konservasi energi selubung bangunan pada bangunan...

SNI 03- 6389- 2000

1 dari 39

Konservasi energi selubung bangunan pada bangunan gedung.

1. Ruang lingkup

1.1. Standar ini memuat kriteria perancangan, prosedur perancangan, konservasi energi dan rekomendasi dari selubung bangunan pada bangunan gedung yang optimal, sehingga penggunaan energi dapat effisien tanpa harus mengurangi dan atau mengubah fungsi bangunan, kenyamanan dan produktivitas kerja penghuni, serta mempertimbangkan aspek biaya.

1.2. Standar ini diperuntukkan bagi semua pihak yang terlibat dalam perancangan, pembangunan, pengoperasian dan pemeliharaan bangunan gedung untuk mencapai penggunaan energi yang effisien.

2. Acuan

a). ASHRAE, Standard on Energy Conservation in New Building Design, 1980.

b). ASEAN-USAID, Building Energy Conservation Project, ASEAN = Lawrence Berkeley Laboratory, 1992.

c). The Development & Building Control Division (PWD) Singapore : “Handbook on Energy Conservation in Buildings and Building Services”, 1992.

d). BOCA : International Energy Conservation Code, 2000.

3. Istilah dan definisi

Istilah dan definisi berikut berlaku untuk pemakaian standar ini.

3.1 absorbtansi radiasi matahari nilai penyerapan energi termal akibat radiasi matahari pada suatu bahan dan yang ditentukan pula oleh warna bahan tersebut.

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

3.3 faktor radiasi matahari (Solar Factor = SF) laju rata-rata setiap jam dari radiasi matahari pada selang waktu tertentu yang sampai pada suatu permukaan.

SNI 03- 6389- 2000

2 dari 39

3.4 fenestrasi bukaan pada selubung bangunan. Fenestrasi dapat berlaku sebagai hubungan fisik dan/atau visual ke bagian luar gedung, serta menjadi jalan masuk radiasi matahari. Fenestrasi dapat dibuat tetap atau dibuat dapat dibuka.

3.5 koeffisien peneduh (Shading Coefficient = SC) angka perbandingan antara perolehan kalor melalui fenestrasi, dengan atau tanpa peneduh, dengan perolehan kalor melalui kaca biasa/bening setebal 3 mm tanpa peneduh yang ditempatkan pada fenestrasi yang sama.

3.6 konservasi energi upaya mengeffisienkan pemakaian energi untuk suatu kebutuhan agar pemborosan energi dapat dihindarkan.

3.7 nilai perpindahan termal atap (Roof Thermal Transfer Value = RTTV) suatu nilai yang ditetapkan sebagai kriteria perancangan untuk penutup atap yang dilengkapi dengan skylight.

3.8 nilai perpindahan termal menyeluruh (Overall Thermal Transfer Value = OTTV) suatu nilai yang ditetapkan sebagai kriteria perancangan untuk dinding dan kaca bagian luar bangunan gedung yang dikondisikan.

3.9 selubung bangunan elemen bangunan yang menyelubungi bangunan gedung, yaitu dinding dan atap tembus atau yang tidak tembus cahaya dimana sebagian besar energi termal berpindah melalui elemen tersebut.

3.10 sudut bayangan horisontal sudut proyeksi dari sirip vertikal terhadap orientasi dinding di mana positip bila di sebelah kanan dinding dan negatip bila di sebelah kiri dinding.

3.11 sudut bayangan vertikal sudut proyeksi dari sirip horisontal terhadap bidang horisontal dan selalu dianggap positip.

3.12 transmitansi tampak transmitansi dari suatu bahan kaca khusus terhadap bagian yang tampak dari spektrum radiasi matahari.

3.13 transmitansi termal Koeffisien perpindahan kalor dari udara pada satu sisi bahan ke udara pada sisi lainnya.

SNI 03- 6389- 2000

3 dari 39

4. Kriteria perancangan

4.1. Persyaratan

Selubung bangunan harus memenuhi persyaratan-persyaratan sebagai berikut:

4.1.1. Berlaku hanya untuk komponen dinding dan atap pada bangunan gedung yang dikondisikan.

4.1.2. Perolehan panas radiasi matahari total untuk dinding dan atap tidak boleh melebihi nilai perpindahan panas menyeluruh sebagaimana tercantum di dalam standar ini.

4.1.3. Untuk membatasi perolehan panas akibat radiasi matahari lewat selubung bangunan, yaitu dinding dan atap, maka ditentukan nilai perpindahan termal menyeluruh untuk selubung bangunan tidak melebihi 45 Watt/m2.

4.2. Dinding luar

4.2.1. Nilai perpindahan termal menyeluruh.

4.2.1.1. Nilai perpindahan termal menyeluruh atau OTTV untuk setiap bidang dinding luar bangunan gedung dengan orientasi tertentu, harus dihitung melalui persamaan :

OTTV = α.[(Uw x (1 – WWR)] x TDEk + (SC x WWR x SF) + (Uf x WWR x ΔT) ......(4.2.1.1)

dimana :

OTTV = nilai perpindahan termal menyeluruh pada dinding luar yang memiliki arah atau orientasi tertentu (Watt/m2).

α = absorbtansi radiasi matahari. [ tabel 4.2.2.(1) dan 4.2.2.(2) ].

Uw = transmitansi termal dinding tak tembus cahaya (Watt/m2.K).

WWR = perbandingan luas jendela dengan luas seluruh dinding luar pada orientasi yang ditentukan.

TDEk = beda temperatur ekuivalen (K).(lihat tabel 8)

SC = koeffisien peneduh dari sistem fenestrasi.

SF = faktor radiasi matahari (W/m2).

Uf = transmitansi termal fenestrasi (W/m2.K).

ΔT = beda temperatur perencanaan antara bagian luar dan bagian dalam (diambil 5K).

4.2.1.2. Untuk menghitung OTTV seluruh dinding luar, digunakan persamaan sebagai berikut

OTTV = 0i 02 01

i0i2021 01

A .................... A A)OTTV (A ................. )OTTV (A ) OTTV A(

++×++×+×

....….(4.2.1.2)

SNI 03- 6389- 2000

4 dari 39

dimana :

A0i = luas dinding pada bagian dinding luar i (m2). Luas ini termasuk semua permukaan dinding tak tembus cahaya dan luas permukaan jendela yang terdapat pada bagian dinding tersebut.

OTTVi = nilai perpindahan termal menyeluruh pada bagian dinding i sebagai hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan (4.2.1.1)

4.2.2. Absorbtansi radiasi matahari ( α )

Nilai absorbtansi radiasi matahari ( α ) untuk beberapa jenis permukaan dinding tak tembus cahaya dapat dilihat pada tabel 4.2.2.(1) dan 4.2.2.(2).

Tabel 4.2.2.(1) Nilai absorbtansi radiasi matahari untuk dinding luar dan atap tak tembus cahaya

Bahan dinding luar α Beton berat 1) 0,91 Bata merah 0,89 Beton ringan 0,86 Kayu permukaan halus 0,78 Beton ekspos 0,61 Ubin putih. 0,58 Bata kuning tua. 0,56 Atap putih 0,50 Seng putih 0,26 Bata gelazur putih. 0,25 Lembaran alumunium yang dikilapkan. 0,12

1) untuk bangunan nuklir.

Tabel 4.2.2.(2) Nilai absorbtansi radiasi matahari untuk cat permukaan dinding luar

Cat permukaan dinding luar α Cat permukaan dinding luar α Hitam merata 0,95 Pernis hijau. 0,79 Pernis hitam 0,92 Hijau medium. 0,59 Abu-abu tua 0,91 Kuning medium. 0,58 Pernis biru tua 0,91 Hijau / biru medium. 0,57 Cat minyak hitam. 0,90 Hijau muda. 0,47 Coklat tua. 0,88 Putih semi kilap. 0,30 Abu-abu / biru tua. 0,88 Putih kilap. 0,25 Biru / hijau tua 0,88 Perak. 0,25 Coklat medium 0,84 Pernis putih 0,21

4.2.3. Transmitansi termal (U)

4.2.3.1. Untuk dinding tak tembus cahaya dan fenestrasi yang terdiri dari beberapa lapis komponen bangunan, maka besarnya U dihitung dengan rumus :

SNI 03- 6389- 2000

5 dari 39

U = TotalR1

.............……………………………………………………... (4.2.3.1)

dimana :

Rtotal = Resistansi termal total = ∑=

=

ni

iiR

0

4.2.3.2. Resistansi termal, terdiri dari:

a). Resistansi lapisan udara luar (RUL)

Besarnya nilai RUL ditunjukkan pada tabel 4.2.3.2.a.

Tabel 4.2.3.2.a. Nilai R lapisan udara permukaan untuk dinding dan atap

Jenis permukaan Resistansi Termal R (m2.K/Watt)

Emisifitas tinggi 1) 0,120 Permukaan dalam ( RUP ) Emisifitas rendah.2) 0,299 Permukaan luar ( RUL ) Emisifitas tinggi 0,044

Keterangan : Emisifitas tinggi adalah permukaan halus yang tidak mengkilap (non reflektif) Emisifitas rendah adalah permukaan dalam yang sangat reflektif, seperti alumunium foil.

b). Resistansi termal bahan (RK)

RK = kt .........……………………………………………………….….. (4.2.3.2.2)

dimana : t = tebal bahan ( m ). k = nilai konduktifitas termal bahan ( Watt/m.K) Besarnya harga k untuk berbagai jenis bahan dapat dilihat pada tabel 4.2.3.2.b.

c). Resistansi termal rongga udara (RRU)

Nilainya ditunjukkan pada tabel 4.2.3.2.c.

d). Resistansi termal lapisan udara permukaan (RUP)

Nilainya seperti ditunjukkan pada tabel 4.2.3.2.a.

4.2.4. Beda temperatur ekuivalen.

Beda temperatur ekuivalen (TDEk) dipengaruhi oleh :

a) tipe, massa dan densitas konstruksi.

b) intensitas radiasi dan lamanya penyinaran.

c) lokasi dan orientasi bangunan.

d) kondisi perancangan.

SNI 03- 6389- 2000

6 dari 39

Untuk menyederhanakan perhitungan OTTV, nilai TDEk untuk berbagai tipe konstruksi tercantum pada tabel 4.2.4.

Tabel 4.2.3.2.b. Nilai k bahan bangunan

No. Bahan bangunan Densitas (kg/m3) K (W/m.K)

1 Beton 2.400 1,448 2 Beton ringan 960 0,303 3 Bata dengan lapisan plaster 1.760 0,807

4 Bata langsung dipasang tanpa plaster, tahan terhadap cuaca. 1,154

5 Plasteran pasir-semen 1.568 0,533 6 Kaca lembaran 2.512 1,053 7 Papan gypsum 880 0,170 8 Kayu lunak 608 0,125 9 Kayu keras 702 0,138

10 Kayu lapis 528 0,148 11 Glasswool 32 0,035 12 Fibreglass 32 0,035 13 Paduan alumunium 2.672 211 14 Tembaga 8.784 385 15 Baja 7.840 47,6 16 Granit 2.640 2,927 17 Marmer/terazo/keramik/mozaik 2.640 1,298

Tabel 4.2.3.2.c. Nilai R lapisan rongga udara. Resistansi termal (m2.K/W) No. Jenis celah udara 5 mm 10 mm 100 mm

RRU untuk dinding Rongga udara vertikal (aliran panas secara horisontal)

1. Emisifitas tinggi. 0,110 0,148 0,160 1

2. Emisifitas rendah 0,250 0,578 0,606 RRU untuk atap Rongga udara horisontal/miring (aliran panas kebawah).

rongga udara horisontal. 0,110 0,148 0,174 rongga udara dengan kemiringan 22 ½ 0 0,110 0,148 0,165 1. Emisifitas

tinggi. rongga udara dengan kemiringan 450. 0,110 0,148 0,158

rongga udara horisontal. 0,250 0,572 1,423 rongga udara dengan kemiringan 22 ½ 0 0,250 0,571 1,095

2

2. Emisifitas rendah rongga udara dengan

kemiringan 450. 0,250 0,570 0,768

RRU untuk loteng 1. Emisifitas tinggi. 0,458 3 2. Emisifitas rendah 1,356

SNI 03- 6389- 2000

7 dari 39

Tabel 4.2.4. Beda temperatur ekuivalen untuk dinding

Berat/satuan luas (kg/m2) TDEk

Kurang dari 125 15 126 ~ 195 12 Lebih dari 195 10

4.2.5. Faktor rerata radiasi matahari

Faktor radiasi matahari dihitung antara jam 07.00 sampai dengan jam 18.00. Untuk bidang vertikal pada berbagai orientasi dapat dilihat pada tabel 4.2.5.

Tabel 4.2.5. Faktor radiasi matahari (SF, W/m2) untuk berbagai orientasi.1)

U TL T TG S BD B BL Orientasi

130 113 112 97 97 176 243 211

1). Berdasarkan data radiasi matahari di Jakarta.

Keterangan :

Rata-rata untuk seluruh orientasi SF = 147

U = utara TL = timur laut T = timur TG = tenggara S = selatan BD = barat daya B = barat BL = barat laut

4.2.6. Koeffisien peneduh (SC)

4.2.6.1. Koeffisien peneduh tiap sistem fenestrasi dapat diperoleh dengan cara mengalikan besaran SC kaca dengan SC effektif dari kelengkapan peneduh luar, sehingga persamaannya menjadi:

SC = SCk x SCEf ........………………………………………………………. (4.2.6.1)

dimana :

SC = koeffisien peneduh sistem fenestrasi. SCk = koeffisien peneduh kaca. SCEf = koeffisien peneduh effektif alat peneduh.

4.2.6.2. Angka koeffisien peneduh kaca didasarkan atas nilai yang dicantumkan oleh pabrik pembuatnya, yang ditentukan berdasarkan sudut datang 450 terhadap garis normal. Sebagai contoh, besarnya koeffisien peneduh kaca seperti ditunjukkan dalam gambar 4.2.6.2, berdasarkan data pabrik pembuat adalah SCk = 0,5.

4.2.6.3. Pengaruh tirai dan atau korden di dalam bangunan gedung, khususnya untuk perhitungan OTTV, tidak termasuk yang diperhitungkan.

SNI 03- 6389- 2000

8 dari 39

4.2.6.4. Perhitungan koeffisien peneduh effektif.

a). Bila sebuah jendela dilindungi atau diteduhi sebagian oleh sarana peneduh luar, maka:

1). Bagian yang ekspos dari jendela, menerima radiasi total IT .

2). Bagian yang diteduhi, menerima radiasi difus ID

Gambar 4.2.6.2. Sinar matahari jatuh pada bidang normal dengan sudut 450

b). Perolehan panas radiasi matahari dinyatakan dalam persamaan berikut:

H = (AEK x IT ) + (AS x ID).

H = (AEK x ID) + (AEK x IL) + (AS x ID).

H = (AEK x IL ) + {(AEK + AS ) x ID } ……………………………… [ 4.2.6.4.b.(1) ]

dimana : H = perolehan panas radiasi matahari. AEK = luas bagian jendela yang terekspos (exposed area). AS = luas bagian jendela yang terlindungi (shaded area). IT = radiasi total ( = ID + IL ). ID = radiasi difus. IL = radiasi langsung. A = luas jendela ( = AEK + AS ).

SNI 03- 6389- 2000

9 dari 39

Persamaan 4.2.6.4.2.b.(1), dapat ditulis menjadi :

H = (AEK x IL ) + (A x ID ) …………………….………….[ 4.2.6.4.b.(2) ]

c). Untuk kaca bening dengan ketebalan 3 mm dan tidak terlindung, perolehan panas radiasi matahari adalah:

H = A x IT ………………………………………………………….( 4.2.6.4.c )

d). Besarnya koeffisien peneduh tiap jam, dinyatakan dengan persamaan:

SC = TIA x

H ..…………………………………………………….[ 4.2.6.4.d.(1) ]

SC = T

DLEK

IA x )I (A )I (A ×+×

SC = T

DLEK

I

I )I A

A( +×

, atau

SC = T

D L

II IG x +

…………………………………………..[ 4.2.6.4.d (2) ]

dimana :

G = A

A EK , adalah fraksi luas bagian yang ekspos oleh radisi matahari langsung.

e). Nilai koeffisien peneduh (SC) dari suatu sarana peneduh untuk sehari penuh, harus dihitung dari perolehan panas radisi setiap jamnya, kemudian dijumlahkan untuk seluruh waktu 12 jam siang hari. Perolehan panas total ini kemudian dibagi dengan jumlah radiasi total IT, yang melalui kaca bening tak terlindungi setebal 3 mm untuk seluruh jam siang hari yang sama; guna mendapatkan harga SC pada hari tersebut

f). Secara matematis, perhitungan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut :

SCHARI =

∑

∑=

=

=

=

+

12

1T

12

1JDLEK

).A.I (

)A.I I.A (

J

J

J

………………………………………..…( 4.2.6.4.f )

g). Untuk menyederhanakan perhitungan, nilai SC suatu sarana peneduh untuk bulan-bulan tertentu dapat ditentukan berdasarkan data matahari yang berlaku pada hari-hari yang mewakili untuk bulan tersebut.

h). Dalam menentukan SC effektif dari suatu sarana peneduh, diperlukan untuk seluruh 12 bulan setahun.

SNI 03- 6389- 2000

10 dari 39

i) Untuk tidak memakan waktu dan karena tingkat ketelitian bukanlah faktor yang sangat kritis, maka perhitungan SC cukup didasarkan atas bulan-bulan representatif dalam setahun, yakni bulan Maret, Juni, September dan Desember. Hari-hari representatif dari keempat bulan tersebut adalah tanggal : 21 Maret, 22 Juni. 23 September dan 22 Desember.

j). Secara matematis, koeffisien peneduh effektif suatu sarana peneduh dapat dinyatakan sebagai berikut :

SCEF = ∑ ∑ ∑∑

∑ ∑∑∑+++

+++++++

J S D T T TM T

M D DLS DLJ DLDL

I I I I )I (G.I )I (G.I )I (G.I )I (G.I

...............(4.2.6.4.j )

dimana :

∑M = jumlah untuk bulan Maret.

∑J = jumlah untuk bulan Juni.

∑S = jumlah untuk bulan September.

∑D= jumlah untuk bulan Desember.

4.2.6.5. Menentukan nilai faktor “G”.

a). Fraksi luar bagian jendela yang ekspos oleh matahari, G, pada setiap waktu untuk suatu orientasi tertentu dapat ditentukan dengan geometri matahari.

b). Dengan mengetahui nilai SBV (Sudut Bayangan Vertikal) dan SBH (Sudut Bayangan Horisontal), nilai G untuk sirip horisontal, sirip vertikal dan pelindung matahari bentuk kotak segiempat dapat dihitung, dengan ketentuan sebagai berikut:

θ1 = SBV (selalu positif). [ Gambar 4.2.6.5.b.(1) ]

θ2 = SBH (positif untuk arah kanan dinding, negatif untuk arah kiri dinding). [ Gambar 4.2.6.5.b.(1) ]

Gambar 4.2.6.5.b.(1). Sudut Bayangan Vertikal dan Horisontal

ϕ1 = sudut proyeksi dari sirip horisontal terhadap bidang horisontal (dianggap positif). [Gambar 4.2.6.5.b.(2) ]

SNI 03- 6389- 2000

11 dari 39

ϕ2 = sudut proyeksi sirip vertikal terhadap orientasi dinding (positip bila di sebelah kanan dinding; negatip bila di sebelah kiri dinding).[Gambar 4.2.6.5.b.(2)]

Gambar 4.2.6.5.b.(2). Sudut proyeksi sirip horisontal dan vertikal

c). Sirip horisontal di atas jendela.

Sirip horisontal di atas jendela seperti ditunjukkan pada gambar 4.2.6.5.c.

Gambar 4.2.6.5.c : Denah jendela serta lubang cahaya dengan sirip horisontal di atas jendela

AS = P.sin ϕ1 + P.Cos ϕ1.tan θ1. = P.(sin ϕ1 + Cos ϕ1.tan θ1 ) AEK = A – AS .

A

A - 1

AA -A

A

A SSEK ==

A

A EK = 1 - AP

. (sin ϕ1 + cos ϕ1.tan θ1) , atau :

G1 = 1 – R1. (sin ϕ1 + cos ϕ1.tan θ1) …………...…………………….. (4.2.6.5.3) dimana : G1 = AEK/A, dan R1 = P/A, untuk proyeksi horisontal. Catatan G1 ≥ 0.

d). Sirip vertikal menerus

Untuk sirip vertikal menerus dalam suatu deret seperti pada gambar 4.2.6.5.d.

SNI 03- 6389- 2000

12 dari 39

Gambar 4.2.6.5.d Denah jendela serta lubang cahaya dengan sirip vertikal menerus

AS = P.Cos ϕ2.tan θ2. - P.sin ϕ2 = P.( Cos ϕ2.tan θ2 - sin ϕ2 )

A

A EK = 1 - AP

.( Cos ϕ2.tan θ2 - sin ϕ2 ), atau :

G2 = 1 – R2. ( cos ϕ2.tan θ2 - sin ϕ2 ) ………………………………( 4.2.6.5.d )

dimana :

G2 = AEK/A, dan R2 = P/A, untuk sirip vertikal.

Catatan G2 ≥ 0

e). Peneduh berbentuk Kotak

Sarana peneduh berbentuk kotak segiempat dan sirip kombinasi vertikal dan horisontal seperti ditunjukkan pada gambar 4.2.6.5.e.

G1 = 1 – R1. (sin ϕ1 + cos ϕ1.tan θ1)

G2 = 1 – R2.tan θ2.

Gambar 4.2.6.5.e. Peneduh dengan sirip horisontal dan vertikal

Karena G1 dan G2 bebas satu sama lainnya, maka efek kombinasi dari kedua komponen dapat dinyatakan sebagai berikut :

SNI 03- 6389- 2000

13 dari 39

G3 = G1 x G2 ……………………………………………….…………. (4.2.6.5.e)

Catatan G3 ≥ 0.

4.3. Penutup atap

4.3.1. Nilai perpindahan termal atap

4.3.1.1. Nilai perpindahan termal dari penutup atap bangunan gedung dengan orientasi tertentu, harus dihitung melalui persamaan :

RTTV = 0

Ekr r

A

) SF SC s(A ) ΔT s U s(A )TD U A .( ××+××+××α.......………...(4.3.1.1)

dimana : RTTV = nilai perpindahan termal atap yang memiliki arah atau orientasi tertentu

(Watt/m2). α = absorbtansi radiasi matahari. [ tabel 4-2.2.(1) dan 4-2.2.(2 )]. Ar = luas atap yang tidak tembus cahaya (m2 ). As = luas skylight (m2 ). A0 = luas total atap = Ar + As (m2). Ur = transmitansi termal atap tak tembus cahaya ( Watt/m2 .K). TDEk = beda temperatur ekuivalen (K). (lihat tabel 4-3.3). SC = koeffisien peneduh dari sistem fenestrasi. SF = faktor radiasi matahari (W/m2). Us = transmitansi termal fenestrasi (skylight) (W/m2 .K). ΔT = beda temperatur perencanaan antara bagian luar dan bagian dalam (diambil 5

K)

Bila digunakan lebih dari satu jenis bahan penutup atap, maka transmitansi termal rata-rata untuk seluruh luasan atap dihitung berdasarkan persamaan sebagai berikut :

Ur = rnr2 r1

rnrnr2r2r1r1

A .............. A A) U A ( ................. ) U A ( ) U A (

+++×++×+×

........………………... (4.3.1.2)

dimana :

Ur = transmitansi termal rata-rata atap (W/m2.K).

Ur1, Ur2, Urn = transmitansi termal dari berbagai bagian atap yang berbeda (W/m2.K).

Ar1, Ar2, Arn = luas dari berbagai jenis atap yang berlainan (m2).

Bila digunakan lebih dari satu jenis bahan penutup atap, maka berat atap rata-rata dapat dihitung berdasarkan persamaan sebagai berikut :

Wr = rnr2 r1

rnrnr2r2r1r1

A .............. A A) W A ( ................. ) W A ( ) W A (

+++×++×+×

.......………..….....(4.3.1.3)

dimana :

SNI 03- 6389- 2000

14 dari 39

Wr = berat atap rata-rata (kg/m2).

Wr1, Wr2, Wrn = berat dari jenis atap yang berlainan (kg/m2).

4.3.2. Transmitansi termal atap (Ur)

Nilai transmitansi termal maksimal penutup atap (Ur), ditunjukkan pada tabel 4.3.2.

Tabel 4.3.2. Nilai transmitansi termal atap (Ur ) maksimal

Berat per satuan luas atap (kg/m2) Transmitansi termal maksimal (W/m2.K)

Di bawah 50 1) 0,5

50 ~ 230 2) 0,8

diatas 230 3) 1,2

Keterangan : 1) Atap genteng. 2) Atap beton ringan. 3) Atap beton ketebalan > 6 inci ( 15 cm )

4.3.3. Beda temperatur ekuivalen atap (TDEk) Untuk menyederhanakan perhitungan nilai perpindahan termal atap , maka beda temperatur ekuivalen untuk berbagai penutup atap ditentukan sesuai tabel 4.3.3.

Tabel 4.3.3. Beda temperatur ekuivalen berbagai penutup atap

Berat atap per satuan luas (kg/m2) Beda temperatur ekuivalen (TDEk), K

kurang dari 50 24

50 ~ 230 20

lebih dari 230 16

4.3.4. Faktor radiasi matahari atap (SF)

Nilai faktor radiasi matahari untuk bidang horisontal yang dihitung antara jam 07.00 sampai dengan 18.00 adalah : SF = 316 Watt/m2.

4.3.5. Koeffisien peneduh atap (SC)

Koeffisien peneduh (SC) untuk skylight dari bahan plastik, tercantum pada tabel 4.3.5.

SNI 03- 6389- 2000

15 dari 39

Tabel 4.3.5. Koeffisien peneduh (SC) untuk skylight

Penahan (curb) Lengkung an (kubah = dome)

Transmi- tansi ( τ )

Diffuseringan (tembus cahaya)

Tingggi Perbandingan lebar terhadap tinggi

Koeffisien peneduh

(SC) 0 ∞ 0,61

230 5 0,58 Jernih 0,86 Ya 0,58 460 2,5 0,50

0 ∞ 0,99 230 5 0,88 Jernih 0,86 Tidak ada 460 2,5 0,80

0 ∞ 0,57 Bening, tembus cahaya

0,52 Tidak ada 460 2,5 0,46

0 ∞ 0,34 230 5 0,30

Bening, tembus cahaya

0,27 Tidak ada 460 2,5 0,28

Gambar 4.3.5. Skylight

5. Prosedur perancangan

5.1. Pada gambar 5.2 ditunjukkan diagram aliran proses perancangan OTTV, dan pada gambar 5.3.1.1 dan 5.3.2.1. diagram aliran proses perancangan RTTV.

5.2. Menentukan nilai OTTV. 5.2.1. Tentukan nilai OTTV pada setiap orientasi seperti pada diagram aliran proses perancangan OTTV pada gambar 5.2. dengan cara sebagai berikut:

a). tentukan nilai WWR (perbandingan antara luas jendela dan luas total dinding luar;

b). tentukan nilai Uw dan Uf;

c). tentukan nilai SC;

d). tentukan nilai TDEk dan ΔT;

e). hitung nilai SF.

SNI 03- 6389- 2000

16 dari 39

MULAI

Tentukan :Luas selubung, dan

WWR

Tentukan : a

Tentukan nilai : U

Tentukan : SC

Tentukan :SF, dan TDEQ

Hitung OTTVparsial

Hitung OTTV total

Periksa OTTV kurangdari 45 W/m2

SELESAI

Tentukan kembalia , SC, atau

WWR

Tidak

Gambar 5-2. Diagram aliran proses perancangan dinding luar

SNI 03- 6389- 2000

17 dari 39

5.2.2. Hitung nilai OTTV sesuai rumus 4.2.1.1.

5.2.3. Periksa apakah nilai OTTV total lebih besar atau lebih kecil atau sama dengan 45 Watt/m2.

a. bila nilai OTTV kurang dari 45 Watt/m2, maka perhitungan selesai;

b. bila nilai OTTV tersebut lebih besar dari 45 Watt/m2, maka perlu dikurangi dengan cara sebagai berikut:

1). menurunkan angka absorbtivitas;

2). mengurangi angka koeffisien peneduh;

3). ulangi perhitungan dengan nilai-nilai faktor yang baru tersebut sehingga nilai OTTV kurang dari 45 Watt/m2.

5.3. Menentukan nilai RTTV

5.3.1. Menentukan RTTV atap dengan skylight.

5.3.1.1. Tentukan nilai RTTV pada setiap orientasi seperti pada diagram aliran proses perancangan pada gambar 5.3.1.1, dengan cara sebagai berikut:

a). tentukan luas skylight As ;

b). tentukan luas atap Ar ;

c). tentukan nilai Ur dan Us;

d). tentukan nilai TDEk dan ΔT;

e). tentukan nilai SC;

f). hitung nilai SF.

5.3.1.2. Hitung nilai RTTV sesuai rumus 4.3.1.1

5.3.1.3. Periksa apakah nilai RTTV total lebih besar atau lebih kecil atau sama dengan 45 Watt/m2.

a). bila nilai tersebut kurang dari 45 Watt/m2, maka perhitungan selesai;

b). bila nilai tersebut lebih besar dari 45 Watt/m2, maka perlu dikurangi dengan cara sebagai berikut:

1). menurunkan angka absorbtivitas;

2). mengurangi angka koeffisien peneduh;

3). ulangi perhitungan dengan nilai-nilai faktor yang baru tersebut sehingga nilai RTTV kurang dari 45 Watt/m2.

SNI 03- 6389- 2000

18 dari 39

M U L A I

Tentukan :Luas lubang cahaya (As).

Luas atap.

Tentukan nilai : U

Tentukan nilai : TD Ek

Tentukan : SC

Hitung : RTTV parsial

Hitung : RTTV Total

Periksa RTTV kurangdari

45 Watt/m2

S E L E S A I

Tentukan kembali SC,Nilai U atau As

Tidak

Gambar 5.3.1.1. Diagram aliran proses perancangan atap

SNI 03- 6389- 2000

19 dari 39

5.3.2. Menentukan RTTV atap tanpa skylight.

5.3.2.1. Tentukan nilai RTTV pada setiap orientasi seperti pada diagram proses aliran perancangan pada gambar 5.3.2.1. dengan cara sebagai berikut :

a). Tentukan nilai Ur .

b). Bila nilai Ur kurang dari Ur maksimal, perhitungan selesai.

5.3.2.2. Hitung nilai RTTV sesuai rumus 4.3.1.1.

Tentukan nilai U

Periksa nilai Ukurang dari Umaksimum ?

SELESAI

Tentukan kembalikonstruksi atap Tidak

Gambar 5.3.2.1. Diagram aliran proses perancangan atap tanpa skylight.

6. Konservasi energi

6.1. Konservasi energi pada selubung bangunan, pengamatannya harus dilakukan dalam jangka waktu setahun. Pengaruhnya terutama pada penghematan pemakaian beban chiller.

6.2. Pengukuran dan pencatatan terhadap pemakaian beban chiller harus dilakukan secara teratur dalam jangka waktu setahun, sebelum dan sesudah dilakukan konservasi energi

6.3. Hubungan antara OTTV dan beban chiller secara umum dinyatakan dengan persamaan :

Beban chiller = k1 + k2.(OTTV). ......………………………………………..………..(6.3)

dimana :

SNI 03- 6389- 2000

20 dari 39

k1 = koeffisien regresi kombinasi dari faktor-faktor internal yang mempengaruhi beban chiller (seperti pencahayaan, orang, peralatan dan lain-lain).

k2 = k2A x k2B x k2C . k2A = koeffisien regresi ekuivalen untuk TDEk. k2B = koeffisien regresi ekuivalen untuk ΔT. k2C = koeffisien regresi ekuivalen untuk SF

6.4. Dari hasil penelitian negara tetangga terdekat dengan Indonesia, persamaan tersebut telah lebih dispesifikasikan menjadi bentuk :

HChiller = L0 + ( B x WWR x SC ) .....(Mbtu/m2.tahun) ………...………………….(6.4)

dimana :

HChiller = beban chiller per luas total selubung bangunan (jendela, dinding dan atap). L0 = beban chiller dari beban internal seperti pencahayaan, orang dan peralatan. = 786 Mbtu/m2 tahun = 230.400 kWh/m2.tahun. B = beban konduktif dari jendela, dinding dan atap. = 1.034 Mbtu/m2 tahun = 303.000 kWh/m2.tahun. 1 tahun = 3050 jam chiller beroperasi.

6.5. Selama belum dilakukan penelitian lebih lanjut di Indonesia, persamaan 6.4 mungkin dapat dipertimbangkan untuk digunakan di Indonesia.

6.6. Penghematan energi pada selubung bangunan bisa diperoleh dengan:

a). Mengganti warna cat dinding luar dari warna gelap ke warna yang lebih terang, (misalnya dengan mengganti warna cat dinding luar dari abu-abu tua menjadi warna putih) (modifikasi nilai α );

b). Memasang jendela dengan kaca ganda (modifikasi Uf);

c). Memasang Isolasi pada dinding dan atap (modifikasi Uw dan Ur);

d). Mengurangi angka perbandingan jendela luar dan dinding luar (modifikasi WWR);

e). Memasang alat peneduh pada jendela luar (modifikasi SC).

7. Rekomendasi

7.1. Umum

Untuk dinding konstruksi; atap, lantai, kaca dan plat beton yang merupakan bagian dari selubung bangunan untuk bangunan gedung yang luas jendela dan pintu kacanya lebih besar dari 50% dari luas total dinding, harus memenuhi ketentuan seperti ditunjukkan pada butir 7.2.1 sampai 7.2.3.

7.2. Klasifikasi dinding

Dinding yang berhubungan dengan selubung bangunan diklasifikasikan sesuai butir 7.2.1, 7.2.2, atau 7.2.3.

SNI 03- 6389- 2000

21 dari 39

7.2.1. Dinding di atas permukaan tanah

Dinding pada bagian luar bangunan dan seluruhnya di atas permukaan tanah atau bagian di atas permukaan tanah dari besmen atau dinding lantai satu yang lebih dari 15% berada di atas permukaan tanah.

7.2.2. Dinding di bawah permukaan tanah

Besmen atau dinding di bawah permukaan tanah yang berhubungan dengan dinding luar dan tidak kurang 85% berada di bawah permukaan tanah.

7.2.3. Dinding dalam

Dinding yang bukan dinding luar bangunan gedung dan yang memisahkan antara bagian ruang yang dikondisikan dan ruang yang tidak dikondisikan.

7.3. Kriteria

Komponen selubung bangunan harus memenuhi ketentuan sesuai tabel 7.3.(1), 7.3.(2), 7.3.(3) dan 7.3.(4), didasarkan pada prosentase dinding yang di kaca. Prosentase bagian dinding yang di kaca harus ditentukan dengan membagi total luas bukaan atau kaca (jendela dan pintu kaca) dari seluruh dinding di atas permukaan tanah dengan total luas selubung bangunan.

7.4. Susunan atap

Resistansi termal minimum (R) dari bahan isolasi yang dipasang antara rangka atap atau yang melekat pada penutup atap, mengikuti tabel 7.3.(1), 7.3.(2), 7.3.(3) atau 7.3.(4), didasarkan pada bahan konstruksi yang digunakan untuk susunan atap.

7.5. Lantai terhadap udara luar atau ruang yang tidak dikondisikan

Resistansi termal minimal (R) dari bahan isolasi yang dipasang antara rangka lantai maupun yang langsung melekat pada lantai harus mengikuti persyaratan seperti ditunjukkan dalam tabel 7.3.(1), 7.3.(2), 7.3.(3) atau 7.3.(4), didasarkan pada konstruksi bahan yang digunakan untuk lapisan lantai.

7.6. Dinding dalam

Resistansi termal minimal (R) dari bahan isolasi yang dipasang pada rongga dinding atau yang melekat menerus pada dinding dalam harus dipersyaratkan sesuai tabel 7.3.(1), untuk dinding di atas permukaan tanah, tanpa memperhitungkan luasan kaca, didasarkan pada jenis rangka dan bahan konstruksi yang digunakan pada lapisan dinding. Sambungan yang ditutup rapat harus mempunyai kelonggaran untuk mengembang dan menyusutnya bahan konstruksi.

SNI 03- 6389- 2000

22 dari 39

Tabel 7.3.(1) : Rekomendasi selubung bangunan jendela dan pintu kaca yang mempunyai luas 10% atau lebih kecil dari luas didinding diatas permukaan tanah

Unsur Kondisi/Nilai Skylights (Faktor U). 1 Plat beton atau dinding dibawah permukaan tanah (nilai R). R – 0

Jendela dan pintu kaca SHGC Faktor U PF < 0,25 Kecil kecil 0,25 ≤ PF < 0,50 Kecil kecil PF ≥ 0,50 Kecil kecil Susunan atap (Nilai R) Isolasi antara rangka Isolasi yang melekat Semua palang/rangka kayu R-13 R-11 Semua palang/rangka metal R-13 R-12 Plat beton Tidak ada R-11 Gordeng metal dengan balok panas R-19 R-12 Gordeng metal tanpa balok panas R-30 R-12 Lantai yang berada di atas udara luar atau ruang yang tidak di kondisikan (nilai R)

Isolasi antara rangka Isolasi yang melekat

Semua palang/rangka kayu R-0 R-0 Semua palang/rangka metal R-0 R-0 Plat beton Tidak ada R-0

Dinding di atas permukaan tanah. Tanpa rangka Rangka metal Rangka kayu

Dengan rangka Nilai R rongga. Tidak ada R-0 R-0 Nilai R yang melekat. Tidak ada R-0 R-0 CMU ≥ 8 inci, dengan isolasi yang menyatu

Nilai R rongga. Tidak ada R-0 R-0 Nilai R yang melekat. R-0 R-0 R-0 Dinding bata lainnya : Nilai R Rongga. Tidak ada R-0 R-0 Nilai R yang melekat. R-0 R-0 R-0

SNI 03- 6389- 2000

23 dari 39

Tabel 7.3.(2) : Rekomendasi Selubung Bangunan Jendela dan pintu kaca yang mempunyai luas 1diatas 0% tetapi tidak lebih besar dari pada 25% dari luas didinding diatas permukaan tanah

Unsur Kondisi/Nilai

Skylight (Faktor U). 1 Plat beton atau dinding dibawah permukaan tanah (nilai R). R - 0

Jendela dan pintu kaca SHGC Faktor U PF < 0,25 0,6 kecil 0,25 ≤ PF < 0,50 0,7 kecil PF ≥ 0,50 kecil kecil Susunan atap (Nilai R). Isolasi antara rangka Isolasi yang melekat Semua palang/rangka kayu R-19 R-14 Semua palang/rangka metal R-19 R-15 Plat beton Tidak ada R-14 Gordeng metal dengan balok panas R-25 R-15 Gordeng metal tanpa balok panas X R-15 Lantai yang berada di atas udara luar atau ruang yang tidak di kondisikan (nilai R)




Dengan rangka Nilai R rongga. Tidak ada R-0 R-0 Nilai R yang melekat. Tidak ada R-0 R-0 CMU ≥ 8 inci, dengan isolasi yang menyatu.


SNI 03- 6389- 2000

24 dari 39

Tabel 7.3.(3) : Rekomendasi Selubung Bangunan Jendela dan pintu kaca yang mempunyai luas diatas 25% tetapi tidak lebih besar dari 40% dari luas didinding diatas permukaan tanah

Unsur Kondisi/Nilai

Skylight (Faktor U). 1 Plat beton atau dinding dibawah permukaan tanah (nilai R). R - 0

Jendela dan pintu kaca SHGC Faktor U PF < 0,25 0,4 0,7 0,25 ≤ PF < 0,50 0,5 0,7 PF ≥ 0,50 0,6 0,7 Susunan atap (Nilai R). Isolasi antara rangka Isolasi yang melekat Semua palang/rangka kayu R-19 R-16 Semua palang/rangka metal R-25 R-17 Plat beton Tidak ada R-16 Gordeng metal dengan balok panas R-25 R-17 Gordeng metal tanpa balok panas X R-17 Lantai yang berada di atas udara luar atau ruang yang tidak di kondisikan (nilai R)






SNI 03- 6389- 2000

25 dari 39

Tabel 7.3.(4) : Rekomendasi Selubung Bangunan Jendela dan pintu kaca yang mempunyai luas diatas 40% tetapi tidak lebih besar dari 50% dari luas didinding diatas permukaan tanah

Unsur Kondisi/Nilai Skylight (Faktor U). 1 Plat beton atau dinding dibawah permukaan tanah (nilai R). R - 0

Jendela dan pintu kaca SHGC Faktor U PF < 0,25 0,3 0,7 0,25 ≤ PF < 0,50 0,4 0,7 PF ≥ 0,50 0,5 0,7 Susunan atap (Nilai R). Isolasi antara rangka Isolasi yang melekat Semua palang/rangka kayu R-19 R-16 Semua palang/rangka metal R-25 R-17 Plat beton Tidak ada R-16 Gordeng metal dengan balok panas R-25 R-17 Gordeng metal tanpa balok panas R-30 R-17 Lantai yang berada di atas udara luar atau ruang yang tidak di kondisikan (nilai R) Isolasi antara rangka Isolasi yang melekat





SNI 03- 6389- 2000

26 dari 39

Apendiks A

Contoh menghitung OTTV selubung bangunan pada bangunan gedung

A.1 Sketsa

SNI 03- 6389- 2000

27 dari 39

A.2 Menghitung nilai U

A.2.1 Untuk balok beton

Komponen Kb

R

film udara luar 0,044

ubin mosaic 1,2980,012

0,009

balok beton 442,1250,0

0,173

film udara dalam 0,120

Total R : 0,346

U = 0,346

1 R1= = 2,89 W/m2.K

Berat = ( 2640 x 0,012) + (2400 x 0,25) = 632 kg/m2.

TDEK = 10 K.

A.2.2 Untuk dinding bata

SNI 03- 6389- 2000

28 dari 39

Komponen Kb

R


ubin mosaic 12 mm 1,2980,012

0,009

dinding bata 115 mm 0,8070,115

0,143

plesteran semen 12 mm 533,0012,0

0,023

fibreglass 50 mm 0,0350,050

1,429

Papan gypsum 12 mm 0,1700,012

0,071

film udara dalam 0,120Total R : 1,839

U = 1,839

1 R1= = 0,5489 W/m2.K

Berat = (2640 x 0,012) + (1760 x 0,115) + (1568 x 0,012) + (32 x 0,05)+ + (880 x 0,012) = 265 kg/m2.

TDEK = 10 K.

A.2.3 Jendela kaca

Komponen Kb

R


kaca luar 8 mm 1,0530,008

0,008

ruang udara 0,160

kaca dalam 6 mm 053,106,0

0,006

film udara dalam 0,120Total R : 0,338

SNI 03- 6389- 2000

29 dari 39

U = 0,338

1 R1= = 2,96 W/m2.K

SC = 0,5 (diberikan).

A.3 Perhitungan luas

A.3.1 Untuk dinding menghadap utara

a). dinding plat beton Aw1 = 0,5 x 32 = 16,0 m2;

b). dinding bata Aw2 = 1,7 x 32 = 54,4 m2;

c). kaca Af = 1,5 x 32 = 48,0 m2 .

A.3.2 Untuk dinding menghadap Selatan



c). kaca Af = 1,5 x 18 = 27,0 m2.

A.3.3 Untuk dinding menghadap Timur.



c). kaca Af = 1,5 x 9 = 13,5 m2.

A.3.4 Untuk dinding menghadap Barat.

Luasnya sama seperti dinding menghadap Timur.

A.4 Perhitungan OTTV.

A.4.1 Untuk dinding menghadap Utara

OTTV= 48 54,4 16

0,72)} x 130 x (0,5 5) x {(2,96 48 10) x 0,54 x 54,4 ( )1089,216(++

+++xx

= 3,3335,1509

= 31,36 W/m2.

A.4.2 Untuk dinding menghadap Selatan.

OTTV= 27 30,6 9

0,74)} x 130 x (0,5 5) x {(2,96 27 10) x 0,54 x (30,6 )1089,29(++

+++xx

= 6,6664,2123

= 31,89 W/m2.

SNI 03- 6389- 2000

30 dari 39

A.4.3 Untuk dinding menghadap Timur dan Barat.

OTTV = 13,5 15,3 5,4

1,25)} x 130 x (0,5 5) x {(2,96 13,5 10) x 0,54 x 15,3 ( )1089,25,4(++

+++xx

= 3,3335,1509

= 45.3 W/m2.

A.4.4 Untuk keseluruhan bangunan.

OTTV = 6,2513,8855

33,3 33,3 66,6 4,1181509,35 1509,35 2123,64 96,3712

=+++

+++

= 35,2 W/m2.

A.5 Formulir isian perhitungan OTTV

a). Untuk mempermudah perhitungan OTTV dari selubung bangunan, dibuat formulir seperti ditunjukkan pada Formulir A.1 dibawah ini.

b). Hasil perhitungan dari contoh diatas dengan menggunakan Formulir A.1, ditunjukkan pada Formulir A.2.

SNI 03- 6389- 2000

31 dari 39

Formulir A.1

PERHITUNGAN OTTV TOTAL

DINDING : PENAMBAHAN KALOR MATAHARI

Arah Mata Angin Bahan Luas TD(ek) U α Sub Total Total

Sub Total

KACA : PENAMBAHAN KALOR MATAHARI

Arah Mata Angin Bahan Luas SC SF Faktor Sub Total Total

Sub Total

SNI 03- 6389- 2000

32 dari 39

KACA : PENAMBAHAN KALOR TRANSMISI

Arah Mata Angin Bahan Luas DT U Faktor Sub Total Total

Sub Total

TOTAL

OTTV :

SNI 03- 6389- 2000

33 dari 39

Formulir A.2

PERHITUNGAN OTTV TOTAL DINDING : PENAMBAHAN KALOR MATAHARI

Arah Mata

Angin Bahan Luas TD(ek) U α Sub Total Total

U U D-1 16 10 2.89 1 462.4

U D-2 54.4 10 0.54 1 293.76

S D-1 9 10 2.89 1 260.10

S D-2 30.6 10 0.54 1 165.24

T D-1 4.5 10 2.89 1 130.05

T D-2 15.3 10 0.54 1 82.62

B D-1 4.5 10 2.89 1 130.05

B D-2 15.3 10 0.54 1 82.62

Sub Total 149.6 1606.84

KACA : PENAMBAHAN KALOR MATAHARI

Arah Mata

Angin Bahan Luas SC SF Faktor Sub Total Total

U K-1 48 0.5 130 0.72 2246.4

S K-1 27 0.5 130 0.74 1298.7

T K-1 13.5 0.5 130 1.25 1096.875

B K-1 13.5 0.5 130 1.25 1096.875

Sub Total 5738.85

SNI 03- 6389- 2000

34 dari 39

KACA : PENAMBAHAN KALOR TRANSMISI

Arah Mata

Angin Bahan Luas ΔT U Faktor Sub Total Total

U K-1 48 5 2.96 1 710.4

S K-1 27 5 2.96 1 399.6

T K-1 13.5 5 2.96 1 199.8

B K-1 13.5 5 2.96 1 199.8

Sub Total 1509.60

TOTAL 251.6 8,855.29

OTTV : 35.20

SNI 03- 6389- 2000

35 dari 39

Apendiks B : Daftar nilai Uw dan Ro, konstruksi dinding, atap dan lantai

SNI 03- 6389- 2000

36 dari 39

SNI 03- 6389- 2000

37 dari 39

SNI 03- 6389- 2000

38 dari 39

SNI 03- 6389- 2000

39 dari 39

Bibliografi

[1] ASEAN-USAID, Building Energy Conservation Project, ASEAN – Lawrence Berkeley Laboratory, 1992.

[2] ASHRAE, Standard on Energy Conservation in New Building Design, 1980.

[3] The Development & Building Control Division (PWD) Singapore: “Handbook on Energy Conservation in Buildings and Building Services”, 1992.

[4] BOCA, International Energy Conservation Code, 2000

[5] ASHRAE, ASHRAE Handbook, Fundamentals, 1993.

konservasi energi selubung bangunan pada bangunan...

Documents