1.1. Latar Belakang
Perencanaan bangunan diperlukan agar dapat memberikan hasil yang baik bagi kebutuhan dan kenyamaan penghuninya. Kenyamanan dalam kaitannya dengan bangunan didefinisikan sebagai suatu keadaan yang dapat memberikan perasaan nyaman dan menyenangkan bagi penghuninya (Karyono, T. H. 2007). Untuk memenuhi kenyamanan dalam bangunan perlu dilakukan analisis oleh arsitek, sehingga menghasilkan evaluasi yang bertujuan untuk mengurangi dan memprediksi masalah ke depan sebelum tahap pembangunan fisik.
Adanya evaluasi akan memunculkan suatu gagasan ide, alternatif dan solusi yang sesuai.
Kesesuaian tersebut bisa dari berbagai aspek yang ingin capai seperti terhadap program ruang, aktifitas pengguna, konfigurasi ruang, aksesibilitas, kenyaman termal dan efisiensi energi dalam bangunan. Kenyamanan termal menjadi salah satu poin desain yang perlu pertimbangan dalam memenuhi kenyamanan penghuninya. Penelitian tentang kenyamanan termal dapat di lakukan dengan beberapa metode, di antaranya studi lapangan, laboratorium maupun dengan simulasi menggunakan software komputer (Sibyan, H., & Asnawi, M. F., 2018).
Pada perencanaan bangunan untuk mencapai kenyamanan termal dapat dilakukan analisis dengan metode simulasi. Di era modern ini telah tersedia berbagai software untuk melakukan simulasi termal dalam membantu proses analisis dan menghitung bangunan bagi para arsitek.
Diantaranya terdapat software simulasi termal untuk membantu mengevaluasi desain tahap awal. Simulasi termal menggunakan perangkat lunak banyak di gunakan arsitek untuk
memberikan pemahaman, perkiraan pengoptimalan perilaku dinamis, kinerja termal selubung bangunan, kenyamaan termal penghuni maupun kinerja terbangun dari seluruh bangunan (Mohammad, S., Shea, A, 2013).
Software simulasi termal tersedia berbagai jenis yang dapat digunakan membantu arsitek dalam menganalisis performa maupun hanya sekedar melakukan uji coba awal menggali ide desain. Simulasi kinerja termal bangunan saat ini bisa dilakukan menggunakan beberapa software seperti Ecotect, Revit Energy Plus dan Sefaira (Sibyan, H., & Asnawi, M. F. 2018). Setiap software simulasi termal memiliki fitur, kelebihan, kekurangan, cara pengoperasian dan target pengguna yang berbeda-beda. Hal itu dikarenakan penggunaan software simulasi termal memiliki pembahasan yang luas dalam berbagai bidang selain arsitektur dan tergantung kebutuhan analisis yang ingin dicapai.
Pada perkembangannya software simulasi termal yang tersedia saat ini dasar pembuatannya berasal dari luar negeri. Penggunaan software khususnya di Indonesia sering kali mengalami kesulitan dalam menjalankan. Beberapa hal disebabkan karena banyaknya tools yang tidak semua diperlukan oleh arsitek dan tidak fokus dengan kriteria simulasi termal yang dibutuhkan dalam mendesain sebuah bangunan oleh para arsitek. Selain itu proses menjalankan simulasi dan membaca hasil simulasi membutuhkan banyak langkah serta pengetahuan lebih mengenai termal yang membuat penggunaan kesulitan mengoprasikannya.
Kenyamanan termal merupakan suatu keadaan yang berhubungan dengan alam dan mempengaruhi manusia yang dikendalikan oleh arsitektur (Synder, J. C., Catanese, A. J.,1989).
Manusia menilai kondisi lingkungan berdasarkan rangsangan yang diterima oleh dirinya lewat keenam indera mapun perasaan dan di cerna oleh otak untuk dinilai, kemudian otak
memberikan penilaian relatif apakah kondisi yang diterima itu nyaman atau tidak (Satwiko P.
2004). Maka dari itu kenyamanan termal berkaitan dengan bangunan didefinisikan sebagai suatu keadaan yang dapat memberikan perasaan nyaman dan menyenangkan bagi penghuninya (Karyono, T. H., 2011). Kenyamanan termal merupakan suatu kondisi termal yang dirasakan manusia dan dipengaruhi oleh lingkungan maupun benda-benda disekitar arsitektur (Heinz, F.,
Antonius, A., AMS, D., 2008). Kenyamanan termal ditentukan oleh beberapa unsur dalam pembentuk perancangan yaitu sirkulasi, kebisingan, pengaruh alami/iklim, bentuk, penerangan, keamanan, aroma, kebersihan dan keindahan (Hakim, R., 2012). Berdasarkan beberapa
pandangan ini, dapat di simpulkan bahwa kenyamanan dalam perancangan arsitektur tidak sesuai dengan kaidahnya akan mempengaruhi kenyamanan bagi penghuni didalamnya. Terdapat dua kelompok faktor kenyamanan termal. Pertama yang disebabkan oleh faktor klimatis,
meliputi temperatur udara, temperatur radiasi, kelembapan dan kecepatan angin. Kedua yang disebabkan akibat dari faktor personal meliputi tingkat metabolism yang di tentukan oleh faktor tingkat resistensi dari penggunaan pakaian. Menurut Givoni, B., (1998) bahwa kenyamanan termal mempunyai batas-batas dari kondisi iklim yang dianggap nyaman dan dapat ditoleransi dalam bangunan yang berarti ketiadaan sensasi (panas atau dingin) ketidaknyamanan termal.
2.3 Mesin Simulasi dan Graphical User Interface (GUI)
Mesin simulasi memprediksi kinerja energi dan kenyamanan termal bagi penghuninya.
Secara umum, hal ini mendukung pemahaman tentang bagaimana bangunan beroperasi menurut kriteria tertentu dan memungkinkan perbandingan alternatif desain yang berbeda.
Setiap software memiliki keterbatasan pengoperasian sehingga diperlukan untuk memahami prinsip dasar dari simulasi energi dan termal. Berikut pada Gambar ini adalah prinsip dasar dari mesin simulasi.
Gambar 2.1 Aliran Data Umum Mesin Simulasi Sumber: Maile, T., Bazjanac, V., Fischer, M. A., (2007)
Penjelasan mesin simulasi pada penelitian ini merupakan sebagian kecil dari semua alat simulasi kinerja energi yang ada.
3.2 EnergyPlus EnergyPlus
adalah program simulasi energi bangunan paling komprehensif yang dikembangkan oleh Departemen Energi AS untuk memodelkan pemanasan 20 bangunan, pendinginan, penerangan, ventilasi, dan aliran energi lainnya yang terus ditingkatkan. EnergyPlus (Versi 2.1) menggunakan fitur terbaik dari dua mesin simulasi energi DOE-2 dan BLAST sehingga menghasilkan mesin simulasi generasi baru. Menurut BLAST (2003) dalam Maile, T., Bazjanac, V., Fischer, M. A., (2007) bahwa The Buildings Load Analysis and System Thermodimic (BLAST) adalah agregasi program untuk
memprediksi konsumsi kinerja sistem energi dan biaya operasional gedung. Metode pengukuran panas BLAST didasarkan pada persamaan termodinamika aktual dan menghasilkan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan metode DOE-2 (weighted heat balance method).
METODE UNTUK MENGANALISIS PERILAKU TERMAL BANGUNAN
Analisis perilaku termal bangunan dapat dilakukan dengan berbagai metode. Berikut adalah beberapa metode yang umum digunakan:
1. Simulasi Termal Komputer (Computer Thermal Simulation):
Ini adalah metode yang paling umum digunakan dalam analisis termal bangunan. Perangkat lunak simulasi termal seperti EnergyPlus, DesignBuilder, dan IES VE digunakan untuk memodelkan bangunan dalam berbagai kondisi lingkungan dan operasional. Metode ini memungkinkan analisis yang sangat rinci tentang bagaimana bangunan merespons terhadap perubahan suhu eksternal, penggunaan energi, sistem HVAC, dan faktor-faktor lainnya.
2. Pemantauan Lapangan (Field Monitoring):
Pemantauan lapangan melibatkan penggunaan sensor untuk mengukur suhu, kelembaban, dan variabel lainnya di dalam dan di sekitar bangunan selama periode waktu tertentu. Data yang diperoleh kemudian dianalisis untuk memahami kinerja termal bangunan di bawah kondisi nyata. Ini membantu dalam memvalidasi model simulasi dan mengidentifikasi area di mana efisiensi termal dapat
ditingkatkan.
Kombinasi dari beberapa metode di atas sering digunakan untuk mendapatkan pemahaman yang komprehensif tentang perilaku termal bangunan. Penting untuk memilih metode yang sesuai dengan tujuan analisis, sumber daya yang tersedia, dan tingkat detail yang diinginkan.
ALAT SIMULASI DAN PERANGKAT LUNAK YANG DIGUNAKAN UNTUK EVALUASI KINERJA TERMAL
Untuk evaluasi kinerja termal, terdapat berbagai alat simulasi dan perangkat lunak yang tersedia.
Berikut adalah beberapa di antaranya:
1. Perangkat Lunak Simulasi Termal:
ANSYS Fluent: Merupakan perangkat lunak simulasi CFD (Computational Fluid Dynamics) yang digunakan untuk menganalisis aliran fluida dan transfer panas dalam sistem termal.
COMSOL Multiphysics: Memungkinkan simulasi multiphysics yang mencakup pemodelan transfer panas, aliran fluida, dan fenomena fisika lainnya untuk evaluasi kinerja termal.
SolidWorks Flow Simulation: Modul SolidWorks yang memungkinkan simulasi aliran fluida dan transfer panas untuk mengevaluasi kinerja termal dalam desain produk.
EVALUASI PARAMETER KENYAMANAN TERMAL DALAM BANGUNAN (MISALNYA, SUHU, KELEMBABAN)
Evaluasi parameter kenyamanan termal dalam bangunan, seperti suhu dan kelembaban, sangat penting untuk memastikan tingkat kenyamanan bagi penghuninya. Berikut adalah beberapa parameter
kenyamanan termal yang umum dievaluasi dalam bangunan:
Suhu Udara:
Suhu udara adalah salah satu parameter kunci dalam kenyamanan termal. Evaluasi dilakukan untuk memastikan bahwa suhu udara di dalam bangunan berada dalam kisaran yang nyaman sesuai dengan standar atau pedoman yang berlaku. Misalnya, ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) merekomendasikan kisaran suhu antara 20°C hingga 24°C untuk kebanyakan aktivitas manusia.
Kelembaban Relatif:
Kelembaban relatif adalah ukuran seberapa lembap udara relatif terhadap kemampuannya
menampung uap air pada suhu tertentu. Evaluasi kelembaban relatif dilakukan untuk memastikan bahwa kelembaban udara di dalam bangunan berada dalam kisaran yang nyaman dan sesuai dengan standar kenyamanan.
ingkat Penggantian Udara:
Tingkat penggantian udara mengacu pada jumlah udara segar yang masuk ke dalam bangunan dalam satu periode waktu tertentu. Evaluasi tingkat penggantian udara dilakukan untuk memastikan kualitas udara di dalam ruangan tetap baik dan tidak terjadi penumpukan polutan.