II PREDIKSI SUHU, KELEMBABAN DAN AMONIA PADA BROILER CLOSED HOUSE MENGGUNAKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

Transkripsi

1 II PREDIKSI SUHU, KELEMBABAN DAN AMONIA PADA BROILER CLOSED HOUSE MENGGUNAKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD) Abstract Broiler was a kind of superior race from crosses of chicken nations that have high productivity power, especially in the production of chicken meat. In an attempt was broiler chicken rearing, the temperature, humidity and ammonia was a crucial factor in chicken rearing in tropical regions. Broiler closed house was a system that offers a solution to provide thermal comfort of broilers were raised. The research objectives were: first, to model the temperature, humidity and ammonia in closed broiler houses by using Computational Fluid Dynamics (CFD), second, to determine the distribution of temperature, humidity and ammonia in the chicken coop. In this study design modeling of temperature, humidity and ammonia in the broiler closed house with mathematics consists of the room temperature, floor temperature, the temperature of the walls and roof temperatures. Data was collected in two ways from the primary measurements obtained using sensors include: the floor temperature, the wall temperature, the room temperature, the temperature of the roof and the secondary wind speed and temperature, humidity environments and available from BMG Bogor irradiation and temperature data of broilers, the fan power and lamp as the input bondary condition for CFD simulations. Materials used include: sensor kestrel 3000 for measuring temperature, humidity and air velocity, a set of computers and peripherals, and thermo Copel and hybrid recorder, to measure the temperature and humidity, wall, floor, roof, a set of broiler closed house, broilers, anemometer was used to measuring air velocity in units of m/s (meters per second), Impinger water used to take samples of air-free ammonia, Spectrofotometer used to measure the intensity level of ammonia that is on stable mercury thermometer used to measure the temperature on the temperature distribution tends litter. Rseult of simulation increased in the outlet area of the enclosure from any accumulation of hot broiler convection flow due to blast air into the outlet. Validation includes validation measurements performed by comparing the actual data and validation of measurement and simulation mesh. Validation of measurement for temperature and wind speed is good enough. Validation mesh was used to test the accuracy of the simulation itself can find the thermal comfort parameters of broilers. Simulation of heat transfer (temperature) has been used to predict the distribution of temperature, humidity and ammonia in a broiler closed house by using CFD modeling that can be used as a reference and control temperature, humidity and ammonia. The simulation results of temperature, humidity and ammonia broiler closed house have been validated indicate a significant correlation to the temperature coefficient of determination (R 2 ) % and RMSE , humidity coefficient of determination (R 2 ) % and RMSE and ammonia coefficient of determination (R 2 ) 99.11% and RMSE Keywords: Prediction, Temperature, Humidity, Ammonia Broiler Closed House, CFD

2 21 Abstrak Ayam broiler merupakan jenis ayam ras unggulan hasil persilangan dari bangsabangsa ayam yang memiliki daya produktivitas tinggi, terutama dalam memproduksi daging ayam. Dalam usaha pembesaran ayam broiler tersebut, suhu, kelembaban dan amonia merupakan faktor yang krusial dalam pembesaran ayam di wilayah beriklim tropis. Broiler closed house merupakan suatu sistem yang menawarkan solusi untuk memberikan kenyamanan termal terhadap ayam broiler yang dibesarkan. Tujuan Penelitian adalah: pertama, untuk memodelkan suhu pada broiler closed house dengan menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD), kedua, untuk mengetahui distribusi suhu, kelembaban dan amonia dalam kandang ayam. Dalam rancangan penelitian ini pemodelan matematika suhu, kelembaban dan amonia dalam kandang ayam terdiri dari suhu ruangan, suhu lantai, suhu dinding dan suhu atap. Pengambilan data dilakukan dua cara yaitu primer diperoleh dari pengukuran dengan menggunakan sensor diantaranya: suhu lantai, suhu dinding, suhu ruangan, suhu atap dan kecepatan angin dan sekunder suhu, kelembaban lingkungan dan iradiasi diperoleh dari BMG Bogor dan data suhu ayam, daya kipas angin dan lampu sebagai input bondary condition simulasi CFD. Peralatan yang digunakan meliputi: sensor kestrel 3000 untuk mengukur suhu, kelembaban dan kecepatan udara, satu set komputer dan peripheral, thermo copel dan hybrid recorder, untuk mengukur suhu dan kelembaban, dinding, lantai atap, satu set kandang, ayam broiler, anemometer digunakan untuk mengukur kecepatan udara dengan satuan m/s (meter per sekon), Air Impinger digunakan untuk mengambil sampel amonia dari udara bebas, Spectrofotometer digunakan untuk mengukur tingkat intensitas amonia yang ada pada kandang Termometer raksa digunakan untuk mengukur suhu pada litter.hasil simulasi Distribusi suhunya cenderung meningkat pada daerah outlet kandang akibat ada akumulasi panas dari konveksi ayam yang disebabkan hembusan aliran udara menuju outlet. Validasi dilakukan meliputi validasi pengukuran dengan membandingkan data aktual pengukuran dan simulasi dan validasi mesh. Validasi pengukuran untuk suhu dan kecepatan angin cukup baik Validasi mesh digunakan untuk menguji keakuratan dari simulasi itu sendiri dapat memenuhi parameter kenyamanan termal ayam. Simulasi pindah panas (suhu) yang dipakai telah dapat memprediksi sebaran suhu, kelembaban dan amonia dalam broiler closed house dengan menggunakan CFD sehingga bisa dijadikan acuan pemodelan dan kendali suhu, kelembaban dan amonia. Hasil simulasi suhu, kelembaban dan amonia broiler closed house telah divalidasi menunjukkan akurasi yang korelasi signifikan untuk suhu koefisien determinasi (R 2 ) 99,093 % dan RMSE 0,934952, kelembaban koefisien determinasi (R 2 ) 99,007 % dan RMSE 0, dan amonia koefisien determinasi (R 2 ) 99,11 % dan RMSE Keywords: Prediksi Suhu, Kelembaban dan Amonia Broiler Closed House, CFD

3 22 Pendahuluan Ayam broiler merupakan jenis ras unggulan hasil persilangan dari berbagai ras ayam yang memiliki daya produktivitas tinggi, terutama dalam produksi daging. Masyarakat Indonesia tingkat konsumsi daging ayam masih rendah, begitupula kenaikan populasi dan produksi ayam broiler masih rendah. Hal ini disebabkan karena manajemen pemeliharaan yang belum baik dan efektif. Hanya sebagian kecil dari peternakan ayam yang sudah menerapkan manajemen pemeliharaan yang sesuai dan diikuti dengan penerapan teknologi. Ini merupakan salah satu hambatan dalam peningkatan populasi ayam broiler.di Indonesia memiliki kondisi lingkungan tropis, terutama suhu luar yang lebih tinggi dibandingkan dengan suhu lingkungan kandang sehingga peluang pemeliharaan ayam broiler di Indonesia masih sangat terbuka lebar. Suhu, sanitasi, ventilasi dan kelembaban kandang ayam sangat perlu diperhatikan. Indonesia sebagai negara tropis, memiliki suhu lingkungan yang cukup tinggi untuk memelihara broiler karena suhu optimum untuk memelihara ayam broiler antara 18 0 C-24 0 C (Rose 1997). Panas adalah energi yang merambat atau berpindah karena ada perbedaan suhu, ada tiga cara perpindahan panas yaitu: pertama: konduksi didefinisikan sebagai perpindahan panas dalam suatu medium tanpa disertai perpindahan partikel dalam medium tersebut, kedua: konveksi didefinisikan sebagai perpindahan panas dalam suatu medium yang disertai perpindahan-perpindahan partikelnya, ketiga: radiasi didefinisikan sebagai perpindahan panas yang tidak memerlukan medium perantara. Prinsip kerja pemanas ruangan dikembangkan berdasarkan Hukum Termodinamika I dan II. Perpindahan panas pada kasus pemanasan ruangan adalah memindahkan energi dalam bentuk panas dari suatu titik yang bersuhu tinggi ke titik yang bersuhu lebih rendah (Holman 1997; Wood dan Lawrence 1997; Cengel 2003). Untuk menghangatkan ruangan dibutuhkan suatu fluida (berupa air, udara, atau uap) yang dipanaskan di dalam heat source/boiler yang dialirkan melalui pipa dengan evavoration cooling yang berhubungan langsung dengan udara ruangan. Fluida akan mengalir kembali lagi ke heat source/boiler untuk dipanaskan kembali (COBB 2010; PCPI 2005; Alimuddin et al. 2010, 2011). Prinsip utama dalam membangun broiler closed house adalah menyediakan lingkungan yang sehat bagi peternakan ayam. Kualitas lingkungan yang sehat

4 23 menurut standar Eropa antara lain mencakup parameter kadar amonia, karbon dioksida, debu tehirup oleh ternak, debu yang di respirasi oleh ternak, dan bakteri yang mematikan (Leeson 2000). Parameter lain yang juga sangat penting dalam lingkungan kandang ayam adalah suhu udara dan ventilasi dalam kandang (Bell 2001). Di daerah iklim panas tropis pengurangan suhu udara di dalam kandang ayam sangat penting dalam rangka untuk membatasi kerugian produksi. Meskipun hal ini sulit untuk dicapai terutama pada kandang tertutup (broiler closed house). Pengurangan suhu udara di dalam kandang, dilakukan dengan bantuan kipas angin dan sistem pendingin (Bucklin et al. 2009). Tabel 2.1 Batas ambang suhu dan kelembaban dalam Broiler Closed House Umur-Hari Kelembaban (RH) (%) Temperatur C 0 (F) Temperatur C 0 (F) (91) 33(91) (88) 30(86) (81) 27(81) (75) 24(75) (70) 21(70) (66) 19(66) (64) 18(64) Sumber: (Pokhpan 2005), (COBB 2010) Di Indonesia, baku mutu gas amonia dan hidrogen sulfida di udara dijelaskan dalam surat Keputusan Menteri Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup No. KEP 03/MENKHL/II/1991, dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.2 Baku mutu ambien dan emisi gas NH 3 dan H 2 S Ketentuan Gas NH3 Gas H2S Baku mutu udara ambient 2 ppm/ 24 jam 0.03 ppm/ 30 menit Baku mutu udara emisi - - Ringan 5 ppm 6.25 ppm Ketat 1 ppm 5 ppm Sumber: Hidayatun (2007) NH 3, H 2 S, dan CO 2 seringkali menyebabkan masalah bagi kesehatan ternak, peternak, dan lingkungan sekitar (Hidayatun 2007). Beberapa penelitian tentang pengaruh NH 3 terhadap ternak unggas, diantaranya dapat menurunkan rata-rata pertumbuhan, mengurangi efisisensi pakan, merusak saluran pernafasan dan meningkatkan aktivasi virus ND (New Castle Disease).

5 24 Salah satu parameter yang mempengaruhi kesehatan ternak tersebut adalah amonia. Amonia merupakan produk dekomposisi dari senyawa organik yang tidak teroksidasi secara sempurna karena kondisi anaerobik (Appl 1999). Amonia merupakan gas yang tidak berwarna tetapi memiliki bau yang sangat menyengat. Pada kandang ayam amonia dihasilkan dari kotoran ayam, sehingga jika amonia ini tidak segera dialirkan akan mengganggu kondisi lingkungan ayam, oleh karena amonia bersifat racun. Secara teoritis amonia dihasilkan melalui perubahan hidrolisis dari urea dengan proses enzimatis dan mikrobiologi. Secara kimia amonia dapat berupa fase cair maupun fase gas. Proses konveksi amonia berlangsung dari permukaan lantai menuju aliran udara bebas (Liu 2007). Ayam broiler merupakan salah satu jenis ternak yang menghasilkan kandungan amonia relatif lebih tinggi dibanding ternak lainnya, karena ayam broiler mengkonsumsi protein lebih tinggi untuk kebutuhan hidup. Batas toleransi kadar NH 3 pada ayam disajikan pada Tabel 2.3 Tabel 2.3 Ambang batas kadar NH 3 pada manusia dan ternak Konsentrasi (ppm) Pengaruh 5 Timbul iritasi pada mukosa mata dan saluran pernafasan ayam 11 Penurunan produktivitas ayam 25 Kadar maksimum yang dapat ditolerir selama 8 jam 36 Kadar maksimum yang dapat ditolerir selama 10 menit 50 Penurunan produktivitas ayam dan bursa fabricious Sumber: Hidayatun (2007) Menentukan konsentrasi amonia diperlukan teknologi yang memadai sehingga cenderung mahal dan sulit dalam melakukan pengukuran mengingat kondisi kandang yang tidak kondusif untuk dilakukan pengukuran (Liu 2007). Hal ini mengharuskan menjaga kenyamanan ayam pada kandang ayam komersial. Diperkirakan 80% dari lapisan lantai itu adalah kotoran ayam. Kondisi bagian atas lapisan lantai itu diperparah oleh darah, bangkai dan bulu ayam yang mati. Hal tersebut akan mengakibatkan terganggunya kondisi lingkungan ayam akibat bau maupun kualitas udara yang dihasilkan. Pertumbuhan jumlah ayam broiler yang tidak alami dengan ruang gerak yang terbatas memicu ayam-ayam tinggal diam di tempat yang basah, kotor dan penuh dengan amonia (NH 3 ). Hal ini menyebabkan lecet pada dada dan memar pada paha ayam yang sangat menyakitkan. Memar pada paha terlihat jelas pada

6 25 ayam-ayam yang dijual di supermarket (memar itu terdapat pada sendi kaki bagian atas). Luka dan borok pada kaki dan dada juga sering ditemukan. Kondisi lingkungan hidup yang buruk dan padat dalam kandang memudahkan ayam terserang berbagai penyakit. Uap amonia yang sangat kuat bisa menyebabkan sakit pada mata hingga mengalami kebutaan. Serangan jantung (atau disebut sindrom kematian akut), penyakit pernapasan kronis, pembengkakan hati, penyakit ginjal, dan serangan dari bakteri dan virus telah menyebabkan angka kematian yang tinggi pada peternakan ayam. Oleh karena itu, perancangan model matematika untuk memprediksi suhu, kelembaban dan amonia pada broiler closed house berdasarkan keseimbangan panas. Untuk parameternya adalah :M adalah massa laju aliran udara, kg / jam, Ht adalah transfer entalpi (kj/kg) termasuk feses ayam (ppm), Wt adalah kelembaban transfer rate, (kg/jam) subskrip s dan e adalah pasokan dan pembuangan udara masing-masing. Gambar 2.1 Keseimbangan panas untuk Broiler Closed House dengan ventilasi alami ruang udara (ASAE, 2003). Tujuan penelitian ini adalah pertama: memprediksi perpindahan panas (suhu), kelembaban dan amonia dalam broiler closed house, kedua, mengkaji karakteristik lingkungan optimal dan tidak optimal parameter suhu, kelembaban dan amonia pada broiler closed house, ketiga: menempatkan letak sensor suhu, kelembaban dan amonia di broiler closed house,. Penelitian-penelitian sebelumnya (state of the art) berhubungan suhu di dalam kandang ayam diantaranya: Suhu kandang sebesar C menggunakan Sling psychrometer (Ernst 1998). Suhu kandang antara 18 0 C-24 0 C

7 26 (Rose 1997). Modeling emisi amonia dari litter ayam broiler dengan sistem ruang melalui aliran Dinamis (Soldato et al. 2005). Besaran amonia 0-9 ppm karena dapat diserap sepenuhnya (100% efisiensi) ke dalam udara pada broiler closed house (Ori Lahav 2008). Simulasi pola aliran udara dan distribusi suhu pada kandang broiler closed house menggunakan computational fluid dynamics (Suud 2010). Simulasi amonia menggunakan CFD menghasilkan kadar amonia pada broiler closed house kurang dari 10 ppm (Farid 2009). Kritik desain sistem informasi pada house untuk ayam broiler dengan menggunakan jaringan syaraf tiruan (Alimuddin et al. 2010). Simulasi iklim mikro dalam struktur unggas di Kenya (Mutai et al. 2011). Bahan dan Metode Bahan yang Digunakan Lokasi penelitian ini dilaksanakan antara lain di laboratorium Teknik Bioproses Universitas Tsukuba Jepang, Laboratorium Kontrol dan Instrumentasi FATETA IPB, dan University of Farm broiler closed house Cikabayan IPB mulai bulan Januari 2009 sampai April Bahan yang digunakan terdiri dari ayam broiler sebanyak ekor, kandang ayam dengan sistem broiler closed house yang ada di lahan penelitian dengan ukuran panjang x lebar x tinggi adalah 120 m x 12 m x 2.5 m, pakan ayam, air minum, software computational fluid dynamics (CFD), gambit & fluent 6.2. dan computational fluid dynamics solidword untuk simulasi kelembaban dan amonia (Anderson 1995; Ferziger and Peric 1996; Wesseling 2001; Yani 2007). Peralatan yang digunakan meliputi : kestrel 3000 untuk mengukur suhu, kelembaban dan kecepatan udara, satu set komputer dan peripheral, thermo copel, weather station, satu set kandang ayam dengan sistem isolasinya, exhaust fan (kipas angin) sebanyak 8 buah, evaporative cooling (unit pendingin) sebanyak 2 buah, heater (unit pemanas) sebanyak 2 buah, temtron sebanyak 2 buah, tempat air minum, tempat pakan ayam. Tahapan yang digunakan dalam penelitian adalah : a) melakukan pengukuran suhu, kelembaban dan amonia dalam ruangan broiler closed house untuk data primer sedangkan suhu kelembaban dan iradiasi lingkungan luar kandang diambil dari Badan Meteorologi dan Geofisika (BMG) untuk data sekunder, b) mensimulasikan prediksi suhu, kelembaban dan amonia

8 27 dengan menggunakan computational fluid dynamics (CFD) pada broiler closed house, c) menvaliadasi antara pengukuran dan simulasi CFD. Metode yang Digunakan Metode ini digunakan untuk mengukur parameter suhu kandang dan mengambil data sekunder dalam peneltian sebelumnya dan BMG, terdiri dari suhu ruangan, suhu dinding, suhu lantai, suhu atap, suhu ayam, suhu evavoration cooling, suhu kipas angin. Pengujian model dilakukan dengan mensimulasi model perpindahan panas untuk menduga perubahan suhu, kelembaban, dan amonia dalam broiler closed house. Variabel yang digunakan suhu ruangan, suhu lantai, suhu dinding, suhu atap, kelembaban ruangan, feses ayam terhadap waktu. Simulasi pindah panas dan massa dalam kandang dilakukan dengan memecahkan persamaan atur (governing equation) dengan metode Euler s Finite Difference. Simulasi dilakukan dengan bantuan komputer software CFD gambit & fluent 6.2. untuk suhu, software CFD solidword versi 2010 untuk kelembaban dan amonia, serta hasil perhitungan akan dibandingkan dengan pengukuran untuk pengujian atau validasi model. Penyusunan model berdasarkan persamaan perhitungan pindah panas baik secara konveksi lantai, dinding, atap, konduksi pada atap dan radiasi pada atap. Persamaan alur dalam bentuk model matematika untuk menghitung perubahan suhu, kelembaban, amonia dalam ruangan kandang ayam berdasarkan hukum keseimbangan energi sebagai berikut : Iradiasi Matahari Lantai, Dinding, Atap Q (Pemanas) Udara dalam Broiler Closed House S (Pelembab) N (Amonia) Lingkungan Luar Gambar 2.2 Pemodelan kandang ayam tertutup (Broiler Closed House)

9 28 Suhu Ruangan (T room ). (2.1) Suhu Lantai (T floor ) Suhu Atap (T roof )......(2.2) Suhu Dinding (T wall )...(2.3) Kelembaban Ruangan...(2.4) Amonia Ruangan.(2.5)...(2.6) Untuk pemodelan disimulasi CFD menggunakan persamaan untuk memecahkan input data dari pra-pengolahan dibangun dari tiga prinsip dasar fluida yaitu: Hukum Kekekalan Massa. Keseimbangan massa fluida menyatakan laju kenaikan (pertambahan) massa elemen fluida sama dengan laju aliran massa ke dalam elemen fluida. Dituliskan dalam bentuk persamaan kontinuitas tiga dimensi sebagai berikut (Anderson, 1995): D ( u) ( v) ( w) D ( u) ( v) ( w) Dt x y z t Dt x y z t D ( u) ( v) ( w) Dt x y z t D ( u) ( v) ( w)...(2.7) Dt x y z t

10 29 f y y w z v z y u x v x y v V V y y p z vw x uv y v t v 2. ) ( ) ( ) ( ) ( 2 f x x w z u z y u x v y x u V V x x p z uw y uv x u t u 2. ) ( ) ( ) ( ) ( 2 f z x w z u x z v y w y z w V V z z p x uw y vw Z w t w 2. ) ( ) ( ) ( ) ( 2 V ui vj wk dengan ρ merupakan masa jenis dari fluida dan t adalah waktu sedangkan u, v, w merupakan komponen dari vektor kecepatan dalam sumbu x, y, dan z yang diberikan dalam persamaan berikut:...(2.8) dan i, j, dan k adalah unit vektor pada sumbu x, y,dan z. Laju Perubahan Momentum Laju perubahan momentum sama dengan resultansi gaya pada partikel fluida (Hukum II Newton). Persamaan momentum dikembangkan dari persamaan Navier-Strokes berikut (Anderson 1995; Ferziger and Peric 1996; Wesseling 2001). Momentum x:....(2.9) Momentum y:...(2.10) Momentum z:...(2.11) dengan u, v, dan w merupakan komponen dari vektor kecepatan dalam sumbu x, y, dan z. ρadalah masa jenis fluida, p adalah tekanan, f adalah gaya per satuan masa yang dikenakan pada fluida, x f adalah f pada sumbu x, V adalah kecepatan skalar V adalah kecepatan vektor, adalah koefisien viskositas molekular dan adalah -2/3.

11 30 Hukum Kekekalan Energi. Persamaan energi diturunkan dari Hukum I Termodinamika yang menyatakan bahwa: laju perubahan energi partikel fluida sama dengan laju penambahan panas ke dalam partikel fluida ditambah dengan laju kerja yang diberikan pada partikel. Secara matematik dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut (Anderson 1995): 2 D V T T T u v w xx yx zx xy yy zy xz yz zz e q k k k p u v w Dt 2 x x y y z z x y z x y z x y z x y z....(2.12) Dengan e merupakan internal energi, k adalah konduktivitas panas, T adalah temperatur fluida, τ merupakan tegangan geser atau shear stress, sedangkan τ xy menunjukkan adanya tegangan geser pada arah sumbu x pada bidang yang tegak lurus dengan bidang sumbu y. Hukum Kekekalan Spesies Transport Persamaan spesies transport dapat digunakan untuk memprediksi fraksi massa masing-masing spesies material yang memiliki karakteristik kimiawi berbeda dengan pendekatan prinsip difusi-konveksi masing-masing material. t Yi Yi J i Ri Si dimana, Y i merupakan fraksi massa masing-masing spesies i, spesies hasil reaksi kimia dan...(2.13) R i adalah nilai net S i adalah nilai net spesies yang disebarkan ke dalam sistem simulasi yang didefinisikan oleh user. Selain itu, nilai fluks difusi massa dari masing-masing spesies material dipengaruhi oleh tipe aliran yang terjadi dalam sistem, yaitu laminar atau turbulen, dimana secara berturut-turut dituliskan: J i Di, m Y i (2.14) J i Di, m t Yi Sc t (2.15) dimana, D, adalah difusivitas massa masing-masing spesies material dan i m Sct merupakan nilai angka Schmidt.

12 31 Hasil dan Pembahasan Simulasi distribusi pola aliran udara dan suhu dilakukan pada saat ayam produksi sehingga dalam simulasi terdapat inisialisasi panas ayam yang mempengaruhi suhu lingkungan kandang. Pengukuran suhu di kandang dilakukan pada pukul WIB, dan 16:00 WIB dengan keadaan cuaca cerah. Simulasi merupakan simulasi steady state karena itu hanya digunakan data pagi, siang dan sore yang mewakili suhu lingkungan maksimum akibat radiasi matahari. Evaporative pad area udara masuk/inlet Area I, 5940 ekor ayam Area II, 8910 ekor ayam Area III, 4950 ekor ayam Exhaust fan area udara keluar/outlet Gambar 2.3 Geometri kandang piktorial dengan bagian atap disembunyikan (hidden). Bentuk geometri dari kandang ayam diasumsikan sebagai plat datar tipis yang tidak mempengaruhi aliran dalam simulasi. Plat datar tipis tersebut dibagi dalam tiga area yang menggambarkan perbandingan jumlah ayam dalam tiap area seperti ditunjukkan pada Gambar 2.3. Dua area inlet udara berada pada evaporative pad bagian depan didefinisikan sebagai environment pressure. Exhaust fan didefinisikan sebagai outlet velocity. Hubungan perbedaan tekanan (Pa) dan debit aliran tidak didefinisikan karena sudah diwakili dengan data kecepatan angin dan arah aliran didefinisikan tegak lurus terhadap permukaan fan. Keterbatasan definisi exhaust fan disebabkan karena data spesifikasi exhaust fan yang digunakan di kandang tidak tersedia baik di modul engineering database software CFD Lab 2009 ataupun tercatat di broiler closed house tempat penelitian.

13 32 Pemilihan mesh menggunakan pilihan mesh tingkat 5 setelah melalui proses mesh dependency test. Jumlah seluruh cell yang terbentuk pada mesh tingkat 5 berjumlah cells yang terdiri dari fluid cells berjumlah cells dan solid cells berjumlah cells dan iterasi dilakukan hingga global goals mencapai kovergen selama 420 kali iterasi. Hasil simulasi ditampilkan dalam bentuk cut plot contour dan vector. Penyajian gambar hasil simulasi tampak atas ditampilkan pada ketinggian 0,25 meter, 0,45 meter, dan 1,7 meter untuk menunjukkan adanya perbedaan profil pada setiap ketinggian. Profil pada ketinggian 0,25 meter dapat juga mewakili ketinggian pada daerah habitat ayam sedangkan profil pada ketinggian 1,7 meter dapat mewakili ketinggian manusia ketika berdiri. Drag force Daerah separasi aliran Drag force Gambar 2.4 Cut plot contour dan vektor aliran udara pada inlet Daerah pertemuan dua aliran udara Gambar 2.4 menggambarkan udara masuk dari dua ujung evaporatif pad karena adanya hisapan dari exhaust fan yang bekerja. Terjadi desakan udara pada ujung evaporative pad sehingga timbul drag force. Drag force adalah gaya dari fluida yang mendesak suatu benda pada arah aliran fluida tersebut (Cengel dan Turner 2001). Aliran udara masuk yang tertahan itu disebabkan adanya sudut pada ruang pemisah antara evaporative pad dan kandang. Pemberian ruang pemisah berfungsi untuk mengeliminir efek wind chill (PCPI 2005). Efek wind chill adalah penurunan suhu yang drastis dirasakan oleh ayam karena hembusan angin yang terlalu kencang. Akibat timbulnya drag force pada sudut di ruang pemisah, menyebabkan adanya flow separation atau pemisahan aliran. Pemisahan aliran adalah fenomena

14 33 ketika aliran fluida berpisah dari permukaan benda setelah sebelumnya aliran mengikuti kontur permukaan benda tersebut. Area pemisahan ini tergantung dari beberapa faktor seperti bilangan reynold dan kekasaran permukaan benda. Makin besar tekanan akibat drag force maka makin besar pula daerah pemisahan aliran yang terjadi (Cengel dan Turner 2001). Penurunan kecepatan aliran terjadi pada daerah separasi. Di luar daerah separasi, kecepatan aliran udara bertambah karena adanya pertemuan antara dua aliran udara dari kedua ujung evaporative pad. Ketika aliran udara menabrak sudut dinding pemisah meyebabkan aliran terdesak pada daerah pertemuan dua aliran udara. Pada area ini kecepatan aliran udara bertambah karena berkurangnya daerah efektif aliran. Suhu dalam Broiler Closed House Peristiwa pindah panas yang paling mempengaruhi dalam kandang closed broiler house adalah pindah panas konveksi dari tubuh ayam ke udara karena adanya aliran udara secara mekanis yang disebabkan beroperasinya exhaust fan. Adanya peristiwa konveksi paksa itu dapat dilihat pada Gambar 2.5. Inisialisasi panas ayam menggunakan definisi heat source dari plat datar. Sedangkan panas dari konstruksi bangunan didefinisikan sebagai real wall dari permukaan konstruksi bangunan tersebut. Definisi heat soure merupakan prinsip heat flux konstan sedangkan real wall merupakan prinsip temperatur konstan dalam pindah panas konveksi. Konveksi paksa pada tubuh terjadi ketika aliran udara menerpa tubuhnya. Konveksi paksa tersebut menyebabkan berkumpulnya panas di ujung outlet. Semakin dekat dengan sumber panasnya, profil akumulasi panas semakin terlihat jelas. Suhu udara pada area kandang yang tidak merata ini dapat mengurangi performansi ayam, sehingga perlu dilakukan pengaturan kepadatan ayam. Pengaturan kepadatan ayam dilakukan dengan cara di bagian belakang lebih rendah daripada kepadatan ayam di bagian tengah dan depan seperti yang dilakukan pada simulasi ini. Kepadatan ayam pada area tiga yang berada di bagian belakang dibuat paling rendah kepadatannya untuk mengurangi heat stress pada ayam karena adanya akumulasi panas yang dihisap oleh exhaust fan.

15 34 Exhaust fan Evaporative Pad Gambar 2. 5 Cut plot tampak samping profil temperatur udara pada kandang Gambar 2.5 menggambarkan terbentuknya thermal boundary layer akibat adanya konveksi paksa pada suatu permukaan benda yang memiliki suhu dibawah atau diatas suhu dari fluida yang mengalir pada permukaannya. Thermal boundary layer adalah daerah aliran fluida diatas permukaan benda dimana variasi suhunya terhadap arah normal atau tegak lurus terhadap permukaan benda tersebut cukup signifikan (Cengel dan Turner 2001). Ketebalan dari thermal boundary layer pada kandang closed house ini terus bertambah hingga ujung dari aliran udara atau di area exhaust fan. Profil thermal boundary layer menunjukkan peristiwa konveksi pindah panas antara permukaan benda dan fluida. Jika terdapat aliran fluida diatas permukaan benda yang dipanaskan atau didinginkan, velocity boundary layer dan thermal boundary layer akan terbentuk secara simultan. Fenomena ini menunjukkan kecepatan udara yang mengalir di atas permukaan benda tersebut mempunyai pengaruh besar terhadap konveksi pindah panas yang terjadi (Cengel dan Turner 2001). Pada simulasi suhu starter, grower dan finisher menggambarkan bahwa panas akibat konveksi dari material atap relatif tidak berpengaruh terhadap ayam. Konveksi panas dari ayam dan bagian dinding terpal cenderung lebih berpengaruh signifikan dan panasnya akan terakumulasi pada kandang bagian belakang. Suhu yang tercatat pada saat percobaan berfluktuasi kisaran 28 0 C-33 0 C. Data yang dimasukan kedalam boundary condition sebagai masukan di CFD dibagi atas 3 kondisi pagi, siang dan sore untuk ayam broiler periode starter.

16 35 Suhu Optimun dan Tidak Optimun di Broiler Closed House Periode Starter Tabel 2.4 Suhu Kondisi optimun periode Starter (Umur 1-18 Hari) pagi jam Material Suhu Nilai Suhu Lingkungan 32,4 0 C Atap Seng C Lantai Tanah 33 0 C Panas Ayam 40 0 C Dinding kiri, kanan 33 0 C Suhu=T evaporative cooling 20 0 C -20,6 0 C Radiasi 343W/m 2 Kipas angin watt Lampu 18 watt Kecepatan angin 1,8 m/s Gambar 2. 6 Suhu pada pagi jam untuk starter (umur 1-18 hari) Gambar 2.6 menjelaskan penyebaran suhu ruangan 20 0 C-36 0 C suhu lingkungan (ambient) 32,4 0 C,suhu atap 35,5 0 C,suhu lantai 33 0 C, suhu ayam 40 0 C, suhu dinding kiri dan kanan 33 0 C, suhu evavorating cooling 20 0 C -20,6 0 C. Suhu ruangan yang panas terdapat ditengah dan suhu lantai karena dipengaruhi oleh litter dan ayam broiler. Gambar 2.5 dilihat dari atap-lantai ini menjelaskan potongan sumbu x-z terhadap sumbu y.

17 36 Tabel 2. 5 Suhu tidak optimun starter (umur 1-18 hari) siang jam Material Suhu Nilai Suhu Lingkungan 35,20 0 C Atap Seng C Lantai Tanah 34 0 C Panas Ayam 40 0 C Dinding kiri, kanan 34,5 0 C Suhu=T evaporative cooling 20 0 C -20,6 0 C Radiasi 400 W/m 2 Kipas angin watt Lampu 18 watt Kecepatan angin 1,7 m/s Gambar 2. 7 Suhu siang jam untuk starter Gambar 2.7 di atas menjelaskan penyebaran suhu rungan 20 0 C-40 0 C suhu lingkungan (ambient) 32,4 0 C,suhu atap 35,5 0 C,suhu lantai 33 0 C, suhu ayam 40 0 C, suhu dinding kiri dan kanan 33 0 C, suhu evavorating cooling 20 0 C -20,6 0 C. Suhu ruangan yang panas terdapat ditengah dan suhu lantai karena dipengaruhi oleh litter dan ayam broiler. Kelembaban Optimun dan Tidak Optimun di Broiler Closed House Periode Starter Parameter RH juga disimulasikan dalam penelitian ini. Tetapi perhitungan RH tidak memperhitungkan adanya penguapan yang terjadi pada tubuh ayam, udara pernapasan ayam, litter, dan penguapan dari bahan-bahan cair seperti air minum ayam dalam kandang. Tampak simulasi kelembaban starter, grower dan finhser, pola penyebaran profil RH makin tinggi di daerah inlet. Tingginya RH di area inlet akan menyebabkan heat index ayam makin tinggi. Makin tinggi heat

18 37 index ayam mengindikasikan makin rentannya ayam mengalami heat stress. Tetapi kecenderungan ini dieliminir dengan kecepatan udara yang tinggi pada daerah inlet yang menghasilkan suhu efektif terbaik untuk ayam. Tingkat RH yang tinggi di bagian area inlet akan bertambah jika dioperasikannya evaporative pad cooling. Kondisi ini tidak baik untuk performansi ayam karena litter yang mengandung amonia dari kotoran ayam sulit menguap sehingga pengaturan kepadatan ayam pada area ini dibuat lebih rendah daripada pada area dua di bagian tengah kandang. Dengan pengaturan kepadatan tersebut diharapkan kandungan amonia udara pada area satu tidak terlalu tinggi. Tabel 2. 6 Kelembaban tidak optimun periode Starter (Umur 1-18 Hari) jam Material Kelembaban Nilai 90 % 25% 50-75% Kelembaban Lingkungan Atap Dinding Kiri dan Kanan Suhu=T evaporative cooling Kecepatan angin 20 0 C -20,6 0 C 1,8 m/s Letak Geografis 6 18' 00" LS; 106 Gambar 2. 8 Kelembaban tidak optimun periode starter (Umur 1-18 Hari) jam Gambar 2.8 di atas menjelaskan pola aliran kelembapan (RH) pada bidang X-Z secara merata yang terjadi di dalam kandang, terlihat nampak perbedaan distribusi kelembaban yang diindikasikan dengan warna warni, pada warna merah menjelaskan daerah kelembaban (RH) terbesar di mulai dari daerah evaporating cooling mencapai 90%, nilai kelembaban tersebut dipengaruhi oleh zona injeksi evaporating cooling yang membawa partikel udara dengan temperatur

19 C sehingga menyebar ke seluruh ruangan di dalam broiler closed house. Pada daerah mendekati zona keluar (fan) mulai terjadi penurunan kelembaban hal ini dapat disebabkan naiknya nilai temperatur di daerah saluran ke luar kandang. Tabel 2. 7 Kelembaban optimun periode Starter (Umur 1-18 hari) jam Material Kelembaban Nilai Kelembaban Lingkungan 70 % Atap 24 % Dinding Kiri dan Kanan 50-75% Suhu=T evaporative cooling 20 0 C -20,6 0 C Kecepatan angin 1,7 m/s Letak Geografis 6 18' 00" LS; 106 Gambar 2. 9 Kelembaban optimun untuk starter (umur 1-18 hari) jam Gambar 2.9 menjelaskan pola aliran kelembaban (RH) pada bidang X-Z secara merata yang terjadi di dalam kandang, terlihat nampak perbedaan distribusi kelembaban yang diindikasikan dengan warna warni, pada warna merah menjelaskan daerah kelembaban (RH) terbesar di mulai dari daerah evaporating cooling mencapi 70%, nilai kelembaban tersebut dipengaruhi oleh zona injeksi evaporating cooling yang membawa partikel udara dengan temperatur 20 0 C sehingga menyebar ke seluruh ruangan di dalam broiler closed house. Pada daerah mendekati zona keluar (fan) mulai terjadi penurunan kelembaban hal ini dapat disebabkan naiknya nilai temperatur di daerah saluran ke luar kandang. Amonia Optimun dan Tidak Optimun di Broiler Closed House Periode Starter Pada simulasi amonia starter menggambarkan tentang sebaran amonia dalam closed house berdasarkan ketinggian dari lantai. Pada Gambar 2.10

20 39 memperlihatkan sebaran amonia pada ketinggiian 0.4 m mewakili ketinggian ayam pada umur panen. Dari sini dapat terlihat bahwa pada inlet sebaran amonia sangatlah kecil, hal ini dikarenakan sedikit ayam yang berada disana dan amonia akan terbawa oleh exhaust fan sehingga semakin menjauhi inlet maka kadar amonia akan semakin besar. Pada jarak 40 m dari inlet terlihat bahwa sebaran amonia merata, hal ini dipengaruhi oleh kerja exhaust fan yang bagus sehingga aliran udara mampu mengalir dengan lancar. Pada jarak 40 m berikutnya terjadi peningkatan kadar amonia hingga 3x lipat dan semakin mendekati exhaust fan kadar amonia mencapai maksimum. Hal ini dapat ditunjukkan berdasarkan warna. Warna merah memperlihatkan nilai maksimal sedangkan semakin menuju warna biru akan makin menurun kadar amonianya. Dari pola aliran ini mengisyaratkan bahwa kinerja exhaust fan memadai dalam melakukan sirkulasi udara. Amonia pada ayam dihasilkan dari feces/kotoran ayam. Feces ini akan bereaksi sehingga menghasilkan gas-gas dimana gas ini akan senantiasa diam jikalau tidak ada udara yang berhembus ataupun panas yang dihasilkan cahaya matahari. Oleh karena itu dalam sistem closed house dibuatlah sistem hembusan angin sehingga amonia dapat terangkat dan dibawa menuju lingkungan luar melalui exhaust fan. Hal ini dapat terlihat pada sekam yang berada pada kandang, dimana yang awalnya basah akibat feces dan air minum, maka akan kering dengan adanya hembusan angin tersebut. Pembahasan simulasi amonia memperlihatkan sebaran amonia pada ketinggiian 1-9 ppm mewakili ketinggian ayam pada umur panen. Dari sini dapat terlihat bahwa pada inlet sebaran amonia sangatlah kecil, hal ini dikarenakan sedikit ayam yang berada disana dan amonia akan terbawa oleh exhaust fan sehingga semakin menjauhi inlet maka kadar amonia akan semakin besar. Pada jarak 40 m dari inlet terlihat bahwa sebaran amonia merata, hal ini dipengaruhi oleh kerja exhaust fan yang bagus sehingga aliran udara mampu mengalir dengan lancar. Pada jarak 40 m berikutnya terjadi peningkatan kadar amonia hingga 3x lipat dan semakin mendekati exhaust fan kadar amonia mencapai maksimum. Hal ini dapat ditunjukkan berdasarkan warna. Warna merah memperlihatkan nilai maksimal sedangkan warna biru akan makin menurun kadar amonianya. Dari pola aliran ini mengisyaratkan bahwa kinerja exhaust fan memadai dalam melakukan sirkulasi udara.

21 40 Tabel 2. 8 Amonia optimum periode starter (umur 1-18 hari) pada jam Material Amonia Nilai Kecepatan kipas angin 7,24-7,48 m/s Luas =A 120 mx12m Ekskreta Ayam g NH3 / ekor/hari (3,45 ppm) Evavorating cooling 20 0 C -20,6 0 C 32 0 C Suhu Lantai Kecepatan angin lantai 1,6 m/s Suhu dinding 28 0 C Suhu atap 29 0 C Setpoin ppm <10 ppm Gambar Amonia optimun periode starter (umur 1-18 hari) pada jam Gambar 2.10 menjelaskan pola aliran amonia pada bidang x-z secara merata yang terjadi di dalam kandang, terlihat nampak perbedaan distribusi amonia yang diindikasikan dengan warna warni, pada warna merah menjelaskan daerah kandungan mass fraction gas amonia (9.16 ppm) terbesar di mulai dari daerah evaporating cooling, besarnya kandungan gas amonia tersebut dipengaruhi oleh zona injeksi evaporating cooling yang membawa udara menyebar ke seluruh ruangan kandang. Pada daerah mendekati zona keluar (fan) nampak terlihat nilai amonia menjadi bertambah hal ini bisa disebabkan udara yang membawa gas amonia sudah mulai terbuang kelingkungan yang disebabkan oleh aliran hisap (suction) dari kipas yang di pasang di sisi ujung kandang membawa gas amonia sudah mulai terbuang kelingkungan yang disebabkan oleh aliran hisap (suction) dari kipas yang di pasang di sisi ujung kandang. Tabel 2. 9 Amonia tidak optimum periode starter (umur 1-18 hari) pada jam Material Amonia Nilai Kecepatan kipas angin 6,24-6,48 m/s Luas=A 120 mx12m Suhu Lantai 36 0 C Feses Ayam g/ekor/hari (4,015 ppm) Kecepatan angin lantai 1,7 m/s Evaporating cooling 20 0 C -20,6 0 C Suhu Lantai 35 0 C Kecepatan angin lantai 1,7 m/s Suhu dinding 28 0 C Suhu atap 29 0 C Setpoin ppm <10 ppm

22 41 Gambar Amonia tidak optimum untuk starter (umur 1-18 hari) pada jam Gambar 2.11 menjelaskan pola aliran amonia pada bidang x-z secara merata yang terjadi di dalam kandang, terlihat nampak perbedaan distribusi amonia yang diindikasikan dengan warna warni, pada warna merah menjelaskan daerah kandungan volume fraction gas amonia (13.54 ppm) terbesar di mulai dari daerah evaporating cooling, besarnya kandungan gas amonia tersebut dipengaruhi oleh zona injeksi evaporating cooling yang membawa udara menyebar ke seluruh ruangan kandang. Pada daerah mendekati zona keluar (fan) nampak terlihat nilai amonia menjadi bertambah hal ini bisa disebabkan udara yang membawa gas amonia sudah mulai terbuang kelingkungan yang disebabkan oleh aliran hisap (suction) dari kipas yang di pasang di sisi ujung kandang. Suhu Optimun dan tidak Optimun di Broiler Closed House Periode Grower Tabel Suhu optimum periode Grower (umur hari) pagi jam Material Temperature Nilai Suhu Lingkungan 31,30 0 C Atap Seng C Lantai Tanah 32 0 C Panas Ayam 40 0 C Dinding kiri, kanan 33 0 C Suhu=T evaporative cooling 20 0 C -20,6 0 C Radiasi 315 W/m 2 Kipas Angin 8800 watt Lampu 18 watt Kecepatan angin 1,75m/s Gambar Suhu optimum periode grower (19-30 hari) pagi jam 09.00

23 42 Gambar 2.12 menjelaskan penyebaran suhu ruangan 20 0 C-36 0 C suhu lingkungan (ambient temperature) 31,30 0 C, suhu atap C, suhu lantai 33 0 C, suhu ayam 40 0 C, suhu dinding kiri dan kanan 33 0 C, suhu evavorating cooling 20 0 C-20,6 0 C, radiasi 315 W/m 2, daya kipas angin Watt dan kecepatan angin 1,75m/s. Suhu ruangan yang panas terdapat ditengah dan suhu lantai karena dipengaruhi oleh litter dan ayam broiler. Tabel Simulasi suhu tidak optimun periode Grower pada jam Material Temperature Nilai Suhu Lingkungan C Atap Seng C Lantai Tanah 36 0 C Panas Ayam 40 0 C Dinding kiri, kanan 33 0 C Suhu=T evaporative cooling 20 0 C -20,6 0 C Radiasi 349 W/m 2 Kipas angin watt Lampu 18 watt Kecepatan masuk 1,8 m/s Gambar Suhu tidak optimum periode grower jam Gambar 2.13 dilihat dari atap-lantai ini menjelaskan potongan sumbu x-z terhadap sumbu y. Waktu siang di atas menjelaskan penyebaran suhu ruangan 20 0 C-40 0 C suhu lingkungan (ambient) 35,4 0 C, suhu atap 35,5 0 C, suhu lantai 36 0 C, suhu ayam 40 0 C, suhu dinding kiri dan kanan 33 0 C, suhu evavorating cooling 20 0 C -20,6 0 C, radiasi 315 W/m 2, daya kipas angin Watt, lampu 18 watt dan kecepatan angin 1,8 m/s. Suhu ruangan yang panas terdapat ditengah dan suhu lantai karena dipengaruhi oleh litter dan ayam broiler.

24 43 Kelembaban Optimun dan tidak Optimun di Broiler Closed House Periode Grower Tabel Kelembaban tidak optimum periode Grower (umur hari) pada jam Material Kelembaban Nilai Kelembaban Lingkungan 85 % Atap 26 % Dinding Kiri dan Kanan 50-75% Suhu=T evaporative cooling 20 0 C -20,6 0 C Kecepatan angin 1,75 m/s Letak Geografis 6 18' 00" LS; 106 Gambar Kelembaban tidak optimum untuk grower (Umur hari) jam Gambar 2.14 menjelaskan pola aliran kelembapan (RH) pada bidang X-Z secara merata yang terjadi di dalam kandang, terlihat nampak perbedaan distribusi kelembaban yang diindikasikan dengan warna warni, pada warna merah menjelaskan daerah kelembaban (RH) terbesar di mulai dari daerah evaporating cooling mencapai 85%, nilai kelembaban tersebut dipengaruhi oleh zona injeksi evaporating cooling yang membawa partikel udara dengan temperatur 20 0 C sehingga menyebar ke seluruh ruangan di dalam broiler closed house. Pada daerah mendekati zona keluar (fan) mulai terjadi penurunan kelembaban hal ini dapat disebabkan naiknya nilai temperatur di daerah saluran ke luar kandang. Tabel Kelembaban optimum untuk Grower (umur hari) pada jam Material Kelembaban Nilai Kelembaban Ruangan 70 % Atap 22 % Dinding Kiri dan Kanan 50-75% Suhu=T evaporative cooling 20 0 C -20,6 0 C Kecepatan angin 1,8 m/s Letak Geografis 6 18' 00" LS; 106

25 44 Gambar Kelembaban optimun untuk grower (umur hari) pada jam Pada Gambar 2.15 terlihat pola aliran kelembapan (RH) pada bidang X-Z secara merata yang terjadi di dalam kandang, terlihat nampak perbedaan distribusi kelembaban yang diindikasikan dengan warna warni, pada warna merah menjelaskan daerah kelembaban (RH) terbesar di mulai dari daerah evaporating cooling mencapai 70%, nilai kelembaban tersebut dipengaruhi oleh zona injeksi evaporating cooling yang membawa partikel udara dengan temperatur 20 0 C sehingga menyebar ke seluruh ruangan di dalam broiler closed house. Pada daerah mendekati zona keluar (fan) mulai terjadi penurunan kelembaban hal ini dapat disebabkan naiknya nilai temperatur di daerah saluran ke luar kandang. Amonia Optimum dan Tidak Optimum di Broiler Closed House Periode Grower Tabel 2.14 Amonia optimum periode grower pada (umur hari) jam Material Amonia Nilai Kecepatan kipas angin 7,24-7,48 m/s Luas=A 120 mx12m Suhu Lantai 34 0 C Feses Ayam g/ekor/hari (4,015 ppm) Kecepatan angin lantai 1,7 m/s Evaporating cooling 20 0 C -20,6 0 C Suhu Lantai 32 0 C Kecepatan angin lantai 1,7 m/s Suhu dinding 28 0 C Suhu atap 29 0 C Setpoin ppm <10 ppm

26 45 Gambar Amonia optimum periode grower (umur hari) jam Gambar 2.16 menjelaskan pola aliran amonia pada bidang x-z secara merata yang terjadi di dalam kandang, terlihat nampak perbedaan distribusi amonia yang diindikasikan dengan warna warni, pada warna merah menjelaskan daerah kandungan mass fraction gas amonia (9.16 ppm) terbesar di mulai dari daerah evaporating cooling, besarnya kandungan gas amonia tersebut dipengaruhi oleh zona injeksi evaporating cooling yang membawa udara menyebar ke seluruh ruangan kandang. Pada daerah mendekati zona keluar (fan) nampak terlihat nilai amonia menjadi bertambah hal ini bisa disebabkan udara yang membawa gas amonia sudah mulai terbuang kelingkungan yang disebabkan oleh aliran hisap (suction) dari kipas yang di pasang di sisi ujung kandang. Tabel 2.15 Amonia tidak optimum periode grower (umur hari) jam Material Amonia Nilai Kecepatan kipas angin 6,24-6,48 m/s Luas=A Suhu Lantai Feses Ayam Kecepatan angin lantai Evaporating cooling Suhu Lantai Kecepatan angin lantai Suhu dinding Suhu atap Setpoin ppm g/ekor/hari (4,015 ppm) 120 mx12m 36 0 C 1,7 m/s 20 0 C -20,6 0 C 35 0 C 1,7 m/s 28 0 C 29 0 C <10 ppm Gambar Amonia tidak optimum periode grower (umur hari) jam 16.00

27 46 Gambar 2.17 menjelaskan pola aliran amonia pada bidang x-z secara merata yang terjadi di dalam kandang, terlihat nampak perbedaan distribusi amonia yang diindikasikan dengan warna warni, pada warna merah menjelaskan daerah kandungan volume fraction gas amonia (13.54 ppm) terbesar di mulai dari daerah evaporating cooling, besarnya kandungan gas amonia tersebut dipengaruhi oleh zona injeksi evaporating cooling yang membawa udara menyebar ke seluruh ruangan kandang. Pada daerah mendekati zona keluar (fan) nampak terlihat nilai amonia menjadi bertambah hal ini bisa disebabkan udara yang membawa gas amonia sudah mulai terbuang kelingkungan yang disebabkan oleh aliran hisap (suction) dari kipas yang di pasang di sisi ujung kandang. Suhu Optimun dan Tidak Optimun di Broiler Closed House Periode Finisher Tabel 2.16 Simulasi suhu optimum periode finisher (31-38 hari) jam Material Temperature Nilai Suhu Lingkungan 31 0 C Atap Seng C Lantai Tanah 32 0 C Panas Ayam 40 0 C Dinding kiri, kanan C Suhu=T evaporative cooling 20 0 C -20,6 0 C Radiasi 310 W/m 2 Kipas angin watt Lampu 18 watt Kecepatan angin 1,6 m/s Gambar 2.18 Suhu optimun periode finisher (umur hari) jam 09.00

28 47 Tabel 2.17 Simulasi suhu tidak optimum periode finisher (31-38 hari) jam Material Temperature Nilai Suhu Lingkungan 34,5 0 C Atap Seng C Lantai Tanah 35 0 C Panas Ayam 40 0 C Dinding kiri, kanan C Suhu=T evaporative cooling 10 0 C -10,6 0 C Radiasi 389 W/m 2 Kipas angin Lampu Kecepatan angin watt 18 watt 1,7 m/s Gambar 2.19 Suhu tidak optimum periode finisher (31-38 hari) jam Gambar 2.19 dilihat dari atap-lantai ini menjelaskan potongan sumbu x-z terhadap sumbu y. Waktu siang di atas menjelaskan penyebaran suhu ruangan 20 0 C-40 0 C suhu lingkungan (ambient temperature) C,suhu atap 30 0 C,suhu lantai 32 0 C, suhu ayam 40 0 C, suhu dinding kiri dan kanan C, suhu evavorating cooling 20 0 C -20,6 0 C, daya kipas angin Watt, lampu 18 watt dan kecepatan angin 1,6 m/s. Suhu ruangan yang panas terdapat ditengah dan suhu lantai karena dipengaruhi oleh litter dan ayam broiler.

29 48

30 49 Kelembaban Optimun dan Tidak Optimun di Broiler Closed House Periode Finisher Tabel 2.18 Kelembaban tidak optimum periode finisher (umur hari) jam Material Kelembaban Nilai Kelembaban Ruangan 84 % Atap 26 % Dinding Kiri dan Kanan 50-75% Suhu=T evaporative cooling 20 0 C -20,6 0 C Kecepatan angin 1,6 m/s Letak Geografis 6 18' 00" LS; 106 Gambar Kelembaban tidak optimum periode finisher (umur hari) jam Gambar 2.20 menjelaskan pola aliran kelembaban (RH) pada bidang X-Z secara merata yang terjadi di dalam kandang, terlihat nampak perbedaan distribusi kelembaban yang diindikasikan dengan warna warni, pada warna merah menjelaskan daerah kelembaban (RH) terbesar di mulai dari daerah evaporating cooling mencapai 84%, nilai kelembaban tersebut dipengaruhi oleh zona injeksi evaporating cooling yang membawa partikel udara dengan temperatur 20 0 C sehingga menyebar ke seluruh ruangan di dalam broiler closed house. Pada daerah mendekati zona keluar (fan) mulai terjadi penurunan kelembaban hal ini dapat disebabkan naiknya nilai temperatur di daerah saluran ke luar kandang. Tabel 2.19 Kelembaban optimum periode finisher (umur Hari) jam Material Kelembaban Nilai Kelembaban Ruangan 75 % Atap 22 % Dinding Kiri dan Kanan 50-75% Suhu=T evaporative cooling 20 0 C -20,6 0 C Kecepatan angin 1,7 m/s Letak Geografis 6 18' 00" LS; 106

31 50 Gambar Kelembaban optimun periode finisher (umur hari) jam Gambar 2.21 di atas menjelaskan pola aliran kelembapan (RH) pada bidang X-Z secara merata yang terjadi di dalam kandang, terlihat nampak perbedaan distribusi kelembaban yang diindikasikan dengan warna warni, pada warna merah menjelaskan daerah kelembaban (RH) terbesar di mulai dari daerah evaporating cooling mencapai 75%, nilai kelembaban tersebut dipengaruhi oleh zona injeksi evaporating cooling yang membawa partikel udara dengan temperatur 20 0 C sehingga menyebar ke seluruh ruangan di dalam broiler closed house. Pada daerah mendekati zona keluar (fan) mulai terjadi penurunan kelembaban hal ini dapat disebabkan naiknya nilai temperatur di daerah saluran ke luar kandang. Amonia Optimun dan tidak Optimun di Broiler Closed House Periode Finisher Tabel Amonia optimum periode finisher (umur hari) pada jam Material Amonia Nilai Kecepatan kipas angin 7,24-7,48 m/s Luas=A 120 mx12m Suhu Lantai 34 0 C Feses Ayam g/ekor/hari (4,015 ppm) Kecepatan angin lantai 1,7 m/s Evaporating cooling 20 0 C -20,6 0 C Suhu Lantai 32 0 C Kecepatan angin lantai 1,7 m/s Suhu dinding 28 0 C Suhu atap 29 0 C Setpoin ppm <10 ppm

32 51 Gambar Amonia optimum periode grower (umur hari) pada jam Gambar 2.22 menjelaskan pola aliran amonia pada bidang x-z secara merata yang terjadi di dalam kandang, terlihat nampak perbedaan distribusi amonia yang diindikasikan dengan warna warni, pada warna merah menjelaskan daerah kandungan mass fraction gas amonia (9.16 ppm) terbesar di mulai dari daerah evaporating cooling, besarnya kandungan gas amonia tersebut dipengaruhi oleh zona injeksi evaporating cooling yang membawa udara menyebar ke seluruh ruangan kandang. Pada daerah mendekati zona keluar (fan) nampak terlihat nilai amonia menjadi bertambah hal ini bisa disebabkan udara yang membawa gas amonia sudah mulai terbuang menumpuk sekitar fan kelingkungan yang disebabkan oleh aliran hisap (suction) dari kipas yang di pasang di sisi ujung kandang. Tabel Amonia tidak optimum periode finisher (umur hari) jam Material Amonia Nilai Kecepatan kipas angin 7,24-7,48 m/s Luas=A 120 mx12m Suhu Lantai 33 0 C Feses Ayam g/ekor/hari (3,2 ppm) Kecepatan angin lantai 1,5 m/s Evaporating cooling 20 0 C -20,6 0 C Suhu Lantai 32 0 C Kecepatan angin lantai 1,5 m/s Suhu dinding 28 0 C Suhu atap 29 0 C Setpoin ppm <10 ppm Gambar 2.23 Amonia tidak optimum periode finisher (umur hari) pada jam 16.00