Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 1 PRAKTIKUM I
A. PENDAHULUAN 1. Topik Praktikum
Mengukur sudut pembayangan matahari. 2. Tujuan Praktikum
Untuk mengetahui pengaruh desain overhang (shading) atap suatu bangunan terhadap jatuhnya banyangan pada bangunan dengan memperhatikan faktor orientasi bangunan dan posisi matahari. Mahasiswa juga diharapkan mampu untuk menggambar sinar pembayangan yang terjadi.
3. Alat dan Bahan - Meteran - Busur Ukur - Kompas - Alat tulis 4. Objek Praktikum
Objek pada praktikum ini adalah panjang tritisan pada bangunan dan cahaya matahari.
B. KAJIAN PUSTAKA
Pencahayaan Alami Pada Bangunan
Tujuan dari pencahayaan adalah disamping mendapatkan kuantitas cahaya yang cukup sehingga tugas visual mudah dilakukan, juga untuk mendapatkan lingkungan visual yang menyenangkan atau mempunyai kualitas cahaya yang baik. Dalam pencahayaan alami, yang sangat mempengaruhi kualitas pencahayaan adalah terjadinya penyilauan. Pencahayaan alami siang hari dapat dikatakan baik apabila : 1. Pada siang hari antara jam 08.00 sampai dengan jam 16.00 waktu setempat,
terdapat cukup banyak cahaya yang masuk ke dalam ruangan.
2. Distribusi cahaya di dalam ruangan cukup merata dan atau tidak menimbulkan kontras yang mengganggu.
Penyilauan adalah kondisi penglihatan dimana terdapat ketidaknyamanan ataupengurangan dalam kemampuan melihat suatu obyek, karena luminansi obyek yangterlalu besar, distribusi luminansi yang tidak merata atau terjadinya kontras yangberlebihan. Ada dua jenis penyilauan :
1. penyilauan yang menyebabkanketidakmampuan melihat suatu obyek (disability glare)
2. penyilauan yangmenyebabkan ketidaknyamanan melihat suatu obyek tanpa perlu menimbulkanketidakmampuan melihat (discomfort glare). Wilayah negara kita berada pada daerah di mana angin dan mataharimerupakan sumber daya yang melimpah dan tiada kunjung habis. Dengan demikian,seandainya tidak ada persyaratan khusus, seandainya tidak ada tuntutan khusus, seandainya tidak ada kekhususan-kekhususan lainnya, sebaiknya dan seyogianyalahrancangan bangunan kita didasarkan atas pemanfaatan matahari dan angin seoptimal mungkin.
Dalam hal penerangan alami, kita dapat memanfaatkan sinar matahari. Sinar matahari yang masuk ke dalam ruangan, sebenarnya terdiri atas beberapa unsur :
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 2 Sinar matahari yang langsung tanpa halangan apapun.
Sinar matahari yang berasal dari pantulan-pantulan awan. Kedua sinar matahari tersebut disebut berasal dari langit.
Sinar matahari refleksi luar, yakni hasil pemantulan cahaya dari benda-benda yang berdiri di luar bangunan dan masuk ke dalam ruangan melalui lubang jendela atau bukaan cahaya lainnya.
Sinar matahari refleksi dalam, yaitu hasil pemantulan cahaya dari benda-benda yang dekat setara bangunan kita maupun benda-benda dan elemen dalam ruangan itu sendiri. Termasuk disini adalah cahaya yang terpantul dari tanah/halaman, taman rumput, pepohonan, pengerasan halaman, dan sebagainya, yang terpantul lagi ke bagian-bagian bangunan dan dipantulkan lagi ke bidang kerja dalam ruangan (bidang setinggi 75 cm dari lantai ruangan).
Gambar 1 : Ilustrasi pengaruh sinar langsung dan sinar pantul Menciptakan Pembayangan Matahari
Dalam pemanfaatan sinar matahari sebagai sumber pencahayaan, beberapa hal yang perlu disimak adalah :
Sinar matahari disamping memberikan „terang“ juga memberi „panas“. Dalam pemecahannya secara teknis harus diusahakan agar didapatkan terangnya secara maksimal, tetapi sekaligus menolak atau mengurangi panasnya.
• Sejauh mungkin menghindari cahaya langsung, dan mendapatkan sinar pantul/bias.
• Untuk mendapatkan cahaya pantul/bias, diupayakan meletakkan lubang/bukaan cahaya pada daerah bayang-bayang.
Menciptakan tabir matahari akan merupakan salah satu kunci dari pengolahan dan permainan tampak bangunan dalam kaitannya dengan pemanfaatan sinar matahari sebagai sumber daya bagi pencahayaan bangunan.
Jendela Kaca Jendela Kaca dan Kisi-kisi Dalam Jendela Kaca dan Kisi-kisi Luar Gambar 3 : Pengaruh sinar langsung pada permukaan jendela kaca
Pengaruh sinar langsung pada permukaan jendela kaca akan merambatkan panas ke dalam ruangan sebesar 80-90%. Pada situasi tersebut, selain mendapatkan
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 3 cahaya terang dari matahari, sekaligus mendapatkan panas. Hal ini dapat dilakukan pada perancangan yang membutuhkan kondisi seperti itu. Selanjutnya. Pemasangan kisi-kisi/tabir pada bagian dalam jendela, akan menurunkan perambatan panas ke dalam ruangan hingga 30-40%. Pada situasi tersebut, selain mendapatkan cahaya terang dengan sinar pantul, sekaligus menurunkan panas ruang. Pemasangan kisi-kisi/tabir pada bagian luar jendela, akan menurunkan perambatan panas ke dalam ruangan hingga 5-10%. Pada situasi tersebut, selain mendapatkan cahaya terang dengan sinar pantul, sekaligus menurunkan panas ruang.
Gambar 4 : Ilustrasi penciptaan daerah bayang-bayang matahari dengan pemasangan pergola/leuvel dan tabil pelindung matahari.
Dalam pengaplikasiannya dalam bangunan, dinding akan menjadi panas apabila tidak terlindungi dari radiasi matahari dan akanmeneruskan panas ini kedalam ruangan. Jadi pembayangan dinding sangat dibutuhkan untukmengurangi panas yang disebabkan radiasi matahari yang merambat kedalam bangunan dari dindingmaupun bidang transparan yang tidak terbayangi.Beberapa hal yang mempengaruhi pembayangan dinding pada bangunan antara lain FasadeRumah dan Orientasi bangunan.Dinding utara dan selatan tidak begitu banyak menerima radiasimatahari secara langsung, karena sudut jatuh sinar matahari cukup besar, jadi dinding yangmenghadap utara maupun selatan lebih memerlukan penonjolan bidang vertikal untuk menghasilkanpembayangan yang lebih baik.Sedangkan dinding yang menghadap timur pada pagi sampai siang hari
dan barat pada siangsampai sore hari mendapatkan beban panas yang lebih besar sehingga diperlukan perlindunganmatahari berupa tritisan maupun shading pada bagian tersebut.Bangunan yang menghadap timur mendapatkan radiasi matahari langsung pada pagi hari,karena pada pagi hari matahari berada pada bagian timur. Sedangkan pada siang hari bangunan yangmenghadap timur tidak mendapatkan radiasi matahari secara langsung. Hal ini berlangsung sepanjangtahun tidak seperti bangunan yang menghadap ke utara yang tidak mendapatkan radiasi mataharisecara langsung sepanjang tahun.Bangunan yang menghadap barat mendapatkan radiasi matahari
langsung pada siang sampaisore hari (pukul 12.00 - 16.00), karena pada siang sampai sorehari matahari berada pada bagian timur.Sedangkan pada pagi hari bangunan yang menghadap barat tidak mendapatkan radiasi matahari secaralangsung. Hal ini berlangsung sepanjang tahun tidak seperti bangunan yang menghadap ke utaramaupun selatan yang tidak mendapatkan radiasi matahari secara langsung sepanjang tahun.Bangunan yang menghadap utara akan mendapatkan radiasi matahari secara langsung lebihlama dibandingkan bangunan
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 4 yang menghadap selatan. Karena kota Semarang berada pada bagianlintang selatan, tepatnya pada 7º lintang selatan.
C. METODE PELAKSANAAN PRAKTIKUM CARA KERJA PRAKTIKUM
a. Pilihlah objek bangunan overhang tersinar matahari langsung sehingga membentuk bayangan pada dinding
b. Tentukan orientasi bidang dinding menggunakan pedoman kompas. Cari objek lain dengan arah yang berbeda
c. Dengan menggunakan meteran, ukurlah : Panjang overhang
Panjang bayangan overhang atap (shading) yang terjadi. Catat semua angka yang diperoleh
d. Gunakan bususr untuk mengukur sudut jatuh sinar matahari terhadap bidang horisontal
e. Catat hasil pengukuran di lapangan pada laporan sementara, beserta sketsanya
D. HASIL DAN PEMBAHASAN
Waktu Orientasi Panjang
Overhang (cm) Tinggi bayangan (cm) Sudut 09.00 Timur 80 170 63,5° 11.00 Barat 175 270 57° 15.30 Selatan 90 55 31° 16.00 Barat-laut 135 80 30,5°
Tabel 1. Data sudut pembayangan matahari
Berdasarkan penelitian di atas, waktu yang diambil sebagai waktu pengukuran sudut pembayangan sinar matahari adalah pada pagi, siang dan sore hari. Hal tersebut menjadi pertimbangan karena dalam-dalam waktu tersebut dapat ditarik sudut pembayangan yang berbeda. Matahari bergerak dari barat ke timur, dari pagi pada pukul 09.00 dapat dilihat tinggi bayangan yang dihasilkan dengan panjang tritisan (overhang) 80 cm dapat menghasilkan tinggi bayangan yang cukup tnggi yaitu 170 cm, semakin matahari bergerak ke timur maka tinggi bayangan yang dihasilkan semakin kecil bahkan semakin ke timur maka tinggi bayangan akan semakin pendek dan tidak melebihi dari panjang tritisan. Begitu juga dengan sudut pembayangan, semakin waktu sore atau semakin matahari bergerak ke timur maka sudut pembayangan matahari semakin kecil pula.
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 5 E. KESIMPILAN PRAKTIKUM
Setelah melakukan praktikum sudut pembayangan matahari, ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Salah satu langkah nyata untuk menangani radiasi matahari berlebihan yang menerpa bangunan dapat dilakukan dengan pengaplikasian sun shading (tritisan atau shading device).
2. Sudut pembayangan matahari semakin matahari bergerak ke kiri (semakin matahari tenggelam) maka sudut pembayangan yang dihasilkan semakin kecil. 3. Memperkecil luas permukaan bangunan yang menghadap ke timur dan barat
agar efek negatif matahari dapat dikurangi, dengan kata lain orientasi bangunan dimaksimalkan menghadap utara maupun selatan.
4. Pengukuran sudut pembayangan matahari diperlukan untuk menentukan panjang tritisan yang sesuai dan memenuhi kebutuhan (melindungi dinding dari efek negatif matahari)
F. SARAN
1. Potensi sinar matahari yang melimpah perlu ditangani dengan cermat, sehingga bangunan dapat menggunakan AC seminim mungkin.
2. Sebaiknya sebelum merancang penangkal sinar matahari pada bangunan terlebih dahulu melakukan pengukuran sudut jatuh bayangan matahari, sehingga dapat ditentukan panjang tritisan yang tepat sehingga bayangannya mampu menutupi dinding secra maksimal, agar bangunan tidak menerima panas secara berlebih dari matahari, sehingga kembali penggunaan penghawaan buatan dapat seminimum mungkin.
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 6 PRAKTIKUM II
A. PENDAHULUAN 1. Topik Praktikum
Mengukur temperatur permukaan bahan. 2. Tujuan Praktikum
Untuk mengetahui infiltrasi panas pada beberapa bahan, dengan mengukur perbedaan temperatur permukaan dalam dan luar.
3. Alat dan Bahan
- Infrared Thermometer - Laser Target
- Alat tulis 4. Objek Praktikum
Objek pada praktikum ini menggunakan lima bahan penutup dinding yang berbeda-beda, antara lain dinding keramik, batu-bata, kaca, batu alam, dan seng. B. KAJIAN PUSTAKA
Sifat termal bahan dikaitkan dengan perpindahan kalor. Perpindahan kalor ada dua yaitu perpindahan kalor keadaan tetap dan berubah. Faktor-faktor yang mempengaruhi konduktifitas termal yaitu :
1. Suhu : suhu berpengaruh dalam peningkatan konduktifitas termal, konduktifitas termal akan meningkat seiring meningkatnya suhu di sekitar bahan tersebut. 2. Kepadatan dan Porositas : konduktifitas termal berbeda pengaruh terhadap
kepadatan apabila pori-pori bahan semakin banyak maka konduktifitas termal rendah. Perbedaan konduktifitas termal bahan dengan kepadatan yang sama akan tergantung kepada perbedaan struktur, yang meliputi ukuran, distribusi, hubungan pori/lubang.
Selain itu, perpindahan kalor juga dipengaruhi koefisien permukaan, baik secara konduksi, konveksi, dan radiasi. Faktor-faktor yang mempengaruhinya, antara lain emisifitas permukaan, kekasaran permukaan, suhu, dll. Perbedaan suhu antara dalam dan luar bangunan menyebabkan perpindahan kalor. Kadar kalor yang melalui setiap unsur bangunan bergantung kepada sifat termal bahan konstruksi bangunan. Berikut merupakan sifat-sifat termal bahan meliputi kalor spesifik dan kapasitas termal, konduksi termal dan konduktan, tahanan dan resistan, konduksi permukaan dan tahanan permukaan, serta emisiviti.
Pengaruh di atas salah satunya adalah konduksitermal dan konduktan. Konduksi termal dipengaruhi oleh empat faktor, yaitu kandungan uap air, suhu, berat jenis dan keadaan pori-pori bahan. Sebuah objek dengan nilai konduksi yang besar adalah pengalir yang baik. Sebaliknya apabila memiliki nilai konduksi yang kecil, objek itu merupakan pengalir yang buruk atau penebat yang baik. Sifat-sifat penebatan hanya dapat dikekalkan apabila berada dalam keadaan kering. Dalam semua kes, konduksi meningkat sebanding dengan meningkatnya kandungan kelembaban. Konduksi termal air kira-kira 25 kali udara bersih. Sehingga penggantian udara dalam liang atau antara butir halus dalam bahan dengan air akan mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap konduksi termal bahan. Kehadiran air akan menggandakan konduksi termal daripada dinding papan dan batu bata serta mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap bahan-bahan bangunan yang lain.
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 7 Pengaruh suhu terhadap konduksi termal bahan adalah kecil berbanding selang suhu yang biasa ditemui dalam bangunan. Secara umum, konduksi termal cenderung meningkat sebanding dengan kenaikan suhu. Situasi ini lebih kerap berlaku dalam kes bahan ringan dengan perbandingan udara dalam rongga yang besar.
Konduksi juga dipengaruhi oleh berat jenis dan porositas bahan. Nilai konduksi berubah apabila terdapat perubahan berat jenis dan kandungan kelembaban suatu bahan. Bahan dengan berat jenis tinggi merupakan pengalir yang baik, sebaliknya apabila berat jenis semakin rendah, kandungan udara dalam rongga semakin besar maka semakin rendah pula kondisi termal. Secara umum dapat disimpulkan konduksi termal yang rendah bagi kebanyakan bahan penebatan sesungguhnya sesuai dengan udara yang dikandungi bahan tersebut.
Perpindahan kalor dalam bangunan perlu mengambil kira perpindahan kalor daripada udara ke udara melalui dinding, khususnya daripada udara luar ke udara dalam atau sebaliknya. Selain rintangan pada dinding, terdapat pula rirntangan yang diakibatkan oleh permukaannya. Rintangan permukaan yang terdapat pada dinding adalah rintangan permukaan dalaman dan luaran, sesuai dengan kehadiran lapisan filem udara pada kedua sisi dinding ini. Kebalikan daripada rintangan permukaan adalah konduktan permukaan.
Dinding memiliki berbagai macam material/bahan, meliputi : 1. Keramik
Agar terlihat lebih estetis dan lebih mudah dibersihkan, dinding yang terbuat dari tembok (bata merah, batako, beton, dan hebel) dapat langsung dipasangi penutup ubin keramik. Jenis ubin keramik yang digunakan sebagai penutup dinding berbentuk persegi panjang dengan ukutan 10cm x 20cm, 20cm x 30cm. Motif dan warnanya pun beragam disesuaikan dengan style ragam rumah. Keramik dapat dipotong dan dibentuk menyesuaikan bentuk dan ukuran dinding yang akan ditutupi.
2. Marmer dan Granit
Marmer dan granit ini memiliki sifat keras. Dengan ketebalan hingga 2cm sulit untuk dipotong atau dibentuk. Dengan demikian material ini harus dipersiapkan dengan matang sebelum dipasang, bahan ini harus dipoles menggunakan mesin poles dan diberi semacam obat agar marmer atau granit terlihat lebih menggeliat. 3. Batu Alam
Agar dinding rumah lebih berkesan alami, gunakan potongan batu alam sebagai pelapis. Batu-batuan alam yang banyak digunakan untuk dinding adalah batu paras yang berwarna putih, batu palimanan yang berwarna kuning kecoklatan, batu sukabumi yang berwarna kehijauan, dan batu candi yang berwarna hitam. Batu-batuan ini telah dipotong dibentuk menggunakan mesin menjadi potongan kecil dengan ukuran bervariasi menyesuaikan bentuk dan ukuran dinding. Finishing coating biasanya diterapkan untuk permukaan batu alam. Ini menjaga daya tahan terhadap jamur dan lumut, serta menjaga warna agar tidak mudah pudar.
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 8 4. Akrilik
wujudnya transparan dan mempunyai kualitas bening yang hampir menyerupaikaca. Biasanya digunakan sebagai alternatif pengganti kaca karena karakternya lebih keras dan tidak mudah pecah. Aklirik difungsikan untuk menambah aksen pada dinding di dalam ruangan. Dapat juga untuk membingkai sesuatu, seperti foto ataupun lukisan. Untuk mempercantik dan menambah nilai estetika, penempatan aklirik biasanya dibantu dengan sorotan lampu halogen atau diberi penerangan back light.
C. METODE PELAKSANAAN PRAKTIKUM
CARA KERJA PRAKTIKUM, Langkah-langkah yang harus diikuti :
a. Pilihlah bangunan yang akan menjadi sampel pengukuran, minimal tiga bahan penutup bangunan
b. Lakukan pengukuran temperatur permukaan bahan pada sisi dalam dan sisi luar ruangan, mempergunakan alat pengukur.
c. Catat hasil pengukuran di lapangan pada lembar laporan sementara CARA KERJA ALAT, cara menggunakan alat :
INFRARED THERMOMETER
a. Tembakkan infrared thermometer pada permukaan bahan yang diukur di dalam maupun luar ruangan, pada jarak 50 cm terhadap permukaan bahan yang diukur
b. Hidupkan alat dengan menekan tombol POWER
c. Tekan tombol RECORD, lakukan pengukuran dengan mempertahankan posisi, jarak, dan titik tembak selama 60 detik
d. Tekan tombol RECALL untuk mendapatkan angka maksimum dan minimun e. Catat nilai maksimum, minimum, dan rata rata dari hasil pengukuran f. Lakukan cara yang sama terhadap bahan yang berbeda.
D. HASIL DAN PEMBAHASAN
No Bahan Jam Temperatur permukaan bahan indoor (C) Jam Temperatur permukaan bahan outdoor (C) Min Max
Rata-rata
Min Max Rata-rata 1. Keramik 10.37 30 31 30 10.33 35 38 36 2. Batu-bata 10.44 33 35 35 10.43 53 55 55 3. Kaca 11.09 35 37 36 11.03 37 39 38 4. Batu Alam 11.21 35 36 36 11.18 45 47 46 5. Seng 13.47 36 38 37 13.45 51 54 51
Tabel 2. Data temperatur permukaan bahan
Dalam percobaan ini, objek praktikum adalah dinding keramik, batu bata, kaca, batu alam dan seng. Pengukuran temperatur permukaan bahan dilakukan pada siang hari saat panas matahari cukup menyengat. Sehingga temperatur permukaan
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 9 bahan di dalam ruangan lebih rendah dibandingkan temperatur permukaan bahan di luar ruangan. Hal tersebut dikarenakan bahan di luar ruangan terkena sinar matahari secara langsung, sehingga temperatur menjadi lebiih tinggi.
Selain panas matahari, hal yang mempengaruhi temperatur permukaan bahan adalah bahan bangunan itu sendiri. Pada percobaan di atas bahan yang memiliki temperatur tinggi adalah bahan seng. Karena seng merupakan logam penghantar panas yang cukup baik. Sedangkan bahan yang memiliki temperatur paling rendah adalah keramik. Hal tersebut dikarenakan keramik memiliki konduktivitas yang rendah pula.
Dalam percobaan di atas, bahan yang ideal untuk dinding adalah batu-bata. Karena material tersebut memiliki temperatur yang ideal, khususnya di dalam ruangan.
E. KESIMPULAN PRAKTIKUM
Setelah melakukan praktikum di atas, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Temperatur permukaan bahan dipengaruhi oleh materialnya sendiri dan penyinaran matahari.
2. Bahan yang memiliki temperatur permukaan paling tinggi adalah seng. 3. Bahan yang memiliki temperatur permukaan paling rendah adalah keramik. 4. Bahan/material yang ideal untuk dinding adalah batu-bata.
5. Bahan/material bangunan menentukan kenyamanan pengguna di dalamnya. F. SARAN
1. Bahan/material bangunan mempengaruhi kenyamanan penguni, khususnya di dalam ruang. Sebaiknya bahan yang dipakai untuk dinding bangunan adalah bahan yang memiliki konduktivitas rendah.
2. Sebaiknya mengindari bahan seperti seng untuk dinding. Apabila ingin memakai bahan seng untuk dinding, maka diperlukan pelapis tertentu untuk mengurangi panas di dalam ruang.
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 10 PRAKTIKUM III
A. PENDAHULUAN 1. Topik Praktikum
Mengukur kondisi penghawaan pada sebuah ruang. 2. Tujuan Praktikum
Untuk mengetahui pergerakan dan perubahan aliran udara, kelembaban, dan suhu yang terjadi di dalam ruangan maupun kecepatan angin di sekitar bangunan. 3. Alat dan Bahan
- Anemometer propeler AM 4230 - HOTWIRE ANEMOMETER am 204 - Humidity/temperature meter HT 3003 - Alat tulis
4. Objek Praktikum
Pada praktikum ketiga ini, kita menggunakan ruang kuliah 202 dan selasar disekitar lantai 2 Prodi Arsitektur, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret. B. KAJIAN PUSTAKA
Definisi Ventilasi
Ventilasi adalah tempat pertukaran udara yang digunakan untuk memelihara dan menciptakan udara sesuai dengan kebutuhan atau kenyamanan.
Ventilasi memiliki beberapa fungsi antara lain sebagai berikut
Ventilasi dapat menurunkan kosentrasi kontaminan dalam udara ruang kerja dengan memasukkan udara segar dan mengeluarkan udara terkontaminan sampai tingkat yang tidak berbahaya.
Ventilasi dapat memberikan penyegaran udara dalam ruang pada suhu dan kelembaban tertentu untuk kenyamanan pekerja.
Ventilasi dapat menghilangkan kalor yang berlebihan. Ventilasi dapat mendapatkan kenyamanan termal. Jenis Ventilasi Alami
Pemasukan dan pengeluaran udara dalam ruang terjadi disebabkan adanya perbedaan tekanan udara luar dan dalam. Udara akan mengalir dari udara bertekanan tinggi ke udara bertekanan rendah. Perbedaan tekanan dapat terjadi karena adanya perbedaan suhu udara dan mengakibatkan terjadinya perbedaan kerapatan udara atau berat jenis udara. Udara panas dengan berat jenis rendah mengalir keatas, sedang udara dingin dengan berat jenis tinggi akan mengalir kebawah. Pada ventilasi alamiah udara mengalir secara alamiah.
a. Ventilasi horisontal (ventilasi silang)
Arus angin datang dari luar ruang secara horizontal, dapat terjadi bila terdapat perbedaan suhu udara luar dan dalam ruang atau antar ruang dalam bangunan. Ventilasi silang berfungsi dengan baik, maka pada dinding harus ada bukaan atau lubang seperti pintu, jendela, atau lubang angin. Aliran udara masuk kedalam ruangan tidak terlalu kuat dan tidak terhambat, dan harus diarahkan ke bagian-bagian ruang yang ditempati atau dipakai. Kemungkinan penempatan lubang ventilasi Penempatan lubang ventilasi adalah penting untuk pengarahan aliran udara dari lubang masuk (inlet) ke lubang keluar (outlet).
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 11 b. Ventilasi vertikal
Aliran udara terjadi karena perbedaan berat jenis lapisan-lapisan udara luar dan dalam bangunan, berat jenis kecil udara mengalir keatas, berat jenis besar udara mengalir kebawah (efek cerobong).
Perancangan Ventilasi Alami
Perancangan ventilasi alami dilakukan sebagai berikut:
Mentukan kebutuhan ventilasi udara yang diperlukan sesuai fungsi ruangan. Mentukan ventilasi gaya angin atau ventilasi gaya termal yang akan digunakan.
Kecepatan angin biasanya terendah pada musim panas dari pada musim dingin. Pada beberapa tempat relatif kecepatannya di bawah setengah rata-rata untuk lebih dari beberapa jam per bulan. Karena itu, sistem ventilasi alami sering dirancang untuk kecepatan angin setengah rata-rata dari musiman.
Komponen Ventilasi Alami a. Suhu udara
Faktor yang mempengaruhi suhu udara
Temperatur udara adalah tingkat atau derajat panas dari kegiatan molekul dalam atmosfer yang dinyatakan dengan skala Celcius, Fahrenheit, atau skala Reamur. Perlu diketahui bahwa suhu udara antara daerah satu dengan daerah lain sangat berbeda. hal ini sangat dipengaruhi oleh hal-hal tersebut.
Sudut Datangnya Sinar Matahari
Sudut datang sinar matahari terkecil terjadi pada pagi dan sore hari, sedangkan sudut terbesar pada waktu siang hari tepatnya pukul 12.00 siang. Sudut datangnya sinar matahari yaitu sudut yang dibentuk oleh sinar matahari dan suatu bidang di permukaan bumi. Semakin besar sudut datangnya sinar matahari, maka semakin tegak datangnya sinar sehingga suhu yang diterima bumi semakin tinggi. Sebaliknya, semakin kecil sudut datangnya sinar matahari, berarti semakin miring datangnya sinar dan suhu yang diterima bumi semakin rendah.
Tinggi Rendahnya Tempat
Semakin tinggi kedudukan suatu tempat, temperatur udara di tempat tersebut akan semakin rendah, begitu juga sebaliknya semakin rendah kedudukan suatu tempat, temperatur udara akan semakin tinggi. Perbedaan temperatur udara yang disebabkan adanya perbedaan tinggi rendah suatu daerah disebut amplitudo. Alat yang digunakan untuk mengatur tekanan udara dinamakan termometer. Garis khayal yang menghubungkan tempat-tempat yang mempunyai tekanan udara sama disebut Garis isotherm. Salah satu sifat khas udara yaitu bila kita naik 100 meter, suhu udara akan turun 0,6 °C. Di Indonesia suhu rata-rata tahunan pada ketinggian 0 meter adalah 26 °C. Misal, suatu daerah dengan ketinggian 5.000 m di atas permukaan laut suhunya adalah 26 °C × -0,6 °C = -4 °C, jadi suhu udara di daerah tersebut adalah -4 °C. Perbedaan temperatur tinggi rendahnya suatu daerah dinamakan derajat geotermis. Suhu udara rata-rata tahunan pada setiap wilayah di Indonesia berbeda-beda sesuai dengan tinggi rendahnya tempat tersebut dari permukaan laut.
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 12 Angin dan Arus Laut
Angin dan arus laut mempunyai pengaruh terhadap temperatur udara. Misalnya, angin dan arus dari daerah yang dingin, akan menyebabkan daerah yang dilalui angin tersebut juga akan menjadi dingin.
Lamanya Penyinaran
Lamanya penyinaran matahari pada suatu tempat tergantung dari letak garis lintangnya. Semakin rendah letak garis lintangnya maka semakin lama daerah tersebut mendapatkan sinar matahari dan suhu udaranya semakin tinggi.
Sebaliknya, semakin tinggi letak garis lintang maka intensitas penyinaran matahari semakin kecil sehingga suhu udaranya semakin rendah. Indonesia yang terletak di daerah lintang rendah (6 °LU – 11 °LS) mendapatkan penyinaran matahari relatif lebih lama sehingga suhu rata-rata hariannya cukup tinggi.
Awan
Awan merupakan penghalang pancaran sinar matahari ke bumi. Jika suatu daerah terjadi awan (mendung) maka panas yang diterima bumi relatif sedikit, hal ini disebabkan sinar matahari tertutup oleh awan dan kemampuan awan menyerap panas matahari. Permukaan daratan lebih cepat menerima panas dan cepat pula melepaskan panas, sedangkan permukaan lautan lebih lambat menerima panas dan lambat pula melepaskan panas. Apabila udara pada siang hari diselimuti oleh awan, maka temperatur udara pada malam hari akan semakin dingin.
b. Kelembaban
Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi kelembaban udara antara lain: Ketingian Tempat
Apabila semakin tinggi tempat maka tingkat kelembabannya juga tinggi karena suhunya rendah dan sebaliknya semakin rendah tempat suhunya semakin tinggi dan kelembabanyapun menjadi rendah.
Kerapatan Udara
Kerapatan udara ini juga berkaitan dengan suhu dimana apabila kerapatan udara pada daerah tertentu rapat maka kelembabanya tinggi.Sedangkan apabila kerapatan udara di suatu daerah renggang maka tinggkat kelembabannya juga rendah.Diketahui pula antara kerapatan,suhu,dan ketinggian tempat juga saling berkaitan.
Tekanan Udara
Tekanan udara juga mempengaruhi kelembaban udara dimana apabila takanan udara pada suatu daerah tinggi maka kelembabanya juga tinggi,hal ini disebabkan oleh kapasitas lapang udaranya yang rendah.
Radiasi Matahari
Dimana adanya radiasi matahari ini menyebabkan terjadinya penguapan air di udara yang tingkatannya tinggi,sehingga kelembaban udaranya semakin besar.
Angin
Adanya angin ini memudahkan proses penguapan yang terjadi pada air laut menguap ke udara.Besarnya tingkat kelembaban ini dapat berubah menjadi air dan terjadi pembentukan awan.
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 13 Suhu
Apabila suhu suatu tempat tinggi maka kelembabanya rendah dan sebaliknya apabila suhu rendah maka kelembaban tinggi.Dimana hal ini antara suhu dan kelembaban ini juga berkaitan dengan ketinggian tempat.
Kerapatan Vegetasi
Jika tumbuhan tersebut kerapatannya semakin rapat maka kelembabannya juga tinggi hal ini di sebabkan oleh adanya seresah yang menutupi pada permukaan tanah sangat besar sehingga berpengaruh pada kelembabannya.Bahkan sebaliknya apabila kerapatannya jarang maka tinggkat kelembabannya juga rendah karena adanya seresah yang menutupi permukaan tanah ini sedikit.
c. Angin
Beberapa hal dalam mendesain yang mempengaruhi laju udara angin yang masuk ke ruangan:
Penggunaan atau fungsi ruang
Penggunaan ruang berpengaruh terhadap suhu ruangan karena pada dasarnya manusia yang mengisi suatu ruangan mengeluarkan kalori yang cukup tinggi. Kamar tidur yang hanya diisi dua orang berbeda dengan ruang keluarga yang frekwensi keluar masuk penghuninya cukup tinggi. Semakin banyak pengguna maka semakin besar daya AC yang dibutuhkan.
Ukuran Ruangan
Ukuran ruangan menentukan berapa banyak BTU (british thermal unit) atau kecepatan pendinginan. BTU adalah kecepatan pendinginan untuk ruangan satu meter persegi dengan tinggi standar (umumnya tiga meter). Semakin besar satu ruangan tentunya akan semakin besar pula BTU yang dibutuhkan.
Beban pendinginan
Beban pendinginan berasal dari dalam ruangan (internal heat gain). Misalnya dari jumlah penghuni, dan penggunaan penerangan, seperti lampu. Beberapa jenis lampu mengeluarkan panas yang tinggi, yang berarti juga harus memilih AC dengan daya yang lebih tinggi. Selain dari dalam, beban pendinginan juga berasal dari luar. Seperti cahaya matahari yang mengeluarkan energi panas melalui dinding, atap atau jendela
Banyaknya jendela kaca
Saat ini banyak rumah yang mempunyai jendela kaca atau menggunakan blok kaca (glass block). Untuk ruangan yang menggunakan kaca sebanyak 70% atau lebih, sebaiknya gunakan kaca film yang dapat menahan sinar ultraviolet untuk mengurangi beban pendinginan.
C. METODE PELAKSANAAN PRAKTIKUM
CARA KERJA PRAKTIKUM, langkah-langkah yang harus diikuti : 1. Tentukan terlebih dahulu titik-titik pengukuran di lokasi :
- Indoor, dengan objek ruang kuliah 202 Prodi Arsitektur, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret.
- Outdoor, dengan objek selasar lantai 2 Prodi Arsitektur, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret.
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 14 2. Gambar/buat sketsa obyek yang diamati dengan menentukan prediksi arah
angin yang datang, dengan metode gerakan asap.
3. Lakukan pengukuran laju udara, temperatur, dan RH, dengan menggunakan alat pada titik-titik lokasi yang telah ditentukan
4. Catat hasil pengukuran di lapangan pada lembar laporan sementara CARA KERJA ALAT, cara menggunakan alat :
Anemometer propeler AM 4230 (outdoor) 1. Nyalakan tombol power
2. Arahkan sensor angin pada alat ke arah angin yang bertiup, guna mengidentifikasi arah datang angin.
3. Tekan tombol RECORD, lakukan pengukuran kurang lebih selama 1,5 menit 4. Tekan tombol CALL untuk melihat nilai maksimum kecepatan angin, tekan
berikutnya untuk nilai minimumnya.
5. Catat nilai maksimum, minimum, dan rata-rata baik temperatur maupum kecepatan gerakan udara
HUMIDITY/TEMPERATURE METER HT 3003 1. NYALAKAN TOMBOL power pada alat
2. Tekan tombol RECORD, lakukan pengukuran kurang lebih selama 1,5 menit 3. Tekan tombol CALL untuk melihat maksimum kelembapan udara, tekan
berikutnya untuk nilai minimumnya.
4. Catat nilai maksimum, minimum, dan rata-rata kelembapan udara D. HASIL DAN PEMBAHASAN PRAKTIKUM INDOOR
Kondisi cuaca ketika pengambila data: setelah hujan INDOOR
POSISI KECEPATAN LAJU UDARA (m/s)
TEMPERATUR (C) KELEMBABAN ( RH ) MIN MAX RATA2 MIN MAX RATA2 MIN MAX RATA2 1 0.0 0,2 0.0 29.4 29.5 29.4 87.7 131.0 101.6 2 0.0 0,3 0.0 28.7 28.9 28.9 88.2 99.4 88.5 3 0.0 0.2 0.0 28.5 28.7 28.7 70.6 92.2 79.7 4 0.0 0.1 0.0 28.5 28.7 28.7 88.5 91.3 90.1 5 0.0 0.4 0.1 28.7 28.9 28.9 89.6 90.3 90.0 Rata-rata Indoor 0.02 28.92 89.98
Tabel 3. Data kecepatan angin, temperatur dan kelembaban ruang 202 OUTDOOR
POSISI KECEPATAN LAJU UDARA (m/s)
TEMPERATUR (C) KELEMBABAN ( RH ) MIN MAX RATA2 MIN MAX RATA2 MIN MAX RATA2 1 0.0 0,.6 0.3 31.2 31.3 31.2 91.4 94.5 92.4 2 0.1 1.7 0.4 28 29 28.5 98.8 101.8 101.2 3 0.0 0.6 0.0 28.1 29.2 28.5 103.0 105.6 104.0 4 0.2 1.0 0.3 27.6 27.9 27.7 104.3 107.2 105.9 5 0.0 1.1 0.4 28.6 29.3 28.9 106.1 107.5 106.7 Rata-rata Outdoor 0.28 28.96 102.04
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 15 Kondisi penghawaan di ruangan 202 ini bisa dikatakan kurang. Dari hasil yang kami dapat, udara yang masuk kedalam ruangan ini termasuk sedikit. Kapasitas udara yang kecil ini juga disebabkan oleh kondisi cuaca setelah hujan, sehingga justru kapasitas kelembabanlah yang tinggi. Karena tingkat kelembaban yang naik, maka temperatur ruang juga naik dan lebih tinggi dari biasanya.
Begitupula dengan temperatur udara di lingkungan yang juga ikut naik. Temperatur udara luar yang tinggi masuk ke dalam ruangan yang temperatur nya lebih rendah, maka dari itu temperatur ruangan juga ikut naik.
Pada ruangan 202 ini terdapat beberapa ventilasi alami di salah satu sisi bidang ruangan. Ada beberapa jendela mati dan hidup di sisi ini, ada 2 jendela hidup tempat sirkulasi udara ke dalam ruangan. Karena kondisi cuaca yang menyebabkan sedikit perputaran angin di lingkungan ruangan, maka angin yang masuk ke ruangan juga sedikit.
Sistem ventilasi pada ruangan ini tidak memakai sitem ventilasi hotizontal (silang) maupun vertikal, karena jendela hanya ada di satu sisi saja, sehingga pertukaran udara dapat dikatakan tidak maksimal.
E. KESIMPULAN PRAKTIKUM
1. Sistem sirkulasi udara yang kurang maksimal. Terbukti dari kurang lancarnya udara yang masuk kedalam ruangan, karena jendela yang hanya terdapat di satu sisi ruangan.
2. Praktikum indoor (Ruang 202)
Rata –rata kecepatan laju udara : 0.02 % Rata –rata Temperatur : 28.92 % Rata –rata Kelembapan : 89.98 % 3. Praktikum outdoor(Selasar)
Rata –rata kecepatan laju udara : 0.28 % Rata –rata Temperatur : 28.96 % Rata –rata Kelembapan : 102.04 %
4. Kecepatan laju udara di luar ruangan lebih besar daripada didalam ruangan. Hal ini disebabkan oleh adanya vegetasi tinggi, sehingga menghalangi udara untuk masuk ke dalam ruangan. Ventilasi yang terdapat didalam ruangan juga kurang maksimal, sehingga sirkulasi didalam ruangan jug akurang lancar.
5. Temperatur diluar ruangan lebih tinggi daripada di dalam ruangan. Hal ini disebabkan oleh cuaca diluar lingkungan yang tadinya mendung da bertemperatur rendah akan lebih cepat naik dan berganti temperatur karena terkena sinar matahari langsung, sedangkan sinar matahari harus dihalangi selasar terlebih dahulu sebelum masuk ke dalam ruangan.
6. Kelembaban diluar ruangan lebih besar daripada di dalam ruangan. Hal ini disebabkan oleh cuaca ketika pengambilan praktikum yang setelah hujan, sehingga kelembaban di luar ruangan jauh lebih tinggi dari didalam ruangan.
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 16 F. SARAN
Akan lebih baik jika ruangan didesain dengan ventilasi silang. Mungkin di ruangan ini bisa diterapkan ventilasi silang secara vertikal, yaitu ventilasi yang saling berhadapan namun berbeda tampat peletakkan, seperti yang satunya merupakan ventilasi jendela dan yang lainnya merupakan jalusi.
Laporan Praktikum Fisika Bangunan 1 17 DAFTAR PUSTAKA
Makalah & Materi Pelatihan Sistem Sunshading pada Energi Bangunan "Pembayangan Matahari dan Energi Bangunan" oleh Ramli Rahim dan Rosady Mulyadi-Jurusan Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Makassar.
Makalah "Visualisasi Pola Pembayangan Pada Sentra Niaga Swarga Bara di Sangatta, Kalimantan Timur" oleh Apriany Griffin Pagalla - Universitas Brawijaya Fakultas Teknik Jurusan Arsitektur.
• http://rumahidaman87.blogspot.com/2012/11/7-material-pelapis-dinding.html
• Makalah “Fisika Bangunan” oleh Dr. Ir. M. Syarif Hidayat, M. Arch Pusat Pengembangan Bahan Ajar-UMB.
• http://nuzuliana.blogspot.com/2012/06/laporan-praktikum-ventilasi-umum.html • http://maizzatul.blogspot.com/2012/03/laporan-praktikum-pengukuran-lingkungan.html • http://temankuyangsempurna.wordpress.com/tag/fakto-faktor-yang-mempengaruhi-sistem-tata-udara/ • http://blog.ub.ac.id/firmansyufi/2012/05/24/suhu-dan-kelembaban/
