2.6.1 Pengertian Aliran Udara (Angin)
Aliran udara (angin) adalah udara yang bergerak (Szokolay, 1980; Kinsey, 1983 dalam Kussoy, 2011) karena adanya perbedaan tekanan di permukaan bumi. Angin cenderung bergerak dari daerah bertekanan udara tinggi ke daerah bertekanan udara rendah. Angin yang berhembus di permukaan bumi ini terjadi akibat adanya perbedaan penerimaan radiasi matahari, sehingga mengakibatkan perbedaan suhu udara. Perbedaan suhu udara inilah yang menyebabkan perbedaan tekanan, yang akhirnya menimbulkan gerakan udara (Tjasyono, 2006 dalam Habibie, Sasmito, dan Kurniawan, 2011).
2.6.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Aliran Udara (Angin)
Adapun faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya aliran udara atau angin (Prasetya, 2008 dalam Resmi, 2010), antara lain:
a. Gradien barometris
Gradien barometris merupakan bilangan yang menunjukkan perbedaan tekanan udara dari dua isobar yang jaraknya 111 km. Semakin besar gradien
barometrisnya, semakin cepat pula kecepatan anginnya. b. Lokasi
Kecepatan angin di dekat garis khatulistiwa lebih cepat daripada kecepatan angin di daerah yang jauh dari garis khatulistiwa.
c. Tinggi lokasi
Di permukaan bumi, gunung, pohon, dan topografi yang tidak rata
menciptakan gaya gesekan yang besar yang menghambat laju udara. Akan tetapi, semakin tinggi suatu tempat, gaya gesekan ini semakin kecil sehingga semakin tinggi lokasinya, kecepatan angin semakin cepat.
d. Waktu
Angin bergerak lebih cepat pada siang hari, dan sebaliknya lebih lambat pada malam hari.
2.6.3 Pengertian Kecepatan Angin
Dua aspek dari angin adalah arah datangnya dan kecepatannya, yang mana gabungan kedua hal tersebut berupa kecepatan angin (Aronin, 1953). Samadi (2006) mendefinisikan kecepatan angin sebagai kecepatan udara yang bergerak secara horizontal pada ketinggian dua meter di atas tanah. Kecepatan angin dipengaruhi oleh karakteristik permukaan yang dilaluinya. Adapun faktor-faktor lain yang mempengaruhi dan dipengaruhi kecepatan angin berupa gradien barometer, gaya coriolis, kekuatan geseran, dan kekuatan sentrifugal. Untuk pengukuran kecepatan angin, digunakan skala Beaufort berikut ini (Tabel 2.1).
Tabel 2.1 Skala Beaufort (Aronin, 1953)
Skala Beaufort Gambaran Umum Keterangan Satuan m/s feet/menit mil/jam 0 Calm Asap naik secara vertikal < 0,3 < 88 < 1
1 Light Air Arah angin dapat dilihat dari
kecondongan asap 0,6-1,7 88-264 1-3
2 Slight Breeze
Angin terasa pada wajah;
daun bergoyang 1,8-3,3 352-614 4-7
3 Gentle Breeze
Daun dan ranting bergerak
konstan; bendera berkibar 3,4-5,2 704-968 8-11
4 Moderate Breeze
Debu dan kertas
beterbangan; cabang kecil bergerak
5,3-7,4 1056-1408 12-16
Skala Beaufort Gambaran Umum Keterangan Satuan m/s feet/menit mil/jam 6 Strong
Breeze Cabang besar bergerak 9,9-12,4 2024-2376 23-27
7 Moderate
Gale Seluruh pohon bergerak 12,5-15,2 2464-2992 28-34
8 Fresh Gale Ranting patah; gerak maju
terhalang 15,3-18,2 3080-3608 35-41
9 Strong Gale Kerusakan ringan 18,3-21,5 3696-4224 42-48
10 Whole Gale Pohon tumbang; kerusakan
bangunan yang cukup parah 21,6-25,4 4312-4928 49-56
11 Storm Jarang terjadi; kerusakan
luas 25,5-29,0 5016-5896 57-67
12 Hurricane > 29,3 > 5984 > 68
2.6.4 Standar Kecepatan Angin
Dalam kaitannya dengan kenyamanan termal, kecepatan angin memiliki standar tertentu. Adapun standar kecepatan angin tersebut berupa bahwa dalam mempertahankan kondisi nyaman, kecepatan udara yang jatuh di atas kepala berkisar antara 0,15-0,25 m/s (BSN, 2001). Lippsmeier (1997) menjelaskan karakteristik nyaman yang dirasakan untuk kecepatan angin tertentu, antara lain: (a) 0,25 m/s terasa nyaman tanpa dirasakan adanya gerakan udara; (b) 0,25-0,5 m/s terasa nyaman dengan adanya gerakan udara; (c) 1-1,5 m/s terjadi aliran udara yang ringan hingga tidak menyenangkan; dan (d) di atas 1,5 m/s terasa tidak menyenangkan. Akan tetapi, Givoni (1994) menyatakan standar kecepatan angin dalam kaitannya dengan suhu udara luar, dimana ketika suhu udara luar berkisar antara 28-32 °C, keadaan nyaman di dalam ruangan dapat dicapai ketika kecepatan angin berkisar antara 1,5-2,0 m/s.
2.6.5 Prinsip-Prinsip Dasar Aliran Udara (Angin)
Udara bergerak mengikuti hukum-hukum alam tertentu, sehingga pergerakan udara ini relatif teratur dan dapat diprediksi (Boutet, 1987). Adapun prinsip-prinsip dasar aliran udara (Lechner, 2007), antara lain:
a. Pergerakan udara
Udara bergerak karena adanya arus konveksi natural yang disebabkan oleh perbedaan suhu atau karena adanya perbedaan tekanan (Gambar 2.3).
Gambar 2.3 Pergerakan udara karena adanya arus konveksi natural atau karena adanya perbedaan tekanan (Lechner, 2007:293)
b. Tipe-tipe pola aliran udara
Boutet (1987) membagi pola aliran udara atas 3 kategori, yakni pola aliran udara laminar (berlapis) yang cenderung sejajar dan mudah diprediksi, pola aliran udara turbulen (bergolak) yang acak dan susah diprediksi, dan pola aliran udara separated (terpisah) yang kecepatan anginnya berkurang walaupun tetap bergerak sejajar. Selain ketiga pola aliran udara ini, Lechner (2007) menambah pola aliran udara eddy (berpusar), seperti terlihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Tipe-tipe pola aliran udara (Lechner, 2007:294)
c. Kelambanan (inertia)
Udara mempunyai massa, sehingga pergerakannya cenderung di jalur yang lurus. Oleh karena itu, bila dipaksa mengubah arah alirannya, aliran udara ini akan mengikuti bentuk kurva dan tidak pernah membentuk sudut yang benar. d. Konservasi udara
Garis-garis yang menggambarkan aliran udara harus digambar secara terus-menerus karena udara yang mendekati suatu bangunan harus setara dengan udara yang keluar dari bangunan tersebut.
e. Area dengan tekanan udara yang tinggi dan rendah
Sewaktu angin mencapai permukaan bangunan, ia akan memadatkan dan menciptakan tekanan positif (+). Kemudian udara akan dibelokkan ke sisi
bangunan tersebut, sehingga tercipta tekanan negatif (-), seperti terlihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Aliran udara menciptakan area dengan tekanan positif dan negatif (Lechner, 2007:294)
Di sisi lain, tekanan yang tercipta pada bagian atap bergantung pada kelandaian atap itu sendiri (Gambar 2.6).
Gambar 2.6 Tekanan yang terjadi pada atap bergantung pada kelandaian atap (Lechner, 2007:295)
Sebenarnya, pada area-area bertekanan tinggi dan rendah ini juga terdapat aliran udara bergolak dan berpusar (eddy), seperti terlihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Pola aliran udara bergolak dan berpusar pada area bertekanan (Lechner, 2007:295)
f. Efek Bernoulli
Peningkatan kecepatan cairan akan menurunkan tekanan statiknya, sehingga
Gambar 2.8 Efek Bernoullipada tabung „venturi‟ (Lechner, 2007:295) g. Efek cerobong asap
Efek cerobong asap merupakan gabungan dari efek Bernoulli dan efek venturi, dimana pembuangan udara dari bangunan dilakukan melalui aksi konveksi alami (Gambar 2.9).
Gambar 2.9 Efek cerobong asap (Lechner, 2007:296)