KONSUMSI ENERGI DALAM BANGUNAN (Studi Kasus : Gedung DPRD Kota Medan)
TESIS
OLEH :
YURI DWI LIANTO 127020013/AR
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2016
KONSUMSI ENERGI DALAM BANGUNAN (Studi Kasus : Gedung DPRD Kota Medan)
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik Dalam Program Studi Magister Teknik Arsitektur Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Oleh :
YURI DWI LIANTO 127020013/AR
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2016
PENERAPAN KONSEP ARSITEKTUR HEMAT ENERGI TEHADAP FASADE BANGUNAN BERDASARKAN KONSUMSI ENERGI DALAM BANGUNAN.
(STUDI KASUS : GEDUNG DPRD KOTA MEDAN)
TESIS
Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Medan, 11 Februari 2016
Yuri Dwi Lianto 127020013
BANGUNAN
(STUDI KASUS : GEDUNG DPRD KOTA MEDAN) Nama Mahasiswa : YURI DWI LIANTO
Nomor Induk Mahasiswa : 127020013
Program Studi : MAGISTER TEKNIK ARSITEKTUR
Bidang Kekhususan : STUDI-STUDI ARSITEKTUR (ALUR DESAIN)
Menyetujui Dosen Pembimbing,
(Dr. Ir. Bauni Hamid, M.DesS) (Dr. Achmad Delianur Nasution, ST, MT, IAI)
Ketua Anggota
Ketua Program Studi, Dekan,
Dr. Ir. Dwira Nirfalini Aulia, M.Sc Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME.
Tanggal Lulus : 10 Februari 2016
Panitia Penguji Tesis
Ketua Komisi Penguji : Dr. Ir. Bauni Hamid, M.DesS
Anggota Komisi Penguji : Dr. Achmad Delianur Nasution, ST, MT, IAI
1. Amy Marisa, ST, M.Sc, Phd 2. Ir. N. Vinky Rahman, MT 3. Hajar Suwantoro, ST, MT
Salah satu aspek penting dalam desain arsitektur yang semakin hari semakin dirasakan penting adalah penataan energi dalam bangunan. Keterbatasan sumber energi listrik di Kota Medan mendorong peneliti untuk semakin peduli akan energi yang tersedia saat ini. Proses pendekatan desain arsitektur yang menggabungkan desain bentuk bangunan dengan teknologi, menggunakan konsep hemat energi sebagai basis desain, strategi konservasi diharapkan bisa diterapkan pada semua tingkatan dan skala untuk menghasilkan suatu bentuk bangunan dalam penerapan efisiensi terhadap bangunan.
Perwujudan dari desain arsitektur hemat energi pada fasade diharapkan menjadikan bangunan yang berwawasan lingkungan atau sering disebut dengan bangunan hemat energi, yang dalam hal ini dilakukan sebagai tindakan penghematan energi pada bangunan untuk meminimalkan penggunaan energi tanpa membatasi fungsi bangunan maupun kenyamanan atau produktivitas penggunanya. Untuk mencapai tujuan itu, karya rancang bangun hemat energi pada fasade dapat dilakukan dengan berdasarkan hasil analisis konsumsi energi pada bangunan dan berupa simulasi energi pada bangunan sebagai sebagai kajian evaluasi energi terpakai. Berdasarkan hal inilah penelitian dilakukan sebagai tindakan perancangan desain bangunan dengan pendekatan arsitektur hemat energi melalui fasade pada bangunan gedung DPRD Kota Medan.
Kata Kunci : bangunan hemat energi, fasade bangunan, konsumsi energi, gedung DPRD kota medan.
One of the aspects which is becoming important in architectural design is energy management in a building. The limitation of electric power in Medan has encouraged the researcher to care for the available energy today. The process of architectural design approach which combines the design of building shape design and technology; therefore, conservation strategy is expected to be able to be applied in all levels and scales in order to produce efficient shape of a building.
The realization of energy-saved architectural design in façade is expected to be an environment-outlook construction which is commonly called, energy-saved building. In this case, energy-save construction is aimed to minimize the use of energy without limiting its function and comfort or its user’s productivity. To achieve this aim, energy-saved design in a façade can be done based on the result of the analysis on energy consumption in the building construction and as an energy simulation in a building as an analysis on the evaluation of useable energy. Therefore, this research was done as a building construction design by using energy-save architectural approach through façade in the building of DPRD (Regional House of Representatives) Medan.
Keywords: energy-saved building, building façade, energy consumption, DPRD building medan
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkah dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan program Magister Teknik Arsitektur di Universitas Sumatera Utara dengan tesis yang berjudul Penerapan Konsep Arsitektur Hemat Energi Tehadap Fasade Bangunan Berdasarkan Konsumsi Energi Dalam Bangunan, Studi Kasus: Gedung DPRD Kota Medan.
Laporan tesis ini tidak terlepas dari arahan, bimbingan, dukungan dan bantuan dari berbagai pihak maka dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Ibu Dr. Ir. Dwira Nirfalini Aulia, M.Sc., selaku Ketua Program Studi Magister Teknik Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, bapak Dr. Ir. Bauni Hamid, M. DesS., selaku Ketua Komisi Pembimbing, bapak Dr. Achmad Delianur Nasution, ST., MT., IAI., selaku Anggota Komisi Pembimbing yang memberikan petunjuk, arahan dan koreksi serta saran dalam proses penyelesaian laporan tesis ini.
Penulis juga mengucapkan terimah kasih kepada Ibu Amy Marisa, ST, M.Sc, PhD., bapak Ir. N. Vinky Rahman, MT., bapak Hajar Suwantoro, ST., MT., dan ibu Ir.
Basaria Talarosha, MT., selaku Anggota Komisi Penguji selama proses penyelesaian laporan tesis ini.
Joelmi, ST., dan Corry Tri Yanti, S. Psi., Sasha Sabina Arbach atas doa dan bantuannya sehingga terselesaikannya laporan tesis ini. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Akhirnya penulis berharap semoga laporan tesis ini dapat berguna bagi semua pihak. Penulis menyadari bahwa laporan tesis ini masih jauh dari kesempurnaan.
Penulis mengharapkan saran-saran dan tanggapan yang bersifat membangun untuk perbaikan laporan ini.
Medan, 11 Februari 2016
Yuri Dwi Lianto 127020013
Data Pribadi
Nama: Yuri Dwi Lianto
Tempat/ Tanggal Lahir: Medan/ 11 Mei 1988
Alamat: Jl. Gaperta Gang Intim No. 05 Medan – Sumatera Utara Jenis Kelamin: Laki-laki
Agama: Islam
Email: yuri.dwi@gmail.com
Riwayat Pendidikan
1993-1999: SD Swasta IKAL Medan, Sumatera Utara . 1999-2002: SMP Negeri 18 Medan, Sumatera Utara.
2002-2005: SMA Negeri 12 Medan, Sumatera Utara.
2005-2010: Jurusan Teknik Arsitektur, Institut Teknologi Medan.
2012-2013: Pendidikan Profesi Arsitek (PPAr) Universitas Sumatera Utara.
2012-2016: Magister Teknik Arsitektur, Universitas Sumatera Utara.
Halaman
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
RIWAYAT HIDUP ... v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan ... 4
1.4 Manfaat ... 4
1.5 Keluaran ... 5
1.6 Metodologi ... 5
1.6.1 Data ... 6
1.6.2 Urutan kerja dan prosedur ... 6
1.7 Sistematika Pembahasan ... 9
BAB II KAJIAN PUSTAKA ... 12
2.1 Teori Fasade ... 12
2.1.1 Elemen fasade ... 14
2.1.2 Komposisi fasade ... 16
2.2 Konsumsi Energi pada Bangunan ... 20
2.2.1 Performa energi pada bangunan ... 23
2.2.2 Mengenali kemungkinan peluang hemat energi ... 28
2.3 Pendekatan Energi pada Bangunan ... 28
2.3.1 Sistem pencahayaan pada bangunan ... 28
2.3.2 Sistem penghawaan ... 37
2.3.3 Perancangan arsitektur berdasarkan iklim ... 43
BAB III DESKRIPSI GEDUNG DPRD KOTA MEDAN ... 47
3.1 Gedung DPRD Kota Medan ... 47
3.1.1 Data umum objek penelitian ... 48
3.1.2 Gambaran umum proyek ... 49
3.1.3 Perancangan Gedung DPRD Kota Medan ... 52
3.2 Perancangan Gedung DPRD Kota Medan ... 58
3.2.1 Konsep perancangan gedung DPRD Kota Medan ... 58
3.2.2 Hubungan ruang pada bangunan gedung DPRD Kota Medan ... 60
3.3 Data Konsumsi Energi ... 62
3.3.1 Data konsumsi pada peralatan elektronik ... 62
3.3.2 Data pemakai energi listrik Air Conditioning (AC) dan elevator berdasarkan pola konsumsi pemakaiannya ... 63
4.1 Diagnosis Gedung DPRD Kota Medan ... 64
4.1.1 Diagnosis rancangan bentuk gedung DPRD Kota Medan ... 64
4.1.2 Diagnosis penggunaan material pada fasade gedung DPRD Kota Medan ... 65
4.2 Diagnosis Fasade Gedung DPRD Kota Medan ... 66
4.2.1 Diagnosis elemen fasade ... 66
4.2.2 Komposisi fasade ... 72
4.3 Diagnosis Performa Energi pada Gedung DPRD Kota Medan ... 78
4.3.1 Konsumsi energi pada instalasi listrik dan sistem tata udara ... 78
4.3.2 Pola konsumsi energi listrik ... 80
4.4 Diagnosis Pendekatan Energi pada Gedung DPRD Kota Medan ... 82
4.4.1 Diagnosis pencahayaan pada bangunan ... 82
4.4.2 Diagnosis penghawaan pada gedung DPRD Kota Medan ... 92
4.4.3 Diagnosis gedung terhadap iklim setempat ... 100
BAB V KONSEP RANCANGAN FASADE HEMAT ENERGI GEDUNG DPRD KOTA MEDAN ... 103
5.1 Konsep Fasade Hemat Energi ... 103
5.1.1 Rancangan bentukan fasade bagunan gedung ... 103
5.1.2 Material fasade gedung DPRD Kota Medan... 105
5.2 Konsep Fasade Gedung DPRD Kota Medan... 106
5.2.1 Konsep elemen fasade ... 106
5.2.2 Konsep komposisi fasade ... 115
5.3 Konsep Pendekatan Energi pada Fasade Gedung DPRD Kota Medan ... 123
BAB VI DESAIN FASADE BANGUNAN YANG EFFISIEN
TERHADAP PEMAKAIAN BEBAN ENERGI ... 152
6.1 Desain Fasade Hemat Energi ... 152
6.2 Pengaruh Potensi Penghematan Energi dan Implementasinya terhadap Effisiensi Energi Fasade Gedung DPRD Kota Medan ... 156
BAB VII EVALUASI AKHIR DAN REKOMENDASI ... 157
7.1 Evaluasi Akhir ... 157
7.2 Rekomendasi ... 161
DAFTAR PUSTAKA ... 162
LAMPIRAN ... 168
Nomor Judul Halaman 1.1 Skema Metodologi Penelitian pada Fasade Gedung DPRD
Kota Medan ... 7
1.2 Skema Sistematika Penulisan Tesis ... 11
2.1 Lingkaran Warna Berdasarkan Teori Brewster ... 19
2.2 Komponen Utama dari Konsumsi Energi pada Bangunan ... 24
2.3 Konsep Kinerja Bangunan ... 25
2.4 Sistem Instalasi Photovoltaic pada Bangunan ... 30
2.5 Curtain Wall ... 31
2.6 Sawtooth Curtain Wall Vertical ... 31
2.7 Hybrid Photovoltaics Awning System ... 32
2.8 Hybrid Photovoltaics Light Shelf System ... 32
2.9 Photovoltaics Accordion Curtain Wall ... 33
2.10 Independent Photovoltaics Rooftop Array ... 33
2.11 Photovoltaics Sawtooth Roof Monitors ... 34
2.12 Photovoltaics Skylights ... 34
3.1 Lokasi Gedung DPRD Kota Medan ... 50
3.2 Ukuran Site ... 50
3.3 Front View Plan ... 53
3.4 Visualisasi Front View Plan ... 53
3.7 Visualisasi Back View Plan ... 55
3.8 As Built Drawing Right Side View Plan ... 56
3.9 As Built Drawing Left Side View Plan... 57
3.10 Visualisasi Left View Plan ... 57
3.11 Photo Tampak Kiri Bangunan ... 58
3.12 Diagram Struktur Organisasi ... 60
3.13 Photo Ruang Paripurna ... 61
3.14 Photo Ruang Kerja Gedung DPRD Kota Medan ... 61
4.1 Komposisi Geometri Gedung DPRD Kota Medan ... 65
4.2 Gambar Visualisasi Fasade Utara – Bukaan Jendela... 67
4.3 Jendela Sayap ... 68
4.4 Gambar Potongan Gedung Barat – Dinding ... 69
4.5 Gambar Potongan Gedung Timur – Dinding ... 69
4.6 Gambar Visualisasi Fasade Selatan – Atap ... 71
4.7 Gambar Visualisasi Fasade Barat - Teritisan ... 71
4.8 Diagram Konsumsi Energi pada Gedung DPRD Medan ... 78
4.9 Diagram Pemakaian Energi Listrik pada Instalasi Listrik dan Lampu Gedung DPRD Kota Medan ... 79
4.10 Diagram Pemakaian Energi Listrik pada Air Conditionin Gedung DPRD Kota Medan ... 81
4.12 Penerangan Alami Dalam Ruangan Gedung DPRD Medan ... 84
4.13 Penerangan Buatan pada Gedung DPRD Kota Medan ... 84
4.14 Simulasi Pembayangan Berdasarkan Orientasi Bangunan Timur – Barat ... 87
4.15 Simulasi Pencahayaan pada Gedung DPRD Kota Medan Berdasarkan Intensitas Cahaya Dalam Bangunan – Fasade Depan ... 89
4.16 Simulasi Pembayangan pada Gedung DPRD Kota Medan Berdasarkan Intensitas Cahaya Dalam Bangunan – Fasade Belakang ... 90
4.17 Pengukuran Temperatur Suhu di Luar Ruangan ... 94
4.18 Hasil Pengukuruan Temperatur Suhu dan Tingkat Kelembaban Dalam Ruangan Tanpa Pendingin Udara (AC) ... 95
4.19 Hasil Pengukuran Temperatur Suhu Udara dan Tingkat Kelembaban Dalam Ruangan dengan Pendingin Udara (AC)... 95
4.20 Grafik Pengukuran Rata-rata Suhu Udara tanpa Penggunaan Air Conditioning (AC) ... 96
4.21 Grafik Pengukuran Rata-rata Suhu Udara dengan Penggunaan Air Conditioning (AC) ... 96
4.22 Grafik Pengukuran Rata-rata Kelembaban Udara Dalam Ruangan ... 97
4.23 Analisa Orientasi Bangunan terhadap Matahari ... 101
5.1 Rencana Rancangan Potongan Jendela – Double Glazing ... 107
5.2 Rencana Potongan Selubung Bangunan pada Dinding ... 108
5.3 Konsep Green Roof pada Gedung DPRD Kota Medan ... 109
5.4 Independent Photovoltaics Rooftop Aray System pada Gedung DPRD Kota Medan ... 110
5.7 Rencana Rancangan Solar Panel pada Fasade Gedung
DPRD Kota Medan ... 113 5.8 Konsep Rancangan Detail Shading pada Fasade ... 114 5.9 Simulasi Desain - Pembayangan pada Rencana Gedung
DPRD Kota Medan ... 135 5.10 Rencana Fasade dengan Intensitas Cahaya Masuk Dalam
Bangunan – Fasade Utara ... 137 5.11 Rencana Fasade dengan Intensitas Cahaya Masuk Dalam
Bangunan – Fasade Selatan ... 137 5.12 Rencana Tapak terhadap Orientasi Sinar Matahari dan Sirkulasi ... 151 6.1 Potongan Horizontal pada Konsep Desain Gedung DPRD Kota Medan . 155 6.2 Potongan Vertikal pada Konsep Desain Gedung DPRD Kota Medan ... 155
Nomor Judul Halaman
2.1 Standard Intensitas Konsumsi Energi ... 22
2.2 Intensitas Cahaya pada Ruangan ... 36
2.3 Pengaruh Kecepatan Angin terhadap Manusia ... 37
2.4 Kenyamanan Suhu pada Ruangan ... 39
2.5 Nilai Absorbtans Radiasi Matahari untuk Dinding Luar dan Atap Tidak Transparan ... 42
2.6 Nilai Absorbstans Radiasi Matahari untuk Permukaan Cat Dinding Luar . 42 2.7 Faktor Radiasi (Sf, Watt/M) untuk Berbagai Orientasi ... 42
3.1 Data Teknis Luasan Ruang ... 52
4.1 Luasan Dinding pada Gedung DPRD Kota Medan ... 70
4.2 Elemen Fasade – Tampak Depan Bangunan ... 73
4.3 Elemen Fasade – Tampak Samping Kanan Bangunan ... 74
4.4 Elemen Fasade – Tampak Belakang Bangunan ... 75
4.5 Elemen Fasade – Tampak Samping Kiri Bangunan ... 76
4.6 Elemen Fasade – Tampak Atas Bangunan ... 77
4.7 Simulasi Orientasi Pembayangan Gedung DPRD Kota Medan dengan Ecotech ... 85
4.8 Simulasi Pembayangan Pada Gedung DPRD Kota Medan Berdasarkan Intensitas Cahaya Dalam Bangunan ... 91
5.2 Konsep Rencana Desain Fasade - Tampak Utara ... 115
5.3 Konsep Rencana Desain Fasade - Tampak Selatan ... 117
5.4 Konsep Rencana Desain Fasade - Tampak Barat ... 119
5.5 Konsep Rencana Desain Fasade - Tampak Timur ... 121
5.6 Konsep Rancangan Penerangan pada Gedung DPRD Kota Medan ... 124
5.7 Konsep Rancangan Sudut Datang Sinar Matahari yang Ideal pada Fasade Bangunan ... 126
5.8 Rancangan Luasan Area Kebutuhan Solar Panel pada Fasade ... 130
5.9 Simulasi Desain Fasade Berdasarkan Orientasi Matahari terhadap Bangunan ... 136
5.10 Konsep Rancangan Pengurangan Bukaan Fasade Gedung DPRD Kota Medan ... 138
5.11 Konsep Rancangan Warna pada Bangunan Gedung DPRD Kota Medan ... 144
5.12 Konsep Rancangan Fasade Gedung DPRD Kota Medan ... 149
6.1 Desain Fasade Hemat Energi ... 152
Nomor Judul Halaman 1 Denah dan Potongan Gedung DPRD Kota Medan ... 165 2 Material dan Konsumsi Energi pada Penerangan Bangunan Gedung
DPRD Kota Medan ... 170 3 Material dan Konsumsi Energi pada Peralatan Air Condotioning System
(AC) dan Sarana Transportasi Dalam Bangunan Gedung DPRD
Kota Medan ... 176 4 Material dan Spesifikasi Tenik Gedung DPRD Kota Medan ... 180 5 Material dan Spesifikasi Tenik Gedung DPRD Kota Medan ... 185 6 Konsumsi Energi pada Instalasi Listrik dan Sistem Tata Udara
Pada Gedung DPRD Kota Medan ... 191 7 Analisa Perhitungan Intensitas Konsumsi Energi pada Masing-masing
Lantai Gedung DPRD Kota Medan ... 195 8 Analisis Performa Pencahayaan Pada Siang Hari – Gedung DPRD
Kota Medan Menggunakan Ecotect ... 196 9 Analisis Performa Pencahayaan Buatan pada Malam Hari Gedung
DPRD Kota Medan Menggunakan Ecotect ... 199 10 Analisa Hasil Pengukuran Temperatur Dalam Ruangan pada Gedung
DPRD Kota Medan Berdasarkan Waktu Penggunaan ... 201 11 Perhitungan OTTV pada Fasade Gedung DPRD Kota Medan ... 206 12 Konsep Performa Pencahayaan Buatan Pada Siang Hari Gedung DPRD
Kota Medan Menggunakan Ecotect ... 218 13 Rencana OTTV pada Fasade Gedung DPRD Kota Medan ... 221
1.1 Latar Belakang
Lingkungan dan energi merupakan isu global yang dihadapi peradaban manusia dewasa ini. Peningkatan tajam penggunaan energi dalam kaitannya untuk menaikkan taraf hidup manusia tidak saja mengexploitir sumber-sumber daya energi, tetapi juga dapat membahayakan lingkungan fisik alami dalam skala global.
Bangunan gedung sebagai bagian dari lingkungan yang bertujuan menciptakan ruang-ruang nyaman untuk taraf kehidupan yang lebih baik juga menyebabkan permasalahan yang sama. Meskipun bukan merupakan satu-satunya pemakai energi, tetapi bangunan gedung dengan seluruh peralatan penunjangnya mengkonsumsi energi dalam jumlah cukup besar.
Dalam ilmu arsitektur, perancangan bangunan dengan konsep yang mengarah pada zero energy untuk di Indonesia masih jauh dan sekedar wacana. Salah satu konsep tersebut menjadi landasan utama dari konsep pengembangan bangunan hemat energi.
Dengan dipahami betul bahwa mengaplikasikan disain bangunan hemat energi maka dampak positifnya akan langsung didapatkan oleh setiap pengguna, yaitu besaran konsumsi energi akan berkurang.
Dalam pemakaian energi listrik, bangunan publik merupakan sektor konstruksi yang ketiga terbesar di wilayah Sumatera, dimana konsumsi energi rata-rata sebesar
12% dari energi listrik yang tersedia dengan pertumbuhan rata-rata pengguna energi listrik diperkirakan sebesar 11,60% pertahun, dimana hal tersebut sangat berbanding terbalik dengan ketersediaan sumber energi oleh pemerintah oleh PLN khususnya daerah Sumatera Utara dengan daya mampu sebesar 1.431 MW dan beban pucak mencapai 1.868 MW, dengan defisit energi listrik sebesar 300 MW dari kebutuhan yang diperlukan sebesar 30%-35% (600MW) cadangan pasokan energi listrik pada tahun 2015 dalam memenuhi kebutuhan daya energi tersebut.
Sebagai salah satu contoh bangunan publik di Indonesia, khususnya di Kota Medan yang tidak diberi prioritas dalam pembangunan fasilitas publik khususnya dalam bidang pemanfaatan energi secara effisien dan mandiri. Tidak diberikannya prioritas tersebut mengakibatkan sebagian besar fasilitas ini mengkonsumsi energi yang cukup besar dalam penggunaannya sehingga upaya penyelamatan lingkungan di dalam sektor energi sangat sulit diterapkan, seperti memasang sistem energi terbarukan, produk-produk energi yang lebih efisien dan memperbaiki keseluruhan permukaan bangunan secara signifikan untuk dapat membantu meningkatkan kesehatan dan lingkungan kegiatan publik.
Perlunya dilakukan penelitian terhadap gedung DPRD Kota Medan sebagai salah satu bangunan publik di kota Medan, agar dapat dihasilkan bangunan dengan efesiensi energi yang lebih baik, berdasarkan pada proses dari pelaksanaan bangunan yang telah dilakukan, evaluasi rancangan dan melihat segala aspek lain pada penggunaan energi bangunan gedung tersebut dengan penekanan pada penggunaan energi non-
konvensional dan konversi energi, khususnya penggunaan energi terbarukan yang merupakan semangat dan visi arsitektur berkelanjutan.
Diharapkan dengan hasil rancangan bangunan arsitektur hemat energi yang akan diterapkan pada bangunan DPRD Kota Medan nantinya menjadikan sebuah bangunan dengan arsitektur yang berlandaskan pada pemikiran meminimalkan penggunaan energi melalui fasade tanpa membatasi atau merubah fungsi dan struktur bangunan, kenyamanan maupun produktivitas penggunanya pada bangunan tersebut sebagai arsitektur hemat energi berdasarkan prinsip konservasi energi (sumber tidak terbaharukan).
1.2 Perumusan Masalah
Pola penghematan terhadap energi (efisiensi energi) bukan berarti mengurangi segala aktifitas terkait penggunaan energi yang berdampak pada pengurangan kualitas hidup, seperti kenyamanan dan produktifitas kerja. Melainkan melakukan penghematan energi dengan mengoptimalkan penggunaan energi sesuai dengan tingkat kebutuhan.
Sehingga permasalahannya yang akan dirumuskan adalah bagaimana konsumsi energi pada gedung DPRD Kota Medan, pengaruh fasade bangunan terhadap konsumsi energi pada gedung DPRD Kota Medan, bagaimana rancangan fasade bangunan yang dapat menghemat penggunaan energi, dan faktor-faktor apa saja yang perlu
diperhatikan dan bertolak dari permasalahan-permasalahan tersebut, maka melalui tesis ini penulis ingin memaparkan beberapa hal terkait permasalahan tersebut.
1.3 Tujuan
Bertitik tolak dari permasalahan-permasalahan dalam penelitian ini, penulis uraikan tujuan dari penelitian ini berupa:
1. Evaluasi besaran penggunaan energi pada gedung DPRD Kota Medan berdasarkan batas standar penggunaan energi bangunan gedung.
2. Pengaruh fasade bangunan gedung DPRD Kota Medan terhadap besaran penggunaan energi pada bangunan berdasarkan standar nasional Indonesia tentang konservasi energi pada bangunan.
3. Penerapan desain dengan pendekatan konsep hemat energi pada fasade gedung DPRD Kota Medan dan kaitannya terhadap penggunaan energi pada bangunan nantinya.
1.4 Manfaat
Dalam penelitian terdapat dua manfaat yang ingin dicapai peneliti dalam menulis tesis ini, yaitu:
1. Manfaat teoritis
Meningkatkan potensi penghematan energi melalui fasade bangunan, membantu penelitian di bidang arsitektur dan teknologi desain di Kota Medan.
2. Manfaat praktis
Dengan adanya perancangan bangunan yang effiesien terhadap energi di kota Medan dapat diupayakan menuju karya yang dengan penghematan energi dan ramah terhadap lingkungan. Selain itu, juga dapat memberi masukan tentang peluang penghematan energi yang dapat dilakukan pada gedung DPRD Kota Medan melalui fasade bangunan.
1.5 Keluaran
Dalam melakukan penelitian, maka keluaran tesis ini antara lain:
1. Besarnya pengaruh fasade bangunan gedung DPRD Kota Medan terhadap effisiensi penggunaan energi bangunan.
2. Konsep desain arsitektur hemat energi pada fasade bangunan gedung DPRD Kota Medan.
1.6 Metodologi
Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode penelitian kuantitatif dan kualitatif deskriptif, metode kuantitatif pada penelitian bukan merupakan bilangan, tetapi berupa ciri-ciri, keadaan atau gambaran dari kualitas gedung DPRD Kota Medan yang diteliti. Sedangkan metoda kualitatif deskriptif dilakukan dengan cara studi literatur, pengumpulan data, pengolahan data, diagnosis, konsep desain dan kesimpulan.
1.6.1 Data
Adapun pengumpulan data yang dilakukan terdiri dari:
1. Data kuantitatif, yaitu data yang berbentuk angka-angka atau data yang dapat dihitung, seperti data konsumsi energi dengan tujuan untuk mengetahui penggunaan energi listrik, sehingga konsumsi listrik disetiap ruangan dapat diketahui.
2. Data kualitatif, yaitu data-data uraian dan gambar, dalam hal ini berupa denah dan spesifikasi gedung untuk mengetahui nama ruangan dan pola aktivitas di setiap ruangan yang ada di gedung DPRD Kota Medan dan data yang diperoleh dari studi literatur dengan referensi buku, jurnal, diktat, dan internet yang relevan.
1.6.2 Urutan kerja dan prosedur
Prosedur penelitian yang dilakukan pada penelitian ini yaitu tahap persiapan, tahap pendahuluan, tahap pengumpulan data, tahap pengolahan data, tahap analisis, tahap konsep rancangan dan tahap kesimpulan. Studi literatur yang diambil dari standar-standar definisi dan fungsi bentuk bangunan, nilai-nilai standar kebutuhan energi, definisi, fungsi efisiensi dan konservasi energi. Selain mengkaji literatur, dilakukan observasi lapangan untuk mendapatkan data lapangan. Data lapangan yang diperolah dan diagnosis dengan cara dibandingkan dengan kajian literatur yang sudah dipelajari. Seperti terlihat pada Gambar 1.1.
Gambar 1.1 Skema Metodologi Penelitian pada Fasade Gedung DPRD Kota Medan Sumber: Penulis
Dari skema diatas dapat dijelaskan bahwa teori-teori yang terkait akan dibandingkan dengan data-data yang didapat dari hasil observasi data dan gambar tersebut untuk mendapatkan permasalahan konsumsi energi yang terdapat pada fasade
DIAGNOSIS RANCANGAN DIAGNOSIS ENERGI BANGUNAN
Diagnosis Gedung DPRD Kota Medan Data Teoritis
1. Bangunan Hemat Energi 2. Fasade Bangunan
Konsep Fasade
Teori Arsitektur Hemat Energi
Data Fisik & Data Gambar 1. Data bangunan penelitian 2. As Built Drawing dan
Photo
Fasade Hemat Energi Standart Nasional
Indonesia (SNI)
Observasi
Diagnosis fasade bangunan dengan cara :
1. Diagnosis bentuk dan penggunaan material pada fasade bangunan.
2. Simulasi desain fasade dengan ecotech.
Diagnosis penggunaan energi dengan cara : 1. Pengukuran konsumsi
energi.
2. Perhitungan besaran konsumsi energi pada bangunan.
Konsep fasade bangunan dengan cara : 1. Konsep bentuk dan penggunaan
material pada fasade bangunan.
2. Simulasi konsep desain fasade dengan ecotech.
Konsep Fasade Awal Gedung DPRD Kota Medan Fasade Hemat Energi
Fasade Bangunan
Alternatif Konsep Perancangan 1 (Pertama)
Alternatif Konsep Perancangan 2 (Kedua)
Alternatif Konsep Perancangan Seterusnya
KONSEP PERANCANGAN AKHIR
RUMUSAN DAN PENGUJIAN DIAGNOSIS
KONSEP DESAIN
bangunan gedung DPRD Kota Medan yang digunakan dalam membentuk diagnosis awal.
Diagnosis data dilakukan dengan dua tahapan berbeda, dimana data teoritis didiagnosis dengan basis teori dari tema bangunan hemat energi berdasarkan teori-teori sebagai rujukan penelitian, yaitu teori dan interpretasi tentang fasade dan bangunan hemat energi dan setelah mendapatkan hasil diagnosis yang akurat, maka ditariklah kesimpulan apakah sesuai dengan pembahasan mengenai bangunan hemat energi.
Sedangkan konsep didapatkan dengan mengkombinasikan diagnosis masalah dan konsep rancangan dari bangunan fisik fasade gedung DPRD Kota Medan dan bangunan hemat energi serta konsep elemen perancangan fasade sebagai rumusan dan kriteria perancangan pada fasade gedung DPRD Kota Medan yang hemat energi.
Kajian konsep berfungsi untuk mengevaluasi tingkat konsumsi energi dan bentukan fasade gedung DPRD Kota Medan dan melihat perbaikan dan penambahan apa saja yang dapat dilakukan untuk penyempurnaan konsep bangunan tersebut menjadi bangunan dengan fasade hemat energi. Kajian ini dapat berlangsung berulang kali untuk penyempurnaan menuju konsep akhir.
Konsep yang diterapkan dalam desain dapat dikeluarkan setelah konsep dinilai cukup sempurna dan dipakai dalam mendesain proyek seperti keluaran akhir dan konsep merupakan sebagai tindakan penghematan energi konsumsi energi pada fasade gedung DPRD Kota Medan dan rencana desain dalam bentuk penyempurnaan konsep bangunan awal menjadi bangunan dengan fasade hemat energi dan teruji. Dimana hasil
tersebut merupak proses yang berlangsung berulang kali dalam penyempurnaan menuju konsep akhir.
1.7 Sistematika Pembahasan
Pembahasan dalam tesis perancangan ini terbagi dalam beberapa bab disertai sub-babnya masing-masing setiap bab akan menyajikan pembahasan yang berkaitan dengan obyek rancangan, untuk kemudian akan diaplikasikan kedalam rancangan bangunan gedung DPRD Kota Medan. Sistematika pembahasan meliputi bab-bab:
BAB I. PENDAHULUAN, berisi tentang penghematan energi dan objek penelitian yaitu gedung DPRD Kota Medan, yang didalamnya meliputi latar belakang objek, latar belakang penekanan desain, permasalahan yang ada, tujuan dan lingkup perancangan serta bahasan studi yang akan dibahas dalam bab ini.
BAB II.KAJIAN PUSTAKA, bersi kajian literatur, kerangka pemikiran dan strategi desain dalam penelitian, pada bagian-bagian yang penting dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: Teori-teori utama dan teori pendukung dalam penjelasan tentang bangunan gedung dan bangunan hemat energi khusus fasade pada bangunan.
BAB III. DESKRIPSI GEDUNG DPRD KOTA MEDAN, berisi penggambaran dan uraian tentang pembangunan yang telah dibuat dalam proses pelaksanaan hingga menjadi suatu bangunan yang berfungsi baik, sehingga berdasarkan hasil tersebut pula diperoleh gambaran yang jelas terhadap objek rancangan secara kompleks dan berkesinambungan. Studi kasus juga memperkuat beberapa aspek yang dibutuhkan
untuk memberikan gambaran bentuk dan hasil rancangan perencanaan sebagai wujud dan bentuk susunan ruang dan bentuk berdasarkan fungsi-fungsi yang diterapkan BAB IV. DIAGNOSIS FASADE GEDUNG DPRD KOTA MEDAN, berisi tinjauan kondisi dan masalah rancangan jika dilihat dari hasil pembangunan dan pengaruhnya terhadap gedung DPRD Kota Medan dijadikan lokasi penelitian, lokasi tapak yang meliputi peraturan bangunan, analisis proyek, fasilitas-fasilitasnya, jenis pengguna dan kegiatannya, persyaratan arsitekturnya, bentukan fasade serta program ruang dalam bangunan gedung publik.
BAB V. KONSEP RANCANGAN FASADE GEDUNG DPRD KOTA MEDAN, berisi tentang konsep perancangan dengan pendekatan fasade hemat energi dari hasil analisis masalah gedung DPRD Kota Medan. Kriteria fasade hemat energi yang dipakai untuk mendapatkan rekomendasi desain yang dielaborasikan pada simulasi rancangan berupa bentuk fasade dan hubungan ruang bangunan.
BAB VI. DESAIN FASADE BANGUNAN YANG EFFISIEN TERHADAP PEMAKAIAN BEBAN ENERGI, berisi tentang pengujian hasil rancangan berupa hasil penilaian rancangan yang akan dikembangkan lebih dalam terhadap konsep rancangan fasade yang telah dibuat sebelumnya.
BAB VII. EVALUASI AKHIR DAN REKOMENDASI, berisi kesimpulan dari tesis perancangan dan saran untuk perancangan dan penelitian yang menggunakan pendekatan konsep asritektur hemat energi selanjutnya.
1.8 Kerangka Konseptual
Urutan proses kerja dalam penelitian ini dijelaskan pada Gambar 1.2.
Gambar 1.2 Skema Sistematika Penulisan Tesis Sumber: Penulis
Latar Belakang
Permasalahan
Maksud &
Tujuan
Metode Penelitian
Diagnosis
Rumusan dan Konsep
Pengujian
Desain
1. Konsep bangunan hemat energi sebagai basis desain,
2. Strategi konservasi energi pada bangunan sebagai penerapan efisiensi melalui fasade bangunan.
1. Bagaimana pengaruh fasade bangunan terhadap konsumsi energi pada gedung DPRD Kota Medan,
2. Bagaimana rancangan fasade bangunan yang effisien dalam penggunaan energi,
3. Faktor-faktor apa saja yang perlu diperhatikan dan bertolak dari permasalahan-permasalahan tersebut
1. Diagnosis pengaruh besaran konsumsi energi melalui fasade gedung DPRD kota Medan berdasarkan standarisasi bangunan hemat energi yang berlaku di Indonesia,
2. Diagnosis fasade gedung DPRD Kota Medan terhadap penggunaan energi berdasarkan simulasi dan data konsumsi energi.
1. Evaluasi besaran konsumsi energi pada gedung DPRD Kota Medan berdasarkan batas standar penggunaan energi bangunan gedung.
2. Pengaruh fasade bangunan gedung DPRD Kota Medan terhadap besaran penggunaan energi pada bangunan berdasarkan standar nasional Indonesia tentang konservasi energi pada bangunan.
3. Menghitung besaran efisiensi energi melalui desain fasade bangunan hemat energi pada gedung DPRD Kota Medan.
Penerapan desain dengan pendekatan konsep hemat energi pada fasade gedung
1. Konsep effisiensi energi pada fasade gedung DPRD Kota Medan, 2. Konsep desain energi pada fasade hemat energi pada gedung DPRD Kota
Medan berdasarkan simulasi data konsumsi energi.
1. Hasil rancangan fasade gedung DPRD Kota Medan berdasarkan pendekatan desain hemat energi.
2. Effisiensi energi pada desain fasade bangunan gedung DPRD Kota Medan terhadap konsumsi energi dalam bangunan.
Tesis Desain
Evaluasi Akhir & Rekomendasi Studi Proyek
Deskripsi Proyek Survey
Pengumpulan Data Data Teoritis Literatur & Gambar Kerja
Data Praktis Observasi
Kajian Pustaka Fasade Bangunan Bangunan Hemat Energi
2.1 Teori Fasade
Fasade atau facade (dalam bahasa inggris) berdasarkan etimologis memiliki akar yang cukup panjang. Facade berasal dari bahasa prancis, yaitu facade, yang diambil dari bahasa italia facciata atau faccia. Faccia sendiri berasal dari bahasa latin facies, yang selanjutnya berkembang menjadi face (bahasa inggris yang berarti wajah) dalam dunia arsitektur fasade bangunan berarti wajah, bagian muka atau depan bangunan.
Fasade atau bagian tampak bangunan adalah unsur yang tidak dapat dihilangkan dari satu produk desain arsitektur dan bahkan merupakan bagian terpenting dari satu karya arsitektur karena elemen tampak inilah yang diapresiasi atau dilihat pertama kali.
Fasade bangunan merupakan selubung bangunan yang sering terkena sinar matahari setelah atap bangunan. Untuk iklim tropis lembab di Indonesia selain kelembaban udara, dan pengaruh kecepatan angin, maka radiasi matahari merupakan faktor utama yang akan dihadapi oleh fasade bangunan baik fasade bangunan yang tembus cahaya maupun bangunan yang tidak tembus cahaya atau opague.
Fasade adalah dinding terluar suatu bangunan, melalui fasade kita bisa mendapat gambaran tentang fungsi- fungsi bangunan, selain itu fasade juga berfungsi sebagai alat perekam sejarah peradaban manusia. Dengan mengamati dan mempelajari desain
fasade suatu bangunan, kita bisa mempelajari kondisi sosial budaya, kehidupan spiritual, bahkan keadaan ekonomi dan politik pada masa tertentu.
Fasade masih tetap menjadi elemen arsitektur terpenting yang mampu menyuarakan fungsi dan makna sebuah bangunan. Fasade juga menyampaikan keadaan budaya saat bangunan itu dibangun, fasade mengungkapkan kriteria tatanan dan penataan, dan berjasa memberikan kemungkinan dan kreativitas dalam ornamen dan dekorasi.
Sebuah fasade menjadi enak dipandang jika setiap elemen pembentuk dirancang selaras satu sama lain. Keselarasan itu mencakup skala, komposisi, bentuk, warna, material, serta konsistensi penerapan salah satu gaya arsitektur. Posisi fasade menjadi sangat penting jika intensitasnya cukup tinggi untuk dilihat atau dinikmati publik.
Fasade utama umumnya berada dibagian muka bangunan, dengan fungsi fasade bangunan antara lain:
1. Fasade sebagai eksterior bangunan, yakni menjadi bagian dari eksterior bangunan membuat fasade menjadi pembatas ruang dalam lingkungan sekitarnya, dengan fungsi untuk membedakan hierarki ruang, membatasi pandangan, meredam kebisingan dan mengatasi iklim/cuaca
2. Fasade sebagai citra pertama, yakni fasade menjadi penting karena bagian ini pertama kali dilihat orang. Perlu desain semenarik mungkin agar menimbulkan kesan yang baik dan mendalam penikmat. Secara visual fasade mencitrakan konsep desain bangunan secara keseluruhan, melalui fasade
seorang arsitek atau pemilik bangunan hendak menyampaikan suatu pesan terhadap publik penikmatnya.
3. Fasade sebagai kulit bangunan, yakni berfungsi sebagai lapisan terluar bangunan, fasade juga menjadi shading atau peneduh bagi ruang dalam, dengan menghasilkan bayangan yang terbentuk dari dinding, teritisan, kisi- kisi, pintu-jendela, dan sebagainya. Bayangan inilah yang meneduhi ruang didalamnya sehingga lebih sejuk.
2.1.1 Elemen fasade
Berdasarkan komposisi yang terdapat pada sebuah bangunan didetailkan kedalam bagian-bagian yang penting dari sebuah fasade yang terdiri dari:
1. Bukaan (pintu dan jendela)
Pintu merupakan juga salah satu elemen bangunan yang berfungsi sebagai akses sirkulasi langsung antar ruangan di dalam bangunan, selain itu juga sebagai sirkulasi cahaya alami atapun sirkulasi udara dari luar bangunan atau sebaliknya. Sedangkan jendela merupakan salah satu elemen bangunan yang berfungsi sebagai sirkulasi baik itu cahaya alami ataupun sirkulasi udara dari luar ruangan atau sebaliknya.
Hal terpenting dalam pemilihan bentuk bukaan udara adalah pengaruhnya terhadap arah dan kecepatan gerak udara agar dapat diperoleh kenyaman termal.
Arah udara merata dalam ruang. Syarat pemilihan bentuk bukaan udara pada fasade yang dapat menunjang kenyamanan termal, yaitu:
a. Desain bukaan yang fleksibel, dengan fleksibelitas buka-tutup maka dapat diatur arah, kecepatan, dan volume udara yang bersirkulasi dalam ruang.
b. Luas bukaan yang dapat menunjang kelancaransirkulasi udara, terdapat syarat minimal luas bukaan udara, yaitu 60%-80% luas fasade atau 20%
luas ruang.
2. Dinding
Dinding sebagai elemen pada bangunan yang berfungsi sebagai pembatas atau pelindung yang berbentuk permukaan menerus. Selain itu, dinding juga merupakan pemisah ruang yang bisa bersifat sebagai struktur ataupun sebagai elemen estetika.
3. Atap
Atap merupakan elemen rumah yang berada paling atas dan berfungsi sebagai pelindung utama bangunan. Atap merupakan mahkota bangunan yang dianggap badan bangunan, yaitu dinding. Sebagai negara tropis, atap di Indonesia semestinya mendapat perhatian khusus sehingga fungsinya dapat bekerja dengan baik terhadap pengaruh konsumsi energi pada bangunan.
4. Teritisan (sun shading)
Teritisan atau biasa disebut sun shading merupakan elemen bangunan yang berfungsi sebagai pelindung kusen pintu dan jendela berupa atap tambahan.
Di Indonesia sendiri sun shading dibutuhkan karena faktor iklim, yakni iklim tropis yang memiliki curah hujan tinggi dan suhu cenderung panas.
2.1.2 Komposisi fasade
Elemen-elemen yang terdapat pada sebuah bangunan didetailkan kedalam bagian dari sebuah bentukan fasade yang terdiri dari:
1. Proporsi
Proporsi merupakan hubungan antar bagian dari suatu desain atau hubungan antara bagian dengan keseluruhan.
2. Bentuk
Dalam arsitektur, bentuk selalu dihubungkan dengan wujud, yaitu sisi luar karakteristik atau konfigurasi permukaan suatu bentuk tertentu. Yang dibedakan kedalam 2 bentuk bagian, yaitu:
a. Fasade geometrik
Bentuk geometrik yang paling banyak ditemukan adalah persegi, kotak, lingkaran, juga segitiga. Masing-masing bentuk dapat digunakan tidak hanya sebagai bidang dinding, tetapi berlaku pada bentuk atap dan bukaannya. Unsur garis biasanya hadir dalam pola geometris. Fasade geometrik terutama tampil dalam bentuk persegi dan kotak kini menjadi tren, mengikuti gaya minimalis yang praktis.
b. Fasade volumetrik
Fasade jenis ini menerapkan bentuk-bentuk tiga dimensi seperti kubus, bola, limas. Bentuk bervolume cenderung dikombinasikan pada satu bidang fasade.
3. Material
Material atau bahan adalah zat atau benda dimana sesuatu dapat dibuat darinya atau barang yang dibutuhkan untuk membuat sesuatu. Pada sebuah bangunan, penggunaan material dapat dikelompokkan dalam beberapa bagian dari sebuah fasade, yaitu:
a. Bukaan (pintu dan jendela)
Material penutup pintu dan jendela dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua) bagian yaitu material alami, contohnya kayu dan bambu dan material pabrikan, contohnya aluminium dan kaca.
b. Dinding
Seperti juga material pintu dan jendela, bahan dinding dapat dibedakan menjadi 2 (dua) bagian, yaitu material alami, contohnya batu alam, batu bata, kayu, bambu, dam material pabrikasi, contohnya metal, kaca, GRC, aluminium composite panel, semen dan bata ringan.
c. Atap
Hal yang dilakukan setelah menentukan bentuk atap bangunan adalah menentukan bahan penutup atap. Bahkan untuk penutup atap dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua) bagian yaitu material alami, contohnya
genteng tanah liat, atap sirap dan material pabrikasi, contohnya genteng keramik, genteng beton, genteng metal, genteng fiber semen, polikarbonat dan kain terpal.
d. Teritisan (sun shading)
Pada bagian bangunan yang dirancang sebagai bagian terluar bangunan yang diharapkan mampu menangkal sinar matahari langsung. Pada bagian ini dijuga dibagi dalam 2 (dua) bagian yaitu material alami, contohnya bilah papan, bambu, tanaman rambat dan material pabrikasi, contohnya besi hollow, aluminium, kaca dan baja ringan.
4. Warna
Warna dapat mempengaruhi bobot visual suatu bentuk. Warna dapat berperan untuk memperkuat bentuk dan memberikan ekspresi kepada pikiran atau jiwa manusia. Warna dapat menciptakan suasana yang kita harapkan. Secara garis besar pengelompokan warna, yaitu:
a. Warna netral
Merupakan warna yang tidak lagi memiliki kemurnian warna atau dengan kata lain bukan merupakan warna primer maupun sekunder. Warna ini merupakan campuran ketiga komponen warna sekaligus, tetapi tidak dalam komposisi yang sama.
b. Warna kontras atau kontemporer
Merupakan warna yang berkesan berlawanan satu sama lainnya. Contoh warna kontras adalah warna merah dengan hijau, kuning dengan ungu dan biru dengan jingga.
c. Warna panas
Merupakan kelompok warna dalam rentang setengah lingkaran didalam lingkaran warna mulai dari merah hingga kuning. Warna ini menjadi simbol, riang, semangat, marah, dsb.
d. Warna dingin
Merupakan kelompok warna dalam rentang setengah lingkaran didalam lingkaran warna mulai dari hijau hingga ungu. Warna ini menjadi simbol kelembutan, sejuk, nyaman, dsb. Seperti yang terlihat di lingkaran warna pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Lingkaran Warna Berdasarkan Teori Brewster Sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/warna
2.2 Konsumsi Energi pada Bangunan
Konsumsi energi adalah besarnya energi yang digunakan oleh bangunan gedung dalam periode waktu tertentu dan merupakan perkalian antara daya dan waktu operasi (kWh/bulan atau kWh/tahun).
Energi merupakan besaran yang kekal, artinya enegi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari bentuk satu ke bentuk yang lain. Pelaksanaan penghematan energi oleh pengguna sumber energi dan pengguna energi dilakukan melalui:
1. Sistem tata udara 2. Sistem tata cahaya 3. Peralatan pendukung 4. Proses produksi
5. Peralatan pemanfaat energi utama
Salah satu ukuran hemat tidaknya suatu bangunan dalam memakai energi adalah intensitas konsumsi energi, yang merupakan perbandingan antara konsumsi energi dengan satuan luas bangunan gedung. Konsumsi energi listrik adalah istilah yang digunakan untuk mengetahui besarnya pemakaian energi pada suatu sistem (bangunan).
Pada hakekatnya intensitas konsumsi energi ini adalah hasil bagi antara konsumsi energi total selama periode tertentu dengan luasan bangunan. Satuannya adalah kWh/m2 per tahun. Pemakaian istilah ini telah ditetapkan di berbagai negara-negara di kawasan seperti ASEAN dan APEC.
Menurut hasil penelitian yang dilakukan, target besarnya intensitas konsumsi energi listrik untuk Indonesia dibagi dalam beberapa peruntukan, yaitu:
1. Untuk perkantoran (komersil): 240 kWH/m2 per tahun 2. Untuk pusat belanja: 330 kWH/m2 per tahun 3. Untuk hotel/ apartemen: 300 kWH/m2 per tahun 4. Untuk rumah sakit: 380 kWH/m2 per tahun
Kategori diatas berdasarkan jumlah energi yang digunakan per tahun (kWH), luas lantai total (m2) dan jam operasi per tahun (2000 jam). Dalam menghitung konsumsi listrik pada bangunan gedung, ada beberapa istilah yang digunakan, yaitu:
1. Intensitas konsumsi listrik per satuan luas kotor (gross) gedung.
2. Luas kotor (gross) adalah luas total gedung yang dikondisikan (berAC) ditambah dengan luas gedung yang tidak dikondisikan.
3. Konsumsi listrik per satuan luas total gedung yang dikondisikan (net).
4. Konsumsi listrik per satuan luas ruang dari gedung yang disewakan.
Istilah-istilah tersebut di atas dimaksudkan sebagai alat pembanding besarnya intensitas konsumsi antara suatu luasan dalam bangunan terhadap luasan lain. Besarnya target konsumsi di atas merupakan nilai intensitas konsumsi listrik per satuan luas bangunan gedung yang dikondisikan (net). Adapun perhitungan dari intensitas konsumi energi yaitu:
IKE = kWH total
Luas Bangunan ... (2.1)
Setelah didapat besaran nilai intensitas konsumsi energi, maka dilihat hasil tersebut kedalam standar yang telah ditetapkan untuk melihat apakah bangunan tersebut telah memenuhi ketentuan yang telah ditetapkan seperti yang terdapat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Standard Intensitas Konsumsi Energi Tabel 2.1 (Lanjutan)
Kriteria
Ruang ber- AC (kWh/m2/thn) (kWh/m2/bln)
Ruang tanpa AC (kWh/m2/thn) (kWh/m2/bln)
Keterangan
Sangat Efisien
50.04 s.d 95.04
(4.17 s.d 7.92) 0.84 s.d 1.67
Desain gedung sesuai standar tata cara perencanaan teknik konservasi energi, pengoperasian peralatan energi dengan menerapkan prinsip menejemen energi, pemeliharaan gedung dan peralatan energi dilakukan sesuai prosedur
Efisien
95.05 s.d 144.96
7.92 s/d 12.08 1.67 s.d 2.50
Pengelolaan gedung/peralatan energi dilakukan dengan prinsip menejemen energi, pemeliharaan gedung dan peralatan energi dilakukan sesuai prosedur, effisiensi penggunaan energi masih mungkin ditingkatkan melalui penerangan sistem menejemen energi terpadu.
Cukup Efisien
144.96 s.d 174.97
12.08 s.d 14.58
-
Penggunaan energi cukup effisien namun masih memiliki peluang konservasi energi, perbaikan effisiensi melalui pemeliharaan bangunan dan peralatan energi masih dimungkinkan.
Tabel 2.1 (Lanjutan)
Kriteria
Ruang ber- AC (kWh/m2/thn) (kWh/m2/bln)
Ruang tanpa AC (kWh/m2/thn) (kWh/m2/bln)
Keterangan
Agak Boros
174.96 s.d 230.04
14.58 s.d 19.17
-
Pengoperasian dan pemeliharaan gedung belum mempertimbangkan prinsip- prisnsip manajemen energi, audit energi perlu dipertimbangkan untuk menentukan perbaikan effisiensi yang mungkin dilakukan.
Boros
230.04 s.d 285
19.17 s.d
23.75 2.50 s.d 3.34
Desain bangunan maupun peralatan dan pengoperasian gedung belum mempertimbangkan konservasi energi Audit energi perlu dilakukan untuk memenuhi langkah-langkah perbakan sehingga pemborosan energi dapat dihindari.
Sangat Boros
285 s.d 450
(23.75 s.d 37.75)
3.34 s.d 4.17
Instalasi peralatan, desain pengoperasian dan pemeliharaan tidak mengacu pada penghematan energi.
Sumber: Sujatmiko, 2008
2.2.1 Performa energi pada bangunan
Secara umum kinerja energi suatu bangunan akan mensimulasi kinerja komponen bangunan, sehingga saling mempengaruhi dalam proses analisa dan optimasi.
Komponen utama konsumsi energi pada bangunan yang terbagai menjadi dua bagian yaitu komponen HVAC (Heating Ventilation Air Conditioning) dan komponen yang berkaitan dengan peralatan pada bangunan, terlihat pada Gambar 2.2
Gambar 2.2 Komponen Utama dari Konsumsi Energi pada Bangunan Sumber: Hui, C. M., (1996)
Untuk mensimulasikan kinerja dan komponen pada bangunan dilakukan dalam beberapa cara, yaitu:
1. Cara Pengukuran
Untuk mengukur kinerja energi suatu bangunan dengan cara yang seragam digunakan indikator semacam intensitas konsumsi energi yaitu konsumsi
Total Konsumsi Energi pada Bangunan
Kinerja pada Bangunan
Tata Letak Bangunan
Jendela
Dinding
Atap
Sistem Pencahayaan
Lampu
Sistem HVAC
Sistem HVAC
Peralatan HVAC
Kinerja pada Peralatan Bangunan
Tenaga Listrik dan
Distribusi
Trafo
Distribusi Listrik
Generator Set
Peralatan Kantor
Peralatan Kantor
Peralatan Servis Bangunan
Lift
Peralatan Lain Komponen Bangunan
yang Berhubungan Sistem HVAC
energi tahunan bangunan dibagi luasan lantai kotor (kWh/m2/tahun). Namun hal ini dapat menyebabkan terjadinya kesalahan interpretasi sebab pada bangunan banyak terdapat daerah yang tidak terkondisi (conditioned) yang bukan merupakan area produktif seperti areal parkir, core dan selasar. Oleh sebab itu intensitas konsumsi energi ditunjukkan dalam konsumsi energi perluasan conditioned.
2. Kinerja energi, kinerja termal dan kinerja environmental
Ketiga istilah kinerja energi, kinerja termal dan kinerja enviromental ini sering disebutkan dalam literatur untuk menjelaskan perilaku thermofisika suatu bangunan dan komponennya sebagai bagian dari kinerja total bangunan.
Gambar 2.3 Konsep Kinerja Bangunan Sumber: Hui, C. M., (1996)
Pada Gambar 2.3 menjelaskan adanya integrasi dari ketiga istilah kinerja bangunan dan adanya keterkaitan satu sama lain terhadap suatu bangunan, dimana istilah kinerja termal umumnya dipakai untuk menjelaskan beban termal (cooling dan heating) dan memproyeksikan energi yang diperlukan oleh peralatan untuk mengatasi beban ini. Kinerja energi merujuk pada
Kinerja Energi
Kinerja Lingkungan Kinerja Termal
konsumsi energi oleh bangunan dan seluruh komponennya. Sedangkan kinerja enviromental lebih bersifat umum yaitu berhubungan dengan faktor-faktor indoor seperti thermal comfort, pencahayaan, pergerakan udara, kualitas udara dan akustik.
3. Beban energi pada bangunan gedung
Berdasarkan beban energi terpakai dalam bangunan, kita dapat melihat besaran energi yang terpakai pada bangunan yang dapat dihitung berdasarkan konsumsi energi dibagi kedalam beberapa bagian, yaitu:
a. Pencahayaan
Pencahayaan adalah beban penting yang pasti ada pada suatu plant.
Pencahayaan yang digunakan bisa bermacam-macam baik dari jenis lampu maupun ukuran daya yang digunakan, tergantung dari fungsi dan kebutuhan ruang.
b. Pengkondisian Udara
Pengkondisian udara adalah proses perlakuan terhadap udara didalam bangunan yang meliputi suhu, kelembaban, kecepatan dan arah angin serta distribusinya untuk menciptakan kenyamanan bagi penghuninya. Dengan demikian pengkondisian udara sebenarnya tidak hanya berarti menurunkan suhu (cooling) tetapi juga menaikkan suhu (heating).
1 BTUH (British Thermal Unit Hour) adalah pemakaian energi sebesar 1 BTU dalam waktu 1 jam. Sedang 1 BTU sendiri adalah panas yang
diperlukan oleh 1 pon air untuk naik suhu 1 derajat Fahrenheit pada suhu 39,2 oF, diketinggian permukaan laut. Panas yang dikeluarkan oleh sebatang korek api yang menyala dan setara dengan 0,293 Wh.
c. Sistem transportasi vertikal dalam bangunan
Dalam rancangan, instalasi dan pemeliharaan untuk berbagai peralatan lift sangat bergantung terhadap peraturan dan ketentuan daerah setempat. Di Indonesia rekomendasi penggunaan lift diberikan oleh departemen ketenagakerjaan, karena menyangkut kesehatan dan keselamatan kerja orang yang ada pada bangunan tersebut.
Ketentuan rancangan juga berkaitan dengan dimensi ruang, mesin, akses yang diperlukan, pencahayaan dan ventilasi, tetapi pada dasarnya menuntut disediakannya suatu sistem peralatan, baik yang manual maupun yang otomatis, sehingga lift dapat secara aman dioperasikan untuk kepentingan umum.
Kebutuhan daya listrik untuk transportasi vertikal tergantung dari kapasitas, kecepatan dan jumlah lantai yang dilayani, dimana jika penggunaan lift lebih dari satu buah, maka daya listrik yang digunakan dikalikan faktor daya yang telah ditentukan. Sedangkan kebutuhan lift pada perancangan bangunan sangat tergantung pada tingkat kebutuan pengguna dan fungsi bangunan tersebut.
2.2.2 Mengenali kemungkinan peluang hemat energi
Hasil pengukuran selanjutnya ditindaklanjuti dengan perhitungan besarnya intensitas konsumsi energi dan penyusunan profil penggunaan energi bangunan.
Besarnya konsumsi energi hasil perhitungan dibandingkan dengan intensitas konsumsi energi standar atau target intensitas konsumsi energi. Apabila hasilnya ternyata sama atau kurang dari target konsumsi energi, maka kegiatan evaluasi energi dapat dihentikan atau bila diteruskan dengan harapan dapat diperoleh konsumsi energi yang lebih rendah lagi. Namun sebaliknya jika hasilnya lebih besar dari target konsumsi energi berarti ada peluang untuk melanjutkan proses evaluasi energi berikutnya guna memperoleh penghematan energi.
2.3 Pendekatan Energi Pada Bangunan
Peran energi dalam arsitektur sangat luas pada proyek bangunan komersial, dimana untuk kebutuhan energi perlu dihitung secara rinci atau paling tidak dipikirkan beberapa hal yang menjadi penilaian.
2.3.1 Sistem pencahayaan pada bangunan
Pencahayaan pada bangunan adalah aspek yang sangat penting, dimana keberadaan cahaya yang mencukupi didalam bangunan akan berdampak pada peningkatan fungsi bangunan secara maksimal. Artinya bangunan tidak hanya dapat difungsikan pada siang hari, tetapi juga pada malam hari manakala matahari tidak
bersinar. Dengan perencanaan dan perancangan yang tepat, cahaya matahari dapat diteroboskan kedalam bangunan sehingga keadaan didalam bangunan menjadi terang.
Memanfaatkan sinar matahari dan bulan secara maksimal akan sangat mendukung terjadi penghematan energi. Adapun pencahayaan dalam bangunan terdiri atas:
1. Pencahayaan alami
Beberapa kelebihan sinar matahari yaitu bersifat alami, berlimpah, gratis dan terbaharukan, memiliki spectrum cahaya yang lengkap, tetapi juga dengan intensitas cahaya yang tidak mudah diatur dan dapat menyilaukan atau sangat redup, memiliki daya panas dan kimiawi yang diperlukan bagi makhluk hidup dibumi, dinamis, dimana arah sinar matahari selalu berubah oleh rotasi bumi maupun peredarannya mengelilingi matahari, pada malam hari tidak tersedia, sering membawa panas masuk kedalam ruangan.
Sinar matahari yang masuk kedalam ruangan untuk keperluan tertentu bila digunakan untuk mencapai efek tertentu. Oleh karena itu arsitek perlu mengingat dua hal penting, yaitu pembayangan untuk menjaga sinar matahari langsung tidak masuk kedalam ruangan melalui bukaan dengan menggunakan tirai atau teritisan, pengaturan letak dan dimensi bukaan untuk mengatur agar cahaya bola langit dapat dimanfaatkan dengan baik, pemilihan warna dan tekstur permukaan dalam dan luar ruangan untuk memperoleh pemantulan yang baik tanpa menyilaukan mata.
Selain memiliki peran penting sebagaimana dijelaskan, pencahayaan alami juga dapat menciptakan lingkungan yang berkelanjutan. Dengan
memanfaatkan cahaya alami tersebut sebagai sumber penerangan pada bangunan, maka energi listrik yang biasa digunakan sebagai sumber tenaga bagi pencahayaan artifisial dapat direduksi. Dengan berkurangnya penggunaan energi listrik yang bersumber dari energi fosil yang tidak ramah lingkungan, maka upaya menciptakan lingkungan yang berkelanjutan sedikit banyak tercapai.
Beberapa tindakan tersebut dengan menggunakan cahaya matahari sebagai energi listrik bukanlah hal yang baru, teknologi ini sesungguhnya sudah banyak diterapkan pada beberapa bangunan di beberapa daerah, yaitu dengan penggunaan photovoltaic atau sel surya, dimana sel surya akan menjadi lebih murah apabila diintergrasikan dalam desain bangunan sebagai elemen penutup atap atau kulit luar bangunan, tetapi dalam perancangan tersebut memiliki beberapa faktor penting yang akan mempengaruhi hasil sel surya yaitu kemiringan, orientasi matahari terhadap bangunan, bayangan dan temperatur, seperti terlihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Sistem Instalasi Photovoltaic pada Bangunan Sumber: Thomas, Randall; Fordham, Max, 2001
Pemasangan panel dapat dikombinasikan menurut transparansi panel, warna, dan bentuk dasar sel, berikut berbagai variasi pemasangan photovoltaics yang terintegrasi dengan fasade:
a. Curtain wall, mempunyai karakteristik; standar, ekonomis, dan mudah dalam pembuatan dan pemasangan, terlihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Curtain Wall
Sumber: Building-Integrated Photovoltaics pdf 1993:12-19
b. Sawtooth curtain wall vertical, mempunyai karakteristik; biaya yang cukup minimal, performa solar yang cukup baik untuk beberapa orientasi dan menciptakan berbagai sudut jendela, terlihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Sawtooth Curtain Wall Vertical
Sumber: Building-Integrated Photovoltaics pdf 1993:12-19
c. Hybrid photovoltaics awning system, mempunyai karakteristik;
pemasangan photovoltaics bebas dikulit bangunan, untuk konstruki baru atau renovasi, juga sebagai sun shading, dan struktur yang tidak rumit dan murah, terlihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Hybrid Photovoltaics Awning System Sumber: Building-Integrated Photovoltaics pdf 1993:12-19
d. Hybrid photovoltaics light shelf system, mempunyai karakteristik;
pemasangan photovoltaics bebas dikulit bangunan, untuk konstruki baru atau renovasi, juga sebagai sun shading, dan struktur yang tidak rumit dan murah, terlihat pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8 Hybrid Photovoltaics Light Shelf System Sumber: Building-Integrated Photovoltaics pdf 1993:12-19
e. Photovoltaics accordion curtain wall, mempunyai karakteristik; panel photovoltaics sebagai kulit bangunan, konstruksi curtain wall yang kompleks, efisiensi yang baik dan pemeliharaan yang cukup rumit, terlihat pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9 Photovoltaics Accordion Curtain Wall Sumber: Building-Integrated Photovoltaics pdf 1993:12-19
Sedangkan photovoltaics yang terintegrasi pada atap, berikut ini variasi pemasangan photofoltaics yang terintegrasi pada atap bangunan:
a. Independent photovoltaics rooftop array, mempunyai karakter; merupakan sistem konvensional pada atap, sistem sel surya bebas pada kulit bangunan, efsiensi maksimal, konstruksi baru atau renovasi, pemanfaatan surya pasif yang dapat mengurangi beban panas dalam bangunan, dan menambah biaya struktur, seperti lihat pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Independent Photovoltaics Rooftop Array Sumber: Building-Integrated Photovoltaics pdf 1993:12-19
b. Photovoltaics sawtooth roof monitors, mempunyai karakter; sistem sel surya bebas pada kulit bangunan, efsiensi yang baik dan keuntungan yang baik pada cahaya alami, terlihat pada Gambar 2.11
Gambar 2.11 Photovoltaics Sawtooth Roof Monitors Sumber: Building-Integrated Photovoltaics pdf 1993:12-19
c. Photovoltaics skylights, mempunyai karakter; sistem sel surya bebas sebagai individual bukaan atap, konstruksi baru atau renovasi, orientasi miring atau horizontal dan memberi keuntungan yang baik pada cahaya alami, terlihat pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Photovoltaics Skylights
Sumber: Building-Integrated Photovoltaics pdf 1993:12-19
2. Pencahayaan buatan
Pencahayaan buatan diperlukan karena tidak dapat memenuhi nya pencahayaan alami, dimana dengan tujuan untuk pemenuhan terhadap penerangan untuk fungsi kerja tertentu. Dengan penggunaan cahaya buatan
tentunya saja memerlukan energi sebagai kekurangan pencahayaan buatan.
Usaha efisiensi energi untuk sistem pencahayaan buatan dapat dilakukan dengan cara:
a. Menerapkan prosedur teknis sistem pencahayaan buatan.
b. Mengintegrasi sistem pencahayaan buatan dengan sistem pencahayaan alami.
c. Penggunaan lampu hemat energi.
d. Pengendalian penyalaan lampu (termasuk kontrol cahaya).
e. Pembatasan konsumsi daya listrik persatuan luas ruangan.
Aspek-aspek yang perlu diperhatikan dalam sistem pencahayaan buatan antara lain:
a. Sistem pencahayaan harus memenuhi persyaratan dengan sistem pencahayaan buatan yang dirancang, tingkat pencahayaan minimalnya sesuai dengan yang direkomendasikan, daya listrik untuk pencahayaan sesuai maksimum yang diijinkan, memenuhi tingkat kenyamanan visual.
Sistem pencahayaan alami yang dirancang memanfaatkan semaksimal mungkin pencahayan pada siang hari.
b. Penggunaan energi untuk pencahayaan buatan dapat diperkecil dengan mengurangi daya terpasang, melalui pemilihan lampu dengan efikasi tinggi, serta ballas dan armatur yang efisien.
c. Aspek pencahayaan, standar ini mencakup persyaratan minimal sistem pencahayaan pada bangunan gedung agar diperoleh sistem pencahayaan
