KAJIAN OTTV SELUBUNG BANGUNAN STUDI KASUS ASRAMA PUTRI USU PDF

Preview

Summary

Kajian OTTV Selubung Bangunan Rejeki Bastanta K Studi Kasus Asrama Putri USU 110406034 KAJIAN OTTV (Overall Thermal Transfer Value) SELUBUNG BANGUNAN STUDI KASUS ASRAMA PUTRI USU Hilma Tamiami F1 dan Rejeki Bastanta K2 Departemen Arsitektur, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 1 Email: hilma...

Description

Kajian OTTV Selubung Bangunan Studi Kasus Asrama Putri USU

Rejeki Bastanta K 110406034

KAJIAN OTTV (Overall Thermal Transfer Value) SELUBUNG BANGUNAN STUDI KASUS ASRAMA PUTRI USU Hilma Tamiami F1 dan Rejeki Bastanta K2 Departemen Arsitektur, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara 1 Email: [email protected] 2 Email: [email protected]

Abstrak Persoalan krisis energi dan pemanasan global sama-sama mendesak adanya upaya penghematan untuk menghindari dampak yang lebih buruk dari apa yang kita telah rasakan sekarang. Salah satu upaya yang dapat dilakukan yaitu melalui pengembangan konsep arsitektur baru yang lebih sadar energi. Konsep bangunan hemat energi dinilai sangatlah penting kerena bila melihat pada penggunaan energi secara global, sektor bangunan menyerap jumlah energi yang sangat besar yaitu sebesar 45% dari keseluruhan kebutuhan energi dunia. Lima puluh persen penggunaan energi pada bangunan dihabiskan untuk membentuk kenyamanan termal didalan ruangan. Pada asrama putri USU (Universitas Sumatera Utara) ditemukan penambahan alat pendingin ruangan yang ditambahkan oleh penghuni sendiri. Hal ini menimbulkan anggapan bahawa asrama puteri usu tidak nyaman secara termal. Melalui metoda eksperimen dilakukan pengujian OTTV(Overall Thermal Transfer Value) pada Asrama Putri USU. Dari pengujian ditemukan hasil bahwa OTTV pada keseluruhan bangunan maupun sampel ruang, OTTV berada dibawah ambang batas standar SNI yaitu 45 watt/m2. Faktor-faktor yang mempengaruhi OTTV yaitu WWR, jenis material, warna bangunan dan tritisan. Penambahan unit pendinginan ruang masih bisa ditoleransi karena tidak melampaui batas 45 watt/m2. Kata Kunci : Krisis Energi, Kenyamanan Termal, OTTV, Asrama Abstract The issue of energy crisis and global warming are equally urgent austerity efforts to avoid more severe impact than what we already feel now . One effort to do that is through the development of new architectural concept that is more energy-conscious. Rated energy efficient building concept is important, because when looking at global energy use, building sector absorbs a huge amount of energy that is equal to 45 % of the entire world's energy needs. Fifty percent of energy use in buildings is spent to form an indoor thermal comfort. In the girls' dormitory of USU (Universitas Sumatera Utara) found the addition of electrical fan for conditioning air temperature, written by the inhabitants themselves. This leads to the assumption that girl's dormitory of USU thermally uncomfortable. Through experimental testing method OTTV(Overall Thermal Transfer Value) in girl's Dormitory of USU. From the test results found that OTTV the whole building and the sample chamber, OTTV are below the threshold specified by the ISO standard is 45 watt / m2. Factors that affect OTTV that WWR, type of material, color and the sun shading of buildings. The addition of the cooling unit space can be tolerated because it does not exceed the limit of 45 watt / m2. Keywords: Energy Crisis, Thermal Comfort, OTTV, Dormitory

1

Kajian OTTV Selubung Bangunan Studi Kasus Asrama Putri USU

Pendahuluan Latar Belakang Menurut data dari Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral (KESDM), dalam rentang tahun 1999 hingga 2008 konsumsi energi Indonesia telah meningkat lebih dari 50%. Kondisi tersebut berbanding terbalik dengan kemampuan produksi energi Indonesia yang justru tercatat semakin menurun setiap tahunnya. Persoalan krisis energi dan pemanasan global sama-sama mendesak adanya upaya penghematan untuk menghindari dampak yang lebih buruk dari apa yang kita telah rasakan sekarang. Salah satu upaya yang dapat dilakukan yaitu melalui pengembangan konsep arsitektur baru yang lebih sadar energi. Konsep bangunan hemat energi dinilai sangatlah penting kerena bila melihat pada penggunaan energi secara global, sektor bangunan menyerap jumlah energi yang sangat besar yaitu sebesar 45% dari keseluruhan kebutuhan energi dunia. Dalam bangunan yang dijadikan fungsi hunian, konsep hemat energi dapat dibentuk melalui pemanfaatan dan penghawaan alami. Konsep hemat energi yang diharapkan adalah melalui pemanfaatan penghawaan dan pencahayaan alami untuk membuat ruangan menjadi nyaman. Salah satu kriteria bangunan hemat energi adalah memenuhi standar OTTV(Overall Thermal Transfer Value) yang didalam SNI03-6389-2000 bernilai lebih kecil atau sama dengan 45 watt/m2. OTTV erat kaitannya dengan selubung bangunan yang digunakan.Kasus yang diambil dalam penelitian ini adalah Asrama Mahasiswi USU, selain bentuk bangunan yang menyerupai huruf "U", berdasarkan pengamatan banyak penghuni yang mengeluh akan suhu ruangan yang tinggi pada siang hari sehingga mereka harus menambahkan kipas angin di dalam ruangan mereka untuk mendinginkan udara dari hal seperti diatas maka penting untuk melihat bagaimana bangunan tersebut telah memenuhi standar OTTV guna menjaga tidak terjadinya pemborosan energi dalam membentuk kenyamanan ruang sehingga dilakukan penelitian dengan judul Kajian OTTV Selubung Bangunan Studi Kasus Asrama Putri USU. Rumusan masalah penelitian ini adalah untuk melihat apakah setiap bangunan Asrama Putri USU telah memenuhi standar OTTV dan

Rejeki Bastanta K 110406034

melihat OTTV

faktor-faktor yang mempengaruhi pada bangunan Asrama USU.

Tinjauan Pustaka Iklim Iklim didefenisikan sebagai kawasan dengan kondisi tertentu yang meliputi temperatur, kelembaban, angin, dan cahaya dan sebagainya. Secara etimologi iklim erasal dari kata latin clima yaitu berarti daerah atau lereng bumi; bahasa Yunani Klima, daerah atau zona (Kamus Oxford, 1989). Climate berarti kondisi atau keadaan cuaca rata-rata pada suatu tempat. Biasanya dalam periode tahunan, yang meliputi temperatur, kecepatan angin, curah hujan (kamus Miriam Webster,1828). Dalam KBBI , iklim adalah keadaan hawa (suhu, kelembaban, awan,hujan,dan sinar matahari) pada suatu daerah dalam jangka waktu yang agak lama (KBBI, 2008). Pada bagian ini akan membahas iklim yang merupakan wilayah penelitian yaitu iklim tropis. Iklim Tropis G.A.Akitson (1953) mengklasifikasikan iklim berdasarkan 2 faktor yang mempengaruhi kenyamanan manusia yaitu suhu udara dan kelembaban .dari 2 faktor tersebut kawasan tropis dibagi menjadi 3 zona iklim utama dan 3 subkelompok yaitu sebagai berikut : 1. iklim Khatulistiwa Hangat Lembab : iklim kepulauan hangat lembab atau iklim angin timur 2. iklim gurun panas atau semi gurun : iklim gurun maritim, panas dan kering. 3. iklim komposit atau monsum ( gabungan 1dan2) : iklim dataran tinggi tropis. Iklim Khatulistiwa Hangat Lembab dijumpai pada daerah garis khatulistiwa sampai dengan 15° kearah utara dan selatan. Kota-kota dizona ini antara lain : Lagos, Dar es-Salam, Mombasa, Colombo, Singapura, Jakarta, quitodan Pernambuco. Hanya sedikit variasi musim yang terjadi sepanjang tahun. Suhu udara pada daerah berbayang pada siang hari berkisar antara 27-32°C dan dapat lebih tinggi lagi sewaktu-waktu.Suhu pada malam hari berkisar antara 21-27°C.Perbedaan suhu yang sangat sedikit baik dalam kurun waktu hari maupun tahun. Kelembaban berada pada kisaran 2

Kajian OTTV Selubung Bangunan Studi Kasus Asrama Putri USU

yang tinggi yaitu 75% sampai 100% tapi variasinya berada pada rentang 55%-100%. Curah hujan yang tinggi sepanjang tahun yaitu antara 2000 sampai 5000mm/tahun dan dapt melebihi 500mm/bulan pada bulan paling basah. (Manual Of Tropical Housing And Building, 1974) Kenyamanan Termal Kenyamanan termal dapat didefinisikan sebagai suatu kondisi pikiran yang mengekspresikan kepuasan dengan lingkungan termal (Nugroho, 2006). ASHRAE (American Society of Heating Refrigating Air Conditioning Engineer. 1894 )memberikan definisi kenyamanan thermal sebagai kondisi pikir yang meng ekspresikan tingkat kepuasan seseorang terhadap lingkungan termalnya.Empat faktor utama yang mempengaruhi tingkat keyamanan termal adalah suhu udara, kelembaban, pergerakan udara dan radiasi. Standar zona kenyamanan termal di indonesia adalah sebagai berikut: a) Sejuk nyaman : 22,5-22,8°C b) Nyaman Optimal : 22-26°C c) Nyaman Hangat : 26-27,1°C d) Panas : >27,1 °C Menurut Ramli Rahim (2008), kenyamanan fisik merupakan salah satu aspek yang harus terpenuhi dalam rumah susun. Kenyamanan fisik tersebut diantaranya meliputi kenyamanan termal, visual, dan audial. Kenyamanan termal akan berkaitan dengan temperatur, radiasi dan kelembaban udara dalam ruang. Hal ini erat dengan kondisi iklim setempat yang dalam hal ini adalah tropis lembab. Konsservasi Energi Menurut kamus bahasa Indonesia, konservasi berarti pemeliharaan dan perlindungan sesuatu secara teratur untuk mencegah kerusakan dan kemusnahan dengan jalan mengawetkan/pengawetan. Berdasarkan SNI 036389-2000, konservasi energi adalah upaya mengefisiensikan pemakaian energi untuk suatu kebutuhan agar pemborosan energi dapat dihindarkan. Konservasi energi disini mempunyai arti melestarikan/ menghemat penggunaan energi listrik yang berasal dari sumber energi yang tidak dapat diperbaharui antara lain energi fosil-minyak bumi, batubara dan gas bumi.

Rejeki Bastanta K 110406034

Penyegaran Udara Penyegaran udara adalah suatu proses mendinginkan udara sehingga dapat mencapai temperatur dan kelembaban yang sesuai dengan yang dipersyaratkan terhadap kondisi udara dari suatu ruangan tertentu (Arismunandar, 1995). Kenyamanan suatu ruangan tergantung pada suhu yang terdapat didalamnya, suhu dalam ruang ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu : a) Suhu udara b) Suhu pancaran c) Gerakan udara d) Kelembaban udara e) Kemurnian udara Teori OTTV (SNI 03-6389 2000) Teori OTTV (SNI 03-6389 2000) (overall thermal transfer value) adalah angka yang ditetapkan sebagai kriteria perancangan untuk selubung bangunan yang dikondisikan. Selubung bangunan yang dimaksudkan adalah elemen bangunan yang menyelubungi bangunan gedung, yaitu dinding luar dan atap tembus atau yang tidak tembus cahaya dimana sebagian besar energi termal berpindah melalui elemen tersebut.Untuk membatasi perolehan panas akibat radiasi matahari lewat selubung bangunan, maka ditentukan nilai perpindahan termal menyeluruh untuk selubung bangunan tidak melebihi 45 watt/m2. Nilai OTTV untuk setiap bidang dinding luar bangunan gedung dengan orientasi tertentu, dapat dihitung dengan persamaan berikut : OTTV = a.[(Uw x (1 – WWR)] x TDEk + (SC x WWR x SF) + (Uf x WWR x DT)

Untuk menghitung OTTV seluruh dinding luar, hasil perhitungan OTTV pada semua bidang luar dijumlahkan dengan persamaan 2 :

Nilai perpindahan termal dari penutup atap bangunan gedung (RTTV), dengan orientasi tertentu, harus dihitung melalui persamaan berikut ini : RTTV = a (Ar x Ur x TDek) + (As x Us x DT) + (As x SC x SF) /Ao

3

Kajian OTTV Selubung Bangunan Studi Kasus Asrama Putri USU

Faktor-faktor

yang

mempengaruhi

Rejeki Bastanta K 110406034

tua. Biru / hijau tua Coklat medium Pernis hijau. Hijau medium. Kuning medium. Hijau / biru medium. Hijau muda. Putih semi kilap. Putih kilap. Perak. Pernis putih

nilai

OTTV Faktor-faktor yang mempengaruhi OTTV merupakan variabel yang berperan penting dan langsung didalam formulasi penghitungan besar nilai OTTV. Adapun variabel tersebut akan dijelaskan satu persatu sebagai berikut. 1. Absorbtansi radiasi matahari Nilai penyerapan energi termal akibat radiasi matahari pada suatu bahan dan yang ditentukan pula oleh warna bahan tersebut. Nilai absorbtansi radiasi matahari ( a ) untuk beberapa jenis permukaan dinding tak tembus cahaya dapat dilihat pada tabel 1.1 dan 1.2

a 0,91 0,89 0,86 0,78 0,61 0,58 0,56 0,50 0,26 0,25 0,12

Sumber : SNI 03-6389-2000 Tabel 1.2. Nilai absorbtansi radiasi matahari untuk cat permukaan dinding luar

Cat permukaan dinding luar Hitam merata Pernis hitam Abu-abu tua Pernis biru tua Cat minyak hitam. Coklat tua. Abu-abu / biru

a 0,95 0,92 0,91 0,91 0,90 0,88 0,88

0,57 0,47 0,30 0,25 0,25 0,21

Sumber : SNI 03-6389-2000

Tabel 1.1. Nilai absorbtansi radiasi matahari untuk dinding luar dan atap tak tembus cahaya

Bahan dinding luar Beton berat 1) Bata merah Beton ringan Kayu permukaan halus Beton ekspos Ubin putih. Bata kuning tua. Atap putih Seng putih Bata gelazur putih. Lembaran alumunium yang dikilapkan.

0,88 0,84 0,79 0,59 0,58

2. Beda temperatur ekuivalen (Equivalent Temperature Difference = TDEk ) beda antara temperatur ruangan dan temperatur dinding luar atau atap yang diakibatkan oleh efek radiasi matahari dan temperatur udara luar untuk keadaan yang dianggap quasistatik yang menimbulkan aliran kalor melalui dinding atau atap, yang ekuivalen dengan aliran kalor sesungguhnya. Beda temperatur ekuivalen (TDEk) dipengaruhi oleh : (1)

tipe, massa dan densitas konstruksi.

(2)

intensitas radiasi dan lamanya penyinaran.

(3)

lokasi dan orientasi bangunan.

(4)

kondisi perancangan.

Untuk menyederhanakan perhitungan OTTV, nilai TDEk untuk berbagai tipe konstruksi tercantum pada tabel 1.3. Tabel 1.3. Beda temperatur ekuivalen untuk dinding

Berat/satuan luas (kg/m2) Kurang dari 125 126 ~ 195 Lebih dari 195

TDEk 15 12 10

Sumber : SNI 03-6389-2000

4

Kajian OTTV Selubung Bangunan Studi Kasus Asrama Putri USU

Rejeki Bastanta K 110406034

3. Faktor radiasi matahari (Solar Factor = SF) laju rata-rata setiap jam dari radiasi matahari pada selang waktu tertentu yang sampai pada suatu permukaan. Faktor radiasi matahari dihitung antara jam 07.00 sampai dengan jam 18.00. Untuk bidang vertikal pada berbagai orientasi dapat dilihat pada tabel 1.4. Tabel 1.4. Faktor radiasi matahari (SF, W/m2) untuk berbagai orientasi.1) Orientasi

U 130

TL 113

T 112

TG 97

S 97

BD 176

B 243

BL 211

Sumber : SNI 03-6389-2000 1).

Berdasarkan data radiasi matahari di Jakarta.

Keterangan Rata-rata untuk seluruh orientasi SF = 147 U

= utara

TL

= timur laut

T

= timur

TG

= tenggara

S

= selatan

BD

= barat daya

B

= barat

BL

= barat laut

SC = SCk x SCEf dimana : SC = koeffisien peneduh sistem fenestrasi. SCk = koeffisien peneduh kaca. SCEf = koeffisien peneduh effektif alat peneduh. Angka koeffisien peneduh kaca didasarkan atas nilai yang dicantumkan oleh pabrik pembuatnya, yang ditentukan berdasarkan sudut datang 450 terhadap garis normal.berdasarkan data pabrik pembuat adalah SCk = 0,5. Pengaruh tirai dan atau korden di dalam bangunan gedung, khususnya untuk perhitungan OTTV, tidak termasuk yang diperhitungkan.

:

4.Fenestrasi Bukaan pada selubung bangunan.Fenestrasi dapat berlaku sebagai hubungan fisik dan/atau visual ke bagian luar gedung, serta menjadi jalan masuk radiasi matahari.Fenestrasi dapat dibuat tetap atau dibuat dapat dibuka. 5.Koefisien peneduh (Shading Coefficient = SC) Angka perbandingan antara perolehan kalor melalui fenestrasi, dengan atau tanpa peneduh, dengan perolehan kalor melalui kaca biasa/bening setebal 3 mm tanpa peneduh yang ditempatkan pada fenestrasi yang sama. Elemen bangunan yang menyelubungi bangunan gedung, yaitu dinding dan atap tembus atau yang tidak tembus cahaya dimana sebagian besar energi termal berpindah melalui elemen tersebut. Koefisien peneduh tiap sistem fenestrasi dapat diperoleh dengan cara mengalikan besaran sc kaca dengan SC effektif dari kelengkapan peneduh luar, sehingga persamaannya menjadi:

6.Luas permukaan selubung bangunan Luas permukaan selubung bangunan terutama pada pemahaman WWR ( Wall to Window Ratio ) sangat berperan dalam penghitungan OTTV karenaberkaitan dengan besarnya luas paparan radiasi panas yang diterima pada bangunan. Metodologi Penelitian Pada penelitian ini metode yang digunakan adalah metode penelitian eksperimen dengan pendekatan kuantitatif. Sebagai langkah permulaan dilakukan penelusuran berbagai studi literatur terkait dengan hal yang akan diteliti, yaitu mengenai OTTV pada bangunan. Kasus yang diambil adalah asrama mahasiswi / asrama putri USU. Sebagai bangunan yang digunakan untuk mengakomodasi hunian tinggal mahasiswa akan dilihat melalui temuan analisa kemudian diidentifikasi apakah telah memenuhi standar syarat konservasi energi yang ditetapkan dalam SNI 03-6389-2000. Variabel yang diteliti pada penelitian ini merupakan penghitungan OTTV sesuai dengan standar SNI yang berlaku yaitu SNI 03-6389 2000. lebih detail dapat dilihat pada tabel 1.5.berikut ini Tabel 1.5 Variabel Penelitian

Sumb er SNI 0363892000

Varia bel OTTV / RTTV

Sub-variabel

Metoda

 absorbtans i radiasi matahari  transmitan si termal atap/dindin g tak

Penghitun gan sesuai ketentuan formulasi yang berlaku

5

Kajian OTTV Selubung Bangunan Studi Kasus Asrama Putri USU



   

 



tembus cahaya (Watt/m2. K) luas atap/dindin g yang tidak tembus cahaya (m2) beda temperatur ekuivalen (K) koefisien peneduh dari sistem fenestrasi faktor radiasi matahari (W/m2) beda temperatur perencanaa n antara bagian luar dan bagian dalam WWR Faktor radiasi sinar matahari (SF) nilai transmitan si termal sistem fenetrasi (Uf) Sumber : SNI 03-6389-2000

Populasi dan Sampel Sugiono (1998) menyatakan bahwa, populasi merupakan keseluruhan unit atau individu dalam ruang lingkup yang akan diteliti. Pada bagian ini populasi yang ada yaitu unit hunian Asrama Putri USU yang berjumlah 98 ruangan

Rejeki Bastanta K 110406034

Pada penelitian eksperimen ini sampel yang dihitung berjumlah 12 ruangan yang diambil 1 ruangan di tiap segmen lantai pada setiap orientasi bangunan. Segmen pengambilan sampel pada tiap orientasi yaitu lantai pada bagian bwah,tengah dan lantai teratas. Metode pengumpulan data Pengumpulan Data Primer dilakukan dengan cara Mengamati langsung dan mendokumentasikan fungsi dan aktivitas yang ada pada Asrama Putri USU ,dalam bentuk narasi, angka, maupun gambar. Hal ini bertujuan untuk mendalami lagi permasalahan yang telah dirumuskan. Observasi yang dilakukan menggunakan kamera untuk merekam dan mendokumentasikan objek yang diteliti yang kemudian dicetak oleh mesin printer untuk disajikan dalam bentuk print out baik yang menunjukkan data ataupun hasil dari penelitian. Pengumpulan Data Sekunder Merupakan pengumpulan data secara tidak langsung yang berkaitan dengan objek penelitian.Sumber didapat dari buku-buku, dokumen, dinas-dinas terkait, dan sumber referensi lainnya yang berkaitan dengan fungsi dan aktivitas pada objek penelitian. Teknik Analisis Data yang dilakukan yaitu setelah semua data yang dibutuhkan telah terkumpul melalui observasi ataupun penelusuran pustaka, baik data primer maupun data sekunder maka selanjutnya data akan dipetakan melalui software autocad untuk memaparkan data bangunan secara grafis sesuai dengan keadaan eksisting. data yang didapat melalui pengolahan secara kuantitatif. setelah pemasukan data pada Ecotect maka akan diperoleh hasil yang akan dituangkan dalam bentuk grafik dan tulisan dalam software Microsoft Excel dan Microsoft Word. Metode dan Pelaksanaan Penelitian yang dilakuka melalui Urutan proses yang dilakukan sebagai berikut: 1. Bangunan yang ada digambar ulang tampak dan denah bangunan menggunakan software Autocad. 2. Menentukan nilai α dinding dengan mengacu pada tabel nilai α yang ada 3. Untuk menetukan nilai transmitansi termal dining yang tidak tembus cahaya (Uw), sebelumnya harus mengetahui 6

Kajian OTTV Selubung Bangunan Studi Kasus Asrama Putri USU

dahulu resistansi termal total (Rtotal). Komponen Rtotal sendiri terdiri dari tebal bahan (t) dan nilai konduktivitas termal bahan (k). 4. Nilai wall ratio (WWR) adalah nilai yang dicari berikutnya, WWR...