Teori Arsitektur 2

PENDAHULUAN

Evaluasi atau penilaian kembali terhadap perancangan dan pembangunan tempat tinggal yang telah ada terhadap teori-teori kenyamanan, terutama yang berhubungan dengan pengaturan dan penyediaan pencahayaan dan penghawaan, sangat diperlukan untuk mendapatkan gambaran yang lebih jelas di lapangan. Bagaimana sebenarnya pengetahuan masyarakat di sekitar kita tentang pemanfaatan iklim pada bangunan tempat tinggal mereka. Dan bagaimana mereka menerapkannya.

Berabad-abad lamanya sejak sejarah mulai mencatat, manusia selalu belajar, meneliti, dan berusaha melindungi tempat kediamannya dari pengaruh-pengaruh buruk yang ditimbulkan oleh iklim terutama dalam hal pencahayaan dan penghawaan. Tetapi sebaliknya, manusia juga berusaha untuk mempelajari dan meneliti pengaruh-pengaruh yang baik dan menguntungkan untuk dapat dimanfaatkan dengan tepat.

Sejarah membuktikan, bahwa manusia telah beradaptasi dengan lingkungannya secara alami. Hal ini dapat kita lihat pada bentuk arsitektur pada beberapa tempat di belahan bumi:

- Orang-orang Eskimo, dengan rumah-rumahnya yang terbuat dari es, menempatkan iglonya sedemikian rupa sehingga pintunya berada searah dengan jalannya angin setempat (yang biasanya sangat dingin dan kencang).

- Orang-orang Indian di Amerika menempatkan pintu utama searah dengan angin

- Orang-orang Jepang membuat teritis atap yang lebar untuk melindungi ruangan-ruangan terhadap pengaruh buruk sinar matahari, angin, dan hujan. Teritis atap tersebut dibuat dengan ukuran yang tepat, sehingga pada musim hujan ruangan masih dapat dibuka selebar-lebarnya, sedangkan pada musim dingin sinar matahari masih dapat masuk dengan leluasa ke dalam ruangan.

- Negara India dengan mataharinya yang sangat terik dan hawa yang sifatnya panas kering, membutuhkan penonjolan-penonjolan teritis yang cukup lebar dalam usahanya untuk mencapai suasana dan iklim yang sejuk di dalam ruangan.

Iklim memegang peranan penting di dalam perancangan dan perencanaan bangunan, perencana diwajibkan mempergunakan pertimbangan-pertimbangan seperti: aspek-aspek penghawaan, kenyamanan, ventilasi, orientasi, penetrasi panas, dan refleksi sinar matahari untuk pencahayaan alami. Aspek-aspek tersebut selanjutnya akan mempengaruhi pemilihan bahan bangunan dipakai.

Aspek-aspek perencanaan bangunan seperti tersebut di atas, sangat ditentukan oleh jenis iklim yang berlaku. Indonesia, dengan iklim tropis lembab, perencanaan bangunan harus dapat menanggulangi hal-hal negatif yang ditimbulkan oleh jenis iklim ini, seperti rasa silau dan panas yang dirasakan oleh penghuni bangunan atau angin yang sangat kencang. Atau sebaliknya, bagaimana memasukkan cahaya pada ruang-ruang di dalam bangunan, dan mengalirkan udara segar ke tiap ruang yang ada pada bangunan tempat tinggal mereka.

IKLIM, UNSUR-UNSUR, DAN KOMPONEN PEMBENTUKNYA

Proses Terjadinya Iklim

Iklim adalah perubahan kondisi cuaca yang relatif tetap dan secara berkala karena pengaruh perputaran bumi (diteliti 10-20 tahun sekali), hasilnya berupa: tropis, sub tropis, dingin dan lain-lain. Sedangkan cuaca merupakan perubahan kondisi udara yang sifatnya setempat, dalam kurun waktu pendek, dan terjadi akibat bentang alam seperti pantai gunung dan padang rumput.

Iklim suatu lingkungan atau regional merupakan suatu keadaan atmosphere yang dipengaruhi oleh lima buah unsur penting berikut:

1. Suhu udara

2. Kelembaban

3.Angin

4.Curah hujan

5. Radiasi matahari

Unsur-unsur di atas tidak dapat dipisahkan satu sama lainnya. Saling tergantung dalam memberikan karakter dari iklim daerah tersebut.

Ada 3 pelaku yang perlu mendapat perhatian, yaitu:

1. Iklim

- Sinar matahari (MRT)

- Angin (v m/dt)

- Kelembaban (RH%)

- Curah hujan (mm/thn)

- Suhu udara (t^oC)

2. Modifier

- Pohon

- Dinding

- Screen

3. Manusia

Modifikasi terbatas: pakaian, makanan, aktivitas, kebiasaan

Iklim Makro dan iklim Mikro

Iklim mikro adalah faktor-faktor kondisi iklim setempat yang memberikan pengaruh langsung terhadap kenikmatan (fisik) dan kenyamanan (rasa) pemakai di sebuah ruang bangunan. Sedangkan iklim makro adalah kondisi iklim pada suatu daerah tertentu yang meliputi area yang lebih besar dan mempengaruhi iklim mikro. Iklim makro dipengaruhi oleh lintasan matahari, posisi dan model geografis, yang mengakibatkan pengaruh pada cahaya matahari dan pembayangan serta hal-hal lain pada kawasan tersebut, misalnya radiasi panas, pergerakan udara, curah hujan, kelembaban udara, dan temperatur udara.

Sistem lingkungan membentuk bangunan (buildings as a modifier, or climate modifier).

Modifier merupakan cara mengatasi iklim dengan mempergunakan teknologi tepat guna. Modifier adalah barang buatan yang mampu membuat iklim mikro yang nyaman bagi manusia

Cara mengelola/memanfaatkan iklim makro

- Membuka jendela pada utara–selatan

- Pohon perdu diletakkan di timur, sebab angin pada bulan Maret-September kering (tidak membawa uap air), sehingga tidak lembab. Jika menanam pohon di barat, sebaiknya dipertinggi agar tidak membawa uap air masuk ke ruangan

- Yang dibuka dinding timur, sehingga bila Desember, angin tidak masuk

- Kamar mandi sebaiknya ditaruh di sebelah barat saja agar cepat kering (tidak lembab)

- Angin yang baik adalah yang lewat depan/samping (posisi bangunan tidak membelakangi angin). Angin dari bawah dan atas tidak baik.

Iklim mikro dipengaruhi oleh faktor-faktor:

• Orientasi bangunan
• Ventilasi (lubang-lubang pembukaan di dalam ruang untuk masuknya penghawaan)
• Sun shading (penghalang cahaya matahari)
• Pengendalian kelembaban udara
• Penggunaan bahan-bahan bangunan
• Bentuk dan ukuran ruang
• Pengaturan vegetasi

Keseimbangan Energi

Hal-hal yang berpengaruh terhadap keseimbangan energi (thermal performance) adalah:

- Solar Heat Gains (sinar langsung, lingkungan, dll)

- Pemilihan bahan (BJ, kalor jenis, time lag, daya hantar)

- Warna

- Tekstur

- Dimensi (kantor, hotel, apartemen, pabrik)

- Teknologi pembayang dan bentuk perimeter (vertikal horisontal, kisi-kisi, dan lain-lain)

- Teknologi insulasi (reflective, resistive, capacitive)

- Thermal Insulating Properties (dinding, atap, lantai)

- Ventilation System

Teori Energi:

- Sifat: massa dan materi terkecil penyeimbang alam

- Bentuk, gejala: panas, suara, gelombang, cahaya

- Penyebaran: pancaran dan radiasi (tanpa media), dapat dihalangi, dipantulkan, diserap, dikumpulkan dan ditransmisikan oleh materi lain.

Pembagian Iklim

Hingga saat ini klasifikasi iklim banyak berdasarkan penggunaan dalam ilmu pertanian. Untuk aplikasi arsitektural, pembagian iklim lebih erat hubungannya dengan faktor kenyamanan atau comfort. Dalam hat ini iklim selanjutnya dapat dibagi menjadi empat bagian:

1. Iklim Dingin (Cold Climate)

Masalah utama dari iklim ini adalah kurangnya panas dari radiasi matahari Suhu udara rata-rata -15^o C, dengan kelembaban relatif yang rata-rata tinggi selama musim dingin.

2. Iklim Moderat

Iklim ini ditandai dengan variasi panas yang berlebihan dan dingin yang berlebihan pula, namun tidak terlalu menyolok. Suhu udara rata-rata terendah pada musim dingin ialah -15^o C dan suhu terpanas adalah sekitar 25^o C.

3. Iklim Panas Kering

Iklim ini ditandai dengan panas yang berlebihan, udara kering, suhu udara rata-rata 25^o C – 45^o C terpanas dan 10^o C terdingin disertai dengan kelembaban relatif yang sangat rendah.

4. Iklim Panas Lembab

Iklim ini ditandai dengan panas yang berlebihan disertai dengan kelembaban relatif yang tinggi pula. Suhu udara rata-rata di atas 20^o C dengan kelembaban relatif sekitar 80-90 %.

Komponen-komponen Iklim

Komponen-komponen iklim terdiri atas:

1. Angin (Air Movement)

Adalah pergerakan udara atau udara yang bergerak. Gerakan mempunyai arah dan kecepatan (v) serta percepatan (a). Angin merupakan gerak akibat/penyeimbang di dalam kumpulan partikel-partikel udara. Apabila sebagian partikel-partikel tersebut mendapat/menerima energi sehingga geraknya semakin cepat – keregangan meningkat dan berat jenis berkurang yang menyebabkan pergolakan volume udara tersebut terhadap partikel yang lain.

2. Kelembaban

Adalah Jumlah kandungan uap air dalam satuan volume udara. Iklim laut ditandai dengan kelembaban tinggi sedangkan iklim kontinental ditandai dengan kelembaban rendah.

3. Curah Hujan

Adalah frekuensi dan banyaknya hujan yang terjadi di suatu daerah.

IKLIM DAN ARSITEKTUR

Iklim dan arsitektur adalah bagian dari sains bangunan dan sains arsitektur. Sains bangunan adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara manusia dan lingkungannya. Bangunan dan shelter dalam hal ini berlaku sebagai perubah (modifier) lingkungan luar (outdoor environment) menjadi lingkungan dalam (indoor environment) yang mempunyai atau memenuhi syarat habitasi dan penghunian bagi manusia.

Faktor-faktor yang harus diperhatikan antara lain:

- iklim setempat

- lingkungan panas, suara dan penerangan

- manusia dan cara habitasinya

- sistem lay-out bangunan

- bentuk bangunan

- sistem konstruksi bangunan

- pemilihan material bangunan

Hubungan Iklim dengan Teori Evolusi dan Ekologi Arsitektur

Proses Terjadinya Bentuk

- Form Determinants

- Function

- Context

- Structure

- Form Resolution

- material dan cara penggunaan

- metoda dan konstruksi

- pertimbangan ekonomi dan sumber daya

- estetika

Teori Bentuk Secara Ekologi

Ekologi adalah ilmu yang mempelajari tempat tinggal makhluk hidup atau organisme. Antara Ekologi dan Arsitektur dan antara evolusi dan perancangan (desain) terdapat hubungan yang sangat erat. Berdasarkan hubungan yang konseptual ini maka timbullah prinsip perancangan secara pre skriptis dengan dasar-dasar teori bentuk secara deskriptif dalam alam ini.

Arsitektur dapat digambarkan sebagai bentuk dari strategi adaptasi manusia dengan alam, gambaran tersebut bersifat suatu kesatuan yang menyeluruh, keseimbangan yang dinamis dan penyempurnaan hal-hal yang relatif dan tidak jelas.

Dari prinsip-prinsip di atas maka terjadilah tiga prinsip utama dari penurunan bentuk, yaitu:

- kesatuan yang utuh antara manusia dan tempat atau lingkungan

- keseimbangan yang dinamis dari yang teratur dan tak teratur

- penyempurnaan energi dan informasi

Hubungan antara ekologi dan arsitektur jelas terlihat pada arti asli (secara linguistik) dari ekologi, yaitu ‘oikos’, kata asli dari ekologi dalam bahasa Greek yang berarti rumah dan rumah tangga (house dan household). Apabila ekologi diartikan sebagai sains dan organisme beserta tempat hidupnya (habitatnya), maka arsitektur dapat dipandang sebagai art dan sains dari organisme manusia dalam merealisir habitasinya pada lingkungan alam natural.

Bentuk dari organisme adalah hasil dari atau proses Interaksi antara bentuk genetik dengan lingkungannya. Dalam teori arsitektur secara ekologi, bentuk arsitektur adalah produk dari interaksi antara perubahan kebutuhan manusia atau fungsi dengan kontek ekologi manusia.

- Forms follow both function and environment

- Form, function and environment are interdependent

Dalam hubungan dengan teori ini, arsitektur modern mempunyai kegagalan, yaitu:

- Arsitektur modern menolak tradisi sebagai kemungkinan sumber-sumber kontiunitas untuk variasi di kemudian hari yang lebih kreatif.

- Arsitektur modern mengenyampingkan batas-batas kontek kultural

- Arsitektur modern terlalu memberikan nilai lebih hanya pada strategi adaptasi arsitektural yang spesifik saja.

Bentuk dan lingkungannya

Alam memberikan tekanan secara langsung kepada proses terjadinya bentuk semua yang berada di alam ini. Misalnya: bentuk ikan diodon atau landaka. Di daerah dingin bentuk ikan tersebut agak bulat dan padat, karena dengan bentuk ini dapat menyimpan panas lebih lama. Sebaliknya ikan ini di daerah panas berubah bentuknya, menjadi lebih melebar dan pipih, dengan bentuk ini panas yang diterima lebih cepat dilepas, karena adanya lingkungan panas yang berlebihan.

Seperti apa yang telah disebutkan oleh Oliver Lodge: “Ignoratu mootu, Ignoratur Natuna”, yang dapat berarti bahwa perubahan yang konstan sesuai dengan teori transformasi, yaitu apabila “genus” atau spesies yang sama dengan lingkungan yang berbeda akan memberikan pengaruh proporsi yang berbeda pula. Nampak pula dalam hal ini dalam bentuk-bentuk tanaman yang berbeda-beda pada iklim yang berbeda.

Demikian pula proses terjadinya “shape” bangunan, shape yang optimum adalah bentuk yang dapat menerima panas sesedikit mungkin di waktu musim panas, dan mampu menahan panas sebanyak mungkin pada waktu musim dingin.

Bentuk Tata Lingkungan

Iklim mempengaruhi bentuk tata lingkungan, hal ini dapat dilihat dari karakteristik tata lingkungan pada beberapa daerah sesuai dengan iklim yang berlaku di tempat tersebut:

- Untuk daerah beriklim tropis lembab atau panas lembab, jarak antara bangunan mempunyai pengaruh yang sangat besar. Luasan dinding bangunan dengan pembukaan untuk ventilasi sebanyak mungkin berhubungan dengan luar sangat menguntungkan. Hal ini disebabkan karena kenyamanan di daerah tropis lembab hanya dapat dicapai dengan bantuan aliran angin yang cukup pada tubuh manusia. Perancangan landscape harus memperhatikan prinsip kelancaran angin yang mengalir.

- Sebaiknya untuk di daerah panas kering, luasan dinding bangunan dikurangi sebanyak mungkin untuk tidak berhubungan langsung dengan ruang luar. Antara bangunan dihindari adanya ruang luar, satu sama lain kompak, sehingga sinar matahari sangat sedikit yang menimpa langsung bangunan. Bila harus ada ruang di antara bangunan pun diusahakan agar antara dinding bangunan yang satu dengan yang lain saling membayangi terhadap sinar matahari. Oleh sebab itu kecenderungannya bangunan lebih efisien kalau rendah dan masif.

Oleh sebab itu kepadatan bangunan di daerah tropis lembab kecenderungannya rendah. Kepadatan bangunan tinggi untuk daerah tropis kering. Untuk di daerah dingin, bentuk susunan bangunannya cenderung kompak, padat dan mempunyai luasan jendela yang luas agar dapat menerima panas matahari yang lebih banyak.

Morfologi Kota

Iklim yang dimiliki suatu kota terkait dengan bentuk kota. Hal ini dapat dilihat pada kota-kota kuno atau tradisional.

-Bentuk Kota dengan Iklim Dingin:

Bentuk bangunan cenderung melawan angin dingin, bangunan-bangunan besar cenderung mengelompok untuk memungkinkan penyimpanan panas lebih besar Pola permukimannya padat, berkumpul memusat daripada grid atau linier.

-Bentuk Kota dengan Iklim Moderat:

Perencanaan bangunan lebih terbuka, alamiah dan semua bangunan agak menyatu. Struktur kota lebih memungkinkan untuk suatu susunan yang bebas.

-Bentuk Kota dengan Iklim Tropis Kering;

Antar bangunan saling membayangi sehingga tidak terkena panas matahari langsung. Struktur kotanya cenderung untuk padat dan jalan-jalannya terbayangi.

-Bentuk Kota dengan Iklim Tropis Lembab:

Bangunan cenderung berbentuk memanjang, bangunan terpisah satu sama lain agar lebih memungkinkan aliran angin yang bebas. Struktur kota menjadi lebih terpencar. Pembayangan dengan pohon sangat menguntungkan.

Analisa Iklim dalam Arsitektur

Untuk mengetahui lebih jauh tentang pengaruh iklim terhadap arsitektur, maka analisa dapat dilakukan, yang meliputi:

1. Analisa Lahan

Analis ini meliputi adaptasi terhadap lingkungan.

2. Analisa Orientasi

Dicari arah yang terbaik agar didapat lingkungan yang sesuai dengan yang disyaratkan.

3. Analisa Bentuk

Meliputi analisa dari rancangan bangunan dan komposisi kelompok bangunan. Design bangunan secara tunggal berpengaruh pada terbentuknya suatu lingkungan dalam bangunan tersebut yang merupakan suatu modifikasi lingkungan luar yang dibentuk oleh kelompok bangunan. Bentuk dari kelompok bangunan ini mempunyai pengaruh pada lingkungan luar yang terjadi. Kepadatan bangunan mempunyai pengaruh besar pada pembentukan iklim lingkungan luar.

4. Analisa Sistem Konstruksi

Sistem konstruksi berpengaruh pada proses modifikasi iklim atau lingkungan luar menjadi lingkungan dalam yang terhuni dengan baik. Dengan analisa-analisa di atas dapat diketahui gradasi pengaruh iklim pada setiap langkah perencanaan

Iklim dan Pengaruhnya terhadap Karakteristik Arsitektur

v Arsitektur Tropis Lembab

Ciri-ciri iklim tropis basah

1. Curah hujan tinggi

2. Kelembaban tinggi

3. Temperatur udara panas sampai dengan nikmat

4. Angin (aliran udara) sedikit

5. Radiasi matahari sedang sampai kuat (matahari bersinar sepanjang tahun)

6. Pertukaran panas kecil karena kelembaban tinggi (udara sudah jenuh oleh uap air), sehingga air tidak mudah menguap.

Selain ciri-ciri umum tersebut, ada pula beberapa daerah yang mempunyai keadaan iklim yang sedikit berbeda, misalnya daerah pegunungan, seperti Bandung dan Malang lebih sering terjadi hujan, atau di daerah Nusa Tenggara Timur yang paling jarang terjadi hujan, sehingga disana banyak terdapat sabana atau padang rumput dan semak-semak.

Permasalahannya adalah bagaimana udara tetap mengalir sehingga penguapan bisa terus berlangsung. Misalnya untuk daerah yang mempunyai iklim tropik basah seperti yang tersebut di atas, dinding bangunan dibuat tebal dan tidak dibuat sirkulasi udara sehingga penguapan tidak terlalu cepat.

Strategi utama untuk bangunan:

- Menghalangi radiasi sinar matahari langsung dengan louvers dan sun shading (pembayang sinar matahari)

- Isolasi radiasi panas dengan ruang udara (pada atap dan pemakaian bahan-bahan bersel dan berpori atau berongga)

- Jarak bangunan dengan bangunan lain jauh untuk memperlancar aliran udara

- Kenyamanan Thermis dicapai dengan aliran udara yang mengenai tubuh manusia.

- Menghentikan/isolasi radiasi dengan reflektor kurang sesuai karena akan menambah panas lingkungan dan mengurangi penerapan kelembaban dan penguapan.

- Bahan-bahan yang dipakai sebaiknya mempunyai BJ kecil (ringan), time lag rendah, kapasitas panas kecil, dimensi kecil, berat sendiri kecil, dapat mengikuti kadar kelembaban udara sekitar dan konduktivitas panas rendah.

Perilaku iklim tropis basah dan bentuk bangunan:

1. Curah hujan tinggi diatasi dengan kemiringan atap curam

2. Kelembaban tinggi, diatasi dengan:

- Penggunaan dinding porous pada bangunan agar dapat ikut menyerap uap air di dalam ruangan dan meningkatkan kenyamanan. Dinding dikeringkan aliran udara yang melewati celah-celah dinding, mendinginkan permukaan bangunan,

- Bangunan mempunyai dua jenis jendela, temporal dan tetap. Jendela temporal digunakan pada siang hari.

3. Radiasi sinar langsung, diatasi dengan pemakaian sun shading. Agar panas tidak terakumulasi dipakai bahan yang kapasitas panasnya kecil. Pada malam hari, udara lembab akan mengembun dan jenuh, yang akan menimbulkan rasa panas. Karena itu, bahan yang dipakai harus mempunyai time lag rendah (cepat panas, cepat dingin). Pada siang hari, radiasi tinggi, bahan bangunan harus mempunyai konduktivitas panas rendah dan isolasi panas dengan udara mengalir (membawa udara panas dan uap air di permukaan bahan), mengurangi panas bangunan. Dimensi dan berat kecil agar tidak menyimpan panas. Pagi hari, suhu udara terdingin, bangunan harus membatasi pengeluaran panas dari dalam bangunan.

4. Udara lembab, tanah lembab, radiasi panas balik dari tanah membuat udara jenuh. Keadaan ini ditanggulangi dengan mengangkat lantai bangunan untuk memberi kesempatan udara mengalir di kolong bangunan.

v Arsitektur Tropis Kering

Ciri-ciri iklim tropis kering:

-Kelembaban rendah

-Curah hujan rendah

-Radiasi panas langsung tinggi

-Suhu udara pada siang hari tinggi dan pada malam hari rendah (45^o dan -10^o Celcius)

-Jumlah radiasi maksimal, karena tidak ada awan.

-Pada malam hari berbalik dingin karena radiasi balik bumi cepat berlangsung (cepat dingin bila dibandingkan tanah basah/lembab).

-Menjelang pagi udara dan tanah benar-benar dingin karena radiasi balik sudah habis. Pada siang hari radiasi panas tinggi dan akumulasi radiasi tertinggi pukul 15.00. Sering terjadi badai angin pasir karena dataran yang luas.

-Pada waktu sore hari sering terdengar suara ledakan batu-batuan karena perubahan suhu yang tiba-tiba drastis.

Di daerah benua atau daratan yang cukup luas, banyak terdapat gurun pasir karena di tempat itu jarang terjadi hujan, bahkan dapat dikatakan tidak terjadi sama sekali, karena angin yang melaluinya sangat kering, tidak mengandung uap air. Uap air yang terkandung di udara sudah habis dalam perjalanan menuju ke pedalaman benua itu, atau juga karena terhalang oleh daratan tinggi atau gunung, sehingga daerah itu menjadi sangat panas dan tidak ada filter pada tanah dari sengatan sinar matahari, yang mengakibatkan bebatuan hancur menjadi pasir. Suhu di padang pasir dapat mencapai 50^o C hingga 60^o C di siang hari, dan di malam hari dapat mencapai -1^o C.

Strategi untuk bangunan:

-Mempergunakan bahan-bahan dengan time lag tinggi agar panas yang diterima siang hari dapat menghangatkan ruangan di malam hari. Konduktivitas rendah agar panas siang hari tidak langsung masuk ke dalam bangunan. Berat jenis bahan tinggi, dimensi tebal agar kapasitas menyimpan panas tinggi.

-Bukaan-bukaan dinding kecil untuk mencegah radiasi sinar langsung dan angin atau debu kering masuk sehingga mempertahankan kelembaban.

-Memperkecil bidang tangkapan sinar matahari dengan atap-atap datar dan rumah-rumah kecil berdekatan satu sama lain saling membayangi, jalan-jalan sempit selalu terbayang. Atap datar juga untuk menghindari angin kencang, karena curah hujan rendah.

-Menambah kelembaban ruang dalam dengan air mancur yang dibawa angin sejuk.

-Pola pemukiman rapat dan jalan yang berbelok untuk memotong arus angin

-Bangunan efisien bila rendah, masif dan padat.

v Arsitektur Sub Tropis

Iklim Sub Tropis mempunyai empat musim:

- musim semi

- musim panas

- musim gugur

- musim dingin

Ciri-ciri iklim sub tropis:

-Pada musim panas radiasi panas besar, sedangkan pada musim dingin radiasi panas kecil sekali

-Jam siang musim panas lebih lama dari pada jam malam, sebaliknya pada musim dingin jam siang lebih pendek dari pada jam malam

-Akumulasi panas pada musim panas lebih kurang ¾ waktu musim panas, begitu sebaliknya pada musim dingin

-Pada waktu musim dingin hujan salju, kelembaban rendah

-Pada musim-musim tertentu disertai angin dataran yang cukup kencang

-Pada belahan utara sinar matahari selalu berada di selatan dan pada musim dingin kadang-kadang matahari tidak muncul.

Strategi untuk bangunan

-Ruangan-ruangan dibantu pemanasannya dengan jendela-jendela kaca menghadap selatan untuk menangkap panas. Kadang-kadang pada musim dingin dibantu dengan pemanasan listrik dan perapian di dalam ruangan.

v Arsitektur Iklim Dingin

Ciri-ciri iklim dingin:

-Radiasi panas tidak pernah tegak lurus

-Jumlahnya minim walau di musim panas. Di belahan utara matahari hanya tampak di selatan, terbit di timur, tapi tidak-pernah tinggi dan sudah turun lagi.

-Pada musim panas matahari tidak pernah tenggelam (kadang-kadang) dan pada musim dingin matahari kadang-kadang tidak muncul, dan angin dingin kencang sekali.

-Terang langit sedikit sekali dan iluminansinya rendah matahari tidak seterang di khatulistiwa.

-Kelembaban tinggi karena adanya penguapan es

-Strategi Kinerja Bangunan:

-Membatasi pertukaran udara dalam dan luar, karena pertukaran udara membawa serta energi panasnya.

-Bentuk bangunan rendah, tahan angin, stream line, dan tidak menahan angin dingin

-Bukaan-bukaan untuk menangkap cahaya matahari sudah tidak layak, karena terlalu kecil pengaruhnya.

-Bahan-bahan yang dipakai mempunyai berat jenis besar, time lag panjang, konduktivitas panas kecil, masif dan tebal

-Bangunan cenderung membulat untuk mencegah pengeluaran panas.

-Masa-masa bangunan cenderung disusun kompak menjadi satu dan padat, dengan bukaan-bukaan tersembunyi dan kecil.

v Iklim dan Arsitektur di Indonesia

Iklim dan arsitektur di Indonesia sangat dipengaruhi oleh matahari. Kondisi alam akibat pengaruh iklim tersebut direspon manusia dengan menciptakan lingkungan binaan. Iklim di Indonesia adalah tropik basah, karena kadar uap airnya (humidity) tinggi dengan dua musim.

Pada daerah yang memiliki iklim tropik kering (humidity rendah), seperti daerah Arab, udara sangat panas. Penguapan sangat cepat, karena itu walaupun udara panas, mereka tetap memakai baju tebal untuk mencegah penguapan cairan tubuh yang terlalu cepat.

Masalah umum dan masalah bangunan:

1. Panas bangunan tidak menyenangkan

2. Penguapan sedikit karena gerakan udara lambat

3. Perlu perlindungan terhadap radiasi matahari, hujan dan serangga

4. Di sekitar lautan juga diperlukan perlindungan terhadap angin keras

Hal-hal penting untuk diperhatikan:

1. Bangunan sebaiknya terbuka dengan jarak yang cukup antara masing-masing bangunan, untuk menjamin sirkulasi udara yang baik

2. Orientasi bangunan adalah utara-selatan untuk mencegah pemanasan matahari terhadap fasade yang lebih lebar

3. Bangunan harus memiliki lebar yang masih memungkinkan untuk mendapatkan ventilasi silang

4. Ruang di sekitar bangunan harus diberi peneduh tetapi tidak mengganggu sirkulasi udara

5. Harus dipersiapkan penyaluran air hujan dari atap ke halaman

6. Bangunan ringan dengan daya serap panas yang rendah, contoh: dinding gedek atau bilik sebagai dinding bernafas untuk membantu penguapan.

Vegetasi merupakan sumberdaya alam bagi untuk bangunan, sebab:

1. Berpengaruh terhadap arsitektur tradisional di zaman pertanian

2. Berpengaruh pada lingkungan binaan yang terbentuk disesuaikan dengan alam

Contoh:

• Sumatera dan Kalimantan kaya akan vegetasi yang subur seperti kayu, sehingga rumah berbahan kayu, lantai rumah ditinggikan karena menghindari kelembaban, dan atap curam untuk mengatasi curah hujan yang tinggi

• Pada daerah Toraja digunakan bambu

• Daerah Jawa, lantai semakin menempel ke tanah, tidak seperti di Sumatera

• Di Kupang, Sumba, Flores, dan Timor, karena tidak ada hutan, banyak savana, maka digunakan rumbia dan alang-alang pada arsitekturnya.

Konstruksi Arsitektur Tropis

• Ruang dilalui angin setinggi badan

• Ruang para-para harus diberi angin

• Lantai dapat diangkat, dijadikan lubang ventilasi (dapat dilalui angin)

• Atap mempunyai daya serap panas yang rendah agar dapat menahan panas.

Tiga wujud arsitektur tropis:

1. Arsitektur Teknologis

Semua pengkondisian interior dilakukan secara mekanis. Hanya tampak luarnya saja yang mencerminkan arsitektur tropis.

2. Arsitektur Tropis Geografis

Menggunakan prinsip-prinsip arsitektur tropis secara menyeluruh, selubung bangunan, maupun di dalamnya.

3. Arsitektur Kultural

Karena budaya yang turun temurun.

Pada daerah khatulistiwa, perbedaan temperatur iklim tropis basah tidak ekstrim. Untuk daerah tropis basah, dinding perlu memiliki lubang agar udara dapat mengalir dan mengurangi kelembaban udara dalam ruang, sehingga mempermudah penguapan. Pada prinsipnya, udara dapat mengalir di dalam ruangan, setinggi ruang, minimal setinggi badan. Temperatur di dalam dan di luar ruangan sama.

Perbandingan Respon Bangunan Tradisional dan Modern terhadap Iklim

Untuk melihat bagaimana respon bangunan tradisional terhadap iklim kita mengambil contoh rumah tradisional Malaysia. Rumah tradisional Malaysia menggunakan konstruksi kayu yang ringan dan material alam lainnya yang kapasitas panasnya rendah. Atap rumah adalah insulator thermal yang sempurna, kaca jarang digunakan Bata, baton, keramik dan material lainnya yang kapasitas panasnya tinggi akan meradiasikan panas kedalam rumah yang mengakibatkan ketidaknyamanan.

Perbandingan antara rumah tradisional dengan rumah modem dapat kita lihat dari segi penggunaan bentuk bangunan, material bahan bangunan, penataan denah dan bangunan dan vegetasi.

1. Building Materials

Traditional House Modern Building

Dengan konstruksi yang ringan kapasitas termal cukup memberikan sedikit kehangatan dan mengurangi dingin pada malam hari. Ruang atap pada rumah tradisional Malaysia adalah sarana ventilasi pada struktur atap.

Ruang atap pada rumah adalah penahan aliran udara dan memerlukan ventilasi lain.

2. Lay Out

Traditional House Modern Building

Rumah di tata secara acak. Kondisi ini memungkinkan adanya sirkulasi udara yang tidak akan terbagi secara kuat.

Tertata berjajar, membentuk blok-blok, menciptakan aliran udara yang deras dan tidak merata.

Traditional House Modern Building

Bukaan dibuat langsung memudahkan aliran udara dan merupakan ventilasi silang yang bagus.

Rumah modern merupakan ruang-ruang yang rumit dan memiliki sekat-sekat antar ruang sehingga menahan aliran udara dan menghambat ventilasi silang pada rumah.

3. Vegetasi

Traditional House Modern Building

Menggunakan pohon kelapa dan pohon tinggi lain memiliki naungan yang baik dan tidak menghambat gerakan angin pada ketinggian rumah.

Menghalangi gerakan angin pada ketinggian rumah setelah membagi kekuatannya.

4. Overhangs and Exposed Vertical Areas

Traditional House Modern Building

Penghalang lebih besar dan bukaan vertikal kecil

Sinar matahari dapat menembus secara langsung

5. Glare (Silau)

Traditional House Modern Building

Silau terkendali oleh tutup atap yang besar

Silau dari pantulan area yang keras dan dinding luar rumah lain juga karena kenyamanan yang kurang.

6. Lighting Level

Traditional House Modern Building

PENGARUH IKLIM TERHADAP MANUSIA

Fungsi utama dari arsitektur adalah harus mampu menciptakan lingkungan hidup yang lebih baik dengan cara menanggulangi tekanan iklim yang ada. “Stress” yang terjadi harus sesedikit mungkin. Suatu sistem guna mencapai kondisi keseimbangan antara iklim dan arsitektur sulit sekali untuk diketengahkan, sebab dalam hal ini banyak sekali cabang ilmu yang tersangkut.

Usaha untuk menyeimbangkan antara iklim dan arsitektur, dilakukan dengan memanfaatkan unsur-unsur iklim yang ada, seperti angin, suhu udara, dan lain-lain, sehingga akhirnya manusia dapat memperoleh kenyamanan yang diharapkan.

Kenyamanan dapat dikategorikan dalam tiga bentuk, yaitu:

1. Kenyamanan thermal

2. Kenyamanan visual

3. Kenyamanan Audial

Dalam hal ini terutama membahas masalah kenyamanan termal pada bangunan kecil (tempat tinggal).

Ø Kenyamanan Thermal

Kenyamanan thermal adalah suatu kondisi thermal yang dirasakan oleh manusia bukan oleh benda, binatang, dan arsitektur, tetapi dikondisikan oleh lingkungan dan benda-benda di sekitar arsitekturnya.

Dalam proses perancangan arsitektur dengan memakai pendekatan iklim, terdapat empat variabel yang dominan, yaitu:

- Iklim

Gambaran iklim harus diketahui dengan baik. Karakteristik tahunan atau harian dan masing-masing data di analisa sehingga dapat diketahui ciri-ciri utama dari iklim setempat. Data-data tersebut meliputi:

- suhu udara (T, derajat Celcius)

- kelembaban relatif (RH)

- radiasi matahari (MRT, derajat Celcius)

- kecepatan angin yang ada (V, m/dt)

- Biologi

Karakter iklim tersebut di atas kemudian dianalisa menurut syarat-syarat kenyamanan bagi manusia sebagai pemakai bangunan. Sehingga dapat diketahui kelakuan iklim tersebut. Selanjutnya akan bermanfaat untuk perancangan bangunan.

- Teknologi

Apabila telah diketahui iklim yang ada dan iklim yang dikehendaki untuk kenyamanan, selanjutnya dengan teknologi yang ada perancangan bangunan dapat diterapkan secara kuantitatif.

Thermal comfort dapat diperoleh dengan cara mengendalikan atau mengatasi hal-hal berikut:

1. Sumber panas (pembakaran karbohidrat dalam makanan, suhu udara, radiasi matahari). Untuk itu harus ada heat transfer (menurunkan atau pertukaran panas) dari tubuh ke lingkungan, dengan cara:

- Konduksi

Misalnya dengan memegang benda yang dingin atau berpindah ke tempat yang lebih dingin. Penurunan panas yang terjadi sangat kecil.

- Konveksi

Pertukaran udara melalui fluida bergerak. Penurunan panas yang terjadi 40%. Misalnya, saat kepanasan kita keluar untuk mencari udara segar atau fluida bergerak.

- Radiasi

Penurunan panas yang terjadi 40%. Radiasi matahari diatasi dengan menjauhi radiasi tersebut, atau dengan mengurangi makan, sebab makanan menaikkan suhu tubuh.

- Evaporasi

Memperbanyak penguapan. Penurunan panas 20% (kipas-kipas untuk mempercepat evaporasi).

2. Kelembaban

Harus mengkondisikan atau mengendalikan kelembaban yang berasal dari:

- Keringat – Benda-benda

- Sumber kelembaban – Sumber air

- Tanaman

Teknologinya dengan memakai dehumidifier (AC), mengatur kelembaban supaya sesuai dengan yang diinginkan.

Cara mencapai comfort dilakukan dengan mengendalikan penguapan dan sumber kelembaban, yaitu:

- Penguapan: keringat diuapkan

- Pengeringan: sumber air yang tidak perlu, dikeringkan

- Pengembunan (kondensasi): dengan AC pada udara jenuh

- Penyerapan (absorbsi)

3. Angin

Terjadi angin karena adanya beda tekanan:

- Gaya angin (perbedaan tekanan udara)

- Gaya suhu (perbedaan suhu udara)

Gaya angin lebih besar daripada gaya suhu.

Contohnya pada proses stack effect.

4. Radiasi Panas Sumber:

- Sinar matahari langsung dan tak langsung (pemantulan dan konduksi)

- Pembakaran

Keterangan:

1. Cahaya sinar langsung

2. Cahaya yang menembus

3. Radiasi tidak langsung

4. Sinar memanaskan udara di sekitar atap, sehingga panas-nya menembus bangunan

5. Panas dan tanah

Hal tersebut harus dikendalikan untuk meningkatkan comfort salah satunya adalah dengan teknologi passive cooling melalui:

• Penambahan shading untuk mengatasi sinar langsung

• Insulasi panas untuk radiasi yang menembus

• Permukaan sebagai diffuser untuk radiasi tidak langsung

• Vegetasi, atap dengan ventilasi untuk konveksi

• Untuk permukaan tanah yang tidak menyerap panas dipakai sistem lantai panggung (mengatasi radiasi dari tanah)

Tingkat Perencanaan Lingkungan Binaan dalam Aspek Kenyamanan Thermal

Aspek kenyamanan thermal untuk perencanaan lingkungan binaan mencakup:

1. Eksterior bangunan 2. Interior

3. Selubung bangunan

Perencanaan terhadap masing-masing cakupan di atas berkaitan dengan bentuk bangunan, seperti: ketinggian lantai bangunan, bentuk massa dan dimensi bangunan.

Perencanaan untuk Bangunan Satu Lantai Eksterior Bangunan

Gubahan massa bangunan, merupakan hal penting yang harus diperhatikan dalam perencanaan. Gubahan massa sendiri dipengaruhi oleh:

- Bentuk bangunan

- Jarak bangunan

- Ketinggian bangunan

- Kondisi bangunan di sekitarnya

- Vegetasi (penutup tanah, perdu, pohon, dan lain-lain)

- Bentang alam (danau, sungai, tebing, bukit, dan jurang)

- Kondisi iklim mikro

- Perkerasan tanah.

Gubahan massa bangunan bertujuan untuk:

- Mengendalikan radiasi matahari

- Mengendalikan angin dan kelembaban.

Pada bangunan satu lantai, udara yang masuk adalah udara lembab yang menimbulkan dan meningkatkan kelembaban udara dalam ruangan. Penambahan vegetasi pada ruang luar harus diperhitungkan supaya pengaliran udara ke dalam bangunan dapat berfungsi.

Jarak vegetasi ke bangunan (s), tergantung dari tinggi (h). Pertimbangan terhadap vegetasi sama halnya ketika kita membicarakan pagar bangunan.

Pagar menghalangi aliran udara ke rumah

Ketinggian dan bentuk pagar jangan sampai menghalangi pengaliran udara ke bangunan.

Pagar sirip dapat mengalirkan aliran udara ke rumah

Rumah ditinggikan dari tanah, sehingga pagar tidak menghalangi pengaliran udara

Interior Bangunan

Pada siang hari terjadi proses pemanasan, dan pada malam hari terjadi pelepasan panas (pendinginan). Proses pendinginan secara berantai (melalui fase-fase) pada bangunan satu lantai tetap efektif, tapi tidak untuk bangunan berlantai banyak. Massa udara menghambat radiasi dan konduksi, digantikan dengan konveksi. Kondisi ini disebut dengan efek termos. Jadi, semakin banyak udara akan menguntungkan.

Untuk memahami secara baik bagaimana pengaruh lingkungan luar terhadap bangunan, dapat diketahui dengan memahami bagaimana perambatan panas yang terjadi pada bangunan.

Pada dasarnya perambatan panas terjadi secara bertingkat.

Perambatan panas tersebut berupa:

1. Konveksi

2. Radiasi

3. Konduksi (atap – dinding)

4. Evaporasi

Bentuk bangunan, seperti bentuk atap, dapat mempengaruhi perambatan panas pada bangunan. Bangunan dengan bentuk atap datar akan menghantarkan radiasi yang lebih besar daripada bangunan dengan bentuk atap miring. Hal ini disebabkan karena pada bangunan dengan atap datar, panas yang diradiasikan ke dalam bangunan jatuhnya tegak lurus dan langsung masuk ke fase 2.

Sedangkan pada bangunan dengan atap miring, panas yang masuk terlebih dahulu masuk ke dalam ruang atap, ditahan dulu oleh udara (mengalami konveksi), sehingga panas yang masuk ke fase 2 lebih kecil.

Selain bentuk bangunan, bentuk ruangan juga berpengaruh terhadap kenyamanan. Berikut ini. kita lihat perbandingan kenyamanan pada beberapa bentuk ruang dengan luas yang sama.

Bentuk lingkaran merupakan bentuk ruang yang memiliki kenyamanan yang paling tinggi, karena zona pori-porinya kecil dan jaraknya sama rata dari titik pusat geometri.Pada bentuk persegi panjang, orientasi mempengaruhi kenyamanan. Pada kotak A, zona pori-pori lebih besar dari kotak B, sehingga kotak B lebih nyaman.

Selubung Bangunan

Aspek interior, eksterior dan selubung bangunan dapat saling mempengaruhi dalam perencanaan bangunan. Untuk memperoleh kenyamanan, bangunan yang mempunyai ruang kecil-kecil akan mempunyai dinding yang tebalnya berbeda dengan bangunan yang mempunyai ruang-ruang yang besar.

Hal mi disebabkan karena bangunan dengan ruang-ruang yang kecil, dindingnya akan menyimpan panas yang lebih besar.

Sedangkan bangunan dengan ruang yang lebih besar, lebih lambat panas dan lambat dingin (time lag besar).

Untuk bangunan kecil, kenyamanan termal dapat dicapai dengan:

1. Dinding lebih tipis, volume dinding berkurang

2. Menggunakan material dinding dengan kapasitas panas (kemampuan menyimpan panas) kecil. Kapasitas panas berhubungan dengan massa jenis. Massa jenis A lebih besar dari massa jenis B, setara dengan kapasitas panasnya.

3. Menggunakan material dinding dengan konduktivitas panas (kemampuan menyalurkan panas) besar

Untuk pemilihan bahan, kriteria yang harus diperhatikan:

1. Bangunan kecil:

- Konduktivitas panas besar

- Kapasitas panas kecil

Pilihan bahan dapat berupa:

- Bambu atau kayu, karena bersifat insulasi, yaitu kapasitas panas kecil dan konduktivitas panas kecil

- Hindari bahan logam, karena bersifat konduktor, yaitu kapasitas panas besar dan konduktivitas panas juga besar.

2. Bangunan besar:

- Konduktivitas panas boleh besar

- Kapasitas panas boleh besar

Teori Kenyamanan Thermal

Teori kenyamanan:

OT : Operational Temperature, yaitu temperatur di luar bangunan, campuran antara panas sinar matahari dan suhu udara

ET : Effective Temperature, yaitu temperatur di dalam bangunan.

ET tidak dipengaruhi oleh sinar matahari, tapi oleh jumlah uap air yang terkandung di udara. ET akan efektif jika kelembaban terkontrol serendah mungkin sehingga suhu tubuh bisa turun karena penguapan lancar.

CET, merupakan koreksi terhadap ET, karena ET lebih banyak melibatkan faktor iklim, untuk bangunan bertingkat.

Pada basement ET = OT = CET

Manusia dan Kenyamanan Thermal

Agar manusia survive maka keseimbangan panas (thermal balance) harus terjaga baik, yang artinya heat loss (panas yang hilang) harus sama dengan heat production (panas yang dihasilkan) dari tubuh.

Thermal comfort dipengaruhi oleh dua faktor:

1. Faktor fisik (physical environment)

- suhu udara

- kelembaban relatif

- kecepatan angin

2. Faktor non fisik (non physical environment)

- jenis kelamin

- umur atau usia

- pakaian yang dipakai

- jenis aktivitas yang sedang dikerjakan

Di wilayah Indonesia sendiri, khususnya di daerah Jawa, nenek moyang kita sejak zaman purbakala selalu menghadapkan pintu utama rumahnya ke arah selatan atau utara. Orang Minangkabau memilih bentuk atap rumahnya yang tinggi serta curam. Hal ini dilakukan untuk mengisolir teriknya matahari yang berlebihan dan memudahkan pengaturan air hujan yang seringkali jatuh dalam jumlah besar. Rumah-rumah di Kalimantan, Sulawesi, Irian dan Priangan umumnya didirikan di atas tiang-tiang atau umpak. Hal ini baik untuk mengurangi dan menghilangkan kelembaban di dalam ruangan.

Pada dasarnya, ada tiga faktor terpenting yang menyangkut bahan-bahan pemikiran dalam melaksanakan suatu perencanaan bangunan, yaitu:

1. Manusia dengan kebutuhannya

2. Pengaruh iklim

3. Bahan bangunan

Faktor-faktor yang mempengaruhi kenyamanan ruang:

1. Pergerakan udara

2. Suhu udara

3. Kelembaban udara

4. Radiasi

Lingkungan Thermis

Faktor penting yang berpengaruh dalam perancangan lingkungan panas untuk bangunan ialah:

1. Batasan minimum dan maksimum dan kenyamanan thermis (thermal comfort) pemakai bangunan. Misalnya thermal comfort untuk orang Indonesia ialah antara 25,4 – 28,9 derajat Celcius.

2. Gambaran tentang iklim setempat, yaitu suhu udara, kecepatan angin, kelembaban relatif dan solar radiasi.

3. Prosedur perancangan serta kelakuan fisik dari material bangunan dan sistem konstruksi bangunan.

Faktor penting yang menentukan respon panas dari bangunan ialah:

1. Kemampuan menyimpan panas dari semua elemen bangunan

2. Kemampuan mengisolasi panas dari semua elemen bangunan

3. Radiasi matahari langsung dan tak langsung

4. Sistem penghawaan

5. Produksi panas dalam ruang, misalnya dari manusia, sistem penerangan.

Pengukuran Kenyamanan Thermal

Untuk mengetahui kenyamanan thermal, perlu adanya ukuran pasti terhadap kenyamanan thermal, yang menjadi patokan terhadap unsur-unsurnya di dalam perancangan arsitektur. Kenyamanan thermal merupakan aspek alam yang mempengaruhi manusia secara langsung dan dapat dikendalikan oleh arsitektur/lingkungan binaannya (primer/utama).

Alat-alat ukur yang dipakai untuk mengetahui ET (Effective Temperature)

- Tunggal (thermal comfort meter)

- Parsial

V : Anemometer

MRT : Bola hitam

T : Termometer udara

RH : Termometer/ hygrometer ( termometer sling)

Suhu Udara

Suhu udara diukur dengan termometer. Jenis-jenis termometer:

- termometer air raksa,

- termometer alkohol

- termometer elektronis (thermocouple)

Kelebihan dari termometer ini adalah sangat teliti, hingga 50 angka di belakang koma. Kegunaan thermocouple:

- Mengukur suhu udara

- Mengukur suhu permukaan

- Konduktivitas/Isolasi

- Time fag

- Kapasitas panas tidak langsung

Kecepatan Angin

Kecepatan angin adalah perpindahan udara tiap satu satuan waktu.

Satuannya: m/dt atau m/menit.

Kecepatan angin berbanding lurus dengan tekanan udara. Kecepatan angin diukur dengan anemometer. Ada 2 jenis anemometer, yaitu:

- mekanis – elektronis

Kecepatan angin memicu beda potensial pada anemometer. Alat ini bisa mengevaluasi pergerakan dan kecepatan angin, serta mengukur kontur kecepatan angin pada denah dan bagian yang kecepatan anginnya tinggi atau rendah.

Kelembaban Udara Relatif

Disebut relatif karena ditentukan oleh suhu udara, misalnya kelembaban pada suhu 20°C dengan kandungan air dalam mg/m³, berbeda dengan kelembaban pada 30°C dengan kandungan air dalam mg/m³. Kandungan air ini sangat tergantung pada suhu udara. Saat suhu udara naik, kandungan air juga naik.

Alat ukur:

Ñ Higrometer

Panjang pendeknya pengukuran dipengaruhi oleh kandungan air dalam udara (%) Contoh: 100%, merupakan udara jenuh.

Pada suhu tertentu, udara tidak mampu menerima air lagi (bila diberi air lagi, pasti mengembun). Daerah tropis, angka kelembabannya 70% – 90%. Pada saat hujan bisa mencapai 100%.

- Termometer sling – Termometer bola basah dan kering

Cara kerja higrometer:

- Penguapan air pada thermometer akan menurunkan suhu (perlu kalor untuk penguapan). Dengan berkurangnya kalor, suhu akan turun.

- Berdasarkan suhu, dapat diketahui berapa kelembabannya.

Untuk menentukan suhu kenyamanan thermal, diperlukan:

- DBT ( Dry Bulb Temperature )

- WBT ( Wet Bulb Temperature )

- Temperatur bola basah dan kering

Untuk mencari kelembaban dari DBT dan WBT digunakan tabel yang disebut psychometric chart. Saat radiasi masuk ada faktor GT (masuknya MRT, digunakan bola hitam /GT)

Gambar: Psychometric chat.

Sumber: Passive Cooling, Conference Miami 1981; EarthCooling Tubes, Case Studies of Three Midwest Installations, C.E. Francis, Prof, h. 173.

Nomogram Effective Temperature:

Untuk menentukan suhu kenyamanan thermal dapat digunakan Nomogram ET. Dengan menambah kecepatan angin, kelembaban bisa turun, suhu juga kemungkinan besar turun. Kelembaban udara rendah bisa menurunkan suhu dengan menambah kecepatan udara bergerak (angin). Pada saat GT tinggi (temperatur bola hitam tinggi), maka jalan yang bisa ditempuh adalah mengurangi radiasi misalnya dengan cara membentuk shading dan pepohonan (self shading).

Menurut CC. Webb temperatur nikmat adalah 26^o C. dan menurut Bedfort temperatur nikmat dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

S = P + 0,25 (tl + ts) + 0,1 X – 0,1 (37,8 – tl) Ö V

Dimana:

S = angka kenikmatan

P = angka konstanta = 10,6 (untuk tropis lembab/pada musim panas)

tl = suhu udara (^o C) (ditempat teduh)

ts = temperatur udara pada pancaran cahaya matahari (^o C)

X = kelembaban absolut (g/kg)

V = kecepatan angin (m/detik)

Berdasarkan perhitungan tersebut dapat diketahui nilai S (angka kenikmatan) yang bila bernilai +3 berarti sangat panas, bila S = +2 berarti panas, S = +1 berarti panas nikmat, dan bila S = 0 berarti nikmat, dan bila S = -1 termasuk dingin, dan jika nilai S = -2 dikategorikan sangat dingin.

Siklus Kenyamanan Thermal dan Potensi Pendinginan Pasif (Passive Cooling)

Pengendalian suhu (ET) secara pasif / pendinginan pasif:

1. Suhu udara

Pagi hari tidak terlalu dingin. Malam hari tidak terlalu panas

2. RH (Termometer/ hygrometer)

Pagi hari tidak terlalu lembab, malam hari tidak terlalu lembab, siang tidak terlalu kering

3. V (kecepatan angin)

Meningkatkan kecepatan angin di pagi/sore hari dan menurunkan kecepatan angin di siang hari.

Grafik Sikius Kenyamanan Thermal dan Potensi Pendinginan Pasif:

Potensi pendinginan pasif:

- Pada siang hari :

- Suhu udara tidak tinggi (kita berkeringat)

- RH naik/tinggi

- Kecepatan angin tinggi

- Manfaat kecepatan angin tinggi adalah untuk :

- Mengurangi RH dalam bangunan sehingga suhu turun

- Membawa keluar udara panas

- Pada pagi hari

- V luar tinggi

- RH tinggi

- T luar rendah

Jendela harus ditutup agar kelembaban udara tidak masuk dan suhu dalam ruangan tidak keluar.

Pendinginan pasif dengan insulasi panas dapat dilakukan dengan cara;

1. Reflective (memantulkan)

2. Resistive (tahan panas)

- Atap merupakan bagian bangunan yang paling banyak menerima radiasi matahari

- Atap sebaiknya bersifat resistive terhadap radiasi matahari

- Atap juga sebaiknya bersifat reflektif terhadap pancaran radiasi panas (bukan cahaya)

3. Capacitive (menyimpan)

Mengatur udara yang masuk (pengendalian thermal) dengan memasukkan udara lewat pembukaan-pembukaan

Hal ini dapat dilakukan dengan:

- Menabung panas

- Menunda 15 jam, dari jam 3 sore (paling panas) sampai jam 6 pagi (paling dingin), dengan bahan yang mampu menunda panas selama 15jam,sehlngga pada pagi hari menjadi dingin

Radiasi matahari tertinggi pada pukul 12 siang, tetapi udara dan panas bumi perlu waktu untuk mengumpulkan panas sekitar 2-3 jam, sehingga bumi terpanas pada pukul 13.00-14.00 (menjadi panas sekali sebab radiasi matahari ditambah dengan udara panas).

Pengaruh Kenyamanan terhadap Prestasi Kerja

a. Pengaruh suhu udara yang terlalu tinggi.

-Bila suhu lingkungan jauh lebih tinggi di atas suhu tubuh, maka tubuh akan berkeringat, jika terus menerus akan menyebabkan rasa haus.

-Menurunkan kapasitas dan daya guna kerja serta perubahan denyut nadi (normal: 110/detik).

b. Pengaruh suhu terlalu rendah

-timbulnya rasa dingin (spontanitas)

-cara mengatasi:

§ proses metabolisme dari makanan

§ meningkatkan volume aliran darah untuk memperbanyak pembentukan kalor

§ kontraksi pada otot-otot akibat gerakan-gerakan menggil

c. Kelembaban

- Tidak punya efek langsung terhadap tubuh dan prestasi kerja

- Kelembaban rendah à terjadi penguapan pada selaput kendang, tenggorokan, mengeringkan kulit rambut.

- Sebaiknya kelembaban berada pada daerah selang 30% – 70%. Kelembaban baik adalah tidak lebih 60% dan tidak lebih rendah dari 20% dan perubahan tidak melebihi 20% per jam.

d. Gerakan udara

- Di dalam atau di luar ruangan tidak mempunyai pengaruh langsung terhadap tubuh.

-Pengaruh udara terbesar adalah pada proses penguapan keringat.

-Makin cepat aliran udara g makin cepat penguapan keringat, sehingga kulit akan terasa lebih dingin.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi udara luar

1. Radiasi matahari

- Daerah di sekitar garis khatulistiwa akan memperoleh radiasi matahari lebih besar dan sering sehingga suhu udara daerah tropis relatif lebih tinggi dibanding daerah lain.

2. Letak atau ketinggian daerah

- Daerah pantai suhu udara relatif lebih tinggi dibandingkan dengan daerah pegunungan.

3. Kepadatan kota

- Jika sangat padat oleh gedung, jalan, sedikit tanaman atau taman kota g suhu udara lebih tinggi dibanding kebalikannya.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi udara dalam

1. Ketebalan dinding

- Makin tebal dinding makin kecil pengaruh suhu udara luar terhadap suhu udara di dalam ruangan.

2. Bahan bangunan

- Berkaitan dengan konduktivitas thermis (k)

- Jika ‘k’ kecil g menghasilkan kalor konduksi yang kecil pula.

Harga konduktivitas thermis beberapa bahan:

Bahan	K (Btu/jam oF ft)
Udara Diam Aluminium Asbestos Bata: – Kerapatan Rendah - Kerapatan Tinggi Beton Gabus: – Bentuk Rata - Bentuk Butiran Besi Kapuk Rock wool Pasir (tergantung campuran dan pengerasannya) Kayu: – Maple - Oak - Pinnus - Redwood	0,168 123,4 0,040 0,416 0,767 0,029 0,023 29,167 0,020 0,2 0,022 1,000 0,100 0,092 0,070 0,061

3. Jendela kaca

-Jenis kaca jendela (bahan, tebal)

-Luas jendela

-Warna kaca

4. Atap bangunan

- Pada daerah bangunan tropis pengaruh radiasi terbesar terletak pada atap bangunan.

- Jenis-jenis atap:

1. Atap dasar

- Terdapat pada gedung-gedung bertingkat tinggi terbuat dari beton atau sejenis, dan tergolong pada atap berat.

2. Atap miring

- Terdapat pada rumah tinggal biasa dengan bahan dari kayu, seng, asbestos, genting atau aluminium.

- Antara atap dan langit-langit terdapat ruang kosong (udara), digolongkan pada atap ringan.

Inti: atap datar menerima radiasi matahari lebih besar dibanding atap miring.

5. Warna

- Mempengaruhi suhu dalam ruangan yang disebabkan oleh penyerapan radiasi matahari.

- Koefisien penyerapan radiasi (L) makin besar (mendekati: 1) untuk warna hitam (gelap) dan sebaliknya.

Strategi Perencanaan Thermal

Ñ Ventilasi

Lubang yang dibuat pada dinding ruang dapat digunakan untuk ventilasi. Fungsi ventilasi antara lain:

§ Menjaga kualitas udara di dalam ruangan

§ Menghasilkan kenyamanan penghuninya

§ Mempermudah/memperbesar gerakan udara dalam ruangan.

§ Untuk memperlancar penyaluran kalor dari dalam ruangan ke luar bangunan.

Ventilasi pada hakekatnya dapat dibedakan:

§ Ventilasi alami

- tergantung dari faktor alam: kecepatan angin, tekanan kecepatan karena gerakan udara atau aliran angin bergerak

- penempatannya dapat diatur di bagian bawah dekat lantai atau di bagian atas dekat atau pada langit-langit.

§ Ventilasi buatan

Kegunaan ventilasi

§ Kesehatan

Suatu ruangan yang sehat ialah bila kebutuhan akan O₂ dipenuhi dengan baik, kira-kira 1/5 dari laju metabolismenya.

§ Kenyamanan

Tujuan ventilasi

Menghembuskan udara dalam ruangan dan mengeluarkan udara yang sudah terpakai

Ñ Thermal Insulation

Tipe insulasi berbeda-beda, menurut karakter iklim dan beban panas pada bangunan. Tipe-tipe tersebut adalah :

1. Reflective : reflector solar radiation

2. Resistive : lapisan convective atau conductive

3.Capasitive : kesenjangan panas dan masa tunggu (waktu tunda)

Letak lapisan insulasi sangat penting artinya dalam proses perambatan panas. Letak lapisan insulasi seharusnya sedekat mungkin dengan lingkungan luar. Pemakaian lapisan insulasi pada dinding dan atap perlu diperhatikan. Bila dinding dan atap sudah cukup mampu menahan, maka lapisan insulasi tidak diperlukan lagi. Jika tetap dipasang insulasi, maka apabila ada kelebihan panas di dalam, justru kelebihan panasnya terhambat dilepas keluar, sehingga mengakibatkan suhu naik.

Ñ Pembayangan

Pembayang sinar matahari adalah satu-satunya cara yang efisien untuk mengurangi beban panas, walaupun rambatan panas juga dapat dikontrol dengan perancangan luas jendela.

Pembayang sinar matahari merupakan usaha pengkondisian thermal dengan menyeleksi sinar matahari yang masuk ke dalam bangunan dengan menggunakan sun shading (pembayang matahari). Hal-hal yang perlu diketahui sehubungan dengan pembayangan:

- Sinar langsung yang membawa panas harus dibayangi

- Sinar diffuse/tidak langsung/refleksi/terang langit (yang tidak menyilaukan) bila masuk ke dalam bangunan untuk kebutuhan penerangan alami.

- Kita perlu mempelajari SBV (Sudut Bayangan Vertikal) dan SBH (Susut Bayangan Horisontal)

Matahari terbit di timur, tenggelam di barat, hanya pada tanggal 21 September dan 21 Maret (panjang siang = panjang malam) atau Equinox

- Alat bantu lainnya, Solar Chart (diagram matahari, seperti bola dunia di tengah dan kita melihat dari atas.

a = AZIMUTH (SUDUT SAY HORIZONTAL

b = ALTITUDE fSUDUT BAY VERTIKALI

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan pembayang sinar matahari adalah:

a. Mampu mengontrol hantaran panas

b. Jumlah sinar yang masuk yang diperlukan untuk penerangan alam

c. Silau yang terjadi

d. Waktu penyinaran matahari:

- Waktu dimana matahari mencapai titik terjauh di sebelah selatan khatulistiwa 21 Desember

- Waktu dimana matahari mencapai titik terjauh di sebelah utara katulistiwa 21 ]uni

- Waktu matahari mencapai titik kulminasi

- Waktu matahari mulai memancarkan radiasinya yang dianggap sudah mulai panas 08.30 – 09.00 pagi

- Waktu matahari telah mengumpulkan radiasi terbanyak selama sehari (15.00)

Sudut pembayangannya sendiri berubah-rubah pada setiap saat, tergantung pada posisi matahari. Oleh sebab itu. Ada tiga macam pembayangan, yaitu:

a. Pembayangan vertikal

b. Pembayangan horisontal

c. Kombinasi pembayangan vertikal dan horisontal

Tipe yang terakhir adalah tipe yang paling efektif, karena sekaligus dapat menyelesaikan arah sinar vertikal dan horisontal. Secara diagramatis dapat dilihat pada contoh berikut:

Secara terinci, aspek-aspek penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pembayang matahari adalah:

a. Pembayang akan lebih efisien apabila berada di sebelah luar daripada di sebelah dalam bangunan

b. Perbedaan efisiensi ini akan lebih nyata apabila pembayang tersebut berwarna gelap.

c. Pembayang luar akan lebih efisien apabila mempunyai warna gelap

d. Pembayang dalam bangunan akan efisien apabila menggunakan warna terang

e. Pemakaian pembayang dalam bangunan akan menyebabkan penambahan panas apabila menggunakan warna gelap

f. Pembayang matahari sebaiknya dari bahan yang mempunyai kapasitas termis yang rendah. Maksudnya agar cepat dingin setelah matahari terbenam, sehingga tidak memberikan rambatan panas ke dalam bangunan.

Sebaliknya apabila pembayang matahari mempunyai kapasitas panas yang tinggi, misalnya beton, panas yang tersimpan akan dilepaskan dan merambat ke dalam bangunan pada waktu malam hari. Akibatnya akan menaikkan suhu udara dalam ruangan.

g. Pembayang matahari tidak saja berfungsi menghalangi masuknya radiasi matahari ke dalam bangunan, namun juga jangan sampai berfungsi sebagai perangkap radiasi matahari. Apabila radiasi matahari yang terperangkap telah terkumpul cukup, maka selanjutnya panas sebagian akan merambat ke dalam bangunan.

h. Pembayang matahari tidak selalu berupa sirip vertikal atau horisontal, atau keduanya secara bersama-sama, tetapi ide self shading juga merupakan suatu potensi rancang arsitektur, sehingga bentuk bangunan lebih bisa memberikan arti

• Tulisan ini disponsori oleh DUTA PULSA

DAFTAR PUSTAKA

1. Fry, Maxwell and Drew, Jane (1964), Tropical Architecture in The Humid Zone, New York, Reinhold Publishing Corp.

2. F.L. Jeffrey; Climate and Architecture, New York, Reinhold Publishing Corp.

3. Martin, Evans (1980); Housing, Climate and Comfort, London, The Architecture Press.

4. Lippsmeller, George (1994); Bangunan Tropis (terjemahan), Jakarta, Penerbit Erlangga.

5. Olgay & Olgay (1980); Solar Control and Shading Devices

6. Setyo Soetiadji S, Ir, (1986); Anatomi Utilitas, Jakarta, Djambatan

7. Anderson, Bruce (1977); Solar Energy, Fundamentals in Building Design, Mc. Graw Hill Company

8. Boutet, Terry S; Controlling Air Movement, Mc. Graw Hill Book Corp., New York

9. International Passive and Hybrid Cooling Conference, Proceedings; Passive Cooling, University of Del ware

10. Melaragno, Michele (1982); Wind Architectural and Environmental Design, Van Nostrand, New York.

11. M. Faizal, ST, Resume Catatan Perkuliahan; Tugas Metode Perancangan II

12. Materi kuliah Teknik Arsitektur Untag Surabaya, Metode Perancangan II, Tahun Ajaran 1999/2000

13. Mas Santoso, Dr; Diktat Kuliah Building Science, ITS, Surabaya

More….

________________________________