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
90 9
? ?
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 3:
4. SIMULASI PERUBAHAN SUHU DI DALAM RUMAH PLASTIK
Pendahuluan
Pertumbuhan dan perkembangan tanaman memerlukan suhu yang optimum sekitar 25 oC – 35 oC (Handoko 1994). Salah satu modifikasi iklim agar tanaman terhindar dari cuaca yang tidak menguntungkan seperti angin kencang, salju dan hama, tanaman diletakkan di dalam rumah plastik (Takakura 1998).
Pada umumnya rumah plastik di daerah tropik khususnya Indonesia, suhu rumah plastik pada siang hari dapat mencapai lebih dari 40 oC. Kondisi tersebut tidak optimum bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman, maka perlu dilakukan pengkajian untuk menanggulangi kondisi tersebut.
Pada penelitian ini untuk menanggulangi kondisi suhu ekstrim tersebut, diperlukan tiga perlakuan untuk membuat konstruksi rumah plastik yakni: 1) sifat optik bahan penutup rumah plastik, 2) pengaturan sudut kemiringan penutup rumah plastik dengan bidang horisontal, 3) perlakuan pemberian rumput pada lantai rumah plastik. Model suhu terdiri atas empat submodel yaitu : 1) submodel suhu penutup (cover) rumah plastik, 2) submodel suhu di dalam rumah plastik, 3) submodel suhu pada permukaan tanah di dalam rumah plastik, dan 4) submodel suhu di dalam tanah pada kedalaman 30 cm. Perhitungan model suhu tersebut dapat dihitung dengan simulasi.
Connellan (2005) untuk menanggulangi suhu tinggi lebih besar 35 oC di Australia, mendesain rumah plastik dengan memperhatikan: bentuk, ukuran, dan konfigurasi cover rumah plastik, serta memperhatikan sistem ventilasi.
Schmidt (2005) membuat model pengontrolan iklim di dalam rumah plastik dengan melakukan pengukuran suhu daun dan transpirasi secara online. Model yang dikembangkan terdiri atas: sistem pemanasan, ventilasi, perlakuan CO2,
naungan dan sistem pengairan.
klimatologi berupa: suhu udara, kelembaban udara, kecepatan angin, sifat termal, optik, dan elemen elemen rumah plastik
Adapun besaran fisika yang berpengaruh dalam perpindahan panas yakni koefisien konduksi, konveksi dan radiasi serta panas jenis benda. Konstruksi bangunan ditinjau dari bentuk dan ukuran rumah plastik serta sistem ventilasi (Mangunwijaya 2000).
Penelitian bertujuan : 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.
Bahan dan Metode
Waktu dan Tempat
Penelitian lapangan dilakukan pada bulan Juni 2005 – Juni 2006 di Laboratorium Lapangan TEP Leuwikopo FATETA IPB Darmaga Bogor. Secara geografis terletak pada 6o LS dan 107o BT. Pengukuran transmisivity plastik PE berproteksi UV dilakukan di Sentral Teknologi Polimer Puspitek Serpong.
Bahan dan Alat
Bahan dan peralatan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas: 1) plastik Poly Ethylene (PE) berproteksi ultraviolet (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. Peralatan yang dipergunakan untuk pengujian radiasi surya yang ditransmisi kedalam rumah plastik yaitu : 1) prototipe rumah plastik tipe hexagonal dan tunnel, 2) UV-VIS produk dari Shimadzu FTIR 8300, jepang , 3) integrating actino recorder, model PH-11M- 2 AT, produk SUGA, Jepang, 4) mikrokontroler 8051 menggunakan sensor LDR. Metode Penelitian
Pengukuran suhu di dalam rumah plastik
Pengukuran suhu di dalam rumah plasrik meliputi: suhu cover rumah plastik (Tin), suhu di dalam rumah plastik (Tin), suhu pada permukaan tanah (Tss), dan
suhu di dalam tanah (Tz).
Ada dua perlakuan pada pengukuran suhu yaitu : 1) perlakuan penggunaan plastik berproteksi UV ( 6 %, 14 % dan tanpa proteksi UV), 2) perlakuan penggunaan tanah dan rumput sebagai lantai rumah plastik.
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 terdiri atas 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.
Pemodelan Suhu di dalam Rumah Plastik
Permodelan fisik suhu pada sistem rumah plastik disajikan pada Gambar 4.1 terdiri atas : 1) sub sistem cover rumah plastik, 2) sub sistem udara di dalam rumah plastik, 3) sub sistem permukaan tanah, dan 4) sub sistem lapisan tanah.
ß
Gambar 4.1 Model fisik suhu di dalam rumah plastik (2)
(1)
(3) (4)
hv
hi
Pemodelan fisik tersebut dapat dibuat model matematik dengan persamaan persamaan seperti dibawah ini :
(1). Sub sistem cover rumah plastik
(2). Sub sistem udara di dalam rumah plastik
(3). Sub sistem permukaan tanah
(4). Sub sistem lapisan tanah
Submodel suhu penutup (cover) rumah plastik mensimulasi dan menduga suhu cover rumah plastik (Tc). Radiasi surya yang datang dan diserap cover rumah
plastik, merupakan energi panas dan diubah menjadi suhu Tc rumah plastik. Peubah yang mempengaruhi Tc adalah: panas jenis plastik, sifat absorpsi plastik,
dan konveksi karena angin.
Submodel suhu di dalam rumah plastik mensimulasi dan menduga suhu di dalam rumah plastik (Tin). Radiasi surya yang terperangkap di dalam rumah
plastik, merupakan energi panas dan diubah menjadi suhu Tin. Peubah yang mempengaruhi Tin adalah: panas jenis udara, panas jenis rangka rumah plastik, sifat transmisi plastik, albedo lantai rumah plastik, dan ukuran ventilasi.
Submodel suhu permukaan tanah mensimulasi dan menduga suhu permukaan tanah di dalam rumah plastik (Tss). Radasi surya yang diserap tanah,
merupakan energi panas dan diubah menjadi suhu Tss. Peubah yang berpengaruh pada Tss adalah: panas jenis tanah, konduktivitas tanah, sifat absorpsi tanah.
Submodel suhu tanah mensimulasi dan menduga suhu tanah di dalam rumah plastik (Ts) pada kedalaman tanah 30 cm. Radiasi surya yang diserap tanah sangat
kecil, pendugaan Ts berdasarkan perbedaan Tss terhadap Ts. Peubah yang
berpengaruh pada Ts adalah panas jenis tanah, konduktivitas tanah, dan
kedalaman tanah. Model matematis persamaan dipecahkan secara numerik dan eksak (Boas 1983; Munir 2003).
Hasil dan Pembahasan
Pola suhu rata rata cover rumah plastik (Tc), di dalam rumah plastik (Tin),
suhu permukaan rumah plastik (Tss), dan suhu di dalam tanah pada sistem rumah
plastik disajikan pada tabel 4.1. Pada tabel 4.1 tersebut suhu di dalam sistem rumah plastik dengan variasi jenis lantai, kemiringan cover (ß), dan jenis plastik.
Tabel 4.1 Pola suhu rata rata harian pada sistem rumah plastik rumah
Efek Pengunaan Plastik PE Berproteksi UV Terhadap Suhu di dalam rumah plastik
perangkap di dalam rumah plastik, dan membawa paket energi yang memberikan kontribusi pada suhu di dalam rumah plastik tersebut.
Plastik PE tanpa proteksi UV memiliki transmisivity radiasi surya UV rata rata sebesar 25.1 %. Plastik PE berproteksi UV 6 % memiliki transmisivity radiasi surya UV rata rata sebesar 1.84 %, dan plastik PE berproteksi UV 14 % memiliki transmisivity radiasi surya UV rata rata sebesar 18.1 %
Plastik PE tanpa proteksi UV memiliki transmisivity radiasi surya PAR rata rata sebesar 70.4 %. Plastik PE berproteksi UV 6 % memiliki transmisivity radiasi surya PAR rata rata sebesar 62.8 %, dan plastik PE berproteksi UV 14 % memiliki transmisivity radiasi surya PAR rata rata sebesar 52.7 %
Berdasarkan besarnya koefisien transmisivity radiasi surya PAR pada plastik PE berproteksi UV 14 % memiliki kuantitas radiasi surya PAR yang rendah dan radiasi surya IR yang rendah. Pada plastik PE tanpa proteksi UV memiliki kuantitas radiasi surya PAR dan IR yang tinggi. Hal ini menunjukkan untuk keperluan fotosintesa tanaman, plastik PE tanpa proteksi UV dapat kita gunakan sebagai cover rumah plastik, tetapi untuk menurunkan suhu sebaiknya kita gunakan plastik berproteksi UV 14 %.
Berdasarkan koefisien transmisivity dari ketiga plastik tersebut, maka plastik PE berproteksi UV 14 % mempunyai koefisien transmisivity radiasi surya gelombang panjang (IR) terkecil akan menghasilkan suhu di dalam sistem rumah plastik yang terkecil. Pada plastik PE tanpa proteksi UV mempunyai koefisien transmisivity radiasi surya gelombang panjang (IR) terbesar akan menghasilkan suhu di dalam sistem rumah plastik yang terbesar.
Sonneveld et al. (2002) mengembangkan plastik polycarbonate 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 %. Pada percobaan dengan menggunakan plastik polycarbonate radiasi surya lebih besar terhadap penggunaan plastik berproteksi UV 6 % dan UV 14 %, masing masing mentransmisi radiasi surya sebesar 72.5 % dan 62.8 %.
proteksi UV), 6 %, dan 14 %, dengan kondisi sudut kemiringan β = 25o dan dengan lantai tanah serta menggunakan rumah plastik tipe hexagonal. Gambar 4.2 tersebut diambil dari data pengukuran tanggal 22 Agustus 2005 (UV 14 %) kondisi rata rata radiasi surya harian 554.4 W/m2 (RH = 58.6 %), tanggal 13 Juni 2005 (UV 6 %) kondisi rata rata radiasi surya harian 458.4 W/m2 (RH = 80.8 %), dan 26 Oktober 2005 (UV 0 %) kondisi rata rata radiasi surya harian 444.1 W/m2 (RH = 60.5 %).
8.00 9.0010.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00
waktu
rata plastik PE berproteksi UV 6 % memiliki nilai rata rata terendah. Rendah nya suhu Tc, Tin, dan Tss pada plastik PE berproteksi UV 6 % tersebut berkaitan
dengan kondisi rata rata radiasi surya harian mempunyai nilai terendah 458.4 W/m2 dan RH = 80.8 %. Suhu Tc, Tin, dan Tss pada plastik PE berproteksi UV 14
UV 14 % ini dengan kondisi rata rata radiasi surya harian mempunyai nilai tertinggi 554.4 W/m2 dan RH = 58.6 %. Suhu Ts mempunyai nilai yang sama,
berarti plastik PE berproteksi UV 0 %, 6 %, dan 14 % tidak berpengaruh pada Ts.
Efek Perlakuan Kemiringan Sudut β terhadap Suhu di dalam Rumah Plastik
Jumlah radiasi surya yang diserap cover rumah plastik dipengaruhi sudut datang radiasi surya terhadap cover rumah plastik (φ), sudut kemiringan cover rumah plastik dengan bidang horisantal (β), dan intensitas radiasi yang dating (I) dan koefisien absorpsi bahan cover rumah plastic (aabsc).
Efek perlakuan kemiringan sudut ß terhadap suhu di dalam rumah plastik tipe hexagonal seperti ditunjukkan pada Gambar 4.3. Data pengujian lapangan yang diambil adalah: data tanggal 19 Juni 2006 dan data tanggal 27 Juni 2006, dengan masing masing kemiringan β (25o dan 50o). Pengambilan kedua data tersebut dengan menggunakan plastik berproteksi UV 14 % dan kondisi lantai diberi rumput.
Keadaan kondisi cuaca di sekitar rumah plastik dengan radiasi surya rata rata, kelembaban udara dan kecepatan angin masing masing 583.9 W/m2, 59.9 % dan 1.4 m/s (19 Juni 06). Sedangkan keadaan cuaca di sekitar rumah plastik dengan radiasi surya rata rata, kelembaban udara dan kecepatan angin masing masing 584.3 W/m2, 74.3 % dan 0.6 m/s (27 Juni 06). Adapun pola suhu Tc, Tin,
Tss dan Ts rata rata harian masing masing sebesar 39.2 oC, 35.5 oC, 33.6 oC dan
26.2 oC (19 Juni 06). Sedangkan pola suhu Tc, Tin, Tss dan Ts rata rata harian pada
27 Juni 06 masing masing sebesar 42.3 oC, 35.5 oC, 33.6 oC dan 26.2 oC.
Pola suhu rata rata harian dengan perlakuan kemiringan pada kondisi cuaca tersebut di atas, dapat menurunkan suhu Tc, Tin, dan Tss, masing masing sebesar
rata rata 3.1 oC , 0.0 oC, 0.0 oC.
Hasil tersebut menunjukkan bahwa perlakuan kemiringan hanya menurunkan suhu cover (Tc) rumah plastik, tetapi kurang berpengaruh pada suhu
di dalam rumah plastik (Tin), suhu permukaan tanah (Tss) dan suhu di dalam tanah
(Ts). Pengaruh penurunan suhu cover dengan perlakuan kemiringan tersebut,
akan berdampak pada koefisien konveksi alami (hi) yang berbanding lurus dengan
cover bernilai sama dengan suhu di dalam rumah plastik, koefisien hi bernilai minimum, hanya bergantung pada kecepatan angin di dalam rumah plastik.
-8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00
waktu
8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 waktu
8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 waktu Koefisien hi yang bernilai kecil, maka perpindahan panas di dalam rumah
saat kemiringan cover optimal, suhu cover (Tc) bernilai sama besar dengan suhu
udara di dalam rumah plastic (Tin).
Pada rumah plastik tipe tunnel sudut datang radiasi surya terhadap cover rumah plastik dapat diubah dengan mengatur kemiringan β secara alami. Pengambilan data pada tanggal 19 Juni 2006 (n = 170) dan tanggal 27 Juni 2006 (n = 178), Pengambilan kedua data tersebut dengan menggunakan plastik berproteksi UV 6 % dan kondisi lantai diberi rumput.
Pola sudut kemiringan K tertinggi pada pada pukul 12.00 sebesar 0.73 dan K rata rata 0.54 (19 Juni 06), sedangkan K tertinggi 0.72 dan K rata rata 0.53 pada (27 Juni 06). Keadaan kondisi cuaca di sekitar rumah plastik dengan radiasi surya rata rata , kelembaban udara dan kecepatan angin masing masing 583.9 W/m2, 59.9 % dan 1.4 m/s (19 Juni 06). Sedangkan keadaan cuaca di sekitar rumah plastik dengan radiasi surya rata rata, kelembaban udara dan kecepatan angin masing masing 584.3 W/m2, 74.3 % dan 0.6 m/s (27 Juni 06).
Adapun pola suhu Tc, Tin, Tss dan Ts rata rata harian masing masing sebesar
37.5 oC, 34.6 oC, 31.5 oC dan 25.1 oC (19 Juni 06). Sedangkan pola suhu Tc, Tin,
Tss dan Ts rata rata harian pada 27 juni 06 masing masing sebesar 37.5 oC, 34.3 oC,
31.1 oC dan 25.1 oC. Pola suhu di dalam rumah plastik pada tanggal 19 Juni 06, dan 27 Juni 06 relatif sama, hal disebabkan keadaan cuaca di luar rumah plastik bernilai hampir sama.
Nilai K tersebut bergantung pada letak geografis suatu tempat yang dinyatakan dengan garis latitute (θ), sudut deklinasi matahari (δ), sudut jam (h), dan tanggal pengamatan dinyatakan dengan julian day (n). Perubahan kemiringan
β dari 25o hingga 50o pada rumah plastik tipe hexagonal menurunkan pola nilai K rata rata harian sebesar 28.8 %.
sebesar 50o nilai K rata rata harian rumah plastik tipe hexagonal lebih rendah dari pada tipe tunnel. Pola K rata rata harian pada rumah plastik tipe tunnel pada tanggal 19 jun 06 dan 27 jun 06 benilai sama, berarti Julian day kurang berpengaruh pada perubahan pola nilai K harian.
Efek Perlakuan Rumput terhadap Suhu di dalam Rumah Plastik
Perlakuan rumput diberikan agar gelombang panjang menuju lantai diserap rumput, sehingga gelombang panjang yang dipantulkan kembali ke luar rumah plastik semakin berkurang. Adapun pertimbangan pemakaian rumput disebabkan albedo rumput cukup kecil sebesar 0.1 (Lambers et al., 1998), maka melapisi lantai dengan bahan yang beralbedo rendah akan menurunkan suhu di dalam sistem rumah plastik.
8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 waktu
10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 waktu
8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00
waktu
8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00
Gambar 4.5 dan Tabel 4.1 terlihat pola suhu harian terhadap lantai rumah plastik diberi perlakuan rumput dan tanah. Data yang diambil pada Gambar 4.5 tersebut adalah pada tanggal 27 juni 06 dan tanggal 22 Agustus. Pada tanggal 27 Juni pengujian rumah plastik tipe hexagonal menggunakan rumput, kemiringan β sebesar 25o dan menggunakan plastik PE UV 14 %. Sebagai pembanding digunakan data pengujian pada tanggal 22 Agustus 05, menggunakan plastik PE UV 14 %, menggunakan tanah sebagai lantai.
Pada tanggal 22 Agustus 05 suhu Tc, Tin, Tss dan Ts rata rata harian masing
masing sebesar 44.0 oC, 36.9 oC, 35.7 oC dan 26.7 oC, sedangkan suhu Tc, Tin, Tss
dan Ts rata rata harian pada tanggal 27 Juni 06 masing masing sebesar 40.4 oC,
34.8 oC, 33.4 oC dan 26.2 oC.
Pola suhu rata rata harian dengan perlakuan pemberian rumput pada kondisi cuaca tersebut di atas, dapat menurunkan suhu Tc, Tin, Tss dan Ts, masing masing
sebesar rata rata 3.6 oC , 2.1 oC, 2.3 oC, dan 0.5 oC. Hasil tersebut menunjukkan pada data tersebut pengaruh pemberian rumput lebih dominan pada penurunan suhu di dalam rumah plastik.
Jumlah radiasi yang datang menuju rumah plastik, oleh cover sebagian diserap, sebagian kecil dipantulkan kembali ke angkasa, dan sebagian besar di teruskan (transmisi) ke dalam rumah plastik. Radiasi surya yang di transmisi, kemudian oleh lantai rumah plastik sebagian besar diserap permukaan lantai, sebagian kecil diteruskan ke dalam tanah, dan sebagian dipantulkan kembali menuju cover berupa gelombang panjang.
Gelombang panjang tersebut tidak dapat diteruskan cover ke angkasa, lalu oleh cover gelombang panjang tersebut dipantulkan kembali menuju lantai dan terjadi secara berulang, sehingga terjadi akumulasi gelombang panjang yang terperangkap di dalam rumah plastik yang menyebabkan suhu di dalam rumah plastik (Tin) meningkat.
Apabila lantai rumah plastik diberi perlakuan rumput yang memiliki albedo lebih kecil dari tanah, maka menurunkan kuantitas gelombang panjang yang terperangkap, sehingga akan menurunkan suhu di dalam rumah plastik tersebut.
pengujian pada tanggal 22 Agustus dengan lantai tanah. Adapun pola suhu Tc, Tin,
Tss dan Ts rata rata harian masing masing sebesar 39.2 oC, 35.7 oC, 32.6 oC dan
25.6 oC (22 Agustus 05). Sedangkan pola suhu Tc, Tin, Tss dan Ts rata rata harian
pada 27 Juni 06 masing masing sebesar 37.0 oC, 33.9 oC, 31.1 oC dan 25.1 oC. Pola suhu rata rata harian dengan perlakuan pemberian rumput pada kondisi cuaca tersebut di atas, dapat menurunkan suhu Tc, Tin, Tss dan Ts, masing masing
sebesar rata rata 2.2 oC , 1.8 oC, 1.5 oC, dan 0.5 oC. Hasil tersebut menunjukkan ut pengaruh pemberian rumput lebih dominan pada penurunan suhu pada cover (Tc),
suhu di dalam rumah plastik (Tin) dan suhu permukaan tanah (Tss).
Hasil pengukuran suhu udara rata rata di dalam rumah plastik tipe tunnel, menggunakan plastik PVC adalah sebesar 27.28 oC, dengan sudut kemiringan rata rata cover 27.5 o, tempat penelitian dilakukan di Purwakarta, Indonesia (Impron et al., 2007).
Hasil pengukuran suhu di dalam rumah plastik tipe tunnel, menggunakan plastik menggunakan plastik PE (polyethelene) adalah sebesar 30 oC, tempat penelitian dilakukan di Nuevo Leon, Mexiko (Iga et al., 2007).
Hasil pengukuran yang disajikan pada Tabel 4.1, suhu udara di dalam rumah (Tin) plastik tipe tunnel dengan menggunakan plastik PE berproteksi UV 14 %,
dan sudut kemiringan rata rata cover 36 o, serta mengunakan rumput adalah sebesar 34.3 oC. Pengukuran pada Tabel 4.1 hanya pada pagi (pkl 8.00) hingga sore hari (17.00), tetapi pada pengukuran yang dilakukan pada tanggal 13 Juni 2005 pengukuran berlangsung selama 24 jam, suhu rata rata di dalam rumah plastik (Tin) adalah sebesar 27.4 oC.
Hasil pengukuran Tin tersebut hampir mendekati nilai suhu udara di dalam
rumah plastik yang dilakukan Impron et al. (2007), tetapi lebih rendah hasil pengukuran yang dilakukan (Iga et al., 2007). Hal ini menunjukkan perbedaan konstruksi rumah plastik dan lokasi penelitian yang berbeda berpengaruh pada hasil pengukuran tersebut.
Validasi
(R2) berkisar antara 0.6007 – 0.9978 sehingga model yang dibangun dapat dipercaya.
Koefisien determinasi (R2) tersebut menunjukkan seberapa jauh pengaruh n variabel independent (predictor) terhadap perubahan variabel dependent. Pada kasus ini variabel simulasi sebagai independent dan hasil pengujian sebagai variabel dependent. Nilai koefisien determinasi di atas menunjukkan hubungan antar variabel hasil simulasi dan pengujian yang kuat, sehingga model yang dibangun dapat dipercaya (Sugiyono et al., 2004).
y = 0.9814x
30.0 32.0 34.0 36.0 38.0 40.0
Tss hasil simulasi (C)
25.50 25.60 25.70 25.80 25.90 26.00
Ts hasil simulasi (C)
Ts hasil pengujian (C)
y = 0.9866x
Simulasi pada penelitian ini dilakukan sebagai alat untuk memprediksi suhu di dalam sistem rumah plastik yaitu : suhu cover (Tc), suhu di dalam (Tin), suhu
permukaan tanah (Tss), dan suhu di dalam tanah (Ts). Tabel 4.2 merupakan
parameter parameter yan terlibat dalam melakukan simulasi.
Hasil Simulasi
Pola suhu rata rata cover rumah plastik (Tc), di dalam rumah plastik (Tin),
suhu permukaan rumah plastik (Tss), dan suhu di dalam tanah pada sistem rumah
jenis plastik. Data cuaca pada Tabel 4.3 tersebut yang diambil pada tanggal 22 Agustus 2005 yang merupakan hari cerah.
Tabel 4.3 Pola suhu rata rata harian pada sistem rumah plastik hasil simulasi
Penggunaan plastik PE berproteksi UV hasil simulasi seperti yang disajikan pada Tabel 4.3. Hasil simulasi pada Tabel 4.3 tersebut menunjukkan penggunaan plastik PE berproteksi UV 14 % menghasilkan suhu rata rata cover (Tc, Tin, dan
Tss) terkecil. Penggunaan plastik PE tanpa proteksi UV menghasilkan suhu rata
rata cover (Tc, Tin, dan Tss) terbesar.
radiasi surya inframerah pada plastik PE UV 14 % memiliki nilai terkecil, sedangkan nilai transmisivity radiasi surya inframerah pada plastik PE tanpa proteksi UV memiliki nilai terbesar.
Penggunaan plastik PE berproteksi UV 6 %, dan UV 14 % tidak ber- pengaruh pada suhu di dalam tanah (Ts), hal ini disebabkan radiasi surya yang
ditransmisi oleh lantai sangat kecil sekali, sehingga dapat diabaikan. Suhu di dalam tanah bergantung dari perbedan rata rata suhu permukaan tanah (Ts)
terhadap suhu di dalam tanah (gradient suhu) dan konduktivitas tanah tersebut.
Perlakuan Mengubah Sudut Kemiringan Cover (ß)
Hasil simulasi mengubah sudut ß seperti yang disajikan pada Tabel 4.3. Hasil simulasi tersebut menunjukkan perubahan sudut kemiringan ß dari 0o hingga 90o, menurunkan suhu cover rata rata harian. Perubahan suhu cover tersebut di- sebabkan dengan mengubah kemiringan cover dari 0o hingga 90o nilai kosinus radiasi surya yang datang terhadap garis normal cover tersebut semakin kecil, sehingga intensitas radiasi surya yang datang yang diserap cover semakin kecil, dan suhu cover semakin kecil.
Hasil simulasi menunjukkan mengubah sudut ß tersebut kurang berpengaruh pada suhu udara di dalam (Tin), suhu permukaan tanah (Tss), dan suhu di dalam
tanah (Ts) pada sistem rumah plastik tersebut. Fenomena tersebut disebabkan
koefisien transmisi ke dalam tumah plastik (tc) jauh lebih besar dari pada koe-
fisien absorpsi cover (aabsc), tetapi perubahan sudut ß pada suatu saat
menyebabkan suhu cover bernilai sama dengan suhu udara di dalam rumah plastik. Kondisi tersebut menyebabkan besar koefisien konveksi alami seperti yang ditunjukkan persamaan (2.18) dan (2.19) pada Kajian 1 menjadi minimum, menyebabkan proses perpindahan panas secara konveksi semangkin cepat, dan proses penurunan suhu udara (Tin) di dalam rumah plastik semangkin cepat
Perlakuan Penggunaan Rumput
lakuan tersebut akan menurunkan suhu cover (Tc), suhu udara (Tin), dan suhu
permukaan tanah (Tss) pada sistem rumah plastik.
Perlakuan rumput dilakukan mengingat albedo rumput lebih kecil dari pada albedo tanah, dan menyebabkan berkurangnya kuantitas gelombang panjang yang dipantulkan oleh lantai, sehingga gelombang panjang yang terperangkap di dalam rumah plastik menjadi lebih kecil.
Gelombang panjang yang terperangkap tersebut membawa energi, lalu dapat dikonversikan dan dihitung berbantuan persamaan pindah panas (4.1) hingga (4.3) menjadi suhu cover, suhu udara, dan suhu permukaan tanah pada siste m rumah plastik tersebut.
Penggunaan mulsa dapat dijadikan pilihan lain selain menggunakan rumput atau bahan lantai rumah plastik yang beralbedo rendah, dalam upaya menurunkan suhu udara di dalam rumah plastik tersebut. Penggunaan mulsa tersebut ge- lombang panjang yang dipantulkan oleh lantai akan terperangkap di antara mulsa dan permukaan lantai, sehinnga akan meningkatkan suhu permulaan lantai tersebut.
Pola Suhu Harian Pada Rumah Plastik Tipe Hexagonal dan Tunnel
Pola suhu cover, suhu udara, suhu permukaan tanah, dan suhu di dalam tanah rata rata harian pada sistem rumah plastik disajikan pada Tabel 4.3. Hasil simulasi menunjukkan bahwa pola suhu rata rata harian pada sistem rumah plastik tipe hexagonal lebih tinggi dari pada tipe tunnel.
Simpulan
1. Perbandingan hasil simulasi dan hasil percobaan pada suhu cover rumah plastik, suhu di dalam rumah plastik, suhu permukaan tanah, dan suhu didalam tanah, dengan koefisen determinasi berkisar pada 0.6007 – 0.9978, sehingga model yang dibangun dapat dipercaya.
2. Hasil simulasi menunjukkan pada rumah plastik tipe hexagonal dan tunnel, perlakuaan penggunaan plastik PE berproteksi UV 14 % dapat menurunkan suhu cover (Tc), suhu udara (Tin), dan suhu permukaan tanah (Tss) di dalam
sistem rumah plastik, dengan kondisi ventilasi dipasang saling berhadapan pada bagian atas dan bawah rumah plastik, terhadap penggunaan plastik PE tanpa proteksi UV sebagai pembanding.
3. Hasil simulasi menunjukkan perlakuan mengubah kemiringan cover rumah plastik terhadap bidang horizontal (ß) dari 0o hingga 90o, dapat menurunkan suhu cover (Tc) rumah plastik, dengan kondisi ventilasi dipasang saling ber-
hadapan pada bagian atas dan bawah rumah plastik.
4. Hasil simulasi menunjukkan perlakuan menggantika n tanah dengan rumput sebagai lantai pada rumah plastik tipe hexagonal dan tunnel, dapat me- nurunkan suhu Tc, Tin, dan Tss di dalam sistem rumah plastik, dengan kondisi
ventilasi dipasang saling berhadapan pada bagian atas dan bawah rumah plastik.
5. Hasil simulasi menunjukkan akibat perbedaan bentuk geometri, rumah plastik tipe tunnel memiliki nilai koefisien konveksi alami lebih kecil dan koefisien ventilasi lebih besar dibandingkan tipe hexagonal, mengakibatkan suhu udara di dalam rumah plastik (Tin) tipe tunnel lebih rendah terhadap tipe hexagonal,
