Ventilasi Alami

Ventilasi bangunan dapat berupa ventilasi alami (tidak melibatkan mesin) , ventilasi

buatan (melinatkan mesin pengondisian udara yang akan menurunkan suhu dan kelembapan

udara, AC) dan ventilasi semibuatan (ventilasi alami yang dibantu oleh kipas angin untuk

menggerakkan udara tetapi tidak melibatkan alat penurun suhu). Ventilasi dibutuhkan agar

udara dalam ruangan tetap sehat dan nyaman. Baik aktifitas manusia maupun benda-benda

didalam ruang dapat menghasilkan gas-gas yang berbahaya bagi kesehatan bila tetap

terkosentrasi didalam jumlah yang melebihi batas toleransi manusia. Udara yang kotor harus

diganti dengan udara yang lebih bersih.

Ventilasi alami adalah pergantian udara secara alami (tidak melibatkan peralatan

mekanis, seperti mesin penyejuk udara yang dikenalsebagai Air Conditioner atau AC) . Vebtilasi

alami menawarkan ventilasi yang sehat, nyaman, tanpa memerlukan energy tambahan.

Namun untuk merancang ventilasi alami perlu dipikirkan syarat awal, yaitu: (1)

tersedianya udara luar yang sehat (bebas dari bau, debu dan polutan lain yang mengganggu),

(2) suhu udara luar tidak terlalu tinggi (maksimal 28C), (3) tidak banyak bangunan disekitar

yang akan menghalangi aliran udara horizontal (sehingga angin dapat berhembus lancar), dan

(4) lingkungan tidak bising. Jika syarat awal tidak terpenuhi sebaiknya tidak dipaksakan untuk

memakai ventilasi alami karena justru akan merugikan . Dengan demikian ventilasi alami

sebenarnya hanya cocok untuk daerah yang beriklim nyaman (mild atau moderate) dan tidak

ekstrem (Liddament, 1996)

Jika prasyarat dasar diatas terpenuhi maka ventilasi alami memiliki beberapa nilai

positif , yaitu: (1)hemat energy, (2) menghubungkan iklim didalam ruang dengan luar ruang

yang menciptakan suasana alami , (3) biaya pembuatan dan perawatan relativ murah dibanding

ventilasi buatan, dan (4) tidak memerlukan ruang mesin.

Beberapa nilai negative ventilasi alami adalah : (1) suhu tidak mudah diatur, (2)

kecepatan angin tidak mudah diatur , (3) kelembapan tidak mudah diatur , (4) kualitas udara

tidak mudah diatur (debu, bau dan polusi lainnya) sulit dicegah, (5) gangguan serangga, (6)

gangguan lingkungan (kebisingan dan lain-lain) sulit dicegah, (7) bukaan mungkin akan beresiko

pada keamanan , dan (8) untuk bangunan yang bermassa gemuk maka ventilasi alami sulit

menjangkau bagian tengah.

Sesuai hakekatnya , kualitas ventilsi alami sangat tergantung pada kualitas udara

lingkungan. Oleh karena itu pemahaman akan iklim dan cuaca menjadi sangat penting.

Indonesia memiliki iklim tropis lembab yang mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:

Tidak ada perbedaan yang jelas antara musim kering (kemarau) dan basah

(hujan) . Baik musim hujan maupun musim kering dapat berlangsung lama

sehingga bisa terjadi tumpang tindih musim.

Suhu udara relative tinggi dengan amplitudo suhu siang-malam kecil (24C -32C)

walaupun suhu udara didaerah pegunungan dapat jauh lebih rendah dari angka

tersebut.

Kecepatan angin rendah (terutama pada pagi dan malam hari) . Pada siang hari

umumnya angin berhembus cukup kuat.

Kelembapan udara tinggi (60C-95C). Kelembapan yang tinggi ini menyebabkan

kulit terasa lengket karena keringat yang tidak dapat dengan leluasa menguap

sehinga menempel dikulit. Kondisi ini menyebabkan munculnya rasa tidak

nyaman.

Radiasi matahari cukup tinggi (>900W/m2), walau sering juga tertutup mendung

(<100 W/m2).

Hujan deras dapat turun dalam beberapa hari berturut-turut , umumnya pada

siang atau sore hari.

Hampir selalu berawan . Langit sering berawan merata yang sangat

menyilaukan mata dan menyebabkan perasaan tertekan.

Flora beraneka ragam, tanah subur, tidak mengenal musim gugur , jamur

tumbuh dengan pesat.

Fauna beraneka ragam, termasuk serangga pengganggu yang berbahaya seperti

nyamuk.

Berdebu

Karat logam dan pelapuk organic mudah terjadi

Penduduknya mengembangkan budaya kehidupan diluar rumah (outdoor living)

Pakaian ringan dan longgar. Bertelanjang dada dan kaki adalah hal yang wajar di

hari panas.

Tenaga mudah tersedot habis (kelelahan, fatigure). Untuk mengatasi keadaan

yang tidak nyaman ini diperlukan recovery dalam bentuk tidur siang (siesta).

Ventilasi (lt, ventus, wind, angin) adalah aliran udara , baik diruang terbuka maupun

tertutup (didalam ruang). Dalam konteks bangunan , ventilasi berarti pergantian udara kotor

didalam ruang dengan udara bersih (yang diharapkan dari udara luar). Ventilasi alami adalah

proses pergantian udara ruangan oleh udara segar dari luar ruangan tanpa bantuan peralatan

mekanik.

Angin adalah udara yang bergerak . Penilaian terhadap kualitas ventilasi diukur dengan

standart kenyamanan termal. Enam factor kenyamanan termal (4 faktor lingkungan + 2 faktor

manusia) adalah:

Suhu udara, T (temperature), C

Kecepatan angin, V( velocity), m/detik

Kalambapan udara, RH (relative humidity), %

Rata-rata suhu permukaan ruang , MRT ( mean surface radiant temperature), C

Aktivitas manusia, met (metabolism), W/m2. 1met = 58,15 W/m2 sering

dibulatkan 58 W/m2)

Pakaian , clo (cloting), m2 degC/W (1 clo=0,155 m2 deg C/W)

Penyejukan evaporative(evaporative cooling) adalah penyejukan dengan memanfaatkan

mekanisme pengurangan panas akibat penguapan air (atau zat lain) .Penyejukan radiatif

(radiative cooling) adalah penejukan dengan memanfaatkan mekanisme radiasi. Penyejukan

fisiologis (physiological cooling) adalah sensasi sejuk yang dirasakan manusia karena hembusan

angin yang mengenai kulitnya. Penyejukan konvektif (convective cooling) adalah penyejukan

dengan memanfaatkan aliran angin. Perpindahan panas (heat transfer) adalah proses

perpindahan kalor dari benda yang lebih panas kebenda yang kurang panas. Ada tiga cara

perpindahan panas, yaitu :

Perpindahan panas konduktif (conductive heat transfer) adalah perpindahan

panas dari benda yang lebih panas kebenda yang kurang panas melalui kontak

(sentuhan)

Perpindahan panas konvektif (convective heat transfer) adalah perpindahan

panas dari benda yang lebih panas kebanda yang kuran panas melalui aliran

angin (atau zat alir lainnya)

Perpindahan panas radiatif (radiative heat transfer) adalah perpindahan panas

dari benda yang lebih panas kebanda yang kurang panas dengan cara pancaran

Global warming (pemanasan global) adalah kenaikan suhu rata-rata udara didekat

permukaan bumi dan lautan pada bebarapa dasawarsa terakhir. Pemanasan global

menyebabkan perubahan iklim dan pencairan di kutub serta pegunungan. Perubahan iklim

menyebabkan banyak masalah seperti kegagalan panen dan timbulnya tornado diluar normal.

Salah satu cara agar penambahan kepadatan bangunan disuatu kawasan tidak

menyebabkan kenaikan suhu lingkungan adalah dengan menjaga agar permukaan basah (wet)

dan hijau(green) tetap memiliki porsi yang lebih besar. Permukaan basah dapat berupa kolam

(pond), sungai dan lain-lain. Permukaan basah mengalami kenaikan suhu yang lebih rendah

disbanding permukaan kering bila terkena radiasi matahari yang sama. Permukaan hijau dalah

permukaan dengan tumbuhan

Panas Yang Menembus Kaca

Qs = A.I.θW.

A = Luas Jendela, m2.

I = intensitas radiasi matahari, W/m2.

θ = solar gain factor bahan kaca.

solar gain factor (θ) dapat diperoleh dar pabrik pembuat kaca. Dalam hal data θ belum

memasukan pertimbangan sudut datang sinar matahari langsung pada bidang kaca, maka I =

cos β . β adalah sudut yang dibentuk oleh garis datang sinar matahari dengan garis normal

(tegak lurus) bidang.

Kenaikan Suhu Benda Oleh Radiasi Matahari

Ts = To + (I.α total /fo) oC.

Ts = suhu permukaan yang terkena sinar matahari langsung. oC.

To = suhu ruang luar, oC.

I = intensitas radiasi matahari, W/m2

α total = bilangan serap rata-rata antara permukaan (αw) dan material (α p).

α total = (αw+ α p)/2.

Fo = konduktan permukaan yang terkena radiasi matahari. W/m2degC.

Kecepatan Angin di Ketinggian Tertentu, m/dtk

Gambar. Lapisan batas di Kondisi Permukaan bumi yang berbeda

Aliran Udara Karena Perbedaan tekanan Angin, Qp (P = pressure)

Aliran Udara untuk Membuang Panas, Q, Tanpa Memperhatikan Volume Ruang

Aliran Udara untuk Membuang Panas, Q, Dengan Memperhatikan Volume Ruang

Aliran Udara Karena Perbedaan Suhu Udara, Qb (B = Buoyancy, Daya Apung)

Aliran Udara yang Diakibatkan Oleh Gabungan Tekanan Angin dan Perbedaan Suhu

Q = [Qp2+Qb

2]0,5

Dengan Qp = aliran angin oleh perbedaan tekanan, m3/dtk

Qb = aliran angin oleh perbedaan suhu, m3/dtk

Gambar. Simulasi dengan program CFD menunjukan pengaruh konfigurasi dimensi inlet dan outlet pada kecepatan

angin didalam ruang (Lamn Satwiko, 2009)