PENGARUH JARAK ANTAR BANGUNAN DAN ORIENTASI
BANGUNAN TERHADAP PENGHEMATAN ENERGI PADA
PERUMAHAN SEDERHANA
Yunita Ardianti SabtalistiaJurusan Arsitektur dan Perencanaan, Fakultas Teknik, Universitas Tarumanagara, Jakarta Email: yunitas@ft.untar.ac.id
ABSTRAK
Penerimaan radiasi matahari oleh bangunan mempengaruhi beban pendinginan. Semakin besar penerimaan radiasi matahari maka semakin besar pula beban pendinginan yang menyebabkan bangunan menjadi boros energi. Selubung bangunan adalah salah satu elemen bangunan terluar yang
memperoleh radiasi matahari yang terbesar. Jika selubung bangunan didesain dengan baik maka penerimaan radiasi matahari dapat diperkecil sehingga beban pendinginan menjadi berkurang. Perumahan yang mempunyai jarak antar bangunan memiliki beban pendinginan lebih besar jika dibandingkan perumahan yang tidak berjarak (saling berhimpitan). Padahal perumahan yang berjarak
banyak terdapat di luar Jawa karena banyak lahan kosong dengan harga masih murah. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jarak antar bangunan dan orientasi bangunan yang paling bisa
memperkecil beban pendinginan pada perumahan sederhana.
Sampel penelitian yang digunakan adalah rumah sederhana tipe 27/60 di Jawa Barat dengan fasad utara-selatan. Dengan menggunakan Autodesk Ecotect Analysis 2011 dilakukan perhitungan Indirect Solar Gains (Qso) dan Direct Solar Gain (Qsw) saat jarak antar rumah diatur menjadi 1, 2, dan 3 meter
dan orientasi bangunan diubah menjadi arah utara,selatan, barat, timur, timur laut, tenggara, barat daya, dan barat laut. Hasil penelitian membuktikan bahwa perumahan berjarak yang paling hemat energi adalah perumahan berjarak 1 meter dengan orientasi fasad depan ke arah selatan dan yang paling boros energi adalah perumahan berjarak 3 meter dengan orientasi fasad depan ke arah barat
laut. Semakin lebar jarak antar bangunan menyebabkan penerimaan beban panas akibat radiasi matahari juga semakin besar, baik itu Qso (beban panas yang melewati material yang opaque) maupun
Qsw (beban panas yang melewati material yang transparan). Hal itu disebabkan pembayangan (shading) pada dinding-dinding yang berbatasan dengan unit bangunan yang ada di sampingnya
semakin berkurang jika jarak bangunan dibuat semakin lebar.
Kata Kunci: Jarak antar Bangunan, Orientasi Bangunan, Selubung Bangunan, Radiasi Matahari, Hemat
Energi.
1. PENDAHULUAN
Pembayangan pada bangunan bisa dilakukan dengan cara pemberian alat pembayang matahari (shading device) pada jendela, bukaan, atau dengan memanfaatkan bangunan di sekitarnya untuk memberikan pembayangan. Jenis shading device pada jendela menentukan seberapa besar panas matahari masuk ke dalam bangunan. Dengan mengganti jenis shading device pada kaca jendela menjadi jenis awning dan horizontal
louvres screen maka panas yang masuk pada fasad barat berkurang 36,90% dan pada fasad utara berkurang 22,21% (Zatibayani dkk, 2015).
Beban penyejukan terbesar secara berturut-turut berasal dari Qs (panas yang menembus kaca jendela secara radiasi), Qi (panas dari beban internal), dan Qc (panas yang menembus dinding dan kaca jendela secara konduksi) (Budhyowati dkk, 2016: 122). Oleh karena radiasi matahari bisa melewati kaca jendela secara radiasi dan
konduksi maka posisi penempatan kaca jendela paling mempengaruhi beban pendinginan. Ruangan yang mempunyai beban pendinginan terbesar adalah ruangan yang mempunyai kaca jendela menghadap ke dua arah, yaitu: barat laut dan barat daya sedangkan ruangan yang mempunyai kaca jendela menghadap ke satu arah saja (barat daya) mempunyai beban pendinginan terkecil (Budhyowati dkk, 2016:122).
Penelitian Krajcsovics L dkk, 2015 membuktikan bahwa pemberian jarak antara bangunan mempengaruhi penerimaan panas matahari oleh selubung bangunan. Empat buah rumah tinggal yang diberi jarak antar bangunan mempunyai shading ratio sebesar 62% sedangkan satu buah rumah tinggal yang disusun secara kompak (hanya 1 massa tunggal dengan luasan besar) mempunyai shading ratio sebesar 35%) (Krajcsovics L dkk, 2015:376). Semakin besar shading ratio maka semakin besar pula pembayangan terjadi sehingga beban panas matahari yang diterima oleh bangunan menjadi berkurang.
Penelitian Zatibayani, Budhyowati, dan Krajcsovics L membuktikan bahwa jenis model shading device, penempatan kaca jendela, dan pemberian jarak antar bangunan dapat mempengaruhi jumlah panas yang diterima oleh bangunan. Meminimalkan perolehan panas matahari pada selubung bangunan dapat mengurangi beban pendinginan sehingga bangunan menjadi lebih hemat energi. Pemberian jarak antar bangunan memberikan pembayangan di antara bangunan tersebut. Pembayangan di antara bangunan mempengaruhi penerimaan radiasi matahari oleh selubung bangunan yang akhirnya juga akan mempengaruhi beban pendinginan. Perumahan-perumahan sederhana di luar Jawa kebanyakan mempunyai lahan cukup luas sehingga mempunyai jarak
yang cukup lebar antara rumah yang satu dengan rumah lainnya, misalnya: Perumahan Griya Nazwa Aulia, Pekanbaru; Perumahan Alam Mulia Serdam, Pontianak, Kalimantan Barat; Perumahan Mauli Storki, Sumatera Utara; Perumahan Siantan Pontianak, dsb. Harga tanah yang murah dan masih banyak lahan kosong mendorong terjadinya fenomena tersebut. Hal itu berkebalikan dengan perumahan yang ada kota-kota besar di Jawa yang hampir sebagian besar saling berhimpitan karena harga tanah sudah sangat mahal dan persediaan lahan kosong semakin sedikit. Berdasarkan perumusan masalah di atas maka perlu diketahui berapa jarak antar rumah dan orientasi bangunan yang paling tepat agar bangunan mendapatkan beban panas terkecil sehingga menjadi lebih hemat energi.
1. SAMPEL PENELITIAN
Sampel penelitian yang dieksperimen adalah perumahan Forest Hill yang mempunyai unit-unit rumah tinggal dengan luas bangunan 27 m² dan luas tanah 60 m² (tipe 27/60) di Parung Panjang, Kebasiran, Bogor, Jawa Barat (Gambar 1). Perumahan Forest Hill berbatasan dengan Perumahan Sentraland Paradise di sebelah utara dan berbatasan dengan permukiman penduduk di sebelah timur, selatan, dan barat. Orientasi bangunan yang dijadikan sampel penelitian adalah 3 buah rumah yang menghadap utara dan 3 buah rumah yang menghadap selatan (Gambar 2). Unit-unit rumah yang disimulasikan adalah unit nomor 35,37,39,52,56,dan 58. Pada kondisi eksisting (kondisi di lapangan saat ini), rumah-rumah saling berhimpitan yang berarti tidak ada jarak di antara rumah (Gambar 1 dan 2).
Gambar 1. Kondisi Lingkungan dan Tampak Depan Sampel Penelitian
(Sumber: Survei, Juli 2018)
Keterangan:
: Sampel Penelitian
Gambar 2. Site Plan Sampel Penelitian (Survei, Juli 2018)
DENAH
Gambar 3. Denah dan Tampak Depan Sampel Penelitian
(Survei, Juli 2018)
Denah rumah menunjukkan terdapat ruang tidur 1 yang menghadap ke halaman depan dan ruang tidur 2 yang menghadap ke halaman belakang (Gambar 3). Ruang tidur dan ruang tamu mempunyai 1 jendela menghadap ke luar bangunan. Di atas pintu dan jendela terdapat lubang ventilasi.
2. EKSPERIMEN DENGAN
ECOTECT
Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen. Perubahan jarak antar bangunan dan orientasi bangunan menjadi penyebab sedangkan beban panas matahari yang diterima oleh selubung bangunan menjadi akibat. Metode eksperimen biasanya lebih berfokus pada hubungan sebab-akibat (Groat dkk, 2002). Jarak antar bangunan dan orientasi bangunan dieksperimen dengan menggunakan Autodesk Ecotect Analysis 2011 sehingga dapat diketahui berapa jarak antar bangunan dan orientasi bangunan yang terbaik (paling hemat energi) dan berapa jarak antar bangunan dan orientasi bangunan yang terburuk (paling boros energi).
Pembuatan model studi kasus dibuat dengan mengacu hasil pengukuran lapangan (Gambar 4). Identifikasi material disesuaikan dengan pengamatan N
pada saat survei lapangan (Tabel 1).
Gambar 4. Penggambaran Model Rumah yang Menghadap Selatan dengan Ecotect Tabel 1. Spesifikasi Material pada Sampel
Penelitian
No Elemen Jenis Material U – Value (W/m²K) 1 Lantai Concrete Slab
Tiles on Ground
0,88
2 Dinding Brick Plaster 2,62 3 Jendela Single glass
Aluminium Frame
6
4 Pintu Hollow Core Plywood
2,98 5 Atap Clay Tiled Roof 3,1
Sumber: Identifikasi Material dengan Ecotect Berdasarkan Survei Lapangan, Oktober
2018
Jarak antar rumah divariasikan menjadi 1, 2, dan 3 meter. Orientasi bangunan yang disimulasikan adalah arah utara, timur laut, timur, tenggara, barat daya, barat, dan barat laut. Sampel penelitian akan
dieksperimen dengan Autodesk Ecotect Analysis 2011 sebanyak 24 kali berdasarkan perubahan jarak antar rumah dan arah mata angin (Gambar 5).
Gambar 5. Sampel Penelitian yang Dieksperimen dengan Ecotect
Gambar 6. Pola Pembayangan Perumahan yang Mempunyai Fasad Utara-Selatan pada pukul 14.00 dengan Jarak antar Rumah: (a) Kondisi Eksisting: 0 meter/tidak ada jarak;
(b) 1 meter; (c) 2 meter; (d) 3 meter
Modelling yang disimulasikan ke dalam Ecotect adalah 6 unit rumah yang diatur jarak dan orientasi bangunannya (Gambar 6). Dengan mengubah jarak antar rumah mengakibatkan perbedaan pola pembayangan. Rumah yang diatur dengan jarak semakin kecil akan mendapatkan pembayangan lebih banyak daripada yang diatur dengan jarak semakin lebar.
3. PENGARUH JARAK ANTAR
RUMAH DAN ORIENTASI
BANGUNAN TERHADAP
PENGHEMATAN ENERGI
Beban panas matahari yang diterima oleh kulit bangunan akibat radiasi matahari terbagi menjadi 2, yaitu: Indirect Solar Gains (Qso) dan Direct Solar Gain (Qsw) (Szokolay, 2004:34). Indirect Solar Gain (Qso) adalah beban panas yang diterima oleh material yang opaque, seperti: dinding, pintu, dan atap sedangkan direct solar gain (Qsw) adalah beban panas yang diterima oleh material yang transparan, seperti: kaca jendela. Dalam eksperimen dengan menggunakan Ecotect, perhitungan Qso dan Qsw adalah 1 unit rumah yang berada di tengah-tengah (Gambar 7). Hal itu bertujuan agar perhitungan beban panas matahari mampu mensimulasikan kondisi yang sebenarnya di lapangan.
Gambar 7. Sampel Penelitian 1 Unit Rumah Berjarak 1 Meter dan Menghadap Selatan dalam Perhitungan Qso dan Qsw (Sumber: Perhitungan Qso dan Qsw dengan
Ecotect v5.20, November 2018) Perumahan dengan jarak 3 meter dan orientasi Barat Laut mempunyai Qso+Qsw terbesar sehingga menjadi perumahan yang paling boros energi. Perumahan yang berjarak 1 meter dan orientasi selatan mempunyai Qso+Qsw terkecil sehingga menjadi perumahan yang paling hemat energi. Perumahan dengan jarak 1 meter dan orientasi selatan mempunyai nilai Qso sebesar 266884 Wh dan nilai Qsw sebesar 23288 Wh dalam 1 tahun per unit rumah (Tabel 2). Perumahan dengan jarak 3 meter orientasi barat laut mempunyai nilai Qso sebesar 300277 Wh dan nilai Qsw sebesar 85779 Wh dalam 1 tahun per 1 unit rumah (Tabel 2).
Gambar 8. Pengaruh Jarak antar Rumah dan Orientasi Bangunan terhadap Indirect Solar
Rumah Berjarak 1 Meter dan
Menghadap Selatan
Gain (Qso) dan Direct Solar Gain (Qsw) dalam 1 Tahun per 1 Unit Rumah (Sumber: Perhitungan Ecotect v5.20,
November 2018)
Semakin bertambah jarak antar bangunan dapat memperbesar perolehan Qso dan Qsw. Penerimaan Qso lebih besar daripada Qsw karena dinding mempunyai luasan lebih besar daripada kaca jendela. Orientasi ke arah selatan paling baik karena menyebabkan bangunan menerima radiasi matahari paling sedikit sehingga paling hemat energi sedangkan orientasi yang paling buruk adalah orientasi ke arah barat laut. Semakin sedikit radiasi matahari yang diterima oleh bangunan maka dapat memperkecil beban pendinginan untuk AC (Air Conditioning) sehingga menjadi lebih hemat energi. Pola grafik menunjukkan bahwa orientasi utara dan selatan mempunyai nilai Qs hampir sama (Gambar 8). Orientasi barat laut mempunyai lonjakan nilai Qs cukup jauh dengan orientasi lainnya.
Tabel 2 menunjukkan nilai Qso dan Qsw dalam 1 tahun per 1 unit rumah. Peringkat terbaik adalah peringkat 1 yang berarti mempunyai nilai Qs paling kecil sebaliknya peringkat 24 adalah peringkat yang terburuk karena mempunyai nilai Qs tertinggi. Perumahan dengan orientasi dari yang paling baik sampai paling buruk berdasarkan penerimaan radiasi matahari oleh selubung bangunan adalah yang menghadap selatan, utara, tenggara, timur, timur laut, barat daya, barat, dan barat laut (Gambar 9).
Tabel 2. Nilai Qso dan Qsw pada Model 1 Unit Rumah dalam 1 Tahun
Sumber: Perhitungan dengan Menggunakan Ecotect v5.20, November 2018
Gambar 9. Orientasi Terbaik Berdasarkan Penerimaan Beban Panas Akibat Radiasi
Matahari pada Selubung Bangunan 4. KESIMPULAN DAN SARAN
Beban panas yang diterima oleh bangunan berasal dari aktivitas di dalam bangunan (Qi), konduksi (Qc), konveksi (Qc), ventilasi (Qv), evaporasi (Qe), dan radiasi matahari (Qs). Semakin kecil beban panas yang diterima oleh bangunan maka dapat mengurangi energi pendinginan untuk pemakaian AC (Air Conditioning). Penelitian ini bertujuan mengetahui model perumahan yang paling hemat energi berdasarkan beban panas akibat radiasi matahari (Qs), baik itu yang diterima oleh material yang opaque (Qso) dan material yang transparan (Qsw) pada perumahan berjarak yang biasanya terdapat di luar Pulau Jawa. Berdasarkan hasil perhitungan dengan Autodesk Ecotect Analysis 2011, perumahan berjarak yang paling hemat energi adalah perumahan berjarak 1 meter dengan orientasi fasad depan ke arah selatan dan yang paling
boros energi adalah perumahan berjarak 3 meter dengan orientasi fasad depan ke arah barat laut. Semakin lebar jarak antar bangunan menyebabkan penerimaan beban panas akibat radiasi matahari menjadi semakin besar pula, baik itu Qso maupun Qsw. Hal itu disebabkan pembayangan (shading) pada dinding-dinding yang berbatasan dengan unit bangunan yang ada di sampingnya semakin berkurang jika jarak dibuat semakin lebar.
DAFTAR PUSTAKA
Budhyowati, M.Y.N, dan Tungka, J.I.K, (2016), “Analisis Faktor-faktor yang Mempengaruhi Beban Penyejukan pada Bangunan yang Menggunakan Sistem Pengkondisian Udara (Studi Kasus Gedung Kantor Pusat Politeknik Negeri Manado”, Jurnal Arsitektur Daseng Unsrat Manado, Vol 5, No.1, Hal 116-126.
Groat, Linda dan David, Wang, (2002), Architectural Research Methods, Edisi kedua, John Wiley & Sons, Inc., United States of America.
Krajcsovics L, Gregorová J, dan Šíp L. (2015), “Innovative Building Design with Solar Radiation Analysis”, World Transactions on Engineering and Technology Education, Vol.13, No.3, Hal 372-376.
Szokolay, S.V. (2004), Introduction to Architectural Science, The Basis of Sustainable Design, Oxford, Burlington, Britain.
Zatibayani, P.N, Nugroho, A.M, dan Santosa, H. (2015), “Pengaruh Shading Devices terhadap Penerimaan Radiasi Matahari Langsung pada Fasad Gedung Fakultas Peternakan Universitas Brawijaya ”, Jurnal Mahasiswa Jurusan Arsitektur, Vol.3, No.4, Hal 257-266.
