ANALISIS EMISI KARBON MONOKSIDA (CO) DAN DISTRIBUSI

*) Program Studi Teknik Lingkungan FT UNDIP Jl. Prof. H. Sudarto, SH Tembalang Semarang

1

ANALISIS EMISI KARBON MONOKSIDA (CO) DAN DISTRIBUSI ALIRAN GAS PEMBAKARAN PADA UDARA DALAM RUANG DAPUR RUMAH TANGGA MENGGUNAKAN

MODEL COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

Arief Hidayat; Haryono Setiyo Huboyo*), Sri Hapsari Budisulistiorini*),

ABSTRACT

Compared to other rooms in a house, kitchen has a potential to have poor air quality due to the increase emission of pollutants from combustion of fuel during cooking time. One of pollutants emitted from incomplete combustion in the kitchen is carbon moxide (CO). Type of cooking stove and fuel are affecting the CO formation and the distribution of combustion flow during combustion process. Therefore, this research aims to analyse the effect of fuel types to emission of CO and the distribution of combustion flow in a kitchen. Sampling measurement of CO emission was conducted using direct reading instrument method wherein the result is available promptly at the time of measurement. It was found that Liquified Petroleum Gas (LPG) resulted in the lowest CO emission of 5,83 ppm. The highest emission of CO was 118,42 ppm from charcoal stove, and kerosene stove at the second with 64,08 ppm. Computational Fluid Dynamics (CFD) modelling have been performed to visualize the distribution flow of combustion, with Fluent 6.2 as the software. Based on the results combustion from charcoal stove released a bigger and a wider combustion flow, other than the LPG’s and kerosene’s, that can be harmful while someone standing in front of it.

Keywords: LPG, kerosene, charcoal, CO emission, computational fluid dynamics.

A. PENDAHULUAN

Rumah sebagai salah satu tempat manusia beraktifitas tidak bisa dilepaskan sebagai sumber pencemaran udara dalam ruang. Berbagai bahan yang terdapat dalam ruangan yang melepaskan gas atau partikel ke udara merupakan sumber utama dari masalah kualitas udara dalam rumah (Ide, 2007). Sebagai contoh di dalam dapur, penggunaan kompor sebagai alat memasak menghasilkan sumber pencemar yaitu gas karbon monoksida (CO), sebagai hasil reaksi pembakaran tidak sempurna.

Oleh Chiang et al (2000), yang melakukan penelitian di Taiwan, menunjukkan bahwa konsentrasi rata-rata tertinggi CO dalam dapur rumah tangga terjadi selama periode memasak menggunakan kompor gas dengan nilai konsentrasinya (waktu 24 jam rata-rata) yang bervariasi dari 0,1-13,9 ppm. Sementara Lee et al (2008) melakukan penelitian di Pakistan dengan mengukur kadar gas CO dari pembakaran kompor berbahan bakar biomass (kayu bakar) menghasilkan nilai rata-rata konsentrasi 29,4 ppm dalam periode pengukuran delapan jam.

Material karbon yang mudah terbakar termasuk kayu, batubara, gas, bensin, solar, minyak, sampah organik, dan produk rokok (Hess-Kossa, 2002). Saat ini di Indonesia, karena bagian dari program konversi energi

yang dilakukan oleh pemerintah, sebagian besar penduduknya sudah beralih menggunakan bahan bakar gas, atau biasa disebut LPG (Liquefied Petroleum Gas), untuk memasak. Pemerintah memberikan secara cuma-cuma kompor beserta tabung gas berukuran tiga kilogram. Namun sebagian kecil lainnya masih menggunakan minyak tanah, kayu bakar, dan arang sebagai bahan bakar kompor.

Untuk menganalisis kegiatan pencemaran udara dalam ruang, khususnya dalam ruang dapur yang menggunakan kompor berbahan bakar LPG, minyak tanah dan arang maka dibutuhkan sebuah kajian yang memadukan teknik pengukuran langsung dengan sebuah program simulasi. Simulasi dilakukan menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan Fluent 6.2 sebagai software-nya. Program ini mulai banyak dikenal dan digunakan sebagai alat yang memudahkan pekerjaan analisis untuk melihat pola aliran transportasi dan distribusi gas dalam ruang.

B. METODOLOGI

Selengkapnya diagram alir metodologi penelitian dapat dilihat dalam Gambar 3. Dalam diagram alir tersebut dibagi dalam tiga tahapan, yaitu:


2

1) Tahapan pendahuluan merupakan segala persiapan yang perlu dilakukan untuk mendukung terlaksananya penyusunan tugas akhir, yaitu pemahaman lebih mendalam mengenai permasalahan tugas akhir didahului dengan studi pustaka, perijinan, penyusunan dan persetujuan proposal. Kemudian kegiatan survei untuk mempersiapkan segala alat-alat dan tempat penelitian.

Alat-alat yang akan digunakan pada penelitian yaitu stop watch, meteran, termo-higrometer (merek Hanna HI 9565), untuk pengukuran nilai kelembaban dan suhu, CO Digital Analyzer (merek AZ Instruments), untuk pengukuran nilai emisi karbon monoksida (CO), sebuah kompor LPG, minyak tanah, dan arang. Kalibrasi dan cara penggunaan termo-higrometer Hanna dan CO Digital Analyzer telah dilakukan menurut panduan operasional.

(a) (b) Gambar 1

(a) Termo-Higrometer Hanna, (b) CO Digital Analyzer

(a) (b) (c) Gambar 2 Kompor yang diguanakan;

(a) kompor LPG, (b) kompor minyak tanah, (c) kompor arang

Lokasi penelitian yaitu berada pada dapur rumah yang berada di kota Semarang, tepatnya di jalan Tembalang Baru 2 no.100. Dapur berbentuk balok, dengan sebuah meja, sebuah ventilasi dan sebuah bukaan yang membentuk tipe cross ventilation. Spesifikasi geometri dapur dijelaskan pada Tabel 1.

2) Tahap pelaksanaan yaitu segala proses kegiatan pengolahan data. Terdapat tiga kegiatan dalam tahap ini, yaitu pengukuran untuk uji pendahuluan, pengukuran untuk

data primer, dan simulasi permodelan pembakaran.

Tabel 1 Geometri Kompor Dan Dapur

Jenis Geometri Ukuran (PxLxT cm)

Kompor:

Kompor LPG

Kompor minyak tanah

Kompor arang

Dapur:

Volume dapur

Meja dapur

Jendela

Bukaan (a)

Bukaan (b)

32 x 36 x 9

24 x 25 x 23

22 x 15 (silinder)

254 x 292 x 274

50 x 292 x 81

45 x 200

93 x 75

45 x 159

Pada uji pendahuluan pengukuran

dilakukan selama 75 menit, dimana dalam periode waktu tersebut dibagi dalam empat sesi; pengukuran sebelum kegiatan pembakaran kompor (untuk melihat kondisi awal atau background level) selama 30 menit, pengukuran dengan pembakaran kompor hanya nyala api saja selama 15 menit, pengukuran dengan memasak air selama 15 menit, dan pengukuran dengan memasak masakan (dalam kegiatan ini yaitu memasak nasi goreng) selama 15 menit. Waktu tersebut ditentukan berdasarkan rata-rata ibu rumah tangga memasak di dapur. Pengukuran ini bertujuan sebagai justifikasi data primer.

Untuk data primer dilakukan pengukuran pada tiga perilaku berbeda, yaitu pembakaran kompor dengan bahan bakar LPG (Liquefied Petroleum Gas), minyak tanah, dan arang, masing-masing total selama 60 menit. Selama periode waktu tersebut pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali, sebagai validasi untuk perhitungan statistik, dengan masing-masing pengukuran dilakukan dalam waktu 15 menit.

Data-data yang diambil dalam kegiatan pengukuran uji pendahuluan dan data primer adalah konsentrasi emisi CO, suhu, dan kelembaban relatif (relative humidity). Titik pengukurannya ditentukan pada empat posisi di sekitar kompor; sisi depan, kanan, belakang, dan kiri, masing-masing dengan ketinggian 120 cm dari dasar lantai dan 20 cm dari titik tengah sumbu pembakaran kompor, dengan posisi kompor ada ditengah-tengah meja dapur.


3

Simulasi menggunakan model

pencampuran pembakaran (premixed combustion). Premixed combustion adalah pencampuran bahan bakar dan oksidator pada tingkat molekul sebelum terjadi pengapian (Fluent 6.2 User’s Guide, 2005). Lebih spesifik dalam model pencampurannya dipilih model non- adiabatic, karena reaksi kimia pencampuran kedua elemen ini menghasilkan energi panas yang berpindah antara sistem dengan lingkungan dalam ruang.

Kemudian hasil simulasi adalah berupa

visualisasi distribusi gas pembakaran dan nilai suhu dalam ruang ketika terjadi pembakaran. Untuk langkah-langkah simulasi dijelaskan melalui Gambar 4.

3) Tahap analisis dan pembahasan akan menjelasakan hasil kegiatan pengukuran langsung (uji pendahuluan dan pengukuran data primer) dan hasil simulasi permodelan dari program Fluent pada pola distribusi aliran gas pada pembakaran kompor dari masing-masing perlakuan dan nilai suhu pembakarannya.

PENDAHULUAN

PELAKSANAAN

ANALISIS DATA

MULAI

STUDI LITERATUR

PERSIAPAN

SURVEI AWAL

LOKASI PENELITIAN

ALAT-ALAT PENELITIAN

PENENTUAN WAKTU

PENGUKURAN

PENGUKURAN DATA PRIMER:- Konsentrasi CO- Suhu- Kelembaban

DATA SEKUNDER:- Data penggunaan bahan bakar- Data metereologi- Faktor emisi

PENENTUAN INPUT PROGRAM

SIMULASI PROGRAM

VALID?

ANALISIS HASIL DAN PEMBAHASAN

KESIMPULAN DAN SARAN

SELESAI

VISUALISASI PERMODELAN

tidak

ya

ANALISIS PERMODELAN

PERHITUNGAN DATA SEKUNDER

UJI PENDAHULUAN- Konsentrasi CO- Suhu- Kelembaban

Gambar 3 Metodologi Penelitian

*) Pro Jl. P

secdade(tepe

ke

Ch

dimanA = B = C =

Preproc

Solvi

Postproc

gram Studi TekProf. H. Sudarto

Visualisascara deskripti

ahulu dibandengan nilai erukur) sesuengukuran.

Adapun uesalahan yang

hecking error

na, Nilai pengukNilai hasil simSelisish A de

Data Sifat Fisik

ya

cessing

ing

essing

DiagSim

Sum

knik Lingkungao, SH Tembalan

si aliran distrif dan nilai sdingkan (chsuhu penguk

uai dengan

untuk mengeterjadi mengg

r = A-B =

……….

kuran langsungmulasi engan B

Mu

Sele

Pembuatandan Me

PendefinisiBatas dan

Pengecek

Mebaik

Pola DisKonsen

suhu

Proses N

PenenKondisi

Iteraerro

PenentuanPersamaan

Mate

Gambar 4 gram Alir Prosmulasi Progra

mber: Tuakia, 2

an FT UNDIP ng Semarang

ribusi dijelasksuhunya terlebhecking errokuran langsu

posisi ti

etahui besarngunakan rumu

x 100%

. (persamaan

g

ulai

esai

n Geometri eshing

ian Bidang Geometri

kan Mesh

esh k?

stribusi ntrasi, , dll

Numerik

ntuan i Batas

asi or?

tidak

ya

tidak

n Solver, , dan Sifat erial

sedur am 2008

kan bih or)

ung itik

nya us:

n 1)

C

A Pepesediko

Ta

Ba

Ha

M

M

baakCO0Catdanypa

baTe(6dimmdiMmkediatpe

. ANALISIS

nalisis Uji Pe

engukuran ujiengukuran unebagai justifikigunakan untuompor berbah

abel 2 Perban

dan Ke

Perilaku

ackground level

anya nyala api

emasak air

emasak masakan

Dari T

ackground levktifitas pembaO adalah nol

C, dan kelemtau disingkat an kelembabayaman yaitu anas), dan 30-

Gambar 3Emisi C Pada t

ahwa nilai ertinggi ada p

6,33 ppm). Nikarenakan tin

meningkat atamempengaruhi

imasak sertaMemasak mamengeluarkan

emungkinan ikandung dalatom C keembentukan g

S DAN PEMB

endahuluan

i pendahuluanntuk data primkasi data primuk kegiatan pean bakar LPG

ndingan Nilaielembaban Pa

Waktu

30 menit

15 menit

15 menit

n 15 menit

Tabel 2 dapat vel, yaitu konakaran atau m

(0), dengan mbaban relatif

RH) sebesar an ini masih 23-30 0C (u

-50% RH (Szo

3 Grafik PerbaCO Pada Uji P

iga kegiatan bemisi CO

pada kegiatanNilai-nilai inngkatan kegiaau adanya

seperti jena peralatan asakan, yai

emisi CO karena zat

am nasi memudara, hingg

gas CO lebih b

BAHASAN

n dilakukan semer yang bermer. Komporengukuran ini G.

i Emisi CO, Suada Uji Pendah

CO (ppm)

Suh(0C)

0,00 29,8

4,50 41,6

5,00 40,5

6,33 37,5

terlihat bahwdisi sebelum

memasak, nilaisuhu sebesar

f (relative hu42,89%. Niladalam batas

untuk daerah okolay, 1980).

andingan NilaPendahuluan

berikutnya dikmakin meni

n memasak mani terus bertatannya yang faktor-faktor

nis masakan yang digu

tu nasi gyang lebih karbohidrat

mberikan konga peluang besar.

4

ebelum rtujuan r yang adalah

uhu, huluan

u )

Kel (%)

82 42,89

63 28,43

51 30,18

54 35,31

wa pada terjadi i emisi

29,82 umidity ai suhu s zona

iklim .

ai

ketahui ingkat. asakan ambah makin

yang yang

unakan. goreng,

besar yang

ntribusi untuk

*) Pro Jl. P

Gam

suhu aktifitmemakecenmeninbahwakelemsebali

Anali

TabelTerlihkompyaitu nilai jenis dikatadi bawyaitu (WHOpembcukup Tabel

emisi bahanarang diban

Ko

KoTa

Ko


mbar 4 Grafik PKelembaban

Pada perb

dan kelembtas pembakarasak air, ndrungan suhungkat. Hal ina pada saa

mbaban akaniknya.

isis Pengukur

l 3 adalah hasihat perbandinpor LPG meng

5,83 ppm, seemisinya sebbahan baka

akan dalam kawah standar k90 ppm untu

O dalam Pakaran dari k

p besar, yakni

l 3 Perbandingdan KelembBerbahan Bdan Arang

Gambar CO yang sign

n bakar biomamenghasilk

dingkan kom

Perilaku

ompor LPG

ompor Minyak anah

ompor Arang


Perbandingan n Pada Uji Pen

bandingan-permbaban diliha

ran hanya pdan mema

unya turun dni telah sesuaat suhu men menurun,

ran Data Prim

il pengukuranngan nilai-nigeluarkan emedangkan daresar 64,08 pp

ar ini nilainyadar yang baikkonsentrasi Cuk waktu rat

Penney, 200kompor arang118,42 ppm.

gan Nilai Emisbaban Pada K

Bakar LPG, M

5 menunjuknifikan antara ass. Kompor

kan gas COmpor minyak t

CO (ppm)

S(

5,83 39

64,08 4

118,42 49


Nilai Suhu dandahuluan

rbandingan niat bahwa sapada nyala aasak masakdan kelembabai dengan teeningkat ma

begitu pu

mer

n nilai emisi Cilainya, dimaisi CO terendri minyak tanpm. Dari kedya masih b

k karena masihCO dalam ruaa-rata 15 me8). Sedangk

g nilai emisin

si CO, Suhu, Kompor Minyak Tanah,

kkan perbedakompor dengberbahan bak paling tingtanah dan LP

Suhu (0C)

Kel (%)

9,48 32,12

1,39 29,82

9,00 21,50

an

ilai aat

api, kan ban ori

aka ula

CO. ana dah nah dua isa h ang enit kan nya

aan gan kar ggi

PG.

Mbayamseunda(Om(kdiya

daJekopebaLPcoseakdidasa

arsetepemdaKtekaprsetidbase(A

baar

Menurut Ndiemakar biomassang pada

menghasilkan aehingga dengantuk terbentuari reaksi atoO2), lebih besa

monoksida yankayu bakar iletakkan padaang sangat bai

Gambar 5Emisi CO P

Jenis apat dikatakaenis kompor bompor mekembakaran daaik. Cara pemPG adalah pombustion). Pebuah proseskustik yang mimana bahan alam sebuah angat cepat (A

Sedangrang adalah ederhana. Carrus menerus engaturan ud

masuknya oksalam tungku p

Keadaan ini rbentuknya parena kurangroses oksidaempurna mendak efisien ahaya akibat terta kontribuASHRAE, 200

Kemudahwa suhu dirang lebih

ma (1997), aa berbentuk proses akhi

atom karbon (an nilai sebesuknya emisi om karbon (Car. Dan karena

ng tinggi, makatau arang) a tempat yangik (Ndiema, 1

5 Grafik PerbaPada Penguku

kompor yanan sebagai faberbahan bakakanis, dengaan pengaturan

mbakaran yangpembakaran yPembakaran ys penyerapanmembakar dal

bakar denganrangkaian

ASHRAE, 200gkan kompor

jenis komra pembakara

(continuous aranya untuksigen/udara (pembakaran t

memberikanembakaran ya

gnya kebutuhasi. Pembaknghabiskan b

sehingga daterbentuknya

usinya terhad05). dian pada Gami sekitar komp

tinggi diba

arang adalah padat (solid

ir pembakar(C) sebesar 74ar ini kemungkarbon monoC) dengan oa nilai emisi k

ka kompor biodisarankan

g memiliki ve997).

andingan Nilauran Data Prim

ng digunakanaktor perbedaar LPG adalahan desain n udara yang g digunakan kyang teratur yang teratur n resonansi lam jumlah sn udara berkpembakaran

5). r minyak tana

mpor yang annya terjadi

combustion)k suplai kebu(excess oxygeterjadi secara n peluang ang tidak sem

han oksigen karan yang bahan bakar apat menimbkarbon mono

dap polusi

mbar 6 dapat por berbahan

andingkan k

5

bahan fuel),

rannya 4,05%, gkinan oksida, ksigen karbon omassa

untuk entilasi

ai mer

n juga aannya. h jenis untuk

sangat kompor

(pulse adalah secara

sedikit, kumpul

yang

ah dan sangat secara ), dan utuhan en/air) alami. untuk

mpurna untuk tidak

secara bulkan oksida,

udara

dilihat bakar

kompor

*) Pro Jl. P

berbahtingkaarang ASHRkimiacepat energyang bertem

DisribKomp

Hasil Gambpembarang berasasebuaal, 2ketingmenymelaluyang memphamp

pembsampinaik bbukaaselurubergerdan vberbepende

pembwarna(tungkdari sebesayang zona t


han bakar lat kelembaba

merupakan RAE (2005) a dimana sebu

dengan bahai yang tersim

pada umumperatur tingg

Gambar 6 Pedan Kelemb

D

busi Alirapor LPG, Mi

simulasi pembar 7. Terlihaakaran komphampir sama

al dari pembaah pergerakan 2000). Ketikggian langiebar ke duaui ventilasi

berada pengaruhi beir simetris.

Namun adakaran komping kanan secaberbenturan dan. Sedangkanuh aliran yangrak ke atas. volume kompda (tinggi

ek). Untuk b

akaran, nilaia merah, yku) dengan ntungku kece

ar 0,475 m/smenyebar dantungku menye


lainnya. Naman kompor b

yang terenpembakaran

uah oksidan ban bakar untukmpan sebagaiumnya dalamgi.

erbandingan Naban Pada Pen

Data Primer

an Model inyak Tanah,

mbakaran dapat pola distri

por LPG, mina. Energi konvakaran kompoudara ke arah

ka alirannya it-langit kea sisi lalu bdan bukaan.

ditengah-tentuk pola

da sebagian kpor LPG yanara horizontaldengan dindinn pada kompog keluar dari t

Hal ini dikapor diantara kompor LPG

besaran keci terbesar d

yang berada nilai 0,5 m/s.epatan alirans hingga 0,1n makin menjebabkan besar


mun sebaliknberbahan bakndah. Menu

n adalah reakbereaksi dengk membebaski energi pan

m bentuk g

Nilai Suhu ngukuran

Pembakar, dan Arang

pat dilihat paibusi aliran gnyak tanah, dveksi panas yaor menyebabkh atas (Chiang

berada paemudian akbergerak kelu

Letak komptengah judistribusi ya

kecil dari alirng bergerak l yang kemuding menuju aror minyak tantungku langsuarenakan bentkeduanya yaG yang leb

cepatan alirditandai deng

pada sumb Setelah kelu

nnya bervari75 m/s. Alirauh ke atas dran aliran mak

nya kar

urut ksi

gan kan nas, gas

ran

ada gas dan ang kan g et ada kan uar por uga ang

ran ke

ian rah nah ung tuk ang bih

ran gan ber uar asi ran

dari kin

m(b

G(a)

VM

Vmtemtetepe

mengecil dari kberwarna biru)

Gambar 7 Perg

Kompor LPG(

alidasi SuhuMinyak Tanah

alidasi (Tamenghitung pe

rukur denganmenggunakan

rlihat kesalarjadi pada embakaran ko

kisaran 0,025).

(a)

(b)

(c)

gerakan AliraG, (b) Kompo(c) Kompor A

u Pembakarah, dan Arang

abel 4) dersentase kesan suhu hasil s

persamaan 3ahan rata-rata

pembakaranompor LPG

5 m/s hingga

an Gas Pembakor Minyak TanArang

an Kompor

ditentukan dalahan antaraimulasi perm.1. Untuk ha

a terbesar 6n kompor 22,02%, dan

6

0 m/s

karan nah,

LPG,

dengan a suhu odelan asilnya

62,78% arang,

n yang


7

Tabel 4 Persentase Kesalahan Nilai Suhu Pada Pembakaran Kompor LPG, Minyak Tanah, dan Arang

terkecil 1,63% pada pembakaran kompor minyak tanah.

Data yang dimasukan dalam simulasi Fluent 6.2 pada pembakaran kompor arang diasumsikan menggunakan material padat kayu (wood) karena dalam Fluent Database Material tidak ada bahan bakar arang, namun untuk suhu pengapian diasumsikan menggunakan suhu pengapian charcoal (arang) sebesar 315,56 0C (ASHRAE, 2005). Pada simulasi pembakaran LPG diasumsikan menggunakan material propana (C3H8) dengan suhu pengapian 466 0C (ASHRAE, 2005). Namun untuk fakta dilapangan seperti diketahui LPG di Indonesia untuk kebutuhan domestik merupakan campuran antara propana dan butana. Pada pembakaran minyak tanah material pembakaran menggunakan kerosene (C12H23), dengan suhu pengapian sebesar 210 0C (Speight, 2006). Asumsi material dan suhu pengapian yang sama ini menjadikan persentase kesalahan pada pembakaran kompor minyak tanah kecil.

Distribusi Suhu Model Pembakaran Kompor LPG, Minyak Tanah, dan Arang

Dalam Gambar 8 adalah gambar kontur suhu pembakaran. Dari ketiganya terlihat bentuk kontur suhu yang keluar dari kompor memiliki bentuk yang sama, yaitu setengah kubah. Namun untuk volume, kontur suhu pembakaran dari ketiga kompor secara berurutan makin membesar. Sama seperti perbedaan pada

volume aliran pembakaran, hal ini juga disebabkan oleh sifat dari material yang berbeda dari ketiganya.

Pada kompor LPG nilai suhu terbesar, yang berasal dari tungku kompor, adalah 459 0C (berwarna merah). Nilai suhu ini berbeda dari nilai suhu pengapian yang dimasukan dalam kondisi batas (466 0C) dikarenakan model pembakaran yang digunakan adalah model non-adiabatik, sehingga terjadi pertukaran panas dengan daerah sekitarnya yang kemudian menyebabkan suhu turun seketika alirannya keluar dari tungku. Hal ini juga berlaku bagi kedua kompor berikutnya, dimana pada kompor minyak tanah nilai suhu pembakaran terbesar adalah 205 0C (suhu pengapian 210 0C), dan pada kompor arang 313 0C (suhu pengapian 315,56 0C).

Untuk suhu terluar terlihat perbedaan dari ketiganya, pada kompor LPG kontur suhu terus menurun dari sumbernya hingga 51,4 0C (berwarna biru). Sebagai perbandingan suatu

penelitian yang pernah dilakukan di Taiwan, yang juga menggunakan simulasi pembakaran kompor LPG dengan permodelan CFD, diketahui bahwa di sekitar breathing level nilai suhunya sebesar 60 0C (Chiang et al, 2000). Kemudian dari kompor minyak tanah suhunya sebesar 38,9 0C, dan dari kompor arang sebesar 73,0 0C. Perbedaan ketiga nilai suhu ini bisa disebabkan oleh sifat material bahan bakar yang digunakan.

Jenis Material Posisi

Titik (cm) Suhu Suhu Kesalahan

Kompor Fluent x y z Terukur (C) Simulasi

(C) (%)

LPG Propane

Depan 146 120 45 38,50 30,00 22,08

Kanan 166 120 25 38,97 30,00 23,02

Belakang 146 120 5 41,98 51,40 22,44

Kiri 126 120 25 38,47 30,00 22,02

Rata-Rata 39,48 35,35 22,39

Kerosene

Depan 146 120 45 40,85 38,90 4,77

Minyak Kanan 166 120 25 38,80 38,90 0,26

tanah Belakang 146 120 5 47,20 47,67 1,00

Kiri 126 120 25 38,72 38,90 0,47

Rata-Rata 41,39 41,09 1,63

Arang Wood

Depan 146 120 45 49,97 73,00 46,10

Kanan 166 120 25 45,52 73,00 60,38

Belakang 146 120 5 55,33 101,28 83,04

Kiri 126 120 25 45,17 73,00 61,62

Rata-Rata 49,00 80,07 62,78


8

(a)

(b)

(c)

Gambar 8 Kontur Suhu Pembakaran (a) Kompor LPG, (b) Kompor Minyak Tanah,

(c) Kompor Arang

Khusus pada kontur suhu pembakaran kompor arang terlihat kontur suhu lainnya pada bagian dalam ruang menuju ke bukaan. Kontur ini adalah hasil akumulasi dari perpindahan panas secara konduksi yang terjadi dari sumber kompor ke seluruh ruangan, dimana nilainya makin menurun berkisar dari 58,9 0C hingga 44,7 0C. Hal ini menandakan bahwa suhu ruangan berada pada kisaran tersebut. Di lain pihak, hasil ini disebabkan oleh luas permukaan tungku kompor arang yang besar (314,16 cm2) sehingga volume suhu yang keluar (dan juga volume distribusi aliran) besar. Oleh sebab itu juga maka disarankan untuk menggunakan kompor arang pada ruangan yang memiliki ventilasi yang besar.

Pengaruh Aliran Pembakaran Kompor Terhadap Posisi Seseorang Memasak

Dapur penelitian yang digunakan adalah dapur berbentuk kubus, dimana di kedua sisinya terdapat ventilasi dan bukaan (membentuk pola cross-ventilation). Ketika terjadi pembakaran dari sumber kompor terlihat aliran pembakarannya membumbung ke atas yang kemudian ketika mencapai langit-langit alirannya membelah kearah ventilasi dan bukaan.

(a) (b)

(c) Gambar 9 Aliran Pembakaran Kompor Dengan

Posisi Orang Memasak (a) Kompor LPG, (b) Kompor Minyak Tanah,

(c) Kompor Arang Untuk pekerjaan di dapur kerja berdiri sering dilakukan (Soewarno, 2004). Menurut Suyatno (1985), dalam Soewarno (2004), wanita Indonesia mempunyai tinggi badan rata-rata 155 cm – 160 cm. Dengan sumber literatur ini diasumsikan tinggi orang dalam permodelan adalah 160 cm, dan untuk jarak orang dari titik tengah sumbu kompor adalah 55 cm. Dalam Gambar 9 pada pembakaran kompor LPG dan minyak tanah dengan posisi orang tersebut tampak tidak ada gangguan yang dialami. Sedangkan pada pembakaran dari kompor arang terlihat aliran pembakarannya yang lebih tebal dan besar sehingga orang tersebut mengalami gangguan. Hal ini dianggap membahayakan karena aliran pembakaran yang keluar dari kompor membawa partikel-partikel (polutan) sisa pembakaran yang tidak sempurna (contohnya gas karbon monoksida).


9

D. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Kuantitas emisi CO tertinggi pada

pengukuran terjadi pada kompor berbahan bakar arang sebesar 118,42 ppm sedangkan kompor LPG menghasilkan emisi CO yang paling kecil yaitu 5,83 ppm, dan minyak tanah sebesar 64,08 ppm. Emisi CO sangat dipengaruhi oleh jenis bahan bakar yang digunakan, serta bentuk sistem pembakarannya yang terkait dengan jenis kompor. Bahan bakar biomassa padat (arang) menghasilkan emisi CO lebih tinggi karena kemungkinan reaksi pembentukan atom karbon yang lebih tinggi dibandigkan dua bahan bakar lainnya.

2. Hasil simulasi permodelan CFD Fluent 6.2 pada pembakaran kompor LPG, minyak tanah, dan arang memperlihatkan persamaan pola distribusi aliran pembakarannya. Perbedaan terlihat pada volume alirannya, dimana pembakaran pada kompor arang menghasilkan volume pembakaran yang lebih besar daripada kedua bahan bakar lainnya. Untuk visualisasi kontur suhu pembakaran memperlihatkan bentuk yang sama diantara ketiga kompor yaitu berbentuk seperti setengah kubah. Namun untuk ukuran volumenya, kontur suhu pembakaran dari ketiga kompor secara berurutan makin membesar. Nilai suhu terluar dari ketiga kontur tersebut juga berbeda, pada kompor LPG sebesar 51,4 0C, pada kompor minyak tanah sebesar 38,9 0C dan pada kompor arang 73,0 0C.

E. SARAN Penelitian pada laporan ini belum

menggunakan variabel dengan jelas antara variabel terikat dengan variabel bebas. Untuk penelitian lebih lanjut dapat ditambahkan jumlah variabel terikatnya, sehingga hubungan dengan variabel bebasnya dapat lebih signifikan.

Khususnya pada permodelan CFD Fluent 6.2 dapat dilakukan simulasi tentang distribusi partikel polutan. Model pembakaran premixed combustion yang digunakan pada simulasi penelitian ini secara prosedural tidak mampu menampilkan model polutan. Model pembakaran partially premixed combustion adalah model pembakaran yang tepat, namun dalam tahapan simulasinya harus memasukkan data-data dan model reaksi kimia lainnya yang

dibuat dengan bantuan software lainnya yang berkaitan. DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2005. Fluent 6.2 User’s Guide. Lebanon: Fluent Inc.

American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers. 2005. ASHRAE Fundamental Handbook 2005 (SI Edition). Atalanta: AHSRAE Publisher

Chiang, Che-Ming, Chi-Ming Lai, Po-Cheng Chou, Yen-Yi Li. 2000. The Influence of an Architectural Design Alternative (Transoms) on Indoor Air Environment in Conventional Kitchens in Taiwan. Building and Environment 35 (2000) 579-585.

Hess-Kosa, Kathleen. 2002. Indoor Air Quality: Sampling Methodologies. Florida: Lewis Publisher.

Lee, K., A.R. Siddiqui, D. Bennet, X. Yang, K.H. Brown, Z.A. Bhutta, E.B. Gold. 2008. Indoor Carbon Monoxide and PM2.5 Concentrations by Cooking Fuels in Pakistan. Indoor Air 2009: 19: 75-82.

Ndiema, C.K.W., F.M. Mpendazoe, A. Williams. 1997. Emmision of Pollutans From a Biomass Stove. Energy Convers Mgmt Vol. 39, No.13, pp 1357-1367.

Penney, David G. 2008. Carbon Monoxide Poisoning. Florida: CRC Press.

Speight, James G. 2006. The Chemistry and Technology of Petroleum, Fourth Edition. Florida: CRC Press.

Soewarno, Aik. 2004. Dapur Rumah Tinggal Yang Ergonomis Bagi Penghuninya. Denpasar: Fakultas Teknik Program Studi Arsitektur Universitas Udayana.

Szokolay, SV. 1980. Environmental Science Handbook for Architects and Builders. Cancaster: The Construction Press.

Tuakia, Firman. 2008. Dasar-Dasar CFD Menggunakan Fluent. Bandung: Informatika.

Documents

ANALISIS EMISI KARBON MONOKSIDA (CO) DAN DISTRIBUSI