ESTIMASI BEBAN TERMAL DAN KONSUMSI ENERGI GEDUNG PERTUNJUKAN DI JAKARTA
DENGAN SOFTWARE ENERGYPLUS
LAPORAN KERJA PRAKTIK
Angela Michelle Sutopo NIM 00000028253
PROGRAM STUDI TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNIK DAN INFORMATIKA
UNIVERSITAS MULTIMEDIA NUSANTARA
HALAMAN PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa telah melaksanakan Kerja Praktik pada:
Nama Perusahaan : ALTA Integra (PT. Quantum Globalindo)
Divisi : Engineering
Alamat : Jl. Hayam Wuruk No. 2S, RT.007/RW.002,
Kec. Gambir, Kota Jakarta Pusat, 10120 Periode Kerja Praktik : 21 Juni 2021 – 20 Agustus 2021
Pembimbing Lapangan : Herwin Gunawan
Laporan Kerja Praktik ini adalah karya tulis saya sendiri, bukan plagiat dari karya tulis yang ditulis oleh orang lain atau lembaga lain, dan semua karya tulis orang lain atau lembaga lain yang dirujuk dalam laporan Kerja Praktik ini telah disebutkan sumber kutipannya serta dicantumkan di Daftar Pustaka.
Jika di kemudian hari terbukti ditemukan kecurangan / penyimpangan, baik dalam pelaksanaan Kerja Praktik maupun dalam penulisan laporan Kerja Praktik, saya bersedia menerima konsekuensi dinyatakan TIDAK LULUS untuk mata kuliah EP 799 Kerja Praktik Industri yang telah saya tempuh dan status kesarjanaan strata satu yang sudah diterima akan dicabut.
Tangerang, 9 Desember 2021
Angela Michelle Sutopo NIM 00000028253
HALAMAN PENGESAHAN
Laporan Kerja Praktik dengan judul
“Estimasi Beban Termal dan Konsumsi Energi Gedung Pertunjukan di Jakarta dengan Software EnergyPlus”
oleh
Angela Michelle Sutopo
telah diujikan pada hari Senin, 11 Januari 2022, pukul 08.00 s.d. 09.30 dan dinyatakan lulus
dengan susunan panelis sebagai berikut.
Dosen Pembimbing
Caesar Ondolan Harahap, Ph.D.
Dosen Penguji
Dr. Eng. Niki Prastomo, S.T., M.Sc.
Disahkan oleh
Ketua Program Studi Teknik Fisika Universitas Multimedia Nusantara
Muhammad Salehuddin, S.T., M.T.
Digitally signed by Dr. Eng. Niki Prastomo DN: cn=Dr. Eng. Niki Prastomo, o=Universitas Mulimedia Nusantara, ou=Fakultas Teknik dan Informatika, email=niki.prastomo@umn.ac.id, c=ID
Digitally signed by Muhammad Salehuddin Date: 2022-01-17 16:37+07:00
ESTIMASI BEBAN TERMAL DAN KONSUMSI ENERGI GEDUNG PERTUNJUKAN DI JAKARTA DENGAN
SOFTWARE ENERGYPLUS ABSTRAK
Oleh: Angela Michelle Sutopo
Perubahan iklim dan peningkatan kepadatan penduduk pada kota besar menyebabkan semakin sedikitnya ruang terbuka hijau yang mengakibatkan temperatur kota menjadi lebih hangat. Peningkatan temperatur menyebabkan banyak orang mulai menyadari pentingnya aspek kenyamanan termal dengan memanfaatkan AC untuk menunjang produktivitas mereka. Namun, pemanfaatan AC berkontribusi besar terhadap emisi gas rumah kaca terkhususnya karbon dioksida (CO2). Oleh sebab itu, berbagai sektor industri dan komersial mulai melakukan peninjauan untuk mengurangi penggunaan energi dan emisi yang dihasilkan demi mendukung net zero carbon emissions di tahun 2050 serta mendapatkan insentif fiskal dari pemerintah. Disinilah peran konsultan fisika bangunan diperlukan untuk merancang bangun sistem termal dan kualitas udara yang dapat memenuhi standar kenyamanan namun hemat energi.
Dalam mengevaluasi kenyamanan termal dan konsumsi energi pada suatu bangunan, pertama-tama perlu memahami standar yang berlaku. Kemudian melakukan perancangan model 3D simulasi bangunan serta penentuan thermal zone dengan memanfaatkan software SketchUp dengan plugin OpenStudio. Selanjutnya melakukan simulasi permodelan energi bangunan pada software EnergyPlus guna memperoleh profil persebaran temperatur, kelembaban, beban termal, dan konsumsi energi. Tahap terakhir dalam evaluasi adalah memberikan rekomendasi HVAC untuk meningkatkan kualitas udara dan kenyamanan termal dalam ruangan.
Berdasarkan proses evaluasi dan hasil simulasi, rancangan gedung pertunjukan pada studi kasus memperoleh kenyamanan termal sesuai dengan standar ASHRAE dan SNI dengan memanfaatkan sistem HVAC VRF atau VRV serta pendistribusian udara dengan displacement ventilation. Selain itu, rancangan gedung pertunjukan pada studi kasus memperoleh nilai intensitas konsumsi energi (IKE) dengan rata- rata 6,74 sehingga masih tergolong sebagai gedung yang sangat efisien berdasarkan Permen ESDM No. 03 Tahun 2012.
Kata kunci: permodelan energi bangunan, EnergyPlus, kenyamanan termal, beban termal, intensitas konsumsi energi
ESTIMATION OF THERMAL LOAD AND ENERGY
CONSUMPTION OF THEATRE BUILDING IN JAKARTA WITH ENERGYPLUS SOFTWARE
ABSTRACT
By : Angela Michelle Sutopo
Climate change and increasing population density in big cities cause less green open space, which causes the city's temperature to be warmer. The increase in temperature causes many peoples to realize the importance of thermal comfort by utilizing air conditioning to support their productivity. However, air conditioning contributes significantly to greenhouse gas emissions, especially carbon dioxide (CO2). Therefore, various industrial and commercial sectors have begun to conduct reviews to reduce energy use and the resulting emissions to support net-zero carbon emissions in 2050 and obtain fiscal incentives from the government. This is where the role of a building physics consultant is required to design a thermal system and air quality that can meet comfort standards but also save energy.
In evaluating the thermal comfort and energy consumption of a building, it is first necessary to understand the applicable standards. Then design a 3D building simulation model and determine the thermal zone using the SketchUp software with the OpenStudio plugin. Furthermore, perform a simulation of building energy modelling on EnergyPlus software to obtain a temperature distribution profile, humidity, thermal load, and energy consumption. The last stage in the evaluation is to provide HVAC recommendations to improve indoor air quality and thermal comfort.
Based on the evaluation process and simulation results, the performance building design in the case study obtained thermal comfort following ASHRAE and SNI standards by utilizing the HVAC VRF or VRV system and air distribution with displacement ventilation. In addition, the design of the performance building in the case study obtained an energy use intensity (EUI) score with an average of 6.74, so that it is still classified as a very efficient building based on the Minister of Energy and Mineral Resources Regulation No. 03 of the Year 2012.
Keywords: building energy modelling, EnergyPlus, thermal comfort, thermal load, energy use intensity
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa sehingga laporan Kerja Praktik yang berjudul “Estimasi Beban Termal dan Konsumsi Energi Gedung Pertunjukan di Jakarta dengan Software EnergyPlus“ dapat selesai tepat pada waktunya.
Dengan berakhirnya proses Kerja Praktik dan penulisan laporan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada ALTA Integra yang telah memberi kesempatan bagi penulis untuk dapat melaksanakan Kerja Praktik di divisi Engineer.
Selain itu, penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Muhammad Salehuddin, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Fisika Universitas Multimedia Nusantara yang telah membimbing penulis dalam hal administrasi ketika melakukan Kerja Praktik Industri;
2. Bapak Caesar Ondolan Harahap., Ph. D. selaku dosen pembimbing magang yang telah memberikan diskusi, bimbingan, dan saran-saran yang diberikan kepada penulis selama pengerjaan laporan Kerja Praktik;
3. Ibu Dr. Techn. Rahmi Andarini, S.T., M.Eng. Sc., sebagai dosen pengampu mata kuliah indoor air quality yang telah memberikan pengarahan pemanfaatan standar ASHRAE dan software EnergyPlus;
4. Bapak Herwin Gunawan selaku pembimbing lapangan yang telah mengarahkan penulis selama melaksanakan Kerja Praktik;
5. Kak Adhe Khresna Pustiadi dan Kak Aishanura Handina Primanti selaku Senior Engineer yang membantu mengarahkan penulis selama melakukan simulasi pada software EnergyPlus;
6. Mas Nur Saepudin selaku drafter ALTA Integra yang mengajarkan penulis dalam penggunaan software AutoCAD;
7. Seluruh karyawan PT. Quantum Globalindo yang telah memberikan memberikan dukungan dan memperlakukan penulis dengan sangat baik selama melakukan Kerja Praktik;
8. Cindy, John, dan Yoel selaku rekan-rekan seperjuangan magang yang telah mendukung penulis sewaktu ada kesulitan di tempat Kerja Praktik.
9. Orang tua, keluarga besar Sinchan, dan Sutopo yang telah memberikan doa, dukungan, dan penghiburan selama menyelesaikan laporan Kerja Praktik Industri ini.
Penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada teman-teman yang namanya belum disebutkan atas pemberian semangat dan doa kepada penulis dalam penyelesaian laporan Kerja Praktik ini. Semoga laporan Kerja Praktik ini dapat memberikan informasi dan inspirasi yang bermanfaat bagi para pembaca, terkhususnya bagi para building management untuk meningkatkan kenyamanan termal dan kualitas udara di dalam ruangan. Akhir kata, penulis ingin memohon maaf apabila terdapat kekurangan ataupun kesalahan dalam penulisan laporan Kerja Praktik ini serta menerima kritik dan saran yang membangun dari pembaca.
Tangerang, 9 Desember 2021
Angela Michelle Sutopo
DAFTAR ISI
HALAMAN PERNYATAAN ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
ABSTRAK ... iv
ABSTRACT ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR RUMUS ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Tujuan Kerja Praktek ... 4
1.3. Waktu dan Tempat Pelaksanaan ... 5
BAB II ALTA INTEGRA ... 7
2.1. Profil Umum Perusahaan ... 7
2.1.1. Logo Perusahaan ... 8
2.1.2. Nilai Perusahaan ... 8
2.1.3. Visi & Misi ALTA Integra ... 9
2.1.4. Struktur Organisasi Perusahaan ... 10
2.2. Lingkup Pekerjaan ... 11
BAB III PELAKSANAAN KERJA PRAKTIK ... 12
3.1. Jadwal Kegiatan ... 12
3.2. Uraian Data dan Analisis ... 15
3.2.1. Standar Kenyamanan Termal ... 15
3.2.2. Fase Desain Awal ... 19
3.2.3. Fase Desain Konseptual ... 20
3.2.4. Fase Desain Skema ... 26
3.2.5. Hasil Simulasi ... 32
3.2.6. Rekomendasi Sistem HVAC ... 39
BAB IV PENUTUP ... 47
4.1. Kesimpulan ... 47
4.2. Saran ... 48
DAFTAR PUSTAKA ... 50
LAMPIRAN ... 55
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Daftar Ringkasan Pelaksanaan KP per Minggu ... 12
Tabel 3.2. Nilai Ideal antara Kecepatan Udara dan Temperatur Udara dalam Suatu Bangunan menurut SNI 03-6572-2001 ... 18
Tabel 3.3. Spesifikasi Material Bangunan pada EnergyPlus ... 28
Tabel 3.4. Beban Termal Internal pada Zona 1 - Lobby ... 28
Tabel 3.5. Beban Termal Internal pada Zona 2 – Pre-Function Hall ... 28
Tabel 3.6. Beban Termal Internal pada Zona 3 – Main Hall ... 29
Tabel 3.7. Beban Termal Internal pada Zona 4 – Dressing Room ... 29
Tabel 3.8. Beban Termal Internal pada Zona 5 – Backstage ... 29
Tabel 3.9. Beban Termal Internal pada Zona 6 – Toilet ... 30
Tabel 3.10. Beban Termal Internal pada Zona 7 – Mechanical Room, Storage Room, dan Tangga ... 30
Tabel 3.11. Suplai Temperatur Udara pada Masing-Masing Thermal Zone ... 31
Tabel 3.12. Persebaran Nilai Temperatur dan Kelembaban Relatif pada Masing- Masing Thermal Zone ... 35
Tabel 3.13. Beban Termal pada Masing-Masing Thermal Zone ... 35
Tabel 3.14. Hasil Rangkuman Simulasi Kenyamanan Termal pada Masing-Masing Thermal Zone ... 36
Tabel 3.15. Perbandingan Hasil Simulasi Konsumsi Energi Gedung The Ghandarwas’ dengan Standar CBECS ... 37
Tabel 3.16. Spesifikasi dan Jumlah Indoor AHU ... 40 Tabel 3.17. Spesifikasi Modular Floor Diffuser ... 40 Tabel 3.18. Jumlah Modular Floor Diffuser yang Diperlukan pada Masing-Masing Zona ... 41 Tabel 3.19. Standar Breathing Zone Outdoor Airflow pada Gedung The Ghandarwas’ ... 43
Tabel 3.20. Perbandingan Breathing Zone Outdoor Airflow Standar Perhitungan dengan Desain Perencanaan ... 43 Tabel 3.21. Spesifikasi dan Jumlah Outdoor Unit ... 44 Tabel 3.22. Zone Outdoor Airflow pada Masing-Masing Ruangan ... 45
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Rata-Rata Tahunan PM2.5 di Jakarta, Indonesia pada Tahun 2019 ... 1
Gambar 1.2. Konsumsi Energi Bangunan di Negara Tropis ... 2
Gambar 1.3. Total Emisi CO2 dari Sektor Komersial dan Rumah Tangga... 3
Gambar 1.4. Lokasi Kantor Perusahaan ALTA Integra ... 6
Gambar 2.1. Logo ALTA Integra ... 8
Gambar 2.2. Struktur Organisasi Perusahaan ALTA Integra ... 10
Gambar 3.1.Dokumentasi Survei Pengujian Waktu Dengung pada Salah Satu Gereja Kristen Protestan di Jakarta ... 14
Gambar 3.2. Dokumentasi Survei Lapangan Pengujian Lampu Landscape pada Salah Satu Gereja Katolik di Jakarta ... 14
Gambar 3.3. Grafik Hubungan Rentang Suhu Operasi yang Dapat Diterima dengan Kecepatan Udara Rata-Rata untuk Zona Nyaman 1,0 dan 0,5 Clo pada Rasio Kelembaban 0,010 ... 18
Gambar 3.4. Lokasi Proyek The Ghandarwas’ ... 20
Gambar 3.5. Skema Pengaturan Pendinginan pada Sistem VRF ... 21
Gambar 3.6. Perbandingan Aliran Udara dengan Mixing (kiri) dan Displacement (kanan) Ventilation System ... 23
Gambar 3.7. Zona Target Desain The Gandharwas’ ... 25
Gambar 3.8. Model 3D Simulasi Bangunan ... 27
Gambar 3.9. Stratifikasi Termal pada Thermal Zone 1 – Lobby ... 32
Gambar 3.10. Stratifikasi Termal pada Thermal Zone 2 – Pre-Function Hall ... 33
Gambar 3.11. Stratifikasi Termal pada Thermal Zone 3 – Main Hall ... 33
Gambar 3.12. Stratifikasi Termal pada Thermal Zone 4 – Dressing Room ... 34
Gambar 3.13. Stratifikasi Termal pada Thermal Zone 5 – Backstage ... 34
Gambar 3.14. Konsumsi Energi Listrik The Ghandarwas’ per Bulan... 38
Gambar 3.15. Indeks Konsumsi Energi (IKE) The Ghandarwas’ per Bulan ... 39
Gambar 3.16. Modular Floor Diffuser ... 39
Gambar 3.17. Skema Desain HVAC Ductwork ... 46
DAFTAR RUMUS
Rumus 3.1. Intensitas Konsumsi Energi (IKE) ... 38 Rumus 3.2. Breathing Zone Outdoor Airflow ... 42 Rumus 3.3. Zone Outdoor Airflow ...42
