PENERAPAN/ PENGUJIAN ALTERNATIF RANCANGAN
6.1 Penerapan / Pengujian Alternatif Rancangan
Pada pengujian alternatif untuk tiap rancangan dilakukan dengan 2 cara yaitu dengan perhitungan OTTV sesuai SNI 03-6389-2000 tentang konservasi energi selubung bangunan pada bangunan gedung dan dengan simulasi dengan program autodest ecotect. Pengujian dengan perhitungan OTTV dan RTTV mencakup
beberapa faktor yang seperti yang telah dijelaskan pada Bab sebelumnya (Bab III) antara lain:
1. Faktor Material Bangunan (Selubung Bangunan).
2. Faktor Temperatur.
3. Faktor Shadding/Overhang.
4. Faktor Insulator Atap.
6.1.1 Perhitungan nilai OTTV alternatif rancangan model I
Adapun elemen arsitektural yang digunakan pada alternatif rancangan model I adalah sebagai berikut:
1. Penambahan material dinding bata setinggi 1 m dari lantai bangunan.
2. Penambahan Overhang sepanjang 4 m ke depan (Timur).
3. Penambahan material insulator (alumunium foil) pada atap bangunan.
116
117
4. Penambahan ventilasi pada sisi bagian Utara, Timur dan Selatan menggunakan jenis ventilasi berbahan kayu kerawang. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.1.
6.1.1.1 Perhitungan WWR (Wall Window Ratio)
WWR (Wall Window Ratio) adalah perbandingan antara luas jendela dengan luas seluruh dinding luar bangunann pada orientasi yang telah ditentukan.
1. Luasan dinding tidak tembus cahaya (dinding opaque)
Luasan dinding tidak tembus cahaya bagian Barat dimana dinding tidak tembus cahaya meliputi, dinding kayu kerawang 14.52 m², kusen kayu 1.23 m² dan struktur baja 2.16 m². Pada bagian Timur dan Utara dinding tidak tembus cahaya meliputi stuktur baja (Balok) 4.32 m², dinding bata 5.3 m², plaster semen 10.6 m², dan keramik 5.3 m², kayu kerawang 3m², kusen kayu 1.23 m². Pada bagian Selatan dinding tidak tembus cahaya
Gambar 6.1 Alternatif Rancangan Model I Sumber: Analisa Data 2014
118
meliputi stuktur baja (Balok) 4.32 m², dinding bata 8 m², plaster semen 16 m², dan keramik 8 m², kayu kerawang 3m², kusen kayu 1.23 m².
2. Luasan dinding tembus cahaya
Luas dinding tembus cahaya pada bagian Utara dan Barat 14.68 m² dan luas dinding tembus cahaya pada bagian Selatan seluas 12.88 m² dengan penggunaan material kaca bening tembus cahaya dengan ketebalan 8mm.
3. Luas dinding total
Dimensi dinding total pada fasade dinding sisi Timur, Selatan, Barat, Utara masing masing adalah 8m x 4 m = 32 m².
a. Nilai WWR pada dinding sisi Utara adalah 14.68 m²/32 m² = 0.46 b. Nilai WWR pada dinding sisi Selatan adalah 12.88 m²/32 m² = 0.40 c. Nilai WWR pada dinding sisi Timur adalah 14.68 m²/32 m² = 0.46 6.1.1.2 Transmitansi thermal bahan tidak tembus cahaya (Uw)
Untuk menghitung nilai U atau nilai transmitansi thermal, perlu diketahui terlebih dahulu nilai resistansi total seperti yang ditunjukkan pada Tabel 6.1.
Tabel 6.1 Perhitungan Nilai U Untuk Material Kayu Material Kayu
U= 1/R
b= tebal bahan b=(702x0.15)+(702x0.03) = 126.36 kg/m2 Tdek = 12 K
k=koefisien
Komponen b/k R
Film Udara Luar 0.044
Kayu Kerawang 0.03/0.138 1.087
119 komponen penyusun selubung yang harus diketahui nilai U adalah material baja. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 6.2 mengenai perhitungan nilau U material baja.
Material Baja H
Tabel 6.2 Perhitungan Nilai U Untuk Material Baja
120
Untuk lebih jelasnya mengenai luasan dan material pembentuk selubung bangunan alternatif konsep I dapat dilihat dari detail potongan bangunan pada Gambar 6.2.
Material selanjutnya adalah dinding bata yang dilapisi oleh keramik. Untuk itu perlu diketahui besaran nilai U material tersebut, lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 6.3.
Material Dinding Bata
U=1/R 3.34
b=tebal bahan b=(1568x0.012x2)+(1760x0.12)+(2640x0.012) b=261.68 kg/m2
Tdek = 10 K k=koefisien
Gambar 6.2 Potongan Dinding Sisi Barat Model I Sumber: Analisa Data 2014
Tabel 6.3 Perhitungan Nilai U Untuk Material Dinding Bata
121
Komponen b/k R
Film Udara Luar
0.044
Keramik 0.012/1.298 0.009
Dinding Bata 0.120/1.154 0.103
Plaster semen 0.012/0.533 0.022
Film Udara Dalam 0.120
Total R 0.299
6.1.1.3 Absortansi radiasi matahari (α )
Nilai absortansi radiasi matahari berdasarkan SNI yang telah dijelaskan di atas untuk material baja adalah 0.95, material kayu adalah 0.78, dan dinding bata adalah 0.55.
6.1.1.4 Transmitansi thermal bahan tembus cahaya (Uf)
Pada bagian Utara, Selatan dan Timur permukaan dinding kaca yang dapat ditembus oleh cahaya memiliki lebar yang cukup besar. Untuk itu perlu dihitung nilai U untuk meterial dinding kaca seperti yang ditunjukkan pada Tabel 6.4.
U=1/R
Tabel 6.4 Perhitungan Nilai U Untuk Material Dinding Kaca Tabel 6.3 (Lanjutan)
122
Komponen b/k R
Film Udara Dalam
0.120
Total R 0.172
R= 0.172 U = 1/0.172 U = 5.814
Material pembentuk selubung dinding bangunan pada rancangan alternatif I untuk sisi Utara, Selatan dan Timur adalah besi baja untuk kolom dan balok, kayu untuk kusen, ditambah dengan dinding bata yang dilapisi keramik serta kaca. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dari detail potongan bangunan pada Gambar 6.3.
Gambar 6.3 Potongan dinding sisi Utara,Selatan dan Timur model I Sumber: Analisa Data 2014
Sumber: Analisis Data 2014
Tabel 6.4 (Lanjutan)
123
6.1.1.5 Koefisien peneduh (SC)
Pada konsep alternatif 1 penggunaan overhang diprioritaskan pada arah Timur sebesar 4 m ke arah depan, sedangkan arah Barat yang memang sejak awal sudah memiliki overhang yang lebar tidak perlu ditambah lagi, sementara untuk arah Utara dan Selatan tidak dilakukan penambahan overhang.
Sehingga dari simulasi yang ditunjukkan pada Gambar 6.4 dan 6.5 dapat diambil nilai SC bangunan adalah sebagai berikut:
1. Timur= 0 (terlindungi sepanjang hari) 2. Barat= 0 (terlindungi s.d pukul 16.00WIB) 3. Selatan= 0.75 (kurang terlindungi)
4. Utara= 0.75 (kurang terlindungi)
Gambar 6.4 Simulasi Penerapan Desain Overhang Alternatif I Pukul 12.45 WIB (Sholat Dzuhur) Pada Sisi Selatan-Timur
Sumber: Analisa Data 2014
124
6.1.1.6 Beda suhu (∆T)
Beda suhu ekstrim yang diambil antara luar dan dalam adalah 1.4 K.
6.1.1.7 Faktor radiasi matahari
Faktor radiasi matahari dihitung antara jam 07.00 WIB sampai jam 18.00 WIB (11 jam) dari data yang diperoleh maka diketahui bahwa intensitas radiasi matahari tertinggi terdapat pada bulan April yaitu sebesar 1134 Joule/ hari. 1134 j/hari dibagi 11 jam = 103.1 joule/cm² = 103.1 x 10000/3600 = 286,4 Watt/m², Maka SF= 286,4 Watt/m2.
Dari faktor-faktor di atas untuk memudahkannya dapat dikelompokkan menjadi 3 tabel faktor OTTV:
Gambar 6.5 Simulasi Penerapan Desain Overhang Alternatif I Pukul 16.00 WIB (Sholat Ashar) Pada Sisi Selatan-Timur
Sumber: Analisa Data 2014
125
1. Konduksi Panas Melalui Dinding
Konduksi adalah proses penghantaran energi panas melalui benda yang padat. Beberapa material baru yang dapat menyerap panas untuk altenatif konsep I adalah dinding bata ditambah plaster semen mempunyai nilai U yang agak besar yaitu 3.34 W/M².K. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dari perhitungan konduksi panas pada Tabel 6.5.
Tabel 6.5 Perhitungan Nilai Konduksi Panas Melalui Dinding
Arah Bahan Luas
126
2. Konduksi Panas Melalui Kaca
Luasan dinding kaca pada alternatif konsep I sudah jauh berkurang dari eksisting bangunan. Hal ini ternyata berdampak kepada perubahan nilai total panas yang masuk ke dalam bangunan juga ikut berkurang. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 6.6.
Tabel 6.6 Perhitungan Nilai Konduksi Panas Melalui Kaca
3. Transmisi Panas Melalui Kaca
Transmitansi panas adalah jumlah energi panas yang berhasil diteruskan ke dalam bangunan melalui material kaca. Pada Tabel 4.14 menunjukkan bahwa jumlah energi panas yang diteruskan oleh kaca jauh berkurang dari kondisi eksisting bangunan karena perubahan luasan dinding kaca.
Tabel 6.7 Perhitungan Nilai Transmisi Panas Melalui Kaca
127
OTTV = α (Uw x (1-WWR)) x TDek+(SC x WWR x SF)+(Uf x WWR x ∆T)....(6.1) OTTV = (2745.3+2671.12 +542.2)/(128.78+42.24+42.24)
= 27.78 W/m²
Hasil dari perhitungan di atas, dapat dilihat bahwa nilai OTTV alternatif model I menunjukkan nilai OTTV yang lebih kecil dari model eksisting. Bangunan sudah dapat dikategorikan baik, hal ini dilihat dari nilai OTTV bangunan < 45 W/m².
Adapun faktor penyebab menurunnya nilai total radiasi pada selubung bangunan yang awalnya 12819 (Tabel 4.13) berkurang menjadi 2560 (Tabel 6.6) adalah berkurangnya luas dinding kaca pada selubung bangunan mesjid pada alternatif I. Luas dinding kaca eksisting sebesar 89.52 m², dengan penerapan konsep alternatif I maka luasan dinding kaca berkurang menjadi 42.24 m².
6.1.2 Perhitungan nilai pergerakan udara dalam bangunan alternatif rancangan model I
Dengan adanya penerapan desain bukaan/ventilasi pada tiap sisi bangunan, maka kesimpulan yang diperoleh adalah nilai laju pergerakan udara didalam bangunan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan rumus 6.2.
Q = CV.A.V...(6.2) dimana:
Q = laju aliran udara, m²/detik.
A = luas bebas dari bukaan inlet, m2.
V = kecepatan angin, m/detik.
128
CV = effectiveness dari bukaan (CV dianggap sama dengan 0,5 ~ 0,6 untuk angin yang tegak lurus dan 0,25 ~ 0,35 untuk angin yang diagonal).
Q = (0.75m x 8m/2) x 0.25 x 1m/s (rata-rata angin yang datang).
= 0.75 m³/s (sudah sesuai standart SNI = 0.75 m³/s ).
Dengan adanya aliran udara pada ruang dalam mesjid Ar-Rauddah, maka diasumsikan akan adanya pengurangan nilai Rh (kelembaban) pada saat terjadi peningkatan pada hari Jumat.
6.1.3 Penerapan/ pengujian rancangan model insulasi atap
Berikut ini adalah pengujian rancangan model elemen insulator panas pada atap bangunan alternatif model I tetang perhitungan nilai U pada material insulator.
Dengan penambahan material glasswoll dan alumunium foil yang memiliki nilai R=1.428 terbukti mampu untuk menahan radiasi matahari yang masuk dari atap dak beton. Nilai U atap yang pada awalnya sebesar 2,13 W/m².K dapat diturunkan menjadi 0.53 W/m².K, Sehingga Penutup atap sudah memenuhi kriteria perancangan untuk atap bangunan yang baik, dengan nilai U mak atap beton < 1,2 W/M2. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 6.8.
Tabel 6.8 Perhitungan Nilai U Untuk Bahan Material Insulator ATAP DAK BETON
b=tebal bahan k=koefisien
Komponen b/k R
Film Udara Luar 0.044
129
Dak Beton 0.15/1.448 0.103
Plafond 0.009/0.170 0.052
alumunium foil +Glasswooll 0.05/0.035 1.428
Lapisan Rongga Udara 0.148
Film Udara Dalam 0.120
Total R 1.897
U=1/Rtotal
U=1/1.897 = 0.530 W/M².K
Untuk perhitungan RTTV alternatif konsep I masih dikategorikan sebagai bangunan dengan atap tidak tembus cahaya (non skylight), dengan material atap mesjid terbuat dari cor beton tetapi pada bagian dalam bangunan ditambah insulator panas berupa alumunium foil dan glass wool. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 6.6.
Gambar 6.6 Rancangan Model Insulasi Atap Sumber: Analisa Data2014
Tabel 6.8 (Lanjutan)
130
Pemilihan bahan insulator panas berupa alumunium foil dan glass wool berdasarkan kepada sifat kedua benda yang dapat menahan panas. Kedua material ini memiliki keunggulan dalam hal aplikasi dan pemasangannya untuk filter panas dari atap dak bangunan. Material alumunium foil dan glass wool di pasangkan dengan bantuan besi hollow sebagai tempat penahannya. Setelah kedua material ini menutupi seluruh bagian bawah atap dak barulah dilakukan pemasangan instalasi listrik dan plafond Gypsum. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada detail Gambar 6.7
Gambar 6.7 Detail Rancangan Model Insulasi Atap Sumber: Analisa Data 2014
131
6.1.4 Simulasi Ecotect Alternatif Rancangan Model I (Jumat,16 April 2014)
Untuk lebih mengetahui seberapa besar pengaruh perubahan kondisi thermal di dalam bangunan mesjid Ar-Rauddah dengan menerapkan alternatif konsep I, untuk itu dilakukan tes simulasi ke dalam program autodesk ecotect 2011. Setelah meng-input keselurhan data maka diperoleh hasil analisis alternatif konsep I seperti yang ditunjukkan pada Tabel 6.9.
N o
Model/ Waktu Penerapan Desain Suhu (°C) Kelembaban
(Rh)
Tabel 6.9 Hasil Analisis Alternatif Konsep I Program Ecotect (Jumat,18 April 2014)
1 09.00 WIB
132
N o
Model/ Waktu Penerapan Desain Suhu (°C) Kelembaban
(Rh)
133
6.1.5 Perhitungan nilai OTTV alternatif rancangan model II
Adapun elemen arsitektural yang digunakan pada alternatif rancangan model II adalah:
1. Penambahan Overhang sepanjang 4 m ke arah Timur, 2 m kearah Utara dan Selatan.
2. Penambahan material insulator (alumunium foil) pada atap bangunan.
3. Penambahan ventilasi pada sisi bagian Utara, Timur dan Selatan menggunakan jenis ventilasi berbahan kaca yaitu kaca nako. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.8.
6.1.5.1 Perhitungan WWR (Wall Window Ratio)
WWR (Wall Window Ratio) adalah perbandingan antara luas jendela dengan luas seluruh dinding luar bangunan pada orientasi yang telah ditentukan.
1. Luasan dinding tidak tembus cahaya (dinding opaque)
Gambar 6.8 Alternatif Rancangan Model II Sumber: Analisa Data 2014
134
Luasan dinding tidak tembus cahaya pada Timur dimana dinding tidak tembus cahaya meliputi, dinding kayu kerawang 14.52 m², kusen kayu 1.23 m² dan struktur baja 2.16 m². Pada bagian Timur, Utara, Selatan dinding tidak
tembus cahaya meliputi stuktur baja (balok) 4.32 m², kusen alumunium 1.23 m².
2. Luasan dinding tembus cahaya.
Luasan dinding tembus cahaya pada bagian Utara, Timur dan Utara 28.6 m².
3. Luas dinding total.
Dimensi dinding total pada fasade dinding sisi Barat, Selatan, Timur, Utara masing masing adalah 8m x 4 m = 32 m².
a. Nilai WWR pada dinding sisi Utara adalah 28.6 m²/32 m² = 0.89.
b. Nilai WWR pada dinding sisi Selatan adalah 28.6 m²/32 m² = 0.89.
c. Nilai WWR pada dinding sisi Timur adalah 28.6 m²/32 m² = 0.89.
6.1.5.2 Transmitansi termal bahan tidak tembus cahaya (Uw)
Untuk menghitung nilai U atau nilai transmitansi thermal, perlu diketahui terlebih dahulu nilai resistansi total seluruh material. Tahap pertama yang harus dilakukan yaitu mencari nilai U setiap material yang digunakan. seperti yang ditunjukkan pada Tabel 6.10 untuk mengetahui nilai U material kayu.
Tabel 6.10 Perhitungan Nilai U Untuk Material Kayu 1. Material Kayu
U=1/R
b=tebal bahan b=(702x0.15)+(702x0.03) = 126.36 kg/m2 Tdek = 12 K
135
Komponen b/k R
Film Udara Luar 0.044
Kayu Kerawang 0.03/0.138 1.087
Kayu Kusen 0.15/0.138 0.217 material baja dapat dilihat pada Tabel 6.11.
Tabel 6.11 Perhitungan Nilai U Untuk Material Baja H
136
Material selanjutnya sebagai penyusun selubung bangunan alternatif konsep II adalah alumunium, material ini digunakan sebagai bahan penyusun kusen jendela
3. Material Kusen Alumunium