Simulasi Kecepatan Udara dan Pengaruhnya Terhadap Suhu dan Kelembaban Relatif pada Mini Plant Factory

  • Mu'minah Mustaqimah Institut Pertanian Bogor
  • Ahmad Safrizal Institut Pertanian Bogor
  • Bung Daka Putera Institut Pertanian Bogor.
  • Slamet Widodo Institut Pertanian Bogor
Keywords: air velocity, Computational Fluid Dynamics (CFD), plant factory, relative humidity, temperature

Abstract

Abstract
Limited land for agricultural cultivation, especially in urban areas, makes it difficult to provide healthy and sustainable food. This research is part of the development of the Smart Mini Plant Factory (SMIPY), a household scale mini plant factory used for vegetable production using hydroponic technology to support urban farming. SMIPY is equipped with sensors for monitoring environmental conditions, automatic nutrition control systems, and artificial lighting using Light Emitting Diode (LED). In particular, this research
aims to simulate airflow and analyze its effects on temperature and relative humidity inside SMIPY using Computational Fluid Dynamics (CFD). Data validation were done by collecting temperature and relative humidity inside SMIPY with air velocity 0 m/s, 1 m/s, 1.5 m/s and 1.8 m/s. The error obtained from the
data in temperature and relative humidity were 1.69+1.47% and 2.94+1.57% respectively. Thus, the result showed that the CFD simulation was reliable to predict temperature and humidity inside SMIPY. The airflow moved vertically, but an air turbulance occured between two opposite air inlets. The higher the air velocity, the lower the temperature and the higher the relative humidity.

Abstrak
Terbatasnya lahan untuk kegiatan budidaya pertanian terutama di wilayah perkotaan menyebabkan sulitnya penyediaan pangan sehat dan berkelanjutan. Penelitian ini merupakan bagian dari pengembangan
Smart Mini Plant Factory (SMIPY) yaitu mini plant factory skala rumah tangga yang digunakan untuk produksi sayuran menggunakan teknologi hidroponik untuk mendukung urban farming. SMIPY dilengkapi dengan
sensor untuk monitoring kondisi lingkungan, sistem kendali nutrisi otomatis, serta pencahayaan buatan (artificial lighting) menggunakan Light Emitting Diode (LED). Secara khusus penelitian ini bertujuan untuk
melakukan simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk menganalisis pola dan pengaruh aliran udara terhadap keadaan lingkungan pada SMIPY. Validasi data dilakukan dengan mengambil data suhu dan kelembaban relatif pada kecepatan udara 0 m/dt, 1 m/dt, 1.5 m/dt dan 1.8 m/dt. Dari data didapatkan bahwa rata-rata error yang dihasilkan dari simulasi adalah 1.69+1.47% untuk suhu dan 2.94+1.57% untuk kelembaban relatif, sehingga simulasi baik untuk digunakan dalam memprediksi keadaan lingkungan dalam SMIPY. Pola aliran udara secara umum adalah bergerak secara vertikal, namun terjadi turbulensi
di titik pertemuan kedua aliran udara dari kipas yang berhadapan. Semakin besar kecepatan udara, maka suhu menjadi semakin rendah dan kelembaban relatif menjadi semakin tinggi.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Mu'minah Mustaqimah, Institut Pertanian Bogor
Program Studi Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor
Ahmad Safrizal, Institut Pertanian Bogor
Program Studi Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Bung Daka Putera, Institut Pertanian Bogor.
Program Studi Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Slamet Widodo, Institut Pertanian Bogor
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor

References

Albertsson, P.A., 2001. A quantitative model of

the domain structure of the photosynthetic

membrane. Trends Plant Sci, 6: 349–354.

Apriliani, B. 2006. Analisa temperatur udara dalam

single-span greenhouse, kebun percobaan

Cikabayan, IPB dengan menggunakan atap

ganda (double layer) [Skripsi]. Bogor (ID): Institut

Pertanian Bogor

Campbell. 1999. Biologi Jilid 1 Edisi V. Jakarta (ID):

Erlangga

Saleh, S.M, dan Wardah. 2010. Perkecambahan

benih aren dalam kondisi terang dan gelap pada

berbagai konsentrasi GA3. J. Agrivigor 10(1): 18-

Kitaya, Y. 2005. Importance of air movement for

promoting gas and heat exchanges between

plants and atmosphere under controlled

environments. In K. Omasa, I Nouchi, & L. J. De

Kok (Eds.), Plant response to air pollution and

global change (185-193. Tokyo (JP): Springer-

Verlag.

Lim, T.G. dan Y.H. Kim. 2014. Analysis of Airflow

Pattern in Plant Factory with Different Inlet and

Outlet Locations using Computational Fluid

Dynamics. J. of Biosystems Eng. 39(4):310-317

Moon, S.M., S.Y. Kwon, dan J.H. Lim, S.M. Moon,

S.Y. Kwon, and J.H. Lim. (2014). Minimization of

Temperature Ranges between the Top and Bottom

of an Air Flow Controlling Device through Hybrid

Control in a Plant Factory. The Scientific World

Journal, 2014, 1–7. doi:10.1155/2014/801590

Niam, A.G., T.R. Muharam, S. Widodo, M. Solahudin,

dan L. Sucahyo. 2019. CFD simulation approach

in determining air conditioners position in the

mini plant factory for shallot seed production. AIP

Conference Proceedings 2062 (1), 020017

Shibata, T., K. Iwao, dan T. Takano. 1995. Effect of

vertical air flowing on lettuce growing in a plant

factory. Acta Horticulturae. 399: 175-183

Shimizu, H., Y. Saito, H. Nakashima, J. Miyasaka, dan

K. Ohdoi. 2011. Light Environment Optimization

for Lettuce Growth in Plant factory. Preprints of

the 18th International Federations of Automatic

Control (IFAC) World Congress Vol 18. 605-609.

Kyoto University, Japan. Page 605.

Versteeg, H.K. dan W. Malalasekera. 1995. An

Introduction to Computational Fluid Dynamics:

The Finite Volume Method. New York (US):

Longman Scientific and TechnicList

Zhang, Y., M. Kacira, dan L. An. 2016. A CFD

study on improving air flow uniformity in indoor

plant factory system. Biosystem Engineering.

(2016):193-205

Published
2019-08-08