Thermal Comfort Strategies on Green Building | Group 5 | Sains Bangunan D

SAINS BANGUNAN D | 2023

ASSESSMENT REVIEW

THERMAL CONTROL STRATEGIES ON GREEN BUILDINGS

ARRANGED BY GROUP 5

CONTENTS

Table of Contents Team Introduction Building Profile

Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home, Shinagawaku, Japan Avignon Green Building, Medellin, Colombia

Thermal Comfort Strategies

1. Sirip Penangkal Sinar Matahari (Horizontal dan Vertikal) 2. Seconary Skin 3. Glazing 4. Insulation 5. Zone 6. Green 7. Cooling Effect

OUR TEAM

Shafa Afifah Athariq 210606110042

Jasmine Aretha Salsabila 210606110043

Dwina Syafitrie Robustina 210606110057

BUILDING PROFILE

CHARM PREMIER GRAND GOTENYAMA NURSING HOME Shinagawaku, Japan

About the Building

Building Climate

Building Location

Musim Panas: kelembapan udara ±70-80% dengan suhu mencapai ±30°C. Musim panas berlangsung dari Juni hingga Agustus Musim Dingin: kelembapan udara cenderung kering, yakni ±30-50% dengan suhu mencapai -2 hingga 10°C. Musim dingin berlangsung dari Desember hingga Februari Musim Semi: kelembapan udara sekitar ±60-80% dengan suhu berkisar antara 10-20°C. Berlangsung dari Maret hingga Mei dengan kelembapan udara Musim Gugur: kelembapan udara cenderung rendah, yakni ±40-50% dengan suhu udara sekitar ±8-14°C. Berlansung mulai September hingga November

Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home merupakan sebuah Rumah Lansia yang terletak di jalan yang tenang dan hijau di pusat kota Tokyo, Nibankan. Maraknya pengisolasian warga lanjut usia dari kota, Panti Jompo baru diusulkan untuk memungkinkan para lansia menerima kehidupan perkotaan, hidup bermartabat dan nyaman. Terdapat 23 denah kamar unik dengan luas antara 35-80 m². Panti ini dibangun untuk merespon keberagaman dan pilihan kepada penghuni untuk menemukan unit yang terasa seperti perkembangan alami dari tempat tinggal mereka sebelumnya.

Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home terletak di Shinagawaku, Jepang yang berada dalam Zona Utara Beriklim Sedang. Dengan 4 musim berbeda, bangunan ini mengalami musim semi, musim panas, musim gugur, dan musim dingin.

Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home memiliki orientasi bangunan mengarah ke barat dengan bentuk bangunan memanjang ke arah utara-selatan.

Shinagawaku, Jepang memiliki derajat alzimut 15.45° dan altitude 229.28° Shinagawaku, Jepang memiliki waktu daylight selama 10 jam 3 menit 4 detik. Matahari terbit pukul 06.00 dan terbenam pada pukul 16.30

Architect Year Built

Nikken Housing System Ltd 2022

Pola pergerakan udara dan kondisi angin dipengaruhi oleh geografi negara Jepang yang bervariasi. Jepang memiliki daerah pegunungan yang mengakibatkan pengkondensasian dan perubahan arah angin saat melewati pegunungan.

Selain itu, Jepang terletak di zona arus jet yang merupakan aliran tinggi angin di atas atmosfer sehingga pergerakan angin cukup memengaruhi secara signifikan dalam kenyamanan termal penghuni.

Berdasarkan data, kondisi cuaca di Shinagawaku Jepang berbeda disetiap musimnya.

Thermal Comfort Factors Interupting Factors: Perubahan cuaca dan kondisi akibat kondisi iklim yang drastis, serta pergantian 4 musim berbeda di sepanjang tahun.

Pergantian suhu dan perubahan cuaca yang cepat (pada musim semi dan gugur, serta Kondisi cuaca yang ekstrim (pada musim dingin dan panas Bencana alam (seperti gempa bumi) dan Polusi udara Terletak di zona arus jet, pada musim dingin membawa angin dingin dan membentuk cuaca dingin dan kering, serta pada musim panas dipengaruhi angin muson timur laut yang membawa udara lembab dari Samudra Pasifik Terdapat angin muson timur laut yang membawa angin dingin kering dan udara lembab Topografi pegunungan yang memengaruhi kecepatan dan arah angin sehingga berubah dan terkondensasi setelah melewati pegunungan Mengalami pengaruh monsun Pasifik yang membawa udara lembab dan hujan selama musim panas

EDIFICIO VERDE AVIGNON APARTMENT Medellin, Colombia

About the Building Avigon Green Building merupakan kompleks apartemen seluas 335m² berupa sebuah bangunan yang dapat beradaptasi dengan baik dan meminimalisir dampaknya terhadap lingkungan sekitar. Material yang digunakan yakni beton, batu bata, kayu, dan baja, dan material yang tahan lama berserta tekstur dan warnanya untuk mencapai tujuan keberlanjutan.

Hal yang menjadi pertimbangan penting bagi bangunan ini adalah menghubungkan bagian luar dengan bagian dalam. Masing-masing apartemen dikelilingi oleh greenery, dari berbagai spesies yang menghasilkan perasaan hidup mulai dari lantai pertama.

Building Climate

Walaupun terkletak di iklim sub tropis, Edificio Verde Avignon Apartment yang terletak di Medellin, Colombia memiliki keunikan iklim yang disebut sebagai La Ciudad de la Eterna Primavera, atau Kota Musim Semi Abadi karena memiliki iklim seperti musim semi yang menyenangkan sepanjang tahunnya.

Berdasarkan data iklim, suhu rata-rata di Medellin berkisar antara 15-27°C dengan curah hujan variasi antara 119-197mm. Suhu udara di Medellin cenderung stabil dengan suhu maksimum rata-rata 28-29°C dan suhu minimum rata-rata 15-17°C. Kelembapan udara di Medellin juga cenderung stabil di 50-60% Medellin, Colombia memiliki 2 musim hujan utama yakni Maret-Mei dan September-November.

Kelembapan di Medellin, Colombia pun relatif tinggi dengan cuaca yang sering berkabut di pagi hari karena topografi yang berbukit dan lembah. Namun, angin cenderung tenang karena Medellin terletak di lembah pegunungan Andes

Thermal Comfort Factors Building Location Edificio Verde Avignon Apartment terletak di Medellin, Colombia yang beriklim sub-tropis tinggi dengan 4 musim, yakni musim semi, musim panas, musim gugur, dan musim dingin.

Edificio Verde Avignon Apartment memiliki orientasi bangunan menghadap timur laut dengan bangunan berbentuk L memanjang ke arah barat lauttimur.

Architect

ALH Taller

Year Built

2019

Medellin, Colombia memiliki derajat sudut alzimut 249.17° dan altitude -30.63° dengan waktu daylight selama 11 jam 48 menit 49 detik.

Matahari terbit pada pukul 05.55 dan tenggelam pada pukul 17.43.

Interupting Factors: Suhu udara di yang relatif tinggi terutama di musim panas dan sinar matahari cukup terang sepanjang tahun Kelembapan yang relatif tinggi membuat suhu terasa lebih panas. Serta pada musim hujan, kelembapan relatif rendah sehingga cuaca menjadi dingin Angin yang minim akibat lokasi Kota Medellin di antara lembah meningkatkan rasa panas Polusi udara yang diciptakan oleh kegiatan dapat mengganggu kenyamanan termal Pola cuaca ekstrem, hujan sangat deras, badai pettir, hujan es, atau cuaca badai yang dapat terjadi akibat perubahan cuaca di Medellin mampu menyebabkan bencana seperti halnya banjir, gempa bumi, bahkan mengganggu kesehatan Pembangunan Perkotaan dan Urban Heat Islan (UHI) yang terjadi di Medellin mengakibatkan suhu perkotaan lebih tinggi dibanding pedesaan Kepadatan permukiman mengganggu keseimbangan sirkulasi udara di Medellin.

THERMAL COMFORT STRATEGIES

STRATEGI PENGENDALIAN TERMAL Pada Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Sirip Penangkal Sinar Matahari (SPSM) Sirip penangkal lebar yang digunakan pada Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home merupakan sirip vertikal. Sirip ini tepat digunakan pada fasad utara dan selatan. Jumlah sirip yang digunakan pada fasad terbilang banyak dengan posisi yang tersusun secara sejajar. SPSM ini terletak di sekeliling balkon yang mengelilingi bukaan cahaya.

Balkon Sekeliling bangunan Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home terdapat balkon yang mengelilingi bangunannya. Balkon pada bangunan berfungsi sebagai area yang dapat memberikan pembayangan pada lantai bawahnya. Selain itu, dengan dihadirkannya balkon pada sekeliling bangunan dapat memberikan area bukaan cahaya yang lebih besar dengan meminimalisir panas sinar matahri masuk ke dalam bangunan.

Atap Lebar Atap lebar dari bangunan Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home dapat dilihat dari penggunaan naungan balkon pada lantai teratas. Naungan balkon pada lantai teratas merupakan pelebaran dari sisi terluar atap bangunan. Bagian ini termasuk kedalam adanya overhang yang besar. Bagian atap yang menjorok keluar dari dinding, menciptakan bayangan dan perlindungan tambahan untuk bangunan.

Kisi-kisi (Louvre) Bangunan Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home menggunakan kisi kisi (Louvre) pada tepi void dalam ruang bangunan. Kisi kisi yang tersusun secara vertikal selain berfungsi sebagai pembatas, berfungsi juga sebagai area yang dapat menghasilkan bayangan sekaligus sebagai bagian yang dapat dilalui oleh angin.

Celah pada sirip sirip yang dilalui angin berguna agar tidak terjadi akumulasi udara panas pada daerah yang terbayangi.

Selain penggunaan sirip penangkal sinar matahari, balkon, dan atap lebar, Strategi pengendalian termal dapat digunakan juga pada dalam ruangan, seperti pengunaan kisi kisi dan kerai otomatis. Pada bangunan Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home tidak ditemukan penggunaan kerai otomatis.

Bangunan ini lebih memilih untuk menggunakan gorden sebagai pelindung termal dalam ruangan.

Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Berikut adalah penerapan kerai otomatis yang terdapat dalam bangunan Apartemen Edificio Verde Avignon:

Kerai Otomatis

Kerai otomatis digunakan pada bangunan Apartemen Edificio Verde Avignon. Dapat dilihat kerai otomatis yang diterapkan pada bangunan ini terletak/diposisikan di dalam ruangan. Kerai (louvre) bersifat fleksibel sebab kemiringan sirip kerai dapat diubah sesuai sudut jatuh sinar matahari.

Bangunan Apartemen Edificio Verde Avignon lebih membutuhkan kerai dibandinkan bangunan Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home, sebab pada bangunan ini tidak terdapat secondary skin maupun balkon sebagai area untuk pembayangan maupun perlindungan seperti overhang yang dapat meindungi area indoor dari masuknya panasnya sinar matahari secara langsung.

Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Source: Apartemen Edificio Verde Avignon

Recessed Sun Spaces

Tersedianya balkon pada tiap lantai membuktikan bahwa terdapat penerapan recessed Sun Spaces pada bangunan karena balkon merupakan salah satu alternatif cara penggunaan recessed sun spaces. Recessed Sun spaces dapat menghasilkan pembayangan terhadap radiasi panas matahari sehingga suhu udara yang terbayang dapat dimanfaatkan sebagai penghawaan alami.

Transitional Spaces

Pada Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home terdapat transitional space yang terletak pada lantai 3. Area ini dibuat menjadi sebuah taman terbuka yang memiliki akses langsung ke dalam bangunan.

Secondary Skin Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Pada fasad bangunan Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home nampak bahwa bangunan menggunakan secondary skin guna menanggapi radiasi panas matahari. Secondary skin pada bangunan ada yang dibuat untuk menutupi keseluruhan pada salah satu sisi bangunan fasad dan ada pula sisi bagian bangunan yang dibuat hanya menutupi setengah bagiannya saja.

Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Perbedaan kerapatan pada secondary skin berdampak kepada radiasi matahari yang diterima oleh bangunan. Semakin rapat secondary skin yang ada, maka semakin kecil radiasi panas matahari yang diteruskan dan diterima oleh bangunan.

Arah orientasi bangunan yang menghadap ke barat membuat penggunaan secondary skin diperlukan secara maksimal.

Bangunan dengan orientasi ke barat dominan terkena sinar matahari secara langsung. Hal ini dapat menyebabkan panas yang berlebihan di dalam ruangan dan dapat membuat kesan yang tidak nyaman. Selain itu, bangunan dengan orientasi barat dapat menerima Panas dan Cahaya yang Intens. Panas dan cahaya yang intens dapat mempengaruhi kenyamanan termal dan pencahayaan interior, yang jika tidak dikelola dengan baik, bisa mengakibatkan ruangan terasa panas, terang, dan sulit untuk dikondisikan.

Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Pada Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home material secondary skin yang digunakan berupa kisi kisi aluminium. Kisi-kisi aluminiumm halus ini meningkatkan estetika bangunan, menjamin privasi, mengurangi radiasi matahari, dan secara diam-diam menyembunyikan unit AC luar ruangan.

Double Glass

Double glass terletak pada kaca permanen yang berhubungan langsung dengan dinding. Dengan adanya double glass dapat mereduksi bising dan juga dapat menurunkan beban kerja AC karena panas dalam ruang yang sudah lebih dahulu ditransmisikan oleh double glass sehingga panas yang diterima oleh suhu dalam ruang lebih rendah dibandingkan suhu luar ruang.

Absorbing & Reflective Glass Kemampuan absorbing glass dan reflective glass ditentukan oleh ketebalan kaca dan warna kaca.

Warna kaca yang digunakan pada bangunan Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home merupakan warna kaca dark grey. Penggunaan Reflective glass pada bangunan tidak hanya digunakan pada kaca di sisi dinding bangunan, Reflective glass digunakan juga pada kaca railing balkon.

Penggunaan kaca penyerap dan reflektif merupakan salah satu respon terhadap matahari.

Penggunaan warna kaca yang gelap dapat menghasilkan kemampuan serap (absorption) yang tinggi. Dengan kemampuan serapnya yang tinggi, maka kaca dapat lebih banyak menyerap energi radiasi matahari. (Pada Absorbing Glass) Penggunaan warna yang cenderung gelap selain sebagai penyerap radiasi matahari dapat berfungsi juga untuk memantulkan energi radiasi panas matahari. (Pada Reflective Glass)

Low-e Glass Low-E Glass pada bangunan terdapat pada kaca permananen pada bangunan yang tidak terlapisi oleh secondary skin. Low-E Glass adalah kaca dengan emsivitas rendah sehingga mampu memfilter penerimaan radiasi panas matahari.

Low-e glass mampu memantulkan sebagian besar gelombang panjang yang mengandung energi panas dan sinar ultraviolet. di sisi lain tetap mentransmisikan energi cahaya yang terlihat mata untuk masuk ke dalam bangunan.

Oleh karena itu, kaca ini mampu berhadapan langsung dengan matahari tanpa adanya secondary skin pada fasad bangunan.

Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Dinding menggunakan material beton dan batu bata yang dimana memiliki Material dengan konduktivitas panas (Thermal Conductivity) sedang/kemampuan insulasi thermal sedang

Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Dinding menggunakan material kaca yang dimana memiliki Material dengan konduktivitas panas (Thermal Conductivity) sedang/kemampuan insulasi thermal sedang

Dari material yang ada di bangunan Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home terdapat beberapa material yang paling dominan pada dinding bangunan tersebut diantaranya kaca dan batu bata . Jika dianalisis menurut strategi pengendalian termal (insulative wall) penggunaan batu bata dan kaca pada bangunan ini memiliki kemampuan insulasi yang lebih baik dibandingkan penggunaan batu alam.

Thermal Insulation Insulasi termal adalah strategi pengendalian termal melalui penggunaan material yang mampu mereduksi perpindahan panas. Perpindahan panas dapat direduksi dapat direduksi karena material tersebut memiliki kemampuan konduksi panas (thermal condition) yang rendah dan kemampuan memantulkan daripada menyerap radiasi panas (thermal condition)

Insulative Wall

penggunaan warna yang cenderung gelap pada fasad bangunan merupakan pilihan yang baik karena semakin terang dan muda warnanya maka semakin baik memantulkan panas. Namun karena tekstur dindingnya yang halus maka semakin baik pula bangunan memantulkan panas

Merupakan pengendalian termal menggunakan material dinding bangunan dengan thermal conductivity dan transmitans panas (thermal trasnmittance) rendah, sehingga memiliki kemampuan menginsulasi panas, maka perpindahan panas masuk kedalam bangunan pun dapat direduksi Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Thermal Mass Merupakan pengendalian termal menggunakan material dinding bangunan dengan thermal conductivity dan transmitans panas (thermal trasnmittance) rendah, sehingga memiliki kemampuan menginsulasi panas, maka perpindahan panas masuk kedalam bangunan pun dapat direduksi

Roof Thermal Insulation

Source: Apartemen Edificio Verde Avignon

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

Source: Apartemen Edificio Verde Avignon

Thermal mass pada bangunan terlihat dari penggunaan material bata. Bata dapat bersifat menyerap panas di siang hari dan melepaskan panasnya pada malam hari. Selain itu, pada sisi-sisi bangunan penggunaan beton sebagai shear wall juga dapat menjaga stabilitas suhu ruang

Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Karena jepang memiliki musim dingin maka rockwool menjadi pilihan yang tepat karena selain cocok di iklim dingin, rockwool dapat menjaga kenyamanan termal dan mengurangi pemanasan di dalam ruangan Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Zone Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Building Orientation Merupakan pengendalian termal dengan cara perencanaan alokasi bukaan Cahaya (termasuk bukaan udara) yang berpotensi dalam penerimaan radiasi panas matahari ke dalam bangunan.

Charm Premier Grand Gotenyama Nursing Home memiliki orientasi bangunan mengarah ke barat dengan bentuk bangunan memanjang ke arah utara-selatan.

Shinagawaku, Jepang memiliki derajat alzimut 15.45° dan altitude 229.28° Shinagawaku, Jepang memiliki waktu daylight selama 10 jam 3 menit 4 detik.

Matahari terbit pukul 06.00 dan terbenam pada pukul 16.30

Meskipun orientasi bangunan bukan berorientasikaan kearah yang paling baik (Selatan) tetapi pada bangunan terdapat bukaanyang besar dan tersebar ke seluruhbangunan. Dengan bukaan yang sebesar dan sebanyak itu bangunan dapat menangkap panas matahari. hal ini baik untuk menangkap sinar dan matahari pada musim dingin namun pada musim panas hal ini merugikan karna sinar dan panas matahari terlalu banyak masuk kedalam bangunan. Karena itu pada bangunan ini memiliki secondary skin untuk menahan cahaya dan panas matahari langsung masuk kedalam bangunan.

Merupakan strategi pengendalian termal melalui pengaturan orientasi bangunan (alokasi bukaan) terkait penerimaan radiasi panas matahari dan alokasi zona bangunan yang dapat digunakan sebagai buffer/penahan radiasi panas matahari (zona servise, zona core)

Core Zone Merupakan pengendalian termal dengan cara perencanaan alokasi core bangunan agar menjadi penahan penerimaan radiasi panas matahari.

Core bangunan berada pada bagian barat bangunan sesuai dengan strategi zone untuk mengantisipasi kendala panas matahari

Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Source: Charm Premier Grand Gotenyama Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Green Merupakan strategi pengendalian termal menggunakan vegetasi melalui desain lanskap dan pengadaan vegetasi di bangunan, baik itu pada atap maupun dindingnya, sehingga memperoleh iklim mikro yang menunjang perolehan kenyamanan termal.

Vegetasi mampu membentuk iklim mikro melalui efek pembayangan, fungsi insulasi termal, dan pendingin udara secara pasif dimana uap air hasil respirasi/pernapasan tumbuhan saat penguap mengambil panas dari udara.

Landscape Lanskap dibatasi pada pemilihan dan penataan vegetasi pasa site, agar terbentuk iklim mikro yang menunjang perolehan perolehan kenyamanan termal melalui pembayangan dan passive cooling.

Efektifitas strategi ini berubah sesuai pertumbuhan vegetasi yang tumbuh membesar dan dapat rontok daunnya.

Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Lanskap disekitar bangunan di dominasi dengan vegetasi berlajur (columnar) dan menyebar (spreading). lanskap di arah barat ditata dengan jaraknya yang berdekatan agar cahaya tidak dapat langsung mengenai fasadnya.

Source: Charm Premier Grand Gotenyama

Green roof Merupakan strategi pengendalian termal dengan cara pengadaan vegetasi diatap agar diperoleh insulasi termal terhadap radiasi panas matahari dan terbentuk iklim mikro pada bangunan Berikut adalah penerapan green roof yang terdapat dalam bangunan Apartemen Edificio Verde Avignon:

Cooling Effects

Sky Court Skycourt merupakan strategi pengendalian termal dengan cara pengadaan vegetasi di recessed sun spaces dan traditional spaces agar diperoleh passive cooling dan terbentuk iklim mikro pada bangunan yang diperlukan untuk sistem penghawaan alami.

Berikut adalah penerapan Sky Court yang terdapat dalam bangunan Apartemen Edificio Verde Avignon:

Green Wall Merupakan strategi pengendalian termal dengan cara pengadaan vegetasi di fasad atau dinding bangunan agar diperoleh insulasi termal dan passive cooling sehingga terbentuk iklim mikro pada bangunan yang dieprlukan untuk system penghawaan alami.

Cooling Effect pada bangunan bertujuan untuk mendinginkan udara secara pasif atau upaya penurunan suhu oleh penguapan air tanpa bantuan alat mekanis. Cooling effect terletak pada penerapan kolam berenang di rooftop pada bangunan Edificio Verge Avignon.

Selain berfungsi sebagai aspek cooling effect, kolam berenang pada bangunan Edificio Verge Avignon Apartment ditujukan untuk memenuhi fasilitas bagi penghuni apartemen

Source: Apartemen Edificio Verde Avignon

Source: Charm Premier Grand Gotenyama Source: Apartemen Edificio Verde Avignon

Green roof pada bangunan ini termasuk kedalam Intensive Garden karena memiliki pohon yang cenderung besar maka dibutuhkan media tanam yang tebal juga (dapat mencapai ketebalan 1,5 m). Pilih pohon yang memiliki akar serabut agar akar tidak terlalu dalam

Source: Apartemen Edificio Verde Avignon

Skycourt menngunakan vegetasi yang disesuaikan dengan ruang, struktur bangunan, waterproof, irigasi dan drainasenya. contoh vegetasi yang digunakan adalah lavender (Lavandula).

Green wall pada bangunan ini masuk kedalam strategi Living wall/biowalls. Living walls Berupa dinding modular. Umumnya terbuat dari Vertical Greening Module (VGM) berbahan plastic polypropylene lengkap dengan geotextile, sistem irigasi dan media tanam yang disusun vertical untuk dipasangkan pada dinding bangunan.

Source: Apartemen Edificio Verde Avignon