Pengaruh Ventilasi Alami terhadap Kualitas Udara (Konsentrasi CO2) di Ruangan Kelas

(1)

PENGARUH VENTILASI ALAMI

TERHADAP KUALITAS UDARA (KONSENTRASI CO

2

)

DI RUANGAN KELAS

SKRIPSI

OLEH

SHARA CHINTIA

100406045

DEPARTEMEN ARSITEKTUR

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

PENGARUH VENTILASI ALAMI

TERHADAP KUALITAS UDARA (KONSENTRASI CO

2

)

DI RUANGAN KELAS

SKRIPSI

Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Dalam Departemen Arsitektur

Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

Oleh

SHARA CHINTIA

100406045

DEPARTEMEN ARSITEKTUR

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(3)

PERNYATAAN

PENGARUH VENTILASI ALAMI

TERHADAP KUALITAS UDARA (KONSENTRASI CO2)

DI RUANGAN KELAS

SKRIPSI

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya 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, 14 Juli 2014

(4)

Judul Skripsi : Pengaruh Ventilasi Alami terhadap Kualitas Udara

(Konsentrasi CO2) di Ruangan Kelas

Nama Mahasiswa : Shara Chintia

Nomor Pokok : 100406045

Departemen : Arsitektur

Menyetujui Dosen Pembimbing

Ir. Basaria Talarosha, M.T.

Koordinator Skripsi, Ketua Program Studi,

Dr. Ir. Dwira Nirfalini Aulia, M.Sc Ir. N. Vinky Rahman, M.T.

(5)

Telah diuji pada Tanggal : 14 Juli 2014

Panitia Penguji Skripsi

Ketua Komisi Penguji : Ir. Basaria Talarosha, M.T.

Anggota Komisi Penguji : 1. Yulesta Putra, S.T., M.Sc.

(6)

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh kelulusan sarjana teknik Departemen Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Penulis mengucapkan terima kasih sebesar – besarnya kepada semua pihak

yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Ir. Basaria Talarosha, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah

memperhatikan, membimbing, dan meluangkan waktu beliau serta

meminjamkan alat CO2 meter kepada penulis selama masa penelitian

sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis ilmiah ini.

2. Yulesta Putra, S.T., M.Sc. dan Firman Eddy, S.T., M.T., selaku dosen penguji yang telah membimbing dan memberikan banyak masukan yang berharga kepada penulis dalam penyempurnaan penulisan karya ilmiah ini.

3. Ir. N. Vinky Rahman, M.T. dan Ir. Rudolf Sitorus, M.L.A., selaku Ketua

dan Sekretaris Jurusan Departemen Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara atas bimbingan selama perkuliahan hingga penyelesaian studi dan juga penulisan karya tulis ilmiah ini.

4. Dr. Ir. Dwira N. Aulia, M.Sc. dan Ir. Bauni Hamid, M.DesS, Ph.D, selaku

dosen koordinator, serta seluruf staf pengajar Departemen Arsitektur atas bimbingan selama masa perkuliahan, tata cara penulisan skripsi, serta memantau progress skripsi penulis.

5. Ibu kepala sekolah SDN 066048 dan SDN 066049 atas sambutan yang

hangat dan telah memberikan izin dan membantu selama proses penelitian.

6. Wali kelas II dan VA di SDN 066049 yang telah membantu selama proses

(7)

vii

7. Para staf pengurus dan staf pengajar yang lainnya di SDN 066049 yang turut membantu dan mendukung selama proses penelitian. Siswa-siswi kelas II dan kelas VA yang rela untuk berpindah-pindah tempat duduk dan membantu menjaga alat ukur.

8. Ayah, Ibu, dan seluruh anggota keluarga penulis yang selalu memotivasi,

mendukung dan mengantar-jemput penulis selama masa perkuliahan.

9. Sherly Chandra yang telah bersedia meminjamkan alat ukur anemometer

dan memberikan arahan cara pemakaian anemometer.

10.Teman – teman sekelompok dosen pembimbing, Melia, Jenny, dan

Meliana sebagai teman senasib seperjuangan selama masa penelitian. 11.Seluruh pihak yang telah membantu, baik secara moril maupun materiil,

yang tidak bisa disebutkan satu persatu dalam proses penelitian dan penyusunan skripsi ini.

Penulis sadar bahwa skripsi ini masih banyak memiliki kekurangan, namun demikian semoga karya tulis ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.

Medan, 14 Juli 2014

Penulis

(8)

viii

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh sistem ventilasi alami terhadap kualitas udara (konsentrasi CO2) yang dilakukan pada sekolah dasar dengan mengkondisikan kelas dalam 2 sistem ventilasi yang berbeda, yaitu sistem ventilasi silang (cross ventilation) dan sistem ventilasi single-sided. Penelitian dilakukan selama masa belajar (07.30–12.05) dengan pintu tetap dibiarkan terbuka. Selain dilakukan pengukuran terhadap laju ventilasi dan konsentrasi CO2, juga dilakukan observasi terhadap perubahan aktivitas dan jumlah pengguna ruangan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju ventilasi

mempengaruhi konsentrasi CO2 di dalam ruangan, namun cenderung dipengaruhi

oleh aktivitas dan jumlah siswa. Meskipun tidak terdapat perbedaan yang signifikan dari kedua sistem ventilasi, namun konsentrasi CO2 pada sistem ventilasi cross lebih rendah daripada single-sided. Ketika ruangan dikondisikan dalam keadaan tidak berventilasi dengan kondisi yang sama, maka konsentrasi CO2 dari hasil perhitungan dengan mengabaikan infiltrasi akan mencapai 1.620 ppm ada masa belajar.

Kata kunci: ventilasi alami, kualitas udara (IAQ), konsentrasi CO2, cross

(9)

ix

ABSTRACT

This study aims to determine about natural ventilation effect towards indoor air quality (CO2 concentration), which was carried out in a primary class

that was set in two different ventilation systems, cross ventilation and single-sided ventilation. This research was conducted during study period (07.30 a.m – 12.05 p.m) with the door left open. Ventilation rate and CO2 concentration were

observed, and so did the changes in activity and occupant. The results shows that ventilation rate do have effect on CO2 concentration inside the room (classroom),

but more likely influenced by activity and occupant. The two ventilation systems do not show a significant difference, but cross ventilation system provide lower CO2 concentration than single-sided ventilation. And when the room was

conditioned un-ventilated on the same classroom with same the condition (by ignoring the possibility of infiltration), CO2 concentration would reach 1.620 ppm

during 4,5 hours of study period.

Keywords: natural ventilation, indoor air quality (IAQ), CO2 concentration,, cross

(10)

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL……… i

SURAT PERNYATAAN………. iii

LEMBAR PENGESAHAN………. iv

KATA PENGANTAR……….. vi

ABSTRAK……… vii

ABSTRACT……… vii

DAFTAR ISI……… x

DAFTAR TABEL……… xiii

DAFTAR GAMBAR………xiv

2.3.1 Ventilasi Alami... 6

2.3.2 Cross Ventilation dan Single-sided Ventilation... 7

2.3.3 Laju Ventilasi... 9

2.4 Sumber Polutan... 10

2.5 Jenis dan Sumber Polutan serta Efek yang Ditimbulkan……… 10

(11)

xi

2.5.4 Bakteri Legionella sp.……… 18

2.5.5 Asbes……….. 18

2.6 Indoor Air Qualitypada Sekolah……… 18

2.7 Indoor Air Qualitydan Ventilasi………. 19

2.8 Penelitian Terkait……… 20

2.8.1 Efek Pengkondisian Ventilasi yang Berbeda terhadap Konsentrasi CO2 dalam Ruangan……… 20

2.8.2 Distribusi CO2 pada Ruangan dengan Sistem Ventilasi Alami dan Pemanasan yang Tinggi dalam Ruangan……… 21

2.9 Sintesa Pustaka……… 22

BAB3. METODOLOGI……….. 24

3.1 Jenis Penelitian……… 24

3.2 Variabel Penelitian………... 25

3.3 Populasi/Sampel……….. 25

3.4 Metode Pengumpulan Data………. 25

3.5 Kawasan Penelitian……….. 26

3.5.1 Lokasi Penelitian... 26

3.5.2 Objek Penelitian... 33

(12)

xii

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN……….. 37

4.1 Analisa Pengaruh Cross Ventilation terhadap Konsentrasi

CO2……… 41

4.2 Analisa Pengaruh Single-sided Ventilation terhadap Konsentrasi

CO2……… 53

4.3 Perbandingan Grafik Konsentrasi CO2 pada Cross Ventilation

dan Single-sided Ventilation……… 70

4.4 Kondisi Udara (Konsentrasi CO2) pada Ruang Kelas Tertutup

(Tidak ber-Ventilasi)………. 71

BAB 5. KESIMPULAN………... 74

(13)

xiii

DAFTAR TABEL

No. Judul Hal

2.1 Konstanta penyesuaian proporsi bukaan akibat tekanan angin …… 10

2.2 Efek senyawa gas CO2………. 12

3.1 Spesifikasi alat ukur yang digunakan ……….. 24

3.2 Data SDN 066048 dan SDN 066049……… 28

4.1 Pengukuran konsentrasi CO2 di luar kelas pada hari Jumat, 6 Juni

2014………... 40

4.2 Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO2

(Cross Ventilation) pada hari Senin 26 Mei 2014……… 41

4.3 Penjabaran analisa grafik pada hari Senin 26 Mei 2014, cross

ventilation……… 42

(cross ventilation) pada hari Senin 2 Juni 2014……… 48

4.5 Penjabaran analisa grafik pada hari Senin 2 Juni 2014, cross

ventilation……… 49

(single-sided ventilation) pada hari Rabu 28 Mei 2014……… 53

4.7 Penjabaran analisa grafik pada hari Rabu 28 Mei 2014, single-

sided ventilation……… 54

(single-sided ventilation) pada hari Selasa 3 Juni 2014……… 59 4.9 Penjabaran analisa grafik pada hari Selasa 3 Juni 2014, single-

sided ventilation……… 60

(single-sided ventilation) pada hari Rabu 4 Juni 2014……… 65 4.11 Penjabaran analisa grafik pada hari Rabu 4 Juni 2014, single-

(14)

xiv

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Hal

2.1 Perbandingan ukuran bukaan dengan kecepatan angin rata-rata

aliran udara ……… 7

2.2 Single-sided ventilation dan Cross Ventilaion………. 8

2.3 CO2 sebagai indikator sistem ventilasi di kelas……… 19

3.1 Kawasan SDN 066048 dan SDN 066049………. 27

3.19 Tampak bukaan belakang kelas SDN 066049 ……….. 34

4.1 Lokasi sekolah yang dipilih ……….. 37

4.2 Site Plan SDN 066048 dan SDN 066049 ………. 37

4.3 Perletakan alat CO2 meter dan anemometer ………. 38

(15)

xv

4.5 Perletakan anemometer di lokasi ………. 38

4.6 Perletakan CO2 meter ketika pengukuran di luar kelas (koridor

(16)

xvi

DAFTAR GRAFIK

No. Judul Hal

4.1 Pengukuran laju ventilasi—konsentrasi CO2 (cross ventilation),

pada hari Senin 26 Mei 2014……….... 44

4.2 Pengukuran laju ventilasi—konsentrasi CO2 (crossventilation),

pada hari Senin 2 Juni 2014……….. 51

4.3 Pengukuran laju ventilasi—konsentrasi CO2 (single-sided

ventilation),pada hari Rabu 28 Mei 2014………. 56

ventilation),pada hari Selasa 3 Juni 2014………. 62

ventilation),pada hari Rabu 4 Juni 2014………... 68

4.6 Konsentrasi CO2 pada sistem cross ventilation………. 70

(17)

xvii

DAFTAR ISTILAH

ACH Air change per hour (Pertukaran udara per jam)

ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning

Engineers, Inc.

BB 101 Building Bulletin 101

CFD Computational Fluid Dynamics

CIBSE Chartered Institution of Building Service Engineers

CO Karbon monoksida

CO2 Karbon dioksida

COHb Karboksihemoglobin

EPA United States Environmental Protection Agency

IARC Institute Agency for Research on Cancer

IAQ Indoor Air Quality

IES-VE Integrated Environmental Solutions Virtual Environment

INRS the French National Research and Safety Institute

MDH Minnesota Department of Health

NCI National Cancer Institute

NIEHS National Institute of Health

NO2 Nitrogen dioksida

O3 Ozon

ppm Part per million

SNI Standard Nasional Indonesia

VOC Volatile Organic Compound