• Tidak ada hasil yang ditemukan

Optimasi Sudut Atap dan Tinggi Dinding pada Rumah Kaca di Daerah Tropika dengan Algoritma Genetik (AG)

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "Optimasi Sudut Atap dan Tinggi Dinding pada Rumah Kaca di Daerah Tropika dengan Algoritma Genetik (AG)"

Copied!
125
0
0

Teks penuh

(1)

OPTIMASI SUDUT ATAP DAN TINGGI DINDING

PADA RUMAH KACA DI DAERAH TROPIKA DENGAN

ALGORITMA GENETIK (AG)

ENI SUMARNI

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

ABSTRACT

Eni Sumarni. Optimization of Greenhouse Roof Angle and Side Wall in Tropical Region by Using Genetic Algorithms (GA). Under the direction of HERRY SUHARDIYANTO dan LEOPOLD OSCAR NELWAN.

The objective of this research was to investigate the influence of roof angle and side wall of a standard peak greenhouse to air temperature inside the greenhouse based on heat transfer equations, investigate the best configuration of greenhouse roof angle and side wall by using genetic algorithms (GA) with a reference of modification cost.

The research was conducted in a standard peak greenhouse located at Leuwikopo experiment site, Department of Agricultural Engineering, Bogor Agricultural University from March to Mei 2007. Data acquisitions were done by using weather station (RM YOUNG 26700 Model), translator, thermocouple, Personal Computer, Hybrid Recorder (HR 2300), Pyranometer (MS-42 model A83182 series), oil bath and standard thermometer. Heat transfer equations to predict air temperature inside the greenhouse were consisted by three elements: 1) greenhouse cover, 2) inside air temperature, and 3) floor and soil layers. Validation was conducted by using linier regression and calculation of Average Percentage of Deviation (APD). The optimization was conducted to know optimum roof angle of greenhouse to decrease air temperature inside the greenhouse. Optimization process includes evaluation, selection, crossover and mutation.

The results showed that the best design factor of roof angle was affected by wind speed and solar radiation. Roof angle 37o are recommended for 0 m/s wind speed, 38o are recommended for 1.1 m/s wind speed, 28o are recommended for 2.4 m/s2 wind speed and 27o are recommended for 3.5 m/s in 340 W/m2 radiation. Roof angle 38o are recommended for 0 m/s wind speed, 39oare recommended for 1.1 m/s wind speed, and 30o are recommended for 2.4 m/s and 3.5 m/s wind speed in 531 W/m2 radiation. Increase in roof angle causes in increase in the cost, considerably. Air temperature inside the greenhouse was affected by climatic condition. Optimization of greenhouse roof angle and side wall by using genetic algorithms can be used as a design tool for greenhouse in tropical region.

(3)

RINGKASAN

Radiasi matahari yang masuk ke dalam greenhouse mempengaruhi suhu udara dalam greenhouse dan keseimbangan panas dalam greenhouse yang pada akhirnya menciptakan kondisi yang berbeda dengan sekitar greenhouse. Besarnya radiasi matahari dipengaruhi oleh lokasi suatu tempat karena perbedaan garis lintang, ketinggian, tanggal dalam setahun dan musim. Sudut datang radiasi matahari yang bervariasi sepanjang hari berpengaruh pada kondisi iklim mikro di dalam greenhouse.

Pendugaan suhu udara di dalam greenhouse diperlukan dalam perancangan greenhouse. Pendugaan dengan menggunakan simulasi berdasarkan persamaan pindah panas dengan mempertimbangkan sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse dan kemiringan sudut atap greenhouse

diharapkan dapat memberikan hasil yang baik. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian hubungan antara kemiringan atap dan tinggi dinding dengan suhu udara di dalam greenhouse. Optimisasi sudut atap dan tinggi dinding yang optimum untuk mendapatkan suhu udara terendah di dalam greenhouse dapat dilakukan menggunakan algoritma genetik (AG). AG adalah metode optimasi menggunakan prinsip ilmu genetik dari teori Darwin untuk mendapatkan tujuan tertentu. Ide dasarnya adalah organisme yang berevolusi dari generasi ke generasi untuk beradaptasi dengan lingkungannya.

Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh sudut atap dan tinggi dinding greenhouse terhadap suhu udara di dalam greenhouse tipe standar peak

dengan prinsip pindah panas, mengetahui modifikasi yang paling baik dari hubungan sudut atap dan tinggi dinding greenhouse tipe standar peak dengan optimasi menggunakan algoritma genetik (AG), dan mengetahui biaya greenhouse

dari hasil optimasi algoritma genetik (AG).

Penelitian dilakukan pada Maret 2007 sampai dengan Mei 2007 di

Greenhouse Departemen Teknik Pertanian, Leuwikopo, IPB. Alat dan Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah greenhouse tipe standar peak, weather station RM YOUNG model 26700, translator, komputer, termokopel, Hybrid Recorder tipe HR 2300, Pyranometer model MS-42 seri A83182, serta oil bath

dan termometer standar. Persamaan keseimbangan panas untuk memprediksi suhu udara di dalam greenhouse dengan mempertimbangkan sudut datang matahari dibagi menjadi tiga elemen, yaitu keseimbangan panas pada penutup greenhouse, keseimbangan panas di permukaan lantai dan lapisan tanah. Validasi dilakukan dengan menggunakan regresi linier dan Average Percentage of Deviation (APD). Optimasi algoritma genetik (AG) yang dikembangkan bertujuan meminimalkan suhu udara rata-rata dalam greenhouse dari variabel perancangan greenhouse, yaitu sudut atap greenhouse.

Hubungan suhu udara dalam greenhouse hasil simulasi dan suhu udara hasil pengukuran menghasilkan persamaan regresi Y = 0.8122x – 3.8547, dengan koefisien determinasi sebesar 0.8305 dan APD sebesar 7.8%. Pada kondisi radiasi matahari 340 W/m2 sudut atap yang disarankan adalah 37o untuk kecepatan angin 0 m/s, sudut atap 38o untuk kecepatan angin 1.1 m/s, sudut atap 28o untuk kecepatan angin 2.4 m/s dan 27o untuk kecepatan angin 3.5 m/s. Pada kondisi radiasi 531 W/m2 sudut atap yang disarankan adalah 38o untuk kecepatan angin 0

(4)

satuan luas atap lebih tinggi dari pada dinding greenhouse, sehingga semakin besar atap, maka semakin besar biaya. Greenhouse dengan kemiringan atap 27o sampai 30o membutuhkan biaya Rp. 38.588.700 sampai Rp. 38.718. 100. Sudut kemiringan atap 37o sampai 39o membutuhkan biaya Rp.39.341.300 sampai Rp. 39.490.200.

Hasil optimasi menunjukkan bahwa suhu udara di dalam greenhouse

(5)

OPTIMASI SUDUT ATAP DAN TINGGI DINDING

PADA RUMAH KACA DI DAERAH TROPIKA DENGAN

ALGORITMA GENETIK (AG)

ENI SUMARNI

Tesis

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada

Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(6)

Judul Tesis : Optimasi Sudut Atap dan Tinggi Dinding pada Rumah Kaca di Daerah Tropika dengan Algoritma Genetik (AG)

Nama : Eni Sumarni NRP : F151050021

Disetujui Komisi Pembimbing

Dr. Ir. H.Herry Suhardiyanto, M.Sc. Ketua

Dr. Leopold Oscar Nelwan, STP, M.Si. Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr. Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.

(7)

(8)

© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2007 Hak cipta dilindungi

Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor , sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apa pun, baik cetak, fotokopi,

(9)

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Optimasi Sudut Atap dan Tinggi Dinding pada Rumah Kaca di Daerah Tropika dengan Algoritma Genetik (AG) adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir.

Bogor, Agustus 2007

(10)

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan Rahmat dan ridho-Nya, sehingga tesis tentang Optimasi Sudut Atap dan Tinggi Dinding pada Rumah Kaca di Daerah Tropika dengan Algoritma Genetik (AG) dapat terselesaikan. Tesis ini sebagai salah satu syarat mendapatkan gelar Magíster Sains pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian Sekolah Pascasarjana IPB.

Pada kesempatan ini disampaikan tarima kasih kepada:

1. BPPS DIKTI yang telah memberikan dana sehingga aktivitas studi dan penelitian ini dapat berjalan.

2. Dr. Ir. H. Herry Suhardiyanto, MSc. Dan Dr. Leopold Oscar Nelwan, STP. Msi. sebagai komisi pembimbing atas bimbingan, arahan dan perhatiannya. 3. Dr. Ir. Suroso, MAgr. sebagai penguji, atas saran perbaikannya.

4. Institut Pertanian Bogor yang telah memberikan kesempatan studi di Program Studi Pascasarjana Ilmu Keteknikan Pertanian.

5. Universitas Jenderal Soedirman, Purwokerto yang telah memberikan ijin studi di Program Studi Pascasarjana Ilmu Keteknikan Pertanian.

6. Noor Farid, suamiku, Dilla, Dina, dan Nanda anakku atas dukungan semangat dan doa.

7. Ibu dan Bapak atas dukungan dan nasehatnya.

8. Pak Ahmad, Pak Harto, Pak Eman, Mas Firman, Titin, Dona, Khafid, Eka, Dewi, Iwa, Shinta, Yuni, Anne, Slamet Widodo, Rudiyanto, Sofyan, Nunik, Tika, Mba Dewi, Faida dan rekan-rekan satu angkatan pada Program Pascasarjana Ilmu Keteknikan Pertanian atas bantuan selama penyelesaian tesis ini.

9. Semua pihak yang telah tekun membantu pelaksanaan penelitian ini. Semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

Bogor, Agustus 2007

(11)

RIWAYAT HIDUP

Eni Sumarni dilahirkan di Cilacap pada tanggal 8 Agustus 1979 , anak pertama dari lima bersaudara dari orang tua Bapak Dirin dan Ibu Sumarni. Tahun 1997 lulus dari SMU N 1 Kroya, selanjutnya pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB jalur USMI pada Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB.

(12)

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ... v

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR LAMPIRAN ... xi

DAFTAR SIMBOL ... x

PENDAHULUAN ... 1

Latar Belakang ... 1

Tujuan Penelitian ... 3

Manfaat Penelitian ... 3

TINJAUAN PUSTAKA ... 4

Greenhouse sebagai Lingkungan Tumbuh Tanaman ... 4

Suhu Udara dalam Greenhouse ... 5

Radiasi Matahari dann Geometri Matahari ... 5

Ventilasi ... 7

Simulasi Suhu Udara dalam Greenhouse ... 8

Algoritma Genetik (AG) ... 9

PENDEKATAN TEORITIS ... 13

Radiasi Matahari pada Bidang Horizontal ... 13

Radiasi Matahari pada Permukaan Penutup Atap ... 15

Pindah Panas dalam Greenhouse ... 16

BAHAN DAN METODE ... 21

Waktu dan Tempat ... 21

Bahan dan Alat ... 21

Metode Penelitian ... 23

HASIL DAN PEMBAHASAN ... 31

Sudut Datang Matahari pada Penutup Atap Greenhouse ... 31

Model Pindah Panas dalam Greenhouse ... 35

Validasi Model ... 42

Optimasi Sudut Atap dan Tinggi Dinding dengan Algoritma Genetik ... 43

Biaya Greenhouse Hasil Optimasi ... 43

SIMPULAN DAN SARAN ... 66

Simpulan ... 66

(13)
(14)

DAFTAR TABEL

Halaman 1 Prosentase distribusi energi radiasi matahari di atmosfer dan permukaan

bumi ... 6

2 Konstanta yang digunakan dalam simulasi pendugaan suhu udara dalam greenhouse ... 39

3 Perbedaan suhu udara dalam greenhouse hasil simulasi dengan hasil pengukuran tanggal 29 Maret 2007 sampai 2 April 2007 ... 40

4 Data input algoritma genetik ... 44

5 Parameter algoritma genetik ... 44

6 Hasil optimasi AG untuk radiasi rata-rata 340 W/m2 ... 45

7 Hasil optimasi AG untuk radiasi rata-rata 531 W/m2 ... 45

(15)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 Tahapan algoritma genetik ... 12

2 Sudut datang radiasi matahari pada permukaan horizontal ... 13

3 Sudut datang radiasi matahari pada atap bangunan berorientasi timur barat ... 15

4 Sudut radiasi matahari pada kemiringan atap berorientasi Utara-Selatan ... 16

5 Lingkungan termal greenhouse ... 17

6 Tampak depan greenhouse existing ... 21

7 Greenhouse standar peak existing yang digunakan sebagai bahan analisis .. 22

8 Skema titik pengukuran pada greenhouse ... 23

9 Penggunaan alat pada greenhouse ... 29

10 Diagram alir proses optimasi algoritma genetik ... 30

11 Perubahan radiasi matahari harian selama pengukuran ... 31

12 Radiasi total harian selama pengukuran ... 32

13 Kosinus sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse yang berorientasi Utara-Selatan pada tanggal 29 Maret 2007 ... 32

14 Radiasi matahari yang sampai ke dalam greenhouse dari bahan penutup polycarbonate ... 34

15 Transmisi radiasi matahari yang melalui polycarbonate sesuai dengan sudut datang radiasi matahari ... 34

16 Kecepatan angin di sekitar greenhouse ... 36

17 Suhu udara di luar dan di dalam greenhouse ... 37

18 Kelembaban udara di sekitar greenhouse ... 37

19 Suhu udara greenhouse hasil simulasi dan hasil pengukuran tanggal 29 Maret 2007 ... 41

20 Suhu udara dalam greenhouse hasil simulasi dengan hasil pengukuran tanggal 30 Maret 2007 ... 41

(16)

22 Suhu udara dalam greenhouse hasil simulasi dengan hasil pengukuran

(17)

angin 0 m/s, radiasi 531 W/m2 ... 53 39 Grafik perubahan suhu udara dalam greenhouse selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, radiasi 531 W/m2 ... 53 40 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, radiasi 531 W/m2 ... 54 41 Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, radiasi 531 W/m2... 54 42 Grafik perubahan suhu udara dalam greenhouse selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, radiasi 531 W/m2 ... 55 43 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, radiasi 531 W/m2 ... 55 44 Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, radiasi 531 W/m2... 56 45 Grafik perubahan suhu udara dalam greenhouse selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, radiasi 340 W/m2 ... 56 46 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, radiasi 340 W/m2 ... 57 47 Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, radiasi 531 W/m2... 57 48 Greenhouse hasil optimasi AG ... 61

(18)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Diagram alir program untuk memprediksi suhu udara dalam greenhouse .. 76 2 Analisis harga satuan pekerjaan greenhouse... 77 3 Hasil pengukuran kondisi cuaca sekitar greenhouse ... 78 4 Populasi awal proses optimasi kondisi kecepatan angin 0 m/s, 340 W/m2 .. 80 5 Populasi akhir proses optimasi kondisi kecepatan angin 0 m/s, 340 W/m2 . 81 6 Perubahan fitness selama proses optimasi kondisi kecepatan angin 0 m/s

(19)

DAFTAR SIMBOL

AH Tinggi rata-rata greenhouse, m

Absc1 Absorptivitas penutup greenhouse terhadap gelombang pendek, %

Absc2 Absorptivitas penutup greenhouse terhadap gelombang panjang, %

Abss Absorptivitas lantai, %

Ca Panas jenis udara volumetrik, kJ/m3oC

Cc Panas jenis volumetrik van penutup, kJ/m3oC

Cf Panas jenis volumetrik lantai, kJ/m3oC

dT/dt Perubahan suhu tiap satuan waktu, oC/s EP Tinggi greenhouse, m

EQT Equation of Time

Fiv Fluk volume pertukaran udara, m3/s

h Sudut jam matahari, o

hf Koefisien pindah panas konveksi dari permukaan lantai ke udara

dalam, W/oC

hi Koefisien pindah panas konveksi dari penutup bagian dalam ke

udara dalam, W/oC

hv Koefisien pindah panas konveksi karena pengaruh ventilasi, W/oC

hw Koefisien pindah panas konveksi di penutup bagian luar karena

pengaruh angin, W/oC

K Kosinus sudut datang radiasi matahari

Ks Kosinus sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse

yang menghadap ke selatan

Ku Kosinus sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse

yang menghadap ke utara

Kstd Kosinus sudut datang radiasi matahari untuk penutup standar peak greenhouse

ks Kondukstivitas panas tanah, W/mK L Panjang greenhouse, m

(20)

n Julian day

N Jumlah data pengukuran

Qoi Data pengukuran ke-

Qci Data hasil simulasi ke-

RAD Radiasi matahari pada bidang horizontal, W/m2 RH Kelembaban udara sekitar greenhouse, % RP Tinggi greenhouse di tengah, m

SBC Konstanta Stefan Boltzman, 5.67E-8 W/m2K SW

r

Lebar span, m

Rasio luas atap terhadap lantai

TBL Suhu udara tanah di bawah lapisa tanah yang dianggap konstan, oC Tc Suhu udara penutup greenhouse, oC

Tf Suhu udara permukaan lantai, oC

Tin Suhu udara dalam greenhouse, oC

Tout Suhu udara sekitar greenhouse, oC

Tsky Suhu langit, oC

W Lebar greenhouse, m

zo Ketebalan lapisan tanah yang mewakili suhu udara permukaan tanah, m

z1 Ketebalan lapisan tanah yang mewakili lapisan pertama, m

α Altitude atau ketinggian matahari, o

β Sudut kemiringan permukaan terhadap horizontal, o

θ Sudut deklinasi matahari, o

θz Sudut zenit matahari, o

φ Latitude, o

(21)

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Greenhouse (rumah kaca) adalah bangunan yang diupayakan untuk pengendalian lingkungan bagi kepentingan tanaman (Tchamitchian et al., 2005; Perret et al., 2005; Tawegoum et al., 2006). Perbedaan iklim dan cuaca harian di daerah tropis dan sub tropis, menyebabkan terjadinya perbedaan fungsi

greenhouse. Greenhouse di daerah tropis adalah sebagai pelindung tanaman dari terpaan angin, hujan, hama maupun penyakit. Greenhouse di daerah beriklim sub tropis, berfungsi sebagai penjebak panas karena rendahnya radiasi matahari yang sampai ke tanaman. Bentuk greenhouse di Indonesia cenderung meniru bentuk

greenhouse di negara subtropis yang kondisi iklimnya berbeda. Masalah yang timbul adalah tingginya suhu udara dalam greenhouse.

Radiasi matahari yang masuk ke dalam greenhouse mempengaruhi suhu udara dalam greenhouse. Radiasi matahari yang sampai ke dalam greenhouse

sangat berpengaruh terhadap keseimbangan termal dalam greenhouse yang pada akhirnya menciptakan kondisi termal yang berbeda dengan kondisi di sekitar

greenhouse.

Besarnya radiasi matahari dipengaruhi oleh lokasi suatu tempat karena perbedaan garis lintang, ketinggian dan musim (Giacomelli dan Roberts, 1993). Bentuk dan bahan atap greenhouse mempengaruhi transmisivitas radiasi matahari yang masuk ke dalam greenhouse (Kurata et al., 1991). Penggunaan bahan atap yang tidak tepat dapat menaikkan suhu, sehingga dapat menyebabkan cekaman pada tanaman (Shen dan Yu, 2002; Shih, 2002). Transmisi radiasi ke dalam

greenhouse dapat dikendalikan dengan desain geometri atap yang baik (Soriano et al., 2004), sedangkan tingginya suhu udara di dalam greenhouse dapat dikurangi dengan desain ventilasi yang baik (Soegijanto, 1998; Teitel et al., 2005).

(22)

berpengaruh terhadap kondisi iklim pertumbuhan tanaman (Wang dan Boulard, 2000; Toor et al., 2006).

Bentuk greenhouse yang ideal untuk memaksimumkan transmisivitas radiasi matahari adalah rounded, tetapi bentuk ini memiliki kekurangan dalam ukuran dan penanaman. Alternatif bentuk konvensional dapat dipilih dengan kemiringan atap 25o sampai 35o, kemiringan tersebut lebih efesien dalam menstransmisikan radiasi matahari (Walls, 1993). Bentuk greenhouse di negara tropis dengan bukaan atap lebih cocok, karena di daerah tropis penerimaan sinar matahari relatif lebih banyak, sehingga bentuk ruang harus memungkinkan sirkulasi udara lebih lancar (Widyastuti, 1993).

Menurut penelitian terdahulu, suhu udara di dalam greenhouse pada saat radiasi matahari tinggi dapat mencapai nilai 43oC (Widyarti et al., 2004). Alternatif metode untuk mencegah terlalu tingginya suhu udara di dalam

greenhouse berdasarkan analisis laju ventilasi alami sudah dilakukan, tetapi berdasarkan pengaruh sudut kemiringan atap belum dikaji.

Pendugaan suhu udara di dalam greenhouse diperlukan dalam perancangan greenhouse. Pendugaan dengan menggunakan simulasi berdasarkan persamaan pindah panas dengan mempertimbangkan sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse dan kemiringan sudut atap greenhouse

diharapkan dapat memberikan hasil yang baik. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian hubungan antara kemiringan atap dan tinggi dinding dengan suhu udara di dalam greenhouse.

Penelitian pendugaan suhu udara di dalam greenhouse dengan menggunakan prinsip pindah panas telah dilakukan oleh Takakura et al. (1971), Avissar et al.(1982), Romdhonah (2002), dan Nuryawati (2006), tetapi belum diperoleh hubungan sudut kemiringan atap dan tinggi dinding yang optimum untuk suhu udara di dalam greenhouse. Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan menggunakan metode algoritma genetik (AG).

(23)

Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui pengaruh sudut atap dan tinggi dinding greenhouse terhadap suhu udara di dalam greenhouse tipe standar peak dengan prinsip pindah panas. 2. Mengetahui modifikasi yang paling baik dari hubungan sudut atap dan tinggi

dinding greenhouse tipe standar peak dengan optimasi menggunakan Algoritma Genetik (AG).

3. Mengetahui biaya greenhouse yang diperlukan dari hasil optimasi Algoritma Genetik (AG).

Manfaat Penelitian

(24)

TINJAUAN PUSTAKA

Greenhouse Sebagai Lingkungan Tumbuh Tanaman

Faktor lingkungan berperan penting untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman dengan kualitas prima. Karakteristik gen tertentu suatu tanaman tidak akan muncul seperti yang diharapkan bila tidak didukung penyediaan kondisi lingkungan yang sesuai (Tamrin, 2005).

Greenhouse (rumah kaca) adalah bangunan yang diupayakan untuk pengendalian lingkungan tanaman (Mastalerz, 1977; Tiwari dan Goyal, 1998, 1993; Hanan et al., 1978). Pemilihan bentuk greenhouse tergantung pada kondisi lingkungan dan jenis tanaman yang dibudidayakan (Tika, 1980).

Penggunaan greenhouse sebagai rumah tanaman akan berpengaruh terhadap iklim mikro yang berbeda dengan lingkungan luar. Hal ini disebabkan terbatasnya pertukaran udara dengan lingkungan luar dibandingkan dengan udara tanpa penutup, sehingga mempengaruhi keseimbangan massa dan energi di dalam

greenhouse dan terjadinya perubahan radiasi gelombang pendek menjadi radiasi gelombang panjang oleh penutup greenhouse yang menyebabkan kenaikan suhu udara di dalam greenhouse (Bot, 1993)

(25)

Suhu Udara dalam Greenhouse

Energi matahari yang masuk ke dalam greenhouse secara radiasi dipantulkan dari berbagai permukaan. Energi ini diserap tanaman, lantai dan lain-lain. Energi tersebut kemudian diubah menjadi panas. Kelebihan energi dihamburkan sebagai panas laten transpirasi, memanaskan udara dalam

greenhouse secara konduksi dan konveksi atau dipancarkan sebagai radiasi gelombang panjang. Energi yang dipancarkan sebagai radiasi gelombang panjang ini terperangkap dalam greenhouse dan memanaskan udara di dalamnya sehingga suhu udara akan naik (Businger, 1963; Bot, 1993; Takakura, 1991). Menurut penelitian terdahulu, suhu udara di dalam greenhouse pada saat radiasi matahari tinggi dapat mencapai nilai 43oC (Widyarti et al., 2004).

Faktor yang mempengaruhi besarnya suhu udara dalam greenhouse adalah tingkat intensitas radiasi matahari, besar kecilnya perubahan panas akibat transpirasi tanaman, besar kecilnya panas yang hilang melalui atap atau dinding, besar kecilnya panas yang diserap tanaman untuk proses fotosintesis dan besar kecilnya panas yang hilang melalui ventilasi serta bahan konstruksi (Walker, 1965).

Hanan et al. (1978) menyatakan, bahwa garis lintang merupakan faktor utama yang mempengaruhi suhu udara di dalam greenhouse. Faktor lain adalah altitude atau ketinggian matahari, kondisi topografi yang mempengaruhi pergerakan angin dan panjang hari.

Radiasi Matahari dan Geometri Matahari

Radiasi matahari merupakan faktor penting pada lingkungan greenhouse. Radiasi matahari berpengaruh terhadap kondisi iklim pertumbuhan tanaman dalam greenhouse (Wang dan Boulard, 2000; Hammer et al., 1945; McCollum, 1954; Toor et al., 2006).

(26)

radiasi pantulan adalah radiasi yang dipantulkan dari permukaan yang berdekatan dengan benda tersebut (Jansen, 1995; Kreith, 1986; Tiwari dan Goyal, 1998).

Radiasi matahari ditransmisikan (transmisivitas), dipantulkan (reflectance) atau diserap (absorptivitas) oleh atmosfer dan penutup greenhouse. Transmisivitas dan reflektivitas merupakan bagian yang penting, karena dipengaruhi sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse, sedangkan absorptivitas hampir konstan untuk semua sudut datang radiasi matahari dari 0 o sampai 90o (Takakura, 1989). Radiasi matahari yang ditransmisikan dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman, tetapi aktualnya hanya sekitar 1-5% yang sampai ke tanaman. Kemampuan pindah panas penutup greenhouse diperlukan dalam desain

greenhouse (Giacomelli dan Roberts, 1993).

Radiasi matahari diterima oleh permukaan penutup greenhouse, baik yang tembus cahaya maupun yang tidak (opaque). Permukaan yang tembus cahaya akan memberikan perolehan panas yang lebih besar (Soegijanto, 1998). Energi matahari yang ditransmisikan melalui bahan penutup greenhouse digunakan untuk proses fotosistesis tanaman (Giacomelli dan Roberts, 1993). Kemampuan bahan penutup greenhouse meneruskan radiasi gelombang panjang yang diperlukan tanaman sangat penting.

Photosynthetically active radiation (PAR) meningkat 42.9% dari energi total pada permukaan tanah bergantung pada kondisi atmosfir (Ting dan Giacomelli, 1987). Tabel 1 memperlihatkan distribusi energi radiasi matahari pada beberapa jenis bahan penutup greenhouse.

Tabel 1 Prosentase distribusi energi radiasi matahari di atmosfer dan permukaan bumi

Panjang Gelombang Atmosfer Permukaan Bumi

UV (390-400nm) 8.6 6.4

PAR (400-700nm) 38.2 42.9

FR (700-850nm) 16.5 15.2

IR (850-2800nm) 33.9 34.2

(27)

Jumlah radiasi matahari pada suatu titik tertentu adalah radiasi matahari global atau total. Kondisi tersebut dipengaruhi oleh kondisi langit (berawan atau tidak) (Soegijanto, 1998) , waktu dalam satu tahun, latitude dan geometri matahari (Tian et al., 2001), arah orientasi bangunan (Wang dan Boulard, 2000).

Radiasi matahari mempunyai ciri khas, yaitu selalu berubah-ubah menurut keadaan atmosfer dan geometri radiasi matahari.Geometri matahari berhubungan dengan deklinasi matahari (δ), sudut jam matahari (ω), sudut zenit matahari (θz)

dan altitude atau ketinggian matahari (α).

Posisi matahari yang bervariasi dalam satu tahun diperlukan untuk menghitung intensitas radiasi matahari yang diterima sebuah permukaan (Tiwari

et al., 1998). Latitude lokasi sebuah greenhouse dalam satu tahun berpengaruh terhadap sudut radiasi matahari pada permukaan bumi. Semakin selatan latitude maka semakin tinggi matahari di atas horison dalam pertengahan musim dingin (Businger, 1963).

Geometri berhubungan dengan bidang orientasi tertentu ke bumi pada suatu waktu (bidang yang bergerak maupun yang tidak bergerak relatif terhadap bumi) dan masuknya radiasi matahari, yaitu posisi matahari relatif terhadap bidang (Duffie et al., 1980).

Ventilasi

Gerakan angin dapat dilihat sebagai vektor yang memiliki besaran dan arah. Secara mikro, angin penting dalam proses pertukaran udara, oksigen dan karbondioksida. Angin dapat dibatasi sebagai gerakan horisontal udara relatif terhadap permukaan bumi. Batasan ini berasumsi bahwa seluruh gerakan udara secara vertikal kecepatannya dapat diabaikan karena relatif rendah (< 1 m/s), akibat diredam oleh gaya gravitasi bumi (Handoko, 1995). Arah angin dibatasi sebagai arah asalangin bertiup. Kecepatan pergerakan horizontal jauh lebih besar dan mempengaruhi proses-proses cuaca.

(28)

yang harus dipindahkan ke luar ruangan terlalu besar (soegijanto, 1998). Pertukaran udara di dalam greenhouse dengan udara di luar greenhouse

diperlukan untuk menurunkan suhu udara, mengurangi kelembaban, dan menjaga tersedianya CO2 yang sangat penting bagi tanaman. Greenhouse yang

menggunakan ventilasi alami pada sisi greenhouse dan atap sangat tergantung pada faktor termal dan angin agar terjadi sirkulasi udara pada bangunan tersebut (Boulard et al., 1997).

Kozai dan Sase (1978) menyatakan bahwa ketika kecepatan angin kurang dari 2 m/s, maka jumlah pergantian udara tergantung pada perbedaan suhu uadara di dalam dan diluar bangunan. Apabila kecepatan angin lebih besar dari 2 m/s, maka jumlah pergantian udara tergantung pada jumlah span.

Efek termal timbul karena perbedaan suhu udara di dalam dan di luar

greenhouse. Gelombang panjang yang terperangkap di dalam greenhouse akan meningkatkan suhu udara dan menurunkan kerapatan di dalam greenhouse. Perbedaan kerapatan menyebabkan perbedaan tekanan udara di dalam dan di luar

greenhouse, sehingga akan terjadi aliran udara keluar masuk greenhouse melalui bukaan (Brockett dan Albright, 1998; Randall dan Boon, 1997).

Semakin besar kecepatan angin, maka laju ventilasi akan semakin besar. Jumlah pergantian udara tersebut tergantung pada sisi-sisi ventilasi, letak ventilasi, besar bukaan ventilasi, dan jumlah span. Ventilasi alami dapat dicapai dengan pertukaran udara melalui bukaan greenhouse yang terjadi karena perbedaan tekanan di dalam dan di luar greenhouse. Optimasi sistem ventilasi alami memerlukan pengetahuan mengenai hubungan laju dan pola aliran udara pada berbagai kondisi cuaca dan karaketristik struktur greenhouse.

Simulasi Suhu Udara dalam Greenhouse

(29)

elemen yaitu lapisan penutup, udara dalam, kanopi tanaman dan lapisan tanah menggunakan 25 persamaan differensial yang rumit. Model ini melibatkan sudut datang radiasi matahari pada kesetimbangan panas di penutup greenhouse.

Pengendalian suhu udara di dalam greenhouse juga telah dilakukan oleh Nishina et al., (2005) dengan menggunakan sistem identifikasi. Modifikasi lingkungan dalam greenhouse untuk pertumbuhan tanaman oleh Boulard et al., (2005); Rostov et al., (2002) ; Nielsen dan Madsen, (2005); Straten (2005); Young dan Lees (2005).

Fiendy (2005) melakukan analisis modifikasi disain greenhouse stándar peak untuk mengetahui laju aliran udara di dalam greenhouse sebagai upaya pengendalian alami bangunan. Teknik visual dan kuantifikasi laju aliran udara melalui ventilasi alami juga telah dikembangkan oleh peneliti terdahulu (Wang et al., 1999; Boulard et al., 2000; Teitel et al., 2005).

Rhomdonah (2002), mengembangkan model simulasi untuk memprediksi suhu dalam greenhouse dengan menggunakan prinsip pindah panas dan sudut datang radiasi matahari, kemudian dikembangkan dengan jaringan syaraf tiruan (ANN) (Nuriyawati, 2006). Model persamaan pindah panas dibagi menjadi tiga elemen, yaitu lapisan atap, udara dalam greenhouse, permukaan lantai dan lapisan tanah.

Algoritma Genetik

Salah satu teknik optimasi yang banyak digunakan akhir-akhir ini adalah algoritma genetik (AG). Penggunaannya dalam kontrol greenhouse dilakukan oleh Ursem et al. (2002), optimisasi penjadwalan air irigasi oleh Nixon et al., (2001), optimisasi tata guna lahan oleh Matthews (2001), penjadwalan pemasokan larutan nutrisi pada sistem aeroponik tanaman kangkung Zulaedah (2005), perencanaan golongan pemberian air Soehadi et al., (2006).

AG menggunakan analog alami, yaitu adaptasi evolusi biologis, individu-individu terbaik dalam suatu populasi akan mengalami persilangan dan mutasi, individu yang lebih baik dapat bertahan, sedangkan yang lemah akan punah.

(30)

Masing-masing kromosom mempunyai nilai fitness yang bersesuaian dengan kelayakan solusi permasalahan. Beberapa individu dalam populasi dengan nilai

fitness lebih baik, berpeluang untuk beriterasi (reproduksi). Dalam prosesnya akan terjadi rekombinasi (cross over) dan mutasi. Setelah mengalami seleksi akan menghasilkan individu-individu baru yang diharapkan merupakan solusi yang paling mungkin. Agar jumlah populasi sama dengan populasi generasi sebelumnya, maka individu dengan nilai fitness rendah dibuang. Generasi berikutnya hanya dipilih yang mempunyai nilai fitness terbaik. Proses ini diulang sampai generasi yang didinginkan atau nilai fungsi fitness yang paling tinggi untuk penyelesaian permasalahan.

Salah satu kelebihan AG adalah mampu belajar dan beradaptasi, yaitu hanya memerlukan informasi tentang struktur kromosom (individu) dan bentuk fungsi fitness dari permasalahan yang dihadapi kemudian akan mencari solusi terbaik untuk permasalahan yang dihadapi (Yandra dan Hermawan, 2000). AG mempunyai karakteristik yang berbeda dengan prosedur pencarian atau teknik optimasi lainnya. Berikut adalah karakteristik AG sehingga membedakan dengan teknik optimasi lainnya: 1) AG bekerja dengan pengkodean himpunan solusi permasalahan berdasarkan parameter yang telah ditetapkan, 2) AG melakukan pencarian pada sebuah populasi dari sejumlah individu-individu yang merupakan solusi permasalahan, bukan hanya dari sebuah individu, 3) AG menggunakan informasi fungsi objektif (fitness), sebagai cara untuk mengevaluasi individu yang mempunyai solusi yang terbaik, bukan turuan dari suatu fungsi.

Variabel-variabel yang digunakan pada AG sebagai berikut: 1) Fungsi

fitness, yang dimiliki oleh masing-masing individu untuk menentukan tingkat kesesuaian individu tersebut dengan kriteria yang ingin dicapai, 2) Populasi jumlah individu dilibatkan dalam setiap generasi, 3) Peluang (probabilistik) terjadi rekombinasi pada suatu generasi, 4) Peluang terjadi mutasi pada setiap transfer bit, dan 5) Jumlah generasi yang akan dibentuk yang menetukan lama dari penerapan AG.

(31)
(32)
[image:32.612.135.458.93.602.2]

Gambar 1 Tahapan Algoritma Genetik Seleksi

Selesai

Generasi > target generasi

Ya Tidak

Populasi awal

Fungsi fitness

Mutasi Rekombinasi Pengurutan dan

(33)

PENDEKATAN TEORITIS

Radiasi Matahari pada Bidang Horisontal

Matahari merupakan sumber energi terbesar. Radiasi matahari yang sampai permukaan bumi ada yang diserap dan dipantulkan kembali. Dua komponen radiasi matahari adalah radiasi langsung (direct radiation) dan radiasi diffuse (W/m2) (Takakura, 1989). Radiasi matahari langsung adalah radiasi matahari yang dipancarkan tanpa di baurkan. Radiasi matahari diffuse radiasi matahari langsung yang dibaurkan (Duffie dan Beckman, 1980).

Ketinggian matahari (α), sudut datang radiasi matahari sesaat pada permukaan (θ) dan azimut matahari (ψ) mempengaruhi besar sudut datang radiasi matahari (Esmay et al., 1986). Gambar 2 memperlihatkan sudut datang radiasi matahari pada permukaan horisontal.

Gambar 2 Sudut datang radiasi matahari pada permukaan horizontal (Lunde, 1980)

Sudut datang radiasi matahari (θ) pada permukaan penutup greenhouse bergantung arah orientasi atap dan altitude matahari (Esmay et al., 1986; Duffie dan Beckman, 1980). Altitude matahari (α) di suatu tempat pada latitude (φ) dapat diketahui dengan persamaan:

δ

φ

δ

φ

α

cos cos cos sin sin
(34)

δ merupakan deklinasi matahari dalam derajat dan ω merupakan sudut jam matahari. Deklinasi matahari adalah sudut yang dibentuk oleh matahari dengan bidang equator yang setiap saat dapat diperkirakan (Jansen, 1995; Duffie dan Beckman, 1980; Esmay et al., 1986). Deklinasi surya diduga dengan persamaan berikut (Cooper, 1969):

⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = 365 284 360 sin 45 . 23 n

δ ...(2)

Sudut jam matahari besarnya 15o per jam, negatif pada pagi hari, sama dengan nol pada siang hari dan positif pada sore hari. n merupakan hari dari tahun yang bersangkutan (Julian Day). Sudut jam matahari wilayah Indonesia bagian barat dengan lokasi pada longitude adalah:

(

)

15

15 105

12 LGT EQT x

WIB h ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − + −

= ...(3)

EQT merupakan persamaan waktu menurut Caruthers et al. (1990) adalah:

( )

( )

( )

( )

t

( )

t

( )

t
(35)

Radiasi Matahari pada Penutup Atap

Gambar 3 Sudut datang radiasi matahari pada atap bangunan berorientasi timur-barat (Esmay et al., 1983)

Gambar 3 memperlihatkan sudut datang radiasi matahari pada kemiringan atap bangunan berorientasi timur-barat di belahan bumi utara. K adalah cosinus dari sudut radiasi matahari. Atap yang menghadap utara dengan sudut kemiringan

β terhadap horisontal nilai K dapat dihitung dengan persamaan(Esmay et al.,1983):

(

−β −α

)

= o

u

K cos 90 ...(5)

Atap yang menghadap selatan adalah:

(

+

β

α

)

= o

s

K cos90 ...(6)

Kosinus sudut datang radiasi matahari untuk penutup greenhouse tipe standard peak, Ksp adalah:

(36)

Sudut datang radiasi matahari pada kemiringan atap bangunan berorientasi utara-selatan dapat dilihat pada Gambar 4. Nilai K dari atap yang menghadap timur dan barat dapat diperoleh dengan persamaan berikut (Esmay et al.,1986):

(

90 α

)

cosβ

cos −

= = s

u K

K ...(8)

Gambar 4 Sudut radiasi matahari pada kemiringan atap berorientasi Utara-Selatan (Esmay et al., 1983)

Pindah Panas dalam Greenhouse

Bangunan greenhouse mendapatkan panas dan kehilangan panas melalui peristiwa perpindahan panas secara radiasi, konveksi dan konduksi. Skema proses perpindahan panas pada greenhouse dapat dilihat pada Gambar 5.

(37)

Gambar 5 Lingkungan termal greenhouse

Suhu udara penutup greenhouse (Tc), suhu udara dalam greenhouse (Tin),

dan lapisan tanah (Tf dan Tz1) dihiitung dari kondisi batas suhu udara di luar greenhouse (Tout) dan suhu udara di bawah lapisan tanah (TBL). Perpindahan

panas antar lapisan menurut Bot (2001) adalah:

Penutup Greenhouse dengan Udara Luar

Panas konveksi yang terjadi dari penutup ke udara luar karena pengaruh angin diasumsikan sebagai konveksi paksa, sehingga kecepatan angin di luargreenhouse (WS) sangat berpengaruh dan dijadikan input setiap jam. Koefisien pindah panas konveksi karena pengaruh angin (hw) pada permukaan

datar adalah:

hw= 5.7 + 3.8 WS ...(9)

Pindah panas radiasi thermal dengan langit dihitung dengan persamaan berikut:

(

)

(

4 4

)

2 +273 −( + 273)

= c sky

t SBCxAbsc x T T

R

Radiasi gelombang pendek

Reradiasi gelombang panjang (terperangkap)

Konveksi

Ventilasi alamiah

Konduksi Evaporasi

Konveksi Ventilasi alamiah Radiasi gelombang

(38)

Absc2 adalah absorptivitas bahan penutup terhadap gelombang panjang. Tsky tidak

diukur, tetapi didekati dengan persamaan berikut (Duffie et al., 1974):

5 . 1

0552 .

0 out

sky xT

T = ...(11)

Radiasi matahari yang diperhitungkan merupakan radiasi matahari pada permukaan horizontal dikalikan dengan sudut datang penutup greenhouse (K) dan absorptivitas bahan penutup terhadap radiasi gelombang pendek (Absc1) seperti

persamaan berikut:

R = RAD x Absc1 x K ...(12)

Penutup Greenhouse dengan Udara Dalam

Pindah panas konveksi yang terjadi karena perbedaan suhu udara penutup

greenhouse dan udara dalam (konveksi bebas) dan pergerakan udara dalam

greenhouse karena ventilasi dan sirkulasi udara (konveksi paksa), sehingga konveksi paksa menjadi dominan (Bot, 2001). hi dapat diketahui dengan

persamaan berikut (Holman, 1994):

(

)

(

)

4

1

/ 30

.

1 x T T L

hi = cin ...(13)

Pindah panas radiasi thermal dihitung dengan perkalian antar konstanta Boltzman dengan suhu udara absolut penutup greenhouse dan suhu udara absolut komponen tidak tembus cahaya.

Permukaan Lantai dengan Udara dalam Greenhouse

Pindah panas yang terjadi adalah pindah panas konveksi dengan koefisien pindah panas (hf)besarnya hampir sama dengan hi (Bot, 2001).

Permukaan Lantai dengan Lapisan Tanah

(39)

adalah lapisan tanah sampai kedalaman tertentu(z1) yang temperaturnya diketahui (TBL) (Hillel, 1998).

Pertukaran Udara Langsung antara Udara Dalam dan Udara Luar melalui Ventilasi

Menurut Bot (2001), koefisien pindah panas akibat pengaruh ventilasi (hv)

didekati dengan persamaan:

hv = Vair x Ca ...(14)

Vair = E x A x V x ε

Vair adalah flux volume pertukaran udara (m3/s) dan Ca adalah panas jenis

udara (kJ/m3oC), A adalah luas bukaan (m2), E adalah koefisien angin tegak lurus terhadap bukaan (0.3 sampai 0.6) (Esmay dan Dixon, 1986), V adalah kecepatan angin (m/s) dan ε adalah porositas kasa.

Sesuai dengan pindah panas yang terjadi antara ketiga elemen dalam sistem dan mengasumsikan bahwa semua elemen adalah homogen secara horisontal dan vertikal, maka persamaan kesetimbangan panas yang terjadi pada setiap elemen per satuan luas adalah sebagai berikut:

Kesetimbangan Panas pada Lapisan Penutup Per Satuan Luas Cc x THc x dTc/dt = ((RAD x Absc1 x K) + SBC x Absc2 x ((Tc + 273 ) 4

- (Tsky+273)4) -hix (Tc-Tin) –hw (Tc-Tout) …...(15)

Kesetimbangan Panas pada Udara Dalam Per Satuan Luas Ca x AH x dTin/dt =hi x r x (Tc-Tin)+ hf x (Tf-Tin)+ hv x (Tout-Tin)

...(16)

(40)

Kesetimbangan Panas pada Permukaan Lantai Per Satuan Luas

Cf x zo x dT/dt =Abss x RAD x Tpolycarbonate x K - 2 x ks x (Tf-Tz1)/ (zo+z1) – hi x

(Tf-Tin) – SBC x Ems x ((Tf+273)4-(Tc+273)4) ...(17)

Kesetimbangan Panas pada Lapisan Tanah Per Satuan Luas

(41)

BAHAN DAN METODE PENELITIAN

Waktu dan Tempat

Penelitian dilakukan pada bulan Maret 2007 sampai dengan Mei 2007 di

Greenhouse Departemen Teknik Pertanian, Leuwikopo, IPB.

Bahan dan Alat

Greenhouse

Greenhouse yang digunakan dalam penelitian bertipe standar peak dengan kemiringan 25o, arah orientasi utara selatan, 106.42 BT, 6.33 LS. Tampak depan dan tampak samping greenhouse tersebut disajikan pada Gambar 6 dan 7.

Greenhouse tersebut memiliki panjang 12 m, lebar 4 m, tinggi dinding 2.5 m, tinggi bubungan 3.93 m dan lebar ventilasi atap 0.5 m. Greenhouse menggunakan kayu sebagai tiang utama. Ventilasi dinding berupa kasa dengan ukuran 40 x 38 mesh, sedangkan atapnya menggunakan bahan dari polycarbonate dengan ketebalan 8 mm.

(42)

Tampak Samping

Gambar 7 Greenhouse standar peak existing yang digunakan sebagai bahan analisis modifikasi

Alat Ukur Iklim Mikro dan Cuaca Sekitar Greenhouse

Alat yang digunakan dalam penelitian meliputi wether station dan

translator merk Young Model 26700 yang terdiri dari sensor kecepatan angin dan arah angin (anemometer), sensor suhu dan kelembaban (pshychrometer), sensor tekanan udara (barometer), sensor radiasi matahari (pyranometer), dan sensor curah hujan (typing bucket precip gauge), Pyranometer Model MS-42 Seri A83182, oil bath, termometer, termokopel dan Hybrid recorder Tipe HR 2300.

Termokopel digunakan untuk mengukur suhu udara permukaan atap, suhu udara permukaan lantai, suhu udara batas antara permukaan lantai dan permukaan tanah, serta suhu udara pada kedalaman 0.15 m dan 0.30 m dari permukaan lantai

greenhouse.

(43)

MetodePenelitian

Analisis dan Pengukuran

Pengukuran meliputi kondisi cuaca sekitar greenhouse dan iklim mikro di dalam greenhouse, yaitu meliputi pengukuran radiasi matahari (W/m2), suhu udara di dalam dan suhu luar greenhouse (oC), kecepatan angin (m/s), arah angin (derajat), curah hujan (mm/hari), suhu udara permukaan lantai, suhu udara batas antara permukaan lantai dengan permukaan tanah, dan suhu udara pada lapisan tanah dengan kedalaman 0.15 m dan 0.30 m (oC), serta suhu udara di atap

greenhouse.

Weather station dipasang di luar greenhouse untuk mengetahui iklim mikro di sekitar greenhouse. Weather station dihubungkan dengan translator merk Young untuk menampilkan hasil pengukuran pada komputer sebagai penyimpan data. Weather station dikalibrasi dengan pyranometer Model MS-42 Seri A83182. Skema titik pengukuran disajikan pada Gambar 8. Penggunaan alat pada

[image:43.612.255.451.429.595.2]

greenhouse disajikan pada Gambar 9.

Gambar 8 Titik pengukuran dalam greenhouse

Analisis sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse

Sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse digunakan untuk mengetahui nilai radiasi matahari langsung yang ditransmisikan oleh penutup

4 m 2 m

1 2

3

4

5 6 7 Keterangan:

1. Suhu udara atap bagian timur

2. Suhu udara atap bagian barat

3. Suhu udara dalam greenhouse (2.20 m) 4. Suhu udara dalam

greenhouse (2.10 m) 5. Suhu udara permukaan

lantai

6. Suhu udara pada kedalaman tanah 0.15 m 7. Suhu udara pada

(44)

greenhouse. Analisis sudut datang radiasi matahari melibatkan sifat geometri radiasi matahari dihitung dengan menggunakan persamaan 1 sampai dengan persamaan 8.

Keseimbangan Panas dalam Greenhouse

Persamaan pindah panas digunakan untuk menghitung suhu udara penutup

greenhouse, suhu udara dalam greenhouse dan suhu udara permukaan tanah. Persamaan pindah panas melibatkan keseimbangan panas pada penutup

greenhouse, keseimbangan panas di permukaan lantai dan lapisan tanah yang disesuaikan dengan kondisi greenhouse. Pindah panas dalam greenhouse

mempertimbangkan sudut datang radiasi matahari, sehingga radiasi matahari yang masuk dalam greenhouse lebih akurat. Pindah panas dalam greenhouse dihitung dengan rumus yang disajikan pada persamaan 9 sampai dengan 18.

Radiasi Total Harian

Radiasi matahari yang diukur adalah radiasi matahari sesaat yang diterima oleh greenhouse. Nilai radiasi total harian dihitung secara matematis dengan menggunakan metode simpson (Purcell dan Vanberg, 1999) sebagai berikut:

(

i gt gp f

)

h I I I

t

+ Σ + Σ + Ι Δ =

Ι 4 2

3 ...(19)

Keterangan:

Ih = total radiasi harian (Wh/m2)

Δt =selang pengukuran (jam)

Igt =radiasi selang pengukuran ganjil (W/m2)

Igp = radiasi selang pengukuran genap (W/m2)

Ii = radiasi awal (W/m2)

If = radiasi akhir (W/m2)

(45)

% 100 ) cos (

) cos (

(%) x

terukur radiasi

x T

x radiasi x Abss x

Absc x radiasi itas

Transmisiv = θ + policarbonate θ

Program untuk Memprediksi Suhu Udara dalam Greenhouse

Program simulasi untuk memprediksi suhu udara di dalam greenhouse

dibuat dengan bahasa Delphi 5.0 berdasarkan persamaan pindah panas seperti disajikan pada persamaan 1 sampai dengan persamaan 18. Pengukuran dimulai pukul 6.00 sampai dengan pukul 18.00, Hal ini untuk memudahkan menentukan syarat awal. Pada pukul 6.00, suhu udara permukaan dalam dan luar serta suhu udara pada kenyataannya hampir sama, sehingga dapat diambil suatu harga tertentu. Perhitungan untuk menduga suhu udara dalam greenhouse dilakukan dengan metode Runge-Kutta. Metode ini mempunyai kelebihan dibandingkan dengan metode yang lain, seperti Deret Taylor, Euler, dan Heun. Metode Runge-Kutta tidak membutuhkan perhitungan turunan fungsi. Metode ini juga dapat mencapai derajat ketelitian yang lebih tinggi dengan mengevaluasi titik-titik terpilih dalam setiap langkah, tidak seperti metode Euler, dimana galat setiap langkah semakin menumpuk. Input pendugaan adalah julian day (hari dalam tahun), karakteristik elemen-elemen greenhouse dan data cuaca hasil pengukuran di sekitar greenhouse, longitude, latitude greenhouse. Output program adalah suhu udara di dalam greenhouse. Diagram alir program pendugaan suhu udara dalam greenhouse disajikan pada Lampiran 1. Biaya yang dihitung adalah biaya persiapan, biaya pengerjaan tanah dan pasir, biaya pekerjaan pasangan, biaya pekerjaan dinding, biaya pekerjaan atap dan biaya pekerjaan cat per meter persegi dari greenhouse. Perincian biaya greenhouse disajikan pada Lampiran 2.

Asumsi

Asumsi-asumsi yang digunakan dalam model pindah-panas adalah:

(46)

2. Koefisien pindah panas konveksi pada permukaan lantai (hf) tidak berubah selama simulasi.

3. Aliran udara dalam greenhouse seragam dan horizontal.

4. Absorptivitas dan reflektivitas penutup greenhouse dianggap tidak berubah dengan perubahan sudut datang matahari.

5. Semua elemen homogen secara horizontal dan vertikal kecuali lapisan tanah yang dibagi menjadi dua subelemen yang homogen secara horizontal.

6. Radiasi difuse (sebaran) diabaikan, sehingga yang diperhitungkan hanya radiasi langsung.

Validasi Program

Validasi program dilakukan dengan membandingkan suhu udara dalam

greenhouse hasil simulasi dengan hasil pengukuran di lapangan. Pengujian keabsahan dilakukan dengan menggunakan garis regresi yang terbentuk pada hubungan linier antara suhu udara hasil simulasi (Y) dan hasil pengukuran (X), a menyatakan intersep atau perpotongan garis regresi dengan sumbu tegak dan b menyatakan kemiringan atau gradien garis regresi.

Y = a + bX ………...(20)

Model simulasi dinyatakan memberikan prediksi suhu udara yang semakin baik bila persamaan regresinya memiliki koefisien intersep (a) mendekati nol dan gradiennya mendekati satu. Besarnya error antara hasil pengukuran dengan hasil simulasi dihitung Average Percentage of Deviation (APD) dengan persamaan sebagai berikut:

= ⎟⎟⎠

⎞ ⎜⎜

⎝ ⎛ −

= N

i i

i i Qo

Qc Qo N

APD

1

2

100

………(21)

(47)

greenhouse. Sehingga dari hasil optimasi dapat diketahui sudut atap dan tinggi dinding greenhouse yang optimum, serta biaya greenhouse. Alternatif tersebut diambil dengan beberapa prinsip, yaitu:

secara teknik mungkin diimplementasikan, 2) alternatif rancangan greenhouse

baru dibuat sama dengan rancangan modifikasi yang menghasilkan suhu udara rata-rata paling rendah di dalam greenhouse.

Diagram alir proses optimasi disajikan pada Gambar 10. Secara umum AG memiliki enam komponen utama yaitu teknik penyandian, inisialisasi populasi, fungsi evaluasi (fitness), seleksi, operator genetik dan penentuan parameter (Kusumadewi dan Purnomo, 2005). Persamaan fungsi tujuan dari model AG adalah:

)

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

(

w t sky i f v

in

F

h

K

h

R

T

R

h

h

h

T

=

α

δ

β

Fungsi tujuan: minimisasi Tin rata-rata

Fungsi Batas: 15 ≤β≤50 ...(22) Tujuan minimisasi dalam algoritma genetik pada penelitian ini adalah meminimisasi suhu udara rata-rata dalam greenhouse, dengan fungsi batas sudut atap greenhouse (β), sehingga dari hasil optimasi diketahui sudut atap greenhouse

optimum untuk mendapatkan suhu udara minimun rata-rata dalam greenhouse. Berikut komponen-komponen algoritma genetik:

Teknik Penyandian

Solusi sudut atap greenhouse yang optimum disandikan ke dalam suatu kromosom yang terdiri dari gen-gen, dalam penelitian ini digunakan representasi berupa string bit seperti contoh berikut:

Sudut atap greenhouse 38.5o : 10101011110

Inisialisasi Populasi

(48)

Fungsi Evaluasi (Fitness)

Tujuan yang ingin dicapai adalah minimisasi suhu udara rata-rata dalam

greenhouse (Tin) dari model persamaan pindah panas. Nilai radiasi matahari

rata-rata 340 W/m2 (89 Julian day)dan 531(90 Julian day) W/m2 dipilih mewakili cuaca pada cerah berawan dan cuaca cerah, kecepatan angin 0 dan 1.1 m/s sebagai kondisi angin pada kecepatan rendah, kecepatan angin 2.4 m/s dan 3.5 m/s sebagai kondisi angin pada kecepatan sedang dan tinggi. Waktu optimasi untuk suhu udara rata-rata dalam greenhouse mulai jam 8.00-16.00. Nilai radiasi, kecepatan angin, waktu, dan parameter lingkungan menjadi input algoritma genetik.

Seleksi

Seleksi dapat dilakukan dalam penentuan individu/kromosom dalam populasi yang akan melakukan reproduksi ataupun penentuan individu yang akan bertahan dalam populasi dan individu yang akan punah. Seleksi dimaksudkan untukk memberikan kesempatan reproduksi yang lebih besar bagi individu/kromosom yang paling fit. Dalam penenitian ini seluruh individu dalam populasi terlibat dalam reproduksi sehingga seleksi bertujuan untuk memilih individu yang akan bertahan dalam populasi.

Metode elitis digunakan dalam penelitian ini. Semua kromosom disusun mulai dari kromosom dengan nilai fitness terbaik sampai kromosom dengan nilai

fitness terjelek. Kromosom yang telah disusun ersebut kemudian diambil sejumlah kromosom dengan nilai fitness terbaik dan kromosom-kromosom ini bertindak sebagai populasi selanjutnya.

Operator Genetik

(49)

Penentuan Parameter

[image:49.612.185.468.153.584.2]

Parameter yang dimaksudkan adalah parameter kontrol algoritma genetik, yaitu ukuran populasi, peluang penyilangan (crossover) dan peluang mutasi.

Gambar 9 Penggunaan alat pada greenhouse

Weather Station greenhouseData iklim sekitar ditampilkan

dalam komputer dengan translator

Pengukuran suhu udara dalam greenhouse

Data temperatur dalam

greenhouse di tampilkan dan disimpan dalam

(50)

Julian day Sudut atap Suhu udara Waktu Posisi greenhous Suhu udara permukaan Suhu udara dalam Suhu udara lapisan tanah yang k t Suhu udara pada lapisan

0 3 m

M

O

D

E

L

P

I

N

D

A

H

P

A

N

A

S

Tinggi dinding greenhouse S U D U T O P T I M U M

AG

[image:50.612.134.505.47.677.2]
(51)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 6:0 0 7:0 0 8:0 0 9:0 0 10:0 0 11:0 0 12:0 0 13:0 0 14:0 0 15:0 0

16:0017:0 0 18:00 Pukul (WIB) R adi as i m at ahar i ( W /m 2)

29 Maret 2007

30 Maret 2007

1-Apr-07

2-Apr-07 HASIL DAN PEMBAHASAN

Sudut Datang Radiasi Matahari pada Penutup Atap Greenhouse

Data pengukuran yang digunakan dalam simulasi adalah: tanggal 29 Maret, 30 Maret 2007 dipilih mewakili data cuaca berawan dan hujan, dengan radiasi total harian secara berturut-turut 3443.54 Wh/m2, 3199.44 Wh/m2. Tanggal 1 April dan 2 April 2007 dipilih mewakili data cuaca cerah dengan radiasi total harian 4417.573 Wh/m2 dan 3999.213 Wh/m2. Gambar 11 menunjukan perubahan radiasi harian selama pengukuran. Radiasi total harian dapat dilihat pada Gambar 12. Radiasi matahari berubah setiap saat dengan titik maksimum pada siang hari, besarnya radiasi matahari dipengaruhi oleh letak geografis, dan iklim, terutama kondisi langit (jumlah dan jenis awan). Kondisi awan berpengaruh pada distribusi dan besarnya luminansi langit dan menentukan jumlah radiasi matahari yang sampai pada permukaan bumi (Soegiyanto, 1998). Fluktuasi radiasi surya menentukan besarnya suhu udara yang terjadi di dalam greenhouse. Suhu udara dalam greenhouse akan meningkat menjadi sekitar 37 oC-48 oC pada saat penyinaran matahari sedang berlangsung (Soegiyanto, 1998).

(52)

0 1000 2000 3000 4000 5000

29 Maret 30 Maret 1-Apr 2-Apr

Tanggal

R

adi

as

i t

o

tal

ha

ri

an

(

W

h/

m

2)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

6:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00

Pukul (WIB)

co

s t

e

ta

Gambar 12 Radiasi total harian selama pengukuran.

Nilai kosinus sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse

pukul 6:00 WIB adalah sebesar 0.01, kemudian meningkat mencapai 0.8 pada pukul 12:00 WIB, dan selanjutnya menurun sampai pukul 18:00 WIB. Gambar 13 menyajikan nilai kosinus sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse single span tipe standar peak.

(53)

Radiasi matahari pada ketinggian matahari lebih besar dari 50o dipengaruhi oleh posisi matahari terhadap bidang pantul, reflektansi bidang pemantul, posisi bidang pemantul terhadap lubang cahaya dan reflektansi permukaan-permukaan dalam ruangan (Soegijanto, 1998).

Transmisivitas adalah sifat fisik bahan penutup greenhouse. Struktur

greenhouse secara langsung mempengaruhi jumlah radiasi langsung dan radiasi sebaran. Penutup greenhouse mentransmisikan radiasi langsung dan radiasi sebaran, tetapi jenis penutup greenhouse mempunyai kemampuan yang berbeda-beda untuk meneruskan radiasi tersebut.

Semakin besar nilai sudut datang radiasi matahari maka semakin kecil radiasi yang ditransmisikan oleh penutup greenhouse. Pada sudut datang 0o, 91% radiasi matahari di transmisikan oleh penutup (kaca) greenhouse, 8% di pantulkan dan 1% akan diserap oleh kaca tersebut. Pada sudut datang 0 – 45o, transmisivitas berubah sangat kecil. Pada sudut datang 45 – 80o, nilai transmisivitas akan menurun dengan cepat sehingga radiasi yang dipantulkan lebih besar dari pada radiasi yang ditransmisikan (Mastalarerz, 1977).

Penentuan transmisivitas bahan penutup memerlukan pengukuran yang akurat. Penentuan nilai transmisivitas bahan penutup dari kaca dilakukan dalam skala laboratorium. Faktor utama yang menyebabkan perbedaan radiasi matahari yang ditransmisikan adalah: 1) hari dan jam dalam setahun, 2) latitude, 3) kondisi iklim setempat, 4) dominasi radiasi sebaran atau radiasi matahari, 5) kualitas spektral atau panjang gelombang radiasi, dan 6) karakeristik bahan penutup (instalasi dan pengaruh waktu oleh polusi, debu, dan akumulasi kotoran). Transmisivitas juga dipengaruhi oleh struktur fisik greenhouse, seperti : 1) sudut dan bentuk atap, 2) jumlah span (single span atau multi span), 3) tinggi dinding, 4) rasio panjang dan lebar bangunan, dan 5) orientasi bangunan. (Giacomelli dan Roberts, 1993).

(54)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 cos teta (o)

T ra n sm is iv ita s ( % ) 0 100 200 300 400 500 600

6:007:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00

Pukul (WIB) R a di a s i mataha ri ( W /m 2) 0 100 200 300 400 500 600

Radiasi yang dit erima (W/ m2)

Radiasi yang dit eruskan (W/ m2)

transmisivitas radiasi matahari dalam greenhouse bahan penutup polycarbonate. Perubahan transmisivitas radiasi matahari dengan sudut datang matahari bahan

polycarbonate disajikan pada Gambar 15.

Gambar 14 Radiasi matahari yang sampai ke dalam greenhouse dari bahan penutup polycarbonate.

Gambar 15 Transmisi radiasi matahari yang melalui polycarbonate. sesuai dengan sudut datang matahari.

(55)

datang matahari. Transmisivitas radiasi matahari meningkat sampai pada sudut datang 47o, dan menurun dengan cepat pada sudut datang lebih besar dari 47o.

Transmisivitas radiasi matahari ke dalam greenhouse mempengaruhi kualitas dan kuantitas produk (Papakids, et.al, 1998). Transmisivitas di dalam

greenhouse dapat ditingkatkan atau diturunkan melalui modifikasi geometri atap

greenhouse (Cockshull, 1989; Castilla dan Galvez, 1994). Studi transmisivitas radiasi matahari di dalam greenhouse telah dilakukan dalam bentuk model utnuk daerah dengan latitude 37.17 LU. Model greenhouse dibuat dalam berbagai bentuk, terdiri dari 7 buah kemiringan atap yang berbeda (8o– 18o, 18o – 8o, 27o – 27o, 27o – 45o, 36o – 55o, 45o – 27o, 55o – 36o). Hasil studi menunjukkan bahwa transmisi radiasi matahari langsung meningkat dengan bertambah besarnya kemiringan sudut atap sampai 30o. Greenhouse dengan bentuk asimetri tidak selalu mentransmisikan radiasi matahari lebih besar dibandingkan dengan bentuk

greenhouse simetri pada kemiringan sudut yang sama (Soriano, et.al., 2004). Bahan penutup merupakan komponen penting dalam bangunan

greenhouse. Pemilihan bahan penutup meliputi sifat fisik dari tarnsmisivitas radiasi dan pindah panas (Giacomelli dan Roberts, 1993; Kessler, 1998). Pemilihan bahan penutup greenhouse didasarkan pada tujuan aplikasi. Beberapa faktor yang menentukkan pemilihan bahan penutup greenhouse adalah letak geografi greenhouse, arah orientasi, pengalaman pengguna, desain greenhouse.

Model Pindah Panas dalam Greenhouse

Simulasi untuk model pindah panas dalam greenhouse menggunakan persamaan kesetimbangan panas di penutup, di udara dalam, permukaan lantai dan lapisan tanah. Model tersebut dikembangkan oleh Romdhonah (2002) dengan bahasa Q-Basic untuk greenhouse tipe sere dan tunel dan Nuryawati (2006) untuk greenhouse single span dengan bahan penutup kaca.

(56)

Kecepatan Angin di Sekitar Greenhouse

0 0.5 1 1.5 2

6:00 7:00 8:00 9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00

Pukul (WIB)

WS

(m

/s

)

29 Maret 2007 30 Maret 2007 1-Apr-07 2-Apr-07

Data kondisi cuaca di sekitar greenhouse juga dijadikan input dalam simulasi, yang terdiri dari radiasi matahari, kecepatan angin dan suhu udara dalam greenhouse. Data kondisi cuaca hasil pengukuran yang digunakan sebagai input simulasi disajikan pada Lampiran 3. Gambar 16, 17 dan 18 merupakan kondisi cuaca sekitar greenhouse.

Program simulasi dibuat menggunakan bahasa Delphi 5.0 . Program dibuat dengan menggunakan persamaan-persamaan pindah panas dalam greenhouse

yang diselesaikan dengan metode Runge-Kutta. Perhitungan dimulai pukul 6:00 dengan syarat awal untuk suhu udara penutup greenhouse, suhu udara dalam

greenhouse, suhu udara permukaan lantai dan suhu udara lapisan tanah pada kedalaman z1 yang didapat dari pengukuran dan dijadikan input dalam

perhitungan Runge-Kutta. Dalam simulasi koefisien pindah panas pada lantai (hf)

tidak berubah selama simulasi.

(57)

20 25 30 35 40

6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00

20.0 25.0 30.0 35.0 40.0

Tout 30 M aret 2007 Tout 1 April 2007 Tout 2 April 2007 Tin 30 M aret 2007 Tin 1 April 2007 Tin 2 April 2007

Gambar 17 Suhu udara di luar dan di dalam greenhouse.

Gambar 18 Kelembaban udara di sekitar greenhouse.

Suhu udara di dalam greenhouse pada pukul 14.00 pada kondisi cerah tanggal 30 Maret mencapai suhu 35.20 oC. Gambar 17 menunjukkan bahwa perbedaan suhu udara di luar dan di dalam greenhouse mencapai 3 oC. Suhu udara berpengaruh terhadap proses fisik dan kimiawi tanamam. Kondisi optimal bagi pertumbuhan tanaman dapat diperoleh dengan mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi lingkungan di dalam bangunan greenhouse serta penggunaan pengontrol lingkungan. Di dalam greenhouse terjadi peningkatan suhu udara menurunkan kerapatan udara, sehingga terjadi perbedaan kerapatan udara di dalam dam di luar greenhouse. Hal tersebut menyebabkan perbedaan tekanan

Kelembaban Udara di sekitar greenhouse

20 40 60 80 100

6:00 7:00 8:00 9:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00

Pukul (WIB)

RH (%

)

(58)

udara, sebagai akibatnya terjadi aliran udara keluar masuk greenhouse melalui bukaan (Brockett dan Albright, 1987).

Angin merupakan faktor penting dalam proses pertukaran udara khususnya oksigen dan karbondioksida dari dan kelingkungan. Pertukaran udara (ventilasi) dari luar ke dalam greenhouse adalah proses yang berakibat terhadap iklim mikro

greenhouse. Hal ini tidak hanya melibatkan keseimbangan energi dan suhu udara tetapi gaya keseimbangan komponen udara dan komponen uap air, karbondioksida dan gas lain (Bot, 1983).

Ventilasi alam berpotensi memperkecil biaya operasi bangunan pertanian. Namun sulit mengatur ventilasi alam tetap kontinyu, karena variabel ventilasi alam adalah suhu udara luar, kecepatan dan arah angin yang sulit untuk dikendalikan (Zhang et.al., 1989).Ventilasi (hv) merupakan faktor penting untuk

diperhitungkan dalam mendesain greenhouse (Kozai dan Sase, 1979). Semakin besar laju ventilasinya maka semakin besar nilai hv, dan semakin besar pindah

panas yang terjadi.

(59)
[image:59.612.133.525.76.559.2]

Tabel 2 Konstanta yang digunakan dalam simulasi pendugaan suhu udara dalam

greenhouse

Absc1 Absorptivitas penutup greenhouse terhadap gelombang pendek

0.02

(Critten dan Bailey, 2002) Absc2 Absorptivitas penutup greenhouse terhadap

gelombang panjang

0.01

(Critten dan Bailey, 2002) Abss Absorptivitas lantai 0.60 (Esmay et al., 1986) Ca Panas jenis volumetrik udara 1 kJ/m3oC

(www.Hukseflux.com) Cc Panas jenis volumetrik bahan penutup 2184 kJ/m3oC

(Esmay et al., 1986) Cf Panas jenis volumetrik lantai 1710 kJ/m3oC

(Lunde, 1980) EP Tinggi dinding samping greenhouse 2.5 m

Ems Emisivitas lantai 0.88 (Esmay et al., 1986)

E Efektivitas bukaan 0.3 – 0.6

(Esmay dan Dixon, 1986)

ε Porositas kasa 0.1

(Harmanto, et al., 2004) hf Koefisien pindah panas konveksi dari

permukaan lantai ke udara dalam

7 W/oC (Bot, 2001)

ks Konduktivitas panas tanah 1.28 W/mK

(www.hukseflux.com)

L Panjang greenhouse 12 m

LAT Latitude 6.33 m

LGT Longitude 106.42 BT

RP Tinggi bubungan 3.93 m

SBC Tetapan Stefan Boltzman 5.6E-08

SW Lebar greenhouse 4 m

TBL Suhu udara lapisan tanah yang dianggap konstan

31.2 oC

TZ Time Zone 105

Tpolycarbonate Transmisivits polycarbonate 0.77 (Nelson, 2003) zo Ketebalan lapisan permukaan tanah 0.05 m

(60)
[image:60.612.128.522.240.513.2]

Hasil keluaran simulasi dibandingkan dengan hasil pengukuran. Grafik perbedaan suhu udara dalam greenhouse hasil simulasi dengan hasil pengukuran dapat dilihat pada Gambar 19 sampai dengan Gambar 22. Perbedaan hasil simulasi dan hasil pengukuran disajikan dalam Tabel 3.

Tabel 3 Perbedaan suhu udara dalam greenhouse hasil simulasi dengan hasil pengukuran tanggal 29 Maret 2007 sampai 2 April 2007

Ket: S = simulasi

P = pengukuran

Dari Tabel 3 di atas dapat dilihat bahwa perbedaan rata-rata suhu udara dalam greenhouse hasil simulasi dengan hasil pengukuran pada tanggal 29 Maret sampai 2 April 2007 adalah sebesar 1.35 – 2.04 oC.

Waktu (Jam)

29 Maret 2007 30 Maret 2007 1-Apr-07 2-Apr-07

S P S – P S P S-P S P S-P S P S-P

6.00 21.63 22.20 0.57 22.89 22.20 0.69 22.68 21.30 1.38 22.34 22.20 0.14

7.00 24.75 23.80 0.95 23.75 22.80 0.95 23.60 23.80 0.20 23.16 23.10 0.06

8.00 26.44 26.00 0.44 25.41 23.50 1.91 25.86 25.70 0.16 26.22 25.30 0.92

9.00 29.11 28.50 0.61 29.97 26.00 3.97 29.04 27.50 1.54 29.09 27.30 1.79

10.00 31.63 29.60 2.03 30.16 28.10 2.06 30.70 29.80 0.90 31.19 29.10 2.09

11.00 32.82 30.70 2.12 33.94 30.20 3.74 36.06 34.30 1.76 32.13 30.50 1.63

12.00 37.97 32.40 5.57 35.02 32.40 2.62 36.22 35

Gambar

Gambar 1 Tahapan Algoritma Genetik
Gambar 8 Titik pengukuran dalam greenhouse
Gambar 9  Penggunaan alat pada greenhouse
Gambar 10  Diagram alir proses optimasi algoritma genetik
+7

Referensi

Dokumen terkait

Bagaimana strategi pengelolaan lingkungan hidup (environment approach) 12 pulau kecil terluar Indonesia yang dilakukan oleh pemerintah untuk mengatasi ancaman kedaulatan

Kualitas pelayanan yang ditawarkan oleh Boy’s Cake and Bakery sudah baik, namun Boy’s Cake and Bakery perlu mempertahankan dan meningkatkan lagi kualitas pelayanan yang

Pada penelitian ini dilakukan pembuatan bioplastik mengunakan pati ubi jalar, gliserin sebagai platisizer dan nanopartikel yang disintesis dengan capping agent ekstrak air

Oleh karena itu dalam penelitian ini akan dilakukan Sintesis dan Karakterisasi Padatan Silika- Alumina dengan Variasi Suhu Kalsinasi Sebagai Pendukung Katalis Campuran

Pada Tabel 4 tampak bahwa secara umum selektivitas katalis terhadap fraksi bensin dan diesel meningkat dengan semakin banyaknya konversi produk cair yang

Katalis Ni-Mo/ ZAA(E) memiliki jumlah situs asam permukaan yang tinggi (Gambar 8a) sehingga jumlah proton yang tersedia pada permukaan katalis Ni-Mo/ZAA(E) paling tinggi dan

Penelitian ini mempelajari kadar Ni total yang dapat diembankan pada zeolit alam yang menghasilkan aktivitas katalitik terbaik untuk perengkahan minyak sawit menjadi

Pengambilan data dilakukan di Dinas Kesehatan Kabupaten/Kota oleh tim yang terdiri dari petugas dari Pusat Krisis Kesehatan Kementerian Kesehatan, Dinas Kesehatan