greenhouse

Penggunaan greenhouse dalam budidaya tanaman
merupakan salah satu cara untuk memberikan lingkungan yang
lebih mendekati kondisi optimum bagi pertumbuhan tanaman.
Greenhouse dikembangkan pertama kali dan umum digunakan di
kawasan yang beriklim subtropika. Penggunaan greenhouse
terutama ditujukan untuk melindungi tanaman dari suhu udara
yang terlalu rendah pada musim dingin. Nelson (1978)
mendefinisikan greenhouse sebagai suatu bangunan untuk
budidaya tanaman, yang memiliki struktur atap dan dinding yang
bersifat tembus cahaya.
Cahaya yang dibutuhkan oleh tanaman dapat masuk ke
dalam greenhouse sedangkan tanaman terhindar dari kondisi
lingkungan yang tidak menguntungkan, yaitu suhu udara yang
terlalu rendah, curah hujan yang terlalu tinggi, dan tiupan angin
yang terlalu kencang. Di dalam greenhouse, parameter
lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman,
yaitu cahaya matahari, suhu udara, kelembaban udara, pasokan
nutrisi, kecepatan angin, dan konsentrasi karbondioksida dapat
dikendalikan dengan lebih mudah. Penggunaan greenhouse
memunglunkan dilakukannya modifikasi lingkungan yang tidak
sesuai bagi pertumbuhan tanaman menjadi lebih mendekati
kondisi optimum bagi perturnbuhan tanaman.
Struktur greenhouse berinteraksi dengan parameter iklim di
sekitar greenhouse dan menciptakan iMim mikro di dalamnya yang
Pendahuluan
berbeda dengan parameter iklim di sekitar greenhouse. Hal ini
disebut sebagai peristiwa greenhouse effect atau efek rurnah kaca.
Menurut Bot (1983), greenhouse egect disebabkan oleh dua hal,
yaitu
1. Pergerakan udara di dalam greenhouse yang relatif sangat
sedikit atau cenderung stagnan. Karena struktur greenhouse
yang tertutup dan laju pertukaran udara di dalam greenhouse
dengan lingkungan luar yang sangat kecil. Hal ini
menyebabkan suhu udara di dalam greenhouse cenderung
lebih tinggi daripada di luar.
2. Radiasi matahari gelombang pendek yang masuk ke dalarn
greenhouse melalui atap diubah menjadi radiasi gelombang
panjang. Radiasi gelombang panjang ini tidak dapat keluar dari
greenhouse dan terperangkap di dalamnya. Hal ini
menimbulkan greenhouse effect yang menyebabkan
meningkatnya suhu udara di dalamgreenhouse (Gambar 1.1).
\ 1; /
'<
pendek \,Edak dapal
mpnembus
Suhu udara na~k ,"A 1, 11,
+- s . , ! : Energl& ,("rang R~'Bdlas1g elombang 1
L--
-
Gambar 1.1. Greenhouse Effect.
Pendahuluan
Radiasi gelombang pendek yang masuk ke dalam
greenhouse diubah menjadi gelombang panjang karena melewati
bahan penutup, yaitu atap dan dinding serta dipantulkan oleh lantai
maupun bagian konstruksi greenhouse. Radiasi gelombang
panjang yang terperangkap di dalam greenhouse menyebabkan
naiknya suhu udara di dalam greenhouse. Untuk mengatasi
masalah tersebut, perlu diperhatikan bentuk greenhouse maupun
sirkulasi udara di dalamnya (Boutet dan Terry, 1987).
Pada mulanya, greenhouse di kawasan yang beriklim
subtropika banyak dibangun dengan menggunakan kaca sebagai
atap dan dinding. Hal ini terutama jika greenhouse tersebut
dibangun untuk fasilitas produksi tanaman sepanjang tahun. Kaca
merupakan bahan utama dalam pembuatan greenhouse.
Begitu juga yang terjadi di Indonesia, greenhouse pada
umumnya dibangun menggunakan kaca sebagai atap dan dinding.
Itulah sebabnya greenhouse kemudian identik dengan glasshouse
dan diterjemahkan sebagai rumah kaca. Namun dalam
perkembangannya, penggunaan kaca sebagai bahan penutup
greenhouse sudah jauh tertinggal dibandingkan dengan
penggunaan plastik. Sehingga, istilah rumah kaca sebagai
te rjemahan dari greenhouse sudah kurang tepat lagi. Agar lebih
mencerminkan fungsi greenhouse sebagai bangunan perlindungan
tanaman maka penulis memperkenalkan istilah "rumah tanaman"
sebagai terjemahan dari greenhouse.
Pendahuluan
1.1. Tipe Rumah Tanaman
Pada awalnya, rumah tanaman dlkembangkan di kawasan
yang beriklim subtropika sehingga tipe rumah tanarnan di berbagai
negara cenderung mengikuti bentuk-bentuk yang umum
digunakan di kawasan yang beriklim subtropika. Seharusnya
pemilihan bentuk atap rumah tanaman didasarkan pada tujuan dan
lokasi rumah tanaman tersebut didirikan.
Jumlah radiasi matahari yang ditransmisikan akan mencapai
tingkat maksimum ketika sudut datangnya tegak lurus terhadap
bidang atap rumah tanaman. Dengan demikian, jika tujuan
perancangan adalah memaksimumkan masuknya radiasi matahari
ke dalam rumah tanaman maka dipilihlah atap yang berbentuk
lengkung (arch roofl. Pada atap lengkung, radiasi matahari yang
ditransmisikan ke dalam rumah tanaman selalu mencapai tingkat
maksimum sepanjang hari (Walls, 1993). Gambar 1.2.
memperlihatkan bentuk-bentuk penampang melintang rumah
tanaman di kawasan yang beriklim subtropika.
Konstruksi rumah tanaman dengan penampang melintang
bentuk flat (Gambar 1.2.a) dan shed (Gambar 1.2.b) merupakan
bentuk sangat sederhana. Flat greenhouse banyak digunakan
untuk persemaian. Shedgreenhouse yang merniliki atap miring ada
yang bersandar pada dinding bangunan lain (base wall) dan ada
juga yang tidak. Shed greenhouse yang bersandar pada bangunan
lain disebut juga dengan lean-to greenhouse. Jika shed greenhouse
dibangun lebih dari satu bentang atau multispan maka disebut
dengan sawtooth greenhouse karena bentuk atapnya mirip dengan
gigi gergaji.
Pendahuluan
a. Flat b. ShedlLean to c. Uneven span
0 rn d. Even spanlstandard peaWGable e. Venlo house
0 f. Mansard c3 g. Arch
0 h. Quonset/tunnel
Cl
i. Cold frame
Gambar 1.2. Bentuk penampang melintang rumah tanaman di kawasan
yang beriklim subtropika.
Pendahuluan
Uneven span greenhouse (Gambar 1.2.c) dikembangkan dari
shed greenhouse agar lebih efektif dalam ha1 transmisivitas radiasi
matahari. Uneven span greenhouse memillki kemiringan atap (roof
pitch) yang berbeda pada tiap sisinya. Salah satu bidang atap
dirancang dengan kemiringan tertentu agar radiasi matahari dapat
masuk secara maksimurn. Uneven span greenhouse ada yang
bersandar pada dinding bangunan lain, ada juga yang tidak.
Bentuk rumah tanaman yang juga banyak digunakan adalah
even span greenhouse atau standardpeak atau disebut juga gable.
Atap rumah tanaman ini dari depan terlihat berbentuk segitiga
sama sisi (Gambar 1.2.d). Dinding rumah tanaman tipe ini tegak
sedangkan atapnya miring. Rurnah tanaman tipe ini banyak
dimodifikasi dan digunakan pada skala komersial, diantaranya
menjadi bentuk venlo house (Gambar 1.2.e). Venlo house
digunakan di Eropa dengan tiga atau empat atap gable dalam satu
bentang. Karena venlo house seringkali mempunyai bentang yang
sangat lebar maka pada beberapa posisi, konstruksi atap didukung
dengan tiang.
Bentuk rumah tanaman yang lain adalah mansard. Rumah
tanaman tipe ini juga dirancang untuk memaksimumkan radiasi
matahari yang ditransmisikan ke dalam rumah tanarnan (Gambar
1.24. Penampang melintang bentuk atap rumah tanaman ini
menyerupai kurva lengkung yang terdiri dari beberapa segrnen
garis lurus. Hal ini ditujukan agar arah radiasi matahari langsung
mengenai permuk'aan atap mendekati normal pada setiap sat.
Dengan demikian, hanya sedikit radiasi matahari langsung yang
dipantulkan oleh atap rumah tanaman. Di kawasan yang beriklim
Pendahuluan
subtropika, ha1 ini sangat diperlukan pada musim dingin tetapi
menimbulkan masalah pada musim panas. Pada musim panas,
radiasi matahari yang ditransmisikan atap akan mencapai
maksimum sehingga tanaman memerlukan shading. Suhu udara
dalam rumah tanaman menjadi tingg. Rumah tanaman tipe ini
jarang digunakan secara komersial karena biaya pembangunannya
lebih mahal. Rumah tanaman tipe ini tidak sesuai untuk kawasan
yang beriklim tropika karena suhu udara di dalarn rumah tanarnan
tersebut cenderung terlalu tinggi.
Bentuk arch (Gambar 1 -2.g) dikembangkan bukan dengan
pertimbangan untuk memaksimumkan cahaya matahari yang
ditransmisikan, tetapi lebih merupakan pertimbangan biaya
(Tiwari dan Goyal, 1998). Biaya pembangunan rumah tanaman
dengan atap arch dapat ditekan menjadi 75% dibandingkan dengan
atap berbentuk peak. Selain itu, atap berbentuk lengkung (curved
ataupun arch) lebih mudah dalam pemasangan atap dari bahan
plastik film. Bentuk arch dimodifikasi menjadi quonset/tunnel
(Gambar 1.2.h) dan cold frame (Gambar 1.24 sesuai dengan
kebutuhan dan keadaan lokasi.
Menurut Tiwari dan Goyal (1998), berdasarkan biaya
konstruksi per meter persegi, rumah tanaman dapat dibedakan
kedalam tiga klasifikasi, yaitu biaya konstruksi rendah, sedang,
dan tinggi. Rumah tanaman dengan biaya konstruksi rendah
memiliki ciri antara lain strukturnya sederhana dengan konstruksi
bahan lokal yang tersedia di kawasan yang beriklim tersebut.
Bambu dan kayu adalah bahan yang banyak digunakan di
Indonesia untuk low cost greenhouse, karena harganya relatif
Pendahuluan
murah. Sebagai bahan penutup digunakan plastik film. Ventilasi
alamiah sebaiknya dimanfaatkan secara maksimum sehingga tidak
diperlukan peralatan khusus untuk mengendalikan kondisi
lingkungan dalam rumah tanaman.
Rumah tanaman dengan biaya konstruksi sedang biasanya
menggunakan besi sebagai rangkanya. Selain itu, digunakan
beberapa peralatan tertentu, seperti exhaust fan, evaporative pad,
dan instalasi pengkabutan. Peralatan tersebut dikendalikan secara
manual atau semi otomatik untuk menjaga kondisi lingkungan di
dalam rumah tanaman.
Rumah tanaman dengan biaya konstruksi tinggi biasanya
menggunakan bahan konstruksi kuat dan tahan lama. Rumah
tanaman dengan konstruksi ini dilengkapi sistem kendali otomatik
menggunakan berbagai sensor dan dikendalikan oleh komputer.
1.2. Bahan Atap Rumab Tanaman
Tujuan penggunaan rumah tanaman adalah menciptakan
iklim rnikro yang kondusif untuk pertumbuhan tanaman ketika
kondisi iklim tidak kondusif. Atap rumah tanaman sangat
menentukan iklim mikro dalam rumah tanaman tersebut.
Pemilihan bahan atap hams mempertimbangkan karakteristik
fislk, tennal, optik, dan harga bahan tersebut.
Karakteristik termal atap rurnah tanaman terhadap radiasi
matahari meliputi transmissivity, absorptivity, dan reflectivity.
Dari segi optik, atap rumah tanaman perlu mempunyai
karakteristik dapat meneruskan sebanyak mungkm sinar tampak
yang diperlukan tanaman untuk fotosintesis. Berbagai jenis bahan
Pendahuluan
atap rumah tanaman masing-masing mempunyai karakteristik
tertentu, baik fisik maupun termal. Karakteristik fisik dan radiasi
termal (panjang gelombang >2800 nm) beberapa bahan atap rumah
tanaman disajikan dalam Tabel 1.1 dan 1.2.
Tabel 1.1. Karakteristik fisik beberapa bahan atap rumah tanaman
(Takakura, 1989)
Keterangan: kurang, rn cukup, 0 baik, baik sekali
Kaca mempunyai kekuatan beragam, yaitu single strength
dan double strength. Karena sifatnya yang sangat tahan pecah,
jenis double strength sangat direkomendasikan untuk atap rumah
tanaman. Jenis kaca yang banyak dipakai adalah soda lime silica.
Spesifikasi yang dianjurkan adalah transparan,flat glossy suface,
Jirejinished, dan datar.
PE
0
0
0
•
Kaca
•
0
•
0
0
•
Uraian PVC
•
0
0
0
0
0
W
Karakteristik
fisik
Transparansi
Kekuatan
Resistensi terhadap panas
Anti debu
Anti droplet
Toleransi terhadap cuaca
Kemudahan
pemasangan
Biaya
Pendahuluan
Tabel 1.2. Karakteristik termal beberapa bahan atap rumah tanaman
(Takakura, 1 989)
Kaca mempunyai daya tembus atau transmisivitas PAR yang
baik yaitu 71 - 92% dan umur pakai yang lama yaitu 25 tahun.
Tetapi, biaya konstruksi rumah tanaman dengan atap kaca
tergolong besar. Jika petani atau pengusaha ingin berinvestasi
untuk jangka waktu yang pendek, misalnya hanya beberapa tahun
saja maka bahan penutup dari plastik film dapat menjadi pilihan.
Ada beberapa plastik film yang dapat digunakan untuk bahan
penutup rumah tanaman, yaitu polyethylene (PE), atau polyvinyl
chloride (PVC).
PE pertama kali diproduksi di Inggris pada tahun 1938. PE
memiliki sifat fisik yang fleksibel dan ringan sehingga sering
digunakan pada rumah tanaman dengan atap melengkung. PE
dapat mentransmisikan PAR 85 - 87%. Kelemahan PE adalah umur
pakainya yang hanya dua sampai empat tahun. PVC juga
merupakan bahan atap yang fleksibel sehingga mudah dipasang.
PVC mempunyai transmisivitas PAR yang sama dengan kaca.
Jenis
bahan
ataP
Kaca
PE
PVC
Keteba'an
(mm)
3.0
0.05
0.1
0.05
0.1
Absorptivitas
0.05
0.15
0.45
0.65
Transmisivitas
0.95
0.85
0.75
0.45
0.25
Rcflektivitas
0.05
0.1
0.1
0.1
0.1
Pendahuluan
PE lebih populer sebagai bahan penutup rumah tanaman
dibandingkan dengan PVC. PE dengan W stabilizer merupakan
bahan penutup yang paling banyak digunakan di Indonesia karena
harganya relatifmurah dan daya tahannya cukup baik.
Selain plastik yang fleksibel berupa film, terdapat juga
plastik yang kaku dan cukup baik sebagai bahan atap rumah
tanaman. Penggunaan plastik yang berupa film maupun plastik
yang kaku semakin luas. Hal ini antara lain karena harganya murah
sehingga mudah disesuaikan dengan kebijakan investasi dalam
bisnis yang bersangkutan. Beberapa jenis plastik kaku yang dapat
digunakan sebagai bahan atap rumah tanaman antara lain adalah
corrugatedfiberglass, acrylic, danpolycarbonate.
Corrugated fiberglass dapat mentransrnisikan PAR 60 -
88%. Bahan ini tergolong murah, hat, dan mudah digunakan.
Namun, bahan ini mudah dipengaruhi oleh sinar W, debu. dan
polutan sehingga hams sering dibersihkan. Lama kelamaan, bahan
ini akan berubah warna menjadi kekuningan dan mudah terbakar.
Umur pakainya diperkirakan sekitar 7 - 1 5 tahun.
Acrylic bersifat ringan, mudah digunakan serta tahan
terhadap sinar W dan cuaca. Acrylic dapat mentransmisikan PAR
83% untuk penggunaan dua lapis dan 93% untuk penggunaan satu
lapis. Umur pakai acrylic adalah sekitar 20 tahun. Acrylic murah
tapi mudah tergores dan mudah mengembang serta lama-kelamaan
menjadi rapuh dan mudah terbakar.
Polycarbonate (PC) bersifat tahan terhadap tekanan, mudah
digunakan, dan ringan. PC dapat mentransmisikan PAR 79% untuk
penggunaan dua lapis dan 87% untuk penggunaan satu lapis.
Pendahuluan
Penelitian terbaru telah menghasilkan bahan PC yang lebih baik,
antara lain dynaglass yang mempunyai nilai PAR yang menyamai
atau lebih baik dari kaca. PC dapat bertahan 5 - 10 tahun tergantung
pada jenisnya. PC mudah tergores, kurang tahan pada perubahan
cuaca tetapi tahan terhadap sinar UV. Kelemahan ini dapat diatasi
dengan lapisan acrylic pada permukaan luar PC.