastik PE tanpa proteksi UV memiliki koefisien transmisivity (tvis) dan tvis yang terbesar,
sedangkan penggunaan plastik PE berproteksi UV 14 % memiliki tvisible terkecil.
Spektrum visible radiasi surya tersebut berimpit dengan spektrum Photo- synthetically Aktive Radiation (PAR), spektrum tersebut sangat berguna bagi tanaman untuk proses fotosintesa.
Persamaan kurva fungsi transmisivity terhadap panjang gelombang radiasi surya visible dan inframerah pada masing masing plastik PE tanpa proteksi UV, berproteksi UV 6 % dan berproteksi UV 14 % adalah sebagai berikut ::
t (?) 0 % = -0.00018 ?2 + 0.32 ? – 54.7 ; R2 = 0.98 (3.11)
t (?) 6 % = -0.00012 ?2 + 0.24 ? – 46.1 ; R2 = 0.96 (3.12)
t (?) 14 % = -9 10-5 ?2 + 0.17 ? – 5.5 ; R2 = 0.99 (3.12)
Persamaan fungsi tersebut (3.8) hingga (3.12) akan disubsitusikan ke persamaan pindah panas (4.1) dan (4.2), sehingga dengan bahan plastik yang berbeda akan mempengaruhi pola suhu di dalam sistem rumah plastik tersebut.
Berdasarkan persamaan fungsi tersebut, dapat diprediksi radiasi surya UV, PAR, inframerah (IR), dan suhu di dalam rumah plastik (Tin) yang dihasilkan
Swinkels et al. (2000) melakukan perhitungan koefisien transmisivity (tuv,
tvis, dan tir) menggunakan plastik polyvinyl chloride (PVC) masing masing
sebesar 0.159, 0.896, dan 0.888. Hasil perhitungan tersebut menunjukkan menggunakan plastik PVC koefisien transmisi tvis, dan tir lebih tinggi terhadap
penggunaan plastik polythelene (PE), tetapi tvis lebih rendah dari pada plastik PE.
Sonneveld et al. (2002) mengembangkan plastik polycarbonate yang terdiri atas dua lapisan dengan bentuk permukaan berkelok-kelok setebal 50 mm. Plastik tersebut mentransmisikan radiasi surya sebesar 78.8 % dan meningkatkan energi yang disimpan sebesar 20 %. Penggunaan plastik polycarbonate tersebut cocok dipakai pada cover plastik pengering surya karena mampu meningkatkan transmisi radiasi surya, sedangkan pada cover rumah plastik untuk daerah tropik sebaiknya menggunakan plastik berproteksi UV untuk menurunkan spektrum radiasi surya yang di transmisi ke dalam rumah plastik tersebut.
Iklim Mikro di sekitar Rumah Plastik
Hasil pengukuran lapangan seperti ditunjukkan pada Gambar 3.3 dan Tabel 3.2 diambil saat hari cerah pada tanggal 22 Agustus 2005. Pada Tabel 3.2 terlihat bahwa radiasi surya rata rata 554.41 W/m2, spektrum radiasi surya UV rata rata 16.6 W/m2, VIS rata rata 271.66 W/m2, IR rata rata 266.12 W/m2, suhu udara rata rata 30.05 C, kecepatan angin rata rata 0.5 m/s dan kelembaban udara rata rata 60.42 %. Data tersebut menunjukkan pola cuaca dalam kondisi normal radiasi tertinggi pada siang hari pukul 12.00, kemudian semangkin menurun hingga 15.95 W/m2 pada pukul 17.00.
Pada hari cerah pola spektrum radiasi surya UV, VIS, dan mengikuti pola radiasi surya global. Hasil tersebut menunjukkan pada hari cerah, rasio spektrum radiasi surya VIS, IR dan UV terhadap radiasi surya global masing masing sebesar 49 %, 48 %, dan 3 %.
cukup tinggi, sehingga terjadi penguapan cukup besar ke angkasa dan me- nyebabkan udara di sekitar rumah plastik menjadi kering.
Pada sore hari antara pukul 16.00 – 17.00, kecepatan angin 1.3 m/s dan radiasi surya 16 W/m2 menyebabkan suhu disekitar rumah plastik 29.1 oC.
Tabel 3.2 Keadaan cuaca pada tanggal 22 Agustus 05 di sekitar rumah plastik Pukul Rad-tot UV-out VIS-out IR-out Tout Vout-Wind RH-out Vout-Wind : Kecepatan angin diluar rumah plastik (m/s)
RH-out : Kelembaban udara diluar rumah plastik ( % )
Gambar 3.3 Keadaan cuaca di luar rumah plastik pada tanggal 22 Agustus 2005
Iklim Mikro di dalam Rumah Plastik Tipe hexagonal
Koefisien transmisivity radiasi surya UV, VIS, dan IR rata rata masing masing sebesar 18.2 %, 53 %, dan 73 %. Hasil tersebut menunjukkan peng- gunaan plastik berproteksi UV 14 %, hanya mentransmisi radiasi surya PAR rata rata sebesar 53 % yang berguna untuk proses fotosintesa tanaman.
Suhu rata rata di dalam rumah plastik (Tin) sebesar 37.7 oC, suhu maksimal
sebesar 44 oC, dan suhu minimal sebesar 26.5 oC. Pada siang hari suhu di dalam rumah plastik tersebut meningkat drastis, akibat spektrum radiasi yang ditranmisi ke dalam rumah plastik cukup besar , kemudian diserap lantai, dan dipantulkan kembali ke dalam ruang dalam bentuk gelombang panjang, Gelombang panjang tersebut terperangkap di dalam rumah plastik, dan apabila tidak ada pertukaran udara dari luar berupa ventilasi, suhu di dalam ruangan tersebut pada siang hari akan meningkat secara drastis.
Tabel 3.3 Pola radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik tipe hexagonal menggunakan plastik PE proteksi UV 14 % pada tanggal 22 Agustus 2005
Pukul Radiasi UVOUT VISOUT IROut UVin VISin IRin Tin* Tin**
W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 ( oC ) ( oC ) 8.00 231.07 6.93 113.22 110.91 1.25 59.70 80.35 34.5 34.5 9.00 443.02 13.29 217.08 212.65 2.41 114.47 154.06 34.9 35.0 10.00 792.82 23.78 388.48 380.55 4.30 204.85 275.70 41.1 40.0 11.00 857.03 25.71 419.94 411.37 4.65 221.44 298.03 42.3 41.5 12.00 873.41 26.20 427.97 419.24 4.74 225.68 303.70 42.6 44.0 13.00 860.04 25.80 421.42 412.82 4.67 222.22 299.10 42.3 43.5 14.00 753.23 22.60 369.08 361.55 4.09 194.62 261.93 40.4 42.0 15.00 499.55 14.99 244.78 239.78 2.71 129.07 173.70 35.9 38.0 16.00 217.95 6.54 106.80 104.62 1.18 56.32 75.80 30.8 32.5 17.00 15.95 0.48 7.82 7.66 0.09 4.12 5.55 27.2 26.5 rerata 554.41 16.6 271.66 266.12 3.0 143.25 192.8 37.7 37.7
** Hasil Pengukuran * Hasil simulasi
Iklim Mikro di dalam Rumah Plastik Tipe Tunnel
VIS, dan IR hasil pengukuran rata rata masing masing sebesar 3.0 W/m2, 143.9 W/m2, dan 194.3 W/m2.
Suhu rata rata di dalam rumah plastik (Tin) sebesar 36.3 oC, suhu maksimal
sebesar 42 oC, dan suhu minimal sebesar 25.5 oC. Hasil tersebut menunjukkan bahwa suhu rata rata di dalam rumah plastik tipe tunnel pada percobaan ini lebih rendah dari pada suhu rata rata di dalam rumah plastik tipe hexagonal. Hal ini disebabkan luas ventilasi pada rumah plastik tipe tunnel lebih besar dari pada ventilasi rumah plastik tipe hexagonal.
Ventilasi pada rumah plastik tersebut sangat berpengaruh pada fluks per- tukaran antara udara dari luar dan masuk ke dalam rumah plastik tersebut. Pertukaran udara dari luar rumah plastik tersebut, menyebabkan penurunan suhu di dalam rumah plastik.
Tabel 3.4 Pola radiasi surya dan suhu di dalam rumah plastik tipe tunnel plastik PE proteksi UV 14 % pada tanggal 22 Agustus 2005
** Hasil Pengukuran * Hasil simulasi
Validasi
Pada Gambar 3.4, dan Gambar 3.5 menunjukkan hasil simulasi dan hasil percobaan, dengan koefisien determinasi (R2) sebesar 0.93 sehingga model yang dibangun dapat dipercaya keakuratannya.
Pukul Radiasi UV VIS IR UV* VIS* IR* Tin* Tin** W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 ( oC ) (oC )
y = 0.9934x R2 = 0.9347
20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0
20.0 30.0 40.0 50.0
Tin hasil simulasi (C)
Tin hasil pengukuran (C)
Gambar 3.4 Validasi suhu di dalam rumah plastik tipe hexagonal
y = 0.9934x R2 = 0.9347
30.0 35.0 40.0 45.0
30.0 35.0 40.0 45.0
Suhu hasil simulasi (C)
Suhu hasil pengukuran (C)
Gambar 3.5 validasi suhu di dalam rumah plastik tipe tunnel
Simulasi
Simulasi diambil saat hari cerah pada tanggal 22 Agustus 2005. Adapun variabel input yang digunakan pada simulasi tersebut adalah : Julian day (n), latitude (φ) , albedo (af), intensitas radiasi surya ultraviolet (Iuv), intensitas radiasi
surya visible (Ivis), dan intensitas radiasi surya inframerah (Iir). Variabel output
yang dianalisa pada simulasi tersebut adalah : intensitas radiasi surya ultraviolet di dalam rumah plastik hasil simulasi (I*uv), intensitas radiasi surya visible di dalam
rumah plastik hasil simulasi (I*vis), intensitas radiasi surya inframerah di dalam
rumah plastik hasil simulasi (I*ir), dan suhu di dalam rumah plastik hasil simulasi
(T*in).
sedangkan plastik PE tanpa UV (UV 0 %) mempunyai intensitas radiasi surya I*uv
, I*vis, dan I*ir yang tertinggi. Hasil simulasi tersebut dapat dijadikan indikator,
untuk mencegah suhu di dalam rumah plastik yang tinggi sebaiknya meng- gunakan plastik PE berproteksi UV 14 %.
Pada kajian 1 dijelaskan bahwa besarnya koefisien transmisivity radiasi surya I*uv , I*vis, dan I*ir pada plastik berproteksi UV 14 % masing masing adalah
18.1 %, 52.7 %, dan 62.8 %. Hal ini menunjukkan dengan menggunakan plastik PE berproteksi UV 14 %, maka radiasi surya inframerah di dalam rumah plastik memiliki nilai yang terkecil.
Tabel 3.5 Pola radiasi surya dan suhu harian pada rumah plastik tipe hexagonal (plastik UV 14 %) tanggal 22 Agustus 2005
Pukul Radiasi UV VIS IR UV* VIS* IR* Tin*
W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 ( oC )
8.00 231.07 6.93 113.22 110.91 1.25 59.70 80.35 34.5 9.00 443.02 13.29 217.08 212.65 2.41 114.47 154.06 35.4 10.00 792.82 23.78 388.48 380.55 4.30 204.85 275.70 41.6 11.00 857.03 25.71 419.94 411.37 4.65 221.44 298.03 42.8 12.00 873.41 26.20 427.97 419.24 4.74 225.68 303.70 43.1 13.00 860.04 25.80 421.42 412.82 4.67 222.22 299.10 42.8 14.00 753.23 22.60 369.08 361.55 4.09 194.62 261.93 40.9 15.00 499.55 14.99 244.78 239.78 2.71 129.07 173.70 36.4 16.00 217.95 6.54 106.80 104.62 1.18 56.32 75.80 31.3 17.00 15.95 0.48 7.82 7.66 0.09 4.12 5.55 27.7
Tabel 3.6 Pola radiasi surya dan suhu harian pada rumah plastik tipe hexagonal (plastik UV 6 %) tanggal 22 Agustus 2005
Pukul Radiasi UV VIS IR UV* VIS* IR* Tin*
W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 ( oC )
Tabel 3.7 Pola radiasi surya dan suhu harian pada rumah plastik tipe hexagonal (plastik UV 0 %) tanggal 22 Agustus 2005
Pukul Radiasi UV VIS IR UV* VIS* IR* Tin* W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 W/m2 ( oC ) 8 231.07 6.93 113.2 110.9 1.7 79.65 97.07 32.2 9 443.02 13.29 217.1 212.6 3.3 152.71 186.1 37.0 10 792.82 23.78 388.5 380.5 5.9 273.29 333.1 45.0 11 857.03 25.71 419.9 411.3 6.4 295.42 360 46.4 12 873.41 26.2 428.0 419.2 6.5 301.07 366.9 46.8 13 860.04 25.8 421.4 412.8 6.4 296.46 361.3 46.5 14 753.23 22.6 369.1 361.5 5.6 259.64 316.4 44.1 15 499.55 14.99 244.8 239.7 3.7 172.19 209.9 38.3 16 217.95 6.54 106.8 104.6 1.6 75.13 91.57 31.9 17 15.95 0.48 7.82 7.6 0.1 5.5 6.7 27.3
Radiasi Surya Ultraviolet
Hasil simulasi radiasi surya ultraviolet, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.6. Pada Gambar 3.6 hasil simulasi menunjukkan pada penggunaan plastik PE UV 6 %, menghasilkan radiasi surya UV di dalam rumah plastik terkecil, sedangkan menggunakan plastik PE UV 0 % (tanpa proteksi UV) , menghasilkan radiasi surya UV terbesar.
Gambar 3.6 Pola radiasi surya ultraviolet pada beberapa jenis plastik PE berproteksi UV
Penggunaan plastik PE UV 6 % menghasilkan radiasi surya terkecil, disebabkan nilai koefisien transmisi pada panjang gelombang 220 nm hingga 400 nm rata-rata sebesar 13.4 % mempunyai nilai terkecil, sedangkan penggunaan
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00
8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 Waktu
UV** (W/M2)
plastik tanpa proteksi UV nilai koefisien transmisi sebesar 25.0 % mempunyai nilai terbesar.
Radiasi surya UV tersebut bersifat dapat mempengaruhi inti atom benda yang dilalui. Efek radiasi surya UV pada tanaman, dapat merusak inti dan protoplasma tanaman tersebut, sehingga berpengaruh pada perkembangan dan pertumbuhan tanaman (Syakur et al. 2003). Radiasi surya UV tersebut setelah sampai di tanah akan diserap tanah dan memanaskan suhu tanah, kemudian dipantulkan ke dalam ruang sambil memancarkan gelombang panjang.
Radiasi Surya Visible
Hasil simulasi radiasi surya visible (VIS), seperti ditunjukkan pada Gambar 3.7. Pada Gambar 3.7 hasil simulasi menunjukkan pada penggunaan plastik PE UV 0 % (tanpa proteksi UV), menghasilkan radiasi surya VIS di dalam rumah plastik terbesar, sedangkan menggunakan plastik PE 14 %, menghasilkan radiasi surya VIS yang terendah.
Gambar 3.7 Pola radiasi surya visible pada beberapa jenis plastik PE berproteksi UV.
Penggunaan plastik PE UV 14 % menghasilkan radiasi surya terkecil, disebabkan nilai koefisien transmisi pada panjang gelombang 400 nm hingga 750 nm rata-rata sebesar 52.7 % mempunyai nilai terkecil, sedangkan penggunaan plastik tanpa proteksi UV nilai koefisien transmisi sebesar 70.4 % mempunyai nilai terbesar.
Radiasi surya visible tersebut mempunyai panjang gelombang berkisar antara 400 nm hingga 750 nm, sedangkan spektrum Photosintheticaly Active
0 . 0 0 5 0 . 0 0 1 0 0 . 0 0 1 5 0 . 0 0 2 0 0 . 0 0 2 5 0 . 0 0 3 0 0 . 0 0 3 5 0 . 0 0
8 . 0 0 9.00 1 0 . 0 0 1 1 . 0 0 1 2 . 0 0 1 3 . 0 0 1 4 . 0 0 1 5 . 0 0 1 6 . 0 0 17.00
Waktu
VIS** (W/M2)
Radiation (PAR) di dalam radiasi surya visible berkisar antara panjang gelombang 400 nm hingga 680 nm, radiasi surya PAR tersebut berguna untuk fotosintesa tanaman khususnya pada panjang gelombang 680 nm (cahaya merah).
Radiasi surya visible tersebut setelah sampai di tanah akan diserap tanah dan memanaskan suhu tanah, kemudian dipantulkan ke dalam ruang sambil me - mancarkan gelombang panjang.
Radiasi Surya Inframerah
Hasil simulasi radiasi surya inframerah (IR), seperti ditunjukkan pada Gambar 3.8 Pada Gambar 3.8 hasil simulasi menunjukkan pada penggunaan plastik PE UV 14 %, menghasilkan radiasi surya UV di dalam rumah plastik terkecil, sedangkan menggunakan plastik PE UV 6 %, dan UV 14 % menghasilkan radiasi surya VIS memiliki nilai yang hampir sama.
Gambar 3.8 Pola radiasi surya inframerah pada beberapa jenis plastik PE berproteksi UV
Penggunaan plastik PE UV 6 % dan 14 % menghasilkan radiasi surya IR yang ditransmisikan ke dalam rumah plastik memiliki nilai yang hampir sama, hal ini disebabkan koefisien transmisi plastik PE UV 6 % sebesar 74.5 %, dan koefisien transmisi plastik PE UV 14 % sebesar 72.5 % memiliki nilai yang hampir sama.
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00
8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00
Waktu
IR** (W/M2)
