OPTIMASI SUDUT ATAP DAN TINGGI DINDING PADA RUMAH KACA DI DAERAH TROPIKA DENGAN ALGORITMA GENETIK (AG)
ENI SUMARNI
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
ii
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.
Key word: roof angle, greenhouse design, tropical region, genetic algorithms
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 m/s, sudut atap 39o untuk kecepatan angin 1. 1 m/s 2.4 m/s dan 3.5 m/s. Biaya per
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 dipengaruhi oleh kondisi cuaca sekitar greenhouse. Pengendalian alami dengan mempertimbangkan faktor desain greenhouse bermanfaat untuk mengurangi beban panas dalam greenhouse.
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 BOGOR 2007
ii
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.
Dr. Leopold Oscar Nelwan, STP, M.Si.
Ketua
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Ilmu Keteknikan Pertanian
Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr.
Tanggal Ujian : 20 Juli 2007
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
Tanggal Lulus :
ii
Penguji Luar Komisi : Dr. Ir. Suroso, MAgr.
© 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, mikrofilm, dan sebagainya.
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
Eni Sumarni F151050021
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
Eni Sumarni
ii
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. Tahun 2002 memperoleh gelar Sarjana Teknik Pertanian IPB. Tahun 2003 diterima sebagai staf pengajar di Universitas Jenderal Soedirman, Purwokerto sampai sekarang. Tahun 2005 masuk sebagai mahasiswa Magister Sains Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian, Sekolah Pascasarjana IPB.
ii
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ...............................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... vi DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xi DAFTAR SIMBOL.............................................................................................
x
PENDAHULUAN ..............................................................................................
1
Latar Belakang ........................................................................................ Tujuan Penelitian .................................................................................... Manfaat Penelitian ..................................................................................
1 3 3
TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................................
4
Greenhouse sebagai Lingkungan Tumbuh Tanaman .............................. Suhu Udara dalam Greenhouse............................................................... Radiasi Matahari dann Geometri Matahari ............................................. Ventilasi .................................................................................................. Simulasi Suhu Udara dalam Greenhouse................................................ Algoritma Genetik (AG) .........................................................................
4 5 5 7 8 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........................ Model Pindah Panas dalam Greenhouse ................................................. Validasi Model ........................................................................................ Optimasi Sudut Atap dan Tinggi Dinding dengan Algoritma Genetik .................................................................................................... Biaya Greenhouse Hasil Optimasi ..........................................................
31 35 42 43 43
SIMPULAN DAN SARAN ................................................................................ 66 Simpulan ................................................................................................. 66 Saran........................................................................................................ 66
iii
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 68 LAMPIRAN ..................................................................................................... 74
iv
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 8 Biaya greenhouse hasil optimasi ..................................................................... 64
v
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 21 Suhu udara dalam greenhouse hasil simulasi dengan hasil pengukuran tanggal 1 April 2007 ..................................................................................... 42
vi
22 Suhu udara dalam greenhouse hasil simulasi dengan hasil pengukuran tanggal 2 April 2007 ...................................................................................... 42 23 Hubungan linier antara suhu udara hasil simulasi dengan hasil pengukuran 43 24 Grafik perubahan suhu udara dalam greenhouse selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 0 m/s, radiasi 340 W/m2 ............................... 46 25 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 0 m/s, radiasi 340 W/m2 ........................................ 46 26 Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 0 m/s, radiasi 340 W/m2 ..................................................................... 47 27 Grafik perubahan suhu udara dalam greenhouse selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, radiasi 340 W/m2 ............................ 47 28 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, radiasi 340 W/m2 ..................................... 48 29 Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, radiasi 340 W/m2................................................................... 48 30 Grafik perubahan suhu udara dalam greenhouse selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, radiasi 340 W/m2 ............................ 49 31 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, radiasi 340 W/m2 ..................................... 49 32 Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, radiasi 340 W/m2 ................................................................. 50 33 Grafik perubahan suhu udara dalam greenhouse selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, radiasi 340 W/m2 ............................ 50 34 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, radiasi 340 W/m2 ..................................... 51 35 Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, radiasi 340 W/m2................................................................... 51 36 Grafik perubahan suhu udara dalam greenhouse selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 0 m/s, radiasi 531 W/m2 ............................... 52 37 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 0 m/s, radiasi 531 W/m2 ........................................ 52 38 Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan
vii
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
viii
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 340 W/m2 .....................................................................................................
82
2
83
2
84
7 Populasi awal proses optimasi kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, 340 W/m
8 Populasi akhir proses optimasi kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, 340 W/m
9 Perubahan fitness selama proses optimasi kondisi kecepatan angin 1.1 m/s 340 W/m2 .....................................................................................................
85
10 Populasi awal proses optimasi kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, 340 W/m2 86 11 Populasi akhir proses optimasi kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, 340 W/m2 87 12 Perubahan fitness selama proses optimasi kondisi kecepatan angin 2.4 m/s 340 W/m2 ....................................................................................................
88 2
13 Populasi awal proses optimasi kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, 340 W/m
89
2
14 Populasi akhir proses optimasi kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, 340 W/m 90 15 Perubahan fitness selama proses optimasi kondisi kecepatan angin 3.5 m/s 340 W/m2 ....................................................................................................
91
16 Program untuk memperediksi suhu udara dalam greenhouse dan biaya ....
92
17 Perhitungan Biaya Greenhouse ................................................................... 106
ix
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
LAT
Latitude atau garis lintang, oLS
LGT
Longitude atau garis bujur, oBT
x
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
Lebar span, m
r
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
ω
Sudut jam matahari, o
xi
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). Greenhouse yang diperlukan di daerah tropis seperti Indonesia adalah bangunan pelindung tanaman dari intensitas radiasi matahari yang tinggi, terpaan hujan dan serangan hama. Radiasi matahari merupakan faktor penting pada lingkungan greenhouse. Transmisi radiasi matahari ke dalam greenhouse
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). AG adalah metode optimasi menggunakan prinsip ilmu genetik dari teori Darwin untuk mendapatkan tujuan tertentu (Holland, 1975). Ide dasarnya adalah organisme yang berevolusi dari generasi ke generasi untuk beradaptasi dengan lingkungannya.
2
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 Penelitian ini diharapkan dapat membantu desain greenhouse di daerah tropika dalam rangka pengendalian suhu udara di dalam greenhouse akibat intensitas radiasi matahari yang tinggi melalui variabel parancangan bangunan sudut atap dan tinggi dinding greenhouse.
3
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) 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 normal 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).
4
Suhu Udara dalam Greenhouse Energi matahari yang masuk ke dalam greenhouse secara radiasi dipantulkan dari berbagai permukaan. Energi ini diserap tanaman, lantai dan lainlain. 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). Radiasi matahari yang mengenai permukaan benda terdiri dari radiasi langsung, radiasi sebaran (sky radiation) dan radiasi pantulan. Radiasi langsung adalah radiasi matahari yang langsung mengenai permukaan benda tanpa mengalami pemantulan atmosfer. Radiasi sebaran adalah radiasi yang sudah dipencarkan oleh molekul-molekul gas, debu dan uap air di atmosfer, sedangkan
5
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
Thermal(>2800nm)
2.7
1.3
(sumber: Duffie dan Beckman, 1980; Thimijan dan Heins, 1983)
6
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. Ventilasi alami adalah pertukaran udara di statu bangunan tanpa menggunakan kipas atau peralatan mekanik lainnya (Lindley dan Whitaker, 1996). Pada siang hari, di daerah beriklim tropis lembab, seperti Indonesia laju aliran udara tidak mampu memenuhi kenyaman termal karena banyaknya panas
7
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 Model simulasi untuk memprediksi iklim mikro dalam greenhouse telah dilakukan. Batas kondisi utama yang umum ádalah data klimatologi berupa suhu udara, kelembaban udara (RH), kecepatan angin, radiasi matahari serta sifat termal dan optik dari elemen-elemen greenhouse (Avissar et al., 1982). Takakura (1971) mengembangkan model simulasi untuk memprediksi suhu udara dalam greenhouse menggunakan prinsip pindah panas yang dibagi menjadi empat
8
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, individuindividu terbaik dalam suatu populasi akan mengalami persilangan dan mutasi, individu yang lebih baik dapat bertahan, sedangkan yang lemah akan punah. Populasi terdiri dari individu-individu (kromosom), masing-masing mempresentasikan penyelesaian yang mungkin untuk suatu permasalahan.
9
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. Representasi atau pengkodean merupakan bagian penting dari AG. Setiap individu diwakili oleh sebuah kromosom yang tersusun beberapa gen. Setiap parameter dipresentasikan oleh gen. Gen-gen tersebut berbentuk nilai dalam tipe
10
string. String tersebut biasanya dalam benntk biner, desimal, alfabet ataupun kode lain yang dapat digunakan untuk mempresentasikan suatu parameter yang akan dicari. Jika menggunakan biner maka nilai biner tersebut dijadikan desimal dan dinormalisasi ke dalam nilai minimum dan maksimum setiap parameter. Tahapan AG disajikan pada Gambar 1.
11
Populasi awal
Fungsi fitness
Pengurutan dan seleksi Rekombinasi
Fungsi fitness
Mutasi Tidak Seleksi
Generasi > target generasi
Ya Selesai
Gambar 1 Tahapan Algoritma Genetik
12
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:
sin α = cos φ cos δ cos h + sin φ sin δ
.............................................(1)
13
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): ⎛ ⎝
δ = 23.45 sin ⎜ 360
284+ n ⎞ ⎟ 365 ⎠
...................................(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: ⎡ ⎤ ⎛ LGT − 105 ⎞ h = ⎢(WIB − 12 ) + ⎜ ⎟ + EQT ⎥ x15 ......................................(3) 15 ⎝ ⎠ ⎣ ⎦
EQT merupakan persamaan waktu menurut Caruthers et al. (1990) adalah:
EQT = 5.0323 −100.976 sin (t ) + 595.275 sin (2t ) + 3.6858 sin (3t ) −12.47 sin (4t ) − 430.847 cos(t ) +12.5024 cos(2t ) +18.25 cos(3t ) ...................................(4) dimana t = (279.134+0.985647n)
14
Radiasi Matahari pada Penutup Atap
Gambar 3 Sudut datang radiasi matahari pada atap bangunan berorientasi timurbarat (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):
(
K u = cos 90o − β − α
)
....................................(5)
Atap yang menghadap selatan adalah:
(
K s = cos 90o + β − α
)
....................................(6)
Kosinus sudut datang radiasi matahari untuk penutup greenhouse tipe standard peak, Ksp adalah: Ksp = (Ku + Ks)/2
…………………...(7)
15
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): K u = K s = cos(90 − α )cos β
.......................(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. Pindah panas diasumsikan terjadi dalam kondisi quasi steady state, yaitu suhu udara dan sifat fisik udara dianggap tidak mengalami perubahan selama interval waktu pengukuran, dan nilainya berubah sesaat sebelum bergerak ke interval waktu berikutnya.
16
Radiasi gelombang panjang
Ventilasi alamiah Radiasi gelombang pendek Reradiasi gelombang panjang (terperangkap)
Konveksi Konveksi
Ventilasi alamiah Evaporasi Konduksi
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:
(
Rt = SBC x Absc2 x (Tc + 273 ) − ( Tsky + 273) 4 4
) .............................(10)
17
Absc2 adalah absorptivitas bahan penutup terhadap gelombang panjang. Tsky tidak diukur, tetapi didekati dengan persamaan berikut (Duffie et al., 1974): Tsky = 0.0552 x Tout
1.5
.............................(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): hi = 1.30 x ((Tc − Tin )/ L )4 1
.............................(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
Pindah panas yang terjadi adalah pindah panas konduksi. Jika tanah dan lantai diasumsikan satu blok tanah maka yang dihitung adalah rata-rata suhu udara lapisan tanah. Kondisi quasi steady state, lapisan tanah dibagi menjadi dua lapisan yaitu lapisan pertama adalah lapisan permukaan tanah (Zo) dan lapisan kedua
18
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) Radiasi matahari yang ditransmisikan ke dalam greenhouse dan diserap
oleh tanaman kemudian dilepaskan ke udara dalam greenhouse sebagai panas sensibel. Besarnya radiasi diperkirakan 0.33 dan 0.67 sisanya untuk evaporasi tanaman (Bot, 2001). Nilai radiasi tersebut tidak dipertimbangkan dalam simulasi karena greenhouse yang dianalisis tanpa tanaman.
19
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
Cf x zl x dTzl/dt = 2 x ks x (Tf-Tzl)/ (zo+zl) + 2 x ks x (TBL-Tzl)/zl ......(18)
20
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.
Tampak Depan
Gambar 6 Tampak depan greenhouse existing
21
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. Oil bath dan termometer standar digunakan untuk kalibrasi termokopel yang akan digunakan. Kalibrasi bertujuan untuk mendapatkan hubungan antara suhu udara yang terukur oleh termokopel dengan suhu udara yang terukur oleh termometer standar.
22
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 greenhouse disajikan pada Gambar 9. 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 kedalaman tanah 0.30 m
1
2 3 4
5 6 7
2m 4m 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
23
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: Ιh =
Δt (Ιi + 4ΣI gt + 2ΣI gp + I f ) 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)
Transmisivitas radiasi matahari diperoleh dari radiasi matahari pada penutup, lantai, dan ruangan greenhouse dari persamaan 12 dan persamaan 18, sebagai berikut :
24
Transmisivitas (%) =
(radiasi x Absc x cosθ ) + ( Abss x radiasi x Tpolicarbonate x cosθ ) radiasi terukur
x100%
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 RungeKutta 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: 1. Sistem terdiri dari 3 elemen vertikal, yaitu pindah panas yang terjadi di penutup greenhouse, pindah panasdi udara dalam dan pindah panas pada lapisan tanah.
25
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:
100 APD = N
2
⎛ Qoi − Qci ⎞ ⎜⎜ ⎟ ………………………………………(21) ∑ Qoi ⎟⎠ i =1 ⎝ N
Optimasi Sudut Atap dan Tinggi Dinding Greenhouse
Model AG yang dikembangkan bertujuan meminimalkan suhu udara ratarata dalam greenhouse dari variabel perancangan bangunan, yaitu sudut atap
26
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:
Tin = F (α , δ , h, K , β , hw , Rt , Tsky , R, hi , h f , hv ) 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
Inisialisasi populasi diawali dengan menentukan ukuran populasi yang akan dilibatkan dalam proses optimasi. Selanjutnya dilakukan inisialisasi kromosom dari individu dalam populasi tersebut secara acak dengan memperhatikan selang nilai yang digunakan.
27
Fungsi Evaluasi (Fitness)
Tujuan yang ingin dicapai adalah minimisasi suhu udara rata-rata dalam greenhouse (Tin) dari model persamaan pindah panas. Nilai radiasi matahari ratarata 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
Operator genetik ada dua, yaitu penyilangan (crossover) dan mutasi. Penelitian ini menggunakan operator penyilangan satu titik. Penentuan titik penyilangan dilakukan secara acak, demikian juga penentuan gen yang mengalami mutasi.
28
Penentuan Parameter
Parameter yang dimaksudkan adalah parameter kontrol algoritma genetik, yaitu ukuran populasi, peluang penyilangan (crossover) dan peluang mutasi.
Weather Station
Data iklim sekitar greenhouse ditampilkan dalam komputer dengan translator
Pyranometer
Pengukuran suhu udara dalam greenhouse
Data temperatur dalam greenhouse di tampilkan dan disimpan dalam Hybrid Recorder
Gambar 9 Penggunaan alat pada greenhouse
29
Julian day
Sudut atap Posisi greenhous
M O D E L
Waktu
Suhu udara
Suhu udara permukaan
Suhu udara dalam Suhu udara lapisan tanah yang k t
P I N D A H
Tin greenhouse
Tinggi dinding greenhouse
Panjang greenhouse
Lebar greenhouse
P A N A S
S U D U T O P T I M U M
Biaya greenhouse
Suhu udara pada lapisan 03m
AG (minimisasi nilai Tin rata-rata)
Gambar 10 Diagram alir proses optimasi algoritma genetik
30
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).
Radiasi matahari (W/m 2)
800 29 Maret 2007
700
30 Maret 2007
600
1-Apr-07
500
2-Apr-07
400 300 200 100
00 9: 0 10 0 :0 11 0 :0 12 0 :0 13 0 :0 14 0 :0 15 0 :0 16 0 :0 17 0 :0 18 0 :0 0
00
8:
7:
6:
00
0
Pukul (WIB)
Gambar 11 Perubahan radiasi matahari harian selama pengukuran.
31
Radiasi total harian (Wh/m2)
5000 4000 3000 2000 1000 0 29 Maret
30 Maret
1-Apr
2-Apr
Tanggal
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. Nilai kosinus sudut datang radiasi matahari (K) berubah sejalan dengan berubahnya altitude (α) atau ketinggian matahari. Semakin meningkat ketinggian matahari maka nilai K juga semakin meningkat. Nilai α dan K terus meningkat
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 6: 00 7: 00 8: 00 9: 0 10 0 :0 11 0 :0 12 0 :0 13 0 :0 14 0 :0 15 0 :0 16 0 :0 17 0 :0 18 0 :0 0
cos teta
sampai tengah hari (Pukul 12: 00 WIB) dan setelah itu menurun.
Pukul (WIB)
Gambar 13 Kosinus sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse yang berorientasi Utara-Selatan pada tanggal 29 Maret 2007.
32
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 berbedabeda 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). Greenhouse yang digunakan dalam penelitian adalah bertipe single span, dengan kemiringan atap 25o, bahan konstruksi greenhouse adalah kayu, bahan penutup polycarbonate. Polycarbonate yang umum digunakan mempunyai ketebalan 4, 6, 8, 10 dan 16 mm. Transmisivitas polycarbonate dengan ketebalan 8 dan 10 mm adalah 77 % dan 76 % (Nelson, 2003). Gambar 14 menyajikan
33
transmisivitas radiasi matahari dalam greenhouse bahan penutup polycarbonate. Perubahan transmisivitas radiasi matahari dengan sudut datang matahari bahan
Radiasi matahari (W/m2)
polycarbonate disajikan pada Gambar 15.
600
600
500
500
400
400
300
300
200
200
100
100 0
6: 0 7: 0 0 8: 0 00 9: 10 00 : 11 00 :0 12 0 : 13 00 : 14 00 : 15 00 :0 16 0 : 17 00 : 18 00 :0 0
0
Pukul (WIB)
Radiasi yang diterima (W/m2) Radiasi yang diteruskan (W/m2)
Transmisivitas (%)
Gambar 14 Radiasi matahari yang sampai ke dalam greenhouse dari bahan penutup polycarbonate. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
10
20
30
40 50 60 cos teta (o )
70
80
90 100
Gambar 15 Transmisi radiasi matahari yang melalui polycarbonate. sesuai dengan sudut datang matahari. Dari gambar 14 diketahui bahwa dari kemiringan atap 25o sekitar 34.12% radiasi matahari yang ditransmisikan ke dalam greenhouse. Gambar 15 menunjukkan bahwa transmisivitas radiasi matahari merupakan fungsi sudut
34
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. Karakteristik greenhouse meliputi dimensi greenhouse, karakteristik bahan penutup, kemiringan atap, sifat fisik udara dalam greenhouse dan karakteristik lantai. Karakteristik tersebut dijadikan input dalam simulasi pindah panas dalam greenhouse.
35
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. Kecepatan Angin di Sekitar Greenhouse 29 Maret 2007
2
30 Maret 2007 1-Apr-07
WS (m/s)
1.5
2-Apr-07
1 0.5
6: 00 7: 00 8: 00 9: 00 10 :0 0 11 :0 0 12 :0 0 13 :0 0 14 :0 0 15 :0 0 16 :0 0 17 :0 0 18 :0 0
0
Pukul (WIB)
Gambar 16 Kecepatan angin di sekitar greenhouse.
36
40
40.0 Tout 30 M aret 2007 Tout 1 April 2007
35
35.0
Tout 2 April 2007 Tin 30 M aret 2007 Tin 1 April 2007 Tin 2 April 2007
18 :0 0
16 :0 0
20.0 14 :0 0
20 12 :0 0
25.0
10 :0 0
25
8: 00
30.0
6: 00
30
Gambar 17 Suhu udara di luar dan di dalam greenhouse. Kelembaban Udara di sekitar greenhouse 100
RH (%)
80 29 M aret 2007
60
30 M aret 2007 1-A pr-07 2-A pr-07
40
6: 00 7: 00 8: 00 9: 00 10 :0 0 11 :0 0 12 :0 0 13 :0 0 14 :0 0 15 :0 0 16 :0 0 17 :0 0 18 :0 0
20
Pukul (WIB)
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
37
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. Kecepatan angin yang melebihi1.8 m/s efek termal terhadap laju ventilasi dapat diabaikan, tetapi bila kecepatan angin lebih rendah dari 1.8 m/s maka efek termal tidak dapat diabaikan (Papadakids et.al., 1996). Kecepatan angin yang ratarata hasil pengukuran adalah 1.5 m/s. Konstanta yang digunakan dalam simulasi disajikan pada Tabel 2.
Simbol
Keterangan
Nilai 38
Absc1
Absorptivitas penutup greenhouse terhadap gelombang pendek
0.02 (Critten dan Bailey, 2002)
Absc2 Abss Ca
Absorptivitas penutup greenhouse terhadap gelombang panjang Absorptivitas lantai Panas jenis volumetrik udara
Cc
Panas jenis volumetrik bahan penutup
Cf
Panas jenis volumetrik lantai
EP Ems E
Tinggi dinding samping greenhouse Emisivitas lantai Efektivitas bukaan
ε
Porositas kasa
hf
Koefisien pindah panas konveksi dari permukaan lantai ke udara dalam
0.01 (Critten dan Bailey, 2002) 0.60 (Esmay et al., 1986) 1 kJ/m3oC (www.Hukseflux.com) 2184 kJ/m3oC (Esmay et al., 1986) 1710 kJ/m3oC (Lunde, 1980) 2.5 m 0.88 (Esmay et al., 1986) 0.3 – 0.6 (Esmay dan Dixon, 1986) 0.1 (Harmanto, et al., 2004) 7 W/oC (Bot, 2001)
ks
Konduktivitas panas tanah
L LAT LGT RP SBC SW TBL
Panjang greenhouse Latitude Longitude Tinggi bubungan Tetapan Stefan Boltzman Lebar greenhouse Suhu udara lapisan tanah yang dianggap konstan Time Zone Transmisivits polycarbonate Ketebalan lapisan permukaan tanah
TZ Tpolycarbonate zo
1.28 W/mK (www.hukseflux.com) 12 m 6.33 m 106.42 BT 3.93 m 5.6E-08 4m 31.2 oC 105 0.77 (Nelson, 2003) 0.05 m
Z1 Ketebalan tanah lapisan pertama 0.15 m Tabel 2 Konstanta yang digunakan dalam simulasi pendugaan suhu udara dalam greenhouse
39
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
29 Maret 2007
Waktu (Jam)
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
35.20
1.02
33.64
31.40
2.24
13.00
36.05
35.10
0.95
36.72
33.10
3.62
38.06
35.70
2.36
36.01
34.10
1.91
14.00
36.64
35.90
0.74
33.49
33.90
0.41
36.31
35.90
0.41
37.09
36.50
0.59
15.00
35.08
33.70
1.38
32.01
31.70
0.31
34.31
35.60
1.29
32.81
32.20
0.61
16.00
28.80
30.90
2.10
31.71
30.90
0.81
27.63
30.10
2.47
27.64
29.40
1.76
17.00
27.62
29.70
2.08
26.35
29.70
3.35
24.99
27.40
2.41
24.80
28.20
3.40
18.00
25.32
28.30
2.98
25.32
28.30
2.98
24.12
25.80
1.68
23.88
26.80
2.92
Min
21.63
22.20
0.44
22.89
22.20
0.05
22.68
21.30
0.16
22.34
22.20
0.06
Max Ratarata
39.97
35.90
5.57
36.72
33.90
3.97
38.06
35.90
2.47
37.09
36.50
3.40
30.54
29.66
1.90
29.76
28.46
2.04
30.02
29.69
1.35
29.23
28.99
1.54
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.
40
40
Suhu udara (oC)
Hasil pendugaan Hasil pengukuran
35
30
25
20 6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18
Pukul (WIB)
Gambar 19 Suhu udara dalam greenhouse hasil simulasi dan hasil pengukuran tanggal 29 Maret 2007.
40
Suhu udara ( o C)
Hasil pendugaan Hasil pengukuran
35
30
25
20 6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Pukul (WIB)
Gambar 20 Suhu udara dalam greenhouse hasil simulasi dengan hasil pengukuran tanggal 30 Maret 2007.
41
40
Suhu udara (oC)
Hasil pendugaan 35
Hasil pengukuran
30
25
20 6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Pukul (WIB)
Gambar 21 Suhu udara dalam greenhouse hasil simulasi dengan hasil pengukuran tanggal 1 April 2007.
40
Suhu udara (oC)
Hasil pendugaan 35
Hasilpengukuran
30
25
20 6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18
Pukul (WIB)
Gambar 22 Suhu udara dalam greenhouse hasil simulasi dengan hasil pengukuran tanggal 2 April 2007.
Validasi Model
Program komputer untuk memprediksi suhu udara di dalam greenhouse dibuat dalam bahasa Delphi 5.0. Program pindah panas untuk memprediksi suhu udara di dalam greenhouse telah dikembangkan oleh Romdhonah (2002) dengan nilai regresi sebesar 0.5664 dan Nuriyawati (2006) dengan nilai regresi sebesar 0.8583 dan Y = 0.8666x – 0.39864. Suhu udara hasil simulasi akan semakin akurat apabila koefisien intersepnya mendekati nol dan gradiennya mendekati 1.
42
Gambar 23 menunjukkan nilai regresi antara hasil simulasi dengan pengukuran pada penelitian ini. Persamaan regresi yang terbentuk adalah Y = 0.8122x 3.8547, sedangkan koefisien determinasi (R2) sebesar 0.8305. Gambar tersebut mengungkapkan bahwa kesalahan hasil pengukuran dan pendugaan suhu udara dalam greenhouse dengan Average Percentage of
Deviation (APD) adalah
sebesar 7.8 %
Tin Pendugaan ( oC)
40 y = 0.8122x - 3.8547 R2 = 0.8305
35
30 APD = 7.8% 25
20 20
25 30 35 Tin Pengukuran (oC)
40
Gambar 23 Hubungan suhu udara hasil simulasi dengan hasil pengukuran.
Penggunaan asumsi yang lebih rinci, misalnya dengan mempertimbangkan radiasi baur, radiasi pantulan, menganggap lapisan tidak homogen mungkin dapat menghasilkan pendugaan suhu udara yang lebih baik.
Optimasi Sudut atap dan Tinggi Dinding dengan Algoritma Genetik
Optimasi dilakukan untuk mendapatkan suhu udara di dalam greenhouse terendah yang dapat dicapai dari pengendalian alami variabel perancangan greenhouse, sehingga diketahui sudut atap dan tinggi dinding yang optimum. Nilai input yang digunakan dalam optimasi dengan algoritma genetik disajikan pada Tabel 4.
43
Tabel 4 Data input algoritma genetik Parameter
Nilai
Julian day
89 dan 90
Longitude
106.42
Latitude
6.33
Jam
8-16
Tco
22.20
Tfo
23.50
Tin
21.70
TBL
31.20
TZ1
27.80
Kecepatan angin
0, 1.1, 2.4, dan 3.5
Radiasi matahari rata-rata
340 W/m2 dan 531 W/m2
Parameter algoritma genetik yang digunakan meliputi target generasi yang ingin
dicapai,
jumlah
individu
dalam
populasi,
jumlah
gen
yang
merepresentasikan tiap individu, probabilitas crossover serta probabilitas mutasi. Nilai masing-masing parameter yang digunakan untuk optimasi dalam penelitian disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5 Parameter algoritma genetik Parameter
Nilai
Target generasi
100
Jumlah individu dalam populasi
20
Jumlah gern per parameter
12
Probabilitas crossover (%)
95
Probabilitas mutasi (%)
5
Fungsi fitness yang digunakan dapat dituliskan sebagai berikut: F=
1 Rataan Tin
keterangan: F
: Suhu udara rata-rata terendah dalam greenhouse
Tin
: Suhu udara dalam greenhouse
44
Suhu udara rata-rata terendah dalam greenhouse (Rataan Tin) pada proses optimasi dimulai dari jam 8.00 sampai dengan jam 16.00. Rataan Tin yang digunakan adalah: 1 ⎛ 16 ⎞ Rataan Tin = ⎜ ∑ Tin (i )⎟ 9 ⎝ i =8 ⎠ Kekonsistenan hasil optimasi dapat diketahui dengan melihat proses optimasi algoritma genetik. Contoh data populasi awal, perubahan fitness, dan populasi akhir pada kedua proses optimasi disajikan pada Lampiran 4 sampai Lampiran 15. Grafik sudut atap greenhouse yang optimum selama proses optimasi, suhu udara selama proses optimasi, dan perubahan nilai fitness suhu udara dalam greenhouse, disajikan pada Gambar 24 sampai Gambar 47. Hasil optimasi dengan algoritma genetik dengan radiasi rata-rata 340 W/m2 dan 531 W/m2 disajikan pada Tabel 6 dan 7. Tabel 6 Hasil optimasi AG untuk radiasi rata-rata 340 W/m2 Kecepatan angin (m/s)
Sudut atap (o)
Tinggi dinding (m)
Tin (oC)
0
37.32
1.90
29.13
1.1
37.62
1.89
29.21
2.4
27.91
2.37
29.49
3.5
27.37
2.40
29.05
Tabel 7 Hasil optimasi AG untuk radiasi rata-rata 531 W/m2 Sudut atap (o)
Tinggi dinding (m)
Tin (oC)
0.0
38.52
1.84
29.36
1.1
39.07
1.81
29.45
2.4
29.99
2.28
29.74
3.5
29.95
2.28
29.78
Kecepatan angin (m/s)
45
29.24
Suhu (0C)
29.22 29.20 29.18 29.16 29.14 29.12 0
10
20
30
40
50
Generasi Ke-
Gambar 24 Grafik perubahan suhu udara dalam greenhouse selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 0 m/s, radiasi 340 W/m2.
Sudut atap (oC)
37.34
37.33
37.32
37.31 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 25 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 0 m/s, radiasi 340 W/m2.
46
Fitness
0.0344
0.0343
0.0342 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 26 Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 0 m/s, radiasi 340 W/m2.
29.26
Suhu ( oC)
29.25 29.24 29.23 29.22 29.21 29.20 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 27 Grafik perubahan suhu udara dalam greenhouse selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, radiasi 340 W/m2.
47
37.60
Sudut (o)
37.40 37.20 37.00 36.80 36.60 36.40 36.20 36.00 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 28 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 1.1 m/s radiasi 340 W/m2.
Fitness
0.0343
0.0342
0.0341 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 29
Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, radiasi 340 W/m2.
48
29.64 29.62
Suhu( oC)
29.60 29.58 29.56 29.54 29.52 29.50 29.48 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 30 Grafik perubahan suhu udara dalam greenhouse selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, radiasi 340 W/m2.
28.30
Sudut ( o)
28.25 28.20 28.15 28.10 28.05 28.00 27.95 27.90 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 31 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 2.4 m/s radiasi 340 W/m2.
49
Fitness
0.0340
0.0339
0.0338
0.0337 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 32
Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, radiasi 340 W/m2
29.57 29.57
Suhu (oC)
29.56 29.56 29.55 29.55 29.54 29.54 29.53 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 33 Grafik perubahan suhu udara dalam greenhouse selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, radiasi 340 W/m2.
50
27.40
Sudut (o)
27.30 27.20 27.10 27.00 26.90 26.80 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 34 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 3.5 m/s radiasi 340 W/m2.
Fitness
0.0339
0.0338
0.0337 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 35 Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, radiasi 340 W/m2.
51
Suhu ( oC)
29.52 29.50 29.48 29.46 29.44 29.42 29.40 29.38 29.36 29.34 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Sudut ( o)
Gambar 36 Grafik perubahan suhu udara selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 0 m/s, radiasi 531 W/m2. 38.65 38.60 38.55 38.50 38.45 38.40 38.35 38.30 38.25 38.20 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 37 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 0 m/s radiasi 531 W/m2.
52
Fitness
0.0341
0.0340
0.0339
0.0338
0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 38 Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 0 m/s, radiasi 531 W/m2.
29.58
Suhu (oC)
29.56 29.54 29.52 29.50 29.48 29.46 29.44 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 39 Grafik perubahan suhu udara dalam greenhouse selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, radiasi 531 W/m2.
53
Sudut (o)
39.50
39.00
38.50 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 40 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 1.1 m/s radiasi 531 W/m2.
Fitness
0.0340
0.0339
0.0338 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 41 Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, radiasi 531 W/m2.
54
29.79
Suhu ( oC)
29.78 29.77 29.76 29.75 29.74 29.73 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 42 Grafik perubahan suhu udara selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, radiasi 531 W/m2.
30.03
Sudut ( o)
30.02 30.01 30.00 29.99 29.98 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 43 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 2.4 m/s radiasi 531 W/m2.
55
Fitness
0.0337
0.0336
0.0335 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 44 Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, radiasi 531 W/m2.
29.84 29.83 Suhu (oC)
29.82 29.81 29.80 29.79 29.78 29.77 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 45 Grafik perubahan suhu udara dalam greenhouse selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, radiasi 531 W/m2.
56
30.80 30.60 Sudut (o)
30.40 30.20 30.00 29.80 29.60 29.40 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 46 Grafik perubahan nilai optimum sudut atap selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 3.5 m/s radiasi 531 W/m2.
Fitness
0.0336
0.0335
0.0334 0
10
20
30
40
50
Generasi ke-
Gambar 47 Grafik perubahan fitness selama proses optimasi pada kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, radiasi 531 W/m2.
Hasil yang diperoleh menunjukan bahwa proses optimasi telah berjalan dengan baik. Proses konvergen mulai dari generasi ke 30. Dari hasil optimasi untuk kondisi radiasi matahari 340 W/m2 dan 531 W/m2 dengan suhu udara ratarata di dalam greenhouse 29.22 oC dan 29.58 oC diketahui bahwa radiasi matahari dan kecepatan angin mempengaruhi suhu udara di dalam greenhouse. Desain sudut atap bervariasi bergantung pada tingkat kecepatan angin dan radiasi matahari. Untuk mendapatkan rata-rata suhu terendah dalam greenhouse, disain 57
sudut atap bervariasi bergantung pada tingkat kecepatan angin dan radiasi matahari. Pada radiasi 340 W/m2, kecepatan angin 0 m/s sudut atap optimum adalah 37o, kecepatan angin 1.1 m/s sudut atap optimum 38o , kecepatan angin 2.4 m/s sudut atap optimum 28o dan pada kecepatan angin 3.5 m/s sudut atap optimum yang disarankan adalah 27o . Pada radiasi 531 W/m2, kecepatan angin 0 m/s sudut atap optimum adalah 38o, kecepatan angin 1.1 m/s sudut atap optimum 39o , kecepatan angin 2.4 m/s dan 3.5 m/s sudut atap optimum adalah 30o. Sudut atap tersebut untuk kondisi pada Julian day ke 89 (29 Maret) dan ke 90 (30 Maret). hal ini sesuai dengan penelitian sebelumnya pada greenhouse yang sama, bahwa suhu udara di dalam greenhouse makin berkurang dengan bertambahnya sudut kemiringan atap (35o) karena berkurangnya radiasi matahari yang di transmisikan ke dalam greenhouse (Retnosari, 2003). Sudut atap antara 30 sampai 32o dapat disarankan pada kecepatan angin antara 2.4 sampai 3.5 m/s pada kedua kondisi (radiasi 340 W/m2 sampai 531 W/m2). Bentuk greenhouse di daerah subtropika dengan di daerah tropika berbeda. Greenhouse tradisional di Inggris tipe sigle span dibangun dengan ukuran lebar 22 m, tinggi dinding 3.5 – 4.5 m dan sudut kemiringan atap 22 – 26 oC (Critten dan Bailey, 2002). Greenhouse dengan kemiringan sudut atap antara 25 – 35 oC (Walls, 1993). Penelitian terdahulu tentang radiasi matahari pada bangunan sudah dilakukan. Berdasarkan hal tersebut dapat dilakukan pengendalian termal dalam bangunan, yaitu melalui pengendalian struktur atau pengendalian pasif. Pengurangan panas pada greenhouse dapat dilakukan melalui perencanaan bangunan yang baik, yaitu dengan pemilihan orientasi bangunan, serta ukuran bangunan, penggunanan fan penutup yang tepat. Orientasi bangunan yang paling sedikit menerima radiasi matahari adalah bangunan membujur arah timur-barat (Soegijanto, 1998). Perancangan greenhouse untuk daerah tropika perlu memanfaatkan ventilasi alamiah semaksimal mungkin agar suhu udara didalamnya tidak terlalu tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan pengendalian alamiah yang dirancang dengan baik, kondisi termal yang panas di dalam bangunan dapat dikurangi lama berlangsungnya (Soegijanto, 1998).
58
Laju ventilasi alamiah dapat diperbesar dengan memperluas bukaan ventilasi. Ventilasi alamiah tidak memerlukan biaya operasional. Selain menurunkan suhu udara di dalam greenhouse, ventilasi menghilangkan udara lembab, mengembalikan konsentrasi karbondioksida pada tingkat konsentrasi di udara pada siang hari (Takakura, 1991). Ventilasi alamiah terjadi karena efek termal dan angin. Efek angin terdiri dari efek steady dan efek turbulen. Efek steady terjadi pada saat angin bertiup di atas dan di sekeliling bangunan sehingga membangkitkan perbedaan tekanan pada lokasi yang berbeda dan menghasilkan distribusi tekanan pada bangunan. Efek turbulen terjadi karena kecepatan angin tidak bersifat statis melainkan bervariasi secara kontinyu dan hal ini menghasilkan fluktuasi tekanan. Apabila tekanan ratarata di luar dan di dalam bukaan yang berbeda besarnya sama, maka tekanan sesaat bisa saja berbeda (Bot, 1983). Pada kemiringan atap 0o dan 10o seluruh permukaan atap ada pada tekanan kurang. Kemiringan atap 30o dan 45o, permukaan atap pada hilir arah datangnya angin berada pada tekanan kurang, sedang permukaan atap pada hulu arah datangnya angin sebagian besar berada pada tekanan lebih besar (Soegijanto, 1998). Efek termal timbul dari perbedaan suhu udara di dalam dan di luar greenhouse. Perbedaan kerapatan udara mengakibatkan perbedaan tekanan udara di dalam dan di luar greenhouse. Faktor termal tersebut menyebabkan adanya suatu bidang horisontal pada bukaan dimana tidak terjadi aliran udara karena tekanan udara di dalam dan di luar greenhouse sama. Bidang ini disebut bidang tekan netral (Brockett dan Albright, 1987). Perubahan sudut atap menyebabkan berubahnya tinggi dinding samping greenhouse, yaitu semakin besar sudut atap, maka semakin kecil tinggi dinding (bukaan ventilasi dinding samping greenhouse). Hal tersebut karena tinggi bubungan dipertahankan tetap. Pada penelitian ini perubahan tinggi dinding tidak menghasilkan perbedaan suhu yang berarti, Hal ini terjadi apabila faktor termal adalah fakotr dominan yang mempengaruhi ventilasi. Oleh karena itu pada penelitian selanjutnya perlu dikaji pengaruh antara kombinasi modifikasi ventilasi dinding dan atap dengan suhu udara di dalam greenhouse. Apabila ventilasi atap
59
tidak berfungsi sebagai inlet maka pengaruh kecepatan angin sangat kecil terhadap laju ventilasi alami pada greenhouse dibandingkan dengan faktor termal, meskipun kecepatan angin cukup tinggi (Muliawati, 2003). Faktor yang mempengaruhi besarnya suhu udara dalam greenhouse adalah tingkat intensitas radiasi matahari, tingkat kapasitas alat pemanas, 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). Untuk dapat merancang ventilasi alami yang terjadi dalam bangunan perlu diketahui pengaruhnya terhadap ventilasi dari bentuk bangunan, ukuran dan penempatan lubang ventilasi, perbandingan luas lubang udara masuk terhadap lubang keluar, jarak antara lubang masuk dengan lubang udara keluar, arah angin terhadap lubang udara masuk, bangunan lain disekitarnya, dan sebagainya. Hasil penelitian sebelumnya menyatakan bahwa, greenhouse dengan menerapkan bukaan samping dan bukaan atap serta penggunaan screen menghasikan laju ventilasi yang lebih baik dibandingkan dengan greenhouse yang hanya memiliki bukaan samping (Katsoulas, et al., 2006). Pada penelitian selanjutnya perlu digunakan pendekatan kesimbangan masa untuk menentukan laju aliran udara berdasarkan prinsip kesetimbangan massa aliran udara masuk dan keluar dari suatu bangunan. Cara ini akan dapat memperoleh hasil akhir sesuai dengan batas ketelitian yang diinginkan. Hasil optimasi sudut atap greenhouse dengan tinggi dinding yang dapat diimplementasikan dari aspek arsitektural adalah 30o untuk hasil optimasi 29.95o dan 29.99o, 38o untuk 37.62, 38o untuk 38.52o, 39o untuk 39.07o, 37o untuk 37.32o, 27o untuk 27.37o dan 28o untuk 27.91o .Greenhouse hasil optimasi disajikan pada Gambar 48. Biaya greenhouse hasil optimasi disajikan pada Tabel 8.
60
Existing
Sudut atap 27o
61
Sudut atap 28o
Sudut 30o
62
Sudut atap 37o
Sudut atap 38o
63
Sudut atap 39o
Gambar 48. Greenhouse hasil optimasi AG
Biaya Greenhouse Hasil Optimasi
Tabel 8 memperlihatkan bahwa semakin besar sudut atap, maka semakin besar biaya greenhouse, karena harga per satuan luas atap dari polycarbonate lebih mahal dibandingkan dengan harga per satuan luas dinding greenhouse yang terbuat dari konstruksi kayu. Biaya greenhouse paling murah adalah pada sudut atap kecil, yaitu 27.37o, tinggi dinding 2.4 m, dengan biaya Rp. 38.557.100, sedangkan biaya greenhouse termahal untuk kondisi di atas adalah pada sudut atap 39.07o, tinggi dinding 1.81 m, dengan biaya Rp. 39.490.200. Penurunan suhu udara dari pengendalian alami dari perancangan bangunan menggunakan algoritma genetik di atas sekitar 1-2 oC. Program prediksi suhu udara dalam greenhouse disajikan pada lampiran 16. Perhitungan biaya greenhouse disajikan pada Lampiran 17.
64
Tabel 8 Biaya greenhouse hasil optimasi Sudut atap (o) 27.37 27.91 29.95 29.99 37.32 37.62 38.52 39.07
Tinggi dinding (m)
Biaya (Rp juta)
2.40 2.37 2.28 2.28 1.91 1.89 1.84 1.81
38.557.100 38.588.700 38.715.300 38.718.100 39.311.900 39.341.300 39.432.500 39,490.200
Penggunaan atap double layer dapat meminimalkan perbedaan suhu udara dalam dan suhu udara luar greenhouse (Apriliani, 2006). Atap double layer dengan plastik ultraviolet (UV) 14% sebagai lapisan atap kedua mampu menghasilkan iklim mikro dalam greenhouse yang lebih baik bagi pertumbuhan tanaman, karena didapatkan nilai yang mendekati sama dengan iklim mikro diluar greenhouse (Apriliani, 2006). Greenhouse yang dilengkapi dengan bahan shading 67% mampu menurunkan suhu dalam greenhouse ± 3oC (Wulandari, 2005). Intensitas cahaya matahari yang masuk ke dalam greenhouse lebih tinggi pada greenhouse model single span (Nelson,2003). Bahan penutup atap greenhouse yang umum digunakan 13.2% kaca, 18.5% fiber glass reinforced plastic (FRP) dan 68.3% plastik (Agricultural Statistics Board, 2001). Polycarbonate dengan ketebalan 16 mm mampu menurunkan kehilangan panas 50% pada greenhouse single layer (National Greenhouse Manufacturers Association, 1994). Besarnya transmitansi, absorptansi dan reflektansi radiasi matahari dipengaruhi oleh sudut datang radiasi matahari pada penutup greenhouse. Transmitansi akan mulai berkurang pada susut datang lebih besar dari 60o sampai mendekati nol pada sudut datang menuju 90o. Absorptansi akan mulai berkurang pada sudut datang lebih besar dari 70o sampai mendekati nol pada sudut datang menuju 90o. Reflektansi justru akan bertambah pada sudut datang mulai 70o dan akan mendekati satu pada sudut datang menuju 90o. Terjadinya sudut datang yang besar adalah pada pagi atau sore hari (Soegijanto, 1998; Soriano et al., 2004). Oleh karena itu pemilihan bahan penutup greenhouse diperlukan dalam rangka pengendalian termal dalam bangunan. 65
Greenhouse yang tanggap terhadap perubahan iklim dapat dirancang dengan baik apabila diketahui harga dan pola perubahan harian, bulanan bahkan tahunan, dari besaran-besaran iklim pada tempat dimana greenhouse tersebut akan dibangun. Kondisi termal dalam greenhouse ditentukan oleh kinerja termal dari greenhouse dan kondisi iklim sekitar. Usaha pengendalian alami dengan mempertimbangkan iklim, sifat fisika bangunan, dan variabel perancangan bangunan, seperti orientasi greenhouse, bentuk, sudut atap dan bahan penutup greenhouse tidak dapat selalu diharapkan dapat menghasilkan kondisi termal sesuai yang diinginkan sepanjang hari, karena elemen bangunan dan lingkungan sekitarnya mempunyai kemampuan pengendalian termal yang terbatas. Meskipun demikian, perancangan bangunan melalui pengendalian alami semaksimal mungkin, dengan memanfaatkan peristiwa alami dan sifat-sifat bahan dan konstruksi greenhouse sangat membantu dalam pengendalian termal greenhouse (Soegijanto, 1998).
66
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Untuk mendapatkan rata-rata suhu terendah dalam greenhouse, disain sudut atap bervariasi bergantung pada tingkat kecepatan angin dan radiasi matahari. Pada radiasi 340 W/m2, kecepatan angin 0 m/s sudut atap optimum adalah 37o, kecepatan angin 1.1 m/s sudut atap optimum 38o , kecepatan angin 2.4 m/s sudut atap optimum 28o dan pada kecepatan angin 3.5 m/s sudut atap optimum yang disarankan adalah 27o . Pada radiasi 531 W/m2, kecepatan angin 0 m/s sudut atap optimum adalah 38o, kecepatan angin 1.1 m/s sudut atap optimum 39o , kecepatan angin 2.4 m/s dan 3.5 m/s sudut atap optimum adalah 30o. Sudut atap tersebut untuk kondisi pada Julian day ke 89 (29 Maret) dan ke 90 (30 Maret). Biaya per 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. Suhu udara terendah di dalam greenhouse yang dapat dicapai tidak berbeda jauh. Hal ini disebabkan faktor termal lebih dominan daripada faktor angin, sehingga ventilasi atap tidak sebagai inlet tetapi sebagai outlet.
Saran
Perlu dikembangkan lagi model pendugaan suhu di dalam greenhouse dengan penggabungan formula massa udara dan faktor-faktor yang berkaitan dengan kenyamanan termal dalam bangunan greenhouse serta penggunaan tanaman sehingga hasil pendugaan akan lebih baik. Kombinasi modifikasi lebar bukaan atap dan dinding perlu diteliti lebih lanjut, sehingga dapat diketahui lebih jelas pengaruhnya terhadap suhu udara dalam greenhouse.
67
Perlu dilakukan prediksi suhu udara dalam greenhouse dan optimasi sudut atap greenhouse pada Julian day yang berbeda, sehingga diperoleh data yang lebih banyak sebagai referensi untuk merancang greenhouse yang tanggap terhadap pengaruh lingkungan.
68
DAFTAR PUSTAKA
Agricultural Statistic Board. 2001. Floriculture crops:2000 summary. Washington, DC:USDA, National Agr. Statistic Ser., Sp. Cir.6-1(01). Apriliani, B. 2006. Analisa Temperatur Udara dalam Single-Span Greenhouse Kebun Percobaan Cikabayan, IPB dengan Menggunakan Atap Dua Lapis (Double Layer). Skripsi. Jurusan Teknik Pertanian. IPB. Bogor. Avissar, R. And Ytzhaq Mahrer, 1982. Verification study of numerical greenhouse microclimate model. Trans. ASAE: 1711-1920. Bot, G.P.A. 1993. Greenhouse climate from physical proses to a dynamic model. Thesis. Agric. Univ, Wageningen, The Netherlands. Bot. Gerard. 2001. Greenhouse heat transfer. Private email message to Yayu Romdhonah. Boulard, T., J.F. Meneses, M. Mermier, and G. Papakids. 1996. The mechanism in the natural ventilation of greenhouses. Agric. And For. Meteorol. (79): 61-77 Boulard, T., Papakids G., Kittas, C., Mermier, M. 1997. Air Flow and Associated Sensible Heat Exchange in a Naturally Ventilated Greenhouse. Agricultural and Forest Meteorology, 88: 111 – 119. Boulard T., Draoui B., Neirac F. 2005. Calibration and validation of a greenhouse climate control model. Di Dalam: Mathematical and control Applications in Agriculture and Horticulture. ISHS Acta Horticulturae 4006: II IFAC ISHS Workshop. http://www.actahort.org/books/406_1.html [19 Agustus 2005]. Boulard, T., Wang S., Haxaire, R. 2000. Mean and Turbulent Air Flows and Microclimate Patterns in an Empty Greenhouse Tunnel. Agricultural and Forest Meteorology, 100 (2-3): 173-190. Brockett, B.L., and Albright, L.D. 1987. Natural Ventilation in Single Air Span Building. J. of Agricultural Engineering Research (37): 141 – 154. Businger, 1963. The greenhouse Environment. W.M. John. Departement of Horticulture. The Pennsylvania State University, New York. Carruthers.et al. 1990. Manual Calculation Method.http://fridge.arch.uwa.edu.au/. Castilla, N., L. Galvez. 1994. Vegetable crop responses in improved low-cost plastic greenhouses. Journal of Horticultural Science. Vol 69, No.5. Hal 915-921.
69
Chrisfian, F. 2005. Analisis Modifikasi Disain Greenhouse Tipe Standard Peak di Kebun Percobaan Cikabayan Kampus IPB, Darmaga, Bogor, Jawa Barat. Skrpsi. Jurusan Teknik Pertanian. IPB. Bogor. Cockshull, K.E. 1989. The influence of energy conservation on crop productivity. Acta Horticulturae. 245.Hal 530-536. Critten, D.L. and B.J. Bailey. 2002. A review of Greenhouse Engineering Developments During the 1990s. Journal of Agricultural and Forest Meteorology. 112: 1-2. Duffie, J.A. and W. A. Beckman. 1974. Solar Energy Thermal Proceses. John Wiley and Sons Inc., New York. Duffie, J.A. and W. A. Beckman. 1980. Solar Energy Thermal Proceses. John Wiley and Sons Inc., New York. Esmay, Merle L. and John E. Dixon. 1983. Environmental Control for Agricultural Buildings. The Avi Publishing Inc., Westport, Connecticut. Esmay, Merle L. and John E. Dixon. 1986. Environmental Control for Agricultural Buildings. The Avi Publishing Inc., Westport, Connecticut. Fu, G. 1994. Falsafah Dasar:Sistem Pengendalian Proses. PT.Elex Media Komputindo. Jakarta. Giacomelli, A.G., Roberts, W.J. 1993. Greenhouse Covering Systems. ASHS Hort Technology Journal, Januari. 1993. hal 1-17. Glover, F. 1989. Tabu search. Part I. ORSA Journal of Computing 1:190-206 Glover, F. 1990. Tabu search Part II. ORSA Journal of Computing 2: 4-32. Hammer, K.C., Bernstein, L., Maynard, L.A., 1945. Effect of Light Intensity, Day Length,Temperature, and Other Environment Factors on The Ascorbic acid content of Tomatoes. Journal of Nutrition 29, 85-97. Hanan, JJ., W.D, Holley, K.L. Goldsberry. 1978. Greenhouse Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg.
Management.
Handoko, 1994. Klimatologi Dasar. PT. Dunia Pustaka Jaya. Jakarta. Harmanto, H.J. Tantau and V.M. Salokhe. 2006. Effect of screen sizes on performance of an adapted greenhouse for tomato production in the humid tropics. Jurnal Engineering Pertanian. 4(1): 33 – 40. Hillel, D. 1998. Environmental Soil Physics. Academic Press.Theobald’s Road, London WC1X 8RR, UK.
70
Holman. 1994. Perpindahan Panas (Heat Transfer). Erlangga. Jakarta. Holland, J.H. 1975. Adaptation in Natural and Artificial System University of Michigan Press. (second edtion. MIT Press. 1992). Jansen, Ted J. 1995.Teknologi Rekayasa Surya. Diterjemahkan oleh Wiranto Arismunandar. PT.Pradnya Paramita, Jakarta. Katsoulas, N., T. Bartzanas, T. Boulard, M. Mermier, and C. Kittas. 2006. Effect of Vent Openings and Insect Screens on Greenhouse Ventilation. Biosystems Engineering. 93(4): 427-436. Kessler, J.R. 1998. Hobby greenhouse construction. University. Hal 1-14.
Alabama and Auburn
Kirkpatrick, M. 1982. Sexuak selection and the evolution of female choice Evolution 1:1-12. Kirkpatrick, M. and Ryan, M. 1991. The evolution of mating preferences and the paradox of the lek Nature 350:33-38. Kozai and Sase, 1978. A simulation of natural ventilation for a multi span greenhouse. J. Acta Horticulturae. Chiba University. Japan. Kurata, K., Z. Quan, and Nunomura. 1991. Optimal shapes of parallel east-west oriented single-span tunnels with respect to direct light transmisivity. Journal of Agricultural Engineerimg Research. Vol.49. Page:285-298. Kozai, T., and Sase, S. 1978. A simulation of Natural Ventialation for a Multi Span Greenhouse. J. Acta Horticulture (87):29 - 49. Kostov p., Ivanova T., Dandolov I, Sapunova S., Ilieva L. 2002. Adaptive environmental control for optimal results dring plant microgravity experiments. Acta Astronoutica 51(1-9): 213-320. Lindley, J.A., and Whitaker, J.H. 1996. Agricultural Buildings and Structures. ASAE, 2950 Niles Road, St Joseph, USA. Mastalerz, J.W. 1977. The Greenhouse Environment. John Wiley and Sons, Inc. New York. Muliawati, I. S. 2003. Analisis Laju Ventilasi Alam pada Single-Span Greenhouse, Kebun Percobaan, Cikabayan, Kampus IPB, Darmaga. Skripsi. Jurusan Teknik Pertanian. IPB. Bogor. McCollum, J.P., 1954. Effects of Light on The Formation of Carotenoids in Tomato Fruits. Food Research 26, 195-199.
71
National Greenhouse Manufacturers Association. 1994. Standards: Design loads in greenhouse structures, ventilating and cooling greenhouses, g reenhouses heat loss, and greenhouse retrofit. National Greenhouse Mfg. Association, 7800 S. Elati, Suite 113, Littleton, CO 80120. Nelson, P.V. 2003. Greenhouse Operation and Management. Departemen of Horticultural Science Nort Carolina State University. (six edtion by Perason Education, Inc., Upper Saddle River, New Jersey 07458). Nixon, J.B., G.C. Dandy, A.R. Simpson. 2001. A Genetic Algorithm for optimizing 0ff-farm irrigation scheduling. IWA Publishing. Nuryawati, T. 2006. Analisis Sudut Datang Radiasi Matahari dan Pengembangan Model Pindah Panas Greenhouse Menggunakan Artificial Neural Network. Skripsi. Jurusan Teknik Pertanian. IPB. Bogor.
Nielsen B., Madsen H. 2005. Identification of a continuous time model of the heat dynamic of a greenhouse. Di Dalam: Mathematical and control Applications in Agriculture and Horticulture. ISHS Acta Horticulturae 4006: II IFAC ISHS Workshop.http://www.actahort.org/books/406_1.html [19 Agustus 2005]. Nishina H,HashimotoY., Matsumoto A. 2005. Identification and control of fair temperatura in greenhouse systems. Di Dalam: Mathematical and control Applications in Agriculture and Horticulture. ISHS Acta Horticulturae 4006: II IFAC ISHS Workshop.http://www.actahort.org/books/406_1.html [19 Agustus 2005]. Papakids, G., D. manolakos, S. Kyritsis. 1998. Solar radiaation transmisivity of a single-span greenhouse through measurement on scale models. Journal Agricultural Engineering Research. Vol 71. Hal 331-338. Patteron, D. W. 1995. Artificial Neural Network. Theory and Application. Institute of systems science national University of Singapore. Perret, J.S., A.M. Al-Ismaili; S.S. Sablani. 2005. Development of a Humidification-Dehumidification System in a Quonset Greenhouse for Sustainable Crop Production in Arid Regions. Journal of Biosystem Engineering. Vol.3.Page:349 – 359. Purcell, E.J., D. Varberg. 1999. Kalkulus dan Geometri Analisis Jilid 1 edisi ke lima. Erlangga, Jakarta. Randall, J. M., and C.R. Boon. 1997. Ventilated Control and Systems. Animal Science and Engineering Division, Silso Research Institut. UK.
72
Retnosari, P. 2003. Pengembangan Model Artificial Neural Network untuk Pendugaan Suhu Udara dalam Greenhouse dengan Berbagai Kemiringan Atap pada Single Span Greenhouse. Skripsi. Departemen Teknik Pertanian. IPB. Bogor. Romdhonah, Y. 2002. Analisis Sudut datang Radiasi Matahari dan Pengembangan Model Pindah Panas pada Greenhouse. Skripsi. DepartemenTeknik Pertanian, IPB, Bogor. Seminar, KB. 2000. Precision agriculture: paradigma dan aplikasi. Agrimedia 6(1):38-41. Soehadi, G., B. Pramudya, S.Pertiwi, dan Erizal. 2006. Perencanaan Golongan Pemberian Air Untuk Optmisasi Penyaluran Air Menggunakan Algoritma Genetik. Jurnal Keteknikan Pertanian. Vol 20, No.2, Agustus 2006. Soegijanto. 1998. Bangunan di Indonesia dengan iklim tropis lembab di tinjau dari aspek fisika bangunan. Fakultas Teknologi Industri. ITB. Bandung. Soriano, T., J.I. Montero, M.C.S. Guerrero, E.Medrano, A. Anton, J.Hernandez, M.I. Morales, N.Castilla. 2004. A study of direct solar radiation transmission in asymmetrical multi-span greenhouses using scale models and simulation models. Biosystems Engineering Journal. Vol 88, No.2, Hal:243-253. Shen, Y. And S.L. Yu. 2002.Cooling methods for greenhouse in tropical region. In D.S.Fon. Chen, and T.T.Lin (Eds). International Symposium on Design and Environmental Control of Tropical and Subtropical Greenhouse. 30 June 2002. Acta Hortuculturae 578. Taichung, Taiwan. Shih, J.C. 2002. Automatotic multifunction praying system for microclimate regulation. In D.S.Fon. Chen, and T.T.Lin (Eds). International Symposium on Design and Environmental Control of Tropical and Subtropical Greenhouse. 30 June 2002. Acta Hortuculturae 578. Taichung, Taiwan. Schmidt U. 2005. Greenhouse climate control with combine model of greenhouse and plant by using online measurement of leaf temperature and transpiration. Di Dalam: Mathematical and control Applications in Agriculture and Horticulture. ISHS Acta Horticulturae 4006: II IFAC ISHS Workshop.http://www.actahort.org/books/406_1.html [19 Agustus 2005]. Straten van G. 2005. On-line control of greenhouse crop cultivation. Di Dalam: Mathematical and control Applications in Agriculture and Horticulture. ISHS Acta Horticulturae 4006: II IFAC ISHS Workshop http://www.actahort.org/books/406_1.html [19 Agustus 2005].
73
Takakura, T. 1991. Environmental Control System for Greenhouse. Proceedings of Autometic Agriculture for 21st Century. Chicago, 16-17 December 1991. Tamrin. 2005. Desain dan pemodelan system control adaptif lingkungan biologik dalam rumah tanaman. Disertasi. Jurusan Teknik Pertanian. IPB. Bogor. Teitel, M., Tanny J., Ben Yakir, Barak M. 2005. Air Flow Pateterns Through Roof Opening of a Naturally Ventilated Greenhouse and Their Effect on Insect Peetration. Biosystems Engineering, 92 (3): 341-353. Thijmijan, R.W. and R.D. Heins. 1983. Photometric, radiometric and quantum light unit of measure: A review of procedures for interconversion. HortScience18(6):818-822. Tika, I.W. 1986. Desain Greenhouse untuk Tanaman Melon dengan Sistem Hidroponikdi Kabupaten Bogor. Skripsi. Jurusan Teknik Pertanian. IPB.Bogor. Ting, K.C. and G.A.Giacomelli. 1987. Availability of solar photosynthetically active radiation. Transactions of the ASAE 30(5):14531457. Tiwari, G.N., and Goyal, R.K. 1998. Greenhouse Technologi. Narosa Publishing House, 6 Community Centre, Panchsheel Park, New Dehli. Tawegoum, R., R. Teixeira, and G. Chasseriaux. 2006. Simulation of humidity control and greenhouse temperature tracking in a growth chamber using a passive air conditioning unit. Cotrol Engineering Journal. Vol.14. Page:853-861. Tchamitchian, M., R. Martin C., J. Lagier, B. Jeannequin, and S. Mercier. 2005. SERRISTE: A daily set point determination software for glasshouse tomato production. Computer and Electronics in Agriculture Journal. Vol. 20. Page 25-47. Teitel, M., J. Tanny, D. Ben-Yakir, and M. Barak. 2005. Airflow Patterns through Roof Opening of a Naturally Ventilated Greenhouse and their Effect on Insect Penetration. Biosystems Engineering Journal. 92 (3):341353. Tiwari, G.N., and Goyal, R.K. 1998. Greenhouse Technologi. Narosa Publishing House, 6 Community Centre, Panchsheel Park, New Dehli. Toor, R.K., G.P. Savage, and C.E. Lister. 2006. Seasonal Variation in The Antioxidant Composition of Greenhouse Grown Tomatoes. Journal of Food Composition and Analysis (19):1-10.
74
Ursem, R.K., Filipi B., ThiemoN. 2004. Exploring the performance of an evolutionary algorithm for greenhouse control. http://www.brics.dk/cgibin/viewpubd?arrby=year&anid=452[13 April 2004]. Walls, Ian G. 1993. The Complete Book Of The Greenhouse. 5th ed. Ward Lock Ltd., London. Walker, J.W. 1983. Ventilation of Agricultural Structures. ASAE Monograph (6):81-98. Wang,. S., and Thierry, B., 2000.. Measurement and Prediction of Solar Radiation Distribution in Full-Scale Greenhouse Tunnels. Journal Agronomie:(20)41-50. Wang, S., Boulard, T., Haxaire. T. 1999. Air Speed Profiles in a Naturally Ventilated greenhouse with a Tomato Crop. Agricultural and Forest Meteorology, 96 (4): 181-188. Winston, P.H. 1992. Artificial Intelegence, third edition. Addision-Wesley. Wulandari, N. 2005. Pengembangan Model Artificial Neural Network untuk Pendugaan Temperatur dalam Greenhouse pada Berbagai Kondisi Naungan (Transmisivitas Bahan Penutup) dalam Single-Span Greenhouse. Skripsi. Jurusan Teknik Pertanian. IPB. Bogor. Widyastuti. 1993. Greenhouse Swadaya. Jakarta.
Rumah
untuk
Tanaman.
PT.
Penebar
Widyarti, M., H. Suhardiyanto, dan I.S. Muliawati. 2004. Analisis laju ventilasi alam pada single span greenhouse, Cikabayan, Kampus IPB Darmaga. Jornal Keteknikan Pertanian 18(1): 26-37. Young PC., Less MJ. 2005. Simpicity outof complexity in glasshouse climate modelling. Di Dalam : Mathematical and control Applications in Agriculture and Horticulture. ISHS Acta Horticulturae 4006: II IFAC ISHS Workshop.http://www.actahort.org/books/406_1.html [19 Agustus 2005]. Zhang, Janni and Jacobson. 1986. Modeling natural ventilation induce by combined termal buoyancy and wind. Transaction of ASAE 32(6): 21652174. Zulaedah, S. 2005. Penjadwalan Pemasokan Larutan Nutrisi pada Sistem Aeroponik Tanaman Kangkung (Ipomea sp.) Menggunakan Artificial Neural Network dan GeneticAlgorithms. Skripsi. Jurusan Teknik Pertanian. IPB. Bogor.
75
Lampiran 1. Diagram alir program untuk memprediksi suhu udara dalam greenhouse
Mulai Mulai
Julian day n
Sudut kemiringan atap, longitude, latitude, jam pengukuran, dimensi
Deklinasi, persamaan waktu menurut Caruthers (EQT), volume greenhouse, tinggi rata-
Load data kecepatan angin, radiasi matahari, suhu udara di luar greenhouse
Sifat bahan dari cover, lantai dan tanah, udara
Metode Runge-Kutta
i = q to r
i = q to r
h,sin alfa (i), alfa(i), ku (i), ks(i), tu(i), ts(i), kstd(i)
tsky(i), hw(i), hi(i)
Print data hasil.txt Jam pengukuran(i), alfa(i),ts(i),tu(i),kstd(i),tin(i)
Persamaan pindah panas
Metode Runge-Kutta
end
76
Lampiran 2. Analisis harga satuan pekerjaan ANALISA HARGA SATUAN PEKERJAAN PEKERJAAN PEMBANGUNAN GREENHOUSE TAHUN ANGGARAN 2005
No I 1.
Jenis Pekerjaan
Harga Satuan (Rp)
Volume
Jumlah (Rp)
2.
Pekerjaan Persiapan Pengukuran & pasang bauplank Perataan tanah
II 1. 2. 3. 4.
Pekerjaan Tanah & Pasir Galian tanah untuk pondasi Urugan pasir di bawah pondasi Urugan pasir di bawah lantai Urugan tanah
III 1. 2.
5.6 m3 0.72 m3
430.670 2.764.300
2.411.752 1.990.296
3. 4. 5. 6.
Pekerjaan Pasangan Pondasi batu kali 1: 4 Pasang sloop beton 15/15 1:2:3 Plesteran 1:5 Pasang bata merah 1:5 Pasang lantai rabat Pasang teras rabat
12.8 m3 5.4 m3 2.4 m3 1.104 m3
27.450 60.400 483.070 483.070
351.360 386.560 1.159.368 533.309,28 6.832.645,28
IV. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Pekerjaan Dinding Tiang kolom kayu 6/12 Tiang bagi kayu 5/7 Skur kayu 5/7 Dinding kasa V Las penjepit 1x4 Kusen pintu kayu 5/10 Daun pintu kasa+kunci
0.288 m3 1.05 m3 0.28 m3 100 m2 225 m 0.08 m3 3 bh
3.475.000 3.475.000 3.475.000 7.500 3.700 3.475.000 175.000
1.000.000 3.648.750 973.000 750.000 832.500 278.000 525.000 8.008.050
V. 1. 2. 3.
Pekerjaan Atap Rangka kayu 4/6 Atap polycarbonate Kuda-kuda kayu 5/10
85.8 m2 87.4 m2 0.3 m3
65.540 125.000 3.755.000
5.623.332 10.925.000 1.126.500 17.674.832
VI. 1. 2.
Pekerjaan Cat Cat Tembok Cat kayu
12.8 m2 115 m2
13.950 33.930
178.560 3.901.950 4.080.510 38.431.254,28
14 M
65.000
910.000
Ls
125.000
125.000 1.035.000
7.2 m3 0.64 m3 3.43 m3 6.86 m3
11.800 166.300 166.300 5.600
84.960 106.432 570.409 38.416 800.217
77
Lampiran 3. Hasil pengukuran kondisi cuaca di sekitar greenhouse Pengukuran Tanggal 29mARET 2007 (89 julian day) Pukul Kecepatan angin (WIB)
Arah angin
Tout
RH (%)
Tekanan
Presipitasi (mm)
Radiasi
Tin
Tcover
Tlantai
Ttanah
(m/s)
6:00
0
155.03
23.58
99.40
861
0
2.79
22.20
22.20
24.51
31.39
7:00
1.5
194.44
23.32
100.8
867
0
15.40
22.30
22.60
25.92
30.74
8:00
1.5
204.82
23.45
101.31
875
0
27.13
26.00
22.10
24.86
31.25
9:00
1.5
204.96
24.09
99.78
882
0
72.14
28.50
22.50
25.57
31.12
10:00
3.0
323.38
25.22
94.68
888
0
227.92
29.60
23.50
26.93
31.08
11:00
0
105.50
30.59
72.71
941
0
940.70
30.70
39.90
39.13
30.26
12:00
1.5
100.18
31.84
69.30
953
0
597.55
32.40
40.90
39.89
30.17
13:00
3.0
162.26
32.76
61.79
958
0
942.87
35.10
41.90
38.78
29.36
14:00
1.5
82.86
33.27
56.82
960
0
942.87
35.90
40.40
41.65
31.01
15:00
1.5
284.92
30.46
72.50
956
0
228.84
33.70
39.40
37.57
31.64
16:00
1.5
186.09
29.95
72.50
943
0
208.84
30.90
35.60
35.75
31.54
17:00
0
162.73
29.19
81.17
937
0
126.85
29.70
31.90
33.79
31.48
18:00
0.7
172.31
28.68
82.44
932
0
0.29
28.30
28.00
32.17
31.41
Radiasi
Tin
Tcover
Tlantai
Ttanah 28.39
Pengukuran Tanggal 30mARET 2007 (90 julian day) Pukul (WIB)
Kecepatan Angin (m/s)
Arah angin
Tout
RH (%)
Tekanan
Presipitasi (mm)
6:00
0
150.03
20.18
97.90
859
0
0
22.20
21.20
24.51
7:00
0
318.38
22.71
93.18
886
0
28.36
23.80
23.50
26.93
28.08
8:00
1.2
327.68
25.15
74.83
916
0
124.61
28.50
28.10
28.85
27.98
9:00
1.5
145.28
28.59
75.21
929
0
375.66
33.70
32.30
32.68
28.22
10:00
0
100.50
29.33
71.21
939
0
351.08
32.80
39.70
34.74
28.82
11:00
0.5
100.50
30.5
71.21
939
0
442.74
36.30
39.90
39.13
29.46
12:00
0.5
95.18
30.11
67.8
951
0
582.02
36.40
40.90
39.89
30.17
13:00
0.9
157.26
31.93
60.29
956
0
552.74
35.00
41.90
38.78
29.36
14:00
0.2
77.86
31.03
55.32
958
0
374.81
36.00
40.40
41.65
31.01
15:00
0.6
279.92
30.67
71.00
954
0
407.30
31.70
39.40
37.57
31.64
16:00
1
181.09
28.79
71.00
941
0
58.56
30.90
35.60
35.75
31.54
17:00
0
157.73
26.98
79.67
935
0
10.2
29.70
31.90
33.79
31.48
18:00
2
167.31
25.73
80.94
930
0
0
28.30
28.00
32.17
31.41
78
Lampiran 3. (Lanjutan) Pengukuran Tanggal 1aPRIL 2007 (91 julian day) Kecepatan Angin (m/s)
Arah angin
6:00
0
350.02
7:00
0.3
318.38
8:00
0
328.51
9:00
1
170.28
10:00
1.1
11:00
1.5
12:00
0.5
95.18
30.10
67.10
952
0
702.02
35.20
40.10
39.08
29.83
13:00
0
183.26
31.20
59.59
957
0
707.74
35.70
40.40
39.28
29.27
Pukul (WIB)
RH (%)
Tekanan
Presipitasi (mm)
21.68
96.8
860
0
0
21.30
21.20
24.51
29.39
24.21
92.48
887
0
93.36
23.80
24.60
26.93
29.08
26.65
74.13
917
0
229.61
25.70
28.20
28.85
28.98
26.09
74.51
930
0
480.66
27.50
33.05
32.68
29.22
150.25
28.10
70.51
940
0
451.08
29.80
40.50
34.74
29.82
120.33
29.80
70.51
940
0
692.74
34.30
40.00
37.26
29.99
Tout
Radiasi
Tin
Tcover
Tlantai
Ttanah
14:00
2
103.86
31.50
54.62
959
0
709.81
35.90
42.95
40.09
29.36
15:00
0.6
279.02
29.17
70.30
955
0
409.50
35.60
40.10
41.25
30.41
16:00
0
181.09
27.29
70.30
942
0
28.56
30.10
38.55
36.91
30.71
17:00
0
145.73
25.48
78.97
936
0
0.20
27.40
34.80
33.55
30.61
18:00
0
155.31
25.23
80.20
931
0
0
25.80
30.50
31.48
29.01
Tout
RH (%)
Tekanan
Presipitasi (mm)
Radiasi
Tin
Tcover
Tlantai
Ttanah
Pengukuran Tanggal 2 April 2007 (92 julian day) Pukul (WIB)
Kecepatan Angin (m/s)
Arah angin
6:00
0
154.03
22.18
98.81
862
0
0
22.20
21.20
24.51
30.39
7:00
0
322.38
24.71
94.09
889
0
58.36
23.10
23.50
26.93
30.08
8:00
0
331.68
25.90
75.74
919
0
344.61
25.30
28.10
28.85
29.98
9:00
0
149.28
26.59
76.12
932
0
395.66
27.30
32.30
32.68
30.22
10:00
0
104.50
27.13
72.12
942
0
401.01
29.10
39.70
34.74
30.82
11:00
0.2
104.50
29.10
72.12
942
0
492.74
30.50
39.90
39.13
31.46
12:00
0
99.18
30.51
68.71
954
0
502.02
31.40
40.90
39.89
30.17
13:00
1
161.26
30.30
61.20
959
0
702.74
34.10
41.90
38.78
29.36
14:00
0
81.86
30.03
56.23
961
0
714.81
36.50
40.40
41.65
31.01
15:00
0
283.92
30.67
71.91
957
0
307.30
32.20
34.20
37.57
31.64
16:00
1.2
185.09
29.79
71.91
944
0
58.56
29.40
29.40
35.75
31.54
17:00
0
161.73
25.98
80.58
938
0
0
28.20
30.20
33.79
31.48
18:00
0
171.31
25.73
81.85
933
0
0
26.80
28.00
32.17
31.41
79
Lampiran 4. Populasi awal proses optimasi kondisikecepatan angin 0 m/s, 340 W/m2 ------------------------------------------------------------------------Generasi Kromosom Sudut atap (o) Suhu (oC) ------------------------------------------------------------------------1 101001000100 37.46154 29.129 2 100101001100 35.34188 29.134 3 101100100010 39.35897 29.136 4 100000110000 32.91453 29.150 5 100000010110 32.69231 29.152 6 110000000101 41.29915 29.161 7 011101011010 31.08547 29.166 8 110001100110 42.12821 29.181 9 011001101010 29.03419 29.186 10 011000100011 28.42735 29.193 11 010010100001 25.12821 29.227 12 010010011000 25.05128 29.228 13 001101100001 22.39316 29.254 14 001010000000 20.47009 29.271 15 000110001100 18.38462 29.288 16 000101001111 17.86325 29.292 17 000100000010 17.20513 29.297 18 111001101001 46.52991 29.614 19 111001110110 46.64103 29.638 20 111110000100 48.94872 30.503 -------------------------------------------------------------------------
80
Lampiran 5. Populasi Akhir proses optimasi kondisi kecepatan angin 0 m/s, 340 W/m2 ----------------------------------------------------------------Generasi Kromosom Sudut atap (o) Suhu (oC) ----------------------------------------------------------------1 101000110100 37.325 29.129 2 101000110100 37.325 29.129 3 101000110100 37.325 29.129 4 101000110100 37.325 29.129 5 101000110100 37.325 29.129 6 101000110100 37.325 29.129 7 101000110100 37.325 29.129 8 101000110100 37.325 29.129 9 101000110100 37.325 29.129 10 101000110100 37.325 29.129 11 101000110100 37.325 29.129 12 101000110100 37.325 29.129 13 101000110100 37.325 29.129 14 101000110100 37.325 29.129 15 101000110100 37.325 29.129 16 101000110100 37.325 29.129 17 101000110100 37.325 29.129 18 101000110100 37.325 29.129 19 101000110100 37.325 29.129 20 101000110100 37.325 29.129 ----------------------------------------------------------------
81
Lampiran 6. Perubahan nilai fitness selama proses optimasi optimasi kondisi kecepatan angin 0 m/s, 340 W/m2 --------------------------------------------------------Generasi kromosom Sudut atap (o) Fitness --------------------------------------------------------------------1 1.01E+11 37.34479 0.034214938 2 1.01E+11 37.33479 0.034301787 3 1.01E+11 37.32479 0.034321801 4 1.01E+11 37.31479 0.034330049 5 1.01E+11 37.32479 0.034330049 6 1.01E+11 37.32479 0.034330049 7 1.01E+11 37.32479 0.034330049 8 1.01E+11 37.32479 0.034330049 9 1.01E+11 37.32479 0.034330049 10 1.01E+11 37.32479 0.034330049 11 1.01E+11 37.32479 0.034330049 12 1.01E+11 37.32479 0.034330049 13 1.01E+11 37.32479 0.034330049 14 1.01E+11 37.32479 0.034330049 15 1.01E+11 37.32479 0.034330049 16 1.01E+11 37.32479 0.034330049 17 1.01E+11 37.32479 0.034330049 18 1.01E+11 37.32479 0.034330049 19 1.01E+11 37.32479 0.034330049 20 1.01E+11 37.32479 0.034330049 21 1.01E+11 37.32479 0.034330049 22 1.01E+11 37.32479 0.034330049 23 1.01E+11 37.32479 0.034330049 24 1.01E+11 37.32479 0.034330049 25 1.01E+11 37.32479 0.034330049 26 1.01E+11 37.32479 0.034330049 27 1.01E+11 37.32479 0.034330049 28 1.01E+11 37.32479 0.034330049 29 1.01E+11 37.32479 0.034330049 30 1.01E+11 37.32479 0.034330049 31 1.01E+11 37.32479 0.034330049 32 1.01E+11 37.32479 0.034330049 33 1.01E+11 37.32479 0.034330049 34 1.01E+11 37.32479 0.034330049 35 1.01E+11 37.32479 0.034330049 36 1.01E+11 37.32479 0.034330049 37 1.01E+11 37.32479 0.034330049 38 1.01E+11 37.32479 0.034330049 39 1.01E+11 37.32479 0.034330049 40 1.01E+11 37.32479 0.034330049 41 1.01E+11 37.32479 0.034330049 42 1.01E+11 37.32479 0.034330049 43 1.01E+11 37.32479 0.034330049 44 1.01E+11 37.32479 0.034330049 45 1.01E+11 37.32479 0.034330049 46 1.01E+11 37.32479 0.034330049 47 1.01E+11 37.32479 0.034330049 48 1.01E+11 37.32479 0.034330049 49 1.01E+11 37.32479 0.034330049 50-100 1.01E+11 37.32479 0.034330049 ----------------------------------------------------------------------
82
Lampiran 7. Populasi awal proses optimasi kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, radiasi 340 W/m2 ---------------------------------------------------------------------Generasi kromosom Sudut atap (o) Suhu (oC) ---------------------------------------------------------------------1 100110110000 36.19658 29.208 2 100110010100 35.95726 29.209 3 101011110011 38.95726 29.209 4 101101001100 39.71795 29.214 5 100000110000 32.91453 29.225 6 100000010010 32.65812 29.227 7 100000010001 32.64957 29.227 8 110000100001 41.53846 29.242 9 011011001100 29.87179 29.250 10 011011000001 29.77778 29.250 11 011001000100 28.70940 29.260 12 010111100001 27.86325 29.268 13 010110110100 27.47863 29.271 14 010100011100 26.17949 29.283 15 001011000101 21.05983 29.328 16 001001010101 20.10256 29.335 17 001000100100 19.68376 29.339 18 000110111000 18.76068 29.345 19 000100001100 17.29060 29.356 20 000011100100 16.94872 29.358 -------------------------------------------------------------------------
83
83
Lampiran 8. Populasi akhir proses optimasi kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, radiasi 340 W/m2 ----------------------------------------------------------------Generasi kromosom Sudut atap (o) suhu (oC) ----------------------------------------------------------------1 101001000111 37.487 29.206 2 101001000111 37.487 29.206 3 101001000111 37.487 29.206 4 101001000111 37.487 29.206 5 101001000111 37.487 29.206 6 101001000111 37.487 29.206 7 101001000111 37.487 29.206 8 101001000111 37.487 29.206 9 101001000111 37.487 29.206 10 101001000111 37.487 29.206 11 101001000111 37.487 29.206 12 101001000111 37.487 29.206 13 101001000111 37.487 29.206 14 101001000111 37.487 29.206 15 101001000111 37.487 29.206 16 101001000111 37.487 29.206 17 101001000111 37.487 29.206 18 101001000111 37.487 29.206 19 101001000111 37.487 29.206 20 101001000111 37.487 29.206 ---------------------------------------------------------------
Lampiran 9. Perubahan nilai fitness proses optimasi kondisi kecepatan angin 1.1 m/s, 340 W/m2 -------------------------------------------------------------Generasi Kromosom Sudut (o) fitness -------------------------------------------------------------1 100110111000 36.26496 0.034188 2 100110111000 36.26496 0.034217 3 101000111010 37.37607 0.034230 4 101001001100 37.52991 0.034236 5 101001001100 37.52991 0.034236 6 101001001100 37.52991 0.034237 7 101001001100 37.52991 0.034237 8 101001000100 37.46154 0.034237 9 101001000100 37.46154 0.034224 10 101001000100 37.46154 0.034224 11 101001000100 37.46154 0.034224 12 101001000100 37.46154 0.034224 13 101001000100 37.46154 0.034224 14 101001000110 37.47863 0.034224 15 101001000110 37.47863 0.034224 16 101001000111 37.48718 0.034224 17 101001000111 37.48718 0.034224 18 101001000111 37.48718 0.034224 19 101001000111 37.48718 0.034224 20 101001000111 37.48718 0.034224 21 101001000111 37.48718 0.034224 22 101001000111 37.48718 0.034224 23 101001000111 37.48718 0.034224 24 101001000111 37.48718 0.034224 25 101001000111 37.48718 0.034224 26 101001000111 37.48718 0.034224 27 101001000111 37.48718 0.034224 28 101001000111 37.48718 0.034224 29 101001000111 37.48718 0.034224 30 101001000111 37.48718 0.034224 31 101001000111 37.48718 0.034224 32 101001000111 37.48718 0.034224 33 101001000111 37.48718 0.034224 34 101001000111 37.48718 0.034224 35 101001000111 37.48718 0.034224 36 101001000111 37.48718 0.034224 37 101001000111 37.48718 0.034224 38 101001000111 37.48718 0.034224 39 101001000111 37.48718 0.034224 40 101001000111 37.48718 0.034224 41 101001000111 37.48718 0.034224 42 101001000111 37.48718 0.034224 43 101001000111 37.48718 0.034224 44 101001000111 37.48718 0.034224 45 101001000111 37.48718 0.034224 46 101001000111 37.48718 0.034224 47 101001000111 37.48718 0.034224 48 101001000111 37.48718 0.034224 49 101001000111 37.48718 0.034224 50 -100 101001000111 37.48718 0.034224 ----------------------------------------------------------------------
85
Lampiran 10. Populasi awal proses optimasi kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, radiasi 340 W/m2 ----------------------------------------------------------------------Generasi Kromosom Sudut atap (o) suhu (oC) ----------------------------------------------------------------------1 011000010000 28.26496 29.495 2 010100000110 25.99145 29.497 3 010011100100 25.70085 29.497 4 010000001001 23.82906 29.501 5 011101111101 31.38462 29.506 6 001100011000 21.76923 29.507 7 001001110100 20.36752 29.511 8 000110010100 18.45299 29.518 9 100000010111 32.70085 29.519 10 000010101111 16.49573 29.524 11 000001010010 15.70085 29.526 12 000000001011 15.09402 29.528 13 100100011001 34.90598 29.566 14 101001011100 37.66667 29.697 15 101010000111 38.03419 29.723 16 110010001100 42.45299 30.416 17 111000111000 46.11111 32.383 18 111001110110 46.64103 32.929 19 111010000010 46.74359 33.047 20 111101010100 48.53846 36.047 ----------------------------------------------------------------------
86
Lampiran 11. Populasi akhir proses optimasi kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, radiasi 340 W/m2 -------------------------------------------------------------------Generasi Kromosom Sudut atap (o) suhu (oC) -------------------------------------------------------------------1 010111101000 27.923 29.494 2 010111101000 27.923 29.494 3 010111101000 27.923 29.494 4 010111101000 27.923 29.494 5 010111101000 27.923 29.494 6 010111101000 27.923 29.494 7 010111101000 27.923 29.494 8 010111101000 27.923 29.494 9 010111101000 27.923 29.494 10 010111101000 27.923 29.494 11 010111101000 27.923 29.494 12 010111101000 27.923 29.494 13 010111101000 27.923 29.494 14 010111101000 27.923 29.494 15 010111101000 27.923 29.494 16 010111101000 27.923 29.494 17 010111101000 27.923 29.494 18 010111101000 27.923 29.494 19 010111101000 27.923 29.494 20 010111101000 27.923 29.494 ---------------------------------------------------------------------
87
Lampiran 12. Perubahan nilai fitness proses optimasi kondisi kecepatan angin 2.4 m/s, 340 W/m2 ------------------------------------------------------------------fitness Generasi Kromosom Sudut atap (o) ------------------------------------------------------------------1 011000010000 28.26496 0.033764 2 011000010000 28.26496 0.033894 3 011000010000 28.26496 0.033897 4 011000010000 28.26496 0.033899 5 010111110000 27.99145 0.033902 6 010111110000 27.99145 0.033902 7 010111101010 27.94017 0.033903 8 010111101000 27.92308 0.033904 9 010111101000 27.92308 0.033904 10 010111101000 27.92308 0.033905 11 010111101000 27.92308 0.033905 12 010111101000 27.92308 0.033905 13 010111101000 27.92308 0.033905 14 010111101000 27.92308 0.033905 15 010111101000 27.92308 0.033905 16 010111101000 27.92308 0.033905 17 010111101000 27.92308 0.033905 18 010111101000 27.92308 0.033905 19 010111101000 27.92308 0.033905 20 010111101000 27.92308 0.033905 21 010111101000 27.92308 0.033905 22 010111101000 27.92308 0.033905 23 010111101000 27.92308 0.033905 24 010111101000 27.92308 0.033905 25 010111101000 27.92308 0.033905 26 010111101000 27.92308 0.033905 27 010111101000 27.92308 0.033905 28 010111101000 27.92308 0.033905 29 010111101000 27.92308 0.033905 30 010111101000 27.92308 0.033905 31 010111101000 27.92308 0.033905 32 010111101000 27.92308 0.033905 33 010111101000 27.92308 0.033905 34 010111101000 27.92308 0.033905 35 010111101000 27.92308 0.033905 36 010111101000 27.92308 0.033905 37 010111101000 27.92308 0.033905 38 010111101000 27.92308 0.033905 39 010111101000 27.92308 0.033905 40 010111101000 27.92308 0.033905 41 010111101000 27.92308 0.033905 42 010111101000 27.92308 0.033905 43 010111101000 27.92308 0.033905 44 010111101000 27.92308 0.033905 45 010111101000 27.92308 0.033905 46 010111101000 27.92308 0.033905 47 010111101000 27.92308 0.033905 48 010111101000 27.92308 0.033905 49 010111101000 27.92308 0.033905 50-100 010111101000 27.92308 0.033905 --------------------------------------------------------------------
88
Lampiran 13. Populasi awal proses optimasi kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, radiasi 340 W/m2 ---------------------------------------------------------------------Generasi Kromosom Sudut atap(o) Suhu (oC) ---------------------------------------------------------------------1 010101101011 26.85470 29.535 2 010011011100 25.63248 29.536 3 011001101100 29.05128 29.537 4 010011000010 25.41026 29.537 5 001101000010 22.12821 29.547 6 001000000001 19.38462 29.555 7 000111101100 19.20513 29.556 8 000111100100 19.13675 29.556 9 100000100000 32.77778 29.565 10 000001111000 16.02564 29.565 11 100000110000 32.91453 29.567 12 000000100100 15.30769 29.567 13 100001101010 33.41026 29.576 14 100101000100 35.27350 29.626 15 101000001110 37.00000 29.705 16 110011111010 43.39316 30.777 17 111000000000 45.63248 32.019 18 111000001001 45.70940 32.080 19 111011100011 47.57265 34.218 20 111101000010 48.38462 35.725 ----------------------------------------------------------------------
89
Lampiran 14. Populasi akhir proses optimasi kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, radiasi 340 W/m2 ----------------------------------------------------------------Generasi Kromosom Sudut atap (o) Suhu (oC) ----------------------------------------------------------------1 010110100111 27.368 29.535 2 010110100111 27.368 29.535 3 010110100111 27.368 29.535 4 010110100111 27.368 29.535 5 010110100111 27.368 29.535 6 010110100111 27.368 29.535 7 010110100111 27.368 29.535 8 010110100111 27.368 29.535 9 010110100111 27.368 29.535 10 010110100111 27.368 29.535 11 010110100111 27.368 29.535 12 010110100111 27.368 29.535 13 010110100111 27.368 29.535 14 010110100111 27.368 29.535 15 010110100111 27.368 29.535 16 010110100111 27.368 29.535 17 010110100111 27.368 29.535 18 010110100111 27.368 29.535 19 010110100111 27.368 29.535 20 010110100111 27.368 29.535 -----------------------------------------------------------------
90
Lampiran 15. Perubahan nilai fitness proses optimasi kondisi kecepatan angin 3.5 m/s, 340 W/m2 --------------------------------------------------------------Generasi Kromosom Sudut atap (o) fitness ------------------------------ -------------------------------1 010101101011 26.85470 0.0338 2 010101101011 26.85470 0.0338 3 010101111011 26.99145 0.0339 4 010110100111 27.36752 0.0339 5 010110100111 27.36752 0.0339 6 010110100111 27.36752 0.0339 7 010110100111 27.36752 0.0339 8 010110100111 27.36752 0.0339 9 010110100111 27.36752 0.0339 10 010110100111 27.36752 0.0339 11 010110100111 27.36752 0.0339 12 010110100111 27.36752 0.0339 13 010110100111 27.36752 0.0339 14 010110100111 27.36752 0.0339 15 010110100111 27.36752 0.0339 16 010110100111 27.36752 0.0339 17 010110100111 27.36752 0.0339 18 010110100111 27.36752 0.0339 19 010110100111 27.36752 0.0339 20 010110100111 27.36752 0.0339 21 010110100111 27.36752 0.0339 22 010110100111 27.36752 0.0339 23 010110100111 27.36752 0.0339 24 010110100111 27.36752 0.0339 25 010110100111 27.36752 0.0339 26 010110100111 27.36752 0.0339 27 010110100111 27.36752 0.0339 28 010110100111 27.36752 0.0339 29 010110100111 27.36752 0.0339 30 010110100111 27.36752 0.0339 31 010110100111 27.36752 0.0339 32 010110100111 27.36752 0.0339 33 010110100111 27.36752 0.0339 34 010110100111 27.36752 0.0339 35 010110100111 27.36752 0.0339 36 010110100111 27.36752 0.0339 37 010110100111 27.36752 0.0339 38 010110100111 27.36752 0.0339 39 010110100111 27.36752 0.0339 40 010110100111 27.36752 0.0339 41 010110100111 27.36752 0.0339 42 010110100111 27.36752 0.0339 43 010110100111 27.36752 0.0339 44 010110100111 27.36752 0.0339 45 010110100111 27.36752 0.0339 46 010110100111 27.36752 0.0339 47 010110100111 27.36752 0.0339 48 010110100111 27.36752 0.0339 49 010110100111 27.36752 0.0339 50-100 010110100111 27.36752 0.0339 -------------------------------------------------------------------------
91
Lampiran 16. Program untuk memprediksi suhu udara dalam greenhouse dan biaya interface uses Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, Menus, StdCtrls, Gauges,shellapi,Math; type TForm1 = class(TForm) GroupBox3: TGroupBox; Label7: TLabel; Label8: TLabel; Label9: TLabel; Label10: TLabel; Label11: TLabel; Label12: TLabel; Label13: TLabel; Label14: TLabel; Edit_In_Hari: TEdit; Edit_In_Sudut: TEdit; Edit_In_Bujur: TEdit; Edit_In_Lintang: TEdit; Edit_In_JamMulai: TEdit; Edit_In_JamSelesai: TEdit; GroupBox4: TGroupBox; EditTin0: TEdit; GroupBox5: TGroupBox; Label27: TLabel; Label28: TLabel; Label29: TLabel; Label30: TLabel; Edit1: TEdit; Edit2: TEdit; Edit3: TEdit; Edit4: TEdit; Edit5: TEdit; Label1: TLabel; Label2: TLabel; Label31: TLabel; Label3: TLabel; Label4: TLabel; Label5: TLabel; Label15: TLabel; Label16: TLabel; Label17: TLabel; EditLebar0: TEdit; EditPanjang0: TEdit; EditDinding0: TEdit; EditVentilasi0: TEdit; EditBiaya0: TEdit; EditBubungan0: TEdit; GroupBox1: TGroupBox; Label6: TLabel; Label18: TLabel; Label19: TLabel; Label20: TLabel; Label21: TLabel; Label22: TLabel; Label23: TLabel; Label24: TLabel; EditTin1: TEdit; EditLebar1: TEdit; EditPanjang1: TEdit; EditDinding1: TEdit; EditVentilasi1: TEdit;
92
EditBiaya1: TEdit; EditBubungan1: TEdit; GroupBox2: TGroupBox; Label25: TLabel; Label26: TLabel; Label32: TLabel; Label33: TLabel; Label34: TLabel; Label35: TLabel; Label36: TLabel; Label37: TLabel; EditTin2: TEdit; EditLebar2: TEdit; EditPanjang2: TEdit; EditDinding2: TEdit; EditVentilasi2: TEdit; EditBiaya2: TEdit; EditBubungan2: TEdit; GroupBox6: TGroupBox; Label38: TLabel; Label39: TLabel; Label40: TLabel; Label41: TLabel; Label42: TLabel; Label43: TLabel; Label44: TLabel; Label45: TLabel; EditTin3: TEdit; EditLebar3: TEdit; EditPanjang3: TEdit; EditDinding3: TEdit; EditVentilasi3: TEdit; EditBiaya3: TEdit; EditBubungan3: TEdit; Button1: TButton; Button2: TButton; Button3: TButton; EditVolume1: TEdit; EditVolume0: TEdit; EditVolume2: TEdit; EditVolume3: TEdit; SaveDialog1: TSaveDialog; GroupBox7: TGroupBox; Label46: TLabel; Label47: TLabel; Label48: TLabel; Label49: TLabel; Label50: TLabel; Label51: TLabel; Label52: TLabel; Label53: TLabel; EditTin4: TEdit; EditLebar4: TEdit; EditPanjang4: TEdit; EditDinding4: TEdit; EditVentilasi4: TEdit; EditBiaya4: TEdit; EditBubungan4: TEdit; EditVolume4: TEdit; procedure FormCreate(Sender: TObject); procedure Button3Click(Sender: TObject); procedure Button1Click(Sender: TObject); procedure Button2Click(Sender: TObject); private
93
{ Private declarations } public { Public declarations } end; const s=(3.14159265358979)/180; // RANGE KUTA Absc1 = 0.02; Absc2 = 0.02; Abss = 0.60; Abssens = 0; Ca = 1.012; cc = 2184; cf = 1710; Ems = 0.88; hf = 7; kso = 0.34; thc = 0.008; Tranc = 0.77; SBC = 5.67E-08; z0 = 0.05; z1 = 0.3; E = 0.5; ee = 0.1; // dimensi GH w = 4; l = 12; type arrayn=array[0..50] of real; var // input n:integer; i,jj,q,r:integer; m,o,p,ep,rp:real; ws,tout,rad,alf,ku,fa,ks,tu,ts,y,kse,tsky,hw,hi,TinGH:arrayn; d,t,eqt,vg,AH,h,ac,ad,af,ag,ab1,ac1,ae1,ac2,ad2,ae2,af2,ab3,ac3:real; a1,a2,a3,a4,k1,k2,k3,k4,l1,l2,l3,l4,m1,m2,m3,m4,n1,n2,n3,n4:real; tc,tin,tf,tz1:real; h0,h1,h2,h3:real; Sigma,RataanTin:real; ab,ad1,ab2:arrayn; Acover,Volume:real; lr1,lr2,lr3:real; // penanganan file f,indata,outdata: TextFile; namafile,box,namafilemodif:string; fnamew:string; sudut,biaya,selisih,Biayamin,Biayamax,RataanMin,RataanMax:real; Tc0,Tf0,Tin0,tbl,Tz10:real; JamAktual,SuhuAktual:arrayn; LuasDinding,LuasAtap:real; var Form1: TForm1; implementation {$R *.DFM} procedure BiayaGH(m,ep,lr1,lr2,lr3:real;var biaya:real); begin LuasDinding:= (2*ep*13.4)+ 2*((ep*4)+(2.55*lr2)+(1.1*lr1)+(0.55*lr3)); LuasAtap:= 26.4*(((1.45/cos(m*s))+0.725)+((0.55/cos(m*s))+0.725)); biaya:= 25675274.71+(7500*LuasDinding)+(125000*LuasAtap); end; procedure VolumeGH(ep,lr1,lr2,lr3:real;var volume:real); begin Volume:= 12*((ep*4)+(2.55*lr2)+(1.1*lr1)+(0.55*lr3));
94
end; procedure SuhuGH(m,o,p,w,ep,l,rp:real;n,q,r:integer;ws,tout,rad:arrayn;Acover:real;var fa,ku,ks,kse,tu,TinGH,ab,ad1,ab2:arrayn); var i:integer; begin // PERHITUNGAN //konversi sudut //s:=(22/7)/180; //DEKLINASI d := 23.45 * sin(360 * ((284 + n) / 365) * s); //persamaan waktu menurut Caruthers t := (279.134 + 0.985647 * n) * s; eqt := (5.0323 - 100.976 * sin(t) + 595.275 * sin(2 * t) + 3.6858 * SIN(3 * t) - 12.47 * SIN(4 * t) 430.847 * COS(t) + 12.5024 * COS(2 * t) + 18.25 * COS(3 * t)) / 3600; //volume greenhouse sudut:= m*s; vg := (l * w * ep) + (w*Tan(sudut)*0.5*w*0.5*l)+2*(0.5*sin((90-m)*s)*0.5*cos(sudut)*l); //Tinggi rata-rata greenhouse AH := (ep + rp) / 2; //METODE RUNGE KUTTA h0 := 0.1; h1 := 0.2; h2 := 0.0001; h3 := 0.001; tc := tc0; Tf := Tf0; tin := Tin0; Tz1 := Tz10; //GOSUB 19 //19 sudut jam matahari untuk wilayah indonesia bagian barat for i := q to r do begin h := ((i - 12) + ((o - 105) / 15 + eqt)) * 15; //posisi matahari di suatu tempat alf[i] := (cos(p*s)*cos(d*s)*cos(h*s))+(sin(p*s)*sin(d*s)); fa[i] := (ArcTan(alf[i]) / (COS(alf[i]))) / s; ku[i] := COS((90 - fa[i])*s)*cos(m * s); ks[i] := Abs(ku[i]); y[i] :=Sqrt(1-(exp(2*ln(ks[i])))); tu[i] := ArcTan(y[i]/ku[i])/s; kse[i] := (ku[i] + ks[i]) / 2; end; for i := q to r do begin tsky[i] := 0.0552 * exp(1.5*ln(tout[i] + 273)); hw[i] := 5.7 + 3.8 * ws[i]; hi[i] := 1.3 * exp(0.25*ln(Abs(tin - tc))) / exp(0.25*ln(l)); ab[i] := rad[i] * Absc1 * kse[i]; ac := SBC * Absc2 * (exp(4*ln(tc + 273)) - exp(4*ln(tsky[i]))); ad := hi[i] * (tc - tin)*Acover/48; af := cc *thc; ag := hw[i] * (tc - tout[i])*Acover/48; ab1 := hf * (Tf - tin); ac1 := E*(ep+lr1)*12*ws[i]*ee * (tout[i] - tin); //aslinya hv ad1[i] := Abssens * rad[i] * Tranc * kse[i]; ae1 := Ca *AH; ab2[i] := Abss * rad[i] * Tranc * kse[i]; ac2 := 2 * kso * (Tf - Tz1) / (z0 + z1); ad2 := hi[i] * (Tf - tin); ae2 := SBC * Ems * (exp(4*ln(Tf + 273)) - exp(4*ln(tc + 273))); af2 := cf * z0; ab3 := 2 * kso * (tbl - z1) / z1; ac3 := cf * z1; //GOSUB 20 //20 'persamaan pindah panas // kesetimbangan pada lapisan penutup a1 := (ab[i] + ac - ad - ag) / af; // kesetimbangan pada udara dalam a2 := (ad + ab1 + ac1 + ad1[i]) / ae1;
95
// kesetimbangan pada permukaan tanah a3 := (ab2[i] - (ac2 + ad2 + ae2)) / af2; // kesetimbangan pada lapisan tanah a4 := (ac2 + ab3) / ac3; k1 := a1; l1 := a2; m1 := a3; n1 := a4; k2 := a1 + ((h0 / 2) * k1); l2 := a2 + (h1 / 2) * l1; m2 := a3 + (h2 / 2) * m1; n2 := a4 + (h3 / 2) * n1; k3 := a1 + (h0 / 2) * k2; l3 := a2 + (h1 / 2) * l2; m3 := a3 + (h2 / 2) * m2; n3 := a4 + (h3 / 2) * n2; k4 := a1 + h0* k3; l4 := a2 + h1 * l3; m4 := a3 + h2 * m3; n4 := a4 + h3 * n3; tc := tc + (h0 / 6) * (k1 + 2 * k2 + 2 * k3 + k4); tin := tin + (h1 / 6) * (l1 + (2 * l2) + (2 * l3) + l4); Tf := Tf + (h2 / 6) * (m1 + (2 * m2) + (2 * m3) + m4); Tz1 := Tz1 + (h3 / 6) * (n1 + (2 * n2) + (2 * n3) + n4); TinGH[i]:=tin; end; end; procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject); var f:textfile; begin assignfile(f,'C:\hasil_duga.txt'); rewrite(f); closefile(f); assignfile(f,'C:\help_please.txt'); rewrite(f); closefile(f); end; procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject); begin Application.Terminate; end; procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); var i,ii:integer; begin //general input n:=StrToInt(Edit_In_Hari.Text); m:=StrToFloat(Edit_In_Sudut.Text); o:=StrToFloat(Edit_In_Bujur.Text); p:=StrToFloat(Edit_In_Lintang.Text); q:=StrToInt(Edit_In_JamMulai.Text); r:=StrToInt(Edit_In_JamSelesai.Text); Tc0:=StrToFloat(Edit1.Text); Tf0:=StrToFloat(Edit2.Text); Tin0:=StrToFloat(Edit3.Text); tbl:=StrToFloat(Edit4.Text); Tz10:=StrToFloat(Edit5.Text); //Buka file julian day box:= Edit_In_Hari.Text; namafile:='C:\JulianDay\'+ box +'.txt'; assignfile(indata,namafile); reset(indata); for i:=q to r do begin readln(indata,ws[i],tout[i],rad[i]); end; //existing //dimensi GH ep:= 2.5; rp:= 3.93; lr1:=1.43-(1.45*tan(25*s))-(0.55*tan(25*s)); lr2:= 1.45*tan(25*s); lr3:=0.55*tan(25*s); editPanjang0.text:='12.00'; editLebar0.Text:='4.00'; editBubungan0.Text:=Format('%4.2f',[rp]); editDinding0.Text:=Format('%4.2f',[ep]);
96
editVentilasi0.Text:=Format('%4.2f',[lr1]); //Hitung Volume VolumeGH(ep,lr1,lr2,lr3,Volume); EditVolume0.Text:= Format('%4.2f',[Volume]); //Hitung A cover //Acover:=35.0865+(26.4*((1.45/cos(25*s))+0.725)); Acover:=(26.4*((1.45/cos(25*s))+0.725))+(26.4*((0.55/cos(25*s))))+(26.4*(lr1*cos(65*s))); //Hitung Tin GH SuhuGH(25,o,p,w,ep,l,rp,n,q,r,ws,tout,rad,Acover,fa,ku,ks,kse,tu,TinGH,ab,ab2,ad1); Sigma:=0; for i:= q to r do Sigma:= Sigma + TinGH[i]; RataanTin:=Sigma/(r-q+1); EditTin0.Text:= Format('%4.2f',[RataanTin]); //Hitung Biaya BiayaGH(25,ep,lr1,lr2,lr3,biaya); EditBiaya0.Text:= Format('%8.2f',[biaya]); //simpan file AssignFile(f, 'C:\hasil_Modif_GH.txt'); //buat file mulai rewrite (f); Writeln(f,'HASIL_PENDUGAAN_SUHU_GH_DAN_BIAYA'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Julian_Day_:',n); Writeln(f,'Koordinat_Posisi_GH_:',o:4:2,'BT--',p:4:2,'LS'); Writeln(f,''); Writeln(f,'EXISTING_GH'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Sudut: 25.00'); writeln (f,'Volume: ',Volume:4:2,' m3'); writeln (f,'Biaya: ',biaya:10:2); writeln (f,'Tin: ',RataanTin:4:2,' C'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Profil_Suhu_Dalam_GH_:'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln(f,'Pukul',' ','alfa',' ','ku',' ','ks',' ','kstd',' ','teta',' ','tin',' ','ab',' ','ad1',' ','ab2',' ','rad'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); for i:=q to 9 do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; for i:=10 to r do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln (f,''); //Modifikasi 1 //dimensi GH ep:= 2.5; rp:= 3.93; lr1:=1.43-(1.45*tan(m*s))-(0.55*tan(m*s)); lr2:= 1.45*tan(m*s); lr3:=0.55*tan(m*S); editPanjang1.text:='12.00'; editLebar1.Text:='4.00'; editBubungan1.Text:=Format('%4.2f',[rp]); editDinding1.Text:=Format('%4.2f',[ep]); editVentilasi1.Text:=Format('%4.2f',[lr1]); //Hitung Volume
97
VolumeGH(ep,lr1,lr2,lr3,Volume); EditVolume1.Text:= Format('%4.2f',[Volume]); //Hitung A cover Acover:=(26.4*((1.45/cos(m*s))+0.725))+(26.4*((0.55/cos(m*s))))+(26.4*(lr1*cos((90-m)*s))); //Hitung Tin GH SuhuGH(m,o,p,w,ep,l,rp,n,q,r,ws,tout,rad,Acover,fa,ku,ks,kse,tu,TinGH,ab,ab2,ad1); Sigma:=0; for i:= q to r do Sigma:= Sigma + TinGH[i]; RataanTin:=Sigma/(r-q+1); EditTin1.Text:= Format('%4.2f',[RataanTin]); //Hitung Biaya BiayaGH(m,ep,lr1,lr2,lr3,biaya); EditBiaya1.Text:= Format('%8.2f',[biaya]); //simpan file Writeln(f,''); Writeln(f,'MODIFIKASI_1_(VENTILASI_ATAP)'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Sudut: ',m:4:2); writeln (f,'Volume: ',Volume:4:2,' m3'); writeln (f,'Biaya: ',biaya:10:2); writeln (f,'Tin: ',RataanTin:4:2,' C'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Profil_Suhu_Dalam_GH_:'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln(f,'Pukul',' ','alfa',' ','ku',' ','ks',' ','kstd',' ','teta',' ','tin',' ','ab',' ','ad1',' ','ab2',' ','rad'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); for i:=q to 9 do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; for i:=10 to r do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln (f,''); //Modifikasi 2 //dimensi GH ep:= 2.5; lr1:=1.43-(1.45*tan(25*s))-(0.55*tan(25*s)); lr2:=1.45*tan(m*s); lr3:=0.55*tan(m*S); rp:= ep+lr1+lr2+lr3; editPanjang2.text:='12.00'; editLebar2.Text:='4.00'; editBubungan2.Text:=Format('%4.2f',[rp]); editDinding2.Text:=Format('%4.2f',[ep]); editVentilasi2.Text:=Format('%4.2f',[lr1]); //Hitung Volume VolumeGH(ep,lr1,lr2,lr3,Volume); EditVolume2.Text:= Format('%4.2f',[Volume]); //Hitung A cover Acover:=(26.4*((1.45/cos(m*s))+0.725))+(26.4*((0.55/cos(m*s))))+(26.4*(lr1*cos((90-m)*s))); //Hitung Tin GH SuhuGH(m,o,p,w,ep,l,rp,n,q,r,ws,tout,rad,Acover,fa,ku,ks,kse,tu,TinGH,ab,ab2,ad1); Sigma:=0; for i:= q to r do Sigma:= Sigma + TinGH[i];
98
RataanTin:=Sigma/(r-q+1); EditTin2.Text:= Format('%4.2f',[RataanTin]); //Hitung Biaya BiayaGH(m,ep,lr1,lr2,lr3,biaya); EditBiaya2.Text:= Format('%8.2f',[biaya]); //simpan file Writeln(f,''); Writeln(f,'MODIFIKASI_2_(TINGGI_BUBUNGAN)'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Sudut: ',m:4:2); writeln (f,'Volume: ',Volume:4:2,' m3'); writeln (f,'Biaya: ',biaya:10:2); writeln (f,'Tin: ',RataanTin:4:2,' C'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Profil_Suhu_Dalam_GH_:'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln(f,'Pukul',' ','alfa',' ','ku',' ','ks',' ','kstd',' ','teta',' ','tin',' ','ab',' ','ad1',' ','ab2',' ','rad'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); for i:=q to 9 do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; for i:=10 to r do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln (f,''); //Modifikasi 3 //dimensi GH rp:= 3.93; lr1:=1.43-(1.45*tan(25*s))-(0.55*tan(25*s)); lr2:=1.45*tan(m*s); lr3:=0.55*tan(m*S); //aselinya 25 ep:= 3.93-(lr1+lr2+lr3); editPanjang3.text:='12.00'; editLebar3.Text:='4.00'; editBubungan3.Text:=Format('%4.2f',[rp]); editDinding3.Text:=Format('%4.2f',[ep]); editVentilasi3.Text:=Format('%4.2f',[lr1]); //Hitung Volume VolumeGH(ep,lr1,lr2,lr3,Volume); EditVolume3.Text:= Format('%4.2f',[Volume]); //Hitung A cover Acover:=(26.4*((1.45/cos(m*s))+0.725))+(26.4*((0.55/cos(m*s))))+(26.4*(lr1*cos((90-m)*s))); //Hitung Tin GH SuhuGH(m,o,p,w,ep,l,rp,n,q,r,ws,tout,rad,Acover,fa,ku,ks,kse,tu,TinGH,ab,ab2,ad1); Sigma:=0; for i:= q to r do Sigma:= Sigma + TinGH[i]; RataanTin:=Sigma/(r-q+1); EditTin3.Text:= Format('%4.2f',[RataanTin]); //Hitung Biaya BiayaGH(m,ep,lr1,lr2,lr3,biaya); EditBiaya3.Text:= Format('%8.2f',[biaya]); //simpan file Writeln(f,''); Writeln(f,'MODIFIKASI_3_(TINGGI_DINDING)'); Writeln(f,'');
99
Writeln(f,'Sudut: ',m:4:2); writeln (f,'Volume: ',Volume:4:2,' m3'); writeln (f,'Biaya: ',biaya:10:2); writeln (f,'Tin: ',RataanTin:4:2,' C'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Profil_Suhu_Dalam_GH_:'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln(f,'Pukul',' ','alfa',' ','ku',' ','ks',' ','kstd',' ','teta',' ','tin',' ','ab',' ','ad1',' ','ab2',' ','rad'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); for i:=q to 9 do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; for i:=10 to r do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln (f,''); //Modifikasi 4 //dimensi GH lr1:=1.43-(1.45*tan(25*s))-(0.55*tan(25*s)); lr2:=1.45*tan(25*s)+(1.45*tan(m*s)- 1.45*tan(25*s))*0.5; lr3:=0.55*tan(m*S); ep:= 2.5-(1.45*tan(m*s)- 1.45*tan(25*s))*0.5; rp:= ep+lr1+lr2+lr3; editPanjang4.text:='12.00'; editLebar4.Text:='4.00'; editBubungan4.Text:=Format('%4.2f',[rp]); editDinding4.Text:=Format('%4.2f',[ep]); editVentilasi4.Text:=Format('%4.2f',[lr1]); //Hitung Volume VolumeGH(ep,lr1,lr2,lr3,Volume); EditVolume4.Text:= Format('%4.2f',[Volume]); //Hitung A cover Acover:=(26.4*((1.45/cos(m*s))+0.725))+(26.4*((0.55/cos(m*s))))+(26.4*(lr1*cos((90-m)*s))); //Hitung Tin GH SuhuGH(m,o,p,w,ep,l,rp,n,q,r,ws,tout,rad,Acover,fa,ku,ks,kse,tu,TinGH,ab,ab2,ad1); Sigma:=0; for i:= q to r do Sigma:= Sigma + TinGH[i]; RataanTin:=Sigma/(r-q+1); EditTin4.Text:= Format('%4.2f',[RataanTin]); //Hitung Biaya BiayaGH(m,ep,lr1,lr2,lr3,biaya); EditBiaya4.Text:= Format('%8.2f',[biaya]); //simpan file Writeln(f,''); Writeln(f,'MODIFIKASI_4_(TINGGI_DINDING_&_TINGGI_BUBUNGAN)'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Sudut: ',m:4:2); writeln (f,'Volume: ',Volume:4:2,' m3'); writeln (f,'Biaya: ',biaya:10:2); writeln (f,'Tin: ',RataanTin:4:2,' C'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Profil_Suhu_Dalam_GH_:'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln(f,'Pukul',' ','alfa',' ','ku',' ','ks',' ','kstd',' ','teta',' ','tin',' ','ab',' ','ad1',' ','ab2',' ','rad');
100
writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); for i:=q to 9 do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; for i:=10 to r do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln (f,''); CloseFile(f); //buat file selesai } end; procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject); var f:textfile; k:integer; begin Savedialog1.defaultext:='txt'; SaveDialog1.Execute; Namafilemodif:=SaveDialog1.FileName; AssignFile(f, Namafilemodif); //buat file mulai rewrite (f); //general input n:=StrToInt(Edit_In_Hari.Text); m:=StrToFloat(Edit_In_Sudut.Text); o:=StrToFloat(Edit_In_Bujur.Text); p:=StrToFloat(Edit_In_Lintang.Text); q:=StrToInt(Edit_In_JamMulai.Text); r:=StrToInt(Edit_In_JamSelesai.Text); Tc0:=StrToFloat(Edit1.Text); Tf0:=StrToFloat(Edit2.Text); Tin0:=StrToFloat(Edit3.Text); tbl:=StrToFloat(Edit4.Text); Tz10:=StrToFloat(Edit5.Text); //Buka file julian day box:= Edit_In_Hari.Text; namafile:='C:\JulianDay\'+ box +'.txt'; assignfile(indata,namafile); reset(indata); for i:=q to r do begin readln(indata,ws[i],tout[i],rad[i]); end; //existing //dimensi GH ep:= 2.5; rp:= 3.93; lr1:=1.43-(1.45*tan(25*s))-(0.55*tan(25*s)); lr2:= 1.45*tan(25*s); lr3:=0.55*tan(25*s); //Hitung Volume VolumeGH(ep,lr1,lr2,lr3,Volume); //Hitung A cover Acover:=(26.4*((1.45/cos(25*s))+0.725))+(26.4*((0.55/cos(25*s))))+(26.4*(lr1*cos(65*s))); //Hitung Tin GH SuhuGH(25,o,p,w,ep,l,rp,n,q,r,ws,tout,rad,Acover,fa,ku,ks,kse,tu,TinGH,ab,ab2,ad1); Sigma:=0; for i:= q to r do Sigma:= Sigma + TinGH[i];
101
RataanTin:=Sigma/(r-q+1); //Hitung Biaya BiayaGH(25,ep,lr1,lr2,lr3,biaya); //simpan file Writeln(f,'HASIL_PENDUGAAN_SUHU_GH_DAN_BIAYA'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Julian_Day_:',n); Writeln(f,'Koordinat_Posisi_GH_:',o:4:2,'BT--',p:4:2,'LS'); Writeln(f,''); Writeln(f,'EXISTING_GH'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Sudut: 25.00'); writeln (f,'Volume: ',Volume:4:2,' m3'); writeln (f,'Biaya: ',biaya:10:2); writeln (f,'Tin: ',RataanTin:4:2,' C'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Profil_Suhu_Dalam_GH_:'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln(f,'Pukul',' ','alfa',' ','ku',' ','ks',' ','kstd',' ','teta',' ','tin',' ','ab',' ','ad1',' ','ab2',' ','rad'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); for i:=q to 9 do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; for i:=10 to r do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln (f,''); //Modifikasi 1 //dimensi GH ep:= 2.5; rp:= 3.93; lr1:=1.43-(1.45*tan(m*s))-(0.55*tan(m*s)); lr2:= 1.45*tan(m*s); lr3:=0.55*tan(m*S); //Hitung Volume VolumeGH(ep,lr1,lr2,lr3,Volume); //Hitung A cover Acover:=(26.4*((1.45/cos(m*s))+0.725))+(26.4*((0.55/cos(m*s))))+(26.4*(lr1*cos((90-m)*s))); //Hitung Tin GH SuhuGH(m,o,p,w,ep,l,rp,n,q,r,ws,tout,rad,Acover,fa,ku,ks,kse,tu,TinGH,ab,ab2,ad1); Sigma:=0; for i:= q to r do Sigma:= Sigma + TinGH[i]; RataanTin:=Sigma/(r-q+1); //Hitung Biaya BiayaGH(m,ep,lr1,lr2,lr3,biaya); //simpan file Writeln(f,''); Writeln(f,'MODIFIKASI_1_(VENTILASI_ATAP)'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Sudut: ',m:4:2); writeln (f,'Volume: ',Volume:4:2,' m3'); writeln (f,'Biaya: ',biaya:10:2); writeln (f,'Tin: ',RataanTin:4:2,' C'); Writeln(f,'');
102
Writeln(f,'Profil_Suhu_Dalam_GH_:'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln(f,'Pukul',' ','alfa',' ','ku',' ','ks',' ','kstd',' ','teta',' ','tin',' ','ab',' ','ad1',' ','ab2',' ','rad'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); for i:=q to 9 do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; for i:=10 to r do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln (f,''); //Modifikasi 2 //dimensi GH ep:= 2.5; lr1:=1.43-(1.45*tan(25*s))-(0.55*tan(25*s)); lr2:=1.45*tan(m*s); lr3:=0.55*tan(m*S); rp:= ep+lr1+lr2+lr3; //Hitung Volume VolumeGH(ep,lr1,lr2,lr3,Volume); //Hitung A cover Acover:=(26.4*((1.45/cos(m*s))+0.725))+(26.4*((0.55/cos(m*s))))+(26.4*(lr1*cos((90-m)*s))); //Hitung Tin GH SuhuGH(m,o,p,w,ep,l,rp,n,q,r,ws,tout,rad,Acover,fa,ku,ks,kse,tu,TinGH,ab,ab2,ad1); Sigma:=0; for i:= q to r do Sigma:= Sigma + TinGH[i]; RataanTin:=Sigma/(r-q+1); //Hitung Biaya BiayaGH(m,ep,lr1,lr2,lr3,biaya); //simpan file Writeln(f,''); Writeln(f,'MODIFIKASI_2_(TINGGI_BUBUNGAN)'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Sudut: ',m:4:2); writeln (f,'Volume: ',Volume:4:2,' m3'); writeln (f,'Biaya: ',biaya:10:2); writeln (f,'Tin: ',RataanTin:4:2,' C'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Profil_Suhu_Dalam_GH_:'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln(f,'Pukul',' ','alfa',' ','ku',' ','ks',' ','kstd',' ','teta',' ','tin',' ','ab',' ','ad1',' ','ab2',' ','rad'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); for i:=q to 9 do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; for i:=10 to r do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end;
103
writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln (f,''); //Modifikasi 3 //dimensi GH rp:= 3.93; lr1:=1.43-(1.45*tan(25*s))-(0.55*tan(25*s)); lr2:=1.45*tan(m*s); lr3:=0.55*tan(25*S); ep:= 3.93-(lr1+lr2+lr3); //Hitung Volume VolumeGH(ep,lr1,lr2,lr3,Volume); //Hitung A cover Acover:=(26.4*((1.45/cos(m*s))+0.725))+(26.4*((0.55/cos(m*s))))+(26.4*(lr1*cos((90-m)*s))); //Hitung Tin GH SuhuGH(m,o,p,w,ep,l,rp,n,q,r,ws,tout,rad,Acover,fa,ku,ks,kse,tu,TinGH,ab,ab2,ad1); Sigma:=0; for i:= q to r do Sigma:= Sigma + TinGH[i]; RataanTin:=Sigma/(r-q+1); //Hitung Biaya BiayaGH(m,ep,lr1,lr2,lr3,biaya); //simpan file Writeln(f,''); Writeln(f,'MODIFIKASI_3_(TINGGI_DINDING)'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Sudut: ',m:4:2); writeln (f,'Volume: ',Volume:4:2,' m3'); writeln (f,'Biaya: ',biaya:10:2); writeln (f,'Tin: ',RataanTin:4:2,' C'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Profil_Suhu_Dalam_GH_:'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln(f,'Pukul',' ','alfa',' ','ku',' ','ks',' ','kstd',' ','teta',' ','tin',' ','ab',' ','ad1',' ','ab2',' ','rad'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); for i:=q to 9 do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; for i:=10 to r do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln (f,''); //Modifikasi 4 //dimensi GH lr1:=1.43-(1.45*tan(25*s))-(0.55*tan(25*s)); lr2:=1.45*tan(25*s)+(1.45*tan(m*s)- 1.45*tan(25*s))*0.5; lr3:=0.55*tan(m*S); ep:= 2.5-(1.45*tan(m*s)- 1.45*tan(25*s))*0.5; rp:= ep+lr1+lr2+lr3; //Hitung Volume VolumeGH(ep,lr1,lr2,lr3,Volume); //Hitung A cover Acover:=(26.4*((1.45/cos(m*s))+0.725))+(26.4*((0.55/cos(m*s))))+(26.4*(lr1*cos((90-m)*s))); //Hitung Tin GH SuhuGH(m,o,p,w,ep,l,rp,n,q,r,ws,tout,rad,Acover,fa,ku,ks,kse,tu,TinGH,ab,ab2,ad1); Sigma:=0;
104
for i:= q to r do Sigma:= Sigma + TinGH[i]; RataanTin:=Sigma/(r-q+1); //Hitung Biaya BiayaGH(m,ep,lr1,lr2,lr3,biaya); //simpan file Writeln(f,''); Writeln(f,'MODIFIKASI_4_(TINGGI_DINDING_&_TINGGI_BUBUNGAN)'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Sudut: ',m:4:2); writeln (f,'Volume: ',Volume:4:2,' m3'); writeln (f,'Biaya: ',biaya:10:2); writeln (f,'Tin: ',RataanTin:4:2,' C'); Writeln(f,''); Writeln(f,'Profil_Suhu_Dalam_GH_:'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln(f,'Pukul',' ','alfa',' ','ku',' ','ks',' ','kstd',' ','teta',' ','tin',' ','ab',' ','ad1',' ','ab2',' ','rad'); writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); for i:=q to 9 do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; for i:=10 to r do begin writeln(f,i,' ',fa[i]:4:3,' ',ku[i]:5:3,' ',ks[i]:5:3,' ',kse[i]:5:3,' ',tu[i]:5:3,' ',TinGH[i]:5:3,' ',ab[i]:5:3,' ',ad1[i]:5:3,' ',ab2[i]:5:3,' ',rad[i]:5:3); end; writeln(f,'---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------'); writeln (f,''); CloseFile(f); //buat file selesai } end; end.
105
