EVALUASI MASALAH DAN ANALISA KEBUTUHAN
4.7 Radiasi Matahari (W/m²) Mesjid Ar-Rauddah
Dari data yang diterima oleh peneliti dari Badan Meteorologi dan Geofisika Wilayah Medan selama 5 tahun terakhir menunjukkan bahwa radiasi matahari di tahun 2014 memiliki intensitas puncak di bulan April sebesar 1134 Joule/hari seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.8.
Tabel 4.8 Data Intensitas Radiasi Matahari Bulanan Daerah Medan Tahun 2010-2014
Thn Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Ags Sep Okt Nov Des 2010 925 1100 1140 1115 994 964 923 1033 971 967 758 811 2011 848 1111 1078 929 1036 1016 1025 908 1080 1076 1030 1026 2012 1001 946 955 1089 1072 896 867 967 971 988 758 812 2013 821 950 892 904 892 858 896 996 988 867 883 846 2014 971 1059 1109 1134 1076 1105
Seperti yang sudah dijelaskan pada Bab sebelumnya faktor radiasi matahari merupakan faktor terbesar penyumbang panas atau energi kalor masuk ke dalam bangunan. Untuk itu setiap perencanaan bangunan seharusnya menganalisa terlebih dahulu faktor radiasi matahari terhadap bangunan yang berkaitan dengan selubung bangunan.
Pada studi kasus mesjid Ar-Rauddah kota Medan, hampir seluruh material selubung bangunan (dinding) menggunakan meterial kaca. Seperti yang sudah dibahas di atas, material kaca memiliki nilai absorb (penyerapan) panas yang sangat
Sumber: BMKG Wilayah I Medan
75 baik, sehingga radiasi panas dari luar bangunan diteruskan masuk ke dalam bangunan mesjid.
Dari beberapa penjelasan sebelumnya diterangkan bahwa adanya korelasi antara nilai suhu dengan besarnya radiasi yang masuk ke dalam bangunan yang diakibatkan oleh desain bangunan itu sendiri. Semakin besar nilai OTTV maka semakin besar pula nilai suhu di dalam bangunan yang pada akhirnya menyebabkan ketidaknyamanan thermal di dalam bangunan mesjid Ar-Rauddah.
Tahapan pertama adalah mencari nilai OTTV bangunan eksisting mesjid Ar-Rauddah, untuk mengetahui apakah nilai OTTV bangunan mesjid Ar-Rauddah tidak lebih dari 45 W/M², apabila OTTV bangunan mesjid melebihi 45 W/M², maka perlu dikurangi dengan cara:
a. Menurunkan angka absorbsivitas.
b. Mengurangi angka koefisien peneduh.
c. Mengulangi perhitungan dengan nilai-nilai faktor yang baru sehingga nilai OTTV < 45W/M².
4.7.1 Perhitungan nilai OTTV bangunan Mesjid Ar-Rauddah
Pada eksisting mesjid Ar-Rauddah memiliki 2 jenis dinding, untuk arah Utara, Barat dan Selatan memiki dinding dengan material kaca sepenuhnya, sedangkan pada bagian Timur menggunakan material kayu kerawang. Penggunaan material ini akan mempengaruhi nilai OTTV yang ada di dalam mejis Ar-Rauddah. Untuk lebih jelasnya lihat Gambar 4.9.
76
a. Perhitungan WWR (Wall Window Ratio)
Tahapan pertama dalam menghitung OTTV adalah mencari nilai WWR dengan cara membandingkan luas dinding tembus cahaya dengan luas keseluruhan dinding pada orientasi yang telah ditentukan.
1. Luasan dinding tidak tembus cahaya (dinding opaque)
Ruang dalam mesjid Ar-Rauddah berukuran 8 m x 8 m dengan keempat sisi sama besar, ketinggian plafond yaitu 3.5 m. Dari pengamatan yang dilakukan diperoleh untuk sisi Timur, Selatan dan Utara hampir seluruh permukaan bidang adalah dinding tembus cahaya karena menggunakan meterial kaca, hanya struktur bajanya saja yang dapat dihitung sebagai luasan dinding tidak tembus cahaya. Luasan dinding tidak tembus cahaya pada bagian Timur, Selatan dan Utara masing masing adalah 2.16 m², Sedangkan pada bagian Barat dinding terbuat dari material kayu kerawang dengan luasan dinding
Dinding Sisi Timur Dinding Kaca Dinding Sisi Selatan
Dinding Kaca Dinding Sisi Barat
Kayu Kerawang
Dinding Sisi Utara Dinding Kaca
Gambar 4.9 Jenis Material Selubung Bangunan Mesjid Ar-Rauddah Sumber: Analisis Data 2014
77 tidak tembus cahaya meliputi, dinding kayu kerawang 14.52 m², kusen kayu 1.23 m² dan struktur baja 2.16 m².
2. Luasan dinding tembus cahaya
Luasan dinding tembus cahaya pada bagian Timur, Selatan dan Utara masing masing seluas 29.84 m² dengan penggunaan material kaca bening tembus cahaya dengan ketebalan 8mm.
3. Luas dinding total
Dimensi dinding total pada fasade dinding sisi Timur, Selatan, Timur, Utara masing masing adalah 8m x 4 m = 32 m².
Nilai WWR pada dinding sisi Utara adalah 29.84 m²/32 m² = 0.93.
Nilai WWR pada dinding sisi Timur adalah 29.84 m²/32 m² = 0.93.
Nilai WWR pada dinding sisi Selatan adalah 29.84 m²/32 m² = 0.93.
b. Transmitansi thermal bahan tidak tembus cahaya (Uw)
Untuk menghitung nilai U atau nilai transmitansi thermal, perlu diketahui terlebih dahulu nilai Resistansi total seperti yang dijelaskan pada Tabel 4.9.
Tabel 4.9 Perhitungan Nilai U Untuk Setiap Bahan Material Kayu 1. Material Kayu
U=1/R
b=tebal bahan b=(702*0.15)+(702*0.03) = 126.36 kg/m2 Tdek = 12 K
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
Film Udara Dalam 0.12
78
Total R 1.468
R= 1.468 U = 1/1.468 U = 0.681 W/m2.K
Pada selubung dinding bangunan mesjid Ar-Rauddah sebelah Barat material yang paling dominan adalah material kayu, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.10.
Selain material kayu, pada bagian Timur bangunan mesjid Ar-rauddah komponen penyusun selubung yang harus diketahui nilai U adalah material baja. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 4.10 mengenai perhitungan nilau U material baja.
Sumber: Analisis Data 2014
Gambar 4.10 Detail Selubung Bangunan Eksisting Mesjid Ar-Rauddah Sumber: Analisis Data 2014
Tabel 4.9 (Lanjutan)
79 Tabel 4.10 Perhitungan Nilai U Untuk Setiap Bahan Material Baja H
2. Material Baja H U=1/R
b=tebal bahan b=(7840x0.03)
235.2 kg/m2 Tdek = 10 K
k=koefisien
Komponen b/k R
Film Udara Luar 0.044
balok Baja H 235.2/47.6 4.93
Film Udara Dalam 0.12
Total R 5.094
R= 5.094 U = 1/5.094 U = 0.196 W/m2.K
4. Absortansi radiasi matahari (α )
Nilai absortansi radiasi matahari berdasarkan SNI yang telah dijelaskan di atas untuk material baja adalah 0.95 dan material kayu adalah 0.78.
5. Transmitansi thermal bahan tembus cahaya (Uf)
Khusus pada bagian Timur, Utara dan Selatan hampir seluruh permukaan selubung bangunan menggunakan material kaca dengan ketebalan 8 mm.
Untuk mengetahui nilai U pada matrial bahan kaca, maka dapat dicari seperti yang dijelaskan pada Tabel 4.11.
Sumber: Analisis Data 2014
80 Tabel 4.11 Perhitungan Nilai U Untuk Setiap Bahan Material Kaca
U=1/R
b=tebal bahan k=koefisien
Komponen b/k R
Film Udara Luar 0.044
Kaca Luar 8 mm 0.008/1.053 0.008
Film Udara Dalam 0.12
Total R 0.172
R= 0.172 U = 1/0.172 U = 5.814
Pada selubung dinding bangunan mesjid Ar-Rauddah sebelah Utara, Timur, Selatan material yang paling dominan adalah material kaca, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.11.
Gambar 4.11 Detail Selubung Bangunan Eksisting Mesjid Ar-Rauddah (Barat-Utara-Selatan)
Sumber: Analisis Data 2014 Sumber: Analisis Data 2014
81 6. Koefisien Peneduh (SC)
Pada eksisting bangunan mesjid keempat sisi bangunan menggunakan teritisan /overstaek sehingga nilai yang diberikan adalah sc = 0.5.
7. Beda Suhu (∆T)
Beda suhu ekstrim yang diambil antara ruang luar dan dalam diambil 1.4 K.
8. Faktor Radiasi Matahari
Faktor radiasi matahari dihitung antara jam 07.00 sampai jam 18.00 (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.
Dari faktor-faktor di atas untuk memudahkannya dapat dikelompokkan menjadi 3 tabel faktor OTTV:
a. Konduksi Panas Melalui Dinding
Konduksi adalah proses penghantaran energi panas melalui benda yang padat. Material yang paling dominan pada bagian Timur adalah material kayu dimana nilai total hantaran panasnya kecil. Material kayu mempunyai sifat penghantar panas yang buruk, sehingga energi panas dari luar bangunan pada sisi sebelah Timur tidak banyak masuk ke dalam bangunan mesjid Ar-Rauddah. Hal ini dapat dilihat dari perhitungan konduksi panas pada Tabel 4.12.
82 Tabel 4.12 Perhitungan Nilai Konduksi Panas Melalui Dinding
Arah Bahan Luas
b. Konduksi Panas Melalui Kaca
Material selanjutnya yang paling dominan pada bagian Barat, Utara, Selatan adalah kaca. Kaca merupakan media penghantar panas yang sangat baik. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 4.13 dimana nilai total panas yang masuk jauh berbeda dari total material kayu.
Tabel 4.13 Perhitungan Nilai Konduksi Panas Melalui Kaca
Arah Bahan Luas
83 c. Transmitansi Panas Melalui Kaca
Transmitansi panas adalah jumlah energi panas yang berhasil diteruskan ke
dalam bangunan melalui material kaca. Bangunan eksisting mesjid Ar-Rauddah memiliki luasan kaca yang cukup lebar sehingga nilai
transmitansinya menjadi tinggi juga. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 4.14.
Tabel 4.14 Perhitungan Nilai Transmitansi Panas Melalui Kaca
Arah Bahan Luas
(m²)
∆T U (W/M².K) WWR Sub Tot Timur Kaca Bening 8mm 29.84 1.4 5.814 0.9325 242.88
Barat
Utara Kaca Bening 8mm 29.84 1.4 5.814 0.9325 242.88 Selatan Kaca Bening 8mm 29.84 1.4 5.814 0.9325 242.88
Total 89.52 Total 728.65
OTTV = α [(Uw x (1-WWR)] x TDek + (SC x WWR x SF) + (Uf x WWR x ∆T)...(4.3)
OTTV = (116.5+12819.3+728.65)/(24.4+89.5+89.5)
= 67.17 W/m²
Dari perhitungan diatas, dapat dilihat bahwa nilai OTTV eksisting bangunan
mesjid Ar-Rauddah sangat besar dan melebihi dari standar yang dipakai yaitu Nilai Konduksi Panas Melalui
Dinding
Nilai Konduksi Panas Melalui Kaca
Nilai Transmisi Panas Melalui Kaca Sumber: Analisa Data 2014
84 SNI 03-6389-2000 tentang konservasi energi selubung bangunan dimana di dalam SNI ini menyebutkan besarnya bilai OTTV tidak boleh lebih dari 45 W/M².
Adapun yang menjadi penyebab utamanya dapat dilihat pada Tabel 4.13 adalah faktor konduksi panas radiasi matahari melalui material kaca sebagai dinding bangunan. Total nilai radiasi yang diserap oleh kaca adalah (12819.3), dari analisa ini dapat disimpulkan bahwa terbukti bahwa material kaca berperan besar dalam memanaskan suhu ruang dalam bangunan mesjid Ar-Rauddah.
4.7.2 Perhitungan Nilai RTTV Bangunan Mesjid Ar-Rauddah
Untuk perhitungan RTTV Bangunan mesjid Ar-Rauddah dapat dikategorikan sebagai bangunan dengan atap tidak tembus cahaya (non skylight), dengan material atap mesjid terbuat dari cor beton. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.12. Untuk menghitung nilai RTTV hanya perlu mencantumkan nilai U dimana nilai U harus kurang dari U maksimal (U maksimal dapat dilihat pada Tabel 2.7).
Gambar 4.12 Detail Selubung Bangunan Eksisting Mesjid Ar-Rauddah (Atap)
85 Nilai R komponen atap dak beton eksisting mesjid Ar-Rauddah memiliki nilai yang rendah, nilai total R hanya 0.46. Sehingga energi radiasi matahari yang masuk dari atap bangunan diteruskan dengan sangat baik tanpa ada halangan. Hal inilah yang menyebabakan nilai RTTV bangunan eksisting mesjid Ar-Rauddah menjadi tinggi.
Sesuai dengan ketentuan SNI 03-6389-2000 dimana untuk perhitungan RTTV pada atap tanpa skylight, nilai U harus kurang dari U maksimal, Nilau U maksimal untuk atap beton = 1,2 W/m2.K. Sedangkan nilai U atap mesjid Ar-Rauddah adalah 2,13 W/m².K. Sehingga dapat disimpulkan bahwa atap pada mesjid Ar-rauddah masih belum dapat dikategorikan atap yang baik dari segi thermal bangunan. Untuk lebih jelasnya menyenai perhitungan nilai U atap mesjid Ar-rauddah dapat dilihat pada Tabel 4.15.
Tabel 4.15 Perhitungan Nilai U untuk Bahan Material Dak Beton ATAP DAK BETON
b=tebal bahan k=koefisien
Komponen b/k R
Film Udara Luar 0.044
Dak Beton 0.15/1.448 0.103
Plafond 0.009/0.170 0.052
Lapisan Rongga Udara 0.148
Film Udara Dalam 0.120
Total R 0.468
U=1/Rtotal U=1/0.469 = 2,130 W/M².K
86 Hal ini merupakan sebuah permasalahan desain lainnya yang harus dicari konsep pemecahannya. Nilai RTTV mesjid Ar-Rauddah yang tinggi harus diturunkan untuk mengurangi jumlah radiasi yang masuk dari arah atas ke dalam bangunan.
Penutup atap eksisting yang terbuat dari dak beton belum memenuhi kriteria perancangan yang baik untuk atap bangunan mesjid Ar-Rauddah.
4.8 Analisa Kondisi Thermal Mesjid Ar-Rauddah Menggunakan Software