BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN
5.5 SIMULASI CFD
5.5.4 Analisis Hasil Simulasi 1 Rumah Baduy
5.5.4.3 Analisis Aliran Udara dalam Bangunan
Tabel 12. Inputan data kecepatan angin untuk rumah Baduy dan Modern untuk beberapa arah aliran udara
Input H1-Pukul 12.00
H2-Pukul 15.30 H2-Pukul 16.00
Arah angin pengukuran Tenggara Timur Laut Utara Lokasi Baduy Kecepatan angin (m/s) 0.57 -0.57 -0.03 -0.03 -0.04 Arah X Z X Z X Modern Kecepatan angin (m/s) -0.57 -0.57 -0.03 0.03 0.04 Arah X Z X Z Z
Tabel 12 merupakan data yang menjadi masukan pensimulasian CFD. Masukan untuk simulasi merupakan data pada hari ke-1 pukul 12.00, hari ke-2 pukul 15.30 dan 16.00.
Gambar 30. Vektor angin. Vtimur = Vselatan = Vtenggara cos 45o
= 0.8 x 0.707 = 0.57 m/s
Untuk mendapatkan arah Tenggara dan Timur Laut pada pensimulasian maka besaran nilai kecepatan angin harus divektorkan terlebih dahulu agar diketahui nilai masukan nilai X, Y dan Z untuk kecepatan angin pada simulasi CFD. Simulasi untuk aliran udara yang menuju arah Tenggara dilakukan dengan mesh 4 sedangkan untuk simulasi arah aliran udara menuju Utara dan Timur Laut menggunakan mesh 3.
Gambar 31. Distribusi tekanan.
Gambar 32. Distribusi dan vektor aliran udara.
Gambar 31 dan 32 merupakan hasil simulasi distribusi tekanan dan aliran udara hari ke-1 pukul 12.00 dengan arah aliran udara menuju Tenggara dengan menggunakan mesh 3. Simulasi dilakukan dengan memakai penghalang berupa rumah Baduy lainnya dan tebing pada bagian belakang rumah. Pada kedua gambar yang diberi lingkaran merah terlihat bahwa aliran udara mengalami stagnasi dikarenakan aliran udara menabrak suatu benda sehingga pada titik tersebut tekanan udara menjadi tinggi dan kecepatan aliran udara menjadi rendah. Bagian yang diberikan lingkaran hitam menunjukkan bahwa area yang memiliki tekanan yang tinggi memliki kecepatan yang rendah sehingga kondisi ini sesuai dengan teori Bernoulli. Berdasarkan hasil simulasi aliran udara didapatkan nilai kecepatan udara hasil simulasi rumah Baduy pada bagian depan, tengah dan dapur sebesar 0.26 m/s, 0.13 m/s, 0.18 m/s.
Gambar 33. Simulasi kecepatan angin hari ke-1 pukul 12.00 (skenario 1) pada rumah Modern.
Hasil simulasi untuk kecepatan angin hari pertama pada pukul 12.00 dapat terlihat pada Gambar 33 dimana nilai kecepatan angin untuk bagian depan, tengah, dan dapur rumah sebesar 0.23 m/s, 0.22 m/detik, dan 0.14 m/detik. Pola aliran udara di dalam rumah Baduy dan Modern berdasarkan Gambar 32 dan 33 terlihat bahwa aliran udara di dalam rumah Baduy lebih merata dibandingkan pada rumah Modern. Hasil simulasi aliran udara pada rumah Baduy dan Modern tidak jauh berbeda sehingga menunjukkan bahwa sistem ventilasi di rumah Modern cukup baik walaupun rumah Modern tidak memiliki celah-celah pada lantai seperti pada rumah Baduy. Hal ini dikarenakan posisi rumah yang menghadap Utara dan bukaan pada Utara dan Selatan dan untuk wilayah Desa Kanekes dimana wilayah berada di 6o LU dan mendekati garis ekuator sehingga faktor koreolis diabaikan dan menyebabkan arah angin yang berhembus umumnya menuju arah Utara dan Selatan.
Tabel 13. Debit udara masuk dan keluar hasil simulasi CFD pada rumah Modern untuk arah aliran angin menuju Tenggara
Goal Name Unit Mesh 3 Mesh 4
Averaged Value Averaged Value
SG Inlet Volume Flow Rate 1 [m3/s] 1.57586 1.58348 SG Outlet Volume Flow Rate 1 [m3/s] -1.57814 -1.58396 SG Inlet Volume Flow Rate of Air 1 [m3/s] 1.57586 1.58348 SG Outlet Volume Flow Rate of Air 1 [m3/s] -1.57814 -1.58396
Tabel 13 hasil keluaran surface goal dimana merupakan hasil pensimulasian aliran udara untuk inputan hari ke-1 pukul 12.00 dimana arah
aliran yang datang menuju Tenggara. Hasil goal pada simulasi terlihat bahwa debit aliran udara yang masuk sebesar 1.58 m3/s dan debit udara yang keluar sebesar 1.58 m3/s. Hasil yang didapat menyatakan bahwa nilai debit udara yang masuk sama dengan debit udara yang keluar dan ini sesuai dengan prinsip kontinuitas. Tabel 14 menunjukkan bahwa hasil dengan mesh 4 akan lebih teliti dibandingkan dengan mesh 3. Ini dikarenakan mesh 4 memiliki mesh yang lebih rapat dan jumlah yang lebih banyak dibandingkan mesh 3 sehingga hasil perhitungan yang dikeluarkan akan lebih teliti.
Gambar 34. Simulasi kecepatan angin hari ke-2 pukul 15.30 (skenario 2) pada rumah Baduy
Gambar 35. Simulasi kecepatan angin hari ke-2 pukul 15.30 (skenario 2) pada rumah Modern.
Gambar 34 dan 35 merupakan simulasi hari ke-2 pukul 15.30 (skenario 2) dimana merupakan kondisi terburuk selama pengukuran pada siang hari. Simulasi dilakukan dengan membuka pintu depan dan bagian belakang terbuka. Pada
Gambar 34 kecepatan angin di dalam rumah Baduy cenderung lebih seragam dibandingkan dengan rumah Modern. Gambar 35 aliran angin di dalam rumah menjadi lebih baik terutama pada bagian dapur. Jika dibandingkan antara Gambar 34 dan 35 maka pola aliran udara hasil simulasi tidak jauh berbeda.
Gambar 36. Simulasi kecepatan angin hari ke-2 pukul 16.00 (skenario 1) pada rumah Baduy.
Gambar 37. Simulasi kecepatan angin hari ke-2 pukul 16.00 (skenario 1) pada rumah Modern.
Gambar 36 dan 37 merupakan simulasi pada hari ke-2 pukul 16.00 dimana merupakan kondisi terburuk selama pengukuran pada siang hari untuk skenario 1 (pintu belakang tertutup). Gambar 37 menunjukan jeleknya aliran udara dalam rumah Modern.
Dari hasil simulasi CFD terlihat bahwa untuk kondisi terburuk dengan arah angin menuju Utara terlihat bahwa aliran udara dalam rumah Modern lebih rendah dibandingkan dengan rumah Baduy. Ini dikarenakan banyaknya celah-
celah pada lantai rumah Baduy sehingga memungkinkan aliran angin masuk melalui celah tersebut. Selain itu juga dikarenakan faktor vegetasi yang banyak yang terdapat pada Desa Kaduketug yang dapat mengurangi laju aliran angin yang datang tidak dimasukkan dalam simulasi.
Tabel 14. Perbandingan suhu, RH, dan kecepatan angin hasil simulasi CFD
Waktu Tempat Baduy Modern
suhu RH Kec. Angin suhu RH Kec. Angin 06.00 Depan 23.06 90.19 0.07 22.87 91.23 0.01 Tengah 23.26 89.08 0.08 22.86 91.25 0.02 Dapur 23.55 87.53 0.06 22.93 90.88 0.04 09.00 Depan 28.31 78.03 0.08 30.55 79.71 0.01 Tengah 28.40 77.58 0.2 30.58 79.61 0.02 Dapur 28.47 77.04 0.29 30.66 79.18 0.1 12.00 Depan 35.42 68.34 0.31 34.93 75.94 0.02 Tengah 35.61 67.73 0.35 34.90 76.00 0.01 Dapur 36.28 65.17 0.58 34.72 75.73 0.007 15.00 Depan 32.23 71.68 0.05 31.20 73.60 0.01 Tengah 31.64 74.43 0.05 31.19 73.7 0.01 Dapur 31.66 74.01 0.14 31.26 74.42 0.02
Seperti kondisi pada waktu–waktu kritis seperti pada pukul 12.00 pada Tabel 14, hasil simulasi menunjukkan pada waktu tersebut suhu di dalam bangunan lebih tinggi dibandingkan hasil simulasi pada waktu-waktu lain. Rumah Baduy walaupun memiliki suhu yang lebih tinggi dibandingkan rumah Modern pada siang hari namun kecepatan udara di dalam bangunan untuk rumah Baduy lebih tinggi dibandingkan pada rumah Modern. Kondisi aliran udara yang lebih baik ini akan lebih baik untuk kenyamanan. Oleh karena itu aliran udara dalam bangunan sangatlah penting untuk efek penyegaran. Besarnya kecepatan udara dalam kedua rumah hasil simulasi sudah memenuhi standart kenyamanan udara maksimum yaitu 1.2 m/s (Frick, 2003).
SKRIPSI
PEMODELAN POLA ALIRAN UDARA, SUHU, DAN RH DENGAN