EVALUASI KENYAMANAN THERMAL
MESJID AR-RAUDDAH KOTA MEDAN
TESIS
OLEH
HARRY WIBOWO
10 7020 020/AR
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUAMTERA UTARA
MEDAN
EVALUASI KENYAMANAN THERMAL
MESJID AR-RAUDDAH KOTA MEDAN
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik
Dalam Program Studi Magister Teknik Arsitektur
Pada Sekolah Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara
OLEH
HARRY WIBOWO
10 7020 020/AR
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUAMTERA UTARA
MEDAN
PERNYATAAN
EVALUASI KENYAMANAN THERMAL
MESJID AR-RAUDDAH KOTA MEDAN
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tesis 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 secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam
daftar pustaka.
Medan, Agustus 2014
HALAMAN PENGESAHAN
Judul Tesis : EVALUASI KENYAMANAN THERMAL MESJID
AR-RAUDDAH KOTA MEDAN
Nama Mahasiswa : HARRY WIBOWO
Nomor Pokok : 107020020
Program Studi : TEKNIK ARSITEKTUR
Bidang Kekhususan : STUDI-STUDI ARSITEKTUR ALUR PENDIDIKAN
PROFESI
Menyetujui Komisi Pembimbing
Tanggal Lulus : 29 Agustus 2014
TELAH DIUJI PADA
Tanggal Lulus : 29 Agustus 2014
(Ir.Basaria Talarosha, M.T.)
Anggota
(Ir. Bauni Hamid, M.Des., Ph.D.)
Ketua
Ketua Program Studi
(DR. Ir. Dwira N. Aulia, M.Sc.)
Dekan
TELAH DIUJI PADA Tanggal : 29 Agustus 2014
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Ir. Bauni Hamid, M.Des., Ph.D. Anggota : 1. Ir. Basaria Talarosha, M.T.
2. DR. Achmad Delianur, S.T., M.T. 3. Ir. Vinky Rahman, M.T.
ABSTRAK
Mesjid adalah salah satu fasilitas umum yang berfungsi sebagai tempat beribadah umat muslim. Aktiftas beribadah dilakukan hampir sepanjang waktu, baik pagi, siang, dan malam hari, sehingga bangunan mesjid seharusnya memenuhi beberapa persyaratan kenyamanan, diantaranya ialah kenyamanan thermal. Kenyamanan thermal di dalam bangunan mesjid dipengaruhi oleh 2 faktor utama, diantaranya faktor dari luar: iklim (suhu, kelembaban, kecepatan angin dan radiasi), dan faktor dari dalam yaitu: material, ventilasi, dan shadding bangunan.
Mesjid Ar-Rauddah Medan yang merupakan objek kajian penelitian menggunakan material atap dari dak beton sangat kontras dengan dinding yang menggunakan material kaca. Sehingga dalam komposisi keselurahan bangunan, mesjid ini menjadi ringan dan seolah-olah melayang di atas latai marmer yang berwarna hitam. Inilah ide/pemikiran pokok arsitek dan pemilik (owner) sehingga melahirkan konsep bangunan mesjid yang berbeda dari bangunan mesjid pada umumnya di kota Medan. Akan tetapi tidak adanya ventilasi udara, kurangnya overhang bangunan (hanya 0.8m), mengakibatkan mesjid ini terkena efek rumah kaca pada siang hari, panas matahari yang datang diteruskan ke dalam bangunan dalam jumlah yang besar melalui dinding kaca, sehingga menimbulkan ketidaknyamanan bagi jamaah mesjid.
Penerapan konsep perubahan material dinding, penambahan insulator pada atap, penambahan ventilasi, serta penambahan shadding bangunan dapat menurunkan temperatur efektif yang terjadi di dalam bangunan mesjid Ar-Rauddah sampai ke zona nyaman optimal. Hal ini dibuktikan dengan pengujian dengan menggunakan software Autodest Ecotect 2011, yang dapat mensimulasikan perubahan suhu dengan penerapan desain yang telah disebutkan di atas.
ii
ABSTRACT
Mosque is one of the public facility that serves as a place of worship for Muslims. The worship activitiesfor Muslims performed almost along time, in morning, noon, and night, so the mosque should have several requirements of comforts, including thermal comfort. Thermal comfort of building is influenced by two main factors, external factors: climate (temperature, humidity, wind speed and radiation), and internal factors : materials, ventilation, and shadding.
Ar-Rauddah Mosque which is become object of research study, built with glass as wall material, no ventilation and short overhang. Masjid Ar -Rauddah which has no dome is very interesting to research. From the results of the analysis, this mosque is categorized as uncomfortable building if compared with standard effective temperature in the building (32.4 º C ET) during the day.
By changing the wall material, addition of roof insulation, ventilation, building shadding, will decrease the temperature of Ar -Rauddah Mosque to the optimum and comfort thermal. This is proved by Autodest Ecotect 2011 software, which is can simulate the temperature changing.
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan Rahmat, Taufiq dan HidayahNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini yang diberi judul “Evaluasi Kenyamanan Thermal Mesjid Ar-Rauddah Kota
Medan”.
Tesis ini dapat terselesaikan tidak lepas dari arahan, bimbingan, dukungan dan bantuan dari berbagai pihak maka dalam kesempatan ini Penulis menyampaikan penghargaan dan terima kasih kepada Ibu Dr. Ir. Dwira Nirfalini Aulia, M.Sc. selaku Ketua Program Studi Magister Teknik Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Bapak Ir. Bauni Hamid, M.Des.,Ph.D, selaku pembimbing satu dan Ibu Ir.Basaria Talarosha, M.T. selaku pembimbing dua yang telah memberikan saran dan koreksi kepada saya selama dalam proses penyelesaian tesis ini. Khusus buat ayah, ibu, istri tercinta dan anakku tersayang yang menjadi motivator Penulis selama melaksanakan studinya, serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Akhirnya penulis berharap semoga tesis ini dapat berguna bagi semua pihak. Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis mengharapkan saran-saran dan tanggapan untuk perbaikan tesis ini.
Medan, Agustus 2014
iv
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir pada tanggal 21 September 2014 di Pekan Baru, Riau dari pasangan H.M.Syafei dan Hj. Pujiati, anak ke-3 dari 5 bersaudara.
Penulis menjani masa pendidikan Sekolah Dasar (SD) di Kota Duri Riau dan lulus tahun 1999, menyelesaikan Sekolah Menengah Pertama (SMP) tahun 2002 dan menyelesaikan Sekolah Menengah Akhir (SMA) tahun 2005, dan kemudian memperoleh pendidikan Strata 1 (S1) Arsitektur di Jurusan Teknik Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara sampai dengan tahun 2009.
DAFTAR ISI
Hal
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
RIWAYAT HIDUP ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR TABEL ... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 4
1.4 Tujuan Penelitian ... 4
1.5 Manfaat Penelitian ... 4
1.6 Keluaran ... 4
1.7 Metodologi ... 4
1.8 Kerangka Berfikir ... 6
vi
BAB II KAJIAN PUSTAKA ... 10
2.1 Pengertian Kenyamanan Thermal ... 10
2.2 Faktor yang Mempengaruhi Kenyamanan Thermal ... 11
2.2.1 Temperatur Udara ... 11
2.3 Elemen Bangunan yang Mempengaruhi Kenyamanan Thermal . 27 2.3.1 Material ... 27
2.3.2 Shadding ... 29
2.3.2 Ventilasi ... 31
BAB III IDENTIFIKASI MASALAH DAN KEBUTUHAN ... 34
3.1 Deskripsi Kasus Proyek ... 34
BAB IV EVALUASI MASALAH DAN ANALISA KEBUTUHAN ... 47
4.1 Kondisi Umum Pengukuran Lapangan ... 47
4.2 Alat Penelitian ... 49
4.3 Data Pengukuran Temperatur, Kelembaban, dan Kecepatan Angin Mesjid Ar-Rauddah ... 51
4.5 Analisa Kelembaban Udara (Rh) Mesjid Ar-Rauddah ... 64
4.6 Analisa Kecepatan Udara (m/s) Mesjid Ar-Rauddah ... 71
4.7 Radiasi Matahari (W/m²) Mesjid Ar-Rauddah... 74
4.7.1 Perhitungan nilai OTTV Mesjid ar-rauddah ... 75
4.7.2 Perhitungan nilai RTTV Mesjid ar-rauddah ... 84
4.8 Analisa Kondisi Thermal Mesjid Ar-Rauddah Menggunakan Software Autodesk Ecotet Analysis 2011 ... 86
4.9 Rangkuman Permasalahan dan Analisa Data ... 94
BAB V KONSEP PEMECAHAN MASALAH ... 97
5.3.2 Nilai kelembaban udara (rh) dalam yang tinggi ... 101
5.3.3 Nilai kecepatan udara ruang dalam yang rendah ... 101
5.3.4 Nilai OTTV bangunan mesjid Ar-Rauddah yang tinggi ... 102
5.3.4 Nilai RTTV bangunan mesjid Ar-Rauddah yang tinggi ... 102
5.4 Penerapan Konsep Kenyamanan Termal Bangunan ... 102
5.4.1 Mengganti sebagian material kaca bangunan ... 103
5.4.2 Penambahan ventilasi di tiap sisi bangunan ... 104
5.4.3 Penambahan overhang yang lebih lebar ... 108
5.4.5 Penambahan bahan insulasi panas pada atap bangunan .... 110
5.5 Alternatif Konsep Perancangan ... 111
5.5.1 Alternatif konsep I ... 112
viii
BAB VI PENERAPAN/PENGUJIAN ALTERNATIF RANCANGAN ... 116
6.1 Penerapan/Pengujian Alternatif Rancangan ... 116
6.1.1 Perhitungan nilai OTTV alternatif rancangan model I ... 116
6.1.1.1 Perhitungan WWR ... 117
6.1.1.2 Transmitansi termal bahan tidak tembus cahaya (Uw) ... 118
6.1.1.3 Absortansi radiasi matahari (α )... 121
6.1.1.4 Transmitansi termal bahan tembus cahaya (Uf) .. 121
6.1.1.5 Koefisien peneduh (SC) ... 123
6.1.1.6 Beda suhu (∆T) ... 115
6.1.1.7 Faktor radiasi matahari ... 115
6.1.2 Perhitungan nilai pergerakan udara dalam bangunan alternatif rancangan model I ... 127
6.1.3 Penerapan/pengujian rancangan model insulasi atap ... 128
6.1.4 Simulasi ecotect alternatif rancangan model I ... 131
6.1.5 Perhitungan Nilai OTTV Alternatif Rancangan Model II . 133 6.1.5.1 Perhitungan WWR ... 133
6.1.5.2 Transmitansi termal bahan tidak tembus cahaya (Uw) ... 134
6.1.5.3 Absortansi radiasi matahari (α )... 137
6.1.5.4 Transmitansi termal bahan tembus cahaya (Uf) .. 137
6.1.5.5 Koefisien peneduh (SC) ... 138
6.1.5.6 Beda suhu (∆T) ... 140
6.1.5.7 Faktor radiasi matahari ... 140
6.1.6 Perhitungan Nilai Pergerakan Udara Dalam Bangunan Alternatif Rancangan Model II ... 143
6.1.7 Simulasi Ecotect Alternatif Rancangan Model II ... 144
6.2 Perbandingan Alternatif Model Rancangan ... 146
BAB VII PENUTUP ... 151
7.1 Kesimpulan ... 151
7.2 Rekomendasi ... 152
DAFTAR GAMBAR
No
Judul
Hal
1.1 Kerangka Berfikir ... 7
2.1 Zona Optimal Kelembaban ... 13
2.2 Sumber Panas Bangunan ... 16
2.3 Jenis Radiasi Matahari ... 16
2.4 Proses Masuknya Panas ke Dalam Bangunan ... 28
2.5 Jenis-jenis Shadding pada Bangunan ... 30
3.1 Letak Mesjid Ar-Rauddah di Kota Medan ... 36
3.2 Denah Mesjid Ar-Rauddah Medan ... 37
3.3 Material Kaca Sebagai Dinding Bangunan Mesjid ... 39
3.4 Atap Dak Beton Bangunan Mesjid Ar-Rauddah ... 40
3.5 Shadding/Overhang Eksisting Mesjid Ar-rauddah... 41
3.6 Dinding Kerawang Mesjid Ar-Rauddah Medan ... 42
3.7 Kondisi Selubung Bangunan Mesjid Tanpa Ventilasi ... 42
3.8 Stuktur Kolom Baja Pada Bangunan Mesjid Ar-Rauddah ... 43
3.9 Lantai Granit Hitam pada Mesjid Ar-Rauddah di Kota Medan ... 43
3.10 Kondisi Langit-langit Mesjid Ar-Rauddah ... 44
x
4.1 Titik Pengukuran Dalam dan Luar Bangunan Mesjid Ar-Rauddah ... 48 4.2 Penentuan Nilai Temperatur Efektif (TE) ... 56 4.3 Temperatur Efektif Ruang Luar dan Dalam pada Hari Senin,
14 April 2014 ... 59 4.4 Temperatur Efektif Ruang dalam pada Hari Rabu, 16 April 2014 ... 61 4.5 Temperatur Efektif Ruang dalam pada Hari Jumat, 18 April 2014... 63
4.6 Kelembaban Minimum dan Maksimum Ruang Luar dan Dalam 4.9 Penentuan Nilai Temperatur Efektif (TE) ... 76 4.10 Jenis Material Selubung Bangunan Mesjid Ar-Rauddah ... 78
4.11 Detail Selubung Bangunan Eksisting Mesjid Ar-Rauddah (Barat-Utara-Selatan)... 80
4.12 Detail Selubung Bangunan Eksisting Mesjid Ar-Rauddah (Atap) ... 84 4.13 Simulasi Bangunan Eksisting Mesjid Ar-Rauddah Menggunakan
Program Ecotect 2011 ... 87
4.14 Grafik Temperatur Ruang Luar dan Ruang Dalam Menggunakan Alat Ukur dan Program Ecotect Pada Hari Senin, 14 April 2014 ... 91
4.15 Grafik Temperatur Ruang Luar dan Ruang Dalam Menggunakan Alat Ukur dan Program Ecotect Pada Hari Rabu, 16 April 2014 ... 92
5.1 Strategi Pemecahan Masalah ... 97
5.2 Konsep Pergantian Material Selubung Bangunan ... 104
5.3 Pemasangan Ventilasi di Tiap Sisi Bangunan ... 105
5.4 Luas Minimal Ventilasi/Bukaan Mesjid Ar-Rauddah Tiap Sisi Bangunan ... 106
5.5 Alternatif Detail Konsep Ventilasi I ... 107
5.6 Alternatif Detail Konsep Ventilasi II ... 108
5.7 Konsep Penambahan Overhang... 109
5.8 Konsep Pemasangan Insulasi Panas pada Dak Beton ... 111
6.1 Alternatif Rancangan Model I ... 117
6.2 Potongan Dinding Sisi (Barat) Model I ... 120
6.3 Potongan Dinding Sisi (Utara, Selatan dan Timur) Model I ... 122
6.4 Simulasi Penerapan Desain Overhang Alternatif I Pukul 12.45 WIB (Sholat Dzuhur) Pada Sisi Selatan-Timur ... 123
6.5 Simulasi Penerapan Desain Overhang Alternatif I Pukul 16.00 WIB (Sholat Ashar) Pada Sisi Selatan-Timur ... 124
6.6 Rancangan Model Insulasi Atap ... 129
6.7 Detail Rancangan Model Insulasi Atap ... 130
6.8 Alternatif Rancangan Model II ... 133
6.9 Potongan Dinding Sisi (Barat) Model II ... 136
6.10 Potongan Dinding Sisi (Utara, Selatan dan Timur) Model II ... 137
xii
DAFTAR TABEL
2.1 Nilai Absorbtansi Radiasi Matahari untuk Dinding Luar dan
Atap Tidak Tembus Cahaya ... 19
2.2 Nilai R Lapisan Udara Permukaan untuk Dinding dan Atap ... 21
2.3 Nilai K Pada Berbagai Jenis Bahan Bangunan ... 22
2.4 Nilai K Nilai R Lapisan Rongga Udara ... 22
2.5 Nilai Beda Temperatur Ekuivalen untuk Dinding ... 23
2.6 Nilai Transmitansi Termal Maksimal Penutup Atap (Ur) ... 25
2.7 Beda Temperatur Ekuivalen untuk Berbagai Penutup Atap ... 26
2.8 Nilai U Bahan pada Perhitungan RTTV ... 26
2.9 Nilai Time Lag untuk Bata dan Kayu ... 29
4.1 Alat-alat Pengukuran untuk Survey Lapangan ... 49
4.2 Data Pengukuran Lapangan Mesjid Ar-Raudah (14 April 2014) ... 52
4.3 Data Pengukuran Lapangan Mesjid Ar-Raudah (16 April 2014) ... 53
4.4 Data Pengukuran Lapangan Mesjid Ar-Raudah (18 April 2014) ... 54
4.5 Data Minimum dan Maksimum Temperatur Efektif (TE) Hasil Pengukuran ... 56
4.6 Data Jumlah Jamaah, Kelembaban Minimum dan Maksimum Hasil Pengukuran ... 65
xiv
4.8 Data Intensitas Radiasi Matahari Bulanan Daerah Medan
Tahun 2010-2014 ... 69
4.9 Perhitungan Nilai U untuk Setiap Bahan Material Kayu ... 77
4.10 Perhitungan Nilai U untuk Setiap Bahan Material Baja H ... 79
4.11 Perhitungan Nilai U untuk Setiap Bahan Material Kaca ... 80
4.12 Perhitungan Nilai Konduksi Panas Melalui Dinding ... 82
4.13 Perhitungan Nilai Konduksi Panas Melalui Kaca ... 82
4.14 Perhitungan Nilai Transmisi Panas Melalui Kaca ... 83
4.15 Perhitungan Nilai U untuk Bahan Material Dak Beton ... 85
4.16 Hasil Analisa Temperatur Udara Luar dan dalam Program Ecotect 2011 (Jumat,18 April 2014) ... 88
4.17 Perbandingan Perhitungan Hasil Pengukuran Temperatur (ºC) Dengan Menggunakan Alat terhadap Simulasi Program Ecotect 2011 ... 89
5.1 Shading Coeficient untuk Elemen Arsitektur ... 109
5.2 Alternatif Konsep I ... 112
5.3 Alternatif Konsep II ... 114
6.1 Perhitungan Nilai U untuk Material Kayu ... 118
6.2 Perhitungan Nilai U untuk Material Baja ... 119
6.3 Perhitungan Nilai U untuk Material Dinding Bata ... 120
6.4 Perhitungan Nilai U untuk Material Dinding Kaca ... 121
6.5 Perhitungan Nilai Konduksi Panas Melalui Dinding ... 125
6.6 Perhitungan Nilai Konduksi Panas Melalui Kaca ... 126
6.8 Perhitungan Nilai U untuk Bahan Material Insulator ... 128
6.9 Hasil Analisis Alternatif Konsep I Program Ecotect (Jumat,18 April 2014) ... 131
6.10 Perhitungan Nilai U untuk Material Kayu ... 134
6.11 Perhitungan Nilai U untuk Material Baja ... 135
6.12 Perhitungan Nilai U untuk Material Alumunium ... 136
6.13 Perhitungan Nilai U untuk Material Dinding Kaca ... 138
6.14 Perhitungan Nilai Konduksi Panas Melalui Dinding ... 140
6.15 Perhitungan Nilai Konduksi Panas Melalui Kaca ... 141
6.16 Perhitungan Nilai Transmisi Panas Melalui Kaca ... 142
6.17 Hasil Analisis Alternatif Konsep II Program Ecotect (Jumat,18 April 2014) ... 144
