* Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Mataram Jl. Majapahit 62 Mataram
EFISIENSI ENERGI DALAM RANCANGAN BANGUNAN Energy Efficiency in Building Design
Teti Handayani *
Abstrak
Krisis energi yang melanda dunia termasuk Indonesia membutuhkan upaya penghematan energi di semua sektor. Sektor bangunan gedung berperan besar dalam mengkonsumsi listrik untuk keperluan penerangan, pengkondisian ruang maupun operasional peralatan. Artikel ini menekankan pada perancangan bangunan yang dapat mengurangi penggunaan energi listrik untuk penghawaan dan pencahayaan tanpa mengabaikan fungsionalitas, kenyamanan dan estetika bangunan. Metoda studi yang digunakan adalah berupa kajian pustaka. Dari hasil kajian diperoleh pemahaman bahwa penggunaan energi pada bangunan dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya iklim, arah hadap bangunan, kualitas lingkungan dan selubung bangunan. Bangunan yang dikonstruksi dengan baik dengan menerapkan konsep rancangan yang tepat dapat mengurangi jumlah pemakaian energi.
Kata Kunci: Rancangan Bangunan Hemat Energi
PENDAHULUAN
Penggunaan energi telah berkembang dalam 30 tahun terakhir seiring dengan pertumbuhan
penduduk dan ekonomi. Demikian halnya dengan Provinsi Nusa Tenggara Barat yang mengalami
pertumbuhan cukup pesat, masih mengandalkan pemenuhan kebutuhan energinya pada tenaga listrik
yang hingga saat ini 99,9% masih menggunakan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) yang
berbahan bakar minyak (Carepi; 2010). Penyediaan tenaga listrik Nusa Tenggara Barat sudah pada
kondisi krisis dimana kapasitas pembangkit listrik yang ada tidak seimbang dengan pertumbuhan
beban. Permasalahan krisis energi ini tidak hanya melanda Provinsi Nusa Tenggara Barat, tetapi
sudah merupakan masalah nasional, bahkan dunia.
Menurut Silaban (2004), untuk kawasan tropis, penggunaan energi bahan bakar minyak
(BBM) dan listrik umumnya lebih rendah dibandingkan dengan negara di kawasan sub- tropis yang
dapat mencapai 60 persen dari total konsumsi energi. Hal ini disebabkan oleh kebutuhan pemanas
ruang di sebagian besar bangunan saat musim dingin. Sementara di kawasan tropis, pendingin ruang
(AC) hanya digunakan pada sejumlah kecil bangunan. Meskipun demikian, penghematan energi di
sektor bangunan di wilayah tropis semacam Indonesia tetap akan memberikan kontribusi besar
terhadap penurunan konsumsi energi secara nasional.
Para ahli bangunan yang berkiprah dalam penciptaan lingkungan buatan (lingkungan
terbangun) mempunyai tanggungjawab yang besar untuk ikut mereduksi penggunaan energi melalui
rancangan bangunan yang dapat meminimalkan penggunaan energi. Hal ini merupakan tantangan
tersendiri bagi para perancang lingkungan binaan di era yang terbalut pemanasan global seperti saat
ini, karena semakin panjang persoalan yang harus dipertimbangkan dalam pengambilan keputusan
rancangan. Hasil rancangan tidak lagi sekedar indah dalam bentukannya dan fungsional dalam
penggunaannya. Tetapi harus pula memperhatikan tingkat keefisienan dalam penggunaan energi
yang dalam hal ini adalah mengurangi tingkat pemakaian listrik tanpa mengabaikan keindahan,
Permasalahannya adalah bagaimana rancangan bangunan yang dapat menghemat
penggunaan energi? Faktor-faktor apa saja yang perlu diperhatikan? Bertolak dari permasalahan
tersebut, maka melalui artikel ini penulis ingin memaparkan beberapa hal terkait permasalahan
tersebut.
TINJAUAN PUSTAKA
Office of Technology Assesment (OTA) tentang Building Energy Efficiency (1992) menyatakan
bahwa penggunaan energi pada bangunan di masa yang akan datang akan dikemudikan oleh
perubahan teknologi. Penggunaan energi juga dipengaruhi oleh faktor lain seperti jumlah penduduk
dan pertumbuhan ekonomi, perubahan jumlah anggota keluarga, perubahan gaya hidup dan pola
migrasi/perpindahan penduduk. Pernyataan ini melengkapi pendapat L. Schipper, dkk. (1989) yang
menyebutkan bahwa pola penggunaan energi dalam bangunan seperti misalnya rumah tinggal,
dipengaruhi oleh jumlah orang dalam keluarga, pendapatan, lamanya tinggal dalam rumah dan siapa
yang tinggal di rumah. Faktor lainnya adalah usia anggota keluarga. Orang tua kebanyakan tidak
bekerja sehingga memiliki kecenderungan untuk menggunakan energi lebih banyak daripada orang
berusia produktif yang bekerja.
Penggunaan peralatan untuk pemanasan, pendinginan, pengudaraan dan kontrol kelembaban
meningkatkan jumlah energi yang dibutuhkan untuk menciptakan kenyamanan ruang dalam
bangunan. Sementara itu, Taylor dalam bukunya Handbook of Energy Efficiency and Renewable
Energy (2007) juga menyatakan bahwa penggunaan energi dari bangunan di dominasi oleh pengaruh
iklim karena panas yang diperoleh dari konduksi langsung dari sumber panas atau infiltrasi/ekfiltrasi
udara melalui permukaan bangunan mencapai 50-80% dari energi yang dikonsumsi.
Bangunan yang direncanakan dengan baik, rancangan jendela dan ventilasi yang memadai
dan ragam penghematan energi lainnya dapat menurunkan penggunaan energi dengan cukup
signifikan. Peluang untuk mempertinggi efisiensi energi adalah pada fase konstruksi yaitu dengan
menempatkan dan mengorientasikan bangunan dengan memperhatikan alam, seperti sinar matahari,
angin, naungan bumi/bayang-bayang bumi.
Pada dasarnya semua perencanaan merupakan jalan pikiran dari ide ke bentuk, termasuk
perencanaan perumahan. Perencanaan adalah suatu usaha dalam memanfaatkan sumber-sumber
yang ada, dengan memperhatikan keterbatasannya untuk dapat menuju sasaran yang efisien.
Menurut Snyder (1984) tujuan utama perencanaan adalah untuk menciptakan bentuk yang memenuhi
kebutuhan prilaku. Ketepatan sebuah bentuk tergantung pada derajat kesesuaian dengan konteks
sosial, prilaku dan kultural. Selanjutnya menurut Frick (1986), pengarahan pikiran dari ide menuju
bentuk ini memerlukan suatu konsep. Konsep yang mengarahkan ide ke bentuk terbagi menjadi 3
bidang. Ketiga bidang ini tidak dapat dilihat perbagian saja, tetapi harus dilihat sebagai satu kesatuan.
Bidang-bidang tersebut adalah:
Bidang lingkungan, yaitu: hubungan proyek yang direncanakan dengan lingkungan kota dan
lingkungan yang lebih kecil, konsep site, situasi, orientasi bangunan, jalan manusia dan
Bidang bangunan, yaitu pembentuk ruang, kebutuhan ruang, konstruksi bangunan, ekonomi, ukuran bangunan, bahan bangunan, kemungkinan perluasan bangunan dan sebagainya.
Bidang fungsi/hubungan, yaitu hubungan antara bagian umum dan pribadi, hubungan antara
ruang-ruang, fungsi ruang-ruang, perbandingan ukuran ruang, hubungan antara bangunan dan
halaman, dan sebagainya.
Puspantoro (1996) menyebutkan beberapa faktor dan syarat yang harus diperhatikan dalam
membuat sebuah bangunan rumah tinggal, yaitu: kekuatan, keawetan, keindahan dan kesehatan.
Jadi, suatu bangunan harus mempunyai konstruksi yang kuat, untuk melindungi penghuni dari bahaya
keruntuhan dan juga agar penghuni dapat merasa tentram tinggal di dalamnya. Bangunan juga harus
direncanakan mempunyai umur yang panjang, bentuk yang indah dan memperhatikan kebersihan dan
kesehatan lingkungannya.
Sementara itu Prasasto Satwiko (2005) menyimpulkan dari hasil pengamatannya bahwa
banyak bangunan baru mengabaikan aspek-aspek fisika bangunan dan lebih menitikberatkan pada
segi penampilan visual saja. Akibatnya banyak bangunan yang indah tetapi tidak nyaman dihuni.
Lebih lanjut Satwiko (2005) menjelaskan bahwa perancangan ventilasi, pencahayaan, dan akustika
adalah salah satu cara mengusahakan agar bangunan-bangunan kita tidak saja indah, namun juga
sehat dan nyaman. Contohnya: bangunan sedapat mungkin berada di tengah lahan sehingga semua
sisi terkena oleh hembusan angin; usahakan ventilasi dapat berlangsung 24 jam; hindari bangunan
berdenah rumit; bukaan diusahakan selebar-lebarnya untuk memberi keleluasaan angin bergerak di
dalam ruang, namun bukaan ini harus terlindung dari sinar langsung matahari yang akan
memanaskan udara ruangan.
METODE PENELITIAN
Studi ini dilakukan dengan menggunakan metode kajian pustaka untuk dapat menjawab
permasalahan sebagaimana diungkapkan sebelumnya. Berbagai literatur terkait rancangan bangunan
dan penghematan energi baik berupa handbook, jurnal ilmiah maupun artikel-artikel lain dikaji untuk
merumuskan faktor-faktor yang mempengaruhi penggunaan energi dalam bangunan serta untuk
merumuskan konsep rancangan bangunan yang dapat menghemat penggunaan energi pada
bangunan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Melakukan 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 (Kompas, 25/8/2005). Salah
satu cara adalah melalui rancangan bangunan yang dapat menghemat penggunaan listrik, baik untuk
mendinginkan/menyejukkan udara dalam ruangan maupun untuk pencahayaan.
Terdapat beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam rancangan bangunan untuk dapat
mencapai tujuan penghematan dalam penggunaan energi, antara lain:
Pengaruh iklim tropis
Iklim tropis berada di sepanjang katulistiwa sampai kira-kira 15o LU dan 15o LS. Berada di
iklim ini akan mengalami curah hujan yang tinggi, temperatur udara yang umumnya berkisar antara
23o – 32o C dengan tingkat kelembaban udara yang tinggi yaitu berkisar 75 – 90%. Ditinjau dari sudut
pandang energi, keberadaan temperatur udara yang relatif tinggi ini sesungguhnya memberikan
keuntungan karena tidak membutuhkan energi untuk pemanas ruang sebagaimana dibutuhkan orang
yang tinggal pada iklim sub tropis. Meskipun pada situasi dan kondisi udara tertentu saat temperatur
udara tidak lagi dapat ditolerir akan diperlukan alat pengkondisian udara yang mengkonsumsi energi.
Melimpahnya sinar matahari dan angin yang juga menjadi ciri dari daerah beriklim tropis
menjadi satu potensi yang bila dikelola dengan baik akan mendatangkan manfaat besar. Dalam hal ini
penggunaan energi pada bangunan tidak terlepas dari upaya untuk mencapai tingkat kenyamanan
yang diinginkan dalam beraktifitas. Dalam konteks penghematan energi maka faktor kenyamanan
yang tetap perlu mendapat perhatian adalah kenyamanan thermal dan kenyamanan visual.
Kenyamanan thermal berhubungan dengan lingkungan thermal yang tercipta oleh temperatur udara,
aliran udara, kelembaban udara dan radiasi matahari. Sedangkan kenyamanan visual berkaitan
dengan jumlah intensitas cahaya dalam ruang yang dibutuhkan untuk melakukan aktivitas dengan
baik.
Pengaruh kualitas lingkungan
Lingkungan sekitar bangunan seperti kualitas udara, tanah, dan air menjadi salah satu faktor
yang mempengaruhi pilihan rancangan serta keberhasilan sebuah rancangan bangunan hemat
energi. Udara yang telah tercemar tidak lagi dapat diandalkan sebagai sumber penghawaan alami.
Demikian juga dengan bidang permukaan di sekeliling bangunan yang memantulkan cahaya matahari
yang diterimanya merupakan sumber panas dan silau nomor dua setelah sinar matahari. Contohnya
perkerasan dan bidang-bidang kaca di lingkungan sekitar bangunan.
Pengaruh arah hadap bangunan
Sinar matahari akan memanaskan seluruh bidang bangunan yang menghadap ke arahnya.
Arah Timur sebagai arah terbit matahari memberikan efek panas yang tidak menyenangkan pada
kisaran jam 09.00 – 11.00. Sedangkan arah Barat sebagai arah terbenamnya matahari memancarkan
panasnya secara maksimal pada jam 13.00 - 15.00. Sehingga dalam pemilihan arah hadap
bangunan perlu memperhatikan pola pergerakan matahari dan arah mata angin.
Pengaruh denah bangunan
Denah bangunan memberikan pengaruh yang cukup besar terhadap kenyamanan thermal
dalam bangunan. Denah bangunan yang rumit dengan banyak sekat akan menghambat aliran udara
segar mengalir ke dalam bangunan. Disamping itu juga membatasi pemanfaatan cahaya matahari
Pengaruh bahan bangunan
Panas sinar matahari berpengaruh terhadap suhu ruang dalam melalui tiga cara, yaitu
konduksi, konveksi dan radiasi. Material yang mempunyai conductivity rendah mempunyai daya
isolator yang baik, sebaliknya material yang mempunyai conductivity tinggi merupakan material
penghantar panas yang baik.
Konsep Rancangan Bangunan Hemat Energi
Dengan diketahuinya faktor-faktor yang mempengaruhi penggunaan energi dalam bangunan,
maka konsep rancangan bangunan yang dapat meminimalkan penggunaan energi adalah sebagai
berikut:
Arah hadap bangunan
Dengan mengamati garis lintasan matahari maka diketahui bahwa untuk daerah tropis, arah
timur dan barat adalah yang terbanyak mendapat sinar matahari. Dari sinar matahari yang dibutuhkan
adalah terangnya dan menghindari efek panas dan silau akibat radiasi matahari. Siraman sinar
matahari pada bangunan terdiri dari 48% cahaya, 46% sinar infra merah, dan 6% sinar Ultra Violet.
Maka dengan menempatkan sisi-sisi samping bangunan yang biasanya mempunyai sedikit bukaan
pada arah Timur dan Barat dapat mengurangi intensitas panas mengenai muka bangunan. Dengan
demikian, menghadapkan muka bangunan ke arah Utara atau Selatan akan memberikan
kenyamanan yang lebih dibandingkan muka bangunan yang menghadap ke Timur atau ke Barat.
Denah bangunan dan volume ruangan
Merancang bentuk denah bangunan perlu didasarkan pada analisa fungsi yang mengacu
pada pelaku dan aktifitas yang akan berlangsung dalam ruangan tersebut. Jenis aktivitas akan
menentukan kebutuhan terhadap perabot dan alat yang diperlukan sehingga dapat diketahui luas
ruang yang dibutuhkan agar aktivitas dapat dilakukan dengan leluasa. Keterkaitan antar aktifitas, sifat
aktifitas yang satu dengan yang lain akan menjadi dasar penentuan hubungan kedekatan antar
ruang yang pada akhirnya menciptakan bentuk denah dari bangunan. Makin kompleks aktifitas yang
ditampung pada sebuah bangunan maka semakin dibutuhkan kehati-hatian dalam menata ruang.
Bentuk denah bangunan dengan tanpa banyak sekat selain memberi kesan visual lapang, juga
memperbesar volume ruang sehingga memperlambat proses pemanasan udara dalam ruangan.
Satwiko dalam buku fisika bangunan (2005) menjelaskan bahwa volume udara yang lebih besar akan
menjadi panas lebih lama bila dibandingkan dengan volume udara kecil. Dengan demikian
memperbesar volume ruangan dapat membantu mengusahakan kesejukan.
Selain dengan meminimalkan sekat dalam ruangan, volume ruang juga dapat diperbesar
dengan meninggikan plafond.
Jendela dan ventilasi
Jendela dan ventilasi merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari sebuah bangunan,
khususnya terkait dengan pencahayaan dan penghawaan alami. Untuk bangunan di daerah tropis
seperti Indonesia, keberadaan jendela baik dari segi ukuran, jumlah dan penempatan harus
Jendela yang terlalu lebar terlebih bila berupa jendela kaca dapat menyebabkan efek silau dan
pemanasan ruang akibat paparan sinar matahari yang berlebihan. Penggunaan sunshading dari
kisi-kisi kayu/besi dapat mengurangi sinar matahari yang berlebih.
Untuk meningkatkan kualitas penerangan alami siang hari di dalam ruangan, sebaiknya
ruangan menerima cahaya lebih dari satu arah, misalnya dengan memasukkan cahaya dari atas
dengan membuat skylight atau lubang bukaan cahaya pada bagian atap maupun dinding bagian atas.
Pemakaian glassblock dan kaca patri serta membuat area void dari lantai 2 dan lantai 1 dengan
bukaan jendela yang cukup besar dapat membuat lantai dasar lebih terang.Cara lain adalah dengan
mengatur arah jatuh sinar matahari pada bangunan menggunakan metode refleksi. Sedangkan agar
udara dapat mengalir alami maka letak jendela dan ventilasi ditempatkan pada dinding yang
bersebrangan (posisi silang). Perbedaan tekanan di dalam dan di luar bangunan akan membantu
pergerakan udara segar ke dalam bangunan.
Bahan selubung bangunan
Menggunakan bahan-bahan yang mempunyai nilai hambatan hantaran panas yang cukup
besar dan mempunyai kemampuan memantulkan panas yang baik akan sangat membantu
mengurangi penggunaan alat pendingin ruang (AC) di siang hari, contohnya: menggunakan bahan
penutup atap dari bahan tanah atau keramik. Terlebih bila ditambah dengan memasang lembaran
aluminium foil di bawah penutup atap. Selain itu, menggunakan jenis material yang tepat untuk
dinding dapat membantu mengurangi beban penggunaan energi pada bangunan. Penelitian yang
dilakukan oleh Totok Noerwasito dan Santosa (2006) pada dua jenis material penyusun dinding yaitu
batu bata dan batako menghasilkan temuan bahwa kedua material tersebut memberi pengaruh yang
berbeda terhadap kondisi temperatur dalam ruang. Hal itu disebabkan karena keduanya mempunyai
karakteristik material terhadap panas, dikenal dengan sebutan “Material Thermal Properties”.
Hasil penelitian mereka menyatakan bahwa dinding bata merah lebih efisien energi daripada dinding
batako.
Konfigurasi massa bangunan
Tatanan lingkungan yang teratur dengan jarak antar bangunan yang cukup akan memberikan
kesempatan angin untuk dapat bersirkulasi dengan baik. Skala bangunan dan proporsi ruang terbuka
harus memperhatikan koefisien dasar bangunan (KDB) dan koefisien dasar hijau (KDH) yang berkisar
40-70 persen ruang terbangun berbanding 30-60 persen ruang terbuka hijau (Kompas, 23/10/2008).
SIMPULAN dan SARAN
SIMPULAN
Dari pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa penggunaan energi pada bangunan
banyak dipengaruhi oleh faktor iklim, kualitas lingkungan di sekitar bangunan, arah hadap bangunan,
denah bangunan, dan bahan bangunan. Dengan konsep rancangan yang tepat maka bangunan
dapat memodifikasi iklim luar yang tidak nyaman menjadi iklim ruang yang nyaman tanpa banyak
mengkonsumsi energi listrik, yaitu dengan menghadapkan bangunan ke arah utara atau selatan yang
volume ruangan, membuat ventilasi silang, skylight, menggunakan bahan batu bata sebagai dinding,
serta memperhatikan perbandingan ruang terbangun dengan ruang terbuka hijau.
DAFTAR PUSTAKA
Bruce Anderson, Solar Energy: Fundamentals in Building Design. Mc Graw-hill, 1977
Derek Philips, (2004), Daylighting: Natural Light in Architecture, Burlington : Architecture
Press.
Eddy Firman, Pengaruh Pengkondisian Udara, Pencahayaan, dan Pengendalian Kebisingan
pada Perancangan Ruang dan Bangunan, e-USU Repository@2004 Universitas Sumatera Utara,
diakses tgl 2 maret 2009.
Frick, Heinz dan Mulyani, Tri Hesti, (2006), Arsitektur Ekologis, Yogyakarta : KANISIUS
Kompas (25/8/2005), Mengoptimalkan Energi, http://www.kompas.com
Kompas (23/10/2008),Memadukan Bangunan Hemat Energi dan Ramah Lingkungan,
http://www.kompas.com, diakses tanggal 29 Januari 2009
Lippsmeier, Georg., (1997), Bangunan Tropis, Jakarta: Airlangga
L. Schipper, S. Bartle & D. Hawk, “Linking Life-Styles and Energy Use, 1989, (Palo Alto, CA:
Annual Reviews, Inc., 1989), vol. 14, p. 305
Maura dan Widhiningsih, (1979), Aspek Iklim Dalam Design Bangunan, Bandung
Noerwasito V.T.dan Santosa, (2006), Pengaruh “Thermal Properties” Material Bata Merah dan Batako sebagai Dinding, Terhadap Efisien Enerji dalam Ruang di Surabaya. DIMENSI TEKNIK
ARSITEKTUR Vol. 34, No. 2, Desember 2006, Jurnal Teknik Arsitektur Fakultas Teknik Sipil dan
Perencanaan Universitas Kristen Petra.
Puspantoro, Benny., (1996), Konstruksi Bangunan Gedung Tidak Bertingkat, Yogyakarta:
Universitas Atma Jaya.
Priatman, Jimmy, (2003), “Energy Conscious Design” Konsepsi dan Strategi Perancangan
Bangunan di Indonesia, DIMENSI TEKNIK ARSITEKTUR Vol. 31, No. 1, Juli 2003 Jurnal Teknik
Arsitektur Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Universitas Kristen Petra.
Soetiadji, S., (1986), Anatomi Utilitas, Jakarta: Djambatan
Snyder, C. James, A.J. Catanese, (1989), Pengantar Arsitektur, edisi terjemahan oleh Hendro
Sangkoyo, Jakarta: Erlangga.
Silaban, BANGUNAN HEMAT ENERGI: Rancangan Pasif dan Aktif, http:/www.silaban net/2004
diakses tgl 29 januari 2009
Satwiko Prasasto, (2005), Fisika Bangunan 1, Edisi 2, Yogyakarta: Andi.
Taylor and Francis Group, LLC, (2007), Handbook of Energy Efficiency and Renewable Energy,
London: CRC Press.
Tim CAREPI Nusa Tenggara Barat, (2010), Perencanaan Energi Provinsi Nusa Tenggara Barat
2005 – 2025.
U.S. Congress, Office of Technology Assessment, Building Energy Efficiency, OTA-E-518
