SEMINAR ARSITEKTUR

Ilman Basthian S.15205025

AR 4195 – SEMINAR ARSITEKTURKELOMPOK KEAHLIAN TEKNOLOGI BANGUNAN

PROGRAM STUDI ARSITEKTURSEKOLAH ARSITEKTUR, PERENCANAAN, DAN PENGEMBANGAN

KEBIJAKANINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2008

D A F T A R I S I

RANCANGAN SIRKULASI UDARA DAN PENGARUHNYA TERHADAP KENYAMANAN TERMAL RUANG

BELAJARSTUDI KASUS: RUANG STUDIO BARAT LANTAI 6 LABTEK IX

Halaman

IDENTITAS KARYA TULIS..............................................................................1ABSTRAK......................................................................................................2

BAB I P E N D A H U L U A N ............................................................................31.1 Latar Belakang Masalah................................................................31.2 Pernyataan Masalah......................................................................41.3 Tujuan Penulisan...........................................................................5

BAB II P E M B A H A S A N ..............................................................................62.1 Tinjauan Pustaka...........................................................................6

2.1.1 Kenyamanan Termal ........................................................... 62.1.2 Transfer Panas ..................................................................72.1.3 Aliran Udara ..................................................................... 8

2.2 Tinjauan Faktual Objek Studi.........................................................8

BAB III P E N Y E L E S A I A N ................................................. .........103.1 Kerangka Analisis ..................................................................... 103.2 Analisis Objek Studi.....................................................................10

3.2.1 Udara Panas ............................................................ 143.2.2 Aliran Udara Eksisting .................................................. 16

3.3 Rekomendasi .................................................................. 19

DAFTAR PUSTAKA......................................................................................22

I D E N T I TA S K A RYA T U L I S

1. Judul

RANCANGAN SIRKULASI UDARA DAN PENGARUHNYA TERHADAP KENYAMANAN TERMAL RUANG BELAJAR

Studi Kasus: Ruang Studio Barat Lantai 6 Labtek IX B Institut Teknologi Bandung

1. Penulis

Nama Lengkap : Ilman Basthian SuciptoNIM : 152 05 025Program Studi : ArsitekturFakultas/Sekolah : Sekolah Arsitektur, Perencanaan, dan

Pengembangan KebijakanAlamat Rumah/Telp/E-mail : Perumnas Sarijadi Blok II/15 Bandung

40151, Telp (022) 2017876, E-mail: alohomora_boy@yahoo.com.

2. Mata Kuliah

Kode : AR 4195Judul : Seminar ArsitekturKelompok Keahlian : Teknologi BangunanDosen Pembimbing : Ir. Tri YuwonoSemester : I (satu)Tahun Akademik : 2008/2009

1

Mengetahui,Dosen Pembimbing

(Ir. Tri Yuwono)NIP.

Bandung, 17 Desember 2008

Mahasiswa

(Ilman Basthian S.)NIM. 152 05 025

Ketua Program Studi

(Dr. Ing. Heru Wibowo Poerbo)

NIP.

A B S T R A K

Pendidikan adalah sebuah bagian penting dari kehidupan manusia, usaha sadar dan terencana untuk mewujudkan suasana belajar dan proses pembelajaran agar peserta didik secara aktif mengembangkan potensi dirinya. Proses yang menjadi inti dari pendidikan adalah kegiatan belajar. Kegiatan belajar adalah proses interaksi peserta didik dengan pendidik dan sumber belajar pada suatu lingkungan belajar. Di antara berbagai pertimbangan desain arsitektural, yang perlu menjadi perhatian utama dalam menciptakan ruang belajar yang kondusif dan berkualitas adalah kenyamanan termal.

Fenomena saat ini, kebanyakan pengguna bangunan dan beberapa perancang secara praktis menggunakan instalasi pengkondisian udara mekanis (Air Conditioner-AC) untuk mencapai kenyamanan termal ruang. Padahal itu sama sekali bukan merupakan solusi yang ilmiah. Untuk mencapai kenyamanan termal alami dibutuhkan pemahaman terhadap karakter klimatik spesifik daerah setempat. Salah satu komponen karakter klimatik tersebut adalah pergerakan udara (angin). Desain arsitektur ruang belajar yang mempertimbangkan dan merespon aliran udara di dalam dan sekitar bangunan akan menciptakan kenyamanan termal yang berwawasan lingkungan dan memenuhi aspek keberlanjutan.

Objek studi yang diambil untuk pembahasan ini adalah Ruang Studio Barat Lantai 6 Labtek IX B Institut Teknologi Bandung. Ruang tersebut digunakan sebagai tempat melangsungkan kegiatan perkuliahan Studio Perancangan Arsitektur. Kondisi yang terjadi saat ini, kebutuhan pengguna akan kenyamanan termal lingkungan ruang tidak terpenuhi, terutama pada waktu-waktu puncak kegiatan. Hal ini menimbulkan berbagai dampak, salah satunya terhadap pengguna langsung menambah beban psikologis.

Pembahasan seminar ini memiliki tujuan pokok merekomendasikan preskripsi desain untuk perbaikan sirkulasi (pergerakan) udara yang dapat membantu menciptakan kenyamanan termal ruang belajar secara umum, pada Ruang Studio Barat Lantai 6 Labtek IX B Institut Teknologi Bandung khususnya.

Metode yang dilakukan adalah dengan pengolahan data primer dan sekunder. Pengolahan data primer yaitu studi faktual objek melalui pengamatan langsung dan wawancara tidak terstruktur. Pengolahan data sekunder yaitu studi literatur pada buku teori, jurnal, dan hasil penelitian terkait, yang kemudian digunakan untuk menunjang pengolahan data primer.

Hasil yang diharapkan dari pembahasan ini adalah berupa preskripsi desain yang secara umum dapat diterapkan guna memperbaiki rancangan pergerakan udara pada ruang yang mewadahi kegiatan belajar, tujuannya tidak lain adalah mencapai kenyamanan termal.

2

BAB I

P E N D A H U LUA N

1.1 Latar Belakang Masalah

Pendidikan adalah sebuah bagian penting dari kehidupan manusia, sebuah usaha sadar dan terencana untuk mewujudkan suasana belajar dan proses pembelajaran agar peserta didik secara aktif mengembangkan potensi dirinya untuk memiliki kekuatan spiritual kegamaan, pengendalian diri, kepribadian, kecerdasan, akhlak mulia, serta keterampilan yang diperlukan dirinya. Manusia menempuh pendidikan sebagai upayanya mencapai nilai yang lebih baik dalam kehidupan, baik itu secara intelektual, sosial, agama, ekoomi, dsb.

Proses yang menjadi inti dari pendidikan adalah kegiatan belajar. Kegiatan belajar adalah proses interaksi peserta didik dengan pendidik dan sumber belajar pada suatu lingkungan belajar. Dari definisi tersebut dapat diambil empat komponen dalam kegiatan belajar: peserta didik, pendidik, sumber belajar, dan lingkungan belajar. Di antara keempatnya yang berada dalam domain perencanaan dan perancangan arsitektur adalah komponen terakhir yaitu lingkungan belajar. Permasalahan dasar secara arsitekturalnya adalah bagaimana menyediakan sebuah ruang sebagai wahana belajar yang kondusif dan berkualitas.

Hal-hal yang menjadi pertimbangan desain untuk sebuah ruang belajar secara fungsional diantaranya adalah aspek standar, kejelasan sirkulasi, keamanan, kenyamanan visual, dan termal, selain secara operasional-maintenance terdapat pertimbangan usia bangunan, standar pengelolaan, dan perawatan.

Di antara berbagai pertimbangan desain tersebut yang perlu menjadi perhatian utama dalam menciptakan ruang belajar yang kondusif dan berkualitas adalah kenyamanan termal. Bagaimana ruang belajar bisa menjadi tempat yang mendukung, sesuai dan nyaman secara termal untuk berlangsungnya kegiatan belajar. Sebab termal merupakan faktor yang dominan dalam membentuk persepsi fisiologis dan psikologis tentang kenyamanan. Pertukaran panas antara tubuh manusia dan lingkungan pada tingkatan yang sesuai akan menciptakan sebuah keseimbangan dalam sistem fisiologis tubuh manusia, dan dengan segera secara psikologis akan dicerap pula sebagai perasaan puas/nyaman terhadap lingkungan.

Kegiatan belajar sangat menuntut pikiran pelakunya untuk bekerja keras, butuh fokus dan konsentrasi tinggi. Selain itu beberapa kegiatan belajar juga menuntut banyak gerak motorik yang menghasilkan buangan panas dan keringat. Dibutuhkan penyelesaian desain yang khusus untuk

3

menjaga kenyamanan termal ruang, juga agar tidak menambah beban bagi pelakunya sehingga kegiatan belajar dapat berlangsung dengan baik.

Saat ini, kebanyakan pengguna bangunan juga beberapa perancang secara praktis beranggapan bahwa mencapai kenyamanan termal ruang adalah dengan menggunakan instalasi pengkondisian udara mekanis (Air Conditioner-AC). Padahal itu sama sekali bukan merupakan solusi yang ilmiah. Secara logis, jika tubuh kita kepanasan maka yang perlu didinginkan adalah tubuh kita, bukan seluruh udara dalam ruangan. Karena kemudian dengan kita kepanasan seorang diri di sana, akan dibutuhkan ribuan watt energi listrik untuk mendinginkannya, ini sangatlah tidak efektif. Terlebih lagi dalam menanggapi isu degradasi lingkungan di era global warming ini, kenyamanan termal perlu diupayakan untuk dicapai secara alami, sehingga desain menjadi lebih berwawasan lingkungan dan memenuhi aspek keberlanjutan.

Untuk mencapai kenyamanan termal alami dibutuhkan pemahaman terhadap karakter klimatik spesifik daerah setempat. Salah satu komponen karakter klimatik tersebut adalah pergerakan udara (angin). Pergerakan udara memegang perananan penting dalam distribusi termal di seluruh permukaan bumi. Membawa udara panas dan menggantinya dengan udara yang lebih dingin, sehingga terjadi pemerataan termal. Proses ini berlangsung sebagai sebuah keseimbangan siklus yang menyangga keberlanjutan kehidupan di bumi. Begitu pula untuk lingkungan ruang dalam bangunan, mekanisme pergerakan udara yang serupa mampu memberikan efek pendinginan pada tubuh manusia. Pergerakan udara yang cukup dapat menyebabkan penurunan suhu udara dan kelembaban relatif dalam ruang.

Pertimbangan itulah yang mendasari mengapa desain arsitektur ruang belajar perlu mempertimbangkan dan merespon aliran udara di dalam dan sekitar bangunan dengan baik. Tidak lain dalam rangka mengupayakan kenyamanan termal alami untuk mendukung kegiatan belajar.

1.2 Pernyataan Masalah

Tinjauan lebih spesifik mengenai kegiatan belajar di sini adalah yang dilakukan pada jalur pendidikan formal, jenjang pendidikan tinggi, dalam satuan pendidikan perguruan tinggi untuk program studi Arsitektur. Objek studi yang diambil adalah Ruang Studio Barat Lantai 6 Labtek IX B Institut Teknologi Bandung.

Ruang tersebut digunakan sebagai tempat melangsungkan kegiatan perkuliahan Studio Perancangan Arsitektur V, dengan pesertanya adalah 80 orang mahasiswa dan 8 orang dosen, sehingga total penggunanya 88 orang. Sebagian besarnya secara aktif berkegiatan dalam ruang ini secara

4

terus menerus tanpa henti sesuai jadwal yaitu empat hari dalam seminggu, selama delapan jam dari pukul 09.00 hingga 17.00. Irama kegiatan yang padat tersebut sangat membutuhkan adanya kenyamanan termal dari lingkungan ruang agar tidak lebih menambah beban bagi penggunanya.

Namun pada kenyataannya, terutama saat jam-jam puncak kesibukan studio terjadi beberapa permasalahan lingkungan termal ruang yang secara relatif merupakan indikator belum tercapainya kenyamanan:

1. Tingginya suhu udara sekitar

2. Tingginya kelembaban udara relatif

3. Sedikitnya aliran udara, bahkan hampir tidak ada.

Ketidaknyamanan termal tersebut menyebabkan kegiatan perkuliahan di ruang studio semakin terasa tidak nyaman. Padahal, secara fisik terdapat bukaan jendela dalam jumlah yang cukup dan jarak lantai ke langit-langit yang cukup tinggi (± 5 m), kesemua seharusnya bisa memberikan cukup penghawaan.

Terutama mahasiswa, dalam kondisi ruang yang tidak nyaman secara termal sering merasa sulit mendapatkan konsentrasi, dan kegiatan perkuliahan seperti mendesain, presentasi, serta diskusi semakin tidak berjalan dengan fokus. Akibatnya target perkuliahan yang telah ditentukan kerap kali tidak tercapai.

1.3 Tujuan Penulisan

Penulisan karya tulis untuk pembahasan seminar ini bertujuan untuk:

1. Menilai kinerja Ruang Studio Barat Lantai 6 Labtek IX B Institut Teknologi Bandung dilihat dari kualitas lingkungan termalnya.

2. Merekomendasikan preskripsi desain untuk perbaikan sirkulasi (pergerakan) udara yang dapat membantu menciptakan kenyamanan termal ruang belajar secara umum, pada Ruang Studio Barat Lantai 6 Labtek IX B Institut Teknologi Bandung khususnya.

5

B A B I I

P E M B A H A S A N

2.1 Tinjauan Pustaka

2.1.1 Kenyamanan Termal

Terry S. Boutet dalam bukunya Controlling Air Movement, 1987, menjelaskan bahwa definisi kenyamanan termal bertolak dari pemahaman aspek psikologis dan fisiologis. Secara psikologis, kenyamanan termal bisa diartikan sebagai kondisi di mana pikiran merasa puas/nyaman terhadap lingkungan termal. Secara fisiologis, kenyamanan termal adalah keseimbangan termal yang dicapai dari pertukaran panas antara tubuh manusia dengan lingkungan termal pada tingkatan yang sesuai. Sebuah kondisi di mana tubuh manusia melakukan aktivitas mekanisme termoregulatori secara minimal.

Kenyamanan termal sebenarnya bukanlah sesuatu yang bersifat standar, ia berfluktuasi sesuai dengan perubahan faktor-faktor penyebabnya. Aspek fisik dari kenyamanan termal bergantung pada enam faktor utama yang berfungsi sebagai sebuah sistem yang saling berkaitan dipengaruhi oleh faktor psikologis.

Pertama, ambient air temperature atau suhu udara sekitar lokasi titik pengukuran di sebuah lingkungan/ruang. Sebagai komponen yang paling mendasar dalam pengukuran kenyamanan.

Kedua, mean radiant temperature atau rata-rata suhu pancaran. Memberi pengaruh pada suhu udara sekitar. Dihasilkan dari suhu permukaan benda yang ada di dalam ruang, bervariasi untuk tiap ruang dan waktu pengukuran. Untuk beberapa kondisi, mungkin lebih tinggi atau lebih rendah dari suhu udara sekitar, namun biasanya berperan kecil.

Ketiga, relative humidity atau kelembaban relatif. Memiliki efek yang lebih langsung terhadap kenyamanan dibanding rata-rata suhu pancaran. Meskipun kelembaban tidak menambah beban panas tubuh, ia mempengaruhi kapasitas tubuh untuk melepaskan panas lewat evaporasi (berkeringat).

Keempat, air movement atau pergerakan udara. Menghilangkan panas buangan dengan meningkatkan kecepatan aliran udara secara konveksi dan evaporasi. Kecepatan pendinginan akan meningkat seiring dengan meningkatnya kecepatan udara. Saat suhu udara sekitar lebih rendah dari suhu tubuh, peningkatan kecepatan udara akan menghasilkan efek pendinginan seiring dengan penurunan suhu

6

udara. Saat suhu udara sekitar lebih tinggi dari suhu tubuh, peningkatan kecepatan udara akan menghangatkan dan mendinginkan tubuh pada waktu yang bersamaan. Namun, efek pendinginan tetap lebih besar dari pada pemanasan sampai suhu udara mencapai kira-kira 40C, di mana efek pemanasan akan lebih besar.

Kelima, clothing insulation atau insulasi pakaian. Pakaian mempengaruhi sensitifitas tubuh terhadap variasi iklim karena ia bersifat menahan evaporasi dan sebagai penghalang bagi aliran panas. Ia juga mengurangi pengaruh dari suhu udara sekitar dan rata-rata suhu pancaran yang lebih rendah dari suhu tubuh.

Keenam, metabolic heat rate atau kecepatan panas metabolis. Merupakan komponen kunci untuk kenyamanan. Heat loss yang terlalu besar akan menyebabkan kebekuan hingga kematian, heat gain yang terlalu besar akan menyebabkan stroke hingga kematian. Kecepatan panas metabolis proporsional terhadap berat badan, akan meningkat dengan adanya akifitas fisik. Tubuh memerlukan pendinginan lebih banyak seiring dengan peningkatan kecepatan metabolis, dan lebih sedikit pendinginan seiring dengan penurunan kecepatan tersebut.

2.1.2 Transfer Panas

Edward Allen dalam bukunya How Buildings Work – The Natural Order of Architecture, 2005, menjelaskan bahwa tiap material yang digunakan pada konstruksi bangunan memiliki sejumlah karakteristik fisik masing-masing yang unik terkait aliran panas. Ada tiga mekanisme dasar perpindahan panas:

Pertama, radiasi atau perpindahan panas lewat gelombang elektromagnetik melalui udara atau ruang

7

hampa dari benda yang panas menuju ke benda yang lebih dingin. Sebuah dinding dipanaskan secara radiasi bila dinding tersebut terkena pancaran sinar matahari, atau didinginkan jika terkena pancaran dingin udara malam.

Kedua, konduksi atau aliran panas melalui material yang padat. Panas dikonduksikan ke atau dari kulit manusia jika kulit bersentuhan dengan benda yang lebih panas atau lebih dingin, seperti kentang panas atau balok es.

Ketiga, konveksi atau pemindahan panas dengan cara sumber panas memanaskan medium pembawa (udara atau air), kemudian medium

tersebut bergerak mengalir dan memindahkan panas pada benda yang lebih dingin. Kulit manusia dihangatkan atau didinginkan secara konveksi saat bersentuhan langsung dengan udara panas atau dingin.

2.1.3 Aliran Udara

Terry S. Boutet dalam bukunya Controlling Air Movement, 1987, juga menjelaskan bahwa aliran udara adalah perubahan posisi udara karena sebab tertentu. Penyebabnya bisa karena perbedaan tekanan yang kemudian menghasilkan aliran udara horizontal, atau daya angkat yang kemudian menghasilkan aliran udara vertikal. Terdapat tiga fungsi aliran udara: kulaitas udara, energi, dan kenyamanan termal. Kualitas udara berkaitan dengan karakteristik udara. Energi meliputi baik pencegahan heat gain maupun pencepatan heat loss. Kenyamanan termal, meliputi baik aspek fisik maupun psikologis manusia.

Terry S. Boutet juga memaparkan bahwa untuk sebuah kawasan terdapat beberapa tingkatan iklim berdasarkan luas jangkauannya. Arsitek dapat mulai memanfaatkan aliran udara dengan mengendalikan, mengubah, dan mengarahkan gaya-gayanya pada lingkup meso-climate. Pada lingkup micro-climate lebih detail lagi usaha yang perlu dilakukan berkaitan dengan pergerakan ventilasi udara pada rancangan, kajiannya lebih dekat dengan fungsi kegiatan yang diwadahi. Oleh karena itu, penelitian ini akan lebih diarahkan pada lingkup micro-climate, lebih khusus lagi yaitu pada lingkungan termal dalam ruang (indoor).

8

2.2 Tinjauan Faktual Objek Studi

Agar pembahasan dapat cukup spesifik dan aplikatif, sebagai objek studi diambil Ruang Studio Barat Lantai 6 Labtek IX B Institut Teknologi Bandung Jalan Ganeca 10.

Kegiatan belajar dalam satuan pendidikan perguruan tinggi untuk program studi Arsitektur ini memiliki beberapa karakter khusus yang terkait aspek tempat, pelaku, perabot, kegiatan, dan waktu.

Pertama, dilakukan di sebuah ruangan yang dinamakan studio. Pada aspek tempat ini beberapa komponen kenyamanan termal yang berhubungan yaitu suhu udara sekitar, kelembaban relatif, dan pergerakan udara.

Kedua, pelakunya adalah mahasiswa yang bertindak sebagai peserta didik dan dosen yang bertindak sebagai pendidik. Terdapat komponen kenyamanan termal insulasi pakaian.

Ketiga, perabot yang digunakan: meja (80 x 120 cm), kursi (60 x 60 cm), panel (120 x 240 cm; menempel di dinding), dan sumber belajar: media literatur (dalam bentuk buku, laporan, jurnal, dsb), situs web, serta data hasil observasi (diakses dengan notebook). Berkaitan dengan komponen kenyamanan termal rata-rata suhu pancaran.

Keempat, bentuk kegiatan yang dilakukan antara lain menggambar di kertas, mengoperasikan notebook, berdiskusi, presentasi, dan membuat maket. Berkaitan dengan komponen kenyamanan termal kecepatan panas metabolis.

Kelima, waktu penggunaan ruang secara aktif telah terjadwal empat hari dalam seminggu dalam masa perkuliahan semester yaitu pada hari Selasa, Rabu, Kamis, dan Jumat pukul 09.00-17.00. Berkaitan dengan komponen kenyamanan termal suhu udara sekitar, kelembaban relatif, dan pergerakan udara.

9

B A B I I I

P E N Y E L E S A I A N

3.1 Kerangka Analisis

10

TABEL PENJELASAN KOMPONEN ANALISIS

11

No. Komponen Relevansi

Kompleksitas

Pengaruh

Keterangan

A. Lingkungan Termal Indoor (Prioritas 1)

1. Suhu Udara Sekitar

Ya Tinggi 5 Paling mendasar dalam pegukuran kenyamanan

2. Kelembaban Relatif

Ya Tinggi 4 Memilikipengaruh langsung terhadap persepsi kenyamanan oleh tubuh manusia.

3. Pergerakan Udara

Ya Tinggi 3 Menghilangkan panas secara konveksi dan evaporasi

4. Rata-rata Suhu Pancaran

Ya Rendah

2 Sebagai standard requirement yang tidak bisa ditawar.

5. Insulasi Pakaian Tidak Tinggi 4 Di luar pengaturan desain arsitektur. Sebagai standard requirement yang tidak bisa ditawar.

6. Kecepatan Panas Metabolis

Tidak Tinggi 4

B. Lingkungan Termal Outdoor (Prioritas 2)

1. Sinar Matahari Ya Tinggi 4 Sudut datang, arah, variasi pergerakan periodikal/musim (harian, bulanan), jumlah kalor/panas yang dipindahkan, bayangan yang ditimbulkan.

2. Angin Ya Tinggi 3 Sudut datang, arah, kecepatan, persepsi relatif kenyamanan manusia, modifikasi (percepatan-perlambatan, pengaliran-penghambatan, perubahan arah).

3. Vegetasi Ya Rendah

3 Jenis, dimensi (tinggi-lebar tajuk), jumlah, jarak-kerapatan, ketahanan terhadap angin, efek shading-penurunan suhu udara.

4. Topografi Ya Rendah

3 Ketinggian dari permukaan laut-karakter pergerakan udara, potongan lahan-respon oleh pergerakan udara.

12

5. Pagar Ya Rendah

3 Material, posisi relatif, dimensi (tinggi-tebal), kerapatan, ketahanan terhadap angin.

6. Bangunan Ya Rendah

4 Bentuk massa, dimensi (tinggi-tebal), tingkat permeabilitas udara, material eksterior-interior.

7. Bangunan Sekitar

Ya Rendah

3 Bentuk massa, dimensi (tinggi-tebal), jarak, posisi relatif, material eksterior.

C. Transfer Panas (Prioritas 3)

1. Radiasi Ya SangatTinggi

5 Karakteristik termal material:

(1) Dalam Bangunan

(2) Bangunan sekitar

(3) Alam

2. Konveksi Ya SangatTinggi

5

3. Konduksi Ya SangatTinggi

5

Keterangan:

Relevansi = sesuai sebagai aspek yang diatur dalam desain arsitektur.

Kompleksitas = tingkat kerumitan komponen, menyangkut:

1. Keterkaitan dengan disiplin ilmu lain2. Perlu dilakukan penelitian mendalam untuk aplikasi

Pengaruh = seberapa besar komponen secara langsung mempengaruhi persepsi kenyamanan termal dalam ruang manusia.(skala 1(paling tidak berpengaruh) s/d 5(paling berpengaruh)).

Dalam upaya menciptakan kenyamanan termal keseluruh komponen di atas perlu kita perhatikan dan kita rancang secara integratif. Termal indoor, outdoor, dan mekanisme transfer panas masing-masing adalah tidak bisa dipisahkan dan saling mempengaruhi. Namun seandainya terpaksa dibuat prioritas untuk memudahkan urutan dalam desain, maka yang pertama perlu diperhatikan adalah lingkungan termal indoor, outdoor, barulah mekanisme transfer panas secara lebih mendalam karena berkaitan dengan karakteristik termal material dengan berbagai koefisiennya.

Pada lingkungan termal indoor pun tidak seluruhnya diatur dalam desain arsitektur. Tergolong relevan untuk menjadi perhatian utama yaitu suhu udara sekitar, kelembaban relatif, dan pergerakan udara. Dari ketiganya, pergerakan udara merupakan komponen kunci yang dapat mempenagruhi dua komponen relevan yang lain. Pergerakan udara yang cukup dapat menyebabkan penurunan suhu udara dan kelembaban relatif

13

dalam ruang. Sehingga dapat disimpulkan bahwa yang terpenting untuk diperhatikan dalam perbaikan kenyamanan termal tidak lain adalah pergerkan udara.

Sebagai preskripsi desain untuk perbaikan pergerakan udara dalam ruang, berikut beberapa komponen rancangan arsitektur yang perlu diatur:

1. Bukaan

Sebagai media keluar-masuknya udara, yang memungkingkan terjadinya pergerakan udara (angin) dalam ruang dari daerah bertekanan positif (+) menuju ke daerah bertekanan negatif (-).

a. Penempatan dan orientasiMenentukan akan berhadapan dengan karakter angin seperti bagaimana berdasarkan posisi relatif bangunan terhadap komponen termal outdoor seperti angin, vegetasi, topografi, pagar, dan bangunan sekitar. Karakter angin yang dimaksud adalah berkaitan dengan sudut, arah, dan kecepatannya.

b. Ukuran dan perbandinganBerkaitan dengan kemampuan bangunan memodifikasi kecepatan angin yang masuk ke dalam ruang. Mengalirkan sebagaimana kecepatan awalnya, mempercepat, atau memperlambat, atau bahkan menghambat.

c. JenisBerkaitan dengan peran bukaan secara fungsional bagi manusia, juga menyangkut mekanisme pergerakan udara yang direncanakan, pergerakan yang disebabkan oleh perbedaan tekanan atau oleh daya angkat. Jendela Pintu Monitor atap Ventilator Desain bukaan khusus

2. Modifikasi bukaan

a. Proyeksi horizontalMengubah arah dan kecepatan angin secara horizontal.

b. Ekstensi vertikalMengubah kecepatan angin secara vertikal.

c. PenghalangMengatur skenario menghambat, mengurangi, atau mengarahkan pergerakan udara ke dalam ruang baik secara temporer maupun permanen.

d. VegetasiMengatur skenario menghambat, mengurangi, atau mengarahkan pergerakan udara di sekitar dan di dalam ruang secara permanen.

3. Modifikasi interior

14

a. Dimensi ruangMembantu dalam memodifikasi tekanan udara yang berpengaruh terhadap sudut pergerakan udara. Tekanan yang tidak seimbang menyebabkan kecenderungan udara untuk lebih condong ke arah tertentu. Dimensi dan proporsi ruang yang optimal dapat mewujudkan skenario pergerakan udara yang direncanakan secara optimal.

b. Pembagian ruangMengarahkan pergerakan udara pada jalur tertentu atau untuk tujuan melemahkan dan mengambat aliran udara.

3.2 Analisis Objek Studi

3.2.1 Udara Panas

Pada ruangan yang menjadi objek studi, panas yang muncul adalah berasal dari komponen berikut:

1. Manusia

Manusia bertindak sebagai pengguna ruangan di mana kenyamanan termal berasal dari persepsi fisiologis dan psikologis mereka, dalam kasus ini yaitu mahasiswa berjumlah 80 orang dan dosen berjumlah 8 orang. Di ruang studio, dalam jumlah yang cukup banyak itu para mahasiswa melakukan kegiatan perkuliahan studio perancangan yang secara spesifik berupa menggambar di kertas, mengoperasikan notebook, berdiskusi, presentasi, dan membuat maket, sedangkan dosen yang hanya sedikit jumlahnya hanya ikut terlibat sebatas kegiatan diskusi dan presentasi saja.

Secara alamiah, manusia melakukan proses metabolisme tubuh yang menghasilkan buangan panas, walaupun itu dalam keadaan diam. Jumlah buangan panas ini akan makin meningkat seiring dengan makin beratnya aktifitas yang dilakukan. Penyebaran panas metabolis ini dapat terjadi melalui mekanisme radiasi, konduksi, dan konveksi. Kegiatan perkuliahan di studio, walalupun gerak motorik hanya sedikit, tergolong aktifitas berat karena membutuhkan banyak energi dan konsentrasi. Buangan panas metabolisnya tentu cukup banyak, terlebih lagi jika durasi kegiatan hingga delapan jam sehari dan penyaluran panas tidak berjalan dengan baik sehingga terjadi penumpukan panas, maka perlu betul-betul dipertimbangkan pengaruhnya terhadap kenyaman termal.

Dalam karakteristik lingkungan termal, komponen ini termasuk ke dalam faktor kecepatan panas metabolis.

15

2. Perabot

Untuk menunjang kegiatannya manusia menggunakan perabot. Yang dimaksud perabot disini adalah termasuk juga material interior bangunan. Semua perabot berpengaruh terhadap kenyamanan termal baik secara langsung maupun tidak langsung.

Terdapat karakteristik termal tertentu yang dimiliki oleh perabot. Ada benda yang menyerap panas, memantulkan panas, dan ada pula yang dengan sendirinya memancarkan panas. Karakteristik tersebut mempengaruhi lingkungan termal melalui pemindahan panas secara radiasi dan konduksi. Udara sekitar akan menjadi lebih panas jika terdapat benda yang memantulkan atau memancarkan panas, apalagi jika dalam jumlah banyak.

Dalam karakteristik lingkungan termal, komponen ini termasuk ke dalam faktor rata-rata suhu pancaran. Beberapa perabot dalam ruang studio yang berpengaruh besar terhadap kenyaman termal adalah:

- Lampu

Jenis yang digunakan adalah lampu flourescent berupa tabung neon dengan panjang 120 cm. Sebagai benda yang memancarkan panas melalui mekanisme radiasi. Jumlahnya sekitar 80 buah.

- Notebook

Beragam jenis dengan besar buangan panas yang berbeda pula. Menyebarkannya melalui mekanisme radiasi dan konduksi. Untuk kebutuhan gambar dikerjakan

dengan komputer, maka akan ada satu unit notebook untuk setiap mahasiswa, dan itu berarti paling banyak akan ada 80 buah notebook dalam ruang studio.

- Panel dinding dan plafond

Panel dinding terbuat dari karton tebal dan

16

panel plafond terbuat dari gipsum, hampir menutupi seluruh bagian ruangan. Mekanisme transfer panas yang terjadi adalah secara konduksi. Keduanya bisa berperan sebagai insulator panas dengan menyediakan rongga antara ruang luar dan ruang dalam bangunan.

3. Lingkungan

Panas yang berasal dari lingkungan sekitar ruang juga mempengaruhi lingkungan termal di dalam, seperti panas matahari dan panas dari

aktifitas ruangan di sekitarnya. Penyebarannya bisa melalui mekanisme radiasi, konduksi, dan konveksi. Letak ruang studio pada lantai paling atas sangat memungkinkan ia untuk menerima panas dari banyak arah. Atap dan sebagian besar dinding menerima panas langsung dari matahari (sangat terasa pada tengah hari di musim kemarau), dinding lain mungkin menyalurkan panas dari ruang di sebelahnya, dan lantai dapat meyalurkan panas dari ruang yang berada di bawah. Untuk menjaga kenyamanan termal komponen merupakan suatu yang alamiah yang perlu dipertimbangkan.

3.2.2 Aliran Udara Eksisting

Pergerakan udara pada eksisting lingkungan bermasalah yang menjadi objek studi berdasarkan teori dapat diasumsikan sebagai berikut:

Terdapat 12 buah bukaan jendela masing-masing berukuran 100 x 120 cm tipe projection sash terletak pada dinding utara dan selatan. Penempatan bukaan jendela secara umum sudah pada posisi yang tepat.

17

Bagian bangunan yang menjadi penerima arah datangnya angin bertekanan positif (+), cocok sebagai tempat masuknya udara ke dalam ruangan. Bagian bangunan pada sisi dan belakang arah datangya angin bertekanan negatif (-), cocok sebagai tempat keluarnya udara dari dalam ruangan sehingga udara akan mengalir dari daerah bertekanan positif menuju ke daerah yang bertekanan negatif.

Secara horizontal, rancangan perletakan yang tidak simetris menyebabkan perbedaan tekanan udara. Dinding b yang lebih panjang menghasilkan tekanan yang lebih besar dibanding dinding a yang lebih pendek. Sehingga aliran udara lebih condong ke arah dinding yang tegak lurus

dinding a. Daerah yang tidak dilalui oleh pergerakan udara merupakan daerah tenang , di sana udara hanya mengalir berputar-putar (stack).

Secara vertikal, udara yang masuk ke dalam ruangan cenderung bergerak menuju bagian atas (langit-langit) karena:

18

a

b

1. Daya angkat (bouyancy) udara panas hasil buangan aktifitas manusia dan perabot dalam ruangan. Menurut teori, secara alamiah udara panas yang bertekanan tinggi akan selalu bergerak ke tempat yang lebih tinggi.

2. Teritisan atap (overhang) memperkuat tekanan yang mengarahkan pergerakan udara ke atas.

3. Tipe jendela projection sash yang tidak pada terbuka maksimal sehingga mengarahkan pergerakan udara ke atas pula.

Hal lain yang juga mengganggu kinerja bukaan jendela ini adalah pemberian penutup tirai yang bersifat menghalangi/ mengurangi kecepatan pergerakan udara yang masuk. Kemungkinan maksud awalnya adalah untuk mengurangi konduksi – masuknya sinar matahari secara langsung ke dalam ruangan. Namun, perlu dipertimbangkan cara lain karena tirai ini justru membuat pergerakan udara tidak optimal.

Penggunaan 4 buah attic

fan pada langit-langit sudah merupakan upaya

menghilangkan udara panas yang cenderung bergerak ke atas, namun masih belum cukup efektif. Pergerakan udara vertikal yang disebabkan oleh daya

19

angkat sangat kecil efeknya, tidak sesignifikan pergerakan udara horizintal akibat perbedaan tekanan.

Berdasarkan beberapa kajian di atas, dapat disusun beberapa hipotesis terkait apa yang menjadi permasalahan kenyamanan termal pada ruangan yang menjadi objek studi:

1. Ada saat penggunaan ruangan tertentu di mana laju pertambahan panas dalam ruangan begitu besar, yang dihasilkan oleh manusia, perabot, dan lingkungannya.

2. Laju pertambahan panas tersebut tidak diimbangi dengan laju pendinginan yang efektif dari sistem penghawaan melalui pergerakan udara.

3. Pergerakan udara hanya melewati bagian-bagian ruangan tertentu saja (terutama bagian atas/langit-langit) hingga pada saat tertentu panas ruangan yang memuncak tidak terdistribusikan dengan baik dan dipersepsi oleh penggunanya sebagai ketidaknyamanan termal.

4. Solusi yang bisa diusulkan adalah mengarahkan pergerakan udara hingga dapat melintas pada ketinggian tubuh manusia. Dengan begitu, panas hasil buangan aktifitas dapat dengan cepat dibawa keluar dan digantikan oleh udara baru yang lebih sejuk.

3.3 Rekomendasi Perbaikan

Untuk membantu menciptakan kenyamanan termal lingkungan ruang studio dan menyikapi kondisi eksisiting di atas, maka diajukan beberapa rekomendasi berikut terkait pergerakan udara yang lebih efektif berdasarkan komponen-komponen yang mempengaruhinya secara arsitektural:

1. Bukaan Jendela Utara – Selatan

a. Ukuran dan perbandingan

Ukuran jendela yang lebih besar, memanjang baik secara horizontal maupun vertikal, secara praktis memungkinkan untuk memasukkan lebih banyak udara. Pemanjangan secara vertikal akan membuka pergerakan udara yang langsung melewati level manusia. Selain itu, pemanjangan secara vertikal menghasilkan rasio perbandingan ketinggian bukaan yang lebih baik dalam meningkatkan kecepatan aliran udara yang masuk ke dalam ruang, terutama untuk bukaan masuk (inlet).

20

b. Jenis

Jendela

Jenis jendela dapat berpengaruh dalam mengarahkan aliran udara yang masuk ke dalam ruang. Untuk penempatan dan ukuran jendela seperti kondisi eksisiting, maka perlu jenis jendela yang bisa mengarahkan pergerakan udara menuju ruang yang lebih bawah hingga melintas pada level manusia. Jenis jendela yang digunakan dapat berupa jendela berjalusi atau mirip kaca nako dengan arah kemiringan lebih rendah pada bagian dalam ruangan.

Monitor atap

Membuka bukaan baru di bagian atap dapat membantu membuang udara panas yang bergerak ke atas melalui mekanisme daya angkat, walaupun efeknya kecil. Dapat terjadi penghawaan silang di mana saling bertukar antara udara pada jendela dengan monitor atap, dengan begitu pembuangan udara panas di atap bisa lebih lancar. Namun perlu dipertimbangkan agar monitor atap yang dibuat tidak memasukkan cahaya matahari berlebih sehingga terjadi peningkatan panas pula dalam ruang.

Ventilator

Seperti halnya monitor atap, ventilator membantu dalam membuang udara panas yang bergerak ke atas. Namun, efeknya lebih kecil lagi karena kecepatan pembuangannya tertentu dan terbatas. Tidak sebesar monitor atap yang bisa menggunakan kecepatan angin. Selain itu, penggunaan ventilator memerlukan daya listrik tambahan lagi.

Desain bukaan khusus

21

Jika tetap mempertahankan atap yang menutupi dinding dalam ruangan maka sebagai alternatif solusi dapat dibuatkan lorong udara pada dinding yang menembus hingga ke luar atap. Upaya ini dapat menghasilkan penghawaan silang yang efektif karena lintasannya meliputi level manusia dari kaki hingga kepala. Lorong ini akan menjadi bukaan masuk bagi udara dan keluar pada bukaan jendela eksisting yang lebih tinggi. Perlu dipertimbangkan kemudian penyelesaian agar air hujan, kotoran, dan benda lain tidak ikut masuk ke dalam saluran.

2. Modifikasi Bukaan Jendela Utara – Selatan

a. Proyeksi horizontal

Penambahan proyeksi horizontal dalam bentuk sirip jendela yang berdiri vertikal dan berjajar secara horizontal akan membantu dalam meningkatkan kecepatan pergerakan udara yang masuk ke dalam ruang secara horizontal. Selain itu, proyeksi horizontal yang tegak lurus dinding juga sedikit mengarahkan pergerakan udara sehingga masuk dalam posisi yang hampir tegak lurus ruangan sehingga daerah yang terlintasi lebih banyak dan berkurangnya udara stack.

b. Tirai Jendela (Louvre)

Penggunaan tirai jendela yang bersirip-sirip baik secara vertikal atau horizontal dapat membantu dalam mengarahkan pergerakan udara masuk, selain dapat berfungsi sebagai kontrol cahaya pula. Tirai horizontal dapat bekerja layaknya sirip jendela yang bisa mengarahkan udara lebih ke daerah bawah. Namun perlu dipertimbangkan ketebalan sirip dan jumlahnya sehingga tidak terlalu menghalangi dan mengurangi kecepatan pergerakan udara yang masuk.

22

D A F TA R P U S TA K A

1. Boutet, Terry S., Controlling Air Movement – A Manual for Architects and Builders, McGraw-Hill Book Company, New York, 1987.

2. Allen, Edward, How Buildings Work – The Natural Order of Architecture, Oxford University Press, Inc., New York, 2005.

3. Roaf, Sue, Ecohouse: A Design Guide, Architectural Press, Oxford, 2001.4. Lippsmeier, Georg, Tropenbau – Building in the Tropics, 1980.5. American Section of the International Solar Energy Society, Passive Cooling –

International Passive and Hybrid Cooling Conference – Miami Beach 1981, American Section of the International Solar Energy Society, Newark, Delaware, 1981.

6. Egan, M. David., Concepts in Thermal Comfort, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1975.

7. Conklin, Groff, The Weather Conditioned House, Reinhold Publishing Corporation, New York, 1958.

8. Ikatan Arsitek Indonesia, Rumah Tinggal Karya Arsitek Indonesia, Pustaka Rumahkebun, Jakarta, 2008.

9. Astri, Lutik, Hera – dalam Keping-Keping Cerita Kehidupan, Karya, dan Kenangan, Cipta Citra Persada, Jakarta, 2007.

10.Jurusan Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Indonesia, KILAS No.2/2001 – Jurnal Arsitektur, Jakarta, 2001.

11.Jurusan Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Indonesia, KILAS No.1/2000 – Jurnal Arsitektur, Jakarta, 2000.

23