Tugas Besar CFD dan Komputasi Teknik

Perpindahan Panas Pada Dinding Rumah Dengan Berbagai Material dan Susunan Material

Rumah merupakan tempat di mana penghuninya harus merasa nyaman di dalamnya. Pada hakikatnya, sebagian besar waktu manusia dihabiskan di rumah. Rumah dapat menjadi tempat untuk menghapus penat dari segala aktivitas manusia. Di dalam rumah, manusia dapat bercengkrama dengan anggota keluarga lainnya, yaitu suami, istri, serta anak-anak. Rumah yang ideal bukan diukur hanya dengan apakah rumah tersebut mewah atau tidak, besar atau kecil. Apapun tipe serta ukuran rumah, rumah haruslah dapat membuat ketenangan bagi penghuninya.

Temperatur di dalam rumah, aliran sirkulasi udara di dalam rumah, serta tata letak benda-benda di rumah menjadi parameter yang membuat penghuni rumah merasakan kenyamanan. Tingkat kenyamanan rumah sangat menentukan apakah penghuni merasa betah atau tidak ketika berada di rumah.

Gambar 1. Konsep Perpindahan Panas dan Sirkulasi Udara pada Rumah

Dari segala parameter tersebut, temperatur di dalam rumah sangatlah penting. Temperatur yang sesuai bagi manusia akan membuat penghuni di dalam rumah merasa betah karena suhu temperatur ruang telah memenuhi tingkat kenyamanan bagi penghuni di dalamnya. Temperatur rumah berkaitan erat dengan bahan bangunan yang digunakan oleh penghuni rumah. Bahan bangunan yang digunakan sebaiknya adalah bahan bangunan yang memiliki nilai konduktivitas termal yang kecil, dalam artian bahan bangunan sukar menyerap panas karena panas relatif tidak berpindah pada bahan bangunan tersebut.

Pada tugas besar ini, akan dilakukan simulasi CFD mengenai perpindahan panas yang terjadi di dalam rumah dimana variasi bahan bangunan dengan berbagai nilai konduktivitas termal (k) menjadi perhatian yang utama. Penyusunan bahan bangunan tersebut juga sangat mempengaruhi proses perpindahan panas yang terjadi. Jenis bahan bangunan serta susunan bahan baku dengan formasi terbaik akan membuat perpindahan panas yang terjadi seminimal mungkin sehingga temperatur di dalam ruangan akan tetap sejuk meskipun temperatur di luar ruangan cukup panas.

Untuk mengetahui fenomena perpindahan panas yang terjadi, simulasi CFD dibutuhkan untuk membantu memvisualisasikan proses perpindahan panas. CFD ( Computational Fluid Dynamics) merupakan suatu program komputer yang mampu membantu memvisualisasikan fenomena aliran fluida maupun perpindahan panas. Untuk melakukan simulasi CFD, harus dilakukan pre-processor, yaitu proses awal dari simulasi CFD diantaranya :

1)           Membangun geometri bangunan yang akan disimulasikan

2)           Melakukan pengaturan grid agar hasil simulasi mendekati kejadian yang sebenarnya. Semakin banyak grid yang digunakan, maka hasil simulasi akan semakin mendekati kejadian yang sebenarnya.

3)           Menentukan nilai input dari suatu sistem. Pada langkah ini ada beberapa data yang dibutuhkan :

a)      Data sumber panas, temperatur wilayah pada suatu daerah di mana suatu bangunan akan disimulasikan. Misalnya rumah berada di kawasan Ciputat, maka diperlukan data temperatur serta fluks panas pada daerah Ciputat.

b)      Jenis material yang menjadi media hantar perpindahan panas.

c)      Penentuan susunan bahan bangunan, apakah disusun seri, paralel, atau kombinasi.

d)      Menentukan apakah perpindahan panas terjadi dengan atau tanpa adanya sumber panas.

Setelah proses pre-processor telah dilakukan, maka proses pengolahan data atau yang lebih dikenal processing dilakukan untuk mengolah data-data yang telah dimasukkan. Pendekatan teori menjadi hal yang krusial pada proses ini. Pendekatan teori yang baik akan membuat hasil simulasi CFD mendekati kejadian yang sebenarnya. Setelah langkah pre-processor dan processing, maka langkah terakhir adalah post-processor yaitu langkah dimana dilakukan analisis terhadap hasil simulasi yang telah dilakukan. Dari hasil simulasi, maka hasil simulasi tersebut dicocokkan dengan teori yang berlaku sehingga penarikan kesimpulan dapat dilakukan dengan baik.