BUKU AJAR SAINS
ARSITEKTUR
Penyusun :
LAINA HILMA SARIIZZIAH
MIRZA IRWANSYAH ERNA MEUTIA
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang keras memperbanyak, memfotocopy sebagian atau seluruh isi buku ini, serta memperjualbelikannya tanpa mendapat izin tertulis dari Penerbit.
Diterbitkan oleh Syiah Kuala University Press Darussalam – Banda Aceh, 23111
x 136 hlm. 16 x 22
Judul Buku : Buku Ajar Sains Arsitektur Penyusun : Laina Hilma Sari
Izziah
Mirza Irwansyah Erna meutia
Penerbit : Syiah Kuala University Press Telp (0651) 801222.
Email : upt.percetakan@unsyiah.ac.id
Cetakan kesatu : Maret 2016
ISBN : 978-602-1270-32-5
PRAKATA
Alhamdulillahirabbil ‘alamin, puji dan syukur kepada Allah SWT serta salawat dan salam kepada Rasulullah SAW. Hanya dengan kehendak Allah SWT lah buku ajar Mata Kuliah Sains Arsitektur ini dapat penulis selesaikan.Penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu baik dalam pengumpulan referensi, pengetikan serta pencetakan buku. Semoga Allah SWT memberikan balasan kebaikan untuk semua kontribusi tersebut.
Buku ini juga tidak lepas dari banyak kekurangan baik dari segi materi maupun teknik penulisannya. Karena itu, penulis berharap agar pembaca berkenan menyampaikan kritikan. Kritik merupakan perhatian agar dapat menuju kesempurnaan. Akhir kata, penulis berharap agar buku ini dapat membawa manfaat kepada pembaca.
Banda Aceh, Februari 2016 Laina Hilma Sari Buku ini ditulis dengan melihat kebutuhan mahasiswa arsitektur Unsyiah untuk memiliki buku pegangan mata kuliah Sains Arsitektur. Selama ini mahasiswa hanya diberikan rujukan kepada buku Nobert Lechner yang berjudul Heating Cooling and Lighting. Buku tersebut sangat bagus untuk dijadikan sebagai rujukan mata kuliah Sains Arsitektur. Namun buku tersebut ditulis berdasarkan kondisi geografis dan iklim Amerika yang berbeda dengan Indonesia. Dengan pertimbangan tersebut buku ini dihadirkan dengan memberikan kombinasi sumber referensi Indonesia sebagai contoh kasus. Buku Nobert lechner tetap dijadikan sebagai acuan utama namun diperkaya dengan berbagai sumber lainnya, sehingga mahasiswa dapat mudah memahaminya.
i
DAFTAR ISI
Prakata Daftar Isi i Daftar Gambar iv Daftar Tabel x BAB 1 Pendahuluan 1BAB 2 Definisi Dan Ruang Lingkup Sains Arsitektur 8
2.1. Defenisi 8
2.2. Kaitan Bentuk Dan Sains Bangunan 8
BAB 3 Pemanasan, Pendinginan, dan Pencahayaan Sebagai Pemberi
bentuk dalam Arsitektur 14
3.1. Pengantar 14
3.2. Arsitektur Vernakular Dan Regional 14
3.3. Bangunan Dinamis Dan Bangunan Statis 22
3.4. Energi Dan Arsitektur 23
BAB 4 Kenyamanan Termal 26
4.1. Kenyamanan Termal 26
4.2. Faktor-Faktor Kenyamanan Termal 27
4.3. Kondisi Termal Lingkungan 29
4.4. Grafik Psikomotrik 31
4.5. Kenyamanan Termal Adaptif 33
4.6. Kenyamanan Termal Berdasarkan Bio-Climatic Chart 35
BAB 5 Iklim 37
5.1. Iklim Dan Pembagiannya 37
5.2. Iklim Matahari 38
5.3. Iklim Tropis 40
5.4. Iklim Mikro 46
5.5. Strategi Perancangan Untuk Masing-Masing Iklim 47
BAB 6 Penyinaran Matahari Pasif 60
6.1. Penyinaran Matahari Pasif 60
BAB 7 Photovoltaic (PV) Dan Penyinaran Matahari Aktif 57
7.1. Sejarah PV 57
7.2. Sistem PV 57
7.3. Pengukuran Sitem PV 58
7.4. Merancang Sistem Penyinaran Matahari Aktif 64
BAB 8 Peneduh 66
8.1. Peneduh 66
8.2. Orientasi Perangkat Peneduh 68
8.3 Perangkat Peneduh Yang Dapat Bergerak (Movable Shading)
69
8.4. Strategi Khusus Peneduh 69
BAB 9 Pendinginan Pasif 72
9.1. Pengenalan Tentang Pendinginan Pasif 72
9.2. Sistem Pendingin Pasif 72
9.3. Ventilasi Yang Nyaman Versus Pendinginan Night
Flushing 74
9.4. Prinsip-Prinsip Dasar Aliran Udara 74
9.5. Pendinginan Sinar Matahari 82
9.6. Pendinginan Dengan Penguapan 86
9.7. Pendinginan Dengan Tanah 89
BAB 10 Perancangan Tapak Dan Perencanaan Lingkungan 91
10.1. Pemilihan Tapak 91
10.2. Pola Bayangan 92
10.3. Perencanaan Tapak 97
10.4. Penzonaan Sinar Matahari 99
10.5. Perancangan Angin dan Tapak 101
10.6. Tumbuhan Vegetasi 106
BAB 11 Pencahayaan Alami 112
11.1. Sejarah Pencahayaan Alami 112
11.2. Cahaya Tanpa Panas 113
11.3. Strategi Skylight 114
BAB 12 Pencahayaan Elektrikal 121
12.1. Sumber Cahaya 121
12.2. Lampu Pijar (Incandescent Lamps) 121
12.3. Lampu Sekali Pakai (Discharges Lamps) 123
12.4. Lampu Tipe Fluorescent 125
12.5. Lampu Tipe High Intensity Discharge (Merkuri,
Metal-Halida, Dan Sodium Bertekanan Tinggi) 127
12.6. Pencahayaan Arsitektural 128
DAFTAR PUSTAKA 132
GLOSARIUM 134
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Traditional Wind Tower 8
Gambar 2.2 Penggunaan cerobong angin pada bangunan 9
Gambar 2.3 Potongan Model dari proyek Inland Revenue Offices, Nottingham, Great Britain
10
Gambar 2.4 Revenue Offices, Nottingham, Great Britain 11
Gambar 2.5 Potongan gedung German Parliement, dengan
memperlihatkan “dome light” diatas ruang sidang
parlemen 12
Gambar 3.1 Rumah di Saudi Arabia dengan dinding luar berwarna muda (Lechner, 2001)
15
Gambar 3.2 Bangunan beriklim panas lembab (Lechner, 2001) 16
Gambar 3.3 Rumah tradisional Aceh yang yang terletak di adaerah beriklim panas lembab dengan suhu udara rata-rata 270C
(Sari, 2015) 18
Gambar 3.4 Rumah tradisional Gayo yang terletak di daerah beriklim lembab dengan suhu udara rata-rata 200C (Sari, 2015)
19 Gambar 3.5 Pada daerah beriklim dingin, bentuk ruang yang rapat,
dinding terbuat dari kayu tebal dan perapian yang sering kali terletak di dalam dinding luar bangunan (Lechner,
2001) 20
Gambar 3.6 Jendela tipe Bay- Window untuk mendapatkan cahaya
yang maksimal (Lechner, 2001) 20
Gambar 3.7 Gambar 3.7 Rumah tinggal Richard Foster di Wilton, CT yang memiliki bentuk melingkar dan berputar 3600 untuk mendapatkan pemanangan keliling serta pemanasan
matahari pasif ( Lechner, 2001) 22
Gambar 4.1 Grafik psikometrik (Lechner, 2001) 32
Gambar 4.2 Olgyay’s Bioclimatic Chart (1963) 36
Gambar 4.3 Fleksibilitas zona Nyaman pada bio-climatic chart Olgyay 36
Gambar 5.1 pembagian daerah iklim 38
Gambar 6.1 Sistem penyinaran pasif (Lechner, 2001) 52
Gambar 6.2 Sistem kerja dinding Trombe (Wilson, 1979) 54
Gambar 6.3 Dinding trombe dengan ventilasi 54
Gambar 7.1 (a). Sebuah system tipikal PV jaringan tersambaung. Di har yang cerah, tenaga yang berlebihan akan mengalir ke dalam jarngan dan meteran akan berjalan mundur. (b). Sebuah sstem mandiri memerlukan sejumlah baterai untuk menyimpan listrik yang akan dignakan pada malam
hari dan sebuah inverter untuk membalikkan 57
Gambar 8.1 Peneduhan akan menjadi lebih baik dengan
menggunakan kombinasi peneduh vertikal dan horizontal 68
Gambar 8.2 Elemen kecil yang banyak pada teduhan dapat
memberikan efek teduhan yang sama seperti teduhan
yang berukuran lebar (Lechner, 2001) 69
Gambar 8.3 kubah geodesik hasil rancangan Buckminster Fuller pada bangunan Paviliun Amerika serikat (Lechner, 2001) 70 Gambar 8.4 rumah tinggal arsitek Richard Foster (Lechner, 2001) 70 Gambar 8.5 Panel peneduh yang dapat berputar mengelilingi
bangunan sesuai dengan putaran matahari (Lechner,
2001) 71
Gambar 9.1 Udara mengalir di sekitar bangunan yang menyebabkan area dengan tekanan positif dan negatif yang tidak
merata (Lechner, 2001) 75
Gambar 9.2 Tipe tekanan yang tercipta di bagian atas atap akan
bergantung pada faktor landainya atap itu
sendiri.(Lechner, 2001) 76
Gambar 9.3 turbulensi dan arus berpusar terjadi di area bertekanan
tinggi dan rendah di sekitar suatu bangunan 76
Gambar 9.4 Efek bernouli (Lechner, 2001) 77
Gambar 9.5 pergerakan udara yang mengikuti sistem tabung venturi
(Lechner, 2001) 78
Gambar 9.6 Efek venturi menyebabkan udara dibuang melalui lubang
di atap atau dekat bubungan (Lechner, 2001) 78
Gambar 9.7 Tabung venturi digunakan sebagai tabung atap (Lechner,
2001) 79
Gambar 9.8 Efek cerobong asap akan membuang udara panas meskipun perbedaan suhu ruang dalam lebih besar dari pada perbedaan suhu ruang luar di antara lubang-lubang
Gambar 9.9 Efek cerobong asap dan Bernouli terjadi pada tangga yang berada di tengah yang dilengkapi dengan ventilasi
vertikal (Lechner, 2001) 80
Gambar 9.10 Cerobong matahari meningkatkan efek cerobong asap
tanpa pemanasan ruang dalam (Lechner, 2001) 81
Gambar 9.11 Pada malam hari yang cerah dengan kelembaban yang sedikit, terdapat pendinginan sinar matahari yang kuat
(Lechner, 2001) 82
Gambar 9.12 Disepanjang malam pada musim panas, penyekatan dipindah dan air dibiarkan untuk melepaskan panasnya melalui pendinginan sinar matahari (Lechner, 2001) 83 Gambar 9.13 penempatan insulasi yang dapat digerakkan (Lechner,
2001) 84
Gambar 9.14 Contoh pendinginan sinar matahari tak langsung: Suatu radiator khusus akan mendinginkan udara, yang kemudian dihembuskan ke dalam bangunan untuk
mendinginkan massa. 85
Gambar 9.15 Pendinginan melalui penguapan langsung (Lechner, 2001) 87 Gambar 9.16 Sistem dengan penguapan tak langsung (Lechner, 2001) 88
Gambar 9.17 Pendinginan dengan penguapan (Lechner, 2001) 88
Gambar 9.18 Tanah dapat didinginkan secara signifikan di bawah suhu naturalnya dengan cara membasahkannya untuk
pendinginan evaporasi 89
Gambar 9.19 Pada iklim yang kering, tanah bisa didinginkan dengan alas dari kerikil, yang akan menaungi tanah namun tetap
dapat membiarkan penguapan terjadi 90
Gambar 9.20 Dalam bangunan yang dinaungi tanah pada iklim dingin, tanah harus dipisahkan dari udara dingin pada musim
dingin (Lechner, 2001) 90
Gambar 9.21 Pendinginan tanah yang tidak langsung dimungkinkan dengan menggunakan tabung yang ditanam di bagian
dasar (Lechner, 2001) 91
Gambar 10.1 Tapak bangunan yang lebih disukai adalah disekitar bukit karena lebih tanggap terhadap iklim bagi pengguna yang
didominasi envelope (Lechner, 2001) 92
Gambar 10.2 Pola bayangan menunjukkan penyebaran akses sinar
Gambar 10.3 Cetakan bayangan oleh suatu kutub vertikal dari terbit hingga tenggelamnya matahari pada tanggal 21
Desember (Lechner, 2001) 94
Gambar 10.4 Pola bayangan suatu kutub yang disederhanakan pada
tanggal 21 Desember (Lechner, 2001) 95
Gambar 10.5 Penentuan panjang bayangan (Lechner, 2001) 95
Gambar 10.6 Untuk menciptakan pola bayangan suatu bangunan, asumsikan bahwa suatu bangunan terdiri dari rangkaian
kutub-kutub 96
Gambar 10.7 Bayangan-bayangan waktu pagi, siang, dan sore hari dibangun atas dasar penyimpulan enam kutub (Lechner,
2001) 96
Gambar 10.8 Gabungan bayangan (Lechner, 2001) 96
Gambar 10.9 Jalan yang membentang dari timur dan barat merupakan hal ideal baik nagi jalur masuk matahari musim dingin dari arah selatan maupun penaungan pada musim panas dari timur yang dingin dan barat yang panas (Lechner, 2001)
97 Gambar 10.10 meskipun bangunan tersebut berada di jalan yang
menyilang (diagonal), bangunan tersebut diorientasikan
ke arah selatan (Lechner, 2001) 98
Gambar 10.11 Tempatkan bangunan dan pepohonan yang lebih tinggi pada bagian selatan dari jalan timur-barat untuk mendapatkan keuntungan dari lebar sisi kanan jalan
(Lechner, 2001) 98
Gambar 10.12 Ketika akses sinar matahri tidak dimungkinkan bagi keseluruhan bangunan, clerestories dan atap penadah
yang aktif harus digunakan (Lechner, 2001) 99
Gambar 10.13 Penzonaan dengan metode lapisan matahari (Lechner,
2001) 100
Gambar 10.14 Pembatasan penyinaran matahari (Lechner, 2001) 100 Gambar 10.15 Sedikit reduksi pada kecepatan angin akan menghasilkan
reduksi yang besar dalm proses menghilangnya suhu
panas (Lechner, 2001) 101
Gambar 10.16 Bangunan tinggi yang ditempatkan menghadap ke utara tidak hanya melindungi terpaan angin dingin pada musim dingin, tetapi juga menyediakan jalan sinar matahari yang
Gambar 10.17 Semakin tinggi penahan angin, bayangan angin akan
semakin panjang juga (Lechner, 2001) 103
Gambar 10.18 Naik satu point, lebar penahan angin akan memberikan pengaruh pada panjang bayangan angin. Kedua penahan angin di atas sama ukuran tingginya (Lechner, 20010 103 Gambar 10.19 untuk mencegah angin bergerak ke samping bangunan,
beberapa pohon atau semak-semak dapat meningkatkan ventilasi alami secara signifikan (Lechner, 2001) 104 Gambar 10.20 Pepohonan dan semak-semak dapat menyalurkan angin
sepoi-sepoi ke dalam bangunan (lecner, 2001) 105
Gambar 10.21 Kolam renag yang besar sering digunakan oleh bangsa Romawi untuk menyejukkan vilanya (Lechner, 2001) 105 Gambar 10 22 Tumbuhan dapat mengurangi pemanasan pada musim
dingin dan pendinginan pada musim panas serta mampu memperbaiki kualitas cahaya siang dengan penyaringan
(Lechner, 2001) 106
Gambar 10.23 Naungan dari pepohonan sangat efektif karena pepohonan tidak menjadi panas dan meradiasikan kembali (inframerah gelombang panjang) seperti yang terjadi pada struktur naungan buatan manusia (Lechner,
2001) 108
Gambar 10.24 perbedaan suhu permukaan tanah rumput dan aspal
(lechner, 2001) 109
Gambar 10.25 Sistem kerja penyejukan alami pohon pada malam hari
(Lechner, 2001) 109
Gambar 10.26 Efek tumbuhan pada bangunan di dalam penurunan suhu
dan perbaikan kualitas cahaya 110
Gambar 11.1 Jarak antarayang disarankan untuk sky light tanpa jendela sebagai fungsi ukuran ketinggian langit-langit (Lechner,
2001) 113
Gambar 11.2 Jarak antara yang disarankan untuk skylight dengan jendela yang tinggi sebagai fungsi ukuran ketinggian
langit-langit (Lechner, 2001) 114
Gambar 11.3 Bukaan melengkung lebih baik dalam mendistribusikan cahaya dan juga lebih sedkit silau dibandingkan dengan
Gambar 11.4 Pada ruangan yang tinggi dan sempit, silau hanya sedikit karena sumber cahaya yang tinggi berada di luar ruang
pandang (Lechner, 2001) 115
Gambar 11.5 Untuk daerah di bagian utara hemisper, letakkan skylight di depan dinding yang menghadap utara untuk mendapatkan pencahayaan yang lebih merata dengan
silau yang lebih sedikit (Lechner, 2001) 115
Gambar 11.6 Gunakan pemantul interior untuk memancarkan sinar
matahari dan mengurangi silau (Lechner, 2001) 116
Gambar 11.7 Kimbell Art Museum 116
Gambar 11.8 Menil Collection karya renzo Piano yang menoptimalkan
pencahayaan alami pada desainnya 117
Gambar 11.9 skylight pada Menil Collection terletak di atas penghalang. Hal ini menyebabkan cahaya alami dapat masuk dengan tidak langsung sehingga cahaya yang dihasilkan lembut
117 Gambar 11.10 Naungi skylight dari sebagian sinar mataharimusim panas
dan gunakan pemantul untuk meningkatkan
pengumpulan pada musim dingin (Lechner, 2001) 118
Gambar 11.11 Denver Airport 119
Gambar 12.1 Filamen tungsten lampu pijar sering kali merupakan gulungan atas gulungan untuk memusatkan sumber
cahaya (Lechner, 2001) 121
Gambar 12.2 bentuk lampu tungsten halogen yang biasa ditemukan
(Lechner, 2001) 122
Gambar 12.3 Langit-langit akan tampak mundur dengan pencahayaan
cove (Lechner, 2001) 129
Gambar 12.4 pencahyaan cover (Lechner, 2001) 130
Daftar Tabel
Tabel 1.1 GBPP mata kuliah Sains Arsitektur 4
Tabel 4.1
Faktor-Faktor yang mempengaruhi kenyamanan termal 26
Tabel 4.2 Penentuan batas nilai temperature nyaman 34
Tabel 5.1 Karakteristik Daerah Hutan Hujan Tropis di Daerah
Tropis Basah 43
Tabel 5.2 Karakteristik Daerah Musim dan Savana Lembab di
Daerah Tropis Basah 47
Tabel 5.3 Ciri-ciri Iklim serta masalah dan penanggulangannya 48
Tabel 7.1 Perkiraan metode untuk Mengukur Sistem Mandiri 58
Tabel 7.2 Lembaran Kerja untuk Menentukan Beban Listrik 60
Tabel 7.3 Ukuran Watt untuk berbagai macam perangkat 61
Tabel 8.1 Tipe teduhan 67
BAB I
PENDAHULUAN
Perubahan iklim yang memberikan efek buruk terhadap lingkungan adalah efek terbesar dari aktifitas manusia. Arsitektur mendapatkan jastifikasi sebagai salah satu pemicu efek perubahan iklim tersebut. Jastifikasi ini merunut kepada hadirnya sebuah bangunan yang ternyata bertanggung jawab terhadap pemakaian energi sekitar 30-40% (Rumah Ide, 2008). Apabila kita melihat pada teori ‘Embodied Energy’ maka setiap material bangunan yang terpakai didalam bangunan membutuhkan energi dari awal terbentuk hingga akhir pemakaian material tersebut yang dinyatakan dalam satuan MJ/Kg. Selain pemakaian energi yang cukup besar yang mengakibatkan emisi CO2 juga yang cukup besar,
keseluruhan proses tersebut juga memberikan pengaruh pada lingkungan seperti semakin langkanya material seperti kayu yang berefek naiknya panas global dan resiko banjir.
Selain arsitek, masyarakat umum sebagai pengguna jasa arsitek memiliki peran besar didalam aplikasi konsep ramah lingkungan ini. Kecenderungan masyarakat saat ini pada bangunan moderen dengan mengadopsi gaya non lokal dan bahkan material bangunan yang diimpor dari luar telah meninggalkan konsep arsitektur vernakular yang sangat tanggap terhadap iklim lokal. Arsitektur dan masyarakat tradisional masih banyak terdapat di seluruh pelosok di Indonesia, namun keberadaannya sudah semakin sedikit dan mulai tersingkir ke luar kota. Hal ini disebabkan oleh kemajuan teknologi yang telah merubah sikap masyarakat dalam menanggapi gaya hidup termasuk perubahan pada arsitektur
BAB 2
DEFINISI DAN RUANG LINGKUP SAINS ARSITEKTUR
2.1 DEFINISI
Sains arsitektur adalah ilmu pengetahuan tentang menghadirkan kenyamanan bagi pengguna bangunan yang mempertimbangkan aspek klimatologi dan ekologi secara optimal dengan tujuan untuk efesiensi energi. Dari beberapa referensi, sains arsitektur erat kaitannya dengan sistem lingkungan pada bangunan yang mencakup pendinginan, pemanasan dan pencahayaan. Sistem lingkungan tersebut dilakukan baik secara aktif maupun pasif. 2.2 KAITAN BENTUK ARSITEKTUR DAN SAINS BANGUNAN
Hasil karya bentuk suatu arsitektur banyak terkaitkan dengan pertimbangan berbagai aspek seperti: ekologi, bioclimatic, sains bangunan/lingkungan, ekonomi, teknologi canggih, ideologi, philosofi, & dekonstruksi, dan lain. Tiap desainer/arsitek mempunyai misi tertentu (yang paling lazim hemat energi, ramah lingkungan hidup) dalam menghasilkan suatu karya arsitektur Konsep “Ecological Architecture” yang dipakai sejak tahun 1960 oleh beberapa arsitek diberbagai belahan dunia, pada umumnya menyangkut :
1. Desain dengan kaidah “Sunpath” yang dipakai oleh arsitek Ken Yeang, Nicholas Grimshaw.
2. Pemanfaatan Angin Musim (seasonal wind) untuk ventilasi alam dengan “Wind Tower” oleh France.
3. Pemanfaatan tenaga angin untuk menghasilkan tenaga listrik pada bangunan oleh Richard Roger dan
BAB 3
PEMANASAN, PENDINGINAN, DAN PENCAHAYAAN
SEBAGAI PEMBERI BENTUK DALAM ARSITEKTUR
3.1 PENGANTAR
Sejak satu abad yang lalu, pemanasan, pendinginan, serta pencahayaan suatu bangunan merupakan elemen penting yang menjadi perhatian para arsitek. Kenyamanan termal dan pencahayaan dipengaruhi oleh perangkat lain yang mendukungnya. Pemanasan dihasilkan dengan merancang bangunan yang tersusun padat dan diisi dengan tungku atau perapian. Sedangkan pendinginan dicapai dari hasil proses pengaliran udara luar ke dalam bangunan melalui bukaan-bukaan seperti jendela serta bentuk-bentuk arsitektural yang ternaungi dari sinar matahari. Bukaan-bukaan ini juga menjadi sumber pencahayaan, selain berasal dari lampu minyak ataupun lilin.
Seiring berjalan waktu, perubahan kondisi mulai terjadi secara dramatis. Pada tahun 1960-an para ahli teknik mulai menggunakan perangkat mesin atau mekanik hasil rancangannya dalam konsep pemanasan, pendinginan, dan pencahayaan. Kondisi ini telah menyebar dan diterima oleh masyarakat luas.
Namun pada tahun 1973, kondisi dihadapkan dengan permasalahan krisis listrik. Hal ini menyadarkan para arsitek dan masyarakat bahwa konsep pemanasan, pendinginan, dan pencahayaan diwujudkan dari penggabungan dua aspek, yaitu perangkat mekanik dan rancangan bangunan itu sendiri. Arsitektur vernakular dan regional dapat menjadi contoh
BAB 4
KENYAMANAN TERMAL
4.1 KENYAMANAN TERMAL
Tubuh manusia secara terus-menerus menghasilkan panas yang disebabkan oleh proces metabolism tubuh. Panas yang dihasilkan oleh tubuh berkisar sekitar 100 W, namun demikian nilai ini bervariasi sekitar 70 W ketika tidur dan bisa mencapai lebih dari 700 W ketika sedang bekerja berat atau kegiatan dengan gerak yang banyak (contohnya bermain tenis). Panas yang dihasilkan ini harus dilepaskan ke lingkungan, jika tidak temperatur tubuh akan meningkat. Temperatur tubuh yang normal berkisar 370C, sementara temperatur kulit
bervariasi antara 31 dan 340C. Keseimbangan panas tubuh
dapat ditulis sebagai berikut:
M ± Rd ± Cv ± Cd − Ev = ΞS Where :
M = metabolic heat production Rd = net radiation exchange Cv = convection (incl. respiration) Cd = conduction
Ev = evaporation (incl. in respiration)
ΞS = change in stored heat.
Sebuah kondisi dikatakan seimbang atau bisa dikatakan sebagai nyaman termal bila jumlah dari persamaan diatas adalah nol. Namun demikian, kondisi nyaman termal adalah
BAB 5
IKLIM
5.1 IKLIM DAN PEMBAGIANNYA
Iklim atau climate berasal dari bahasa Yunani “klima”, yang berarti kemiringan bumi terhadap matahari. Oleh karena itu, orang Yunani meyakini bahwa iklim merupakan fungsi garis lintang matahari sehingga mereka membagi dunia dalam zona tropis (panas), sejuk, dan dingin.
Penentuan keadaan iklim ditetapkan dari pengambilan nilai rata-rata pengamatan cuaca dalam waktu lama, yang meliputi :
a. Kelembaban b. Awan c. Angin d. Tekanan udara e. Suhu f. Curah hujan
g. Radiasi matahari - merupakan pengaruh terbesar dalam penentuan keadaan iklim, dimana perubahan bentuk energi yang diubah menjadi radiasi panas dan terbentuknya penguapan air.
h. Ciri utama iklim tropis adalah temperatur yang tinggi (rata-rata> 20° C).
Pengaruh radiasi matahari dengan atmosfir dan gaya berat digabung dengan distribusi daratan dan lautan, menghasilkan bermacam- macam iklim.
BAB 6
PENYINARAN MATAHARI PASIF
6.1 PENYINARAN MATAHARI PASIF
Penyinaran matahari pasif mengacu pada suatu sistem yang mengumpulkan, menyimpan, dan mendistribusikan energi matahari tanpa penggunaan alat mekanikal. Fungsi penyinaran ini adalah mengintegrasikan seluruh elemen dasar bangunan seperti jendela, dinding, atap, dan lantai berfungsi semaksimal mungkin. Contohnya, atap tidak hanya berfungsi sebagai penutup bangunan tapi juga dapat berfungsi sebagai penyerap panas.
Pada hakikatnya penyinaran matahari secara pasif adalah upaya untuk memberikan kehangatan pada penghuni bangunan. Secara pasif disini dimaksudkan dengan penghematan energi melalui pemanfaatan energi matahari tanpa mengonversikan energi matahari menjadi energi listrik. Rancangan pasif lebih mengandalkan kemampuan arsitek bagaimana rancangan bangunan dengan sendirinya mampu “mengantisipasi” permasalahan iklim luar. Hal ini umumnya dibutuhkan di daerah beriklim dingin atau sejuk.
Ada tiga konsep utama dalam sistem penyiran pasif (gambar 6.1) , yaitu:
a. Penerimaan langsung (direct gain) b. Dinding trombe
BAB 7
PHOTOVOLTAIC (PV) DAN PENYINARAN
MATAHARI AKTIF
7.1 SEJARAH PV
Becqurel menemukan efek fotoelektrik pada tahun 1839 dan Bell Laboratories mengembangkan sel silikon kristal (crystalline silicone) pada tahun
1954 hingga pengembangannya pada tahun 1958, ketika ruang angkasa membutuhkan energi listrik yang sangat ringan dan dapat diandalkan untuk satelitnya. Meskipun demikian, Photovoltaic (PV) masih tergolong sangat mahal.
7.2 TIPE SISTEM PV
Terdapat dua tipe dasar sistem Photovoltaic (PV) yang terdapat pada bangunan, yaitu berdiri sendiri dan yang memiliki
hubungan dengan jaringan. Sistem yang dapat berdiri sendiri dibutuhkan ketika hubungan pada sebuah jaringan listrik tidak bisa dijalankan atau tidak diinginkan. Listrik yang berlebihan yang dihasilkan pada siang hari akan disimpan ke dalam baterai untuk digunakan pada malam hari ataupun pada saat cuaca mendung. Sumber energi sistem ini adalah baterai. Alat inverternya mahal dan mengkomsumi 20 persen dari tenaga yang dihasilkan PV, sehingga bangunan harus menggunakan sebanyak mungkin perangkat yang menggunakan arus
langsung voltase rendah (DC/ direct current). Sedangkan sistem yang memiliki hubungan jaringan
BAB 8
PENEDUH
8.1 PENEDUH
Salah satu cara untuk mencapai kenyamanan suhu saat musim panas adalah dengan adanyan peneduh. Pemakaian peneduh dapat diaplikasikan pada keseluruhan bangunan terutama pada jendela. hal ini berfungsi menghalangi sinar radiasi matahari langsung masuk ke dalam bangunan. Di Indonesia, bagian merupakan bagian terbanyak yang memperoleh sinar matahari langsung. Jenis, ukuran, dan lokasi perangkat peneduh tergantung pada ukuran komponen langsung, bias, dan komponen pemantul seluruh beban matahari. Biasanya komponen pemantul sangat baik dikendalikan dengan mengurangi sifat pemantul dari permukaan, misalnya dengan menggunakan tanaman. Berbeda lagi dengan kasus skylight, area ini merupakan area yang mendapat radiasi matahari yang banyak terutama bila bentangnya lebar. Solusinya adalah dengan memberi peneduh tambahan di dalam ruangan atau pemakaian peneduh di antara glazing. Cahaya matahari yang dihalangi untuk masuk ke dalam ruang adalah cahaya yang berlebih. Sedangkan penerangan alami juga dapat diproritaskan untuk mengurangi penggunaan penerangan buatan.
BAB 9
PENDINGINAN PASIF
9.1 PENGENALAN TENTANG PENDINGINAN PASIF
Kondisi suhu yang nyaman pada musim panas sangat diinginkan oleh pengguna banguanan. Kenyamanan ini dapat diterapkan dengan penghindaran panas, pendinginan pasif, dan pendinginan mekanik. Penghindaran panas adalah srtaegi pertama, dapat diantisipasi dengan strategi bayangan, orientasi, warna, vegetasi, penyekatan, cahaya siang yang sesuai, dan juga mengendalikan sumber-sumber panas internal. Namun tidak semua kondisi dapat di atasi dengan cara ini. Pendinginan pasif adalah cara berikutnya. Sistem ini dapat dilakukan dengan cara penggunaan ventilasi. Pada beberapa iklim, meskipun kedua strategi antara peghindaran panas dan pendinginan pasif diterapkan tapi masih kurang cukup untuk mendapatkan kenyaman suhu. Solusi terakhir adalah dengan pendinginan mekanik.
9.2 SISTEM PENDINGINAN PASIF
Sistem pendinginan pasif dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu kekuatan tenaga alam, energi, dan heat sink. sistem dapat berupa sistem cangkok (hybrid) yaitu sistem yang memanfaatkan kipas angin dan pompa. Sistem seperti ini masih tergolong pendinginan pasif karena mengosumsi jumlah energi yang sedikit.
BAB 10
PERANCANGAN TAPAK DAN PERENCANAAN
LINGKUNGAN
10.1 PEMILIHAN TAPAK
Pemilihan terbaik tapak untuk sebuah bangunan tergantung pada iklim dan tipe bangunannya sendiri. Untuk bangunan pemukiman dan perkantoran yang kecil, tapak yang sesuai dengan iklimnya dapat ditunjukkan seperti pada gambar berikut :
1. Iklim Dingin : untuk bangunan yang berada didaerah beriklim dingin, sebaiknya menghindari daerah puncak bukit serta bentangan dataran rendah yang merupakan tempat berkumpulnya udara dingin.
2. Iklim Panas dan Kering : untuk bangunan yang berada di
Gambar 10. 1 Tapak bangunan yang lebih disukai adalah disekitar bukit karena lebih tanggap terhadap iklim
bagi pengguna yang didominasi envelope (Lechner, 2001)
BAB 11
PENCAHAYAAN ALAMI
11.1 SEJARAH PENCAHAYAAN ALAMI
Hingga pertengahan kedua abad XX, pencahayaan alami dan arsitektur menjadi satu. Dikarenakan pencahahayaan buatan tidak terlalu baik dan mahal pada saat itu, maka bangunan harus memanfaatkan semaksimal mungkin pencahayaan alami melalui perubahan utama struktur bangunan. Pada arsitektur Gothic, bangunan memanfaatkan jendela kecil yang banyak. Sedang pada arsitektur Renaissance, jendela mendominasi fasade.
Pada abad ke-19, semua bangunan kaca menjadi mungkin karena mengingkatnya perkembangan kombinasi kaca dengan cara baru pemakaian besi pada sistem struktur. Sejarah singkat ini menggambarkan bagaimana pentingnya cahaya alami pada dunia arsitektur.
Gambar 11. 1 Jarak antarayang disarankan untuk sky light tanpa jendela sebagai fungsi ukuran ketinggian langit-langit (Lechner, 2001)
BAB 12
PENCAHAYAAN ELEKTRIKAL
12.1 SUMBER SUMBER CAHAYA
Pada abad ke-18 lampu minyak merupakan sumber cahaya utama pada saat itu. Pada abad ke-19, gas batubara mulai menjadi menjadi sumber cahaya penting pada masa itu. Namun pada awalnya, sumber tersebut hanya dianggap aman untuk lampu jalan. Karena cahayanya tidak lebih baik dibanding lampu minyak sampai ditemukannya saturasi mineral pada tahun 1880an dimana terdapat perkembangan besar baik pada kualitas maupun kuantitas cahaya gas. Karena cahaya gas menghasilkan tingkat panas tinggi dan polusi udara diruang dalam, ia dengan cepat digantikan oleh pencahayaan buatan tenaga listrik (cahaya elektrikal) pada awal abad ke-
12.2 LAMPU PIJAR (INCANDESCENT LAMPS)
Pada lampu pijar, cahaya dihasilkan oleh pemanasan filamen tungstennya secara elektris.
Gambar 12. 1 Filamen tungsten lampu pijar sering kali merupakan gulungan atas gulungan untuk memusatkan sumber cahaya (Lechner, 2001)
3, Banda Aceh, 1988, 275
BMKG. (2008), Weather data of Banda Aceh, Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika, Blang Bintang, Indonesia
Humphreys, M. A (1992) Thermal Comfort Requiremnents, Climate and
Energy. In the Second World Renewable Energy Congres, Brighton England:
World Renewable Energy Congres/ network ISO 7730 Ergonomics of the Thermal Environment
Karyono, T.H (2015), Predicting Comfort Temperature in Indonesia, an Initial
Step to Reduce Cooling Energy Consumption, Buildings 2015, 5, 802-813;
doi:10.3390/buildings5030802
Lechner, N ( 2001), Heating, Cooling and Lighting (Metode desain Untuk
Arsitektur), PT. RajaGrafindo Persada, Jakarta
Leigh (1989), Tangan-tangan Trampil, Djambatan, Jakarta
Lippsmeier, G (1994), Bangunan Tropis , Penerbit Erlangga, Jakarta
Meutia,E. (2009), Penilaian Penerapan Kearifan Lokal Arsitektur Tradisional
Pada Arsitektur Moderen : Ditinjau Terhadap Aspek Iklim, Proceeding,
Conference SENVAR 2009, ITS,Surabaya
Meutia, E dan Zahriah. 2010, Evaluasi Kenyamanan Thermal Ruang Dalam
Pada Rumoh Aceh di Tinjau terhadap temperature permukaan bidang ruangan, Raut. J, ISSN: 2085-0905, Volume 2 No.1
Nicol, F.J (1993) Thermal Comfort: A Hand Book for Field Studies toward An
Adaptive Model. London: University of East London
Olgyay, V (1963), Design with Climate: Bioclimatic Apparoach to
Architectural Regionalism, Princeton University Press
Sari, L.H; Izziah; Irwansyah; M, Meutia E (2015) An Ecological Assessment of
Housing in Aceh Province, Indonesia, Proceeding of International
DAFTAR PUSTAKA
Conference of Architecture, Technology and Urban Infrastructure, ISBN 978-602-0903-04-0, Medan
Szokolay, S (2004) Introduction to Architectural Science, Architectural press. Elsevier
Sydney and Joan Baggs (1996), The Healthy House. Thomas and Hudson Ltd, Great Britain, London.
Sukawi (2008), Ekologi Arsitektur: Menuju Perancangan Arsitektur Hemat Energi dan Berkelanjutan, Simposium Nasional RAPI VII 2008, ISSN: 1412-9612
Wilson, A (1979), Thermal Storage Wall Design Manual, Modern Press, Albuquerque http://puslit.petra.ac.id/journals/architecture/ http://www.archdaily.com/556085/the-latest-99-invisible-hundertwasser-and- his-fight-against-the-godless-line http://planetsave.com/2014/08/28/weather-and-climate/) http://sustainabilityworkshop.autodesk.com/buildings/trombe-wall-and-attached-sunspace http://www.bustler.net/index.php/article/renzo_pianos_menil_collection_ wins_the_2013_aia_twenty-five_year_award/ http://www.foodandwine.com/slideshows/best-museum-restaurants-in-the- us/11 http://www.mimoa.eu/projects/United%20States/Houston/The%20Menil %20Co llection/ http://www.westword.com/arts/five-things-you-didnt-know-about-the-art-at- denver-international-airport-5795573 http://yugoananda.blogspot.co.id/2009/10/dari-jakarta-ke-usa-part-v.html
GLOSARIUM
Bioclimatic : sektor arsitektur yang didominasi oleh
prinsip-prinsip ekologi dan keberlanjutan
Sunpath : merupakansebuah perangkat yang membantu
kita dalam menentukan diagram jalur edar kedatangan sinar matahari.
Wind Tower : pembangkit tenaga listrik yang memanfaatkan energi angin
Arsitektur high-tech
: ciri yang sangat dominant dimana struktur
dan mechanical berperan sebagai elemen eksterior dalam ornament. Menampilkan kejujuran jaringan service, utilitas untuk dibiarkan terlihat dan didesain untuk berinteraksi dengan struktur.
natural forces : Sebuah proses atau pergerakan yang
ditimbulken oleh alam
Stack Effect : gaya gerak udara keatas akibat perbedaan
suhu
Solar Chimmey : Sebuah cara untuk meningkatkan ventilasi alami pada bangunan dengan memanaskan udara dengan energi matahari secara pasif
Intake : menarik udara segar di luar ke dalam ruangan
Exhaust : Menghisap udara di dalam ruangan untuk
dibuang keluar heat
exchanger
: Pertukaran panas
Photovoltaic : suatu sistem atau cara langsung (direct) untuk
mentransfer radiasi matahari atau energi cahaya menjadi energi listrik
Kantilever : pepanjangan balok yang salah satu ujungnya
terdpat tumpuan jepit dan ujung lain menggantung (bebas)
Heat
transmittance
: U-value, atau tingkat perpindahan panas
dalam satuan Watt dari 1 m2 pada sebuah
struktur dibagi dengan perbedaan temperatur di sepanjang struktur tersebut
Radiasi : setiap proses di mana energi bergerak melalui
media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain
Aklimatisasi : suatu upaya penyesuaian fisiologis atau
adaptasi dari suatu organisme terhadap suatu lingkungan baru yang akan dimasukinya Grafik
Psikometrik
: Grafik untuk menentukan harga entalpi (h)
dari laju penyerapan kalor oleh udara
Iklim : kondisi rata-rata cuaca berdasarkan waktu
yang panjang untuk suatu lokasi di bumi atau planet lain
Overhang : Atap uang menjurai keluar
Shading : Peneduh
Bernouli : sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang
menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut
Ventilasi : aliran udara,baik diruang terbuka maupun
tertutup (didalam ruangan)
