Pengaruh Orientasi Bangunan Terhadap Kecepatan Angin Pada Massa Bangunan Dengan Layout Berbentuk U

(1)

LAYOUT BERBENTUK U

STUDI KASUS: SEKOLAH DASAR NEGERI

SKRIPSI

OLEH

JENNY

100406025

DEPARTEMEN ARSITEKTUR

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

LAYOUT BERBENTUK U

SKRIPSI

Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Dalam Departemen Arsitektur

Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Oleh

JENNY

100406025

DEPARTEMEN ARSITEKTUR

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(3)

PERNYATAAN

PENGARUH ORIENTASI BANGUNAN TERHADAP KECEPATAN ANGIN PADA MASSA BANGUNAN DENGAN LAYOUT BERBENTUK U

SKRIPSI

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Medan, 14 Juli 2014

(4)

Judul Skripsi : PENGARUH ORIENTASI BANGUNAN TERHADAP KECEPATAN ANGIN PADA MASSA BANGUNAN DENGAN LAYOUT BERBENTUK U

Nama Mahasiswa : JENNY Nomor Pokok : 100406025 Departemen : Arsitektur

Menyetujui Dosen Pembimbing,

Ir. Basaria Talarosha, M.T.

Koordinator Skripsi,

Dr. Ir. Dwira N. Aulia, M.Sc.

Ketua Program Studi,

Ir. N. Vinky Rahman, M.T.

(5)

Telah diuji pada Tanggal : 14 Juli 2014

Panitia Penguji Skripsi

Ketua Komisi Penguji : Ir. Basaria Talarosha, M.T.

Anggota Komisi Penguji : 1. Yulesta Putra, S.T., M.Sc.

(6)

Puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul „Pengaruh Orientasi Bangunan terhadap Kecepatan Angin pada Massa Bangunan dengan Layout

Berbentuk U‟ ini. Adapun penyusunan Skripsi ini adalah syarat yang harus dipenuhi untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Departemen Arsitektur, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penyusunan Skripsi ini, diantaranya kepada:

a. Ibu Ir. Basaria Talarosha, M.T., selaku dosen pembimbing yang dengan sepenuh hati telah meluangkan waktu, pikiran, dan tenaganya untuk membimbing dan mengarahkan penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.

b. Bapak Yulesta Putra, S.T., M.Sc. dan Bapak Firman Eddy, S.T., M.T., selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan yang bermanfaat kepada penulis dalam penyempurnaan penulisan Skripsi ini.

c. Bapak Ir. N. Vinky Rahman, M.T. dan Bapak Ir. Rudolf Sitorus, M.L.A, selaku Ketua dan Sekretaris Jurusan Departemen Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara atas bimbingan selama masa perkuliahan hingga penyelesaian studi.

d. Ibu Dr. Ir. Dwira N. Aulia, M.Sc., selaku dosen koordinator, serta seluruf staf pengajar Departemen Arsitektur atas bimbingan selama masa perkuliahan. e. Ibu Kepala Sekolah SDN 066048 dan Ibu Kepala Sekolah SDN 066049 yang

telah memberikan izin kepada penulis untuk melakukan penelitian di sekolah tersebut dan membantu jalannya penelitian.

(7)

g. Pihak DIGILIFE dan KRISBOW, selaku pihak penjual alat ukur yang digunakan penulis selama masa penelitian.

h. Teman-teman penulis, Meliana, Sherly Chandra, Shara Chintia, dan Melia Oktiva yang telah membantu penulis selama penelitian dan meminjamkan alat ukur kepada penulis.

i. Seluruh pihak yang telah membantu, baik secara moral maupun material, yang tidak bisa disebutkan satu persatu dalam proses penelitian dan penyusunan Skripsi ini.

Penulis sadar bahwa Skripsi ini masih memiliki kekurangan, namun demikian semoga Skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.

Medan, 14 Juli 2014

Penulis

(8)

Orientasi bangunan terhadap arah angin berperan penting pada daerah beriklim panas lembab seperti Indonesia. Sebagian besar layout bangunan sekolah di Indonesia berupa massa-massa bangunan yang mengitari halaman. Dengan memperhitungkan arah datangnya angin pada massa-massa bangunan tersebut, pola pergerakan angin yang terjadi akan mempengaruhi kecepatan angin pada massa-massa bangunan yang kemudian berpengaruh pada kecepatan angin di dalam ruang kelas. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui bagaimana pengaruh orientasi bangunan terhadap kecepatan angin pada masing-masing massa bangunan sekolah dengan layout berbentuk U, yang nantinya mempengaruhi kenyamanan termal pengguna ruang kelas. Penelitian ini menggunakan metode simulasi dengan program Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk mengetahui perilaku angin terhadap massa bangunan sekolah dengan layout berbentuk U akibat orientasi terhadap arah angin yang berbeda. Adapun hasil dari penelitian ini adalah kecepatan angin pada massa bangunan yang sejajar dengan arah angin cenderung lebih tinggi daripada kecepatan angin pada massa bangunan yang tegak lurus terhadap arah angin.

(9)

Building orientation towards wind direction has important role in hot-humid area like Indonesia. Most school building layout in Indonesia is building masses surrounding courtyard. Considering wind direction towards these building masses, formed air flow pattern will affect the wind speed on building masses which then affect the wind speed inside classroom. The aim of this study is to investigate the impact of building orientation to wind speed on each school building mass with U-layout, which will affect thermal comfort of classroom users. This study used Computational Fluid Dynamics (CFD) software to investigate wind behavior towards school building mass with U-layout caused by different orientation towards wind direction. The result of this study is that the wind speed on building mass that is parallel to wind direction tends to be higher than the wind speed on building mass that is perpendicular to wind direction.

Keywords: building orientation, wind direction, wind speed, school building

(10)

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PERNYATAAN ... iii

LEMBAR PENGESAHAN ... iv

KATA PENGANTAR ... vi

ABSTRAK ... viii

ABSTRACT ... ix

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR PERSAMAAN... xxxiv

BAB 1. PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 2

1.4 Manfaat Penelitian ... 2

1.5 Kerangka Berpikir ... 3

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Iklim ... 4

2.2 Iklim dalam Kaitannya dengan Arsitektur ... 4

2.3 Orientasi Bangunan ... 5

2.4 Layout Bangunan ... 5

2.5 Layout Bangunan Sekolah... 6

2.6 Aliran Udara (Angin) ... 7

2.6.1 Pengertian Aliran Udara (Angin) ... 7

2.6.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Aliran Udara (Angin) ... 7

2.6.3 Pengertian Kecepatan Angin ... 8

(11)

2.6.5 Prinsip-Prinsip Dasar Aliran Udara (Angin) ... 9

2.7 Pola Aliran Udara dan Kecepatan Angin ... 12

2.7.1 Pola Aliran Udara dan Kecepatan Angin pada Skala Lingkungan ... 12

2.7.2 Pola Aliran Udara dan Kecepatan Angin pada Skala Bangunan ... 14

2.7.3 Pola Aliran Udara dan Kecepatan Angin pada Skala Bukaan Bangunan ... 18

2.8 Pemanfaatan Aliran Udara ... 18

2.9 Computational Fluid Dynamics (CFD) ... 19

2.9.1 Autodesk Simulation CFD ... 21

2.10 Studi Kasus Penelitian-Penelitian Terkait ... 22

2.11 Sintesa Kajian Pustaka ... 22

BAB 3. METODE PENELITIAN ... 24

3.1 Jenis Penelitian ... 24

3.2 Variabel Penelitian ... 24

3.3 Metode Pengumpulan Data ... 24

3.4 Data Kawasan Penelitian... 25

3.4.1 Lokasi Penelitian ... 25

3.4.2 Objek Penelitian ... 30

3.5 Data Input Simulasi ... 32

3.5.1 Arah Angin ... 33

3.5.2 Kecepatan Angin ... 34

3.6 Metode Analisa Data ... 38

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 44

4.1 Hasil ... 44

4.1.1 Hasil Pengukuran Kecepatan Angin ... 44

4.1.2 Hasil Perhitungan Kecepatan Angin ... 47

(12)

4.2.1 Analisa Kecepatan Angin pada Masing-Masing

Massa Bangunan Sekolah (Arah Barat) ... 49 4.2.2 Analisa Perbandingan Kecepatan Angin pada

Masing-Masing Massa Bangunan Sekolah berdasarkan Data Input Hasil Pengukuran dengan

Hasil Perhitungan (Arah Barat) ... 71 4.2.3 Analisa Kecepatan Angin pada Masing-Masing

Massa Bangunan Sekolah (Arah Timur) ... 80 4.2.4 Analisa Perbandingan Kecepatan Angin pada

Masing-Masing Massa Bangunan Sekolah berdasarkan Data Input Hasil Pengukuran dengan

Hasil Perhitungan (Arah Timur) ...102 4.2.5 Analisa Kecepatan Angin pada Masing-Masing

Massa Bangunan Sekolah (Arah Utara) ...111 4.2.6 Analisa Perbandingan Kecepatan Angin pada

Hasil Perhitungan (Arah Utara) ...134 4.2.7 Analisa Kecepatan Angin pada Masing-Masing

Massa Bangunan Sekolah (Arah Selatan) ...143 4.2.8 Analisa Perbandingan Kecepatan Angin pada

Hasil Perhitungan (Arah Selatan) ...168 4.2.9 Analisa Perbandingan Kecepatan Angin pada

Masing-Masing Massa Bangunan Sekolah dengan Orientasi terhadap Arah Angin yang Berbeda

(13)

No. Judul Hal 2.1 Skala Beaufort ... 8 3.1 Rincian data SDN 066048 dan SDN 066049 ... 26 3.2 Kecepatan angin rata-rata di SDN 066048 dan SDN 066049,

diukur pada ketinggian 10 m dari permukaan tanah ... 34 3.3 Data arah angin dari data cuaca ... 35 3.4 Spesifikasi alat ukur KRISBOW Flexible Thermo Anemometer

KW06-562, XINTEST HT-81 Mini Multi-Functional Digital LCD

Anemometer, dan KINGTILL A826 ... 36 3.5 Data kecepatan angin dari data cuaca... 37 3.6 Material 3D massa bangunan SDN 066048 dan SDN 066049 pada

program CFD ... 40 3.7 Kondisi bidang-bidang batas (boundary) dan bangunan SDN

066048 dan SDN 066049 pada program CFD ... 41 4.1 Hasil pengukuran kecepatan angin di lingkungan luar SDN

066048 dan SDN 066049 ... 44 4.2 Hasil perhitungan kecepatan angin di SDN 066048 dan SDN

(14)

No. Judul Hal

1.1 Kerangka berpikir ... 3

2.1 Tipe layout bangunan sekolah ... 6

2.2 Layout bangunan sekolah di Indonesia ... 7

2.3 Pergerakan udara karena adanya arus konveksi natural atau karena adanya perbedaan tekanan ... 10

2.4 Tipe-tipe pola aliran udara ... 10

2.5 Aliran udara menciptakan area dengan tekanan positif dan negatif ... 11

2.6 Tekanan yang terjadi pada atap bergantung pada kelandaian atap ... 11

2.7 Pola aliran udara bergolak dan berpusar pada area bertekanan... 11

2.8 Efek Bernoulli pada tabung „venturi‟ ... 12

2.9 Efek cerobong asap ... 12

2.10 Prinsip aliran udara pada bangunan ... 12

2.11 Pola aliran udara pada bangunan ... 13

2.12 Perbandingan lebar area tenang pada bangunan... 13

2.13 Peningkatan kecepatan angin akibat perubahan pola aliran udara ... 14

2.14 Perbedaan tekanan akibat pembelokan aliran udara dan pengurangan kecepatan angin ... 14

2.15 Distribusi tekanan udara pada bangunan ... 14

2.16 Aliran udara pada konfigurasi dan orientasi bangunan yang berbeda ... 15

2.17 Pengaruh lebar dan bangunan terhadap ukuran area tenang ... 15

2.18 Aliran udara pada bangunan berbentuk linear dan L ... 16

2.19 Aliran udara pada bangunan berbentuk U ... 16

2.20 Aliran udara akibat pengaruh atap dan teritis ... 17

2.21 Aliran udara pada bangunan yang berjajar ... 17

2.22 Aliran udara pada bangunan linear dan berselang ... 18

3.1 Lokasi penelitian SDN 066048 dan SDN 066049 ... 25

(15)

3.3 Keyplan SDN 066048 dan SDN 066049 ... 27

3.4 SDN 066048 dan SDN 066049 ... 27

3.5 Lokasi massa bangunan A SDN 066048 ... 28

3.6 Lokasi massa bangunan B SDN 066048 dan SDN 066049 ... 28

3.7 Lokasi massa bangunan C SDN 066049 ... 29

3.8 Lokasi massa bangunan D SDN 066049 ... 29

3.9 Lokasi massa bangunan E SDN 066048 ... 29

3.10 Lokasi area F SDN 066048 dan SDN 066049 ... 30

3.11 Objek penelitian fasad massa bangunan A ... 30

3.12 Fasad massa bangunan A dari arah Timur ... 31

3.13 Fasad massa bangunan A dari arah Barat ... 31

3.14 Objek penelitian fasad massa bangunan B ... 31

3.15 Fasad massa bangunan B dari arah Utara ... 31

3.16 Fasad massa bangunan B dari arah Selatan ... 31

3.17 Objek penelitian fasad massa bangunan C ... 32

3.18 Fasad massa bangunan C dari arah Timur ... 32

3.19 Fasad massa bangunan C dari arah Barat ... 32

3.20 Diagram wind-rose di SDN 066048 dan SDN 066049 pada bulan Mei, diukur pada ketinggian 12 m... 33

3.21 Lokasi titik-titik pengukuran kecepatan angin di lingkungan luar SDN 066048 dan SDN 066049 ... 37

3.22 Tiga dimensi massa bangunan SDN 066048 dan SDN 066049 dengan kotak di luar, yang berfungsi sebagai batas ... 39

3.23 Ketentuan jarak boundary, dilihat dari atas ... 40

3.24 Ketentuan jarak boundary, dilihat dari samping ... 40

3.25 Bidang potongan untuk hasil simulasi CFD dari arah Barat ... 42

3.26 Bidang potongan untuk hasil simulasi CFD dari arah Timur ... 42

3.27 Bidang potongan untuk hasil simulasi CFD dari arah Utara ... 42

3.28 Bidang potongan untuk hasil simulasi CFD dari arah Selatan ... 43

(16)

4.2 Grafik hasil pengukuran kecepatan angin di titik A di lingkungan

luar SDN 066048 dan SDN 066049 ... 45 4.3 Grafik hasil pengukuran kecepatan angin di titik B di lingkungan

luar SDN 066048 dan SDN 066049 ... 45 4.4 Grafik hasil pengukuran kecepatan angin di titik C di lingkungan

luar SDN 066048 dan SDN 066049 ... 46 4.5 Grafik hasil perhitungan kecepatan angin di SDN 066048 dan

SDN 066049 ... 48 4.6 Analisa hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN 066048 dan

SDN 066049 dengan data input kecepatan angin 0,7 m/s dari arah

Barat ... 49 4.7 Analisa hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN 066048 dan

SDN 066049 dengan data input kecepatan angin 2,82 m/s dari

arah Barat ... 50 4.8 Analisa hasil simulasi CFD pada jalur (lorong) di SDN 066048

dan SDN 066049 dengan data input kecepatan angin 0,7 m/s dari

arah Barat ... 51 4.10 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048

arah Barat ... 52 4.11 Analisa potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan A

SDN 066048 dan SDN 066049 dengan data input kecepatan angin

0,7 m/s dari arah Barat ... 53 4.12 Analisa potongan (ii) hasil simulasi CFD pada massa bangunan A

(17)

4.13 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048 dan SDN 066049 dengan data input kecepatan angin 2,82 m/s dari

2,82 m/s dari arah Barat ... 53 4.15 Analisa potongan (ii) hasil simulasi CFD pada massa bangunan A

2,82 m/s dari arah Barat ... 53 4.16 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048

arah Barat ... 55 4.17 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048

arah Barat ... 56 4.18 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

arah Barat ... 57 4.19 Analisa potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan C

0,7 m/s dari arah Barat ... 57 4.20 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

2,82 m/s dari arah Barat ... 58 4.22 Analisa hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN 066048 dan

SDN 066049 dengan data input kecepatan angin 1 m/s dari arah

(18)

4.23 Analisa hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN 066048 dan SDN 066049 dengan data input kecepatan angin 4 m/s dari arah

Barat ... 61 4.24 Analisa hasil simulasi CFD pada jalur (lorong) di SDN 066048

dan SDN 066049 dengan data input kecepatan angin 1 m/s dari

arah Barat ... 62 4.26 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048

1 m/s dari arah Barat ... 64 4.28 Analisa potongan (ii) hasil simulasi CFD pada massa bangunan A

1 m/s dari arah Barat ... 64 4.29 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048

4 m/s dari arah Barat ... 64 4.31 Analisa potongan (ii) hasil simulasi CFD pada massa bangunan A

4 m/s dari arah Barat ... 64 4.32 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048

(19)

4.33 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048 dan SDN 066049 dengan data input kecepatan angin 4 m/s dari

arah Barat ... 67 4.34 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

1 m/s dari arah Barat ... 68 4.36 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

4 m/s dari arah Barat ... 69 4.38 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN

066048 dan SDN 066049 hasil pengukuran (kiri) dengan hasil

perhitungan (kanan) dari arah Barat ... 72 4.39 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada jalur (lorong) di

SDN 066048 dan SDN 066049 hasil pengukuran (kiri) dengan

hasil perhitungan (kanan) dari arah Barat ... 73 4.40 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan

A SDN 066048 dan SDN 066049 hasil pengukuran (kiri) dengan

hasil perhitungan (kanan) dari arah Barat ... 74 4.41 Analisa perbandingan potongan (i) hasil simulasi CFD pada

massa bangunan A SDN 066048 dan SDN 066049 hasil pengukuran (kiri) dengan hasil perhitungan (kanan) dari arah

Barat ... 74 4.42 Analisa perbandingan potongan (ii) hasil simulasi CFD pada

(20)

pengukuran (kiri) dengan hasil perhitungan (kanan) dari arah

Barat ... 74 4.43 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan B

hasil perhitungan (kanan) dari arah Barat ... 76 4.44 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan C

hasil perhitungan (kanan) dari arah Barat ... 77 4.45 Analisa perbandingan potongan (i) hasil simulasi CFD pada

massa bangunan C SDN 066048 dan SDN 066049 hasil pengukuran (kiri) dengan hasil perhitungan (kanan) dari arah

Barat ... 77 4.46 Analisa hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN 066048 dan

Timur ... 80 4.47 Analisa hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN 066048 dan

arah Timur ... 81 4.48 Analisa hasil simulasi CFD pada jalur (lorong) di SDN 066048

arah Timur ... 82 4.50 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

arah Timur ... 83 4.51 Analisa potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan C

(21)

4.52 Analisa potongan (ii) hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048 dan SDN 066049 dengan data input kecepatan angin

0,7 m/s dari arah Timur ... 84 4.53 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

2,82 m/s dari arah Timur ... 84 4.55 Analisa potongan (ii) hasil simulasi CFD pada massa bangunan C

2,82 m/s dari arah Timur ... 84 4.56 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048

arah Timur ... 86 4.57 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048

arah Timur ... 87 4.58 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048

arah Timur ... 88 4.59 Analisa potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan A

0,7 m/s dari arah Timur ... 88 4.60 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048

(22)

4.62 Analisa hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN 066048 dan SDN 066049 dengan data input kecepatan angin 1 m/s dari arah

Timur ... 91 4.63 Analisa hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN 066048 dan

Timur ... 92 4.64 Analisa hasil simulasi CFD pada jalur (lorong) di SDN 066048

arah Timur ... 93 4.66 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

1 m/s dari arah Timur ... 95 4.68 Analisa potongan (ii) hasil simulasi CFD pada massa bangunan C

1 m/s dari arah Timur ... 95 4.69 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

4 m/s dari arah Timur ... 95 4.71 Analisa potongan (ii) hasil simulasi CFD pada massa bangunan C

(23)

arah Timur ... 97 4.73 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048

arah Timur ... 98 4.74 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048

1 m/s dari arah Timur ... 99 4.76 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048

4 m/s dari arah Timur ...100 4.78 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN

perhitungan (kanan) dari arah Timur...103 4.79 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada jalur (lorong) di

hasil perhitungan (kanan) dari arah Timur ...104 4.80 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan C

hasil perhitungan (kanan) dari arah Timur ...105 4.81 Analisa perbandingan potongan (i) hasil simulasi CFD pada

(24)

4.82 Analisa perbandingan potongan (ii) hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048 dan SDN 066049 hasil pengukuran (kiri) dengan hasil perhitungan (kanan) dari arah

Timur ...105 4.83 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan B

hasil perhitungan (kanan) dari arah Timur ...107 4.84 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan

hasil perhitungan (kanan) dari arah Timur ...108 4.85 Analisa perbandingan potongan (i) hasil simulasi CFD pada

Timur ...109 4.86 Analisa hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN 066048 dan

Utara ...111 4.87 Analisa hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN 066048 dan

arah Utara ...112 4.88 Analisa hasil simulasi CFD pada jalur (lorong) di SDN 066048

arah Utara ...113 4.90 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048

(25)

4.91 Analisa potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048 dan SDN 066049 dengan data input kecepatan angin

0,7 m/s dari arah Utara ...115 4.92 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048

arah Utara ...115 4.93 Analisa potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan A

2,82 m/s dari arah Utara ...116 4.94 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048

arah Utara ...117 4.95 Analisa potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan B

0,7 m/s dari arah Utara ...118 4.96 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048

2,82 m/s dari arah Utara ...118 4.98 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

arah Utara ...120 4.99 Analisa potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan C

0,7 m/s dari arah Utara ...120 4.100 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

(26)

4.101 Analisa potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048 dan SDN 066049 dengan data input kecepatan angin

2,82 m/s dari arah Utara ...121 4.102 Analisa hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN 066048 dan

Utara ...123 4.104 Analisa hasil simulasi CFD pada jalur (lorong) di SDN 066048

arah Utara ...125 4.106 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048

1 m/s dari arah Utara ...126 4.108 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048

4 m/s dari arah Utara ...127 4.110 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048

(27)

4.111 Analisa potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048 dan SDN 066049 dengan data input kecepatan angin

1 m/s dari arah Utara ...129 4.112 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048

4 m/s dari arah Utara ...130 4.114 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

1 m/s dari arah Utara ...131 4.116 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

4 m/s dari arah Utara ...132 4.118 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN

perhitungan (kanan) dari arah Utara ...135 4.119 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada jalur (lorong) di

hasil perhitungan (kanan) dari arah Utara ...136 4.120 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan

(28)

4.121 Analisa perbandingan potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048 dan SDN 066049 hasil pengukuran (kiri) dengan hasil perhitungan (kanan) dari arah

Utara ...137 4.122 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan B

hasil perhitungan (kanan) dari arah Utara ...139 4.123 Analisa perbandingan potongan (i) hasil simulasi CFD pada

massa bangunan B SDN 066048 dan SDN 066049 hasil pengukuran (kiri) dengan hasil perhitungan (kanan) dari arah

Utara ...139 4.124 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan C

hasil perhitungan (kanan) dari arah Utara ...141 4.125 Analisa perbandingan potongan (i) hasil simulasi CFD pada

Selatan ...144 4.127 Analisa hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN 066048 dan

arah Selatan ...144 4.128 Analisa hasil simulasi CFD pada jalur (lorong) di SDN 066048

(29)

4.130 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048 dan SDN 066049 dengan data input kecepatan angin 0,7 m/s dari

arah Selatan ...147 4.131 Analisa potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan A

0,7 m/s dari arah Selatan ...147 4.132 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048

2,82 m/s dari arah Selatan ...148 4.134 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048

arah Selatan ...150 4.135 Analisa potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan B

0,7 m/s dari arah Selatan ...150 4.136 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048

2,82 m/s dari arah Selatan ...151 4.138 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

arah Selatan ...153 4.139 Analisa potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan C

(30)

4.140 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048 dan SDN 066049 dengan data input kecepatan angin 2,82 m/s dari

2,82 m/s dari arah Selatan ...154 4.142 Analisa hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN 066048 dan

Selatan ...156 4.143 Analisa hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN 066048 dan

Selatan ...156 4.144 Analisa hasil simulasi CFD pada jalur (lorong) di SDN 066048

arah Selatan ...158 4.146 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048

1 m/s dari arah Selatan ...160 4.148 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048

(31)

1 m/s dari arah Selatan ...163 4.152 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan B SDN 066048

4 m/s dari arah Selatan ...164 4.154 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

1 m/s dari arah Selatan ...165 4.156 Analisa hasil simulasi CFD pada massa bangunan C SDN 066048

4 m/s dari arah Selatan ...166 4.158 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN

perhitungan (kanan) dari arah Selatan ...169 4.159 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada jalur (lorong) di

(32)

4.160 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048 dan SDN 066049 hasil pengukuran (kiri) dengan

hasil perhitungan (kanan) dari arah Selatan ...171 4.161 Analisa perbandingan potongan (i) hasil simulasi CFD pada

Selatan ...171 4.162 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan B

massa bangunan B SDN 066048 dan SDN 066049 hasil pengukuran (kiri) dengan hasil perhitungan (kanan) dari arah

Selatan ...173 4.164 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan C

Selatan ...175 4.166 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada lingkungan SDN

066048 dan SDN 066049 dengan orientasi terhadap arah angin

yang berbeda: Barat, Timur, Utara, dan Selatan ...178 4.167 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada jalur (lorong) di

SDN 066048 dan SDN 066049 dengan orientasi terhadap arah

angin yang berbeda: Barat, Timur, Utara, dan Selatan ...179 4.168 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan

A SDN 066048 dan SDN 066049 dengan orientasi terhadap arah

(33)

4.169 Analisa perbandingan potongan (i) hasil simulasi CFD pada massa bangunan A SDN 066048 dan SDN 066049 dengan

orientasi terhadap arah angin yang berbeda: Barat dan Timur ...181 4.170 Analisa perbandingan potongan (ii) hasil simulasi CFD pada

massa bangunan A SDN 066048 dan SDN 066049 dengan

orientasi terhadap arah angin dari Barat ...181 4.171 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan B

angin yang berbeda: Barat, Timur, Utara, dan Selatan ...183 4.172 Analisa perbandingan potongan (i) hasil simulasi CFD pada

massa bangunan B SDN 066048 dan SDN 066049 dengan

orientasi terhadap arah angin yang berbeda: Utara dan Selatan ...183 4.173 Analisa perbandingan hasil simulasi CFD pada massa bangunan C

angin yang berbeda: Barat, Timur, Utara, dan Selatan ...185 4.174 Analisa perbandingan potongan (i) hasil simulasi CFD pada

massa bangunan C SDN 066048 dan SDN 066049 dengan

orientasi terhadap arah angin yang berbeda: Barat dan Timur ...185 4.175 Analisa perbandingan potongan (ii) hasil simulasi CFD pada

massa bangunan C SDN 066048 dan SDN 066049 dengan

(34)

(35)

Orientasi bangunan terhadap arah angin berperan penting pada daerah beriklim panas lembab seperti Indonesia. Sebagian besar layout bangunan sekolah di Indonesia berupa massa-massa bangunan yang mengitari halaman. Dengan memperhitungkan arah datangnya angin pada massa-massa bangunan tersebut, pola pergerakan angin yang terjadi akan mempengaruhi kecepatan angin pada massa-massa bangunan yang kemudian berpengaruh pada kecepatan angin di dalam ruang kelas. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui bagaimana pengaruh orientasi bangunan terhadap kecepatan angin pada masing-masing massa bangunan sekolah dengan layout berbentuk U, yang nantinya mempengaruhi kenyamanan termal pengguna ruang kelas. Penelitian ini menggunakan metode simulasi dengan program Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk mengetahui perilaku angin terhadap massa bangunan sekolah dengan layout berbentuk U akibat orientasi terhadap arah angin yang berbeda. Adapun hasil dari penelitian ini adalah kecepatan angin pada massa bangunan yang sejajar dengan arah angin cenderung lebih tinggi daripada kecepatan angin pada massa bangunan yang tegak lurus terhadap arah angin.

(36)

Building orientation towards wind direction has important role in hot-humid area like Indonesia. Most school building layout in Indonesia is building masses surrounding courtyard. Considering wind direction towards these building masses, formed air flow pattern will affect the wind speed on building masses which then affect the wind speed inside classroom. The aim of this study is to investigate the impact of building orientation to wind speed on each school building mass with U-layout, which will affect thermal comfort of classroom users. This study used Computational Fluid Dynamics (CFD) software to investigate wind behavior towards school building mass with U-layout caused by different orientation towards wind direction. The result of this study is that the wind speed on building mass that is parallel to wind direction tends to be higher than the wind speed on building mass that is perpendicular to wind direction.

Keywords: building orientation, wind direction, wind speed, school building

(37)

1.1 Latar Belakang

Pada umumnya, layout bangunan sekolah terdiri dari 4 tipe, yakni bangunan dengan halaman (courtyard), bangunan bertipe blok massa compact, bangunan bertipe cluster, dan bangunan berbasis kota atau town-like (Rigolon, 2010). Di Indonesia, sebagian besar tipe layout bangunan sekolah yang ada berupa bangunan dengan halaman, baik halaman tertutup maupun halaman terbuka. Beberapa contoh layout massa bangunan di Indonesia, antara lain bangunan berbentuk L, bangunan berbentuk U, hingga bangunan berbentuk O dengan halaman di tengah, dengan orientasi yang berbeda terhadap jalan. Adapun dengan layout-layout seperti ini, terdapat massa bangunan yang akan menjadi penghalang (obstruction) bagi bangunan lainnya. Bangunan-bangunan yang ada di lingkungan sekitar mempengaruhi pola pergerakan angin dan kecepatan angin. Struktur bangunan yang ada akan membelokkan, menghalangi, dan menuntun pergerakan angin di sekitarnya serta mengurangi dan menambah kecepatan angin (Boutet, 1987).

(38)

sekolah ini secara tidak langsung akan turut mempengaruhi kenyamanan termal di dalam ruang kelas. Kenyamanan termal merupakan faktor yang sangat penting yang dapat mempengaruhi proses belajar mengajar di sekolah. Ketidaknyamanan di ruang kelas dapat menimbulkan pengaruh negatif berupa penurunan produktivitas dalam kegiatan belajar (Wong, 2002 dalam Rajendra, 2011). Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk melihat pengaruh orientasi bangunan terhadap kecepatan angin pada massa bangunan dengan layout berbentuk U sehingga dapat tercipta kondisi belajar mengajar yang nyaman di dalam ruang kelas.

1.2 Perumusan Masalah

Penelitian ini dibatasi pada kecepatan angin pada fasad masing-masing massa bangunan sekolah dengan layout berbentuk U dengan orientasi terhadap arah angin tertentu. Massa bangunan sekolah ini berupa massa bangunan yang terdiri atas ruang kelas. Penelitian dilakukan dengan simulasi dan data-data input simulasi berasal dari hasil pengukuran dan perhitungan kecepatan angin. Adapun rumusan masalah pada penelitian ini, yaitu: Bagaimanakah pengaruh orientasi bangunan terhadap kecepatan angin pada masing-masing massa bangunan sekolah dengan layout berbentuk U?

1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana pengaruh orientasi bangunan terhadap kecepatan angin pada masing-masing massa bangunan sekolah dengan layout berbentuk U, yang nantinya mempengaruhi kenyamanan termal pengguna ruang kelas.

1.4 Manfaat Penelitian

(39)

memanfaatkan aliran udara (angin) untuk menciptakan kenyamanan fisik di dalam ruang.

[image:39.595.115.510.286.634.2]

1.5 Kerangka Berpikir

Gambar 1.1 Kerangka berpikir (Sumber: olah data)

LATAR BELAKANG

Sebagian besar layout bangunan sekolah di Indonesia bertipe courtyard dengan massa bangunan berbentuk L, U, maupun O (Sumber: https://maps.google.com/).

Pada daerah beriklim panas lembab seperti Indonesia, orientasi bangunan terhadap arah angin merupakan faktor utama (Givoni, 1994).

Bangunan-bangunan yang ada di lingkungan sekitar mempengaruhi pola pergerakan angin dan kecepatan angin; struktur bangunan yang ada akan membelokkan, menghalangi, dan menuntun pergerakan angin di sekitarnya serta mengurangi dan menambah kecepatan angin (Boutet, 1987).

Angin merupakan salah satu faktor penentu kenyamanan termal (Satwiko, 2009).

RUMUSAN MASALAH

Bagaimanakah pengaruh orientasi bangunan terhadap kecepatan angin pada masing-masing massa bangunan sekolah dengan layout berbentuk U?

TUJUAN

Mengetahui bagaimana pengaruh orientasi bangunan terhadap kecepatan angin pada masing-masing massa bangunan sekolah dengan layout

berbentuk U, yang nantinya mempengaruhi kenyamanan termal pengguna ruang kelas.

METODE PENELITIAN

• Menentukan lokasi penelitian

• Mengumpulkan data

• Melakukan penelitian

BATASAN PENELITIAN

Penelitian dilakukan terhadap kecepatan angin pada fasad masing-masing massa bangunan sekolah, yang terdiri atas ruang kelas.

Penelitian menggunakan simulasi; data input simulasi berasal dari hasil pengukuran dan perhitungan kecepatan angin.

LANDASAN TEORI

• Teori Orientasi Bangunan

• Teori Layout Bangunan

• Teori Angin

• Teori CFD

ANALISA

Hasil simulasi kecepatan angin pada masing-masing massa bangunan sekolah dianalisa dan kemudian dibandingkan dengan teori.

HASIL

Pengaruh orientasi bangunan terhadap kecepatan angin pada massa bangunan sekolah dengan

layout berbentuk U.

MANFAAT

• Mempelajari perilaku aliran udara (angin) terhadap massa bangunan sekolah dengan layout berbentuk U dengan orientasi terhadap arah angin tertentu

(40)

2.1 Iklim

Iklim adalah rata-rata kondisi cuaca tahunan yang mencakup wilayah yang cukup luas (Utoyo, 2007). Menurut Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika (BMKG), lokasi wilayah Indonesia yang strategis menyebabkan wilayah Indonesia rentan terhadap perubahan cuaca (iklim). Lokasi wilayah Indonesia yang diapit oleh dua samudera, yakni Samudera Pasifik dan Samudera Hindia, serta dua benua, yakni Benua Asia dan Benua Australia, menyebabkan pola iklim Indonesia dipengaruhi oleh angin musim atau angin muson (Utoyo, 2007). Selain itu, BMKG juga menyatakan bahwa pada umumnya angin di wilayah Indonesia berhembus dari arah Timur-Tenggara. Akan tetapi, di wilayah Sumatera bagian Utara, angin berhembus dari arah Tenggara-Barat Daya. Adapun kecepatan anginnya berkisar antara 05-15 knots (09-27 km/jam).

2.2 Iklim dalam Kaitannya dengan Arsitektur

(41)

2.3 Orientasi Bangunan

Menurut Kementerian Pekerjaan Umum (PU), orientasi bangunan adalah arah suatu bangunan dengan mempertimbangkan kondisi fisik (lingkungan) dan kondisi non fisik. Adapun kondisi fisik (lingkungan) berupa arah sirkulasi matahari (Timur-Barat), jarak antar bangunan, dan klimatologi; sementara kondisi non fisik berupa ideologi, nilai-nilai sosial budaya setempat, dan makna ruang yang diciptakan. Givoni (1994) menyatakan bahwa orientasi bangunan (ventilasi) mempertimbangkan arah matahari dan arah angin. Akan tetapi, pada daerah beriklim panas lembab, orientasi bangunan terhadap arah angin merupakan faktor yang lebih dominan. Faktor angin pada bangunan dan pemakai bangunan berperan penting dalam tercapainya kondisi nyaman (Kussoy, 1998; Sangkertadi, 2009 dalam Kussoy, 2011). Walaupun demikian, hingga saat ini banyak pemakai bangunan masih belum menyadari pentingnya hal tersebut (Kussoy, 2011).

2.4 Layout Bangunan

(42)

beraturan, dimana bentuk-bentuk bangunannya tidak simetris dan cenderung lebih dinamis dibandingkan dengan bentuk beraturan.

2.5 Layout Bangunan Sekolah

[image:42.595.120.503.327.581.2]

Pada dasarnya, layout bangunan sekolah dibedakan atas 4 tipe, antara lain: (a) tipe courtyard; (b) tipe blok; (c) tipe cluster; dan (d) tipe town-like (Rigolon, 2010). Bangunan sekolah dengan tipe courtyard memiliki halaman yang diselubungi bangunan, sementara bangunan sekolah dengan tipe blok berupa bangunan yang bermassa compact. Di sisi lain, tipe cluster membagi bangunan menjadi beberapa massa yang dihubungkan oleh lorong ataupun atrium. Berbeda dengan tipe cluster, pola penataan bangunan tipe town-like lebih organik (Gambar 2.1).

Gambar 2.1 Tipe layout bangunan sekolah (Rigolon, 2010:2)

(43)

tertutup (closed courtyard). Beberapa layout bangunan sekolah di Indonesia dapat dilihat pada Gambar 2.2 berikut.

Gambar 2.2 Layout bangunan sekolah di Indonesia (Sumber: https://maps.google.com/)

Layout bangunan sekolah di Indonesia berupa bangunan-bangunan yang mengitari halaman, seperti terlihat pada Gambar 2.2. Dengan layout bangunan seperti ini, terdapat beberapa massa bangunan yang berdekatan dengan massa bangunan yang lain. Adanya struktur bangunan yang satu akan mempengaruhi aliran udara pada struktur bangunan yang lain. Struktur bangunan yang ada akan membelokkan, menghalangi, dan menuntun pergerakan angin di sekitarnya serta mengurangi dan menambah kecepatan angin (Boutet, 1987).

2.6 Aliran Udara (Angin)

2.6.1 Pengertian Aliran Udara (Angin)

Aliran udara (angin) adalah udara yang bergerak (Szokolay, 1980; Kinsey, 1983 dalam Kussoy, 2011) karena adanya perbedaan tekanan di permukaan bumi. Angin cenderung bergerak dari daerah bertekanan udara tinggi ke daerah bertekanan udara rendah. Angin yang berhembus di permukaan bumi ini terjadi akibat adanya perbedaan penerimaan radiasi matahari, sehingga mengakibatkan perbedaan suhu udara. Perbedaan suhu udara inilah yang menyebabkan perbedaan tekanan, yang akhirnya menimbulkan gerakan udara (Tjasyono, 2006 dalam Habibie, Sasmito, dan Kurniawan, 2011).

2.6.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Aliran Udara (Angin)

(44)

a. Gradien barometris

Gradien barometris merupakan bilangan yang menunjukkan perbedaan tekanan udara dari dua isobar yang jaraknya 111 km. Semakin besar gradien

barometrisnya, semakin cepat pula kecepatan anginnya. b. Lokasi

Kecepatan angin di dekat garis khatulistiwa lebih cepat daripada kecepatan angin di daerah yang jauh dari garis khatulistiwa.

c. Tinggi lokasi

Di permukaan bumi, gunung, pohon, dan topografi yang tidak rata

menciptakan gaya gesekan yang besar yang menghambat laju udara. Akan tetapi, semakin tinggi suatu tempat, gaya gesekan ini semakin kecil sehingga semakin tinggi lokasinya, kecepatan angin semakin cepat.

d. Waktu

Angin bergerak lebih cepat pada siang hari, dan sebaliknya lebih lambat pada malam hari.

2.6.3 Pengertian Kecepatan Angin

Dua aspek dari angin adalah arah datangnya dan kecepatannya, yang mana gabungan kedua hal tersebut berupa kecepatan angin (Aronin, 1953). Samadi (2006) mendefinisikan kecepatan angin sebagai kecepatan udara yang bergerak secara horizontal pada ketinggian dua meter di atas tanah. Kecepatan angin dipengaruhi oleh karakteristik permukaan yang dilaluinya. Adapun faktor-faktor lain yang mempengaruhi dan dipengaruhi kecepatan angin berupa gradien barometer, gaya coriolis, kekuatan geseran, dan kekuatan sentrifugal. Untuk pengukuran kecepatan angin, digunakan skala Beaufort berikut ini (Tabel 2.1).

Tabel 2.1 Skala Beaufort (Aronin, 1953)

Skala Beaufort

Gambaran

Umum Keterangan

Satuan

m/s feet/menit mil/jam 0 Calm Asap naik secara vertikal < 0,3 < 88 < 1

1 Light Air Arah angin dapat dilihat dari

kecondongan asap 0,6-1,7 88-264 1-3

2 Slight

Breeze

Angin terasa pada wajah;

daun bergoyang 1,8-3,3 352-614 4-7

3 Gentle

Breeze

Daun dan ranting bergerak

konstan; bendera berkibar 3,4-5,2 704-968 8-11

4 Moderate

Breeze

Debu dan kertas

beterbangan; cabang kecil bergerak

5,3-7,4 1056-1408 12-16

(45)

Skala Beaufort

Gambaran

Umum Keterangan

Satuan

m/s feet/menit mil/jam

6 Strong

Breeze Cabang besar bergerak 9,9-12,4 2024-2376 23-27

7 Moderate

Gale Seluruh pohon bergerak 12,5-15,2 2464-2992 28-34

8 Fresh Gale Ranting patah; gerak maju

terhalang 15,3-18,2 3080-3608 35-41

9 Strong Gale Kerusakan ringan 18,3-21,5 3696-4224 42-48

10 Whole Gale Pohon tumbang; kerusakan

bangunan yang cukup parah 21,6-25,4 4312-4928 49-56

11 Storm Jarang terjadi; kerusakan

luas 25,5-29,0 5016-5896 57-67

12 Hurricane > 29,3 > 5984 > 68

2.6.4 Standar Kecepatan Angin

Dalam kaitannya dengan kenyamanan termal, kecepatan angin memiliki standar tertentu. Adapun standar kecepatan angin tersebut berupa bahwa dalam mempertahankan kondisi nyaman, kecepatan udara yang jatuh di atas kepala berkisar antara 0,15-0,25 m/s (BSN, 2001). Lippsmeier (1997) menjelaskan karakteristik nyaman yang dirasakan untuk kecepatan angin tertentu, antara lain: (a) 0,25 m/s terasa nyaman tanpa dirasakan adanya gerakan udara; (b) 0,25-0,5 m/s terasa nyaman dengan adanya gerakan udara; (c) 1-1,5 m/s terjadi aliran udara yang ringan hingga tidak menyenangkan; dan (d) di atas 1,5 m/s terasa tidak menyenangkan. Akan tetapi, Givoni (1994) menyatakan standar kecepatan angin dalam kaitannya dengan suhu udara luar, dimana ketika suhu udara luar berkisar antara 28-32 °C, keadaan nyaman di dalam ruangan dapat dicapai ketika kecepatan angin berkisar antara 1,5-2,0 m/s.

2.6.5 Prinsip-Prinsip Dasar Aliran Udara (Angin)

Udara bergerak mengikuti hukum-hukum alam tertentu, sehingga pergerakan udara ini relatif teratur dan dapat diprediksi (Boutet, 1987). Adapun prinsip-prinsip dasar aliran udara (Lechner, 2007), antara lain:

a. Pergerakan udara

(46)

Gambar 2.3 Pergerakan udara karena adanya arus konveksi natural atau karena adanya perbedaan tekanan (Lechner, 2007:293)

b. Tipe-tipe pola aliran udara

[image:46.595.219.411.86.182.2]

Boutet (1987) membagi pola aliran udara atas 3 kategori, yakni pola aliran udara laminar (berlapis) yang cenderung sejajar dan mudah diprediksi, pola aliran udara turbulen (bergolak) yang acak dan susah diprediksi, dan pola aliran udara separated (terpisah) yang kecepatan anginnya berkurang walaupun tetap bergerak sejajar. Selain ketiga pola aliran udara ini, Lechner (2007) menambah pola aliran udara eddy (berpusar), seperti terlihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Tipe-tipe pola aliran udara (Lechner, 2007:294)

c. Kelambanan (inertia)

Udara mempunyai massa, sehingga pergerakannya cenderung di jalur yang lurus. Oleh karena itu, bila dipaksa mengubah arah alirannya, aliran udara ini akan mengikuti bentuk kurva dan tidak pernah membentuk sudut yang benar. d. Konservasi udara

Garis-garis yang menggambarkan aliran udara harus digambar secara terus-menerus karena udara yang mendekati suatu bangunan harus setara dengan udara yang keluar dari bangunan tersebut.

e. Area dengan tekanan udara yang tinggi dan rendah

(47)

bangunan tersebut, sehingga tercipta tekanan negatif (-), seperti terlihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Aliran udara menciptakan area dengan tekanan positif dan negatif (Lechner, 2007:294)

[image:47.595.225.416.272.385.2]

Di sisi lain, tekanan yang tercipta pada bagian atap bergantung pada kelandaian atap itu sendiri (Gambar 2.6).

Gambar 2.6 Tekanan yang terjadi pada atap bergantung pada kelandaian atap (Lechner, 2007:295)

Sebenarnya, pada area-area bertekanan tinggi dan rendah ini juga terdapat aliran udara bergolak dan berpusar (eddy), seperti terlihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Pola aliran udara bergolak dan berpusar pada area bertekanan (Lechner, 2007:295)

f. Efek Bernoulli

Peningkatan kecepatan cairan akan menurunkan tekanan statiknya, sehingga

(48)

Gambar 2.8 Efek Bernoullipada tabung „venturi‟ (Lechner, 2007:295)

g. Efek cerobong asap

[image:48.595.247.383.188.324.2]

Efek cerobong asap merupakan gabungan dari efek Bernoulli dan efek venturi, dimana pembuangan udara dari bangunan dilakukan melalui aksi konveksi alami (Gambar 2.9).

Gambar 2.9 Efek cerobong asap (Lechner, 2007:296)

2.7 Pola Aliran Udara dan Kecepatan Angin

[image:48.595.232.396.563.640.2]

2.7.1 Pola Aliran Udara dan Kecepatan Angin pada Skala Lingkungan Menurut Boutet (1987), ada 3 hal yang mempengaruhi pola aliran udara dan kecepatan angin pada skala lingkungan, yakni bentuk lahan, vegetasi, dan bangunan. Struktur bangunan membelokkan, menghalangi, dan mengarahkan aliran udara di sekitarnya, serta mengurangi maupun menambah kecepatan aliran udaranya. Ketika aliran udara menuju permukaan bangunan, sepertiga aliran udara naik ke atas bangunan sementara dua per tiga aliran udara membelok ke sisi bangunan (Gambar 2.10).

Gambar 2.10 Prinsip aliran udara pada bangunan (Boutet, 1987:50)

(49)

pada sisi yang membelakangi arah datangnya angin selalu lebih besar daripada pada sisi yang menghadap arah datangnya angin (Gambar 2.11).

Gambar 2.11 Pola aliran udara pada bangunan (Boutet, 1987:50-51)

Pada bangunan dengan ketinggian H yang terisolasi, area tenang pada sisi yang menghadap arah datangnya angin membentuk lebar 2H; sementara pada sisi yang membelakangi arah datangnya angin, area tenang yang terbentuk berlebar 5H (Santamouris dan Allard, 1998). Dengan kata lain, perbedaan lebar area tenang pada sisi yang menghadap arah datangnya angin dengan sisi yang membelakangi arah datangnya angin adalah 2:5 (Gambar 2.12).

Gambar 2.12 Perbandingan lebar area tenang pada bangunan (Santamouris dan Allard, 1998:21)

Area tenang pada sisi yang menghadap arah datangnya angin bergantung pada tinggi, lebar, dan sisi bangunan yang menghadap arah datangnya angin. Walaupun demikian, bila lebar bangunan menjadi 9x tinggi bangunan, maka tinggi bangunan menjadi faktor yang lebih dominan; lebar tidak lagi mempengaruhi pola aliran udara (Harding dan Willard, 1937 dalam Boutet, 1987).

(50)

Gambar 2.13 Peningkatan kecepatan angin akibat perubahan pola aliran udara (Boutet, 1987:51)

Pembelokan aliran udara dan pengurangan kecepatan angin menciptakan perbedaan tekanan; tekanan positif tercipta sewaktu udara mengumpul di sisi bangunan yang menghadap arah datangnya angin dan tekanan negatif tercipta sewaktu aliran udara membentuk pola baru pada sisi yang membelakangi arah datangnya angin (Gambar 2.14).

Gambar 2.14 Perbedaan tekanan akibat pembelokan aliran udara dan pengurangan kecepatan angin (Boutet, 1987:52)

[image:50.595.223.404.84.206.2]

Tekanan udara yang tercipta sewaktu udara mengumpul pada sisi yang menghadap arah datangnya angin mencapai nilai maksimal pada ketinggian 2/3H (Gambar 2.15). Pada ketinggian tersebut pula aliran udara terbagi tiga, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.

Gambar 2.15 Distribusi tekanan udara pada bangunan (Boutet, 1987:52)

2.7.2 Pola Aliran Udara dan Kecepatan Angin pada Skala Bangunan

(51)

di sekitar bangunan, dan bangunan sekitarnya. Adapun pada bangunan itu sendiri, terdapat beberapa faktor yang berpengaruh terhadap pola aliran udara dan kecepatan angin, seperti konfigurasi, orientasi, tinggi, teritis, bentuk atap, dan bentuk-bentuk arsitektural lainnya.

Konfigurasi dan orientasi bangunan terhadap arah datangnya angin mempengaruhi pola pergerakan aliran udara dan kecepatan angin. Seperti terlihat pada Gambar 2.16 berikut, pada bangunan berbentuk panggung, aliran udara menyebar ke bagian atap dan bawah panggung; pada bangunan beratap jengki, sebagian besar aliran udara terhadang oleh dinding bangunan; dan pada bangunan beratap planar, aliran udara mengikuti bentuk atap (Boutet, 1987).

Gambar 2.16 Aliran udara pada konfigurasi dan orientasi bangunan yang berbeda (Boutet, 1987:56)

Selain itu, Boutet (1987) juga menyatakan bahwa area tenang berperan dalam menciptakan aliran udara pada bangunan, karena ukuran area tenang berkaitan dengan potensi terciptanya aliran udara pada bangunan. Tingkat penghalang struktur bangunan (kedalaman bangunan) menentukan potensial aliran udara internal. Bangunan yang semakin lebar menciptakan area tenang yang lebih sempit pada sisi yang membelakangi arah datangnya angin, dengan catatan panjang dan tinggi bangunan sama. Di sisi lain, bangunan yang semakin panjang juga menciptakan area tenang yang lebih besar (Gambar 2.17)

(52)

Pada bangunan linear, orientasi bangunan terhadap arah datangnya angin bergantung pada kedalaman dan lebar dari area tenang. Area tenang terbesar terbentuk ketika bangunan membentuk sudut 30° terhadap arah datangnya angin. Bangunan berbentuk L juga menciptakan pola aliran udara yang menyerupai pola pada bangunan linear, dimana ukuran area tenang yang terbentuk dipengaruhi oleh orientasi bangunan terhadap arah datangnya angin (Gambar 2.18).

Gambar 2.18 Aliran udara pada bangunan berbentuk linear dan L (Boutet, 1987:61)

Berbeda dengan bangunan berbentuk linear dan L, bangunan berbentuk U menciptakan ukuran area tenang yang relatif sama untuk beragam orientasi terhadap arah datangnya angin. Akan tetapi, efektivitas aliran udara untuk masing-masing orientasi tersebut berbeda. Seperti terlihat pada Gambar 2.19, ketika bangunan berbentuk U membelakangi arah datangnya angin, pola aliran udara pada bangunan mirip seperti halnya pada bangunan berbentuk persegi; sebaliknya ketika bangunan berbentuk U menghadap arah datangnya angin, aliran udara menuju bentuk U pada bangunan dan meningkatkan kecepatan angin dalam bangunan. Selain itu, orientasi bangunan yang berbeda terhadap arah datangnya angin juga menciptakan area terlindung yang berbeda (Boutet, 1987).

Gambar 2.19 Aliran udara pada bangunan berbentuk U (Boutet, 1987:61)

(53)

sementara penambahan lebar teritis pada sisi yang menghadap arah datangnya angin menyebabkan area terlindung pada sisi yang menghadap arah datangnya angin maupun pada sisi yang membelakangi arah datangnya angin pun melebar (Gambar 2.20). Selain hal-hal tersebut, bentuk-bentuk arsitektural, seperti halaman, atrium, balkon, teras, dan sebagainya, juga dapat meningkatkan aliran udara (Boutet, 1987).

Gambar 2.20 Aliran udara akibat pengaruh atap dan teritis (Boutet, 1987:64-66)

Bangunan seringnya berada di sekitar bangunan-bangunan yang lain. Bangunan yang satu akan mempengaruhi bangunan yang lain, termasuk dalam hal pergerakan aliran udara di sekitarnya. Bangunan menciptakan pola aliran udara dan kecepatan angin tertentu saat udara membelok di sekitarnya. Bangunan yang menghadap arah datangnya angin dapat mengurangi kecepatan angin hingga 50-60 % (Olgyay, 1963 dalam Boutet, 1987).

Bangunan yang berjajar dalam 1 baris menciptakan area tenang di antara bangunan dan membentuk lompatan aliran udara pada bagian atas bangunan, sehingga mempengaruhi aliran udara pada bangunan sekitarnya (Boutet, 1987) seperti terlihat pada Gambar 2.21. Setelah melalui penghalang seperti bangunan, angin membutuhkan jarak 6x tinggi penghalang (bangunan) agar dapat kembali ke arahnya semula (Koenigsberger, 1973 dalam Mediastika, 2002). Dengan demikian, apabila jarak di antara bangunan kurang dari 6H, angin hanya akan melalui bagian atas bangunan atau melewati bangunan (Boutet, 1987).

(54)

Pada bangunan yang disusun secara linear, tercipta jarak di antara bangunan yang menyebabkan aliran udara bergerak melalui lorong tersebut. Akan tetapi, ketika bangunan diposisikan berselang, aliran udara dibelokkan oleh masing-masing bangunan sepanjang arah aliran udara (Gambar 2.22).

Gambar 2.22 Aliran udara pada bangunan linear dan berselang (Boutet, 1987:83)

2.7.3 Pola Aliran Udara dan Kecepatan Angin pada Skala Bukaan Bangunan

Kecepatan dan arah angin di luar bangunan berperan penting terhadap bukaan pada bangunan. Bukaan pada bangunan menciptakan ventilasi untuk pertukaran udara (Mediastika, 2002). Pada skala bukaan bangunan, pola aliran udara dan kecepatan angin dipengaruhi oleh 3 hal, yaitu perletakan dan orientasi bukaan, ukuran dan rasio bukaan, serta tipe bukaan (Boutet, 1987).

2.8 Pemanfaatan Aliran Udara

Secara umum, Boutet (1987) menyatakan bahwa aliran udara berperan dalam meningka