Riset tentang Perilaku Termal pada Struktur Sarang Rayap yang Dilakukan Tim PKM-RE Undip

Program Kreativitas Mahasiswa (PKM) yang diselenggarakan oleh Kementrian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi dilaksanakan di berbagai bidang, salah satunya adalah bidang Riset Eksakta (RE). Program ini memberikan pendanaan dalam inovasi dan riset untuk mahasiswa perguruan tinggi di seluruh Indonesia. Salah satu tim yang lolos pendanaan pada program PKM-RE ini adalah Tim Termitorous dari Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro. Tim Termitorous melakukan riset mengenai perilaku termal pada struktur sarang rayap. Riset dilakukan di Hutan Kampus Undip dengan spesies sarang rayap yang ditemukan adalah Macrotermes sp.

Dari hasil riset tim ini ditemukan fakta bahwa struktur sarang rayap memiliki sifat unik dalam proses isolasi termalnya. Studi oleh Zhang dan Qin (2016) menunjukkan bahwa sarang rayap memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah daripada bahan isolasi konvensional seperti fiberglass dan foam. Hal ini disebabkan struktur porous sarang rayap dapat memperlambat aliran panas, memiliki sifat penyerap suara dan elastisitas yang baik, sehingga dapat mengurangi kebisingan di dalam bangunan (Liu et al., 2014).

Metode elemen hingga digunakan untuk mendapatkan hasil simulasi dari persamaan diferensial parsial. Model isolasi termal adalah model persamaan diferensial parsial. Metode elemen hingga digunakan untuk mendapatkan hasil simulasi dari persamaan diferensial parsial (Ahamad et al., 2017). Integrasi konsep konservasi energi dan persamaan aliran fluida melalui media porous dalam model matematika porous media akan memberikan solusi yang tepat dan akurat untuk memodelkan perilaku termal dari sarang rayap sebagai isolasi termal.

Studi oleh Xu et al. (2018) membuktikan bahwa model matematika porous media dapat memberikan hasil yang lebih akurat dalam memprediksi perilaku termal dari bahan isolasi porous, dibandingkan dengan model konduksi termal. Inovasi riset ini berupa analisis perilaku termal pada media berpori menggunakan metode elemen hingga sebagai persamaan perpindahan panas yang merepresentasikan ciri solusi dari setiap elemen sehingga tersusun matriks persamaan linier.

Riset ini memanfaatkan struktur sarang rayap sebagai media berpori dikarenakan keunikan sifat termal yang dimilikinya. Dari riset yang dilakukan akan diketahui analisis dari pengaruh perubahan parameter terhadap perubahan distribusi termal yang disajikan dalam bentuk simulasi.

Sumber : dokumentasi pribadiriset

Sumber : dokumentasi pribadi riset

Dari hasil riset didapatkan bahwa di dalam sarang rayap terjadi perambatan panas dari konduksi ke konveksi sehingga panas mengalami dua fase dalam perambatan panas. Model isolasi dibangun oleh beberapa hukum fisika, model konduksi dibangun kukum konservasi energi dan hukum fourier. Model isolasi termal bagian konduksi dapat dijelaskan dengan pemodelan matematika. Selanjutnya model dicari nilai R score dan MAPE untuk melihat akurasi dan erornya dan didapatkan bahwa model matematika tersebut baik digunakan untuk memodelkan perilaku isolasi termal pada struktur sarang rayap.

Melalui riset ini diharapkan dapat menambah khasanah keilmuan pada bidang sains serta menjadi rujukan bagi pengembangan teknologi isolasi termal pada bangungan untuk lebih efisien energi dan ramah lingkungan.