BAB 2 PENGENDALIAN TERMAL

PENGENDALIAN TERMAL

SAINSBANG D

KELOMPOK 1 Naufal Ibra Syahroni (210606110025) Shafiq Gilang Saputra (210606110044) Maulana Izzuddin Jasim (210606110073)

FAKTOR KENYAMANAN THERMAL Faktor kenyamanan thermal berdasarkan sumbernya dapat dibagi 2, yaitu

faktor lingkungan 1. suhu/temperatur udara 2. kelembapan udara 3. kecepatan angin 4. radiasi thermal

faktor personal 1. tingkat aktivitas 2. pakaian pengguna

1.SUHU UDARA Penyebab utama terjadinya perubahan dan perbedaan suhu udara adalah perbedaan intensitas radiasi panas matahari. Faktor penentu penerimaan intensitas radiasi tersebut dipengaruhi oleh

faktor penentu iklim dan cuaca 1. rotasi bumi 2. revolusi bumi 3. kondisi langit (gas/debu/awan) 4. topografi dan elevasi bumi MAKIN PANAS UDARA, MAKA TUBUH MAKIN MEMPEROLEH PANAS, TERUTAMA DENGAN CARA KONVEKSI, KONDUKSI, DAN RADIASI

2.KELEMBAPAN UDARA Nilai kelembapan udara adalah indikator banyaknya kandungan uap udara. Makin banyak uap airnya maka udara semakin lembap

cara pengukuran kelembapan udara 1. absolute humidity 2. saturation point humidity 3. relative humidity absolute humidity (AH) adalah jumlah uap air dalam unit massa udara g/kg atau g/m3 saturation point humidty (SH) adalah jumlah uap air yang dapat dikandung oleh suhu tertentu g/kg, kg/m3, g/m3 relative humidity adalah perbandingan AH terhadap SH x 100%

sumber uap udara berasal dari 1. penguapan air permukaan 2. penguapan air tanah 3. respirasi dan transpirasi KELEMBAPAN UDARA SANGAT MEMENGARUHI PEROLEHAN KENYAMANAN THERMAL. MAKIN LEMBAB UDARA MAKA SEMAKIN SUKAR KERINGAT MENGUAP, SEHINGGA PELEPASAN PANAS TUBUH TERHAMBAT

FAKTOR KENYAMANAN THERMAL 3.KECEPATAN UDARA Udara bergerak karena 2 hal, yaitu perbedaan suhu dan perbedaan tekanan. udara bergerak dari zona bersuhu dingin menuju panas, dan dari zona bertekanan tinggi menuju ke zona bertekanan rendah

4.RADIASI THERMAL Raiasi matahari menyebabkan udara dan permukaan bumi panas.

Pantulan panas pada siang hari dan reradiasi panas saat malam hari dari permukaan bumi juga meningkatkan suhu udara diatasnya

Untuk mencapai kenyamanan thermal di Indonesia, kecepatan udara yang diperlukan adalah 0.6 m/s sampai 1.5 m/s. Udara harus bergerak dengan arah yang tepat dan kecepatan gerak yang cukup agar dapat diperoleh kenyamanan thermal KECEPATAN GERAK UDARA HARUS CUKUP AGAR UDARA YANG YANG LEBIH PANAS DAN LEBIH LEMBAB DAPAT SEGERA DIGANTIKAN OLEH UDARA YANG LEBIH DINGIN DAN LEBI KERING, SEHINGGA TUBUH DAPAT MENCAPAI KESEIMBANGAN TERMAL MELALUI PENGUAPAN KERINGAT

faktor perolehan radiasi panas matahari yang mempengaruhi peningkatan suhu udara sebagai berikut 1. jenis material permukaan 2. sudut jatuh sinar matahari terkait waktu pada suatu lokasi, posisi matahari 3. lokasi di bumi terkait pola lintasan matahari 4. orientasi bangunan dan bukaan PEMILIHAN MATERIAL PERMUKAAN SERTA ORIENTASI BANGUNAN DAN BUKAAN AKAN MENENTUKAN PEROLEHAN RADIASI DAN PANAS MATAHARI YANG DAPAT MENINGKATKAN SUHU UDARA DAN MEMPENGEARUHI PEROLEHAN KENYAMANAN THERMAL

KENDALA KENYAMANAN THERMAL Kondisi cuaca yang diperlukan atau paling optimal untuk mencapai kenyamanan termal di Indonesia, yakni:

SEMAKIN BANYAK ATAU MAKIN BESAR KENDALA

Suhu Udara 24 °C<T<26 °C KENYAMAN TERMAL SEMAKIN SULIT DICAPAI

Kelembapan Udara 40%<RH<60%

Kendala perolehan kenyamanan termal di setiap zona iklim bersifat spesifik. Untuk INdonesia sendiri beriklim tropis basah, kendala utama perolehan kenyamanan termal yaitu :

SUHU UDARA TINGGI (high air-temperature)

KELEMBAPAN UDARA TINGGI(high airhumidity)

KECEPATAN UDARA RENDAH (low airspeed)

KETIDAKNYAMANAN TERMAL

KETIDAKNYAMANAN TERMAL

Kecepatan Udara 0,6 m/det v < 1,5 m/det

Antisipasi atas kendala yang terjadi harus dilakukan pada kondisi tertentu. Modifikasi iklim menjadi iklim mikro diharapkan tidak hanya mengandalkan teknik pasif desain bangunan, tapi juga teknik aktif oleh peralatan mekanis seperti AC, exhaust, dan sejenisnya.

Contoh antisipasi kendala termal di Indonesia: 1. Reduce solar-heat gain (mengurangi perolehan panas dari radiasi matahari).

2. Increase passive-cooling effect (tingkatkan efek pendinginan secara pasif).

3. Optimize natural-ventilation system (pengoptimaliasi sistem penghawaan alami)

STRATEGI PENGENDALIAN THERMAL

SHADE & FILTER SHADE

Strategi pengendalian termal menggunakan sun shader, sun shader merupakan komponen pada fasad bangunan atau bagian bangunan ynag berfungsi sebagai pembayang sinar matahari

FILTER

1.SHADING DEVICES

Shading devices/peneduh terbagi menjadi 3 tipe, yakni horizontal devices vertical devices gabungan (egg-crate) dari ke 3 tipe tersebut, seiring berkembangnya teknologi, maka muncul modifikasi modifikasi sebagai berikut

Strategi pengendalian termal menggunakan sun filter, sun filter merupakan komponen pada fasad bangunan yang berfungsi sebagai penyaring sinar matahari egg-crate

Strategi shade & filter : 1. shading devices 2. recessed sun spaces 3. transitional spaces 4. secondary skin 5. double glass 6. absorbing & reflective glass 7. low e-glass 8. pemiilihan kaca

bahama shutter

horizontal fixed

vertical moveable

perforated overhang

vertical fixed

awning

pertimbangan dimensi shading devices 1. kebutuhan pembayangan 2. kebutuhan view 3. kebutuhan estetika pada bagian yang terbayang, diperoleh radiasi termal yang lebih sejuk

SHADE & FILTER 2.RECESSED SUN SPACES

Sebuah subtract suatu fasad lantai bangunan sehingga diperoleh pembayangan terhadap radiasi panas matahari

transitional spaces berdampak pada efektifitas ruang terbuka untuk sirkulasi udara alami

pertimbangan dimensi recessed sun spaces recessed sun spaces ini biasanya berupa balkon di tiap eksterior lantai sebagai area transisi thermal secara mikro

pertimbangan dimensi recessed sun spaces 1. kebutuhan pembayangan 2. kebutuhan view 3. kebutuhan estetika

3.TRANSITIONAL SPACES Subtract pada bangunan dengan dimensi yang cukup besar sebagai pembayang radiasi sinar matahari dan ruang transisi, sehingga memperoleh iklim mikro

1. kebutuhan pembayangan 2. kebutuhan estetika

4.SECONDARY SKIN

Selubung terluar yang berfungsi sebagai filter radiasi sinar matahari tiap jenis secondary skin memiliki teknis pemasangan tertentu agar sirkulasi udara tetap lancar

pertimbangan pengadaan secondary skin 1. kebutuhan filter 2. kebutuhan view

SHADE & FILTER 5.DOUBLE GLASS

Double glass adalah kaca ganda yang digunakan untuk memfilter transmisi radiasi panas matahari masuk kedalam bangunan

absorbing glass adalah kaca tunggal dengan pemberian sedikit warna dari logam sehingga memiliki kemampuan untuk menyerap energi radiasi panas matahari reflective glass adalah kaca tunggal dengan lapisan (coating) campuran oksida logam sehingga memiliki kemampuan untuk memantulkan energi radiasi panas matahari

Keuntungan dari pemasangan double glass adalah dapat mereduksi bising dari luar, sehingga akustik ruang didalam menjadi lebih kedap. Juga dapat menurunkan beban energi AC

6.ABSORBING & REFLECTIVE GLASS

Setiap jenis kaca memiliki kemampuan spesifik terkait radiasi matahari 1. kemampuan terhadap radiasi panas dan cahaya 2. kemampuan terhadap radiasi cahaya 3. kemampuan perolehan panas relatif 4. koefisien peneduh secara teoritis, jumlah total dari absorbing + reflectance + transmittance pada energi bernilai 1 atau 100%

kemampuan absorbing dan reflective glass ditentukan oleh 1. ketebalan kaca 2. warna kaca

SHADE & FILTER 7.LOW E-GLASS

Low Emissivity Glass adalah kaca yang mampu memfilter penerimaan radiasi panas matahari.

Emisivitas adalah kemampuan permukaan material untuk melepas energi panas dengan cara radiasi

8. PEMILIHAN KACA

Penggunaan kaca khusus berupa double glass, absorb & reflective glass, dan low e glass adalah alternatif apabila teknik shading devices, recessed sun spaces, dan transitional spaces belum dapat mengantisipasi kendala radiasi panas matahari

pertimbangan pemilihan kaca yaitu

angka 0 = reflector angka 1 = penyerap

kualitas low e-glass ditentukan oleh 1. kualitas coating 2. lokasi coating material 3. jenis gas pengisi spacer 4. jenis kaca

1. kemampuan kaca dalam selectivity 2. perolehan kenyamanan termal dan efek silau 3. energi operasional 4. view, ekonomi, estetika, dan perawatan Selectivity adalah hasil bagi atau rasio antara angka transmittance dari light characteristic terhadap angka solar faktor

Zone Strategi pengendalian termal melalui pengaturan orientasi bangunan (alokasi bukaan) terkait penerimaan radiasi panas matahari dan alokasi zona bangunan yang dapat digunakan sebagai oenahan radiasi panas matahari. Adapun strategi zone terdiri atas 2, yaitu :

Pertimbangan dalam Building Orientation Sudut jatuh sinar matahari tergantung pola lintasan matahari yang spesifik untuk setiap daerah di bumi Arah angin, untuk Indonesia dengan iklim tropis yang panas, radiasi panas matahari adalah kendala. Maka usahakan bukaan diletakkan difasad utara &selatan

Pertimbangan dalam Core Zone Arah datang radiasi panas matahari core di sisi timur atau barat bangunan.

Fungsi core berisi ruang-ruang servis, bukan prioritas dalam memperoleh kenyamanan termal.

Dapat disimpulkan pada strategi ini mengantisipasi kendala radiasi panas matahari, usahakan building orientation ke arah utara dan selatan. Sementara core dialokasikan pada sisi timur dan barat bangunan

Green Strategi pengendalian termal menggunakan vegetasi melalui desain lanskap dan pengadaan vegetasi pada bangunan, baik pada atap maupun dindingnya, sehingga diperoleh iklim mikro yang menunjang perolehan kenyamanan termal. Adapun 3 strategi green yang terdiri atas :

Pertimbangan dalam Landscape Memilih vegetasi yang mampu memberikan pembayangan secara optimal pada bagian yang dibutuhkan pada fasad (optimasi pembayangan) Penataan vegetasi agar terintergrasi dengan sistem penghawaan alami. (alokasi vegetasi)

Pertimbangan dalam Green Roof Jenis taman-taman intensif (intensive garden) atau taman ektensif (extensive garden) tergantung pemilihan vegetasi.

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

Dengan desain green roof yang tepat, dapat diperoleh insulasi teral yang efektif. Dari 100% panas yang diterima, sebanyak 87% panas dapat ditahan agar tidak masuk ke dalam bangunan.

Pertimbangan dalam Skycourt (taman gantung)

Pertimbangan dalam Green Wall

Jenis vegetasi yang tepat sesuai dengan ruangan yang tersedia.

Jenis vegetasi yang dapat tumbuh pada media tanam dangat terbatas.

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

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

Dapat disimpulkan pada strategi ini mengutamakan desain lanskap yang dapat menunjang kenyamanan termal, disarankan untuk membuat green roof pada atap datar betor dan beri vegetasi pada recessed sun spaces dan transtional spaces

Thermal Insulation Insulasi termal merupakan strategi pengendalian termal melalui penggunaan material yang mampu mereduksi perpindahan panas, perpindahan panas dapat direduksi karena material tersebut memiliki kemampuan konduksi panas (thermal radiation)

Kemampuan insulasi ditentukan oleh

termal

material

1. Konduktivitas Panas 2. Kerapatan massa 3. Transmitans Panas 4. Kapasitas Panas secara Spesifik

Strategi insulasi Termal

Bagaimana cara kerja isolasi termal?

Bahan isolasi termal membatasi laju aliran panas antar benda atau zat.

Bahan dengan konduktivitas termal terendah akan memberikan kinerja insulasi tertinggi.

1.

Insulative wall

2.

Thermal Mass

3.

Roof Thermal Insulation

1. Thermal Insulation (Roof Thermal Insulation) penggunaan material yang dapat berfungsi sebagai insulasi termal, sehingga dapat mereduksi perpindahan panas ke ruang di bawah atap. pemilihan insulasi termal tergantung pada sumber panas di luar atau di dalam bangunan

Material insulasi termal atap Glass wool dan rock wool (digunakan terutama di iklim dingin)

Aspal dan serat kayu (Digunakan di iklim panas)

Alumunium foil (digunakan di iklim panas)

Styrofoam (Digunakan pada iklim panas

2. Thermal Insulation (Insulative wall) pengendalian termal menggunakan material dinding bangunan dengan konduktivitas panas dan transmitan panas rendah, sehingga memiliki kemampuan menginsulasi panas, maka perpindahan panas yang masuk ke dalam bangunan dapat direduksi

Pertimbangan pemilihan material dalam insulative wall Kerapatan Massa Makin rendah Density maka semakin tersebut menghantarkan panas

rendah material

Warna dan Tekstur Makin muda warna dan makin halus tekstur maka akan semakin mudah memantulkan panas Kesimpulan Material dengan konduktivitas panas tinggi dan termal rendah yaitu logam Material dengan konduktivitas panas sedang dan termal sedang yaitu beton, batu alam dan batu bata Material dengan konduktivitas panas rendah dan termal tinggi yaitu kayu, PVC, glass wool Material tumbuhan memiliki insulasi termal yang lebih baik dari beton dan batu bata Material batu bata memiliki insulasi termal yang lebih baik dari batu alam

3. Thermal Insulation (Thermal Mass) pengendalian termal menggunakan dinding bangunan dengan density tinggi dan spesific heat capacity tinggi, sehingga memiliki kemampuan menghambat perpindahan panas masuk ke dalam bangunan

Pertimbangan pemilihan material dalam Thermal mass Kerapatan Massa Makin tinggi Density maka cenderung makin mudah menyimpan panas Ketebalan Makin tebal material, makin banyak panas dapat disimpan dan makin lama proses perpindahan panas Kesimpulan Masa termal lebih tepat digunakan di iklim panas kering (arid) yang mengalami fluktasi suhu ekstrim antara siang dan malam hari Di dalam hal seperti ini contoh material thermal mass adalah beton (shear wall), batu alam(cladding), dan tanah liat(reradiasi)

Cooling Effect strategi pengendalian termal melalui efek pendinginan, dalam hal ini udara didinginkan secara pasif tanpa bantuan alat mekanis oleh proses penguapan uap air. hal ini karena kandunga uap air pada udara menjadi bertambah (terjadi peningkatan kelembaban udara)

Matahari

Air sebagai salah unsur yang bisa menghantarkan panas maupun dingin . Air mempunyai kemampuan untuk berubah dari cair menjadi uap sehingga suhu udara disekitarnya menjadi lebih dingin.

Uap Air

Angin dengan suhu yang lebih rendah

Keuntungan dari sistem pendingin udara menggunakan kolam air antara lain: 1. Ramah Lingkungan

Studi Kasus Sederhana

Angin dengan suhu cukup tinggi

Pemanfaatan angin digunakan sebagai menyejukan suhu udara yang ada di site yang cukup tinggi dengan cara rekayasa penghawaan alami memanfaatkan angin untuk membawa titik titik air kedalam bangunan contohnya seperti membuat jalur bukaan yang didekatnya dekat dengan fitur air.

2. Efisien Energi 3. Biaya Rendah

Hal yang perlu digaris bawahi untuk meningkatkan sistem cooling effect pastikan sistem ventilasi/sirkulasi udara berjalan dengan baik, agar udara yang bertambah lembab oleh uap air tidak menghambat perolehan kenyamanan termal

TERIMA KASIH