Analisis Pola Aliran dan Distribusi Suhu Udara Pada Rumah Tanaman Standard Peak Menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD)

Abstract

Ada banyak tipe rumah tanaman yang biasa digunakan untuk daerah tropis, diantaranya adalah tipe standard peak. Rumah tanaman tipe ini memiliki atap yang berbentuk segitiga apabila dilihat dari tampak depan. Analisis dengan Computational Fluid Dynamics (CFD) mampu memodelkan distribusi suhu udara dan pola pergerakan udara di dalam rumah tanaman. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari distribusi suhu udara dan aliran udara di dalam rumah tanaman tipe standard peak menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) serta melakukan validasi untuk mengetahui kesesuaian antara hasil simulasi dengan hasil pengukuran. Rumah tanaman (P = 20 m, L = 7,5 m, T = 7,35m) yang diteliti memiliki ventilasi berupa bukaan pada dinding dan atap yang ditutup kassa dengan porositas 0,52. Pengukuran data parameter lingkungan dilakukan pada bulan Mei 2012. Simulasi CFD dilakukan pada bulan Juli 2012. Data radiasi matahari, kecepatan angin, suhu lantai dan suhu atap digunakan sebagai data masukan. Keluaran dari simulasi berupa potongan kontur suhu dan vektor aliran udara. Suhu udara di dalam rumah tanaman pada permukaan lantai berkisar antara 35,4 o C – 36 o C pada saat suhu udara luar berkisar antara 34 o C - 36 o C dan radiasi matahari 656 W/m2 . Perbedaan suhu udara d i luar dan di dalam rumah tanaman tidak lebih dari 5 o C. Semakin tinggi letak suatu titik dari permukaan lantai, maka suhu udara pada titik tersebut di dalam rumah tanaman cenderung semakin tinggi. Suhu rumah tanaman paling tinggi tercatat pada bagian atas di dekat atap rumah tanaman, yaitu mencapai 36 oC. Hasil simulasi menunjukkan terjadinya gradien suhu udara yang cukup nyata dari bagian bawah ke atas. Validasi nilai suhu udara hasil simulasi terhadap hasil pengukuran menghasilkan error sebesar 8,57 % dan nilai koefisien keseragaman sebesar 96,64 %. Hasil simulasi menunjukkan bahwa bukaan di dinding berfungsi sebagai inlet dan bukaan di atap berfungsi sebagai outlet pada saat angin tidak bertiup maupun pada saat kecepatan angin rendah. Pada saat angin tidak bertiup maupun pada saat kecepatan angin rendah pertukaran udara tetap terjadi karena adanya chimney effect. Udara panas keluar melalui bukaan dinding dan atap. Dengan demikian, ventilasi alamiah melalui bukaan ventilasi di dinding dan di atap rumah tanaman sangat berperan dalam menciptakan lingkungan yang mendekati optimal bagi tanaman tanpa energi listrik seperti yang diperlukan pada ventilasi mekanis yang berimplikasi kepada penambahan biaya operasional. Hasil analisis menggunakan CFD memungkinkan dilakukannya visualisasi distribusi suhu dan pola aliran udara di dalam rumah tanaman. Selanjutnya hal ini memungkinkan dilakukannya perancangan rumah tanaman yang lebih baik dengan lebih cermat memperhatikan tipe rumah tanaman, iklim setempat, jenis screen, dimensi, pengaturan tata letak tanaman, dan jenis tanaman yang akan dibudidayakan di rumah tanaman tersebut.