BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Ventilasi
Ventilasi sangat penting untuk kesehatan dan kenyamanan pengguna
bangunan. Ventilasi merupakan salah satu elemen penting dalam suatu bangunan
yang berguna untuk menggantikan udara kotor, yang berupa hasil metabolisme
pengguna, seperti keringat dan panas, dan panas yang dihasilkan oleh alat-alat
elektronik yang ada dalam ruangan tersebut. Ventilasi hanya merupakan salah
satu elemen yang digunakan untuk mengontrol sirkulasi udara di dalam ruangan,
ventilasi bukanlah elemen terpenting dalam hal tersebut.
Masuknya udara kotor ke dalam ruangan dapat merusak sistem ventilasi
udara di dalam ruangan tersebut. Desain ventilasi yang baik yang memfokuskan
ke masuk keluarnya udara secara bebas diperlukan untuk sistem ventilasi yang
hemat energy. Meminimalisir energi yang dipakai diperlukan untuk membuat
strategi sistem ventilasi yang optimal.
2.1.1. Definisi-Definisi Ventilasi
Definisi ventilasi dan aliran udara ke dalam dan keluar suatu
ruangan adalah:
• Purpose provided (intentional) ventilation: ventilasi adalah proses
dimana air ‘bersih’ masuk (biasanya udara dari luar) dimasukkan
secara sengaja ke dalam suatu ruangan dan menggantikan udara
kotor. Ventilasi dapat dibagi menjadi ventilasi alami dan ventilasi
• Air infiltration and exfiltration: masuknya udara di suatu ruangan,
tidak hanya melalui ventilasi yang disediakan bangunan. Udara bebas
dari luar juga dapat masuk melalui celah-celah udara ataupun
retakan-retakan pada dinding. Sebagai balasan, udara di dalam
ruangan juga pasti akan keluar setelah digantikan udara yang masuk
dari luar. Rata-rata, masuknya udara dari luar itu bergantung kepada
bentuk bangunan dan kekuatan angin dan temperatur yang disediakan
oleh alam. Ventilasi dan bukaan lainnya pada sebuah bangunan yang
menjadi salah satu desain utama dapat juga menjadi rute dari udara
yang mengalir ketika tekanan udara yang melalui bukaan didominasi
oleh kondisi cuaca, kemudian disusul oleh pengaruh secara mekanis
melalui alat-alat elektronik. Penyusupan udara ke dalam ruangan
tidak hanya menambaj kuantitas udara yang masuk ke dalam
bangunan tapi juga menggerakkan udara dalam ruangan sehingga
sirkulasi udara di dalam urangan hidup secara nyaman dan
berkualitas. Faktor-faktor seperti kelembaban udara dan suhu udara,
biasanya dilupakan dan tidak dianalisis oleh arsitek, padahal hal
tersebut merupakan salah satu hal penting dalam mendesain sistem
ventilasi dalam suatu bangunan. Sebagai konsekuensinya, sistem
ventilasi fungsinya sangat tidak maksimal, dapat dikatakan rendah,
termasuk boros pemakaian energi, kurangnya sirkulasi udara dalam
ruangan sehingga ruangan sangat panas/dingin dan secara drastis
mendukung panas yang dihasilkan oleh alat-alat elektronik.
• Udara udara yang hilang lainnya, seperti pipa yang bocor:
penkondisian udara dingin maupun panas, dapat menjadi salah satu
faktor yang signifikan. Ketika, umumnya, udara di dalam pipa
melewati ruang-ruang yang udaranya tidak dikondisikan, hilangnya
energi dalam jumlah banyak tidak dapat dihindari. Menurut Modera
(1993), sebagai contoh, memperkirankan hampir 20% dari panas di
perumahan Amerika utara, pipa-pipa pemanas ruangannya dapat
bocor, sehingga udara panas yang dihasilkan oleh pemanas ruangan
yang hendak dialirkan ke dalam ruangan berkurang secara signifikan.
Udara-udara kotor dari luar juga dapat masuk melalui bocoran ini
jika pemanas ruangannya tidak hidup.
• Resirkulasi Udara: resirkulasi udara sering dipakai di
bangunan-bangunan komersil untuk menyediakan hawa panas dalam udara.
Resirkulasi udara biasanya disaring dengan penyaring debu, tapi
oksigen tidak disirkulasi dan pertukaran udara kotor dan udara bersih
tidak seimbang, sehingga resirkulasi udara bukanlah merupakan salah
satu pilihan ventilasi yang baik.
2.1.2. Fungsi Ventilasi
Ventilasi diperlukan untuk menyediakan oksigen ke dalam ruang,
untuk pertukaran udara di dalam ruang dan untuk menukar udara kotor
(udara polusi) yang termasuk di dalamnya karbon dioksida dan bau
ruangan. Ventilasi juga berfungsi untuk mempertahankan kualitas udara
yang baik dan sejuk di dalam ruangan dengan mengeluarkan udara-udara
kotor yang kemudian digantikan dengan udara bersih yang masuk dari
pendingin udara alami dan (biasanya di rumah-rumah) menyediakan
oksigen yang cukup. Sistem ventilasi yang baik berperan penting dalam
kenyamanan dan kesehatan pengguna bangunan.
Tujuan ventilasi dapat disimpulkan sebagai berikut.
• Menghilangkan emisi gas-gas polusi yang dihasilkan oleh
pengguna ataupun alat-alat pada ruangan, yaitu gas-gas berupa
bau yang dihasilkan oleh keringat pengguna, kentut (Amonia),
pernafasan (CO2), bau-bau taksedap lainnya.
• Menghilangkan uap air yang dapat meningkatkan kelembaban
ruangan dan membuat tidak nyaman bagi pengguna, seperti uap
masakan, uap pernafasan, uap air sewaktu mandi, dan uap air dari
penampungan seperti bak mandi, ember, dan sebagainya.
• Menghilangkan kalor yang berlebihan di ruangan yang membuat
ruangan panas dan tidak nyaman.
• Secara alami meningkatkan kenyamanan termal pada ruangan.
2.1.3. Hubungan Sistem Ventilasi dan Bau dalam Ruangan
Bau dalam ruangan merupakan salah satu udara “polusi” atau
sebagai indikasi ruangan tersebut ter-“polusi”. Bau di dalam ruangan ini
secara tidak langsung dapat membuat kesehatan pengguna ruangan
menurun, meskipun ini tidak terlalu berbahaya seperti udara beracun,
contohnya radon, karbon monoksida yang tidak kasat mata. Secara
umum, bau di dalam ruangan menyebabkan ketidaknyamanan, terutama
pada kantor-kantor atau rumah tinggal. Tingkat kesulitan dalam
tidak dapat diukur dengan menggunakan alat. Studi mengenai bau dan
cara mengontrolnya ditulis oleh Fanger (1988) yang mengatakan bahwa
satuan dari analisa bau itu adalah ‘Olf’. Olf adalah satuan bau yang
dikeluarkan secara rata-rata oleh manusia pada umumnya.
2.1.4. Hubungan Sistem Ventilasi dan Kesehatan
Sistem ventilasi yang buruk menandakan bahwa bangunan
tersebut tidak sehat. Miller (1992) menekankan pada peningkatan
konsentrasi udara yang mengandung bakteri jahat pada suatu ruangan
berhubungan dengan bukaan ventilasi yang menurun, dan Billington
(1982) telah menunjukkan hasil studi yang berupa peran ventilasi dalam
suatu ruangan, yang berhubungan langsung dengan kesehatan pengguna
dan mengurangi sebaran penyakit. Laporan studi Sundell (1994) dan
lainnya menunjukkan bahwa gejala-gejala suatu bangunan dikatakan
“sakit” berhubungan langsung dengan sistem ventilasinya.
2.2. Ventilasi Ruangan
Secara garis besarnya, ventilasi pada bangunan secara umum dapat
dibedakan menjadi dua, yaitu:
a. Ventilasi alami
Ventilasi alami adalah ventilasi yang berupa bukaan-bukaan permanen,
jendela, pintu, void, dan semua bukaan yang menghubungkan ruangan pada
ruangan lain ataupun langsung ke area luar.
Berdasarkan ASHRAE (1997), ventilasi alami ruangan diperlukan
bangunan rumah-toko (ruko) yang diklasifikasikan ke dalam kelas klasifikasi
jamak, dikarenakan luas bangunan lantai pertama telah melebihi 10% dari
fungsi bangunan kelas 1a sebagai rumah tinggal, maka ruko diklasifikasikan
dalam kelas 1a dan kelas 6. Karena itu, untuk lantai pertama yang
difungsikan sebagai komersil, ventilasi pada lantai satu tidak kurang dari
10% terhadap ruangan ini, dan diukur tidak lebih tinggi dari 3.6 meter di
atas lantai. Untuk lantai berikutnya yang berfungsi sebagai rumah tinggal,
standar sistem ventilasi tetap merujuk tidak kurang dari 5% dari luasan
lantai.
Ruangan-ruangan pada bangunan ruko yang mempunyai toilet/wc, tidak
boleh terbuka langsung menghadap:
• Dapur atau pantry, • Ruang makan,
• Ruang kerja lebih dari satu orang.
Merancang sistem ventilasi alami harus diawali dengan menentukan
kebutuhan ventilasi udara yang sesuai dengan kebutuhan ruangan, dan
menentukan ventilasi gaya angin serta gaya termal yang akan diterapkan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi gaya angin secara umum adalah
sebagai berikut:
• Kekuatan angin rata-rata yang berasal dari luar bangunan, • Arah angin,
• Waktu harian, yang menyebabkan kekuatan angin dan arah angin
yang bervariasi,
• Waktu musim, yaitu musim panas dan musim dingin yang
• Hal-hal yang dapat menghambat laju angin seperti: pohon,
bangunan lainnya, dan lain-lain.
b. Ventilasi buatan
Ventilasi buatan adalah ventilasi yang menggunakan alat-alat elektronik,
seperti AC (Air Conditioner), cooling fan, dan sebagainya. Ventilasi alami
digunakan apabila sistem ventilasi alami tidak mencapai kenyamanan suatu
ruangan.
2. 3. Kenyamanan dan Kualitas Udara Ruangan
Ventilasi berperan penting dalam menjaga kualitas udara di dalam
ruangan dan suhu di dalam ruangan tersebut. Sayangnya, untuk mencapai
penggunaan energi yang optimal dan mengurangi polusi yang tidak diharapkan
di zona-zona area pemakaian ruangan, ventilasi harus dipertimbangkan sebagai
salah satu aspek yang penting dalam proses desain. Kualitas udara yang baik
merupakan kondisi udara di dalam ruangan dimana udara dalam ruangan bebas
polusi, termasuk polusi yang dapat menyebabkan iritasi, ketidaknyamanan atau
dapat membuat pengguna merasa tidak sehat.
Banyak jenis polusi-polusi yang ada di dalam ruangan yang kebanyakan
tidak dapat diukur karena rendahnya intensitas dan konsentrasi polusi tersebut,
dan tingkat polusi tersebut dapat dinyatakan tidak berbahaya. Beberapa polusi
udara yang rendah dapat ditolerir, karena tidak membuat pengguna merasa tidak
nyaman dan baunya tidak begitu tercium. Konsentrasi polusi yang tingginya,
normalnya lebih diterima di ruangan untuk jangka pendek daripada konsentrasi
Kualitas udara yang baik dalam hal polusi sangatlah subjektif dan
bergantung kepada situasi di mana ruangan tersebut berada. Contohnya, di
daerah industry, tingginya polusi berupa panas dan udara lebih dapat ditolerir
daripada jika polusi tersebut berada di dalam area kantor atau rumah. Revisi
ASHRAE Standard nomor 62 (1989) merekomendasikan konsentrasi
macam-macam jenis polusi dalam ruangan dapat disimpulkan dalam tabel berikut.
Tabel 2.1. Konsentrasi maksimal yang dapat ditolerir untuk beberapa polusi udara
dalam ruangan.
* informasi berdasarkan proposal ASHRAE Standard nomor 62
(1996/1997) yang direvisi.
(Sumber: SNI 03-6572-2001 tentang Tata Cara Perancangan Sistem Ventilasi dan Pengkondisian
Udara Pada Bangunan Gedung)
Jenis-jenis kontaminasi Sumber polusi Tingkat polusi
Karbon Monoksida (CO)
Formaldehyde (HCHO) Kayu perabot 120 mg/m3 (0,1 ppm)
Timbal (Pb)
Sebagai bahan tambahan bahan bakar minyak
Debu cat 1,5 mg/m3
Nitrogen Dioksida (NO2) Pembakaran pada
mesin-mesin
Pada kenyataannya, lingkungan bebas polusi tak mungkin bisa dicapai.
Sebagai gantinya, pencapaian kualitas udara yang baik bergantung pada
pengendalian polusi tersebut yang berdasar pada pengendalian sumber polusi,
filtrasi, penutupan sumber polusi, dan ventilasi. Sangat berguna jika kita dapat
membedakan antara polusi-polusi yang tidak dapat dikendalikan dan polusi yang
SUMBER POLUSI OUTDOOR
Pengendalian Sumber Polusi
Filtrasi
Penutupan Sumber Polusi Sistem Ventilasi
Gambar 2.1. Pencapaian kualitas udara yang baik dan nyaman.
(Sumber: Guide to Energy Efficient Ventilation, 1996)
SUMBER POLUSI OUTDOOR SUMBER POLUSI INDOOR
PENGHILANG POLUSI
KUALITAS UDARA YANG BAIK DAN
2.4. Standar Kenyamanan Ruangan
2.4.1. Suhu Ruangan
Suhu ruangan sesuai dengan daerah tropis di Indonesia dapat
dibagi ke dalam 3 bagian:
• Sejuk nyaman, 20,5ºC sampai 22,8 ºC • Nyaman optimal, 22,8 ºC sampai 25,8 ºC • Hangat nyaman, 25,8 ºC sampai 27,1 ºC
Berdasarkan standar di atas, suhu suatu ruangan dikatakan
nyaman adalah berkisar di antara 20,5 ºC sampai dengan 27,1 ºC.
2.4.2. Kelembaban Udara
Kelembaban udara di daerah tropis untuk suatu ruangan
dikatakan nyaman adalah berada di antara 50% sampai 60% terhadap
kelembaban udara jenuh di ruangan tersebut.
2.4.3. Angin
Kenyamanan suatu ruangan yang mempunyai ventilasi alami
harus memperhatikan kondisi gerak angin yang tidak lebih besar dari
0.25 m/detik dan tidak lebih kecil dari 0.15 m/detik kea rah kepala
pengguna ruangan.
2.4.4. Radiasi/Konduksi Panas
Radiasi panas adalah termasuk radiasi panas matahari dari kaca
jendela, bukaan permanen pada ruangan, termasuk juga alat-alat yang
televisi, api kompor, dan sebagainya. Konduksi panas adalah termasuk
benda-benda yang dapat mengalirkan panas dari luar maupun dari dalam
ruangan, seperti dinding, atap, asbes, gypsum, dan sebagainya.
Suhu dalam ruangan harus tetap dikisarkan di antara 20.5 ºC
sampai dengan 27,1 ºC dengan memperhitungkan fungsi dari ventilasi
alami pada ruangan tersebut sehingga ruangan tetap mempertahankan
kenyamanannya.
2.4.5. Kegiatan dalam Ruangan
Kegiatan dalam ruangan menghasilkan emisi panas, dengan:
a. Sistem pengkondisian udara dihitung dari jumlah emisi kalor yang
dihasilkan oleh pengguna ruangan.
a. Tabel 2.3. menunjukkan emisi kalor yang dikeluarkan oleh wanita
dewasa dan pria dewasa rata-rata. Emisi kalor yang dikeluarkan
wanita dewasa adalah 80% dari pria dewasa dan anak-anak adalah
Tabel 2.2. Laju emisi kalor yang dihasilkan pria dan wanita dewasa.
(Sumber: SNI 03-6572-2001 tentang Tata Cara Perancangan Sistem Ventilasi dan
Pengkondisian Udara Pada Bangunan Gedung)
Catatan :
a. Pada tabel di atas berdasarkan suhu udara kering 750ºF. Pada suhu
800ºF, total panas sama, dimana nilai kalor harus mendekati 20%.
Nilai kalor laten pada tabel di atas tetap ekivalen naik.
b. Tambahan kalor di atas, tetap didasarkan pada emisi kalor pria pada
umumnya, wanita dan anak-anak juga didasarkan pada tabel, dengan
rumus bahwa untuk wanita dewasa ditambah 85% dari pria, dan
anak-anak lebih tinggi 75% dari pria dewasa.
c. Tambahan kalor untuk tempat kerja seperti café adalah 60 Btu/jam
Dimana 30 Btu/jam adalah kalor sensibel dan 30 Btu/jam adalah
kalor laten.
d. Untuk olahraga dalam ruangan, seperti bowling, orang yang sedang
bermain dan yg lainnya duduk emisi kalornya 400 Btu/jam dan orang
berjalan adlaah 550 Btu/jam.
2.4.6. Pakaian pengguna
a. Pengaruh kalor yang keluar dari tubuh pengguna juga dipengaruhi
oleh pakaian yang dipakai, mengenai bagian yang tubuh yang
tertutup, yang logikanya jika semakin tebal maka panas yang
dikeluarkan semakin tinggi.
b. Isolasi panas dari pakaian satuannya adalah clo, yaitu:
1 clo = 0,155 m2.K / Watt.
c. Besar dari isolasi termal dari pakaian dapat kita lihat pada tabel
Tabel 2.3. Macam-macam baju dan isolasi termal baju tersebut.
(Sumber: SNI 03-6572-2001 tentang Tata Cara Perancangan Sistem Ventilasi dan
Pengkondisian Udara Pada Bangunan Gedung)
Catatan :
(a). Pada pakaian tak berlengan atau lengan pendek, isolasi
termal dikurangi 10%.
(b). Untuk celana atau rok, ditambah 5% jika panjangnya di
bawah dengkul dan ditambah 5% jika lebih pendek dari
dengkul.
d. Perhitungan clo pakaian menggunakan rumus:
Untuk pria :
Nilai clo = 0,727. (masing-masing clo) + 0,113.
Untuk wanita :
Penjelasan :
Pada pakaian yang dipakai pada orang dewasa perkantoran, seperti
celana panjang, sepatu kulit, kemeja lengan panjang, dasi, dan jas,
nilai clonya adalah 0,5 – 0.65 hingga 1.
2.5. Kenyamanan Ruangan Efektif
Kenyamanan ruangan efektif bertitikberat pada temperatur dan
kelembaban ruangan. Temperatur ruangan yang dimaksud harus sejalan dengan
kelembaban ruangan. Gabungan temperatur ruangan dan kelembaban ruangan
akan membentuk satu indeks yang berarti pada temperatur tersebut, respon
termal dari orang dan kondisi keduanya adalah sama, meskipun temperatur dan
kelembaban ruangan berbeda, tetap harus mempertahankan kecepatan angin
yang sama guna mencapai titik dimana ruangan dikatakan nyaman.
Menurut standar ASHRAE, temperature efektif yang dimaksud adalah
dimana ruangan tersebut dipakai oleh pengguna dengan pakaian standar,
kegiatan pengguna yang sama, dan emisi seperti uap keringat dan uap
pernafasan yang sama.
Temperatur ruangan nyaman seperti yang dijelaskan pada subbab
sebelumnya pada daerah tropis di Indonesia adalah berkisar di antara 20.5ºC
sampai dengan 27.1ºC, dengan kelembaban ruangan berkisar antara 50% dari
kelembaban udara jenuh ruangan tersebut.
2.6. Pergerakan Udara
Udara yang bergerak, yaitu angin terjadi karena adanya perbedaan
rendah. Selain tekanan udara, suhu udara juga mempengaruhi akan pergerakan
udara. Udara panas selalu berpindah ke tempat yang lebih tinggi, sedangkan
udara yang dingin selalu berpindah dan menggantikan tempat yang ditinggalkan
udara panas tadi. Cara-cara udara bergerak berdasarkan prinsip-prinsip fisika
udara akan dijelaskan dalam subbab berikut.
2.6.1. Pembelokan Udara
Udara seperti cahaya, jika dibelokkan apabila terkena suatu
massa, akan kembali lagi ke arah pergerakan awal. Pada bukaan yang
bersifat siku, udara tidak melalui jalur terpendek, tetapi pergerakan udara
melengkung sehingga area yang dilalui udara lebih panjang.
Gambar 2.2. Pembelokan Udara
Gambar 2.3. Aliran Udara Mengambil Jalur Terpanjang
(Sumber:G. Lippsmeier, 1994)
2.6.2. Efek Bernouli dan Tabung Venturi.
Efek Bernouli adalah penurunan tekanan udara saat udara
dipindahkan secara menurun dalam jarak yang lebih panjang dari sisi yg
ditempuh pada awalnya.
Gambar 2.4. Efek Bernoulli
(Sumber: N. Lechner, 2001)
Seperti yang dijelaskan pada 2.6.1., pergerakan udara yang
melewati bukaan yang kecil, akan dipercepat dan kembali ke arah
Gambar 2.5. Tabung Venturi
(Sumber: N. Lechner, 2001)
2.6.3. Ruangan Pengap
Ruangan pengab adalah ruangan yg tidak memiliki sirkulasi
udara sama sekali. Hal ini mengakibatkan suhu dalam ruangan tidak
dapat disirkulasikan. Oleh pengguna ruangan dan alat elektronik yang
terus-menerus menghasilkan kalor, kalor tidak dapat tergantikan,
melainkan semakin tertumpuk. Hal ini mengakibatkan ruangan ini sangat
tidak nyaman dan tidak sehat.
Ruangan pengap disebabkan karena hanya ada satu bukaan pada
ruangan, seperti analogi botol yang sudah penuh, tidak dapat diisi air lagi
Gambar 2.6. Analogi Botol pada Aliran Udara
(Sumber: F. Moore, 1993)
2.6.4. Perbedaan Besar Bukaan Ruangan
Ukuran bukaan dimana angin masuk dan bukaan dimana angin
keluar juga mempengaruhi kecepatan sirkulasi udara di dalam ruangan.
Jika kedua bukaan tersebut sama, maka pergerakan angin di
dalam ruangan dapat dicapai secara optimal, karena volume udara yang
masuk akan berbanding lurus dengan volume udara yang keluar.
Gambar 2.7. Aliran udara pada bukaan yang sama besar pada ruangan
Bukaan dimana udara masuk yang lebih kecil, menyebabkan
kecepatan angin di dalam ruangan tersebut besar, tetapi angin langsung
menuju ke bukaan dimana angin keluar. Hal ini mengakibatkan sirkulasi
udara ruangan tidak optimal.
Gambar 2.8. Bukaan udara masuk yang lebih kecil
(Sumber: F. Moore, 1993)
Jika bukaan dimana angin masuk lebih besar daripada bukaan
dimana udara keluar, hal ini mengakibatkan kecepatan angin yang keluar
melalui bangunan akan besar, tetapi kecepatan udara di ruangan akan
menurun. Hal ini sangat cocok untuk membuat bagian luar ruangan
sejuk, seperti balkon.
Gambar 2.9. Bukaan udara masuk yang lebih besar
2.6.5. Single Sided-Ventilation dan Cross-Ventilation
2.6.5.1. Single Sided-Ventilation
Single sided-ventilation adalah ruangan yang bukaannya
hanya ada pada satu sisi ruangan. Single Sided-Ventilation
hanya cocok digunakan pada ruangan yang kecil, dimana arah
angin dari luar ruangan cenderung searah, sehingga pada
ruangan yang besar, Single Sided-Ventilation juga menimbukan
analogi botol.
2.6.5.1. Cross-Ventilation
Cross-Ventilation adalah sistem ventilasi udara yang
paling baik, dimana letak bukaannya ada di dua sisi ruangan,
sedhingga angin dapat bergerak lurus setelah mengjangkau
seluruh ruangan.
Gambar 2.10. Cross-Ventilation dan Single Sided-Ventilation
2.6.6. Penggambaran Aliran Udara.
Penggambaran aliran udara harus menggunakan bantuan air-flow
diagrams, diagram ini akan digambar berdasarkan prinsip-prinsip udara
yang dijelaskan pada subbab sebelumnya, tidak menggunakan
perhitungan yang pasti.
Pertama, kita harus membuat arah aliran udara dan
menggambarnya berupa garis-garis lurus. Kemudian, garis-garis tersebut
dicocokkan pada denah yang akan kita gambar aliran udaranya.
Garis-garis lurus tersebut harus digambarkan berbentuk lengkungan mulus
Gambar 2.11. Langkah-langkah penggambaran aliran udara pada ruangan
