PENGENDALIAN RADIASI MATAHARI (SOLAR RADIATION CONTROL)

 

Pengendalian Radiasi Matahari (Solar Radiation Control)
Pengaturan sinar matahari yang masuk kedalam bangunan merupakan langkah utama yang harus dilakukan dalam proses pendinginan secara pasif. Modulasi sinar matahari dalam proses pengaturan ini dapat dicapai dengan memperhatikan (Santamouris dkk,1996) :
– Orientation dan aperture geometry
– Shading devices
– Property of opaque dan transparent surfaces.
Orientasi dan bukaan jendela merupakan aspek yang selalu berkaitan erat dalam mengendalikan radiasi matahari yang masuk bangunan. Bangunan dengan kebutuhan sinar matahari untuk menghangatkan ruangan membutuhkan bukaan dan arah orientasi menuju sinar matahari. Sebaliknya bangunan dengan tingkat kebutuhan radiasi panas yang rendah membutuhkan bukaan dan arah orientasi yang menghindari bertatapan langsung dengan sinar matahari. Dengan mengatur bentuk dan arah orientasi radiasi langsung matahari dapat diatur sesuai dengan posisi lokasi dari equator.
Penggunaan elemen pembayangan merupakan langkah lanjutan yang dapat ditempuh setelah mengendalikan orientasi dan bukaan. Jika orientasi dan bukaan tak dapat ditoleransi dikarenakan kebutuhan perancangan, maka elemen pembayangan menjadi sangat penting. Elemen pembayangan dapat dirancang sesuai dengan posisi dan arah kedatangan radiasi matahari sehingga bukaan dapat terlindung dari radiasi sinar langsung. Terdapat 2 klasifikasi elemen pembayangan (Santamouris dkk, 1996), yaitu :
– Elemen pembayangan permanen (fixed shading elements), disini termasuk dalam posisi eksternal antara lain dalam bentuk overhang, vertical fins, kombinasi horisontal dan vertikal (egg-crate type), balkon. Jika dalam posisi internal antaralain dalam bentuk light-shelves dan louvre di atas jendela.
– Elemen yang dapat diatur (adjustable /retracable shading elements), yang termasuk elemen eksternal adalah tenda, awning, blinds, pergola, dan yang internal seperti curtains, rollers, venetian blinds.
Operasional dari elemen-elemen tersebut sangat tergantung dari kebutuhan ruangan tersebut. Faktor diluar bangunan yang juga dapat berfungsi sebagai elemen pembayangan adalah vegetasi disekitar bangunan. Vegetasi yang berada dekat dengan jendela dapat memberikan efek pembayangan dan mengakibatkan berkurangnya radiasi langsung sinar matahari.
Penetrasi radiasi matahari menuju bangunan melalui jendela juga ditentukan oleh kualitas solar optical dari material kaca tersebut. Bahan yang bersifat opaque dan transparan mempunyai sifat yang berbeda dalam meneruskan radiasi langsung sinar matahari. Dengan mengendalikan thermal property dari material kaca penetrasi dapat diatur jumlahnya. Sifat material transparan dikendalaikan melalui aspek reflectivity, solar transmittance, dan absorptance.

Iklan

Insulasi Termal (Thermal Insulation)

Insulasi adalah penggunaan material dengan nilai konduktan rendah untuk mengurangi aliran energi melintas material tersebut. Untuk mereduksi alira energi tersebut material harus mempunyai nilai resistan yang tinggi (nilainya kebalikan dari konduktan). Secara umum udara merupakan insulator yang bagus untuk menghambat panas, dengan syarat proses konveksi dapat ditekan. Sebagian besar material mempunyai sifat insulasi namun terdapat tiga bagian besar tipe insulation, yaitu :

– Resistive insulation, merupakan menghambat aliran panas dengan mengandalkan nilai resistan pada proses konduksi.

– Reflective insulation, adalah mereduksi aliran radiasi panas.kemampuan material untuk menyerap atau meradiasikan kembali infra-red sangat tergantung dari bentuk dan warnanya. Penyerap paling bagus adalah material dengan warna hitam dan sebaliknya warna putih merupakan paling bagus sifat reflektifnya.

– Capasitive insulation, mempunyai karakteristik yang bermanfaat banyak jika fluktuasi temperatur diantara dua permukaan sangat besar. Sehingga insulasi jenis ini tidak bekerja dalam kondisi steady-state. Metode ini memanfaatkan penundaan aliran panas yang tersimpan dalam material bangunan tersebut (time-lag). Sehingga dapat memindahkan kondisi puncak aliran panas pada waktu yang dibutuhkan.

Meskipun insulasi dapat dibuat dengan menggabungkan beberapa jenis materisl bangunan, namun secara fisik dapat dibagi menjadi 5 jenis, yaitu : blankets, blown-in, loose-fill, rigid foam board, reflective films (Mars dalam htttp//Squ1.org/wiki/material).

INDIKATOR PERANCANGAN TERMAL

 

Dalam melakukan perancangan termal pada bangunan terdapat beberapa aspek yang diperhatikan untuk mengevaluasi dan merencanakan kinerja termal sebuah bangunan.

Temperatur Tiap Jam (Hourly Temperature)

Temperatur merupakan satuan indikator yang digunakan sebagai parameter kenyamanan. Temperatur yang masuk dalam kategori nyaman adalah temperatur yang dapat dirasakan tubuh manusia secara nyaman tidak terlalu panas dan tidak terlalu dingin dalam ukuran tubuh manusia.

Temperatur tiap jam dalam bangunan merupakan hasil akhir yang biasanya dapat diukur secara langsung efeknya oleh pengguna ruangan. Temperatur merupakan indikator terjadinya aliran panas kedalam ruangan ataupun keluar ruangan. temperatur yang tinggi menjelaskan banyak aliran panas yang menuju ruangan tersebut dan sebaliknya. Didalam grafik temperatur juga dapat dilihat rentang waktu yang memasuki kondisi nyaman yang sesuai okupansinya.

Selain temperatur dalam bangunan, terdapat temperatur diluar bangunan yang dapat digunakan sebagai pembanding dalam indikator tingkat adaptasi temperatur bangunan terhadap lingkungan luarnya.

Fluktuasi Panas Tiap Jam ( Hourly Gains dan Losses)

Ketika temperatur mengalami perubahan terjadi perubahan kondisi aliran panas dalam ruangan. Dengan melakukan control terhadap perubahan aliran panas, dapat diketahui bagian-bagian utama menyebabkan perubahan tersebut. Perancangan termal membutuhkan panduan dalam melakukan perubahan yang menyangkut komposisi penyebab panas dalam bangunan atau ruangan. Grafik temperatur tiap jam dan perubahan beban panas yang terjadi dapat dihubungkan untuk mendapatkan perhubungan penyebab kenaikan temperatur ruangan.

Periode Ketidaknyamanan ( Discomfort Period)

Salah satu parameter dalam strategi optimasi umumnya menggunakan nilai periode ketidaknyamanan selama jam okupansi. Periode ketidaknyamanan merupakan akibat dari pengelompokan nilai temperatur yang tidak memasuki kategori temperatur nyaman. Periode ini dapat berupa kondisi overheating atau underheating. Kondisi overheating terjadi jika temperatur yang terjadi pada jam tersebut melewati batas atas dari temperatur nyaman yang disyaratkan. Sebaliknya kondisiunderheating merupakan kondisi temperatur berada dibawah batas bawah yang diijinkan.

Beban Pemanasan dan Pendinginan (Heating and Cooling Loads)

Beban pemanasan atau pendinginan terhadap sebuah bangunan merupakan hasil analisa yang menunjukkan berapa derajat (degree hours) yang digunakan untuk menetralkan temperatur ruangan tersebut menuju temperatur nyaman. Kondisi nyaman tersebut berlakuk baik untuk kondisi overheating ataupun underheating. Kinerja degree-hours dalam satu tahun dapat dijadikan parameter untuk melihat pola usaha yang dilakukan dalam mencapai kondisi nyaman.

Distribusi Temperatur (Temperature Distribution)

Distribusi temperatur adalah pola sebaran prosentase nilai temperatur yang sama dalam rentang waktu 24 jam. Dengan mengetahui prosentase temperatur yang memasuki temperatur nyaman, maka kita dapat mengetahui prosentase periode nyaman dalam bangunan tersebut. Comfort period merupakan parameter lain dalam memahami tingkat optimasi dari periode okupansi pengguna.

 

Kearifan Lokal

Gambar

Kearifan Lokal

Banyak dari kita masih menganggap bahwa arsitektur (bangunan) lokal merupakan bangunan yang tidak efisien dan efektif. Dalam pikiran saya juga mempertanyakan apa sebenarnya yang membuat terminologi itu muncul. Karena faktual yang saya dapatkan sendiri justru mempunyai kondisi yang terbalik. Justru arsitektur lokal sangatlah mempunyai adaptabilitas yang cukup tinggi. Pada prinsipnya arsitektur lokal tumbuh secara alami dengan durasi waktu yang cukup panjang. Dengan ujian-ujian yang banyak dilakukan oleh alam dan habitat sekitarnya, arsitektur lokal mempunyai daya tahan yang dapat diandalkan dalam waktu yang lama.

Hubungan Bentuk Bangunan dan Pemanasan Ruangan

Bentuk bangunan mempunyai potensi dalam mengendalikan penerimaan panas terhadap permukaan selubung bangunan. Secara teori dengan meminimalkan permukaan yang berhadapan dengan jatuhnya radiasi langsung maka proses hantaran panas yang terjadi secara kuantitas juga menurun. Secara khusus beberapa sumber ilmiah membahas secara analisis mengenai fenomena tersebut. Markus & Morris (1980) mengungkap masalah fenomena Thermal Cube dalam proses optimasi fabric heat loss pada bangunan iklim dingin.
Tujuan dari optimasi bentuk bangunan adalah meminimumkan fabric heat loss.(Morris&Markus, 1980). Dengan analiasis terhadap Fabric loss per degree , dengan asumsi bahwa semua dinding mempunyai U-value yang sama, bangunan tersebut mempunyai denah kotak dan perbedaan pada masing-masing permukaan adalah sama, maka dalam perhitungan menunjukkan bahwa bentuk bentuk “cube” mempunyai rasio ‘surface/volume’ yang paling kecil (Morris&Markus, 1980).

Dalam menerima radiasi, bangunan mempunyai 3 (tiga ) elemen pokok yaitu dinding, jendela, dan atap. Bidang-bidang yang menerima radiasi dalam suatu bentuk bangunan ada 5 (lima) bagian ( 4 merupakan bagian dinding dan 1 bagian atap). Bagian-bagian tersebut yang mempengaruhi dan menyebabkan rasio minimum dari surface/volume seperti terlihat dalam tabel

Olgyay (1992) melakukan studi tentang bentuk optimum dengan membandingkan rasio bentuk mulai dari 5 : 1 , 4 : 1, 3 : 1, 2 : 1, 1 : 1, 1 : 2, 1 : 3, 1 : 4, 1 : 5, dengan parameter ukuran jumlah heat gains dan heat losses dalam beberapa jenis tipe iklim. Dari riset tersebut dihasilkan garis optimal terhadap masing-masing tipe iklim dalam masalah rasio bentuk bangunan. Dari observasi yang dilakukan tersebut didapat sebuah gambaran sebagai berikut :
1. Bentuk kotak tidak selalu optimal terhadap semua tempat atau lokasi
2. Semua bentuk yang diperpanjang pada sisi Utara-Selatan , selama musim dingin atau panas kurang efisien daripada bentuk kotak.
3. Kondisi optimum dalam setiap kasus dicapai dengan memanjangkan pada sumbu arah Timur-Barat.
Khusus untuk daerah Hot-Humid digambarkan pencapaian kondisi optimum dicapai dengan membentangkan rasio bentuk memanjang kearah Timur –Barat dengan nilai perbandingan 1 : 1,7. Hal tersebut yang paling mendekati dengan kenyataan dilapangan (untuk bangunan pendidikan tinggi) adalah rasio 1 : 3 dan 1 : 4 . kondisi optimum tersebut diatas dicapai dengan arah hadap yang tegak lurus atau satu sumbu dengan arah mata angin. Terdapat potensi masalah yang berbeda jika orientasi dari bangunan tidak searah sumbu Utara-Selatan.
Jika dilihat dari grafik pengamatan observasi Olgyay (1992), semakin panjang rasio kearah Timur-Barat, semakin besar nilai heat losses sedangkan nilai heat gains cenderung stabil. Hal tersebut mengisyaratkan bentuk yang lebih memanjang sebenarnya sangat menguntungkan dari aspek penghilangan panas bangunan. Bagaimanapun hal tersebut perlu dibuktikan dalam riset ini, mengingat observasi tersebut diatas dilakukan bukan pada daerah panas lembab yang mempunyai kondisi lebih spesifik