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
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
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
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.
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.
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 penelitian dengan mengizinkan dan mengakomodasi tempat untuk melakukan penelitian.
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
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 ventilation, single-sided ventilation
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 ventilation, single sided-ventilation
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
DAFTAR GRAFIK………. xvi
DAFTAR ISTILAH……… xvii
BAB 1. PENDAHULUAN………... 1 1.1 Latar Belakang……… 1 1.2 Perumusan Masalah……… 1 1.3 Tujuan Penelitian………. 2 1.4 Manfaat Penelitian………... 2 1.5 Kerangka Berpikir……… 3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA………. 4
2.1 Indoor Air Quality (IAQ)... 4
2.2 Udara……… 5
2.3 Ventilasi……...……… 5
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
xi
1) Karbon Monoksida (CO) ………. 10
2) Karbon Dioksida (CO2) ………... 11
3) Ozon (O3)... 12
4) Nitrogen Dioksida (NO2)……….. 13
5) Radon……… 14 2.5.2 Polutan Organik………. 14 1) Benzena………. 14 2) Formaldehyde………... 16 3) Naftalin……… 17 2.5.3 Jamur……….. 17 2.5.4 Bakteri Legionella sp.……… 18 2.5.5 Asbes……….. 18
2.6 Indoor Air Quality pada Sekolah……… 18
2.7 Indoor Air Quality dan 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
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 DAFTAR PUSTAKA………... 75
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 4.4 Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO2
(cross ventilation) pada hari Senin 2 Juni 2014……… 48 4.5 Penjabaran analisa grafik pada hari Senin 2 Juni 2014, cross
ventilation……… 49 4.6 Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO2
(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 4.8 Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO2
(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 4.10 Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO2
(single-sided ventilation) pada hari Rabu 4 Juni 2014……… 65 4.11 Penjabaran analisa grafik pada hari Rabu 4 Juni 2014, single-
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
3.2 Lokasi SDN 066048 dan SDN 066049………. 27
3.3 Area di sekitar SDN 066048 dan SDN 066049 …... 27
3.4 Tampak utara bangunan SDN 066049………. 28
3.5 Tampak selatan bangunan SDN 066049……….. 28
3.6 Tampak barat bangunan SDN 066049………. 28
3.7 Tampak timur bangunan SDN 066049………. 28
3.8 Keyplan SDN 066048 dan SDN 066049 ……….. 29
3.9 Massa bangunan A di SDN 066049 ………. 29
3.10 Massa bangunan B di SDN 066048 dan SDN 066049 ……… 30
3.11 Massa bangunan C di SDN 066049 ………. 30
3.12 Massa bangunan D di SDN 066049 ………. 31
3.13 Massa bangunan E di SDN 066048 ………. 31
3.14 Lapangan SDN 066048 dan SDN 066049……… 32
3.15 Suasana SDN 066048 dan SDN 066049 ………... 32
3.16 Ground Plan SDN 066048 dan SDN 066049.………... 33
3.17 Denah kelas di SDN 066049 ………. 33
3.18 Tampak bukaan depan kelas SDN 066049 ………... 34
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
xv
4.5 Perletakan anemometer di lokasi ………. 38 4.6 Perletakan CO2 meter ketika pengukuran di luar kelas (koridor
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 (cross ventilation),
pada hari Senin 2 Juni 2014……….. 51 4.3 Pengukuran laju ventilasi—konsentrasi CO2 (single-sided
ventilation), pada hari Rabu 28 Mei 2014………. 56 4.4 Pengukuran laju ventilasi—konsentrasi CO2 (single-sided
ventilation), pada hari Selasa 3 Juni 2014………. 62 4.5 Pengukuran laju ventilasi—konsentrasi CO2 (single-sided
ventilation), pada hari Rabu 4 Juni 2014………... 68 4.6 Konsentrasi CO2 pada sistem cross ventilation………. 70
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
