Tugas Fisika Bangunan

FISIKA BANGUNAN Dosen : Ir. Suryo Tri Harjanto, MT

TUGAS AKHIR UJIAN SEMESTER GENAP

Judul Tugas :

Bangunan Thermal

Oleh : Heri Kiswanto

( 11.22.079 )

Program Studi Arsitektur Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Nasional Malang 2012

TUGAS UAS FISIKA BANGUNAN

July 5, 2012

BANGUNAN THERMAL(MEREDAM PANAS)

Kondisi termal bangunan merupakan faktor–faktor yang merupakan karakteristik dari aspekaspek susunan bangunan yang berhubungan dengan persoalan t ermal. Secara sistematik kondisi termal bangunan menyangkut pertama, segala sesuatu yang berhubungan dengan bagaimana proses keseimbangan termal tersebut berjalan dalam status kondisi tertentu. Selain hal tersebut proses penghantaran dan kelakuan panas yang terjadi juga merupakan persoalan-persoalan dasar yang harus dipahami secara menyeluruh. Sistem termal (thermal system) dalam bangunan dapat dijelaskan bahwa selalu terjadi keseimbangan termal antara dalam bangunan dan luar bangunan. Untuk mencapai kondisi nyaman, maka kondisi termal dalam bangunan harus seimbang (Szokolay, 1980). Arsitektur yang berlandaskan pada pendekatan disain pasif dan minimum energi dengan memanfaatkan energi alam iklim setempat untuk menciptakan kondisi kenyamanan bagi penghuninya.

Dicapai dengan organisasi morfologi bangunan dengan metode pasif antara lain konfigurasi bentuk massa bangunan dan perencanaan tapak, ori entasi bangunan, disain fasade,peralatan pembayangan, instrumen penerangan alam, warna selubung bangunan, lansekap horisontal dan vertikal, ventilasi alamiah.

o

PENGENDALIAN MATAHARI

Pengendalian Radiasi Matahari (Solar Radiation Control) merupakan salah satu langkahutama yang harus dilakukan dalam proses pendinginan secara pasif. Pendinginan secara pasif dapat dilakukan dengan mengatur 3 elemen, yaitu: 1.Suhu udara.Mengatur suhu udara di dalam bangunan, seperti suhu pada pagi hari tidak terlaludingin dan pada malam hari tidak terlalu panas. 2.RH / kelembaban udara.Mengatur kelembaban udara di dalam bangunan, seperti saat pagi dan malam haritidak terlalu lembab dan pada saat siang hari tidak terlalu kering. 3.Kecepatan angin.Mengatur kecepatan angin yang masuk ke dalam bangunan dengan ventilasi alami.Proses pengaturan sinar radiasi matahari dapat dicapai dengan memperhatikan 3 hal(Santamouris dkk, 1996), yaitu: 1.Orientation dan aperture geometry 2.Shading devices 3.Property of opague dan transparent surfaces 1.Orientation dan aperture geometry (orientasi dan bukaan jendela)

Orientasi dan bukaan jendela merupakan aspek yang selalu berkaitan erat dalammengendalikan radiasi matahari yang masuk bangunan. B angunan dengan kebutuhansinar matahari untuk menghangatkan ruangan membutuhkan bukaan dari arah orientasi menuju sinar

1


July 5, 2012

matahari. Sebaliknya bangunan dengan tingkat kebutuhan radiasi panas yang rendah membutuhkan bukaan dan ara orientasi yang menghindari bertatapanlangsung dengan sinar matahari. Contohnya yaitu orientasi bangunan Timur-Barat berartisisi bangunan yang terbesar mengadap arah Timur dan Barat, yang mengakibatkan keduasisi tersebut mendapat radiasi matahari pagi dan sore yang relative berpotensimemanaskan ruang-ruang di dalamnya dan menimbulkan ketidaknyamanan termal.Pengguna bangunan dapat terganggu dan membutuhkan aksesoris bangunan sepert pembayang matahari dan pengkondisian udara buatan agar dapat menggunakan ruangantersebut dengan baik. Sebaliknya dengan bangunan yang berorientasi UtaraSelatan,bangunan tidak akan mendapat radiasi matahari sebesar sisi Timur dan Barat, sehinggaruang-ruang yang menghadap Utara dan Selatan lebih nyaman untuk digunakan dan tidak membutuhkan pembayang matahari dan pengkondisi udara buatan. Contoh yangdiberikan merupakan contoh dalam mengatur bentuk dan arah orientasi bangunan dariradiasi langsung matahari. Selain itu, posisi lokal dari equator perlu diperhatikan.Misalnya pada daerah dingin, radiasi matahari sangat diperlukan banyak pada waktumusim dingin. Berbeda dengan tempat pada iklim tropis, dimana perambatan panas kedalam ruangan harus memperhatikan kenaikan suhu udara di dalam ruangan. Fungsi laindari adanya bukaan jendela yaitu untuk lebih merespons arah angin datang agar prosespenghawaan di dalam bangunan akan berjalan lebih baik dan mengurangi panas yangtersimpan di dalam bangunan. Pada daerah tropis, dianjurkan dalam mebuat orientasibangunan, sumbu panjang bangunan sejajar dengan sumbu timur dan barat dan bersudut 5derajat dari sumbu timur barat. Hal tersebut dimaksudkan agar bukaan yang adamenghadap utara dan selatan, sehingga bangunan berorientasi Utara-Selatan. P enetrasisinar matahari langsung dapat diminimalkan karena sisi terpendek yang berhadapandengan matahari berada pada sisi timur dan barat. 2. Shading devices (elemen pembayangan)

Penggunaan elemen pembayang merupakah langkah lanjutan yang dapat ditempuhsetelah mengendalikan orientasi dan bukaan jendela. Orientasi dan bukaan jendala tak dapat ditoleransi dikarenakan kebutuhan perancangan, sehingga elemen pembayanganmenjadi hal yang sangat penting dalam proses pengendalian radiasi matahari. Elemenpembayangan sangat fleksibel, karena dapat dirancang sesuai dengan posisi dan arahkedatangan radiasi matahari, sehingga bukaan dapat terlindung dari radiasi sinarlangsung. Elemen pembayangan dibagi menjadi 2 klarifikasi, yaitu : • Elemen pembayangan permanen (fixed shading elements) Elemen pembayangan jenis ini bersifatpermanen, yang terbagi menjadi 2 elemendilihat berdasarkan posisi, yaitu posisieksternal dan posisi internal. Posisieksternal meliputi bentuk overhang, vertical

fins, kombinasi horizontal dan vertical

2


July 5, 2012

(egg-crate type). Sedangkan posisi internalmeliputi bentuk ligh-shelves dan louvre di atas jendela. •Elemen yang dapat diatur (adjustable/retracable shading elements) Merupakan elemen pembayangan yang dapat diatur, terdiri dari 2 elemen berdasarkanposisinya, yaitu posisi eksternal dan internal. Elemen eksternal yaitu tenda, awning,blinds, pergola. Sedangkan yang termasuk elemen internal yaitu curtains, rollers,venetian blinds. Elemen-elemen tersebut penggunaan operasionalnya sangat tergantungdari kebutuhan dari ruangan tersebut. Kombinasi dari penggunaanelemen pembayangan eksternal dan internal dapat memberikanpengendalian radiasi matahari yang lebih efisien, karena elementersebut dapat diubah menurut musim maupun harian. Elemenpembayangan yang sering digunakan yaitu teritisan yang terletak diatap rumah. Panjang teritisan pada keempat sisi rumah berbeda karenaberhubungan pada bukaan dinding (jendela) tidak sama pada keempat sisi. Teritisanberfungsi untuk pembayangan dan bermanfaat untuk menghidari tampias jika musimpenghujan dan melindungi bukaan. Pelindung lain dapat berupa pohon dan tirai untuk menghindari sinar matahari langsung.Shading yang efektif digunakan harus sesuai dengan posisi lokal dan ekuator. Untuk wilayah yang berada di daerah equator atau khatulistiwa, lebih baik menggunakan elemenpembayangan permanen, sedangkan untuk daerah yang jauh dari khatulistiwa tidak diperlukan elemen pembayangan. Bangunan yang memiliki orientasi bukaan ke sisiBarat-Timur membutuhkan tambahan elemen pembayangan berupa elemen pembayanganyang dapat diatur, yaitu Louvres. Faktor diluar bangunan yang dapat berfungsi sebagai elemen pembayangan adalahvegetasi di sekitar bangunan. Vegetasi yang berada dekat dengan jendela dapatmemberikan efek pembayangan dan mengakibatkan berkurangnya radiasi langsungmatahari. Penempatan vegetasi yang baik biasanya berada pada sisi Barat atau Timur,karena akan memanfaatkan panas untuk proses asimulasi sehingga akan menambah sejuk udara sekeliling bangunan. 3. Prperty of opaque dan transparent surface (bahan yang tak tembus cahaya dantransparan)

Bahan yang bersifat opaque dan permukaannya transparan mempunyai sifat yang berbedadalam meneruskan radiasi langsung sinar matahari. Bahan yang bersifat transparancontohnya adalah kaca. Cara yang dilakukan untuk mengendalikan radiasi mataharidengan mengendalikan thermal property dari material kaca, sehingga penetrasi

3


July 5, 2012

radiasimatahari dapat diatur jumlahnya. Penetrasi radiasi matahari menuju bangunan melalui jendela ditentukan oleh kualitas solar optical dari material kaca tersebut. Sifat materialtransparan dapat dikendalikan melalui aspek reflectivity, sol ar transmittance, danabsoprptance. Material transparan yang baik adalah dapat melewatkan cahaya tampak matahari namun mencegah masuknya panas dari radiasi matahari (infra-merah), untuk itulah dilakukan manipulasi sifat dari suatu bahan material yang sampai saat ini masihdikembangkan. Bahan yang bersifat opaque yang dapat dimanfaatkan untuk mengendalikan radiasi matahari contohnya adalah dinding bata dan beton. Penggunaanyaseperti untuk dinding bangunan maupun sebagai langit-langit. Radiasi matahari langsungakan masuk melalui atap, sehingga diperlukan pemasangan langit-langit, sehingga panas yang masuk dari atap dapat dicegah. Dinding bangunan sebaiknya menggunakan yangterdiri dari material yang dapat menghambat terjadinya perambatan panas secara cepat,baik memiliki sifat resistif maupun kapasitif. Penggunaan material tersebut dapatmengatur time lag atau keterlambatan waktu panas yang masuk dari luar bangunan kedalam bangunan. Contohnya ialah apabila radiasi panas matahari mencapai puncaknyasaat jam 12 siang yaitu misalnya 34°C, maka panas yang dirasakan di dalam bangunanmencapai maksimal dapat diatur misalnya panas maksimal dalam bangunan mencapai suh28°C pada jam 3 sore. Hal tersebut dapat meringankan beban dari pendingin, karena tidak perlu dipakai terus-menerus dan lebih menghemat energi. Pemakaian beton, aspal, danpaving block di sekeliling bangunan harus dihindari agar panas dari radiasi matahari tidak menyebar dan masuk ke dalam bangunan.

o



Kegunaan Ventilasi Pada Bangunan

Ventilasi

Lubang yang dibuat pada dinding ruang dapat digunakan untuk ventilasi. Fungsi ventilasi antara lain: Menjaga kualitas udara di dalam ruangan Menghasilkan kenyamanan penghuninya Mempermudah/memperbesar gerakan udara dalam ruangan. Untuk memperlancar penyaluran kalor dari dalam ruangan ke luar bangunan. Ventilasi pada hakekatnya dapat dibedakan: Ventilasi alami tergantung dari faktor alam: kecepatan angin, tekanan kecepatan karena gerakan udara atau aliran angin bergerak penempatannya dapat diatur di bagian bawah dekat lantai atau di bagian atas dekat atau pada langit-langit.

4


July 5, 2012

5


July 5, 2012

Ventilasi buatan

Kegunaan ventilasi Kesehatan Suatu ruangan yang sehat ialah bila kebutuhan akan O2 dipenuhi dengan baik, kira-kira 1/5 dari laju metabolismenya. Kenyamanan Tujuan ventilasi Menghembuskan udara dalam ruangan dan mengeluarkan udara yang sudah terpakai Thermal Insulation o

Tipe insulasi berbeda-beda, menurut karakter iklim dan beban panas pada bangunan. Tipetipe tersebut adalah : 1. Reflective : reflector solar radiation 2. Resistive : lapisan convective atau conductive 3. Capasitive : kesenjangan panas dan masa tunggu (waktu tunda)

Letak lapisan insulasi sangat penting artinya dalam proses perambatan panas. Letak lapisan

insulasi

seharusnya sedekat mungkin dengan lingkungan luar. Pemakaian lapisan insulasi pada

dinding dan atap

perlu diperhatikan. Bila dinding dan atap sudah cukup mampu menahan, maka lapisan insulasi tidak diperlukan lagi. Jika tetap dipasang insulasi, maka apabila ada kelebihan panas di dalam, justru kelebihan panasnya terhambat dilepas keluar, sehingga mengakibatkan suhu naik.

6




July 5, 2012

PEMBAYANGAN

Pembayang sinar matahari adalah satu-satunya cara yang efisien untuk mengurangi beban panas, walaupun rambatan panas juga dapat dikontrol dengan perancangan luas jendela. Pembayang sinar matahari merupakan usaha pengkondisian thermal dengan menyeleksi sinar matahari yang masuk ke dalam bangunan dengan menggunakan sun shading (pembayang matahari).

Hal-hal yang perlu diketahui sehubungan dengan pembayangan: - Sinar langsung yang membawa panas harus dibayangi - Sinar diffuse/tidak langsung/refleksi/terang langit (yang tidak menyilaukan) bila masuk ke dalam bangunan untuk kebutuhan penerangan alami. - Kita perlu mempelajari SBV (Sudut Bayangan Vertikal) dan SBH (Susut Bayangan Horisontal) Matahari terbit di timur, tenggelam di barat, hanya pada tanggal 21 September dan 21 Maret (panjang siang = panjang malam) atau Equinox - Alat bantu lainnya, Solar Chart (diagram matahari, seperti bola dunia di tengah dan kita melihat dari atas.

7


July 5, 2012

a = AZIMUTH (SUDUT SAY HORIZONTAL

β = ALTITUDE fSUDUT BAY VERTIKALI Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan pembayang sinar matahari adalah: a. Mampu mengontrol hantaran panas b.

Jumlah sinar yang masuk yang diperlukan untuk penerangan alam

c.

Silau yang terjadi

d.

Waktu penyinaran matahari:

- Waktu dimana matahari mencapai titik terjauh di sebelah selatan khatulistiwa 21 Desember - Waktu dimana matahari mencapai titik terjauh di sebelah utara katulistiwa 21 ]uni - Waktu matahari mencapai titik kulminasi - Waktu matahari mulai memancarkan radiasinya yang dianggap sudah mulai panas 08.30 - 09.00 pagi - Waktu matahari telah mengumpulkan radiasi terbanyak selama sehari (15.00) Sudut pembayangannya sendiri berubah-rubah pada setiap saat, tergantung pada posisi matahari. Oleh sebab itu. Ada tiga macam pembayangan, yaitu: a. Pembayangan vertikal b. Pembayangan horisontal c. Kombinasi pembayangan vertikal dan horisontal

Tipe yang terakhir adalah tipe yang paling efektif, karena sekaligus dapat menyelesaikan arah sinar vertikal dan horisontal. Secara diagramatis dapat dilihat pada contoh berikut: Secara terinci, aspek-aspek penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pembayang matahari adalah: a. Pembayang akan lebih efisien apabila berada di sebelah luar daripada di sebelah dalam

bangunan b. Perbedaan efisiensi ini akan lebih nyata apabila pembayang tersebut berwarna gelap. c. Pembayang luar akan lebih efisien apabila mempunyai warna gelap d. Pembayang dalam bangunan akan efisien apabila menggunakan warna terang e. Pemakaian pembayang dalam bangunan akan menyebabkan penambahan panas apabila

menggunakan warna gelap f. Pembayang matahari sebaiknya dari bahan yang mempunyai kapasitas termis yang rendah.

Maksudnya agar cepat dingin setelah matahari terbenam, sehingga tidak memberikan rambatan panas ke dalam bangunan. Sebaliknya apabila pembayang matahari mempunyai kapasitas panas y ang tinggi, misalnya beton, panas yang tersimpan akan dilepaskan dan merambat ke dalam bangunan pada waktu malam hari. Akibatnya akan menaikkan suhu udara dalam ruangan. g. Pembayang matahari tidak saja berfungsi menghalangi masuknya radiasi matahari ke dalam

bangunan, namun juga jangan sampai berfungsi sebagai perangkap radiasi matahari. Apabila radiasi matahari yang terperangkap telah terkumpul cukup, maka selanjutnya panas sebagian akan merambat ke dalam bangunan. h. Pembayang matahari tidak selalu berupa sirip vertikal atau horisontal, atau keduanya secara

8


July 5, 2012

bersama-sama, tetapi ide self shading juga merupakan suatu potensi rancang arsitektur, sehingga bentuk bangunan lebih bisa memberikan arti



DESKRIPSI BANGUNAN

Bangunan ini memiliki lantai dua tingkat dan memiliki fungsi yang berbeda. Pada Lantai bawah bangunan ini berfungsi sebagai ruangan yang berguna untuk menerima tamu,kamar tidur utama, ruang makan,teras dan KM/WC. Dan untuk lantai dua ruangan berfungsi sebagai ruangan yang digunakan untuk ruangan berkumpul dengan k eluarga,kamar anak-anak,balkon dll.

9


July 5, 2012

Tentunya dengan perbedaan ruangan tersebut memiliki penghawaan atau suasana yang berbeda,dilantai satu memiliki ruangan yang publik dan yang diatas semi publik. Pada gedung bertingkat untuk strategi perencanaan termal,diruangan tingkat atas aliran udara bergerak dekat dengan langit-langit. Pengaruh elemen peneduh yang mengakibatkan perbedaan tekanan pada setiap sisi lubang masuk udara. o

Tampak Depan

10

TUGAS UAS FISIKA BANGUNAN o

July 5, 2012

Tampak S.Kanan

11


July 5, 2012

Tampak S.Kiri

12


July 5, 2012

Tampak Belakang

13


o

July 5, 2012

Denah Arah Angin lantai Satu

14


July 5, 2012

Denah Arah Angin Lantai Dua

15


o

July 5, 2012

Potongan A-A dan Arah Angin

16


o

July 5, 2012

Potongan B-B dan Arah Udara

17

Tugas Fisika Bangunan

Recommend Documents