1.1. Latar Belakang Masalah
Suatu proyek konstruksi tidak akan terlepas dari aspek biaya, mutu, dan waktu yang dipengaruhi oleh perencanaan awal dari segi arsitektur, struktur bangunan, dan fungsi bangunan. Tahapan perencanaan awal suatu proyek konstruksi memiliki kemampuan untuk mempengaruhi biaya pelaksanaan proyek dan biaya operasional bangunan, dengan biaya yang lebih kecil dibandingkan pada tahapan konstruksi.
Pada tahapan operasional bangunan memerlukan biaya untuk energi listrik untuk peralatan dalam gedung yang terdiri dari sistem HVAC (Heating Ventilating Air Conditioning), pencahayaan (lighting), dan peralatan gedung (lift, escalator). Berdasarkan studi literatur, biaya energi terbesar dipergunakan untuk operasional sistem HVAC seperti yang dinyatakan John Bunnet, Department of Building Services Engineering Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong, China (World Energy Council, 2005), yaitu:
“Office building consumption is typically 40% for air-conditioning, 25%
for lighting, 25% for office equipment, and 10% for lifts, escalator, and others.”
Menurut Prof. Koo Tsai Kee, Senior Parliamentary Secretary, Ministry of National Development, dalam seminar Energy Efficiency in Building Design, Singapore: The Orchad Hotel, 2001, menyatakan bahwa besar kecilnya kebutuhan energi pada suatu bangunan ditentukan sejak tahap perancangan bangunan itu sendiri. Oleh karena itu, pada penelitian ini, fokus pembahasan mengarah pada perancangan beban pendinginan pada bangunan yang belum dibangun (berdasarkan Handbook on Energy Conservation in Building and Building Services yang diterbitkan dalam Singapore building energy standarts pada tahun 1979). Bangunan yang diteliti tersebut merupakan bangunan kembar dengan penampang segitiga sama sisi dan segi delapan beraturan sama sisi. Kombinasi posisi letak dari bangunan kembar tersebut menghasilkan pembayangan diantara keduanya yang merupakan variabel dalam perhitungan beban pendinginan.
1.2. Perumusan Masalah
• Posisi manakah yang memiliki beban pendinginan paling rendah untuk masing-masing bentuk ?
• Berapakah penghematan yang terjadi dengan pada setiap posisi yang ada jika dibandingkan dengan bangunan tunggal yang tidak menerima efek pembayangan?
1.3. Ruang Lingkup Penelitian
Batasan ruang lingkup dalam penelitian ini yaitu:
¾ Data bangunan yang dipakai sebagai bahan penelitian disesuaikan dengan data bangunan yang diperoleh dari Singapore Reference Building.
o Kriteria bangunan:
Bangunan berfungsi sebagai gedung perkantoran.
Bangunan dengan pengkondisian udara yang menggunakan AC (air conditioner).
Jumlah lantai adalah 10 (sepuluh) lantai.
Tinggi antara lantai ke lantai adalah 4 (empat) meter, sehingga total tinggi bangunan adalah 40 meter.
Luas lantai keseluruhan adalah 625 m², dan luas core adalah 100 m².
Luas per lantai yang memerlukan pendinginan adalah 625_m² - 100 m² = 525 m², sehingga total untuk 10 lantai adalah 5250 m².
o Material dinding:
Dinding luar: 10 cm (4 inch) concrete, 1.9 cm (0.75 inch) air layer, Total R = 2.6 h.ft².ºF/Btu (0.47 m². ºK/W).
Dinding dalam: 1.59 cm (0.63 inch) dinding gypsum, 4” air layer, 1.59 cm (0.63 inch) dinding gypsum, Total
R = 2.7 h.ft².ºF/Btu (0.49 m².ºK/W).
Solar absorptivity = 0.45 o Material atap:
1.27 cm (0.5 inch) roof gravel, 0.95 cm (0.38 inch) built up roofing, R5 polystyrene insulation, 15.2 cm (6 inch) concrete, 10.2 cm (4 inch) air layer, 1.3 cm (0.5 inch) acoustic title. Total R = 9 h.ft².ºF/Btu (1.62 m².ºK/W).
Solar absorptivity = 0.30 o Material kaca:
Shadding coeficient = 0.47
Glass-conductance = 3.2 W/m².ºK (0.547 Btu/h.ft².ºF) Double Glazing
o Sistem tata cahaya:
Lighting power = 1.9 W/ft² (20 W/m²), in occupied area
Infiltration = 0.6 air changes per hour, when fans off o Sistem bangunan :
Outside air = 7 cfm / person
o Waktu pemakaian lighting pada bangunan adalah mulai pukul 08.00 – 20.00, sedangkan jam kerja bangunan perkantoran mulai pukul 09.00 – 17.00.
¾ Bentuk bangunan yang akan diteliti adalah bentukan-bentukan sebagai berikut:
o Segitiga Sama Sisi
Panjang sisi luar = 37.99 m
Panjang sisi core = 15.2 m
Keliling = 113.97 m
Orientasi sisi = timur laut, selatan, barat laut
Gambar layout:
U
Gambar 1.1. Denah Bangunan Segitiga Sama Sisi
o Segi Delapan Beraturan Sama Sisi
Panjang sisi luar = 11.37 m
Panjang sisi core = 4.55 m
Keliling = 90.96 m
Orientasi sisi = utara, timur laut, timur, tenggara, selatan, barat daya, barat, barat laut
Gambar layout:
U
Gambar 1.2. Denah Bangunan Segi Delapan Beraturan Sama Sisi
¾ Kondisi perencanaan udara pada bangunan diambil dari Standar Perencanaan Konservasi Energi, yaitu SNI 03-6390-2000, sebagai berikut:
o Lokasi bangunan berada di Jakarta, dengan posisi 6º08’ LS dan 106º45’ BT.
o Kondisi perencanaan udara di luar ruangan:
93,2 ºF DB (34 ºC temperatur bola kering)
86 ºF WB (30 ºC temperatur bola basah)
74% RH
o Kondisi perencanaan udara di dalam ruangan:
78 ºF DB (25 ºC temperatur bola kering)
67 ºF WB (19 ºC temperatur bola basah)
60% RH
¾ Window-to-Wall Ratio (WWR) yang digunakan sebesar 0,44.
Gambar 1.3. Window-to-Wall Ratio (WWR)
¾ Perhitungan yang dilakukan hanya menggunakan metode CLTD (Cooling Load Temperature Difference) dan OTTV (Overall Thermal Transfer Value).
¾ Jarak antara kedua bangunan adalah D = H = 40 meter.
Dimana:
D = jarak antara pusat titik berat bangunan yang satu dengan bangunan yang lain.
H = tinggi bangunan.
1
2
3
4 5
6 7
8
U
0
Gambar 1.4. Posisi Bangunan Kembar Segi Delapan
1
2
3
4
5 6
7
8
U
0
Gambar 1.5. Posisi Bangunan Kembar Segitiga
¾ Orientasi dari kedua bangunan tersebut adalah tetap, yang dilakukan dalam penelitian ini adalah berupa perputaran letak bangunan yang satu terhadap bangunan yang lainnya dengan mengambil kombinasi dari 8 arah mata angin, yaitu posisi bangunan 0-1, 0-2, 0-3, 0-4, 0-5, 0-6, 0-7, dan 0-8 (Gambar 1.4 dan gambar 1.5)
¾ Kedua bangunan diasumsikan pada kondisi landscape yang identik.
¾ Efek angin tidak diperhitungkan.
¾ Pada penelitian ini digunakan suatu bangunan hipotetis yang berlokasi di Jakarta (6º LS), dan waktu yang dipakai untuk perhitungan cooling load dan OTTV berbeda, yaitu:
o Untuk cooling load, diambil 5 (lima) bulan yang merupakan bulan- bulan dengan kedudukan matahari yang berbeda-beda yang
mewakili satu tahun. Bulan-bulan tersebut adalah: Maret, Juni, September, Oktober, dan Desember.
o Untuk OTTV, diambil 4 (empat) bulan yang merupakan bulan- bulan dengan kedudukan matahari yang berbeda-beda yang mewakili satu tahun. Hal tersebut dikarenakan kurangnya data OTTV pada bulan Oktober, sehingga bulan-bulan yang diteliti adalah: Maret, Juni, September, dan Desember.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah:
• Mengetahui posisi mana yang memiliki beban pendinginan paling rendah untuk masing-masing bentuk.
• Mengetahui seberapa besar penghematan yang terjadi dengan pada setiap posisi yang ada jika dibandingkan dengan bangunan tunggal yang tidak menerima efek pembayangan.
1.5. Manfaat Penelitian
Penelitian yang dilakukan mempunyai manfaat sebagai berikut:
¾ Bagi peneliti, berupa:
o Menambah pengetahuan tentang pengaruh posisi bangunan terhadap beban pendinginan pada bangunan kembar.
¾ Bagi pembaca, berupa:
o Menambah wawasan bagi para pembaca tentang konservasi energi pada bangunan kembar.
¾ Bagi perencana gedung, berupa:
o Membantu dalam menentukan posisi maupun bentuk dari bangunan kembar sehingga beban pendinginan yang terjadi dapat serendah mungkin.
¾ Bagi pemilik gedung, berupa:
o Membantu mengefisienkan penggunaan energi listrik dari sektor HVAC dengan mengurangi beban pendinginan mulai dari tahapan perencanaan.
1.6. Keaslian Penelitian
Penelitian tentang beban pendinginan pernah dilakukan sebelumnya, diantaranya meneliti tentang analisa beban pendinginan pada gedung-gedung bertingkat banyak, bangunan-bangunan publik, dan beberapa macam jenis bangunan sebagai studi kasus. Penelitian tersebut lebih diarahkan pada pengefisiensian beban energi pada gedung tunggal.
Penelitian yang dilakukan sekarang ini, merupakan salah satu bagian dari suatu penelitian besar tentang konservasi energi pada bangunan tinggi di Indonesia. Penelitian ini di fokuskan pada konservasi energi pada bangunan kembar terhadap kombinasi letak dari 8 arah mata angin, yang mana terdapat faktor pembayangan dari gedung yang satu terhadap gedung yang lainnya.
