BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN
3.5. Indeks Termal bagi Kenyamanan
Beberapa indeks digunakan untuk menyatakan kenyamanan dengan suatu angka yang sederhana. Indeks-indeks tersebut digunakan guna mendesain dan menilai kinerja dari sistem tata udara.
1. Temperatur udara: kerap digunakan, namun merupakan suatu pengukur yang lemah manakala digunakan dalam insulasi.
2. Standar ISO 7730
a. Dalam standar ini kenyamanan termal didefinisikan sebagai kondisi batin yang mengungkapkan kepuasan termal dengan lingkungan termalnya. b. Standar ini merepresentasikan suatu metode bagi penentuan sensasi termal
dan derajat ketidaknyamanan (ketidakpuasan termal) manusia yang dihadapkan pada lingkungan termal rata-rata.
c. Ini juga menyatakan kondisi lingkungan yang dapat diterima bagi kenyamanan.
d. Ini berlaku pada lingkungan dalam-ruang di mana tujuan penerapannya adalah guna mencapai kenyamanan termal, atau pada lingkungan dalam ruang di mana deviasi normal dari kenyamanan terjadi.
e. ISO 7730 merekomendasikan bahwa temperatur operatif seharusnya berada pada rentang 20 sampai 24°C (yakni 22°C +/- 2°C) bagi aktivitas ringan dan diam selama kondisi musim dingin (periode penghangatan), dan temperatur operatif seharusnya berada pada rentang 23 sampai 26°C (yakni 24,5 °C +/- 1,5°C) bagi kondisi musim panas (periode penyejukan). 3. Predicted Mean Vote (PMV)
a. Matriks ini didasarkan pada metode statistika dengan memperhitungkan pendapat sebagian besar orang yang diuji dalam suatu lingkungan internal yang bertemperatur sedang dan terkendali secara tetap. Matriks ini digunakan untuk memprediksikan respon yang mungkin dari seseorang terhadap kondisi lingkungan termal tertentu, dan untuk menspesifikasikan kondisi desain apa (“zona-zona kenyamanan”) yang dapat diterima: pada
umumnya kepuasan 80% dipertimbangkan sebagai sesuatu yang dapat diterima.
b. PMV merepresentasikan ‘pilihan rata-rata terprediksi’ (pada skala sensasi termal) dari sebagian besar populasi manusia yang dihadapkan pada suatu lingkungan tertentu. PMV diturunkan dari persamaan perpindahan kalor fisika dikombinasikan dengan suatu kesesuaian empiris pada sensasi. PMV menunjukkan suatu tegangan termal (thermal stress) berdasarkan pada perpindahan kalor antara tubuh dan lingkungan dalam kondisi tunak. PMV juga memberikan suatu pilihan kenyamanan pada sejumlah tegangan tersebut.
c. Persamaan PMV hanya berlaku pada manusia yang dalam waktu lama dihadapkan dalam beragam kondisi tunak pada suatu nilai metabolisme tunak. Hukum konservasi energi memberikan persamaan kesetimbangan kalor sebagai berikut:
H : produksi kalor internal;
Ed : kalor terbuang karena difusi penguapan air melalui kulit;
Esw : kalor terbuang karena keringat;
Ere : kalor laten terbuang karena respirasi;
L : pelepasan kalor respirasi kering;
C : terbuangnya kalor oleh konveksi dari permukaan tubuh berpakaian.
PMV merupakan suatu indeks yang memprediksikan nilai rata-rata pilihan termal sebagian besar kelompok orang pada suatu skala sensasi termal tujuh titik:
d. PMV memperhitungkan parameter-parameter lingkungan (temperatur bola kering udara, temperatur radiasi rata-rata, kecepatan udara dan kelembaban relatif) bersama dengan produksi kalor karena tingkat aktivitas dan resistensi termal akibat jenis pakaian.
e. PMV dirumuskan sebagai berikut:
PMV = (0,303e-0,036M + 0,028) {(M – W) – 3,05×10-3 × [5733 – 6,99(M –W) – pa] – 0,42 × [(M – W) – 58,15] – 1,7×10-5M(5867 – pa) – 0,014M(34 – Ta) – 3,96×10-8fcl × [(Tcl + 273)4 – (Tr + 273)4] – fclhc(Tcl– Ta)} di mana: Tcl = 35,7 – 0,028(M – W) - Icl{3,96×10-8fcl × [(Tcl + 273)4 – (Tr + 273)4] +fclhc(Tcl – Ta)} hc = 2,38(Tcl – Ta)0,25 untuk 2,38(Tcl – Ta)0,25 > 12,1√var 12,1√var untuk 2,38(Tcl – Ta)0,25 < 12,1√var
Fcl = 1,00 + 1,290Icl untuk Icl < 0,078m2K/W
1,00 + 0,645Icl untuk Icl > 0,078m2K/W
di mana:
PMV: Predicted Mean Vote;
M: rata-rata metabolisme, dalam W/m2 dari bidang permukaan tubuh;
W: kerja eksternal, dalam W/m2, bernilai nol untuk kebanyakan aktivitas;
Icl: temperatur udara, dalam °C;
Fcl: perbandingan area permukaan tubuh seseorang ketika berpakaian
dibandingkan dengan area permukaan ketika telanjang;
Ta: temperatur udara, dalam °C;
Tr: temperatur radiasi rata-rata, dalam °C;
Var: kecepatan udara relatif (terhadap tubuh manusia), dalam m/s;
Pa: tekanan uap air parsial, dalam Pa;
Hc: temperatur permukaan dari berpakaian, dalam °C;
Tcl: temperatur permukaan pakaian, dalam °C.
f. PMV diturunkan untuk kondisi tunak, namun dapat diterapkan dalam fluktuasi kecil dari satu atau beberapa variabel (rata-rata berpembobotan waktu selama periode 1 jam sebelumnya harus digunakan).
g. Ini diperhitungkan bagi kondisi ketika tubuh manusia berada dalam kesetimbangan termal – terbuangnya kalor ke lingkungan diimbangi dengan produksi kalor metabolisme.
h. Indeks PMV sebaiknya hanya digunakan untuk PMV antara -2 dan 2. i. Penggunaan yang direkomendasikan berada hanya dalam rentang kondisi
berikut:
M = 46 sampai 232 W/m2 (0,8 sampai 4 met)
Icl = 0 sampai 0,310 m2K/W (0 sampai 2 clo)
Ta = 10 sampai 30°C; Tr = 10 sampai 40°C
var = 0 sampai 1 m/s (atau kurang jika aliran udara berpengaruh)
pa = 0 sampai 2700 Pa. (kelembaban relatif berada antara 30 dan 70%)
j. PMV dapat diperoleh dengan:
Persamaan di atas (membutuhkan suatu program komputer karena kebutuhan solusi iteratif untuk memecahkan hc dan tcl).
Dengan pengukuran langsung, menggunakan sensor terintegrasi.
Dari tabel PMV untuk kombinasi berbeda dari aktivitas, tingkat pakaian, temperatur operatif dan kecepatan udara relatif.
4. Predicted Percentage Dissatisfaction (PPD)
a. PMV memprediksikan nilai rata-rata pilihan sebagian besar kelompok orang yang dihadapkan pada lingkungan yang sama. Pilihan individu menyatakan penyebaran preferensi individu.
b. PPD merupakan persentase terprediksi ketidaknyamanan manusia pada setiap PMV. Ini merupakan suatu pengukuran dari sejumlah orang yang memiliki kecenderungan merasakan kehangatan atau kesejukan yang tidak nyaman dalam suatu lingkungan yang diberikan – misalnya orang memilih -3, -2, +2 atau +3 dalam skala PMV.
PPD = 100 – 95 × e-(0,03353×PMV^4+0,2179×PMV^2)
c. Indeks PPD memprediksikan jumlah orang yang tidak puas secara termal dalam suatu kelompok besar. Sisanya dari kelompok tersebut akan memilih -1, 0 atau +1 pada skala PMV.
d. Nilai PPD minimum adalah 5%.
e. PPD mengindikasikan rentang respon manusia. PPD terkait dengan PMV melalui Gambar 3.2.
5. Temperatur Operatif
a. Ini merupakan temperatur dari suatu bidang radiasi gelap di mana seorang penghuni akan melakukan pertukaran sejumlah kalor dengan radiasi dan konveksi sama seperti dalam lingkungan tak seragam sesungguhnya. b. Untuk kecepatan udara yang rendah (di bawah 0,2 m/s) dan di mana
temperatur radiasi rata-rata berada dalam rentang 4°C dari temperatur udara ruangan, temperatur operatif (To) mendekati rata-rata Tr dan Ta.
c. Di luar kondisi ini, atau untuk akurasi yang lebih tinggi: To = ATa + (1 – A)Tr
di mana: A = 0,5 untuk kecepatan udara rata-rata (var) < 0.2m/s; A = 0,6
untuk var antara 0,2 dan 0,6 m/s; dan A = 0,7 untuk var antara 0,6 dan 1,0
m/s.
d. Kelembaban berpengaruh kecil pada temperatur rata-rata yang mendekati kenyamanan netral.
6. Standardized Effective Temperature (SET)
SET merupakan temperatur lingkungan isotermal yang memiliki temperatur udara dan temperatur radiasi rata-rata yang sama satu sama lain, kelembaban relatif 50%, udara yang diam dimana seseorang dengan tingkat pakaian standar akan memiliki keterbuangan kalor yang sama pada temperatur kulit rata-rata yang sama, keterlembaban kulit yang sama layaknya yang seseorang lakukan dalam lingkungan nyata, dan insulasi pakaian yang diperhitungkan. SET merupakan fungsi pakaian dan
aktivitas, sama seperti variabel-variabel fisis lingkungan lainnya. Nilai SET terkait langsung dengan sensasi dan tidak pada temperatur udara.
7. Kenyamanan Adaptif
Dalam analisis ISO 7730, tingkat kenyamanan diprediksi dari suatu pertimbangan atas pertukaran kalor antara manusia dan lingkungannya. Respon tersebut pada dasarnya sama setiap tahunnya – hanya perbedaan antara musim panas dan dingin yakni bahwa orang mengubah jenis pakaian mereka, menghasilkan perbedaan pada temperatur preferensi. Walaupun demikian, oleh karena kecenderungan dan ekspektasi, orang- orang dalam zona beriklim lebih hangat memilih kondisi yang lebih hangat dan begitupun sebaliknya. Saat ini telah banyak usaha guna menyempurnakan prediksi kenyamanan termal dengan memperhitungkan kemungkinan kebiasaan beradaptasi. Pendekatan terkini misalnya, telah menunjukkan bahwa penghuni gedung berventilasi alami merasa nyaman pada suatu rentang kondisi yang lebih lebar daripada penghuni gedung berunit tata udara.