Solar Analysis using Building Information .… (Riva Tomasowa) 481
SOLAR ANALYSIS USING BUILDING INFORMATION MODELLING
WITH THE GLASS BOX METHOD IN JAKARTA
Riva Tomasowa
Department of Architecture, Faculty of Engineering, Binus University Jalan K.H. Syahdan No. 9, Palmerah, Jakarta Barat 11480
ABSTRACT
The utilisation of Building Information Modelling (BIM) focuses more on the Schematic Design or Technical Design phase, while the Preliminary or the Conceptual design is pretty much skipped. This paper shows that a simple model could utilise BIM to gain rich information about solar radiation to give ideal orientation in Preliminary phase. On this case, a spot in Jakarta is analysed with Glass Box method to depict the ideal orientation that receive a minimum solar radiation in a year span.
Keywords: solar analysis, BIM, glass box
ABSTRAK
Penggunaan Building Information Modelling (BIM) selalu menitikberatkan pada tahapan perancangan skematik, sedangkan pada tahapan perencanaan awal dan konseptual sangatlah rendah. Tulisan ini bertujuan untuk menunjukan bahwa dengan pemodelan sederhana, model dapat disimulasikan untuk mendapatkan informasi terhadap orientasi matahari sebelum masuk kedalam tahap konseptual. Pada contoh kasus, lokasi di Jakarta yang dianalisa dengan metode kotak kaca ini menunjukan orientasi ideal yang menerima radiasi matahari secara minimum sepanjang tahun.
PENDAHULUAN
Overall Thermal Transfer Value (OTTV) adalah sebuah ukuran untuk konsumsi energi pada pelingkup bangunan. Dalam prinsip dasar OTTV, ukuran dari perpindahan panas pada pelingkup bangunan bergantung pada kalor yang diterima pada permukaan bangunan berbanding dengan luas area penerimanya. Berikut adalah rumus perhitungan OTTV secara umum:
OTTV (1)
Qwc adalah konduksi melalui dinding
Qgc adalah konduksi melalui jendela kaca
Qsol adalah nilai radiasi matahari melalui jendela kaca.
Pada rumusan tersebut terdapat nilai Qsol yang merupakan satuan lama radiasi dalam suatu
luasan permukaan (Wh/m2). Oleh karena itu, OTTV secara prinsipnya adalah berbanding lurus dengan radiasi matahari yang diterima oleh suatu permukaan. Semakin tinggi Qsol, maka akan semakin meningkat pula nilai OTTV-nya yang mencerminkan tingginya penyerapan panas ke dalam bangunan (Vijayalaxmi, 2010). Walau dalam penelitian lebih lanjut oleh Prayudi, Fenz, & Tjoa (2013), orientasi bangunan memiliki pengaruh yang kecil terhadap peningkatan OTTV. Hanya saja, nilai tersebut akan menjadi signifikan apabila ditempatkan sebuah bukaan.
Penelitian ini bertujuan untuk menunjukan bahwa dengan pemodelan sederhana, model Building Information Modelling (BIM) dapat disimulasikan untuk mendapatkan informasi Annual Integrated Direct Radiation pada sebuah orientasi yang akan berpegaruh pada nilai OTTV. Simulasi ini dapat dilakukan sebelum masuk ke dalam tahap perancangan konseptual, sehingga arsitek dapat mengambil keputusan yang lebih baik pada penempatan bukaan-bukaan pada bangunan. Hal ini merupakan penekanan dari pembahasan Hui (1997), mengenai software komputer yang dapat secara mudah dan lentuk untuk digunakan oleh para perancang.
METODE
Metode eksperimental ini dilakukan dengan alat bantu ArchiCAD 18, menggunakan Solar Analysis dari EcoDesigner18. Dalam eksperimen ini, disimulasikan 4 bentuk kotak kaca dengan berbagai macam penampang polygonal dengan sisi-sisi yang equilateral. Dengan begitu perbandingan antar sisi dapat dilakukan secara berimbang. Model-model tersebut adalah kotak-kotak kaca dengan penampang: bujur sangkar, pentagon, heksagon dan oktagon.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelusuran eksperimental ini dilakukan pada lokasi Bandar Udara Internasional Soekarno-Hatta, 6.120o S, 106,65o E, Jakarta, yang disesuaikan dengan lokasi dari sumber data cuaca. Beberapa bentukan kotak kaca ditempatkan pada posisi tersebut dengan tujuan mencari radiasi yang jatuh pada permukaan jendela kaca. Bukaan kaca tersebut adalah identik satu sama lainnya, sehingga dapat dibandingkan secara ekuivalen. Berikut adalah sampel dari bentuk-bentuk yang digunakan:
Solar Ana dijadikan untuk d Building yang ter Operatio G 2011) un air panas kaca ini. mata an tertinggi N nalysis using B Gambar Seluruh kota n sebagai pe ilakukannya g Energy Mo rpenting adal on profile pa Gambar 2 di ntuk duduk a s dan humid . Pada kotak gin: Barat L i, sedangkan Building Inform r 1 Berbagai P ak kaca pad emodelan aw simulasi an odel (BEM) lah zone. M ada sample in i atas, human atau aktivita dity load, nam
kaca pertam Laut, Timur arah Selatan E rmation .… (R Penampang Po da Gambar 1 wal, karena nalisa matah memerlukan elalui eleme ni adalah Res Gambar 2 O n heat gain as ringan. Ke mun kedua d ma yaitu Buju Laut dan S n memiliki ni Tabel 1 S Riva Tomaso olygon dari Pe 1 berorientas bentuk sede hari oleh Ec n elemen-ele en-elemen te sidential -- R Operation Pro adalah 120 W emudian data data ini tidak ur sangkar, d elatan. Arah ilai terendah Solar Analysis S owa) emodelan Kot si arah Utar erhana ini m coDesigner emen minim rsebut perila Rumah tingga ofile Setting W berdasark a yang dibut k diperlukan didapatkan p h Timur Lau . s – Square
tak Kaca deng
ra sejati ke a memenuhi ele 18. Sebagai mum seperti: aku ruang at al. kan standar A tuhkan adala rinciannya d perbandingan ut memiliki W gan BIM arah atas ko emen-elemen i catatan, pe walls, slab, tau operation ASHRAE (A ah beban pen dalam simul n hasil dari 4 nilai radiasi W 483 otak kaca n standar emodelan roof dan n profile. ASHRAE, nggunaan lasi kotak 4 hadapan i tahunan
D memilik kurang menamb adalah S dalam ro didapatk Arah Sel S E Ga Dari Gamba ki tingkat rad bagus dimil bah variabel Segi Lima (P otasi 180o), t kan arah Tim
latan masih m
ambar 3 Ratio
ar 3 perban iasi yang leb liki arah Ut arah jendela entagon). Da titik berat ara mur Laut me menduduki p W WD‐ Penerimaan R ndingan di t bih tinggi. Da tara dan se a kaca. Deng alam represe ah radiasi ma emiliki tingk posisi penerim Tabel 2 So ‐02 W Radiasi Tahun tersebut, dap alam simulas bagian Tim gan demikian entasi Gamba asih berada d kat radiasi te maan radiasi olar Analysis – NW WD‐02 N WD‐02 S
nan pada Bent
pat dilihat si kotak kaca mur. Kemudi n bentuk pen ar 3 perbandi di arah Utara rtinggi dan i terendah. – Pentagon W WD tuk Bujursang bahwa bagi a Bujur sang ian simulasi nampang equ ingan di baw a. Namun, da diikuti oleh NE D‐02 E gkar ian Utara c gkar ini orien
i dilanjutkan uivalent yang wah ini (grafi alam simulas arah orienta E enderung ntasi yang n dengan g di dapat ik terlihat si kali ini asi Barat.
Solar Ana simulasi Arah ter orientasi pada ket relevan. N SW nalysis using B G Simulasi ket ini, Gambar rsebut adalah i lain. Di sisi tiga simulasi G Building Inform Gambar 4 Rati tiga adalah k r 4, menunju h Barat Daya i lain, arah o ini, kecende NE NW Gambar 5 Rati rmation .… (R io Penerimaan kotak kaca de ukan ada dua a, yang memi orientasi Ten erungan arah Tabel 3 So io Penerimaan Riva Tomaso n Radiasi Tahu engan bentuk arah yang b iliki tingkat r nggara pun m h Utara mem olar Analysis – SE n Radiasi Tahu owa)
unan pada Ben
k penampang bertolak belak radiasi yang memiliki nila iliki radiasi t – Hexagon E
unan pada Ben
ntuk Segi Lim
g Segi Enam kang memili signifikan ti ai yang signif tertinggi dib S
ntuk Segi Ena ma
m atau Hexag iki nilai yang inggi, ketimb fikan rendah anding Selat S am 485 gon. Hasil g ekstrim. bang arah h. Sampai tan masih
B Tabel 4 Perbandi sekitar 5 hingga memanc radiasi b N S H kondisi y radiasi y menerim yang be berikutn Utara me D ArchiCA Dengan Bentuk pena 4 Solar Ana ingan intens 5 bulan. Sed siang hari car dengan ke berkutat pada Hasil akumu yang kontras yang tinggi b ma radiasi ter rbeda tipis. nya yang me endapatkan r Ga Dalam men AD 18 ini, b kata lain, s ampang terak alysis – Oc sitas orientas dangkan Tim sepanjang t ekuatan yang a siang hari, s NE SW ulasi yang t s antara arah berbanding d rbesar sepanj Di arah ori enerima radia radiasi lebih ambar 6 Ratio nganalisa rad anyaknya sis semakin ban WD W khir adalah O tagon, mem si Utara terd mur Laut be tahun merup g besar. Pada sekitar pukul Tabel 4 So terdata pada Utara dan S dengan arah njang tahun, ientasi Barat asi dengan i dibanding ar o Penerimaan R diasi matah si-sisi ekuila nyak sisi ya WD‐06 SW D‐06 W WD‐06 NW Oktagon yan mperlihatkan deteksi lebih erbanding Ba pakan waktu a orientasi Te l 09:00 WIB olar Analysis E W Gambar 5, Selatan, dima Selatan yang kemudian di t Daya mem intensitas ren rah Selatan. Radiasi Tahun ari, menggu ateral merupa ang di buat W‐06 N WD‐06 S ng memiliki radiasi satu h besar dari arat Daya m u-waktu dom enggara dan hingga 15:0 – Octagon kotak kaca ana arah Utar g cenderung
i posisi berik miliki nilai te ndah. Kondi
nan pada Bent
unakan meto akan variabe akan memb WD‐06 N WD‐0 WD‐06 S 8 arah aksia u sisi dan i arah Selata menunjukkan minan dima Barat Laut, k 00 WIB. SE NW a segi delap ra masih cen rendah. Jend kutnya adala erendah dan isi ini meng
tuk Segi Delap
ode kotak k el dari tingka berikan gamb NE 06 E E al searah ma sisi lawan an yang han n intensitas p ana radiasi konsentrasi i E W an ini pun nderung men dela arah Tim ah jendela ar n Selatan pad guatkan bahw pan kaca dalam at kejelasan baran orient ata angin. arahnya. nya hadir pagi hari matahari intensitas memiliki ndapatkan mur Laut rah Utara da posisi wa posisi aplikasi orientasi. tasi yang
Solar Analysis using Building Information .… (Riva Tomasowa) 487 semakin kritis atau jenuh. Bentuk kotak kaca dalam metode ini dapat dimodifikasi menurut orientasi yang ingin dibandingkan. Apabila bentuk arsitektur ideal muncul dari konteks tapak, maka pengaruh tersebut dapat memberikan batas-batas pada orientasi. Dengan begitu, ratio sisi-sisi akan lebih akurat. Analisa matahari ini selayaknya dilakukan pada tahap Preparation and Brief, mengacu pada RIBA Plan of Work 2013.
Keakuratan nilai radiasi pada simulasi ini memang belum bisa diandalkan sepenuhnya, mengingat banyak hal yang menjadi parameter. Baik parameter yang sudah ada di dalam software, maupun aspek-aspek yang belum ada atau dihiraukan. Namun selama parameter tersebut adalah konstan, maka perbandingannya pun akan membandingkan hal-hal yang menjadi variabel saja, yaitu arah orientasi. Eksperimen ini mencoba menunjukan perbandingan tersebut.
SIMPULAN
Dengan permodelan sederhana dan empat simulasi di atas, serta ratio perbandingan pada Gambar 7, dapat disimpulkan bahwa arah orientasi Utara memiliki kecenderungan menerima radiasi dalam jumlah lebih besar, ketimbang orientasi Selatan. Namun dalam membandingan arah Barat dan Timur masih belum dapat dilihat perbedaan yang signifikan dan konsisten. Simpangan sisi lainnya yaitu Timur Laut, mungkin dapat memberikan gambaran bahwa akumulasi di sisi Timur memang lebih besar dari arah Barat.
Gambar 7 Perbandingan Bentuk yang Disimulasikan Berdasarkan Data Radiasi
Dari gambaran besar arah orientasi terbaik untuk bukaan, jendela, di daerah Jakarta, terutama di seputar Bandar Udara Internasional Soekarno Hatta adalah orientasi arah Selatan dan Tenggara, karena dari dua arah orientasi tersebut menunjukan nilai penerimaan radiasi yang konsisten rendah pada keempat simulasi yang dilakukan. Metode pemodelan dan simulasi cepat ini juga menunjukan kapabilitas BIM dalam melakukan analisa pada tahap perancangan awal yang dapat memberikan gambaran kepada arsitek. Informasi yang diberikan dapat membantu arsitek dalam mengambil keputusan yang lebih baik.
North North East East South East South South West West North West
Anual Radiation Square Pentagon Hexagon Octagon
DAFTAR PUSTAKA
ASHRAE. (2011, May). ASHRAE Mechanical Pocket Guide. Retrieved February 2015 from BIM Wikispaces: http://bim.wikispaces.com/file/view/ASHRAE+Mechanical+Pocket+Guide.pdf Hui, S. C. (1997). Overall Thermal Transfer Value (OTTV): How to Improve Its Control in Hong
Kong. Proceeding of the One-day Symposium on Building, Energy and Environment. Kowloon, Hong Kong. 12-1 to 12-11.
Prayudi, I., Fenz, S., & Tjoa, A. (2013). Study on Indonesian Overall Thermal Transfer Value (OTTV) Standard. International Journal of Thermal & Environmental Engineering, 6 (2), 49-54. Vijayalaxmi, J. (2010). Concept of Overall Thermal Transfer Value (OTTV) in Design of Building
Envelope to Achieve Energy Efficiency. International Journal of Thermal & Environmental Engineering, 1 (2), 75-80.
