Materi Mengenai Pengendalian Termal

SAINSBANG

Pengendalian Termal FITRA CHAIRINA (21060110003) AIDA NUR AFIYAH ALFI PUTRI (210606110045) AZZAHRA NEESHA (210606110089)

Definisi Kenyamanan Termal Menurut standar ASHRAE 55-1992, kenyamanan termal merupakan kepuasan manusia terhadap lingkungan, diukur melalui keseimbangan termal yang terjadi saat panas tubuh setara dengan pelepasan dan perolehan panas. Metabolisme manusia menghasilkan panas, dengan sekitar 20% digunakan dan sisanya dibuang melalui konduksi, konveksi, radiasi, dan evaporasi.

Tubuh manusia berusaha mencapai suhu sekitar 37 °C, memperoleh dan membuang panas melalui berbagai mekanisme, termasuk konduksi, konveksi, radiasi, dan evaporasi.

Pemahaman mekanisme ini penting untuk menciptakan kondisi lingkungan yang mendukung kenyamanan termal manusia.

Faktor Kenyamanan Termal

Kendala Kenyamanan Termal

Evaporasi melalui keringat efektif untuk pelepasan panas tubuh, dipengaruhi oleh kelembapan udara. Udara jenuh menyulitkan penguapan keringat, menyebabkan ketidaknyamanan termal.

Kecepatan udara penting untuk sirkulasi dan penggantian udara dengan suhu dan kelembapan lebih rendah.

Mencapai kenyamanan termal di Indonesia, yang memiliki iklim tropis basah, melibatkan penanganan kendala utama seperti suhu tinggi, kelembapan tinggi, dan kecepatan udara rendah. Idealnya, kondisi cuaca yang diinginkan mencakup suhu udara 24-26°C, kelembapan udara 40-60%, dan kecepatan udara 0,6-1,5 m/det.

Faktor kenyamanan termal melibatkan suhu, kelembapan, kecepatan udara, radiasi termal, aktivitas, dan pakaian. Faktor lingkungan fluktuatif karena perubahan cuaca dapat menjadi potensi atau kendala dalam mencapai kenyamanan termal.

Antisipasi terhadap kendala ini melibatkan modifikasi iklim mikro dengan teknik pasif melalui desain bangunan, di mana teknik pasif dianggap sebagai alternatif utama. Strategi antisipasi termal di Indonesia meliputi mengurangi perolehan panas dari radiasi matahari, meningkatkan efek pendinginan secara pasif, dan mengoptimalkan sistem ventilasi alami, terutama dalam zona iklim tropis basah.

Strategi Pengendalian Termal

Shade & Filter

Thermal Insulation

Melibatkan penggunaan sun shader untuk pembayang sinar matahari (Shade) dan sun filter sebagai penyaring sinar matahari (Filter). Shade bersifat masif tanpa lubang, sedangkan Filter dapat berlubang atau transparan.

Upaya untuk meningkatkan isolasi termal melibatkan strategi seperti penggunaan bahan isolasi yang tepat pada bangunan.

Green Pemanfaatan vegetasi, seperti taman dan tanaman hijau, untuk memberikan efek penyejuk dan meningkatkan kenyamanan termal.

Zone Pembagian bangunan menjadi zona-zona tertentu dengan karakteristik termal yang berbeda, sehingga dapat dikelola secara efisien sesuai dengan kebutuhan penghuni.

Cooling Effect Upaya untuk menciptakan efek pendinginan dengan menggunakan teknologi atau metode tertentu, seperti sistem ventilasi yang baik atau penggunaan material tertentu.

Shade & Filter Shading Devices

Transitional Spaces

"Shading Devices" adalah peralatan peneduh pada bangunan, termasuk elemen seperti sirip penangkal sinar matahari (SPSM), bidang dinding, atap balkon, atap lebar, kisi-kisi (louvre), dan keral otomatis (automated blinds).

Dimensi shading devices mempertimbangkan sudut sinar matahari, kebutuhan view, dan aspek estetika. Louvre, dibandingkan dengan SPSM, memiliki celah di antara siripsiripnya untuk mencegah akumulasi udara panas.

Transitional spaces adalah bagian besar pada bangunan yang berfungsi sebagai pembayang terhadap radiasi panas matahari dan sebagai ruang transisi udara sebelum memasuki bangunan, menciptakan iklim mikro.

Meskipun dapat mempengaruhi efektivitas luas ruang di bangunan komersial, transitional spaces memberikan keuntungan jangka panjang dengan perolehan udara alami, mengurangi beban AC, dan pembayangan terhadap bukaan udara/cahaya, sehingga mengurangi biaya operasional untuk pendinginan udara sambil menjaga suhu ruang yang nyaman.

Recessed Sun Spaces

Secondary Skin

Recessed sun spaces adalah bagian yang terkurung pada lantai bangunan, seperti balkon, yang memberikan pembayangan terhadap radiasi panas matahari. Suhu udara di area tersebut menjadi lebih sejuk dan dapat digunakan untuk penghawaan alami.

Contohnya, The Peak Apartment menggunakan balkon pada setiap lantai dengan fasad menghadap ke selatan untuk pembayangan optimal di depan bukaan udara.

Secondary skin merupakan kulit kedua pada bangunan yang berfungsi sebagai filter untuk mengontrol penerimaan radiasi panas matahari.

Double Glass pengertian kaca ganda yang dipakai untuk memfilter transmisi radiasi panas matahari sebelum masuk ke dalam ruangan.

menurut teori, hanya sebagian kecil energi panas yang ditansmisi. di sisi lain, sebagian besar energi cahaya bisa masuk ke dalam bangunan.

kelebihan double glass

-filter radiasi panas -reduksi kebisingan dengan insualsi spacer/rongga udara -meminimalisir penggunaan AC (energy saving) -safety (keamanan)

alumunium ,wood, U-PVC frame

Absorbing & Reflective Glass Setiap jenis kaca punya kemampuan spesifik terkait macam-macam radiasi. spesifikasi absorbing glass (kaca serap) dan reflective glass (kaca pantul) meliputi beberapa kemampuan :

1. Karakteristik energi

(mencakup radiasi panas dan cahaya) absorbsi (a,%) = kemampuan serap, reflektans (p,%) = kemampuan pantul, transmitans (t,%) = kemampuan transmisi faktor solar (%) = angka solar factor, transmisi UV (%) = kemampuan transmisi ultra violet.

2. Karakteristik cahaya (hanya radiasi cahaya) reflektans (%) = kemampuan pantul, transmitans (%) = kemampuan transmisi

3. perolehan panas relatif (relative heat gain) (kcal/m2hr atau Btu/ft2hr)

4. koefisien peneduh (shading coefficient) (SC)

Secara teoretis jika dijumlahkan angka absorption, reflectance, dan transmittance pada energy characteristic bernilai 1 atau 100%.

rumus : a+p+T=1 Baca: alpha + rho + tau=1

solar factor Solar factor adalah jumlah radiasi matahari (radiasi panas dan radiasi cahaya) yang diperoleh di dalam ruang, dari transmittance dan absorption.

heat gain Heat gain adalah jumlah radiasi panas matahari (tidak termasuk radiasi cahaya) yang diperoleh di dalam ruang dari transmittance dan absorption.

Besarnya perolehan panas (heat gain) relatif, tergantung sudut jatuh sinar matahari terhadap bidang kaca.

shading confidence (SC) Shading cofficient (SC) adalah kemampuan transmisi radiasi matahari (radiasi panas dan radiasi cahaya) kaca dibandingkan kemampuan transmisi kaca tunggal bening/clear glass 1/8 inci (sekitar 3 mm).

Kemampuan absorbing glass dan reflective glass ditentukan oleh: ketebalan kaca Variasi tebal kaca meliputi 3, 4, 5, 6, 8, 10,dan 12 mm. Dengan warna yang sama,makin tebal kaca, kemampuan serap(absorption) makin tinggi dan sebaliknya kemampuan transmitans (transmittance)makin rendah.

Kemampuan rata-rata absorption 55%, sedangkan kemampuan ratarata transmittance 45%. Dengan warna yang sama pula, makin tebal kaca, angka solar factor, relative heat gain, dan shading coefficient makin rendah.

Khusus untuk reflective glass, dengan warna yang sama, makin tebal kaca maka angka reflectance cenderung makin rendah.

warna kaca dengan tebal yang sama, makin gelap warna, kemampuan serap makin tinggi. Sebaliknya, kemampuan transmisi makin rendah. Dengan ketebalan kaca yang sama pula, makin gelap warna, angka solar factor, relative heat gain, dan shading coefficient makin rendah. warna kaca juga akan memengaruhi kualitas view.

Kaca serap (absorbing glass) Pengertian : Kaca serap (absorbing glass) adalah mono tinted glass, yaitu kaca tunggal dengan pemberian sedikit warna dari logam sehingga memiliki kemampuan menyerap energi radiasi panas matahari.

Karena di Indonesia radiasi panas adalah kendala sedangkan radiasi cahaya adalah potensi maka dalam pemilihan absorbing glass angka yang harus diperhatikan adalah absorption dan solar factor dari karakteristik energi serta transmitance dari energi cahaya.

kaca pantul / Reflective glass Pengertian : Reflective glass adalah kaca berlapis satu (mono coated glass), yaitu kaca tunggal dengan lapisan tipis (coating) campuran oksida logam sehingga memiliki kemampuan memantulkanenergi radiasi panas matahari.

Coating dilakukan pada salah satu sisi bidang kaca dan dalam pemakaian permukaan kaca yang di-coating dapat diletakkan di luar atau di dalam bangunan.

Karena di Indonesia radiasi panas adalah kendala, sedangkan radiasi cahaya adalah potensi maka dalam pemilihan reflective glass, angka yang harus diperhatikan adalah reflectance dan solar factor dari karakteristik energi (energy characteristic), serta transmittance dari karakteristik cahaya(light characteristic).

Dibandingkan dengan kaca bening (clear glass), dengan ketebalan yang sama 6 mm, kaca Stopsol Supersilver Clear mentransmisikan radiasi matahari lebih rendah (transmittance 61%)sehingga angka solar factor pun lebih rendah (66%).

Dibandingkan dengan kaca bening (clear glass), dengan ketebalan yang sama 6 mm, kaca Stopsol Supersilver Clear mentransmisikan radiasi cahaya matahari lebih rendah (transmittance hanya 67%).

Low -e Glass pengertian Low-e glass (low-emissivity glass) adalah kaca dengan emisivitas rendah, sehingga mampu memfilter penerimaan radiasi panas matahari.

Emisivitas (emissivity) adalah kemampuan permukaan material untuk melepas energi panas dengan cara radiasidengan angka antara 0 - 1.

menurut teori, angka 0 dimiliki oleh benda yang mutlak berfungsi sebagai reflector hingga tak ada energi panas yang dapat diserap untuk kemudian dilepaskan.

Sementara, angka 1 dimiliki oleh benda hitam sempurna yang dapat menyerap seluruh energi panas yang diterima untuk dilepas kemudian.

Kualitas low-e glass 1.Kualitas coating Terkait jumlah layer/lapisan coating (satu atau dua kaliy, dan komposisi metal yang digunakan untuk coating yaitu perak (Ag), tin-okside (SnOz), dan nikel-kromium(NiCr).

2. Lokasi coating metal Low-e glass adalah kaca ganda (double glass) (terdapat spacer/rongga udara di antaranya), dengan keistimewaan coating metal khusus pada salah satu permukaankacanya.

3 Jenis gas pengisi rongga udara (spacer) Rongga udara (spacer) dapat berfungsi sebagai insulasi termal. Gas yang umum disikan pada rongga adalah udara kering atau gas argon untuk mencegah heat loss dari dalam bangunan.

4. jenis kaca Perbedaan jenis kaca menentukan kemampuan spesifik terkait radiasi matahari(absorption, reflectance, transmittance, solar factor, UV transmission, heat gain, dan shading coefficient).

Pemilihan Kaca 1. pemilihan kaca melalui selectivity Di iklim tropis basah seperti Indonesia, energi cahaya adalah potensi, sedangkan energi panas adalah kendala.

Berdasarkan semua angka pada tabel spesifikasi kaca, cara tercepat dan termudah dalam memilih kaca adalah dengan melihat selectivity.

Selectivity adalah hasil bagi atau rasio antara angka transmittance dari light characteristic(hanya transmisi radiasi cahaya) terhadap angka solar factor.

Angka solar factor adalah jumlah radiasi matahari (radiasi panas dan radiasi cahaya) yang diperoleh di dalam ruang, dari transmittance dan absorption.

Makin besar angka selectivity, berarti kaca makin efektif karena makin besar perolehan energi cahaya dibandingkan energi panas.

Selectivity = LT/SF = light transmittance/solar factor

Radiasi panas dan cahaya a= absorption= 35%+14% =49% p= reflectance = 18%T= transmittance = 33%atp+T=1 49%+18%+33% = 100% SF = Solar Factor =33%+14%=47%

Radiasi cahaya LR = Light Reflectance =25% LT = Light Transmittance =49% Selectivity = LT/SF=49/47 =1,04

2. perolehan kenyaman termal dari efek silau Double glass memiliki kemampuan dua kali single glass, lowe glass empat kali,dan low-e glass dengan rongga udara/spacer yang vakum (kedap udara) dapatmencapai hingga delapan kali. karena reflectance kaca, ada sebagian radiasi matahari dan silau yang dipantulkan permukaan kaca ke sekitar bangunan. Pada absorbing glass, angka reflectance masih kecil, sehingga dapat diabaikan. Tetapi, pada reflective glass sudah mulai terlihat signifkan.

3. Energi operasional bangunan terkait kenyamanan termal Semakin tebal dan gelap warna kaca maka makin rendah angka solar factor kaca, juga makin kecil penerimaan radiasi panas matahari, sehingga makin mudah usaha untuk mencapai kenyamanan termal baik secara alami maupun buatan menggunakan peralatan mekanis seperti AC. Itu artinya energi dan biaya untuk operasional AC dapat ditekan.

Di sisi lain bila kaca terlalu tebal atau warnanya terlalu gelap, berarti makin kecil light transmittance.

4. View, ekonomi, estetika, dan maintenance makin besar bidang kaca maka makin besar perolehan view untuk pengguna bangunan Risiko yang terjadi adalah makin banyak radiasi panas matahari yang masuk ke dalam bangunan.

Maka bukaan pada fasad harus diorientasikan dengan tepat untuk mengantisipasi kendala tersebut atau diberi proteksi seperti shading devices, recessed sun spaces, dan ruang transisi (transitional spaces).

Makin baik kemampuan kaca maka biaya pengadaan (harga) cenderung makin tinggi.

Estetika terkait oleh pemilihan warna kaca dan hal ini dapat bersifat subjektif. Hal terpenting yang harus diperhatikan dalam pemilihan ini adalah terang gelapnya warna dapat memengaruhi perolehan kenyamanan termal.

Maintenance terkait oleh risiko kemungkinan terjadinya pengembunan pada spacer/rongga udara kaca ganda.

Pabrikan telah memberi desiccant, yaitu material bersifat absorbent (mampu menyerap kelembapan udara) berupa butir-butir silika yang terintegrasi dengan sealing material di dalam rongga udara. sehingga dengan cara ini pengembunan dapat dicegah.

Insulasi termal (thermal insulation) adalah strategi pengendalian termal melalui penggunaan material yang mampu mereduksi perpindahan panas.

kemampuan induksi thermal ditentukan oleh : a. Konduktivitas panas (thermal conductivity) b. Kerapatan massa (density) (p) c. Transmitans panas (thermal transmittance)(U) d.Kapasitas panas spesifik (specific heat capacity) (c)

Strategi insulasi termal (thermal insulation) terdiri atas: 1. Insulative wall 2. Thermal mass 3. Roof thermal insulation

Thermal Mass Pengertian Thermal mass adalah pengendalian termal menggunakan material dinding bangunan dengan density tinggi dan specific heat capacity tinggi, sehingga memiliki kemampuan menghambat perpindahan panas masuk ke dalam bangunan.

Pertimbangan pemilihan material : 1. Kerapatan massa (density) Makin tinggi density maka cenderung makin mudah menyimpan panas

2. Ketebalan Makin tebal material, makin banyak panas dapat disimpan dan makin lama proses perpindahan panas.

Material yang berpotensi : beton pada dinding geser shear wall batu alam sebagai pembubgkus dinding

Roof Thermal Insulation Pengertian

adalah penggunaan material yang dapat berfungsi sebagai insulasi termal, sehingga dapat mereduksi perpindahan panas ke ruang di bawah atap.

Material insulasi termal atap (roof thermal insulation) : 1. Glass wool dan rock wool Digunakan di iklim yang panas Dengan emissivity sangat rendah dan reflectivity sangat tinggi sumber panas berasal dari luar bangunan yaitu radiasi panas matahari Digunakan di iklim dingin sumber panas berasal dari dalam bangunan Pemasangan dengan cara disisipkan di antara rangka atap

2. Aluminium foil Digunakan di iklim yang panas Dengan emissivity sangat rendah. reflectivity sangat tinggi efektif digunakan jika sumber panas berasal dari luar bangunan yaitu radiasi panas matahari.

Pemasangan disisipkan di antara rangka atap (umumnya di bawah reng).

3. Aspal (bitumen) dan serat kayu Digunakan di iklim yang panas. dicampurkan pada bahan penutup atap, sehingga diperoleh kemampuan insulasi thermal yg baik.

4. Styrofoam Digunakan di iklim yang panas Styrofoam digunakan sebagai atap karena thermal conductivity rendah.

Bentuk berupa panel komposit

Zone

Adalah strategi pengendalian termal melalui pengaturan orientasi bangunan.

Strategi zone terdiri dari :

Building Orientation

Core Zone

Pengertian : pengendalian termal dengan cara perencanaan alokasi bukaan cahaya (termasuk bukaan udara)

Pengertian : adalah pengendalian termal dengan cara perencanaan alokasi core bangunan agar menjadi buffer/penahan penerimaan radiasi panas matahari.

Pertimbangan bukaan : 1. Sudut jatuh sinar matahari Sudut jatuh sinar matahari tergantung pola lintasan matahari (sunpath) yang spesifik untuk setiap daerah di bumi.

2. Arah angin untuk indonesia bukaan diletakkan pada arah utara dan selatan.

Pertimbangan : 1. Arah datang radiasi panas matahari Core di sisi timur atau barat bangunan.

2. Fungsi, Core berisi ruang-ruang servis bukan prioritas dalam memperoleh kenyamanan termal Strategi zone : building orientation : utara selatan core : timur dan barat

Green

adalah strategi pengendalian termal menggunakan vegetasi me lalui desain lanskap dan pengadaan vegetasi di bangunan, baik pada atap maupun dindingnya, sehingga diperoleh iklim mikro yang menunjang perolehan kenyamanan termal.

Strategi green terdiri atas :

1) Landscape Pengertian : adalah penataan vegetasi pada site, agar terbentuk iklim mikro yang menunjang perolehan kenvamanan termal melalui pembayangan dan passive cooling.

Pertimbangan pemilihan dan penataan vegetasi pada landscape : 1. Optimasi pembayangan dapat berupa pohon besar berdaun lebat dengan kanopi lebar.

Bentuk kanopi yang dapat dipilih adalah full-crowned, vase, spreading, layered, dan weeping.

2. Alokasi vegetasi mengatur jarak vegetasi untuk mengatur kecepatan angin.

2) Green roof &skycourt Pengertian : adalah strategi pengendalian termal dengan cara pengadaan vegetasi di atap agar diperoleh insulasi termal terhadap radiasi panas matahari dan terbentuk iklim mikro pada bangunan.

Pertimbangan pada strategi green rod : 1. Jenis taman dapat berupa pohon besar berdaun lebat dengan kanopi lebar.

Bentuk kanopi yang dapat dipilih adalah fullcrowned, vase, spreading, layered, dan weeping.

Intensif (intensive garden)

Ektensif (extensive garden)

Intensive garden adalah green roof untuk vegetasi keras seperti pohon tinggi besar.

vegetasi lunak seperti semak, perdu, dan rumput. (keseluruhan tebal green roof dapat hanya 15 cm).

2. Teknis Struktur bangunan (terkait beban dan vegetasi, media tanam, dan air), sistem waterproof, sistem irigasi, dan sistem drainase.

Kemampuan insulasi termal pada green roof dipengaruhi oleh: Ketebalan media tanam, Makin tebal lapisan media tanam maka insulasi termal makin efektif.

Jenis vegetasi, Makin lebat kanopi vegetasi maka diperoleh efek pembayangan yang membantu menurunkan suhu udara di atas atap.

Pertimbangan pada strategi skycourt : Jenis vegetasi, Jenis vegetasi yang tepat sesuai dengan ruang yang tersedia Teknis, Struktur bangunan (terkait beban dari vegetasi, media tanam, dan air), sistem.

3) Green wall Pengertian : adalah Dinding hijau (gren wall) adalah strategy pengendalian termal dengan cara pengadan vegetasi di fasad atau dining bangunan agar diperoleh insulasi termal dan pasvie cooling sehingga terbentuk iklim mkiro pada bangunan yang diperlukan untuk sistem penghawaan alami.

Pertimbangan pada strategi green wall : 1. Jenis vegetasi sangat terbatas 2. Teknis Struktur bangunan (terkait beban dari vegetasi, media tanam, dan air), sistem.

Ada dua strategi green wall : 1. Fasad hijau (green facades) berupa dinding fasad yang langsung dirambati vegetasi. Akar ada di tanah.

2. Living wall / Bio walls Berupa dinding modular, umumnya terbuat dari Vertical Greening Module (VGM) berbahan plastik polypropylene lengkap dengan geotextile, sistem irigasi, danmedia tanam, yang disusun vertikal untukdipasang pada dinding bangunan.

Cooling Effect Pengertian Dari strategi cooling effect, Cooling effect adalah strategi pengendalian termal melalui efek pendinginan, pendinginan, dalam hal ini udara di dinginkan secara pasif tanpa bantuan alat mekanis oleh proses penguapan uap air.

Pengertian dari strategi Coolin effect, pastikan sistem ventilasi berjalan dengan baik agar udara yang bertambah lembab oleh uap air tidak menghambat perolehan thermal.

Secondary Skin Secondary Skin Pengertian : Secondary skin adalah kulit/selubung bangunan kedua sebagai filter penerimaa radiasi panas matahari.

Secondary skin bukan cladding/pembungkus bangunan yang langsung menempel pada dinding fasad, tetapi memiliki jarak pemasangan tertentu.

Pertimbangan dalam desain secondary skin antara lain: 1. Kenyamanan termal Tergantung berapa banyak lubang yang ada mash dapat meneruskanradiasi panas matahari.

2. Kemudahan konstruksi Konstruksi tergantung material yang digunakan.

3. Estetika dan kebutuhan view Bersifat subyektif

4. Durability/daya tahan Karena terekspos maka harus tahan terhadap perubahan cuaca.

Teknis Pemasangan : 1. Terdapat ruang antara dinding secondary skin dan dinding fasad bangunan dengan jarak minimal 40 - 60 cm.

2) Bila berupa papan/batang/bilah, beri celah minimal 3cm.

3) Apapun jenis material yang digunakan, bagian atas dan bawah ruang antara dinding fasad dan secondary skin diusahakan terbuka.

Material : 1) Kayu (papan, bilah) 2) Bambu (batang) )3 Aluminium (batang) 4) Besi (batang hollow) 5) Baja ringan (batang, bilah)

6) Enamel-finished aluminium metal (panel) 7) Frostedglass/kaca es (lembar) 8)Vegetasi

Thank You