BAB IILANDASAN TEORI
2.1 Konsep teori
Konsumsi energi dalam bangunan gedung sebagian besar (50-60%) adalah berasal dari sistem HVAC (Heating Ventilation Air Conditioning).
Kapasitas mesin AC ditentukan oleh Cooling Load (beban pendinginan) yang terjadi pada gedung tersebut.
Analisa OTTV/ETTV sebagai syarat konservasi energi bangunan gedung
Penentuan beban pendinginan ditentukan oleh parameter-parameter bangunan, salah satu diantaranya adalah beban ekstemal yang berhubungan dengan selubung bangunan
2.2 Hubungan antar konsep
Peneliti dalam hal ini mengkaitkan aspek-aspek:
Beban pendinginan akan berpengaruh pada penggunaan energi AC yang diakibatkan oleh bahan fasade bangunan.
Terdapat hubungan antara beban pendinginan dengan analisa selubung bangunan.
Perbandingan jendela dengan dinding (WWR) mempengaruhi beban ekstemal.
2.3 Landasan teori
Rentang distribusi proses pemakaian energi spesifik berdasarkan hasil- hasil studi dan kegiatan audit energi yang telah dilakukan oleh berbagai instansi, seperti Ditjen Listrik dan Pengembangan Energi (1982-1983) Direktorat Tata Bangunan, Dirjen Cipta Karya (1984), Puslitbang Fisika Terapan LIPI (1985) dan ITB (1985), adalah sebagai berikut:
- Sistem Tata Udara - Sistem Tata Cahaya - Lift dan Eskalator - Peralatan Lainnya
55-65%
12-17%
10-15%
9-13%
Universitas Kristen Petra
BASE CASE BUILDING COOLING LOADS AND EVERGY USE
u uA.
100% n
90% - 80% - 70% - 60% - 50%
40% - 30% - 20% -
10%
0%
□ MISCELLANEOUS EQUPIMENT
□ FANS, PUM PS
■ COOLING
i LIGHTS
AN NUAL ENERGY U SE
Gambar 2.3.1. Beban pendinginan dan penggunaan energi pada gedung.
Berdasarkan referensi tersebut, terlihat penggunaan listrik untuk sistem tata udara memberikan kontribusi paling besar diantara sistem yang lain sehingga dengan mahalnya energi yang digunakan untuk sistem tata udara, maka faktor- faktor yang perlu diperhatikan adalah:
- Pengoperasian jam-jam operasi mesin AC yang diatur sedemikian rupa sehingga diperoleh efisiensi yang tinggi
- Pemilihan sistem Conditioner yang sesuai dengan kebutuhan - Perilaku pemakai flingsi bangunan
- Konfigurasi Air Conditioner dengan Plant yang tepat dan efisien
- Pemakaian jenis kaca yang sesuai serta tidak menggangu lingkungan yang lain - Mengatur ventilasi
- Pemakaian bahan2 isolasi yang baik untuk dinding maupun atap - Pemakaian jenis lampu dan pengaturan operasinya
Pada tahap perencanaan, perhitungan beban pendinginan yang tepat harus dilakukan karena hasil perhitungan beban pendinginan yang tepat akan menjadi dasar untuk pemilihan jenis dan kapasitas peralatan pendinginan. Beban pendinginan ini juga digunakan untuk menganalisa penggunaan dan konservasi energi. (Edward G. Pita. Air Conditioning Principles and System; An Energy Approach, halaman 93)
Beberapa faktor yang perlu diperhatikan pada waktu melakukan perhitungan beban pendinginan dan penentuan perlengkapan sistem tata udara serta sistem kontrolnya, antara lain: penggunaan atau fungsi ruang, jenis konstruksi bangunan, pola beban pengkondisian, kondisi dalam ruang yang direncanakan, batas-batas kontrol yang diijinkan, serta penggunaan kontrol dan peralatan yang sesuai untuk meminimalkan pemakaian energi. (SK. SNI No. T- 14-1993-3, “Tata Cara Perancangan Konservasi Energi Pada Bangunan Gedung”, 1993).
Nilai perpindahan termal menyeluruh atau OTTV untuk setiap bidang dinding luar bangunan gedung dengan orientasi tertentu, harus dihitung melalui persamaan:
OTTV = a[(Uw X (1 - WWR)] x TDek + (SC x WWR x SF) + (Uf x WWR x AT) ...(2.3.1)
Dimana:
OTTV = nilai perpindahan termal menyeluruh pada dinding luar yang memiliki arah atau orientasi tertentu (Watt/m^)
a = absorbtansi radiasi matahari
Uw == transmitansi termal dinding tak tembus cahaya (Watt/m^)
WWR = perbandingan luas jendela dengan luas seluruh dinding luar pada orientasi yang ditentukan.
T Dek “ beda temperatur ekuivalen (K)
SC = koefisien peneduh dari sistem fenestrasi SF = faktor radiasi matahari (W/m^).
Uf = transmitansi termal fenestrasi (W/m^. K)
A T = beda temperatur perencanaan antara bagian luar dan bagian dalam (diambil 5K).
Untuk menghitung OTTV seluruh dinding luar, digunakan persamaan sebagai berikut:
(A., xOTTV,)+(A,, xOTTV,)... + (A.,xOTTV,) Aqi + A(|2 + ...A(,i
dim ana:
Universitas Kristen Petra
Aoi = luas dinding luar I (m^). Luas ini termasuk semua permukaan dinding tak tembus cahaya dan luas permukaan jendela yang terdapat pada bagian dinding tersebut.
OTTVi = nilai perpindahan termal menyeluruh pada bagian dinding i sebagai hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan (1)
Nilai perpindahan termal dari penutup atap bangunan gedung dengan orientasi tertentu, harus dihitung melalui persamaan:
RTTV = xUr xTDek) + (As X Us X AT) + (Ag xSCxSF) 3 3)
dimana;
RTTV = nilai perpindahan termal atap yang memiliki arah atau orientasi tertentu (Watt/m^)
a - absorbtansi radiasi matahari.
Ar ^ luas atap yang tidak tembus cahaya (m^) As = luas skylight (m^)
Ao = luas total atap = Ar + As (m^)
Ur = transmitansi termal atap tak tembus cahaya (Watt/m^.K).
TDek = beda temperatur ekuivalen (K).
SC = koefisien peneduh dari sistem fenestrasi.
SF = faktor radiasi matahari (W/m^).
Us = transmitansi termal fenestrasi (skylight) (w W .K ).
AT = beda temperatur perencanaan antara bagian luar dan bagian dalam (diambil 5 K)
Bila digunakan lebih dari satu jenis bahan penutup atap, maka transmitansi termal rata-rata untuk seluruh luasan atap dihitung berdasarkan persamaan sebagai berikut:
( A r . x U J + ( A ,,x U ,,) + ... + ( A , x U J ^2.3.4) Afl +Ar2 + ...+ A „
/y
Ur = transmitansi termal rata-rata atap (W/m K).
Uri, Ur2, Um = transmitansi termal dari berbagai bagian atap yang berbeda (W W .K ).
Bila digunakan lebih dari satu jenis bahan penutup atap, maka berat atap rata-rata dapat dihitung berdasarkan persamaan sebagai berikut:
- ( A X W „ ) + ( A X W , , ) + ...+ ( A . X W J _
A r l + A , 2 + ... + A „
dimana:
Ur = berat atap rata-rata (kg/m^).
Wri, Wr2, Wm = berat dari jenis atap yang berlainan (kg/m^).
Perhitungan nilai ETTV dilakukan dengan perumusan sebagai berikut:
ETTV = 11.9(1 - WWR)Uw + 3.37(WWR)Uf + 210.9(WWR)(CF)(SC) ...(2.3.6)
Dimana:
ETTV = nilai perpindahan termal selubung (Watt/m^)
WWR = perbandingan luasjendela dengan luas seluruh dinding luar Uw = transmitansi termal dinding tak tembus cahaya (Watt/K.m^) Uf = transmitansi termal fenestrasi (W/K.m^)
CF = faktor koreksi radiasi matahari untuk fenetrasi.
SC = koefisien peneduh dari sistem fenestrasi
Standar nilai OTTV yang ditetapkan untuk sebuah bangunan adalah maksimum 4 5 W W , sedangkan untuk ETTV adalah maksimum 65W/m^.
Proses perancangan dinding luar dalam bentuk diagram seperti ditunjukkan pada gambar 2.3.2. Proses perancangan atap dalam bentuk diagram ditunjukkan pada gambar 2.3.3.
Universitas Kristen Petra
Tidak
Tenti Luas selul W \
ikan:
bung, dan VR
r
Tentukan: a |
i
Tentukan: U
Tentukan: SC
Tentiikan kembali a, SC, f | atau WWR
Hitung OT 1 V parsial I
Hitung 0 ITV total 1
1r
SELESAI
Gambar 2.3.2. Diagram aliran proses perancangan dinding luar
MULAI
Tentukan:
Luas lubang cahaya (As) Luas atap
Tentukan n ila i: U,a
Tentukan n ila i: TDek
Tentukan: SC
Gambar 2.3.3. Diagram aliran proses perancangan atap
Universitas Kristen Petra
2.4 Kerangka Pemikiran
Kerangka pemikiran dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 2.4.1.
DATA
r
PERMIT UNGAN
ANALISA
1r KESIMPULAN
Data perhitungan CLTD
Data flsik bangunan, perbandingan luas dinding dan kaca,
Arah hadap dinding , luas permukaan dinding, dll.
Data penncian material bangunan
Perhitungan dilakukan dengan perumusan OTTV, ETTV & RTTV dan perunnusan CLTD
dengan variasi W W R
Analisa standar hasil perhitungan dan Mencari hubungan Cooling Load dengan O TTV dan hubungan Cooling Load dengan ETTV hasil perhitungan
Korelasi yang menunjukkan hubungan antara CLTD terdahulu dengan O TTV (Overall Thermal Transfer V a lu e )/E T jy (Envelope Thermal Transfer Value)
Gambar 2.4.1. kerangka pemikiran penelitian.
2.5 Hipotesis
a. Terdapat kemungkinan untuk memenuhi atau tidak memenuhi persyaratan standar konservasi energi selubung bangunan untuk kelima gedung hotel yang menjadi obyek penelitian.
b. Terdapat hubungan antara perbandingan luas jendela dengan luas seluruh permukaan dinding luar (WWR) terhadap perhitungan nilai OTTV/ETTV.
c. Terdapat hubungan antara nilai Cooling Load dengan nilai OTTV/ETTV pada obyek penelitian.
Universitas Kristen Petra
