1 kondisi iklim rata-rata dan analisa iklim · pdf filecurah hujan dari grafik curah hujan di...
TRANSCRIPT
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal1
1 KONDISI IKLIM RATA-RATA DAN ANALISA IKLIM
Kota Surabaya terletak antara 07.210 Lintang Selatan sampai dengan
112.540 Bujur Timur . wilayahnya merupakan dataran rendah dengan ketinggian
3-6 m di atas permukaan air laut, kecuali di sebelah selatan ketinggian 25-50 m
di atas permukaan air laut. Batas wilayah Surabaya:
Sebelah Utara : Selat Madura
Sebelah Timur : Selat Madura
Sebelah Selatan : Kabupaten Sidoarjo
Sebelah Barat : Kabupaten Gresik.
Analisa iklim berikut berdasarkan dari data iklim Surabaya tahun 2005.
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal2
TEMPERATURE (oC)
Dari grafik temperature di atas dapat dilihat bahwa kecenderungan
temperature tahunan di iklim tropis adalah rata. Temperatur tiap bulannya
tidak mengalami fluktuasi yang besar, dengan nilai diurnal 12.58C. Nilai yang
kecil bila dibandingkan dengan di iklim yang lain. Pada Bulan Agustus, nilai
rata-rata temperaturnya adalah yang paling dingin dibandingkan dengan bulan-
bulan yang lain dalam satu tahun, yaitu 26.88C. Sedangkan Bulan Oktober dan
November tercatat sebagai bulan yang paling panas dalam satu tahun, dengan
suhu 28.98C. Tetapi suhu minimum terendah terdapat pada Bulan Juli, yaitu
19.88C, dan suhu maksimum tertinggi terdapat pada Bulan November, yaitu
308C. Dari sini dapat dilihat bahwa Bulan Agustus adalah bulan terdingin, dan
Bulan November adalah bulan terpanas.
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agt Sept Okt Nov Des Rata2min 22.3 21 22.7 22 22 23.2 19.8 20.2 21 21.6 20.1 22.2 21.5max 34.8 34.6 34.6 33 32.5 32.8 32.8 33.2 34.5 34.9 35 34.7 34rata-rata 27.8 27.9 27.7 28 27.9 26.9 26.9 26.8 28.2 28.9 28.9 27.1 27.8
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
bulan
tem
pera
ture min
maxrata-rata
Figure 1. grafik temperatur satu tahun
Table 1. Data temperatur satu tahun
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal3
KELEMBABAN (%)
Dari data dan grafik Kelembaban di atas, dapat dilihat bahwa
kecenderungan kelembaban dalam satu tahun tidak jauh beda dengan
temperatur, yaitu rata, tidak mengalami fluktuasi yang berarti. Hal ini
terutama dilihat dari kelembaban rata-rata tiap bulan dalam satu tahun. Rata-
rata kelembaban tertinggi adalah di Bulan Maret, yaitu 83%, sedangkan rata-
rata kelembaban terendah adalah di Bulan Oktober, yaitu 73.3%. Yang terlihat
memiliki fluktuasi yang sedikit lebih besar adalah pada grafik kelembaban
minimum, di mana kelembaban terendah terdapat pada Bulan November, yaitu
31%. Sedangkan pada kelembaban maksimum, yang memiliki nilai paling tinggi
adalah di Bulan April yang mencapai 100%.
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agt Sept Okt Nov Des Rata2min 52 51 52 57 50 61 47 45 40 31 37 53 48max 95 97 97 100 97 98 98 93 87 87 98 98 95.4rata-rata 81.2 81.6 83 80 77 79.4 77.9 74 74.5 73.3 73.8 83.6 78.2
Table 2. Data kelembaban dalam satu tahun
0
20
40
60
80
100
120
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
bulan
kele
mba
ban
minmaxrata-rata
Figure 2. Grafik Kelembaban dalam satu tahun
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal4
ANGIN (knot)
Kondisi angin tahunan bila dilihat dari kecepatan rata-rata tiap bulan
dalam satu tahun, cenderung cukup rata terutama pada Bulan Januari sampai
Maret hanya berkisar di 6.1 sampai 6.4 knot, atau 3.05 sampai 3.2 m/s.
Memasuki Bulan Mei kecepatan angin bertambah dan mencapai puncaknya pada
Bulan Juni, yaitu 10.9 knot atau 5.45 m/s. Sedangkan kecepatan rata-rata angin
yang paling rendah adalah pada Bulan November, yaitu sebesar 4.4 knot atau
2.2 m/s. Sedangkan bila diperhatikan pada grafik kecepatan angin maksimum,
terdapat fluktuasi yang besar dari kecepatan angin tiap Bulannya kecuali Bulan
Oktober sampai Desember. Bahkan terdapat satu kondisi khusus yang terjadi di
Bulan April, di mana terdapat hari tertentu yang kondisi anginnya sangat
kencang, yaitu mencapai 40 knot, atau 20 m/s.
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agt Sept Okt Nov Des Rata2max 28 25 30 40 21 24 27 25 20 25 25 25 26.3rata-rata 6.1 6.4 6.1 6.4 10.2 10.9 7.7 7 6.7 5.3 4.4 7.2 7arahutama 330 320 300 60 160 80 90 100 100 330 350 330 212.5
frekuensibaratlaut
baratlaut barat timur timur timur timur timur timur timur timur timur
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
bulan
kece
pata
nan
gin
minmaxrata-rata
Table 3. Data angin dalam satu tahun
Figure 3. Grafik Kecepatan angin dalam satu tahun
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal5
LAMA PENYINARAN MATAHARI (%)
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa lama penyinaran matahari di iklim
tropis adalah sepanjang hari, meskipun terdapat bulan-bulan tertentuk yang
lama penyinaran mataharinya sedikit terganggu dengan adanya awan, yaitu
terjadi di Bulan Desember dan Januari, dengan angka 42.8% dan 45%.
Sedangkan durasi penyinaran matahari yang paling lama adalah pada Bulan
Agustus dan September, yaitu 95.7% dan 93.8%. Jadi bisa dipastikan bahwa
pada Bulan Agustus dan September kondisi langit sangat cerah, hanya sedikit
sekali awan yang menutupi.
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agt Sept Okt Nov Des Rata2sunshineduration 45 67.6 64.5 70 88.1 77.3 85.2 95.7 93.8 75.9 77.9 42.8 41.6
Table 4. Data lama penyinaran matahari dalam satu tahun
0
20
40
60
80
100
120
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agt Sept Okt Nov Des
bulan
suns
hine
dura
tion
sunshine duration
Figure 4. Grafik lama penyinaran matahari dalam satu tahun
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal6
CURAH HUJAN
Dari grafik curah hujan di atas, dapat dilihat bahwa hujan terjadi hampir
sepanjang tahun di iklim tropis. Setiap bulan di tahun 2005 terjadi hujan.
Hanya 4 bulan dalam satu tahun yang memiliki curah hujan sedikit, yaitu Bulan
Agustus sampai November. Curah hujan yang paling sedikit ada pada Bulan
Agustus dengan nilai 4.5 mm. Sementara pada bulan-bulan yang lain memiliki
curah hujan yang cukup tinggi. Curah hujan yang paling tinggi ada pada Bulan
Desember dengan nilai 393 mm.
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agt Sept Okt Nov Des Rata2hari 24 21 19 18 8 9 8 4 3 7 9 26 13mm 205.3 292.2 319 256 283 176 121 4.5 15.2 52.9 80.4 393 183.2
Table 5. Data curah hujan dalam satu tahun
Figure 5. Grafik curah hujan dalam satu tahun
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agt Sept Okt Nov Des
bulan
cura
hhu
jan
harimm
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal7
ANALISA IKLIM SATU TAHUN
Gambar di samping adalah
grafik dari seluruh data iklim yang
dibutuhkan untuk memprediksi
kondisi lingkungan termal di dalam
bangunan.
Dari grafik di samping,
tercatat Bulan Terdingin adalah
Bulan Agustus dengan suhu rata-rata
26.88C dan Bulan terpanas adalah
Bulan November dengan suhu rata-
rata 28.98C.
Pada Bulan terdingin yaitu
Agustus terdapat potensi dari
temperatur itu sendiri yang paling
dingin, kelembaban rata-rata, dan
kecepatan angin rata-rata. Yang jadi
masalah pada bulan ini adalah
sunhine duration yang sangat besar,
jadi matahari menyinari sepanjang
hari hampir tanpa awan, bangunan
terkena radiasi yang cukup besar.
Curah hujan yang sedikit juga
menjadi masalah di bulan ini.
Dengan sinar matahari yang tinggi
dan curah hujan yang sedikit, akan
menyebabkan keadaan iklim di luar
bangunan panas dan kering. Panas
dalam hal ini adalah panas dari
radiasi sinar matahari langsung,
untuk temperatur udaranya, Bulan
Agustus adalah yang paling dingin
dan paling nyaman.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
bulan
tem
pera
ture min
maxrata-rata
0
20
40
60
80
100
120
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
bulan
kele
mba
ban
minmaxrata-rata
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
bulan
kece
pata
nan
gin
minmaxrata-rata
0
20
40
60
80
100
120
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agt Sept Okt Nov Des
bulan
suns
hine
dura
tion
sunshine duration
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agt Sept Okt Nov Des
bulan
cura
hhu
jan
harimm
Figure 6. Grafik iklim dalam satu tahun
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal8
Untuk bulan yang paling panas adalah Bulan November. Masalah yang
ada pada bulan ini adalah temperatur udaranya yang tinggi, kecepatan angin
rendah, sunshine duration yang masih tinggi, dan curah hujan yang rendah.
Potensi yang ada pada bulan ini hanyalah terletak pada kelembabannya yang
rendah. Untuk sunshine duration memang masih lebih rendah dan curah hujan
masih lebih tinggi daripada Bulan Agustus. Hanya saja, dalam hitungan satu
tahun, sunshine duration masih tinggi, dan curah hujan masih sangat rendah.
Yang dirasakan di Bulan ini adalah suhu yang tinggi, radiasi matahari yang
tinggi, kondisinya kering karena jarang hujan, dan kecepatan angin yang sangat
rendah tidak mampu mengurangi hawa panas yang ada. Jadi kondisi paling tidak
nyaman terjadi di Bulan November.
Dari data iklim di atas bisa
didapat degree hour iklim yang
diambil dar suhu udara luar. Di sini
dapat dilihat bahwa overheating dan
underheating hampir sama tingginya.
Bahkan dari gambar 8 bisa dilihat
bahwa batang underheating lebih
tinggi daripada nilai overheating. Hal
ini menunjukkan bahwa iklim tropis
pada dasarnya masih memberi
kenyaman bagi manusia. Tetapi
desain dari bangunan merubah
kondisi tersebut.
DATA IKLIM : TEMPERATURE DAN GLOBAL IRRADIANCE 24 JAM
DEGREE HOUR IKLIM
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
AGT NOV
C-Kh
H+Kh
Figure 7. Degree hour dari data iklim
0
2
4
6
8
10
12
AGT NOV
NYAMANOVERHEATINGUNDERHEATING
Figure 8. kondisi kenyamanan iklim
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal9
BULAN AGUSTUS
Temperature min : 20.28C
Temperataure max : 33.28C
Temperature rata-rata : 26.88C
GLOBAL IRRADIANCE (Wh/m2)
HOUR
Toagt(0C) HORISONTAL NORTH EAST SOUTH WEST
1 22.4 0 0 0 0 02 22 0 0 0 0 03 21.6 0 0 0 0 04 21 0 0 0 0 05 20.6 0 0 0 0 06 20.2 0 0 0 0 07 20.5 116 168 326 40 408 21.4 292 270 421 93 939 23.8 476 365 460 141 141
10 28 637 444 433 180 18011 29.9 758 503 350 206 20612 31.4 809 528 216 216 21613 32.6 758 503 205 206 35014 33.2 637 444 180 180 43315 33 476 365 141 141 46016 32.2 292 270 93 93 42117 31 116 168 40 40 32618 29.1 0 0 0 0 019 27.4 0 0 0 0 020 26 0 0 0 0 021 25 0 0 0 0 022 24.2 0 0 0 0 023 23.5 0 0 0 0 024 22.8 0 0 0 0 0
223.625 167.83333 119.375 64 119.42
Table 6. Data temperature dan Global Irradiance tiap jam pada Bulanterdingin (Bulan Agustus)
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal10
BULAN NOVEMBER
Temperature min : 20.18C
Temperataure max : 358C
Temperature rata-rata : 28.98C
GLOBAL IRRADIANCE(Wh/m2)
HOUR
Tonov(0C) HORISONTAL NORTH EAST SOUTH WEST
1 22.67 0 0 0 0 02 22.21 0 0 0 0 03 21.68 0 0 0 0 04 21 0 0 0 0 05 21.5 0 0 0 0 06 20.1 13 4 4 4 47 20.46 194 55 484 101 558 21.5 408 107 570 144 1079 24.2 625 155 587 178 155
10 29.05 814 194 529 204 19411 31.25 960 221 409 222 22112 33 1023 265 232 232 23213 34.35 960 221 221 222 40914 35 814 194 194 204 52915 34.7 625 155 155 178 58716 33.8 408 107 107 144 57017 32.4 194 55 55 101 48418 30.3 13 4 4 4 419 28.45 0 0 0 0 020 26.72 0 0 0 0 021 25.6 0 0 0 0 022 24.7 0 0 0 0 023 23.9 0 0 0 0 024 23.12 0 0 0 0 0
293.792 72.375 147.9583 80.75 147.96
Table 7. Data temperature dan Global Irradiance tiap jam pada Bulanterpanas (Bulan November)
KONDISI IKLIM AGUSTUS
400
500
600
700
800
900
To agt
GLOBAL IRRADIANCEHORISONTALGLOBAL IRRADIANCENORTHGLOBAL IRRADIANCEEAST
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal11
Dari dua grafik kondisi iklim tersebut, bisa dilihat bahwa global
irradiance untuk bulan panas lebih besar daripada di bulan dingin. Kejadian ini
Figure 9. Kondisi Iklim Bulan Agustus
KONDISI IKLIM NOVEMBER
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
0 5 10 15 20 25 30
HOUR
To nov
GLOBAL IRRADIANCEHORISONTALGLOBAL IRRADIANCENORTHGLOBAL IRRADIANCEEASTGLOBAL IRRADIANCESOUTHGLOBAL IRRADIANCEWEST
Figure 10. Kondisi Iklim Bulan November
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal12
berlaku di sisi horizontal, barat, dan timur. Dari sisi selatan sama untuk bulan
panas dan dingin, sedangkan dari sisi utara bulan dingin justru memilki global
irradiance yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan bulan panas.
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal13
2 DESKRIPSI BANGUNAN
Bangunan yang akan diprediksi lingkungan termalnya adalah bangunan
pendidikan IAIN Sunan Ampel Surabaya, khususnya gedung perkuliahan klas B
Fakultas Tarbiyah yang lokasinya terletak di dalam kompleks IAIN Sunan Ampel
di Jalan A. Yani Surabaya.
Bangunan ini terdiri dari tiga lantai dengan bentuk denah persegi
panjang dengan rasio 1:2, tepatnya berukuran 12 x 24 m2. Bangunan ini memilki
10 ruang kelas yang disekat sempurna. Di bawah ini adalah gambar denah dari
gedung perkuliahan Fakultas Tarbiyah IAIN Sunan Ampel beserta deskripsi
bangunan berupa data dimensi, material, dan thermal properties. Untuk
gambar yang lebih jelas dan lebih lengkap bisa dilihat di lampiran.
Figure 11. Denah lantai 1 Figure 12. Denah lantai 2
Figure 13. Denah lantai 3Figure 14. Potongan AA
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal14
DATA DIMENSI BANGUNAN
DATA DIMENSI PARTISI
NORTH EAST SOUTH WEST TOTALP
(m)L
(m)A
(m) %P
(m)L
(m) A (m) %P
(m)L
(m)A
(m) %P
(m)L
(m)A
(m) % AREA
100 31224 11.5 186.9 67.72 15 11.5 101.22 58.68 24 11.5 204.7 74.17 15 11.5 101.2 59 594.06
2.7 2.2 89.1 32.28 2.7 2.2 71.28 41.32 2.7 2.2 71.28 25.83 2.7 2.2 71.28 41 302.94
100 312276 172.5 276 172.5 1521
LANTAI 1 LANTAI 2 LANTAI 3 TOTAL
JML A (m) % P (m)L(m) JML A (m) % P (m)
L(m) JML
A(m) % AREA
24 & 812& 3 312 100 24 & 8
12& 3 312 100 624
218.55 95.86 12,12,8,8,8,3 4 194.55 95.368 12,12,8,3 3.5 113.1 92.29 526.25 9.45 4.14 2.7 0.7 5 9.45 4.6324 2.7 0.7 5 9.45 7.714 28.35
228 204 122.5 1179
Table 8. Data dimensi bangunan
Table 9. Data dimensi partisi
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal15
DATA MATERIAL DAN THERMAL PROPERTIES
INTERNAL HEAT GAIN
material U Y sgf abs asg tlg dcr Rso sc sgfxsccncrte slab on ground
4 edges exposed 0.36 6 0.02brick single skin 120 mmplastrd both sides 15 mm 1.78 4.1 0.25 3 0.83 0.06
wood frame single6 mm clear glass 5 5 0.76 0.64 0 1 0.25 0.19
pitched roof,tiles,sarkingattic,plastrd board ceiling 2.59 2.6 0.65 0.5 1 0.04
Table 10. Data material dan thermal properties
HOUR
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 TOTAL
86800 86800 86800 86800 86800 86800 86800 86800 86800 781200 Wh
1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 1600 14400 Wh
88400 88400 88400 88400 88400 88400 88400 88400 88400 795600 Wh
Table 11. Internal Heat Gain.
Perkuliahan dimulai pada pukul 07.00-15.00. sehingga internal heat gain yang berasal dari tubuh manusia hanya berada pada jam-jam tersebut. Sedangkan lamputidak dinyalakan karena semua ruangan memiliki jendela yang menyebabkan semua ruangan tersebut mendapatkan cahaya matahari. Ketika malam hari lampu juga
tidak dinyalakan karena bangunan tidak digunakan.
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal16
3 LINGKUNGAN TERMAL BANGUNAN
Untuk memprediksi lingkungan termal bangunan, setelah data iklim,
data bangunan, dan internal heat gain didapat, terlebih dahulu dilakukan
perhitungan air change per hour (N) untuk siang dan malam. Pada siang hari
diasumsikan jendela dibuka mulai pukul 06.00-18.00. Pada malam hari
diasumsikan jendela ditutup pada pukul 18.00-06.00.
Untuk perhitungan air change per-hour digunakan rumus:
Untuk menghitung air change per-hour dibutuhkan nilai Q (air flow rate).
Untuk perhitungan Q (air flow rate) digunakan rumus1:
Dari perhitungan tersebut didapatkan nilai air change per-hour yang
berbeda untuk bulan panas dan dingin, siang dan malam.
o Agustus siang : 18.4
o Agustus malam : 2.62
o November siang : 11.5
o November malam : 2
Perbedaan ini disebabkan oleh kecepatan angin yang berbeda di bulan
yang berbeda. Kecepatan angin digunakan untuk menghitung p (tekanan).
Sedangkan perbedaan yang terjadi antara siang dan malam adalah karena
luasan bukaan yang berbeda.
1 Markus dan Morris, 1980, Building, Climate and Energy, London:Pitman Publishing Limited
3600×=VQN
()Τϕ/Φ9 21.121 Τφ1 0 0 1 297.12 353.01 Τµ ()()Τϕ/Φ9 15.809 Τφ1 0 0 1 344.64 365.73 Τµ ()135.05.02
22
1
21827.0 −∆×
+= smp
AA
AAQ
Equation 1. air change per hour
Equation 2. air flow rate
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal17
Setelah nilai air change per-hour didapatkan, maka perhitungan prediksi
lingkungan termal dalam bangunan sudah bisa dilakukan. Perhitungan yang
dilakukan adalah perhitungan pada bulan terdingin dan terpanas. Rumus-rumus2
yang digunakan dalam perhitungan tersebut antara lain:
Qs (opaque) = (A x U) x abs x Rso x G
Qs (transparent) = A x Sgf x G
Qv = 0.33 x N x V
()Τϕ/Φ9 15.887 Τφ1 0 0 1 255.12 565.41 Τµ ()qvqcQ
ToavTiav is
++= +
sQv = 0.33 x N x V x (Tot – Tav)
sQcg=A x U x (Tot – Tav)
sQcs=A x U x dcr x (Tot-tlg – Tav)
sQsg=A x asg x (Gt – Gav)
sQss=A x U x dcr x abs x Rso x (Gt-tlg – Gav)
()Τϕ/Φ9 15.898 Τφ1 0 0 1 246 430.05 Τµ ()qvqasQtTiavTit +
+=
Dengan menggunakan rumus-rumus di atas didapatkan lingkungan termal
bangunan. Untuk perhitungan lebih detail dapat dilihat di lampiran, yaitu
perhitungan pukul 06.00, 14.00, 20.00, 24.00 untuk bulan terdingin dan
terpanas. Dari perhitungan ini didapatkan profil temperatur selama 24 jam yang
akan dianalisa kenyamanan termalnya dengan menggunakan degree hours.
2 Szokolay, 1987, Thermal Design of Building, Canberra: RAIA Education Division.
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal18
PROFIL TEMPERATUR BULAN AGUSTUS
Toav = 26,80C
Tn = 17.6 + 0.31Toav = 25.9
GLOBAL IRRADIANCE(Wh/m2)
HOUR
Toagt(0C) Ti(0C)
Tn-2 Tn+2 H+Kh C-Kh HORISONTAL NORTH EAST SOUTH WEST
1 22.4 26.4 23.9 27.9 0 0 0 0 02 22 26.3 23.9 27.9 0 0 0 0 03 21.6 26.2 23.9 27.9 0 0 0 0 04 21 26 23.9 27.9 0 0 0 0 05 20.6 25.9 23.9 27.9 0 0 0 0 06 20.2 22.6 23.9 27.9 -1.29 0 0 0 0 07 20.5 27 23.9 27.9 116 168 326 40 408 21.4 27.9 23.9 27.9 292 270 421 93 939 23.8 29.7 23.9 27.9 1.76 476 365 460 141 141
10 28 32.4 23.9 27.9 4.536 637 444 433 180 18011 29.9 33.8 23.9 27.9 5.889 758 503 350 206 20612 31.4 34.7 23.9 27.9 6.831 809 528 216 216 21613 32.6 35.7 23.9 27.9 7.774 758 503 205 206 35014 33.2 36 23.9 27.9 8.117 637 444 180 180 43315 33 35.7 23.9 27.9 7.811 476 365 141 141 46016 32.2 31.4 23.9 27.9 3.51 292 270 93 93 42117 31 30.3 23.9 27.9 2.346 116 168 40 40 32618 29.1 28.8 23.9 27.9 0.873 0 0 0 0 019 27.4 28.2 23.9 27.9 0.263 0 0 0 0 020 26 27.7 23.9 27.9 0 0 0 0 021 25 27.3 23.9 27.9 0 0 0 0 022 24.2 27 23.9 27.9 0 0 0 0 023 23.5 26.8 23.9 27.9 0 0 0 0 024 22.8 26.6 23.9 27.9 0 0 0 0 0
-1.29 49.71
Table 12. profil temperature 24 jam Bulan Agustus
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal19
Dari grafik profil temperature Bulan Agustus dapat dilihat kondisi termal
di dalam bangunan pada bulan tersebut. Temperatur di dalam bangunan hampir
sepanjang tahun berada di atas temperatur di luar bangunan, atau dengan kata
lain suhu di dalam lebih panas daripada di luar. Tetapi hal ini tidak berlaku
pada pukul 16.00, 17.00, dan 18.00. Pada jam-jam tersebut suhu udara luar
adalah 32.20C, 310C, 29.10C, sedangkan suhu di dalam bangunan adalah 31.40C,
30.30C, 28.80C. Hal ini disebabkan karena pada pukul 16.00 dan 17.00, aktivitas
di dalam bangunan sudah tidak ada, sementara kondisi jendela masih terbuka
sehingga air change per-hour masih besar. Sedangkan pada pukul 18.00,
internal heat gain = 0, tetapi jendela sudah ditutup sehingga air change per
hour kecil, yaitu 2.62. Tetapi suhu di dalam bangunan tetap lebih rendah. Ini
disebabkan karena pada pukul 18.00 matahari sudah tidak bersinar sehingga
nilai G=0. Secara umum, suhu di dalam bangunan tidak berbeda terlalu jauh
dengan suhu di luar bangunan.
Dari grafik tersebut juga bisa dilihat bahwa kenyamanan sempat
dirasakan pada pukul 20.00-05.00 dan pukul 07.00-08.00. sedangkan pada pukul
Figure 15. Profil Temperature Agustus
PROFIL TEMPERATURE AGUSTUS
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
HOUR
To agt
Ti
Tn-2
Tn+2
GLOBAL IRRADIANCEHORISONTALGLOBAL IRRADIANCENORTHGLOBAL IRRADIANCE EAST
GLOBAL IRRADIANCESOUTHGLOBAL IRRADIANCE WEST
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal20
06.00 dicapai keadaan underheating dengan suhu 22.60C. Hal ini disebabkan
karena pada pukul 06.00 aktivitas masih belum berjalan sehingga Qi = 0,
jendela sudah terbuka sehingga air change per-hour besar, yaitu 18.4, dan suhu
di luar bangunan mencapai suhu minimum, yaitu 20.20C. Selebihnya keadaan
underheating yang terjadi. Suhu terpanas dicapai pada pukul 14.00, yaitu 360C.
Hal ini disebabkan karena suhu udara luar pada jam tersebut juga mencapai
titik tertinggi yaitu 33.20C. Keadaan ini juga diperkuat oleh global irradiance
dari sisi barat yang mencapai puncaknya pada pukul 15.00, tetapi sudah tinggi
pada pukul 14.00.
PROFIL TEMPERATUR BULAN NOVEMBER
Toav = 28,90C
Tn = 17.6 + 0.31Toav = 26.60CGLOBAL IRRADIANCE(Wh/m2)
HOUR
ToNOV(0C) Ti(0C)
Tn-2 Tn+2 H+Kh C-Kh HORISONTAL NORTH EAST SOUTH WEST
1 22.67 28.4 24.6 28.6 0 0 0 0 02 22.21 28.3 24.6 28.6 0 0 0 0 03 21.68 28.1 24.6 28.6 0 0 0 0 04 21 28 24.6 28.6 0 0 0 0 05 21.5 28.2 24.6 28.6 0 0 0 0 06 20.1 24.4 24.6 28.6 -0.2 13 4 4 4 47 20.46 30.6 24.6 28.6 194 55 484 101 558 21.5 31.6 24.6 28.6 408 107 570 144 1079 24.2 33.2 24.6 28.6 625 155 587 178 155
10 29.05 35.8 24.6 28.6 7.279 814 194 529 204 19411 31.25 37.1 24.6 28.6 8.545 960 221 409 222 22112 33 38 24.6 28.6 9.46 1023 265 232 232 23213 34.35 39 24.6 28.6 10.45 960 221 221 222 40914 35 39.4 24.6 28.6 10.87 814 194 194 204 52915 34.7 39.2 24.6 28.6 10.62 625 155 155 178 58716 33.8 33.3 24.6 28.6 4.716 408 107 107 144 57017 32.4 32.2 24.6 28.6 3.639 194 55 55 101 48418 30.3 31 24.6 28.6 2.392 13 4 4 4 419 28.45 30.3 24.6 28.6 1.692 0 0 0 0 020 26.72 29.8 24.6 28.6 1.198 0 0 0 0 021 25.6 29.3 24.6 28.6 0.75 0 0 0 0 022 24.7 29 24.6 28.6 0.462 0 0 0 0 023 23.9 28.8 24.6 28.6 0.208 0 0 0 0 024 23.12 28.5 24.6 28.6 0 0 0 0 0
-0.2 72.28
Table 13. profil temperature 24 jam Bulan November
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal21
Dari grafik profil temperature Bulan November dapat dilihat kondisi
termal di dalam bangunan pada bulan tersebut. Temperatur di dalam bangunan
hampir sepanjang tahun berada di atas temperatur di luar bangunan, atau
dengan kata lain suhu di dalam lebih panas daripada di luar. Tetapi hal ini tidak
berlaku pada pukul 16.00, 17.00, dengan selisih yang tipis antara suhu luar dan
dalam. Pada jam-jam tersebut suhu udara luar adalah 33.80C, 32.40C,
sedangkan suhu di dalam bangunan adalah 33.30C dan 32.20C. Hal ini
disebabkan karena pada pukul 16.00 dan 17.00, aktivitas di dalam bangunan
sudah tidak ada, sementara kondisi jendela masih terbuka sehingga air change
per-hour masih besar.
Dari grafik tersebut juga bisa dilihat bahwa kenyamanan sempat
dirasakan pada pukul 24.00-05.00 dan pukul 07.00-09.00. sedangkan pada pukul
06.00 dicapai keadaan underheating dengan suhu 24.40C. Hal ini disebabkan
karena pada pukul 06.00 aktivitas masih belum berjalan sehingga Qi = 0,
jendela sudah terbuka sehingga air change per-hour besar, yaitu 11.5, dan suhu
Figure 16. Profil Temperature November
PROFIL TEMPERATURE NOVEMBER
-20
0
20
40
60
80
100
120
0 5 10 15 20 25 30
HOUR
To NOV
Ti
Tn-2
Tn+2
GLOBAL IRRADIANCEHORISONTALGLOBAL IRRADIANCENORTHGLOBAL IRRADIANCEEASTGLOBAL IRRADIANCESOUTHGLOBAL IRRADIANCEWEST
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal22
di luar bangunan mencapai suhu minimum, yaitu 20.10C. Selebihnya keadaan
underheating yang terjadi. Suhu terpanas dicapai pada pukul 14.00, yaitu
39.40C. Hal ini disebabkan karena suhu udara luar pada jam tersebut juga
mencapai titik tertinggi yaitu 350C. Keadaan ini juga diperkuat oleh global
irradiance dari sisi barat yang mencapai puncaknya pada pukul 15.00, tetapi
sudah tinggi pada pukul 14.00.
DEGREE HOUR
Dari grafik degree hour di atas dapat dilihat bahwa kondisi yang paling
banyak adalah kondisi overheating, di mana overheating di Bulan November
jauh lebih tinggi daripada di Bulan Agustus. Keadaan underheating sempat
dirasakan, tetapi sangat kecil dibandingkan dengan overheating, dan keadaan
underheating lebih besar di Bulan Agustus daripada Bulan November.
DEGREE HO UR
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
A GT NOV
C-Kh
H+Kh
Figure 17. Degree hour
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal23
Bila dibandingkan antara Degree hour bangunan dan degree hour iklim,
terdapat perbedaan yang cukup besar. Keadaan overheating pada degree hour
bangunan lebih tinggi daripada degree hour iklim, dan keadaan underheating
pada bangunan jauh lebih sedikit dibandingkan dengan degree hour iklim. Dari
sini dapat dilihat bahwa desain bangunan sangat mempengaruhi kondisi termal.
Dalam hal ini membuat suhu udara menjadi lebih panas.
WAKTU DAN DURASI KENYAMANAN
BULAN JAMAGT NYAMAN 1-5, 7-9
OVER 9 s/d 19UNDER 6
NOV NYAMAN 24-5, 7-9OVER 10 s/d 1UNDER 6
Table 14. waktu kenyamanan.
DEG REE HO UR IKL IM
- 4 0
- 3 0
- 2 0
- 1 0
0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
A G T NO V
C- K h
H+K h
Figure 18. Degree hour iklim
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal24
AGT NOVNYAMAN 12 9OVERHEATING 11 14UNDERHEATING 1 1
Dari grafik durasi kenyamanan dapat dilihat bahwa pada Bulan Agustus,
kondisi nyaman lebih banyak dirasakan daripada kondisi overheating dan
underheating. Sementara itu pada Bulan November, kondisi nyaman berkurang,
sementara kondisi overheating bertambah. Dari sini dapat disimpulkan bahwa
AC lebih banyak dibutuhkan di Bulan November daripada Agustus.
Table 15. durasi kenyamanan.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
AGT NOV
NYAMANOVERHEATINGUNDERHEATING
Figure 18. durasi kenyamanan
0
2
4
6
8
10
12
A GT NOV
NYA MA NO VE RHEATINGUNDERHEATING
Figure 19. durasi kenyamanan iklim
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal25
Bila dibandingkan antara kondisi kenyamanan bangunan dan kondisi
kenyamanan iklim, sangat jauh berbeda. Kondisi nyaman di iklim lebih sedikit
daripada dalam bangunan. Kondisi overheating juga mengalami hal yang sama.
Sedangkan untuk kondisi underheating pada iklim jauh lebih tinggi dibandingkan
dengan di dalam bangunan. Dari sini juga dapat disimpulkan bahwa desain
bangunan sangat mempengaruhi kondisi termal dan membuat suhu udara jauh
lebih panas sehingga AC sangat dibutuhkan.
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal26
4 PERAIN DESAIN DALAM KAITANNYA DENGANKENYAMANAN TERMAL
Bila dilihat dari analisa grafik profil temperatur dan degree hour, dapat
disimpulkan bahwa kondisi termal di dalam bangunan berbeda dengan di luar
bangunan, di mana keadaannya yaitu di dalam bangunan jauh lebih panas
daripada di luar bangunan. Di atas sudah disebutkan bahwa pada waktu-waktu
tertentu terjadi hal sebaliknya di mana disebabkan oleh aktivitas di dalam
bangunan dan air change per hour. Lalu bagaimana dengan peran desain
bangunan itu sendiri dalam memodifikasi iklim? Pada tabel 16 disebutkan
mateial pada setiap elemen bangunan. Tabel 17 dan figure 20 menunjukkan
panas yang disumbangkan oleh tiap-
tiap elemen bangunan dan
orientasinya.
Agt Nov %bangunan AreaU Q Q area
Floor 312 0.36N. wall 187 1.78 837.53 361.1679 67.7window 89.1 5 2841.3 4900.946 32.3E. wall 101 1.78 322.62 399.8683 58.7window 71.3 5 1616.7 8015.317 41.3S. wall 205 1.78 349.83 441.3814 74.2window 71.3 5 866.76 4374.454 25.8W. wall 101 1.78 322.73 399.8683 58.7window 71.3 5 1617.3 8015.317 41.3roof 312 2.59 4698.4 6172.586
BUILDINGELEMENT material
cncrte slab on groundFLOOR 4 edges exposed
brick single skin 120 mmWALL plastrd both sides 15 mm
wood frame singleWINDOW 6 mm clear glass
pitched roof,tiles,sarkingROOF attic,plastrd board ceiling
Table 16. material bangunan
Table 17. panas yang disumbangkan oleh elemen bangunan danorientasi
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal27
PERAN DESAIN DAN ORIENTASI
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Floor N. wall window E. wall window S. wall window W. wall window roof
AreaUAgt QNov Q
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa panas terbesar pada Bulan
Agustus disumbangkan oleh atap bangunan, kemudian jendela juga berperan
tapi tidak terlalu banyak, sedangkan dinding tidak terlalu berarti menyumbang
panas. Jendela yang paling banyak menyumbang panas adalah yang berada di
sisi utara, sementara sisi selatan merupakan penyumbang panas yang paling
kecil. Dinding sebelah utara juga yang menyumbang panas paling besar bila
dibandingkan dengan dinding di sisi-sisi yang lain. Hal ini disebabkan radiasi di
sisi utara pada Bulan Agustus memiliki nilai yang besar.
Pada Bulan November, penyumbang panas yang paling besar justru pada
jendela di sisi timur dan barat. Radiasi di kedua sisi ini memiliki nilai yang
tinggi dibanding kedua sisi lainnya. Penyumbang panas terbesar berikutnya
adalah dari atap.
Dari sini dapat disimpulkan bahwa sisi yang paling panas dari bangunan
adalah atap serta jendela di sisi barat dan timur. Di sini jendela di sisi barat
dan timur memiliki peran yang paling besar menyumbang panas. Sedangkan sisi
yang terdingin terletak pada sisi selatan. Hal ini juga disebabkan oleh area
jendela pada dinding. Di sisi timur, jendela memiliki area 41,3%. Hampir seluas
dinding. Hal ini juga terjadi di sisi barat. Sedangkan di sisi selatan, jendela
Figure 20. grafik peran desain dan orientasi
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal28
memiliki area 25,8%. Merupakan area yang paling kecil dari seluruh sisi. Hal
inilah yang menyebabkan area ini menyumbangkan panas yang paling kecil.
PERAN DESAIN
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Q Q
Area U Agt Nov
Floorwallwindowroof
Bila dilihat dari total area keseluruhan, dapat dipastikan bahwa
jendelalah yang menjadi penyumbang panas terbesar, terutama pada Bulan
November. Yang menduduki peringkat kedua adalah atap, dan penyumbang
terakhir adalah dinding.
Jendela berperan paling banyak dalam membuat bangunan menjadi lebih
panas karena di antara semua elemen, nilai u dari jendela memiliki nilai yang
paling tinggi, yaitu 5. Atap menduduki peringkat kedua dengan nilai u 2,59,
sedangkan dinding hanya 1,78. dari sini dapat dilihat bahwa jendela mempunyai
kemampuan menyalurkan panas paling besar.
Agt Novbangunan Area UQ Q
Floor 312 0.36wall 594.06 1.78 1832.705 1602.286window 302.94 5 6942.019 25306.03roof 312 2.59 4698.379 4698.379
Table 18. panas yang disumbangkan oleh total area elemenbangunan
Figure 21. grafik peran desain
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal29
5 DAFTAR PUSTAKA
Markus dan Morris, 1980, Building, Climate and Energy, London:Pitman
Publishing Limited
Szokolay, 1987, Thermal Design of Building, Canberra: RAIA Education Division
Surabaya dalam Angka 2005, Surabaya: Badan Pusat Statistik
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN SurabayaErnaning Setiyowati 3206 204 001
Desain Lingkungan Termal30
6 LAMPIRAN
BUILDINGELEMENT material
cncrte slab on groundFLOOR 4 edges exposed
brick single skin 120 mmWALL plastrd both sides 15 mm
wood frame singleWINDOW 6 mm clear glass
pitched roof,tiles,sarkingROOF attic,plastrd board ceiling
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version