BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
Menurut ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and
Airconditioning Engineers, 1989), kenyamanan termal merupakan perasaan
dimana seseorang merasa nyaman dengan keadaan temperatur lingkungannya,
yang dalam konteks sensasi digambarkan sebagai kondisi dimana seseorang tidak
merasakankepanasan maupun kedinginan pada lingkungan tertentu.
Menurut Lee dan Chang (2000), pada umumnya orang menghabiskan waktunya
(lebih dari 90%) di dalam ruangan, sehingga mereka membutuhkan udara yang
nyaman dalam ruang tempat mereka beraktivitas, oleh karenanya kecepatan udara
yang baik dalam ruangan sangat bermanfaat bagi mereka.
2.1 Kenyamanan Termal
Ada 6 faktor yang mempengaruhi kenyamanan termal menurut ASHRAE (1989):
1.Temperatur udara
Temperatur udara merupakan temperatur di sekeliling individu. Bisa dikatakan
salah satu faktor utama dari kenyamanan termal.
2. Temperatur radiant
Temperatur radiant adalah panas yang beradiasi dari objek yang mengeluarkan
panas. Temperatur radiant lebih memberikan pengaruh yang lebih besar
dibandingkan temperatur udara dalam bagaimana kita melepas atau menerima
Kecepatan angin merupakan faktor yang penting dalam kenyamanan termal.
Udara yang tidak bergerak dalam ruangan tertutup akan menyebabkan pengguna
ruangan merasa kaku ataupun berkeringat.
4. Kelembaban relatif
Kelembaban relatif adalah perbandingan antara jumlah uap air pada udara dengan
jumlah maksimum uap air yang udara bisa tampung pada temperatur tersebut.
Lingkungan yang mempunyai kelembaban relatif tinggi mencegah penguapan
keringat dari kulit. Di lingkungan yang panas, semakin sedikit keringat yang
menguap karena kelembaban tinggi, sehingga kegerahan bagi individu yang
berada dilingkungan tersebut.
5. Insulasi pakaian
Kenyamanan termal sangat dipengaruhi oleh efek insulasi pakaian yang kita
kenakan.
Pakaian mengurangi pelepasan panas tubuh. Karena itu, pakaian diklasifikasikan
berdasarkan pada nilai insulasinya. Satuan yang biasa digunakan untuk
pengukuran insulasi pakaian adalah Clo. Batas nyaman untuk pakaian adalah n ≤
0,5 Clo. Total nilai Clo bisa dihitung dengan menjumlahkan nilai Clo untuk setiap
Tabel 2.1. Nilai Insulasi Pakaian
6. Tingkat metabolisme
Tingkat metabolisme merupakan panas yang dihasilkan di dalam tubuh sepanjang
beraktivitas. Semakin banyak melakukan aktivitas fisik, semakin banyak panas
yang dibuat. Semakin banyak panas yang dihasilkan tubuh, semakin banyak panas
yang perlu dihilangkan agar tubuh tidak mengalami overheat. Metabolisme diukur
dalam MET (1 MET = 58 W/m2 permukaan tubuh). Manusia dewasa normal
memiliki permukaan kulit 1,7 m2, dan orang dalam kenyamanan termal dengan
tingkat aktivitas 1 MET akan memiliki heat loss kira-kira 100 W. Dalam menilai
tingkat metabolisme, penting untuk menggunakan rata-rata aktivitas manusia yang
telah ditunjukkan dalam 1 jam terakhir. Nilai MET berbagai aktivitas dapat dilihat
Tabel 2.2 Nilai MET Berbagai Aktivitas
Sejalan dengan teori Humphreys dan Nicol, Lipsmeier (1994) menunjukkan
beberapa penelitian yang membuktikan batas kenyamanan (dalam Temperatur
Efektif/TE) berbeda beda tergantung kepada lokasi geografis dan subyek manusia
(suku bangsa) yang diteliti seperti pada tabel di bawah ini:
Tabel 2.3 Batas kenyamanan George.Lippsmeier Sumber: Bangunan Tropis, Georg. Lippsmeier
Menurut penelitian Lippsmeier, batas-batas kenyamanan manusia untuk daerah
khatulistiwa adalah 19°C TE (batas bawah) – 26°C TE (batas atas). Pada
temperatur 26°C TE umumnya manusia sudah mulai berkeringat. Daya tahan dan
Kondisi lingkungan yang sukar mulai dirasakan pada suhu 33,5°C TE– 35,5 °C
TE, dan pada suhu 35°C TE – 36°C TE kondisi lingkungan tidak dapat ditolerir
lagi. Produktifitas manusia cenderung menurun atau rendah pada kondisi udara
yang tidak nyaman seperti halnya terlalu dingin atau terlalu panas. Produktifitas
kerja manusia meningkat pada kondisi suhu (termis) yang nyaman (Idealistina ,
1991).
Gambar 2.1:
Diagram Kenyamanan sebagai Fungsi dari Temperatur, Kelembaban dan Kecepatan Angin
Sumber: Bangunan Tropis, Georg. Lippsmeier
Berbagai penelitian kenyamanan suhu yang dilakukan di daerah iklim tropis
basah, seperti halnya Mom dan Wiesebron di Bandung, Ellis, de Dear di
Singapore, Busch di Bangkok, Ballabtyne di Port Moresby, kemudian Karyono di
Jakarta, memperlihatkan rentang suhu antara 24oC hingga 30oC yang dianggap
Menurut George Lippsmeier, terdapat beberapa teori sebagai berikut.
1. Teori ciri-ciri dan masalah bangunan pada iklim tropis
• Ciri-ciri iklim daerah tropis basah adalah presipitasi dan kelembaban tinggi
dengan temperatur. Angin sedikit, radiasi matahari sedang sampai kuat.
Pertukaran panas sedikit karena tingginya kelembaban.
• Masalah bangunan daerah iklim tropis basah adalah panas yang tidak
menyenangkan. Penguapan sedikit karena gerakan udara lambat. Perlu
perlindungan terhadap matahari, hujan dan angin.
• Hal penting yang harus diperhatikan pada daerah iklim tropis basah adalah
bangunan terbuka dengan jarak yang nyaman untuk sirkulasi udara. Orientasi
utara-selatan, dengan lebar bangunan untuk ventilasi silang, serta diberi penenduh
disekitar bangunan. Bangunan ringan dengan daya serap panas yang rendah.
2. Teori temperatur udara
Umumnya daerah yang paling panas adalah daerah khatulistiwa, karena paling
banyak menerima radiasi matahari. Tetapi temperatur udara juga dipengaruhi oleh
faktor derajat lintang (musim), atmosfer, serta daratan dan air.
Temperatur terendah pada 1-2 jam sebelum matahari terbit dan temperatur
tertinggi pada 1-2 jam setelah posisi matahari tertinggi, dengan 43% radiasi
matahari dipantulkan kembali, 43% diserap oleh permukaan bumi, dan 14%
diserap oleh atmosfer.
Penyinaran langsung dari sebuah dinding bergantung pada orientasinya terhadap
matahari, dimana pada iklim tropis fasade timur paling banyak terkena radiasi
meyerap 50%-95% radiasi matahari.Pengurangan radiasi panas dapat juga
dilakukan dengan menggerakkan udara pada permukaan atap atau dinding.
3. Teori kelembaban udara
Semakin tinggi udara, maka semakin kemampuan udara untuk menyerap air,
berarti semakin tinggi kelembaban udaranya. ”Temperatur lembab” menunjukkan
kombinasi antar temperatur kering yang diukur secara normal dan kadar
kelembaban udara, yang dapat dibaca dalam diagram psikometrik.
Gambar 2.2: Diagram psikometrik 4. Teori gerakan udara
Gerakan udara terjadi akibat pemanasan lapisan udara yang berbedabeda.
Bangunan tinggi peredaran udara pada bagian atas, sehingga dibelakang bangunan
tinggi terjadi perputaran angin yang berlawaman, sehingga dapat menghasilkan
Gambar 2.3: Pembalikan arah angin oleh bangunan tinggi
Pada bangunan tertutup dan sejajar dibutuhkan jarak sekitar tujuh kali tinggi
bangunan untuk membuat kecepatan angin kembali ke permukaan.
Gambar 2.4: Gerakan udara antara deretan bangunan
Gerakan udara menimbulkan pelepasan panas oleh permukaan kulit, selama
temperatur udara lebih rendah dari temperatur kulit. Arah angin menjadi salah
satu faktor penentu orientasi bangunan untuk memperbaiki kondisi iklim interior
bangunan.
5. Teori persyaratan kenyamanan
Faktor-faktor yang mempengaruhi kenyamanan dalam ruangan tertutup adalah :
Temperatur udara, Kelembaban udara, Temperatur radiasi rata-rata dari dinding
dan atap, Kecepatan gerakan udara, Tingkat pencahayaan dan distribusi cahaya
Sementara itu, Standar Tata Cara Perencanaan Teknis Konservasi Energi pada
Bangunan Gedung yang diterbitkan oleh Yayasan LPMB-PU(SNI 03-6572-2001)
membagi temperatur udara nyaman untuk orang Indonesia atas tiga bagian yaitu:
Tabel 2.4
Suhu Nyaman menurut Standar Tata Cara Perencanaan Teknis Konservasi Energi pada Bangunan Gedung
Pada temperatur 26°C TE umumnya manusia sudah mulai berkeringat sedangkan
temperatur rata-rata di Indonesia dapat mencapai 35oC dengan kelembaban yang
cukup tinggi hingga 85%(iklim tropis panas lembab).
2.2 Perpindahan Kalor/Panas
Kalor dapat berpindah dengan 3 cara yaitu:
• Konduksi :
Perpindahan panas dengan cara penjalaran di dalam suatu bahan atau antara
permukaan dua bahan yang saling bersentuhan. Misal antara kaki kita tanpa
sepatu dan permukaan lantai. Dinding yang tebal memerlukan waktu lama untuk
penjalaran panas, karena itu dinding tebal sering dipakai di bangunan tropis
• Konveksi
Perpindahan panas karena adanya aliran udara. Misal saat angin mengenai
permukaan kulit kita, maka kita akan merasa sejuk karena panas kulit kita terbawa
Perpindahan panas secara pancaran, misal panas dari alat elektronik, lampu, sinar
matahari
2.3Orientasi
Menurut David Egan, orientasi bangunan yang paling optimum di semua daerah
iklim adalah memanjang dari arah timur ke barat dan untuk daerah tropis lembab
proporsi yang optimum antara lebar dan panjang adalah 1 :1,7 dan proporsi yang
bagus adalah 1:3 (M. David Egan, Concept in Thermal Comfort) Untuk bangunan
di daerah tropis, bidang Barat dan Timur menerima radiasi lebih besar daripada
bidang Utara dan Selatan.
Menurut Olgyay(1963), secara umum bangunan yang memanjang Timur dan
Barat lebih menguntungkan daripada Utara dan Selatan karena bangunan yang
memanjang Utara-Selatan akan menerima lebih banyak panas radiasi. Oleh karena
itu, beban panas radiasi yang paling mempengaruhi kondisi termal di dalam
ruangan. Sehingga orientasi bangunan sangat mempengaruhi kenyamanan termal
ruang.
2.4 Hubungan Temperatur Dengan Kelembaban Udara
• Temperatur udara dinyatakan dengan :
- Temperatur bola basah (Wet Bulb Temperatur)
• Temperatur bola basah adalah temperatur udara yang berisi uap air sedangkan
temperatur udara kering adalah temperatur udara tanpa uap air.
• Kedua temperatur ini dipakai untuk menentukan kondisi saturasi (jenuh) dari
uap air serta temperatur pengembunan udara.
• Termometer bola basah adalah termometer yang dilengkapi dengan bahan basah
berupa sepon yang diberi air. Cara menggunakannya dengan memutar termometer
tersebut.
• Jika di udara kadar uap airnya sudah sama dengan kadar uap air jenuh maka
tidak ada lagi uap air yang bisa menguap dan keringat tidak bisa terlepas dari
kulit.
• Hubungan antara temperatur udara kering, temperatur udara basah dan
kelembaban jenuh disusun dalam suatu diagram (karta) yang disebut dengan
psikometrik
• Psikometrik ini digunakan untuk menentukan temperatur pengembunan yaitu
temperatur pada saat kelembaban jenuh (saturasi) 100%.
2.5 Ventilasi
• Ventilasi merupakan bukaan yang menyediakan terjadinya aliran udara dan
pertukaran udara.
• Ventilasi merupakan salah satu pengendali faktor kenyamanan termal dan
kenyamanan udara. Kenyamanan udara berupa udara yang bersih, sehat dan tidak
berbau
• Berdasarkan terbentuknya ventilasi dapat dibedakan menjadi :
Gambar 2.5 : prinsip ventilasi
2.6 Solusi-solusi Kenyamanan Termal.
Solusi-solusi agar ruangan menjadi nyaman dengan iklim tropis panas lembab antara lain:
1. Memakai AC
Penggunaan AC adalah cara paling mudah namun membutuhkan biaya
operasional yang tidak sedikit.
2. Menggunakan elemen-elemen arsitektur
Apabila posisi bangunan pada arah Timur dan Barat tidak dapat dihindari,
radiasi panas yang langsung masuk ke dalam bangunan (melalui bukaan/kaca)
akan memanaskan ruang dan menaikkan suhu/temperatur udara dalam ruang.
Di samping itu efek silau yang muncul pada saat sudut matahari rendah juga
sangat mengganggu. Gambar di bawah adalah elemen arsitektur yang sering
digunakan sebagai pelindung terhadap radiasi matahari (solar shading
devices).
(1) Cantilever (Overhang) (2) Louver Overhang (Horizontal) (3) Panels (atau Awning)
(4) Horizontal Louver Screen (5) Egg Crate (6) Vertical Louver (bisa diputar)
(kombinasi elemen horizontal dan vertikal)
(5) dan (6) Paling Efektif digunakan pada bidang bangunan yang menghadap
Timur-Barat. Berfungsi juga sebagai ‘Windbreak’, penting untuk daerah yang mempunyai ‘banyak’ angin.
Gambar 2.6
Tabel 2.5
Shading Coeficient untuk Elemen Arsitektur
Sumber: Concept in the Thermal Comfort, M. David Egan.
3. Menggunakan elemen lansekap
a. Vegetasi
Di samping elemen arsitektur, elemen lansekap seperti pohon dan vegetasi juga
dapat digunakan sebagai pelindung terhadap radiasi matahari. Keberadaan pohon
secara langsung/tidak langsung akan menurunkan suhu udara di sekitarnya, karena
radiasi matahari akan diserap oleh daun untuk proses fotosintesa dan penguapan.
Efek bayangan oleh vegetasi akan menghalangi pemanasan permukaan bangunan
dan tanah di bawahnya.
Pohon berjarak 1,5 m Pohon berjarak 3 m Pohon berjarak 9 m dari Bangunan
dari Bangunan dari Bangunan
Gambar 2.7
Jarak Pohon terhadap Bangunan dan Pengaruhnya terhadap Ventilasi Alami
b. Unsur Air
Untuk memodifikasi udara luar yang terlalu panas masuk ke dalam bangunan
dapat dilakukan dengan membuat air mancur di dalam bangunan. Keberadaan air
akan menurunkan suhu udara di sekitarnya karena terjadi penyerapan panas pada
proses penguapan air. Selain menurunkan suhu udara, proses penguapan akan
menaikkan kelembaban. Untuk daerah iklim tropis basah seperti di Indonesia
yang memiliki kelembaban yang tinggi maka peningkatan kelembaban harus
dihindarkan. Oleh sebab itu penggunaan unsur air harus mempertimbangkan
adanya gerakan udara (angin) sehingga tidak terjadi peningkatan kelembaban.
4. Material/Bahan Bangunan
Panas masuk ke dalam bangunan melalui proses konduksi (lewat dinding, atap,
jendela kaca) dan radiasi matahari yang ditransmisikan melalui jendela/kaca.
Radiasi matahari memancarkan sinar ultra violet (6%), cahaya tampak (48%) dan
terbesar yang masuk ke dalam bangunan. Besar radiasi matahari yang
ditransmisikan melalui selubung bangunan dipengaruhi oleh fasade bangunan
yaitu perbandingan luas kaca dan luas dinding bangunan keseluruhan (wall to wall
ratio), serta jenis dan tebal kaca yang digunakan.
Radiasi matahari yang jatuh pada selubung bangunan dipantulkan kembali dan
sebagian diserap. Panas yang terserap akan dikumpulkan dan diteruskan ke bagian
sisi yang dingin (sisi dalam bangunan). Masing-masing bahan bangunan
mempunyai angka koefisien serapan kalor (%) seperti terlihat pada tabel berikut.
Semakin besar serapan kalor, semakin besar panas yang diteruskan ke ruangan.
Tabel 2.6
Radiasi Matahari dan Serapan Kalor
Sumber: Pengantar Fisika Bangunan, Mangunwijaya, hal. 117
Warna juga berpengaruh terhadap angka serapan kalor. Warna-warna
muda memiliki angka serapan kalor yang lebih sedikit dari pada warna tua. Warna
putih memiliki angka serapan kalor paling sedikit (10%-15%), sebaliknya warna
