4.2. Pengkondisian udara alami
4.2.1. Pengkondisian udara indoor
Pengkondisian udara di dalam ruang dapat dilakukan secara pasif maupun aktif. Pengkondisian udara secara pasif dimaksudkan pengkondisian sesuai dengan disain rancangan arsitektural gedung secara alami, dimana kualitas udara didalam ruang sesuai dengan disain dan keadaan iklim (Talarosa, 2005). Kenyamanan termal dapat diperoleh dengan murah, yaitu secara alamiah melalui pendekatan arsitektur, diantaranya melalui rancangan bangunan dengan mempertimbangkan: 1) orientasi bangunan terhadap matahari dan arah angin, 2) pemanfaatan elemen arsitektur dan material bangunan; dan 3) pemanfaatan elemen-elemen lansekap (Talarosa, 2005). Pada lingkungan yang baru pendekatan arsitektur dengan cara pertama dan
kedua dapat dilakukan, untuk lingkungan yang sudah terbangun tidak dapat menggunakan pendekatan arsitektur pertama dan kedua, melainkan harus melakukan pendekatan dengan cara yang ketiga, yaitu dengan pemanfaatan elemen lansekap/vegetasi.
a. Orientasi bangunan terhadap matahari dan arah angin.
Indonesia dengan iklim panas lembab dan peredaran matahari yang hampir konstan (Timur – Barat) serta arah angin yang selalu berubah sesuai dengan musim, maka orientasi bangunan terhadap matahari dan angin dapat dilakukan dengan:
Perletakan bangunan berorientasi pada gerakan matahari
Gambar 3 (a)
Perletakan bangunan berorientasi pada gerakan angin
Gambar 3 (b)
Perletakan bangunan berorientasi pada pergerakan udara (angin) (Amirudin,19) Angin basah
(musim hujan)
Angin kering (musim kemarau)
Penomoran halaman akan diedit oleh editor
Posisi bangunan (garis putus) (Gambar 3.a) menunjukkan arah orientasi matahari yang optimal bagi bangunan, karena bagian bangunan yang terkena sinar matahari pada bidang yang kecil, sehingga radiasi matahari yang masuk ke dalam bangunan relatif kecil. Posisi bangunan (garis penuh) merupakan kompromi antara arah angin dan orientasi matahari pada bangunan, sehingga diperoleh posisi bangunan yang optimal terhadap orientasi matahari dan angin (Amirudin, 1972). Radiasi matahari tidak langsung masuk kedalam bangunan, (sinar tidak tegak lurus), melainkan memantul lebih dulu ke dinding bangunan, sehingga radiasi yang masuk dalam bangunan tidak terlalu panas dan sirkulasi udara dalam ruang akan lebih merata karena arah angin menerpa pada bidang bangunan yang luas.
Radiasi matahari yang diterima bangunan ditentukan oleh orientasi bangunan terhadap matahari, dan bidang yang menerima radiasi matahari langsung semakin luas, maka panas yang diterima bangunan semakin besar. Bangunan dengan bentuk memanjang sebaiknya sisi panjangnya berorientasi ke arah Utara-Selatan sehingga sisi bangunan yang pendek menghadap Timur – Barat yang menerima radiasi matahari langsung. Kompromi penataan masa bangunan dapat dihasilkan orientasi bangunan terhadap matahari sebagaimanan Gambar 3(a) & 3(b) (Amirudin, 1972).
b. Orientasi bangunan terhadap angin (ventilasi silang)
Pergerakan udara yang masuk ke dalam bangunan (Gambar 3.b) dapat lebih besar karena angin yang berhembus jatuh pada bidang yang lebih luas (bidang miring), sehingga dapat mengurangi panas radiasi yang masuk ke dalam bangunan dan mengurangi kelembaban udara
Penomoran halaman akan diedit oleh editor
dalam bangunan (Amirudin, 1972). Ventilasi dibuat agar pergerakan udara dapat masuk kedalam ruang (untuk kesehatan dan kenyamanan penghuni).
Ventilasi adalah proses pergerakan udara luar yang diarahkan agar masuk ke dalam ruang, sekaligus mendorong udara kotor di dalam ruang ke luar. Kebutuhan ventilasi tergantung pada jumlah manusia serta fungsi bangunan.
Posisi bangunan yang melintang terhadap arah angin sangat membantu menurunkan suhu udara. Ukuran, dan posisi lubang jendela pada sisi atas dan bawah bangunan dapat meningkatkan efek ventilasi silang
(cross ventilation) di dalam ruang sehingga penggantian udara panas di
dalam ruang dan peningkatan kelembaban udara dapat dihindari. Orientasi bangunan yang baik terhadap matahari sekaligus arah angin jarang dijumpai. Penelitian menunjukkan bahwa, posisi bangunan yang melintang terhadap arah angin lebih efektif dari pada perlindungan terhadap radiasi matahari karena panas radiasi dapat dihalau oleh angin (Gambar 3.b). Kecepatan angin yang nikmat dalam ruangan adalah 0,1 – 0,15 m/detik, sedangkan besarnya laju aliran udara tergantung pada: (1) kecepatan dan arah angin terhadap lubang ventilasi, (2) luas lubang ventilasi, (3) jarak dan posisi antara lubang udara masuk dan keluar; dan (4) penghalang di dalam ruangan yang menghalangi pergerakan udara (Amirudin, 1972).
c. Pemanfaatan elemen arsitektur dan bahan bangunan
Pengaruh radiasi matahari pada bangunan diantaranya dapat diatasi dengan memanfaatkan elemen arsitektur dan bahan bangunan.
Penomoran halaman akan diedit oleh editor
Penggunaan elemen arsitektur bisa berupa bentuk disain dan penggunaan bahan bangunan (Talarosa, 2005)
c.1. Pemanfaatan bentuk elemen arsitektur untuk pelindung dari sinar matahari
Mendisain bangunan yang menghadap Timur atau Barat harus mem-pertimbangkan arah bukaan/jendela agar tidak langsung menghadap arah tersebut, sehingga radiasi panas tidak langsung masuk ke dalam bangunan yang dapat memanaskan ruang dan meningkatkan suhu udara dalam ruang serta menghasilkan efek silau. Bangunan yang terpaksa menghadap Timur atau Barat dapat diatasi dengan memasang elemen arsitektur penahan radiasi matahari (solar shading device) yang bersifat permanen dari bahan yang tidak banyak menyerap sinar matahari sehingga radiasi panas tidak di teruskan ke dalam bangunan (Gambar 4) (Talarosa, 2005).
Informasi penggunaan solar shading devices yang menggunakan vegetasi sebagai elemen arsitektur belum banyak. Vegetasi sebagai elemen arsitektur lebih efektif, baik dari aspek estetika, lingkungan maupun aspek yang lain, namun memerlukan perawatan intensif sebagaiman pada taman.
(a) (b) (c) (d) Cantilever (Overhang) Louver Overhang Panels (atau Horizontal dari beton Horizontal) finil awning) dari beton Screen finil Louver
Penomoran halaman akan diedit oleh editor (e) (f
Egg Crate (kombinasai elemen Vertical Louver plat horizontal dan vertikal) plat (bisa diputar arahnya)
Gambar 4: Elemen arsitektur pelindung bangunan dari sinar matahari (Tolarosa, 2005).
Elmen arsitektur (Gambar 4 a dan b) efektif digunakan pada bidang bangunan yang menghadap Utara –Selatan , karena sinar matahari langsung tidak masuk kedalam ruang tetapi cahayanya cukup menerangi ruang dan angin dapat masuk ke dalam ruang tanpa terhambat. Elemen arsitektur (Gambar 4 c, d, e, f) dapat diterapkan pada bangunan yang menghadap Timur atau Barat karena mampu menahan radiasi matahari dan efek silau saat sudut matahari rendah serta dapat berfungsi sebagai pengarah angin (windbreak) melalui sirip yang dapat di putar sesuai arah yang di inginkan (Talarosa, 2005). Mengurangi radiasi panas dan kesilauan dari sinar matahari menurut Sukawi (2010), dapat dilakukan dengan cara: 1) pembayangan/ shading untuk mematahkan sinar matahari dengan prinsip payung atau perisai melalui: penanaman vegetasi (pohon-pohon tinggi) dekat bangunan, penggunaan blinden yang dapat disetel pada poros vertikal; dan 2) penyaringan atau filtering untuk memperlembut sinar matahari pada
Penomoran halaman akan diedit oleh editor
siang hari yang masuk dalam ruang agar tidak menyilaukan, melalui: penanaman vegetasi perdu, krepyak, louvre, jalousi, kisi-kisi/krawang/roster, overhangs.
c.2. Pemanfaatan bahan bangunan
Radiasi matahari yang jatuh pada suatu bidang/selubung bangunan sebagian akan dipantulkan kembali (refleksi) dan sebagian akan diserap (asorbsi). Panas yang terserap akan terkumpul pada bidang yang menerima radiasi dan diteruskan ke bagian sisi yang dingin yaitu sisi dalam bangunan. Besarnya panas radiasi matahari pada bidang bangunan tergantung pada lamanya bidang tersebut menerima/terkena radiasi sinar matahari. Masing-masing bahan bangunan mempunyai angka koefisien serapan kalor (dalam persen), semakin besar serapan kalor, semakin besar panas yang diteruskan ke ruangan, sebaliknya semakin besar kalor yang dipantulkan semakin kecil panas yang diteruskan ke ruangan. Refleksi radiasi matahari pada suatu bidang dipengaruhi oleh jenis material/bahan yang digunakan, dan masing-masing mempunyai daya refleksi dan absorbsi (Tabel 10) (Lippsmeier, 1980).
Penomoran halaman akan diedit oleh editor Tabel 10. Refleksi dan asorbsi bahan bangunan terhadap sinar matahari
No Bahan Bangunan Refleksi panas (%) Absorbsi panas (%)
1. Pualam putih 60-50 40-50 2. Batu kapur pasir putih 60 40
3. Beton 40-30 60-70
4. Plesteran 60-40 40-60 5. Batu merah 40-25 60-75 6. Genteng merah muda 40-35 60-75 7. Genteng semen tak berwarna 60-40 40-60 8. Asbes semen baru 20-5 80-95 9. Asbes semen lama (1 tahun) 30-15 70-85 10. Seng gelombang (baru) 35-30 65-70 11. Seng gelombang (lama) 10-5 90-95
12. Aluminium 90-70 10-30
13. Daun-daun hijau 20-30 80-70
14. Rumput 20 80
Sumber: Lippsmeier (1980).
Material berupa daun-daun hijau dan rumput mempunyai daya absorbsi cukup besar (70 – 80 %) (Tabel 10). Sinar matahari yang diserap tanaman digunakan oleh daun hijau untuk proses fotosintesis sehingga tidak di teruskan ke suatu bidang atau ruang. Daya refleksi pada material daun-daun hijau relatif kecil (sekitar 20 %) dan hanya terjadi pada daun yang mempunyai karakteristik halus/rata dan mengkilap (mempunyai lapisan lilin) saja (Loveless, 1990).
c.3. Pemanfaatan Elemen Lansekap (vegetasi)
Elemen lansekap dapat digunakan sebagai pelindung dari radiasi matahari. Vegetasi dapat menurunkan suhu udara lingkungan karena memberikan efek bayangan, dan daun hijau dapat merefleksikan sinar matahari 5 - 30 %, sedangkan 5 - 20 % diabsorbsi untuk fotosintesis serta 5 - 30 % untuk evapotranspirasi (Krusche, at al., 1982 dalam
Penomoran halaman akan diedit oleh editor
Perini, at al. 2012). Penempatan dan penataan tanaman/vegetasi perlu diperhatikan terhadap sistim bukaan sehingga akan diperoleh sistim penghawaan maksimal yang akan membantu terciptanya kenyamanan (Gambar 5). Efek bayangan di bawah kanopi pohon yang sudah dewasa menunjukkan pengurangan radiasi yang diserap oleh pengguna, menghasilkan pengurangan energi yang sangat dekat dengan kenyamanan (di bawah 50 W/m2) bahkan dengan suhu udara yang tinggi (Picot, 2004). Penyinaran matahari langsung sepanjang hari, pertumbuhan pohon mengungkapkan fenomena radiasi global yang diserap oleh pengguna berupa reduksi, oleh efek perisai pohon, penyerapan radiasi surya global yang menyebar. Selain tanaman pohon, penggunaan tanaman perdu untuk sistim pembayangan dapat juga diterapkan pada bangunan sehingga multi fungsi, baik sebagai taman maupun sebagai penahan radiasi matahari (Picot, 2004).
Pohon berjarak 1,5 m Pohon berjarak 3 m Pohon berjarak >3<9 m dari dari bangunan dari bangunan bangunan, gerakan udara dida lam bangunan semakin besar BAIK SEMAKIN BAIK
Gambar 5. Pengaturan jarak pohon terhadap bangunan dan pengaruhnya terhadap ventilasi alami (Talarosa, 2005).
Hasil penelitian di Afrika Selatan menunjukkan bahwa suhu udara 1 m diatas permukaan beton lebih tinggi 4°C dibandingkan suhu udara pada ketinggian yang sama di atas permukaan rumput, apabila
Penomoran halaman akan diedit oleh editor
permukaan rumput terlindung dari radiasi matahari maka perbedaannya menjadi 5°C (Lippsmeier, 1994). Proses fotosintesis yang menyerap sinar matahari dan fungsi pembayang-an oleh vegetasi dapat mengurangi panas radiasi matahari yang di teruskan pada bidang dibawahnya. Penataan vegetasi ini apabila ditanam dibidang atap datar (roof garden) atau pada dinding (green wall), ada kecenderungan dapat mengurangi radiasi sinar matahari, sehingga diperoleh suhu udara
ambien yang lebih rendah, baik dalam ruang maupun diluar ruang.
Pengaruh evapotraspirasi dan pembayangan dapat meningkatkan kelembaban dan mempengaruhi suhu bangunan iklim mikro, indoor dan outdoor. Penurunan suhu dalam ngarai perkotaan dengan dinding hijau dan atap hijau untuk iklim Mediterania antara 4-5 ° C (Alexandri dan Jones, 2008 dalam Perini, at al., 2012).
Perkotaan biasanya tingkat populasi dan kepadatan bangunannya cenderung tinggi, serta sebagian besar masyarakatnya mempunyai kemampuan ekonomi rendah, sehingga sulit mendapatkan kenyamanan termal. Hal ini disebab karena 1) kemampuan ekonomi yang terbatas sehingga tidak mampu menciptakan kenyamanan dengan pendekatan mekanis, 2) kurang memahami pengetahuan arsitektur dan kurang mampu membangun perumahannya dengan menggunakan jasa seorang arsitek; dan 3) keadaan lahan yang relatif sempit. Keadaan yang demikian alternatif yang bisa digunakan untuk memperoleh kenyamanan termal ialah melalui pemanfaatan vegetasi yang diharapkan dapat menurunkan suhu udara.
Pengkondisian udara aktif maupun pasif mempunyai tujuan yang sama yaitu untuk mendapatkan kenyamanan termal indoor.
Penomoran halaman akan diedit oleh editor
Pengkondisian udara aktif merupakan pengkondisian udara secara mekanik, yaitu pengkondisian udara menggunakan alat pengatur udara (air condition/AC), sehingga dalam keadaan iklim yang bagaimanapun akan dihasilkan kualitas udara sesuai yang dikehendaki (Talarosa, 2005).