Analisis Kenyamanan Thermal Ruang Kelas B1 FEM IPB Menggunakan Teknik Simulasi Berdasarkan Computational Fluid Dynamics

ANALISIS KENYAMANAN THERMAL RUANG KELAS B1
FEM IPB MENGGUNAKAN TEKNIK SIMULASI
BERDASARKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS

RAHMAT RIZANI

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Kenyamanan
Thermal Ruang Kelas B1 FEM IPB Menggunakan Teknik Simulasi Berdasarkan
Computational Fluid Dynamics adalah benar karya saya dengan arahan
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skipsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2013

Rahmat Rizani
NIM F44090025

ABSTRAK
RAHMAT RIZANI. Analisis Kenyamanan Thermal Ruang Kelas B1 FEM IPB
Menggunakan Teknik Simulasi Berdasarkan Computational Fluid Dynamics.
Dibimbing oleh MEISKE WIDYARTI.
Pembangunan ruang kelas harus memperhatikan kenyamanan agar proses
belajar mengajar dapat efektif. Untuk memperoleh kenyamanan harus
memperhatikan aspek lingkungan yaitu menekan penggunaan energi dan
mengurangi meningkatnya kerusakan lingkungan. Pada penelitian ini dilakukan
analisis kenyamanan ruang kelas B1 FEM di IPB yang menggunakan atap
bangunan dari beton dan berpendingin ruangan. Tujuan penelitian adalah
mengetahui kondisi iklim lingkungan sekitar ruang kelas B1 dengan
menggunakan teknik simulasi. Simulasi dibuat untuk mengetahui dinamika pola
aliran udara, temperatur, dan kelembaban ruang kelas dengan halaman perkerasan

dan halaman hijau serta membandingkannya. Penelitian ini dilaksanakan selama
tiga bulan, dimulai sejak Bulan April hingga Juli 2013 dengan metode
Computational Fluid Dynamics. Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa
perbandingan temperatur dan aliran udara pada halaman saat ini, halaman beton
dan halaman tanaman adalah halaman tanaman terbukti mampu untuk mengurangi
temperatur dan menciptakan keadaan nyaman. Keadaan nyaman suatu ruangan
ditentukan oleh parameter temperatur, RH, dan kecepatan angin. Nilai temperatur
efektif ruangan B1 dengan keadaan sekarang, halaman beton, serta halaman
pohon dan rumput masing-masing sebesar 28.5oC, 28.3oC, dan 26oC. Laju aliran
udara di ruang kelas B1 dengan halaman tanaman sebesar 0.237 m3/menit/orang
sesuai dengan kriteria SNI 03-6572-2001.
kata kunci : halaman perkerasan, halaman hijau, pohon pelindung, kenyamanan
termal, simulasi

ABSTRACT
RAHMAT RIZANI. Analysis of Thermal Comfort at B1 Classroom FEM IPB
Using Computational Fluid Dynamics Simulation. Supervised by MEISKE
WIDYARTI.
Classrooms contstruction have to consider about thermal comfort, so that
learning activities can be done effectively. The thermal comfort can be achieved

by saving our nature with minimizing energy consumption and environment
damage. This research is analyze thermal comfort of B1 Classroom FEM IPB
which now used an outdoor concrete roof. The research objective is to determine
the climate of B1 classroom using simulation technique. The simulation is done to
determine and compare the dynamics of airflow pattern, temperature, and
humudity of concrete and plant yard. The simulation was conducted based on
Computational Fluid Dynamics method. The result shows that plants yard is can
decrease temperature and increase the comfortable in B1 classroom than existing
condition. The compare of thermal comfort condition in existing, concrete and
plant outdoor yard are 28.5oC, 28.3oC, dan 26oC. The airflow rate in B1 classroom
with plants yard is 0.237 m3/min/person and it reach a suitable condition based
on SNI 03-6572-2001.
keywords : concrete yard, plant yard, shades, simulation, thermal comfort

ANALISIS KENYAMANAN THERMAL RUANG KELAS B1
FEM IPB MENGGUNAKAN TEKNIK SIMULASI
BERDASARKAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS

RAHMAT RIZANI

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

Judul Skripsi : Analisis Kenyamanan Thermal Ruang Kelas B1 FEM IPB
Menggunakan Teknik Simulasi Berdasarkan Computational Fluid
Dynamics
Nama
: Rahmat Rizani
NIM
: F44090025

Disetujui oleh

Dr. Ir. Meiske Widyarti, M.Eng
Pembimbing I

Diketahui oleh

Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Alhamdullilah, segala puji dan syukur dipanjatkan kepada Tuhan semesta
alam, Allah SWT. atas berkat kehendak dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan laporan tugas akhir ini.
Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih
kepada:
1. ALLAH SWT. yang telah memberikan ridho-NYA sehingga dalam
pelaksanaan penelitian dan penyusunan laporan berjalan dengan baik dan

lancar.
2. Dr. Ir. Meiske Widyarti M.Eng, selaku dosen pembimbing akademik yang
telah memberikan pengarahan serta masukan-masukan yang sangat
bermanfaat dalam penyusunan laporan.
3. Mama saya yang tidak henti-hentinya memberikan semangat, doa, dan
dukungan selama penelitian.
4. Kak ulik, dan Mas Abi yang selalu ada untuk saya atas dukungan
penuhnya dalam menyelesaikan penelitian ini.
5. Kak Ina, Anin, Bang Zega, Bang Oki, Bang Rendi, Mas Agus, dan Pak
Ahmad yang telah membantu dan memberikan masukan yang berguna
dalam penelitian ini.
6. Wildan, Andri, Hendra, Syahrul, Robi, Kak Herlan, Fakhriel, Iwal, Ocid,
Irfan dan teman teman bermain badminton lainnya yang selalu ada waktu
untuk saya ketika saya mengalami hambatan dalam melakukan penelitian
ini.
7. Iam, Yuni serta seluruh teman-teman SIL’46, terima kasih kebersamaan
dan dukungannya.
Terdapat banyak kekurangan yang penulis rasakan dalam penyusunan
laporan tugas akhir ini, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan masukan,
baik kritik maupun saran untuk dapat memperbaiki kekurangan yang ada.

Bogor, September 2013

Rahmat Rizani

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

viii

DAFTAR GAMBAR

viii

DAFTAR LAMPIRAN

ix

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

1

Tujuan Penelitian

2

Manfaat Penelitian

2

Ruang Lingkup Penelitian

2

TINJAUAN PUSTAKA

2

Arsitektur Tropis

2

Arsitektur Hijau

3

Kenyamanan Thermal

3

Simulasi

4

Computational Fluid Dynamic (CFD)

5

METODE

6

Waktu dan tempat

6

Bahan

6

Alat

6

Prosedur Analisis Data

6

HASIL DAN PEMBAHASAN

13

Keadaan Lingkungan Sekitar Gedung Ruang Kelas B1

13

Modifikasi Halaman Gedung Ruang Kelas B1

17

Analisis Perbandingan Keadaan Awal, Halaman Beton, serta Halaman
Tanaman

27

SIMPULAN DAN SARAN

34

Simpulan

34

Saran

35

DAFTAR PUSTAKA

35

LAMPIRAN

36

RIWAYAT HIDUP

58

DAFTAR TABEL
1. Temperatur nyaman berdasarkan Standar Tata Cara Perencanaan Teknis

Konservasi Energi pada Bangunan Gedung

4

2. Perbedaan tingkat kenyamanan berdasarkan letak geografis dan suku

bangsa
Data lingkungan gedung ruang kelas B1
Keadaan pengukuran di halaman saat jam 13.00
Keadaan pengukuran di bagian tengah ruangan saat jam 13.00
Hasil simulasi keadaan awal di bagian halaman saat jam 13.00
Hasil simulasi keadaan awal di bagian tengah kelas saat jam 13.00
Simulasi gedung ruang kelas B1 di bagian halaman beton saat jam
13.00
9. Simulasi gedung ruang kelas B1 di bagian ruang tengah kelas dengan
halaman beton saat jam 13.00
10. Simulasi di bagian halaman dengan halaman pohon dan rumput saat
jam 13.00
11. Simulasi di bagian tengah ruang kelas B1 dengan halaman pohon dan
rumput saat jam 13.00

3.
4.
5.
6.
7.
8.

4
13
14
14
17
17
18
18
23
23

DAFTAR GAMBAR
School of Arts, Design, and Media di Universitas Nanyang, Singapura
Diagram alir penelitian
General setting analysis type
General setting fluids
General setting wall conditions
General setting initial dan ambient condition
Jendela Initial Mesh
Interface definisi solid materials
Jendela Boundary Condition
Kondisi gedung ruang kelas yang dikelilingi bangunan tinggi
Bangunan luar dalam simulasi
Analisis bioklimatik bagian tengah ruangan pukul 10.00 dan 13.00
Temperatur efektif bagian tengah ruangan pukul 13.00
Keadaan awal ruang kelas B1
Ruang kelas B1 dengan halaman beton
Denah sebaran temperatur dengan halaman beton ketinggian 0.75 m
pukul 13.00
17. Denah sebaran aliran udara dengan halaman beton ketinggian 0.75 m
pukul 13.00
18. Tampilan 3D sebaran angin di dalam ruang kelas menggunakan
halaman beton pukul 13.00
19. Sebaran RH gedung ruang kelas B1 dengan halaman beton tampak
samping pukul 13.00

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.

3
7
8
9
9
10
10
11
11
12
12
15
15
17
18
19
19
20
20

20. Denah sebaran RH di tengah ruang kelas B1 dengan halaman beton

ketinggian 0.75 m pukul 13.00
21. Ruang kelas B1 dengan halaman pohon dan rumput (a)
22. Ruang kelas B1 dengan halaman pohon dan rumput (b)
23. Denah sebaran temperatur gedung ruang kelas B1 dengan halaman

pohon dan rumput ketinggian 0.75 m pukul 13.00

21
22
22
23

24. Sebaran temperatur tampak samping di tengah ruang kelas B1dengan

halaman pohon dan rumput pukul 13.00

24

25. Sebaran RH gedung ruang kelas B1 dengan halaman pohon dan rumput

tampak samping pukul 13.00

24

26. Denah sebaran RH gedung ruang kelas B1 dengan halaman pohon dan
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.

rumput ketinggian 0.75 m pukul 13.00
Tampak 3D sebaran angin di dalam ruang kelas menggunakan halaman
pohon dan rumput pukul 13.00
Grafik perbandingan temperatur outdoor gedung ruang kelas B1
ketinggian 0.75 m
Grafik perbandingan kelembaban outdoor gedung ruang kelas B1
ketinggian 0.75 m
Grafik perbandingan aliran udara outdoor gedung ruang kelas B1
Grafik perbandingan temperatur indoor gedung ruang kelas B1
ketinggian 0.75 m
Grafik perbandingan kelembaban indoor gedung ruang kelas B1
ketinggian 0.75 m
Grafik perbandingan aliran udara indoor gedung ruang kelas B1
Grafik perbandingan kondisi keadaan awal, halaman beton, dan
halaman pohon
Contoh fasade bangunan di Perumahan Yasmin VI Bogor yang
menghadap ke arah barat
Pengaruh pohon terhadap temperatur udara di sekitarnya
Pengaruh jenis lantai halaman bangunan terhadap temperatur udara di
sekitarnya

25
26
27
27
28
29
29
30
31
32
33
34

DAFTAR LAMPIRAN
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

Denah gedung kuliah B1
Data hasil pengukuran kondisi lingkungan Gedung Kuliah B1
Penampakan model Gedung Kuliah B1 pada Solidworks
Hasil simulasi ruang kelas keadaan awal Gedung Kuliah B1
Hasil simulasi halaman keadaan awal Gedung Kuliah B1
Data hasil simulasi menggunakan halaman beton dalam ruang Gedung
Kuliah B1
Data hasil simulasi di dalam ruang kelas menggunakan halaman pohon
dan rumput dalam ruang Gedung Kuliah B1
Data hasil simulasi menggunakan halaman pohon dan rumput di
lingkungan
Data hasil simulasi menggunakan halaman beton di lingkungan
Hasil temperatur efektif ketiga kondisi simulasi dalam ruang Gedung
Kuliah B1

36
37
39
41
43
45
47
49
51
52

11.
12.
13.
14.
15.
16.

Hasil simulasi halaman pada ketinggian 0.75 m Gedung Kuliah B1
Hasil simulasi ruang kelas pada ketinggian 0.75 m Gedung Kuliah B1
Nomogram temperatur efektif
Grafik Psikrometri
Arah mata angin di halaman pada tanggal 24 Mei 2013 di halaman
Arah mata angin gedung ruang kelas B1

53
54
55
56
57
57

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dewasa ini, penghematan energi merupakan hal yang sedang digencarkan
oleh negara-negara dunia karena persedian bahan bakar fosil yang semakin
menipis. Hal ini menuntut ditemukannya inovasi-inovasi untuk mencegah
terjadinya kelangkaan bahan bakar fosil, seperti menemukan bahan bakar
alternatif dan menciptakan teknologi yang ramah lingkungan. Salah satu aspek
penting yang dapat menunjang prinsip penghematan energi adalah dari aspek
konstruksi bangunan.
Pada prinsipnya bangunan didesain untuk menciptakan kenyamanan bagi
pengguna bangunan tersebut, namun konsep pembangunan yang terjadi sekarang
adalah menciptakan bangunan yang nyaman tetapi boros energi. Contoh kasus
yang terjadi adalah gedung perkantoran, perumahan, hingga institusi pendidikan.
Konsep pembangunan ini harus dikembalikan ke konsep awal, dimana
pembangunan yang diterapkan harus bersifat nyaman dan hemat energi, salah satu
caranya adalah dengan mengoptimalkan kenyamanan thermal gedung tersebut.
Menurut Frick (1998) dalam Prayogi (2012), kenyamanan thermal adalah
suatu kondisi thermal yang dirasakan manusia yang dikondisikan oleh lingkungan
dan benda-benda di sekitar maupun bangunan yang melingkupinya. Faktor-faktor
yang mempengaruhi kenyamanan thermal adalah temperatur udara, aliran udara,
kelembaban udara, kecepatan gerak (aliran) udara, tingkat pencahayaan, distribusi
cahaya, serta intensifitas panas rata-rata dari dinding dan atap. Kenyamanan
thermal setiap negara akan berbeda-beda satu sama lain disebabkan faktor
geografis daerah. Salah satu baku mutu yang mengatur mengenai kenyamanan
thermal di Indonesia adalah Standar Tata Cara Perencanaan Teknis Konservasi
Energi pada Bangunan Gedung yang diterbitkan oleh Yayasan LPMB-PU.
Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk menciptakan ruang kelas yang
hemat energi adalah dengan mengkondisikan halaman sekitar ruang kelas agar
kenyamanan thermal sesuai dengan baku mutu sehingga tidak membutuhkan
pendingin ruangan tambahan. Hal-hal yang dilakukan untuk mengkondisikan
halaman tersebut adalah simulasi kondisi sebaran temperatur, kelembaban relatif
(RH), dan aliran udara untuk mendapatkan nilai kenyamanan thermal efektif
dalam ruang kelas tersebut. Studi kasus yang dilakukan berada di ruang kelas B1
FEM IPB karena ruang kelas ini sering digunakan untuk kegiatan belajar
mengajar dengan menggunakan pendingin ruangan. Penelitian ini dilakukan untuk
menganalisis kondisi lingkungan disekitar ruang kelas dan dampaknya terhadap
kondisi kenyamanan ruang. Dalam penelitian ini dilakukan perbandingan kondisi
ruang kelas beserta lingkungannya yang ditutupi oleh perkerasan dan hijauan.
Dalam Penelitian ini digunakan teknik simulasi berbasis CFD (Computational
Fluid Dynamics).
Perumusan Masalah
Tidak semua proses pembangunan berjalan sesuai dengan perencanaan
gedung, salah satu contoh kasusnya adalah kasus pembangunan ruang kelas B1
Fakultas Ekonomi dan Manajemen (FEM) di IPB. Dalam tahap perencanaan,

2
ruang kelas ini direncanakan dengan konsep green roof, namun dalam proses
pelaksanaan kondisi atap ruang kelas ini tidak dibuat konsep green roof. Hal ini
berdampak pada ketidaksesuaian kenyamanan thermal yang sudah direncanakan
sehingga kelas ini membutuhkan energi tambahan untuk pendingin ruangan.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini:
1. Melakukan pengukuran pola aliran udara, temperatur, dan kelembaban ruang
kelas B1 FEM IPB pada kondisi saat ini.
2. Melakukan simulasi dinamika pola aliran udara, temperatur, dan kelembaban
ruang kelas B1 FEM IPB dengan kondisi saat ini, kondisi halaman perkerasan
dan kondisi halaman tanaman.
3. Melakukan analisis kenyamanan ruang kelas B1 FEM IPB pada kondisi saat
ini dan dengan penggunaan kedua material diatas (perkerasan dan tanaman).
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini:
1. Penelitian ini dapat dijadikan referensi yang patut dipertimbangkan oleh
institusi terkait dalam membangun ruang kelas agar mendapatkan
kenyamanan thermal dengan konsep hemat energi.
2. Penelitian ini dapat dijadikan referensi dalam ranah lanskap bagi ruang kelas.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini:
1. Simulasi pola aliran udara, sebaran temperatur, dan sebaran kelembaban
udara halaman eksisting ruang kelas B1 FEM IPB baik dengan halaman
perkerasan maupun halaman tanaman.
2. Simulasi pola aliran udara, sebaran temperatur, dan sebaran kelembaban
udara halaman ruang kelas B1 FEM IPB dengan memodifikasi letak tanaman.

TINJAUAN PUSTAKA
Arsitektur Tropis
Menurut Karyono (2010), arsitektur tropis adalah suatu karya arsitektur
yang mampu mengantisipasi problematik yang ditimbulkan iklim tropis.
Arsitektur tropis tidak hanya sebuah bangunan yang beratap lebar dan berteras
namun harus memperhatikan masalah-masalah yang timbul di daerah tropis
seperti hujan deras, terik matahari, temperatur dan kelembaban udara tinggi, serta
kecepatan angin (aliran udara) yang rendah. Di Indonesia banyak sekali
kekeliruan yang terjadi dalam arsitektur tropis, arsitek mengadopsi karya
arsitektur negara subtropis untuk diterapkan namun dampak yang dihasilkan
adalah ruangan yang sangat panas melebihi temperatur udara luar. Hal ini

3
disebabkan karena ketidakpedulian arsitek terhadap posisi matahari terhadap
bangunan dan kurangnya pemahaman mengenai efek radiasi matahari. Sebagai
contoh adalah gedung perkantoran yang memiliki banyak kaca, efek radiasi yang
ditimbulkan matahri yang menembus bidang kaca adalah pemanasan ruang akibat
efek rumah kaca. Untuk mengatasi hal ini biasanya ruangan akan dilengkapi
dengan pendingin ruangan (AC) dalam kapasitas besar sehingga terjadi
pemborosan energi.
Arsitektur Hijau
Arsitektur hijau adalah arsitektur yang minim konsumsi sumber daya alam,
termasuk energi, air, dan material, serta minim menimbulkan dampak negatif bagi
lingkungan. Arsitektur hijau merupakan langkah untuk merealisasikan kehidupan
manusia berkelanjutan (Karyono 2010).

Gambar 1. School of Arts, Design, and Media di Universitas Nanyang, Singapura
Gambar 1 menunjukkan bangunan yang menerapkan konsep tanaman atap
(green roof) untuk mereduksi pemanasan kawasan (heat urban island). Green
roof adalah atap sebuah bangunan yang sebagian atau seluruhnya ditutupi dengan
vegetasi dan media tumbuh, ditanam di atas membran anti air. Studi yang
dilakukan oleh Brad Bass (2005) menunjukkan bahwa green roof dapat
mengurangi hilangnya panas dan konsumsi energi dalam kondisi musim dingin.
Kelebihan lain green roof adalah dapat menyerap air hujan, menyediakan zona
isolasi bagi penghijauan, menciptakan habitat bagi satwa liar, membantu untuk
menurunkan temperatur udara perkotaan, dan mengurangi efek pemanasan global.
Penerapan green roof di Indonesia memiliki dua kendala utama, yaitu terbatasnya
jumlah tenaga ahli yang mampu melakukan instalasi green roof dan kondisi
keuangan sebagian besar masyarakat Indonesia tidak mampu untuk melakukan
instalasi.
Kenyamanan Thermal
Kenyamanan thermal adalah suatu kondisi thermal yang dirasakan manusia
diakibatkan oleh elemen-elemen arsitektur dan lingkungan. Menurut Szokolay
dalam Talarosha (2005), kenyamanan tergantung pada variabel iklim
(matahari/radiasi, temperatur udara, kelembaban udara, kecepatan angin), dan

4
beberapa faktor individual seperti pakaian, aklitimasi, usia, tingkat kegemukan,
dan tingkat kesehatan.
Indonesia mempunyai iklim tropis dengan kelembaban udara, temperatur
udara, dan radiasi matahari yang relatif tinggi (Talarosha 2005). Kriteria arsitektur
tropis tidak hanya dilihat dari estetika bangunan dan elemen-elemennya, namun
lebih kepada kualitas fisik ruang yang ada di dalamnya, yaitu temperatur ruang
rendah, kelembaban tidak terlalu tinggi, pencahayaan alam cukup, pergerakan
udara memadai, serta terhindar dari hujan dan terik matahari (Karyono 2010).
Menurut WB Wijaya dalam Prayogi (2012), secara umum kondisi ruangan yang
ideal adalah memiliki temperatur 20-25oC, kelembaban 40-50%, dan gerak udara
sedang 5-20 cm/det.
Menurut Standar Tata Cara Perencanaan Teknis Konservasi Energi pada
Bangunan Gedung yang diterbitkan oleh Yayasan LPMB-PU dalam Talarosha
(2005), temperatur nyaman untuk orang Indonesia, dibagi menjadi tiga, yaitu:
Tabel 1. Temperatur nyaman berdasarkan Standar Tata Cara Perencanaan Teknis
Konservasi Energi pada Bangunan Gedung
Temperatur Efektif (TE)
Kelembaban (RH)
1. Sejuk nyaman
20.5oC-22.8 oC
50%
o
Ambang batas
24 C
80%
2. Nyaman optimal
22.8 oC-25.8 oC
70%
Ambang batas
28 oC
3. Hangat nyaman
25.8 oC-27.1 oC
60%
Ambang batas
31 oC
Berdasarkan penelitian Humphreys dan Nicol, Lipsmeir (1994) dalam
Talarosha (2005), tingkat kenyamanan thermal dibedakan menurut letak geografis
dan suku bangsa seperti yang terdapat pada Tabel 2.
Tabel 2. Perbedaan tingkat kenyamanan berdasarkan letak geografis dan suku
bangsa
Pengarang Tempat
Kelompok
Batas
Manusia
Kenyamanan
ASHRAE USA Selatan (30oLU) Peneliti
20.5oC-24.5 oC TE
o
Rao
Calcutta (22 LU)
India
20 oC-24.5 oC TE
Webb
Singapura
Malaysia
25 oC-27 oC TE
Khatulistiwa
Cina
o
Mom
Jakarta (6 LS)
Indonesia
20 oC-26 oC TE
Ellis
Singapura
Eropa
22 oC-26 oC TE
Khatulistiwa
Simulasi
Simulasi merupakan teknik penyusunan dari kondisi nyata (sistem)
kemudian melakukan percobaan pada model yang dibuat dari sistem. Simulasi
merupakan alat yang fleksibel dari alat atau kuantitatif. Simulasi cocok diterapkan
untuk menganalisa interaksi masalah yang rumit dari sistem. Simulasi berguna
untuk mengetahui pengaruh atau akibat suatu keputusan dalam jangka waktu
tertetu (Avissar et al. 1982) diacu dalam (Yani 2007).
Menurut Morgan (1984), model merupakan penyederhanaan proses-proses
yang rumit sehingga lebih mudah dimengerti. Pembuatan model melibatkan

5
berbagai macam parameter dan elemen-elemen lain sehingga model sulit untuk
diprediksi dan perhitungannya penuh dengan ketidakpastian. Aplikasi simulasi
dapat digunakan untuk mengevaluasi berbagai variabel rumit yang distribusinya
sulit ditentukan secara matematis. Untuk memudahkan proses simulasi, dewasa
ini banyak sekali software-software yang telah dikembangkan sesuai dengan
permasalahan yang sering timbul.
Computational Fluid Dynamic (CFD)
Computational Fluid Dynamic (CFD) merupakan sebuah metode
perhitungan untuk memprediksi pendekatan aliran fluida secara numerik dengan
bantuan komputer. CFD menyelesaikan bentuk-bentuk aljabar seperti integral dan
diferensial parsial sehingga menghasilkan angka suatu aliran fluida dalam tempat
dan waktu tertentu. Solusi yang dihasilkan oleh CFD merupakan repetisi sebanyak
seribu hingga satu juta kali yang tidak mungkin dilakukan tanpa bantuan
komputer. Dalam bidang teknik sipil dan lingkungan, CFD dapat digunakan untuk
simulasi sirkulasi udara dalam bangunan dan pemompaan lumpur pada reservoir
(Anderson 1995). Pemakaian CFD secara umum dapat digunakan untuk
memprediksi aliran dan panas, transfer massa, perubahan fasa, reaksi kimia,
gerakan mekanis, gelombang elektromagnet, serta tegangan dan tumpuan pada
benda solid.
Proses perhitungan yang dilakukan adalah dengan kontrol perhitungan yang
dilibatkan dengan persamaan-persamaan yang terlibat. Persamaan-persamaan ini
adalah persamaan yang dibangkitkan dengan memasukkan parameter-parameter
yang terlibat dalam domain. Sebagai contoh adalah ketika suatu model yang akan
dianalisa melibatkan temperatur, hal ini menunjukkan model tersebut melibatkan
persamaan energi atau konservasi dari energi tersebut. Inisialisasi awal dari
persamaan adalah boundary condition. Boundary condition adalah kondisi dimana
kontrol-kontrol perhitungan didefinisikan sebagai definisi awal yang akan
dilibatkan ke kontrol-kontrol penghitungan yang berdekatan dengannya melalui
persamaan-persamaan yang terlibat.
Secara umum proses perhitungan CFD terdiri tiga bagian utama, yaitu preprocessor, processor, dan post-processor. Pre-processor adalah tahap input data
dimulai dari pendefinisian domain serta kondisi batas. Tahap ini sebuah objek
yang akan dianalisa akan dibagi dalam jumlah grid tertentu dan sering disebut
dengan meshing. Tahap selanjutnya adalah processor, yaitu proses perhitungan
data yang dilakukan secara iterasi hingga mendapatkan nilai error terkecil. Tahap
terakhir adalah post-processor, yaitu hasil perhitungan diinterpretasikan ke dalam
Gambar, grafik, bahkan animasi dengan pola warna tertentu.
Dalam membuat model CFD diperlukan definisi dari model itu sendiri
dengan mempertimbangkan faktor reaksi kimia, transfer massa, transfer panas
atau berupa aliran fluida non kompressible dan laminar. Definisi dari model
bertujuan memilih persamaan yang akan diaktifkan dalam suatu proses CFD.
Persamaan yang digunakan dalam konsep CFD cukup banyak karena semua
persamaan tersebut merupakan pendekatan dari karakteristik fluida yang akan
mendekatkannya pada kondisi nyata.

6

METODE
Waktu dan tempat
Penelitian ini dilaksanakan selama tiga bulan, dimulai sejak Bulan April
hingga Juli 2013. Pengambilan data penelitian dilakukan di Gedung Kuliah B1
Fakultas FEM IPB. Pengolahan data dilaksanakan di Departemen Teknik Sipil
dan Lingkungan Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Pendekatan studi yang
digunakan dalam penelitian ini berupa pengukuran dan simulasi.
Gedung ruang kelas B1 memiliki bentuk menyerupai segitiga dengan
penyiku di tiap sudutnya. Panjang dinding 15.5 m dengan panjang dinding
penyiku 2.25 m. Tinggi bangunan sampai langit-langit ruang kelas sebesar 4 m.
Luas ruang kelas sebesar 169.11 m. Lantai kelas memiliki kontur menurun
menuju stage, mulai dari +0.8 m sampai +0.2 m. Dimensi tiap ventilasi yang bisa
dibuka adalah 0.955 m x 1.3 m. Material dinding berupa beton dan lantai kelas
berupa keramik. Untuk di bagian stage, lantai dan dinding berbahan kayu. Untuk
pintu dan jendela berbahan kaca yang gelap.
Bahan
Bahan yang digunakan adalah data geometris bangunan ruang kelas B1
FEM IPB.
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian kali ini adalah termometer bola
kering, termometer bola basah, digital instrument, kompas, anemometer,
perangkat lunak Solidworks 2012 64 bit, seperangkat Personal Computer (PC)
dengan spesifikasi CPU Intel® Core i3 3220M @3.30 GHz; 8 GB RAM; VGA
Card AMD Radeon HD 7700 series 2GB; 64-bit Windows Operating System.
Prosedur Analisis Data
Diagram alir penelitian terdapat pada Gambar 2.

7

Gambar 2 Diagram alir penelitian
Pengambilan Data
Pengambilan data primer dilakukan di ruang kelas B1 FEM IPB. Parameter
yang diukur berupa temperatur, kelembaban, radiasi matahari, dan angin.
Pengukuran diambil di dalam kelas termasuk jendela, halaman, dan atap bangunan
kelas. Di tiap titik pengambilan data diambil dari tiga ketinggian, yaitu 0.5 m, 1
m, dan 1.5 m. Pengukuran dilakukan selama tiga hari dengan cuaca optimum, dan
data yang digunakan adalah data maksimum diantara ketiga hari tersebut.

Tahap simulasi
a. Pembuatan Geometri Bangunan
Simulasi dilakukan dengan pembuatan geometri bangunan ruang kelas B1
yang hampir menyerupai keadaan aslinya dengan menggunakan software
Solidworks 2012 pada seperangkat PC. Geometri bangunan dibuat berdasarkan
data geometris denah bangunan ruang kelas B1 FEM IPB yang terdapat pada
dokumen As Built Drawing of Architectural Works for Package A1 Additional
Construction Works for Building of Faculty of Agriculture.

8
Pembuatan geometri dimulai dengan membuat tiap komponen bangunan
dalam bentuk part. Bangunan dalam bentuk tiga dimensi dengan acuan sumbu x,
y dan z. Komponen bangunan yang telah dibuat dalam bentuk part kemudian di
assembly sehingga membentuk suatu bangunan yang menyerupai gedung ruang
kelas B1.
b. General Setting dan Simulasi
Sebelum dilakukan simulasi, dilakukan perubahan setting dalam Solidworks
2012. General setting pada Gambar merupakan pengaturan yang untuk penentuan
tipe analisis, fluida, material bangunan, kondisi batas, dan kondisi awal secara
umum. Apabila dalam tahapan CFD, ini merupakan tahapan pre-processor. Studi
kasus ini menggunakan tipe analisis internal yang memperhitungkan lubang tanpa
aliran. Pengaturan selanjutnya dilakukan pada tab physical feature yang tampil
seperti pada Gambar 3. Pada baris heat conduction in solids dan gravity diberikan
tanda √ karena studi kasus ini memperhitungkan kedua hal tersebut. Selanjutnya
data temperatur, intensitas cahaya diinput pada tempat yang tersedia, dan klik ok.

Gambar 3 General setting analysis type
Jendela yang muncul selanjutnya adalah jendela yang mengatur jenis fluida
dan karakteristik aliran (Gambar 4). Jenis fluida yang digunakan dalam studi
kasus ini adalah gas udara sedangkan karakteristik aliran yang digunakan adalah
laminar dan turbulen sesuai dengan angin. Faktor kelembaban udara kembali
diberi tanda √ karena kelembaban termasuk dalam parameter yang diperhitungkan.

9

Gambar 4 General setting fluids
Jendela selanjutnya yang muncul adalah jendela yang mengatur pemilihan
material dinding bangunan. Pada bagian ini, dipilih brickwork (outer leaf).

Gambar 5 General setting wall conditions
Selanjutnya akan muncul jendela yang mengatur parameter kondisi
lingkungan seperti temperatur, arah angin, dan kelembaban. Data-data hasil
pengukuran dimasukkan di tempat yang tersedia, seperti pada Gambar 6.

10

Gambar 6 General setting initial dan ambient condition
Setelah pengaturan general setting selesai dilakukan, maka selanjutnya
dilakukan pengaturan initial mesh. Semakin tinggi tingkat initial mesh maka hasil
simulasi yang dihasilkan akan semakin baik, namun membutuhkan spesifikasi PC
tinggi dan waktu yang lebih lama. Tingkat initial mesh yang digunakan adalah
initial mesh 3, disesuaikan dengan spesifikasi PC yang digunakan.

Gambar 7 Jendela Initial Mesh
Pengaturan selanjutnya yang dilakukan adalah pemilihan material bangunan.
Dinding menggunakan material brickwork (outer leaf) sedangkan atap
menggunakan material concrete block (medium weight). Jendela dan pintu dipilih
material glass (typical) dengan kusen logam aluminium. Lantai pada bagian dalam
dan gedung menggunakan material keramik alumina (typical). Pada bagian depan
kelas terdapat stage dengan material plywood (lightweight). Material langit-langit

11
dipilih ceiling tiles. Bagian ventilasi diabaikan karena diasumsikan memiliki
pengaruh yang sangat kecil terhadap aliran udara di dalam ruangan

Gambar 8 Interface definisi solid materials
Langkah terakhir adalah penentuan boundary conditions. Penentuan
boundary condition terdapat pada Gambar 10. Boundary condition yang diatur
adalah inlet dan outlet dengan kecepatan udara sesuai pengukuran. Aliran udara
dalam ruang sangat kecil sehingga kecepatan udara di bagian outlet diasumsikan 0
m/det. Lokasi inlet yang berada di jendela samping kanan dan outlet di samping
kiri diasumsikan sama setiap jamnya. Nilai temperatur material bagian luar
ditentukan dengan Real wall yang diasumsikan sama dengan temperatur
lingkungan.

Gambar 9 Jendela Boundary Condition
Kondisi luar dari gedung ruang kelas B1 ini merupakan bangunan juga,
sehingga untuk computational domain simulasi adalah sebesar bangunan luar
tersebut.

12

Gambar 10 Kondisi gedung ruang kelas yang dikelilingi bangunan tinggi

Gambar 11 Bangunan luar dalam simulasi
Halaman gedung ruang kelas B1 memiliki 5 pohon, yang terdiri dari dua di
sisi barat, dan tiga di sisi selatan. Dalam pengkondisiannya dibuat bangunan yang
menyelimuti halaman dan gedung ruang kelas, tinggi bangunan yang dibuat
menyerupai dengan tinggi bangunan luar di lapangan sebesar 19.7 m. Tempat
sumber angin yang datang di keadaan nyata adalah celah wing yang ada di
bangunan luar, sehingga dibuat lubang di ketiga sisinya sebagai tempat sumber
angin yang datang.
Apabila semua input pengkondisian batas sudah dilakukan, maka
dilanjutkan dengan melakukan running simulasi tersebut. Dalam tahapan CFD,
tahapan ini disebut tahapan processor sampai mendapatkan hasil error yang
terkecil. Jika sudah mendapatkan hasil maka simulasi tersebut akan mendapatkan
suatu gambar, animasi dari hasil simulasi tersebut. Dalam tahapan CFD, ini
disebut tahapan post processor.
c. Validasi Data dan Analisis Simulasi
Data pengukuran tiap jam disimulasikan dengan geometri yang telah dibuat.
Validasi data dilakukan dengan membandingan hasil simulasi dengan hasil
pengukuran. Apabila data telah valid, simulasi dilanjutkan dengan modifikasi
lingkungan ruang kelas, yaitu halaman beton dan halaman tanaman. Hasil-hasil
simulasi yang dilakukan dibandingkan dengan baku mutu yang mengatur
mengenai kenyamanan thermal, yaitu berdasarkan Standar Tata Cara Perencanaan
Teknis Konservasi Energi pada Bangunan Gedung yang diterbitkan oleh Yayasan

13
LPMB-PU dan perbedaan kenyamanan thermal berdasarkan letak geografis dan
suku bangsa.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Keadaan Lingkungan Sekitar Gedung Ruang Kelas B1
Gedung ruang kelas B1 memiliki luas 169.11 m2 dengan dinding dan atap
beton. Bentuk ruangan menyerupai segitiga dengan penyiku di tiap sisinya. Pintu
dan jendela berbahan kaca yang gelap, lantai dilapisi keramik dengan kontur
menurun ke depan stage, dan stage berbahan kayu. Kondisi Lingkungan sekitar
gedung ruang kelas B1 baik di dalam ruang kelas, maupun bagian luar kelas
diambil pada tanggal 10,17 dan 24 Mei 2013. Dari data yang diambil, didapat
kondisi optimum pada tanggal 24 Mei 2013, dimana didapat temperatur indoor
gedung ruang kelas B1 sebesar 30,5 oC dan didapat temperatur outdoor gedung
sebesar 37oC. Berikut data primer yang diambil jam 13.00 di bagian tengah ruang
dan halaman kelas. Ketinggian pengambilan pengukuran diambil dari tiga titik
ketinggian yaitu 0.5 m, 1 m, dan 1.5 m sesuai dengan perwakilan ketinggian yang
dirasakan oleh rta-rata orang Indonesia. Data yang diambil berupa temperatur bola
basah (BB), temperatur bola kering (BK), kelembaban, kecepatan udara, dan
intensitas cahaya. Kondisi pengukuran diambil tanpa memperhitungkan adanya
manusia di dalam ruangan, dan dengan kondisi jendela di dalam ruang kelas
terbuka dan pintu tertutup. Hal ini dikondisikan agar hanya ventilasi alami yang
mempengaruhi suhu ruang kelas dengan tidak memperbesar faktor kebisingan dari
luar dengan pintu terbuka.
Tabel 3 Data lingkungan gedung ruang kelas B1
Kecepatan Intensitas
Ketinggian Temperatur
Kelembaban
(°C)
Udara
Cahaya
Halaman pengukuran
(m)
BB
BK
%
m/s
W/m²
0.50
28.50 33.00
71.54
0.00
Jam 10:00
1.00
804.00
28.50 33.50
68.94
0.00
1.50
29.00 33.50
71.78
0.00
0.50
29.00 34.00
69.20
0.00
Jam 11:00
1.00
853.00
29.00 34.60
66.22
0.00
1.50
29.60 34.50
70.00
0.00
0.50
29.30 35.50
63.54
0.45
Jam 12:00
1.00
907.00
29.50 35.70
63.66
0.35
1.50
29.50 35.70
63.66
0.40
0.50
30.00 36.80
61.25
0.00
Jam 13:00
1.00
1024.00
30.20 37.00
61.37
0.00
1.50
30.30 37.00
61.86
0.00
0.50
30.00
36.40
63.03
0.00
Jam 14:00
1.00
959.00
29.50 36.70
59.21
0.00
1.50
29.50 37.00
57.94
0.00

14
Tabel 4 Keadaan pengukuran di halaman saat jam 13.00
Ketinggian permukaan
Temperatur
Kecepatan angin
(m)
(oC)
(m/det)
0.5
36.80
0.00
1
37.00
0.00
1.5
37.00
0.00

Tabel 5 Keadaan pengukuran di bagian tengah ruangan saat jam 13.00
Ketinggian permukaan
Temperatur
Kecepatan angin
(m)
(oC)
(m/det)
0.5
30.00
0.00
1
30.50
0.00
1.5
30.50
0.00

RH(%)
61.25
61.37
61.86

RH(%)
79.42
76.44
76.44

Keadaan ruang kelas yang seharusnya mendapatkan penghijauan di bagian
atap sesuai dengan tahap perencanaan, tetapi pada keadaan di lapangan tidak
diterapkan. Hal ini membuat bagian atap ruang kelas hanya dilapisi atap beton.
Atap beton mendapat panas dari radiasi matahari yang langsung dihantarkan
melalui proses konduksi ke dalam ruang kelas sehingga membuat panas bagian
dalam kelas.
Di bagian halaman ruang kelas B1, halaman berupa tanah dengan lima
pohon jenis krey payung yang memiliki ketinggian ± 5 m. Dari lima pohon yang
ditanam tersebut hanya dua pohon yang terdapat di bagian barat gedung ruang
kelas, sisanya berada di sisi selatan gedung. Letak kedua pohon tersebut tidak
menghalangi cahaya matahari yang menuju jendela ruang kelas. Sehingga ruang
kelas mendapatkan radiasi matahari secara langsung yang membuat keadaan
ruang kelas semakin panas.
Menurut Satwiko (2008), zona nyaman adalah daerah dalam bioclimatic
chart yang menunjukkan kondisi komposisi udara yang nyaman secara termal.
Kenyamanan termal tidak dapat diwakili oleh satu angka tunggal karena
kenyamanan tersebut merupakan perpaduan dari enam faktor. Namun, sebagai
pedoman kasar, kenyamanan termal untuk daerah tropis lembab dapat dicapai
dengan batas 24 oC < T < 26 oC, 40 % < RH < 60 %, 0.6 m/det < V < 1.5m/det,
pakaian ringan dan selapis, dan kegiatan santai tenang. Batas-batas tersebut
berdasarkan pengalaman saja. Pada iklim tropis lembab yang temperatur rataratanya cukup tinggi, antara 27 oC hingga 32 oC, temperatur 24 oC sudah terasa
sejuk. Berikut adalah Gambar temperatur suhu bola kering, kelembaban relatif,
dan kecepatan angin yang diplot ke dalam bioclimatic chart.

15

Gambar 12 Analisis bioklimatik bagian tengah ruangan pukul 10.00 dan 13.00
Sumber : Satwiko 2008

Berdasarkan Gambar 12, didapatkan bahwa temperatur pada gedung ruang
kelas B1 tidak berada pada zona nyaman. Berikut apabila kita lihat dari parameter
lain menggunakan temperatur efektif berdasarkan teori George Lippsmeier.

Gambar 13. Temperatur efektif bagian tengah ruangan pukul 13.00
Sumber : Lippsmeier 1997

16
Grafik psikometrik digunakan untuk mendapatkan besar wet bulb
temperature (WBT) dari nilai dry bulb temperature (DBT) dan kelembaban hasil
simulasi. Setelah mendapatkan WBT kemudian diplot perpotongan garis DBT,
WBT dan kecepatan angin kedalam nomogram temperatur efektif yang
didapatkan hasilnya sebesar 28.5oC. Jika dibandingkan dengan Tabel 1 dan Tabel
2, maka akan menunjukkan bahwa temperatur efektif sebesar 28.5 oC tidak berada
pada zona nyaman. Hal ini menunjukkan kondisi lingkungan gedung ruang kelas
B1 tidak nyaman untuk kegiatan belajar mengajar tanpa bantuan pendingin
ruangan.
Menurut Marsidi dan Ch. Desi Kusmindari dalam jurnal 'Pengaruh Tingkat
Kelembaban Nisbi dan Suhu Ruang Kelas Terhadap Proses Belajar' menyebutkan
bahwa kenyamanan temperatur efektif untuk kerja ringan dalam posisi duduk
adalah 21oC-27 oC, dimana dari hasil yang didapat itu juga berada di luar rentang
nyaman tersebut.
Hasil analisis temperatur efektif ruang kelas B1 yang menunjukkan ke zona
tidak nyaman membuktikan bahwa ruang kelas tersebut tidak nyaman
dipergunakan, sehingga dalam keadaan di lapangan ruang kelas B1 menggunakan
AC sebagai pengatur temperatur udara di dalam ruang kelas. Sekarang ini seiring
naiknya iklim bumi, tanpa sadar masyarakat banyak menghabiskan sebagian
waktunya di ruang berpendingin udara atau air conditioner (AC). Rasa sejuk yang
diberikan AC membuat orang nyaman di dalam ruang, namun dalam jangka
panjang penggunaan AC dapat memicu kerusakan pada kulit dan rambut. Itu
disebabkan mesin AC menyerap kelembaban udara yang ada di ruang. Ketika
kelembaban ruang hilang karena pendingin udara, dampaknya kulit bisa kering,
layu, pecah-pecah, dan lain-lain.
Selain dampak yang tidak baik terhadap kesehatan manusia, penggunaan
AC juga berpengaruh buruk bagi lingkungan karena boros energi. Hal ini
disebabkan energi tergolong dalam sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui,
apabila energi dieksploitasi secara berlebihan maka energi ini suatu saat akan
habis. Persediaan energi di Bumi yang semakin menipis harus diatasi dengan
mengurangi penggunaan energi. Hal ini dapat dimulai dengan salah satunya
mengurangi penggunaan pendingin ruangan.
Pada penelitian ini keadaan awal akan disimulasikan terlebih dahulu di
Solidworks 2012. Data yang didapat kemudian dijadikan sebagai parameter.
Dilakukan validasi data, yaitu membandingkan hasil simulasi dengan data primer
yang didapat. Nilai error yang didapat dibawah 5 % sehingga data yang didapat
dianggap benar dan dapat dilanjutkan untuk melakukan modifikasi simulasi.
Berikut adalah Gambar gedung ruang kelas B1 dalam simulasi beserta hasil
simulasi pukul 13.00.

17

Gambar 14 Keadaan awal ruang kelas B1
Tabel 6 Hasil simulasi keadaan awal di bagian halaman saat jam 13.00
Ketinggian permukaan
Temperatur
Kecepatan angin
RH(%)
o
(m)
( C)
(m/det)
0.5
37.00
0.01
61.57
1
37.04
0.01
61.72
1.5
37.04
0.01
61.72
Tabel 7 Hasil simulasi keadaan awal di bagian tengah kelas saat jam 13.00
Ketinggian permukaan
Temperatur
Kecepatan angin
RH(%)
o
(m)
( C)
(m/det)
0.5
30.21
0.01
77.3
1
30.24
0.01
77.35
1.5
30.00
0.01
77.24

Modifikasi Halaman Gedung Ruang Kelas B1
Modifikasi Halaman Menggunakan Beton
Dewasa ini kecenderungan masyarakat, khusunya yang tinggal di perkotaan
lebih memilih untuk membetonkan halaman rumah mereka. Banyak hal yang
menjadi faktor masyarakat untuk memilih hal ini dengan beberapa faktor, yaitu
halaman tidak kotor saat hujan turun, tidak membutuhkan banyak perawatan,
tidak banyak serangga, simpel, serta menimbulkan kesan luas dan megah. Dibalik
itu semua, membetonkan halaman dapat membuat halaman sekitar menjadi lebih
panas karena beton memantulkan sinar matahari yang datang.
Pada penelitian ini, modifikasi halaman dibuat dengan menggunakan
halaman beton dan halaman rumput berpohon. Berikut gambar gedung ruang
kelas B1 dengan halaman beton.

18

Gambar 15 Ruang kelas B1 dengan halaman beton
Simulasi kemudian dilakukan bertahap sesuai dengan keadaan lingkungan
tiap jamnya mulai dari jam 10.00 sampai 14.00. Berikut adalah hasil simulasi
yang dilakukan pada jam 13.00 dimana keadaan temperatur lingkungan optimum.
Tabel 8 Simulasi gedung ruang kelas B1 di bagian halaman beton saat jam 13.00
Ketinggian pengukuran Temperatur
Kec. Aliran Udara
RH
o
(m)
( C)
(m/det)
(%)
0.5
37.07
4.26
61.37
1
37.06
3.62
61.08
1.5
37.07
1.26
61.23
Tabel 9 Simulasi gedung ruang kelas B1 di bagian ruang tengah kelas dengan
halaman beton saat jam 13.00
Ketinggian pengukuran Temperatur
Kec. Aliran Udara
RH
(m)
(oC)
(m/s)
(%)
0.5
30.70
0.06
60.31
1
30.40
0.06
60.18
1.5
30.60
0.06
60.25

19

Gambar 16 Denah sebaran temperatur dengan halaman beton ketinggian 0.75 m
pukul 13.00
Berdasarkan Tabel 8,jika dibandingkan dengan keadaan awal di jam yang
sama (Tabel 6) dapat dilihat bahwa temperatur lingkungan dan temperatur ruang
dalam kelas mengalami kenaikan rata-rata 0.06oC.

Gambar 17 Denah sebaran aliran udara dengan halaman beton ketinggian 0.75 m
pukul 13.00

20

Gambar 18 Tampilan 3D sebaran angin di dalam ruang kelas menggunakan
halaman beton pukul 13.00
Kecepatan aliran udara yang didapat dari simulasi beton untuk bagian
lingkungan mengalami peningkatan akibat dari lingkungan yang lebih terbuka dari
keadaan awal. Angin yang ada pada kondisi tersebut dibarengi dengan temperatur
yang tinggi, sehingga kondisi sekitar lingkungan ruang kelas mendapatkan angin
yang hangat. Angin yang lebih besar datang dari lingkungan maka berpengaruh
pada bagian dalam ruang kelas.

Gambar 19 Sebaran RH gedung ruang kelas B1 dengan halaman beton tampak
samping pukul 13.00

21

Gambar 20 Denah sebaran RH di tengah ruang kelas B1 dengan halaman beton
ketinggian 0.75 m pukul 13.00
Kondisi kelembaban yang terdapat pada beton, jika dibandingkan dengan
keadaan awal tidak berubah spesifik di bagian luar tetapi terjadi perbedaan yang
signifikan di bagian dalam ruang kelas. Itu terjadi karena besar angin yang didapat
di bagian ruang kelas lebih besar dibanding kondisi awal. Hal itu menyebabkan
molekul air di dalam udara yang tergantung di dalam kelas lebih banyak terbawa
oleh angin yang berhembus.
Modifikasi Halaman Menggunakan Pohon dan Rumput (Tanaman)
Modifikasi kedua yang dilakukan adalah modifikasi halaman menggunakan
rumput berpohon. Modifikasi direncanakan agar pohon yang berada di halaman
dapat menutupi sinar matahari yang datang ke jendela ruang kelas. Jumlah pohon
yang direncakan ada sembilan pohon dimana di masing-masing sisi halaman
terdapat tiga pohon sejajar menghadap gedung. Rumput ditanam di seluruh
permukaan halaman. Berikut Gambar 21 dan 22 dari keadaan modifikasi halaman
rumput menggunakan pohon dan rumput.

22

Gambar 21 Ruang kelas B1 dengan halaman pohon dan rumput (a)

Gambar 22 Ruang kelas B1 dengan halaman pohon dan rumput (b)
Simulasi yang dilakukan sama seperti keadaan awal dan keadaan beton,
yaitu disimulasikan bertahap di tiap jamnya dari jam 10.00 sampai 14.00. Berikut
hasil simulasi modifikasi halaman menggunakan pohon dan rumput jam 13.00 di
ruang kelas dan halaman.

23
Tabel 10 Simulasi di bagian halaman dengan halaman pohon dan rumput saat jam
13.00
Ketinggian permukaan
Temperatur
Kecepatan angin
RH(%)
o
(m)
( C)
(m/det)
0.5
34.92
0.02
61.24
1
34.35
0.04
61.15
1.5
34.05
0.01
60.96

Tabel 11 Simulasi di bagian tengah ruang kelas B1 dengan halaman pohon dan
rumput saat jam 13.00
Ketinggian permukaan
Temperatur
Kecepatan angin
(m)
(oC)
(m/det)
RH(%)
0.5
30.02
0.03
63.14
1
30.01
0.02
63.12
1.5
30.01
0.02
63.12

Gambar 23 Denah sebaran temperatur gedung ruang kelas B1 dengan halaman
pohon dan rumput ketinggian 0.75 m pukul 13.00

24

Gambar 24 Sebaran temperatur tampak samping di tengah ruang kelas B1dengan
halaman pohon dan rumput pukul 13.00
Berdasarkan Tabel 9, 10 dan Gambar 23, 24 untuk hasil temperatur,
temperatur di lingkungan mengalami penurunan rata-rata 2.56oC sedangkan untuk
bagian dalam kelas mengalami penurunan rata-rata sebesar 0.48oC.

Gambar 25 Sebaran RH gedung ruang kelas B1 dengan halaman pohon dan
rumput tampak samping pukul 13.00

25

Gambar 26 Denah sebaran RH gedung ruang kelas B1 dengan halaman pohon dan
rumput ketinggian 0.75 m pukul 13.00
Untuk hasil kelembaban relatif, dari Gambar 26 didapat bahwa kelembaban
udara yang berada di bawah pohon lebih lembab daripada yang tidak. Udara yang
lebih lembab di bawah pohon tersebut berada di sisi timur gedung, dimana sisi
tersebut tidak terkena sumber angin dari luar, dimana sumber angin pada jam
13.00 berasal dari barat ke selatan. Sehingga kelembaban yang terdapat di bawah
pohon tidak terbawa oleh angin yang datang. Bagian dalam kelas lebih lembab
dibanding dengan bagian luar yang terkena sumber angin, tetapi tidak lebih
lembab dibanding bagian sisi luar yang tidak terkena angin secara langsung.
Dibandingkan dengan keadaan ruang kelas B1 pada saat keadaan awal,
kelembaban di kondisi halaman dan rumput ini turun ±14.3%. Itu disebabkan
besar angin yang berhembus lebih besar dari kondisi awal, molekul udara yang
terkandung dalam udara dibawa oleh angin yang berasal ventilasi. Berikut adalah
Gambar sebaran angin di dalam ruang kelas B1.

26

Gambar 27 Tampak 3D sebaran angin di dalam ruang kelas menggunakan
halaman pohon dan rumput pukul 13.00
Angin yang berada di dalam ruangan berkisar antara 0-0.03 m/det. Angin
berputar ke seluruh bagian ruang kelas, hanya saja untuk bagian depan
mendapatkan angin yang lebih kecil dibandingkan angin yang berada di tengah
dan belakang ruang kelas. Itu terjadi karena pada sumber sirkulasi udara berada di
dekat tengah dan belakang ruang kelas.

27
Analisis Perbandingan Keadaan Awal, Halaman Beton, serta Halaman
Tanaman
Berikut hasil data iklim lingkungan yang didapat dari pengukuran keadaan
awal, simulasi halaman beton dan simulasi halaman tanaman yang diambil dari
titik yang sama dalam bentuk grafik.

39

Temperatur (oC)

37
35
Pengukuran
33

Halaman beton

31

Halaman tanaman
Keadaan awal

29
27
10.00

11.00

12.00

13.00

14.00

15.00

Waktu (jam)

Gambar 28 Grafik perbandingan temperatur outdoor gedung ruang kelas B1
ketinggian 0.75 m
80

Kelembaban (%)

75
70

Pengukuran
Halaman beton

65

Halaman tanaman
Keadaan awal

60
55
10.00

11.00

12.00

13.00

14.00

15.00

Waktu (jam)

Gambar 29 Grafik perbandingan kelembaban outdoor gedung ruang kelas B1
ketinggian 0.75 m

28
3.5

Aliran udara (m/det)

3
2.5
2

Pengukuran
Halaman beton

1.5

Halaman tanaman

1

Keadaan awal
0.5
0
10.00

11.00

12.00

13.00

14.00

15.00

Waktu (jam)

Gambar 30 Grafik perbandingan aliran udara outdoor gedung ruang kelas B1
Berdasarkan grafik temperatur, kelembaban, dan aliran udara untuk
halaman didapatkan temperatur tertinggi halaman didapat oleh kondisi halaman
beton dengan besar 37.07oC pada pukul 13.00 sedangkan yang terendah didapat
sebesar 28.2oC menggunakan halaman tanaman pada pukul 10.00. Grafik
temperatur outdoor menunjukkan bahwa halaman tanaman memiliki temperatur
yang lebih rendah daripada keadaan awal dan beton. Halaman beton memiliki
temperatur lebih tinggi dari keadaan awal walau tidak besar perbedaannya.
Grafik kelembaban menunjukkan kelembaban tertinggi didapat sebesar
75% pada pukul 12.00 dengan menggunakan halaman tanaman, dan yang
terendah didapat sebesar 59% menggunakan halaman beton. Kondisi kelembaban
halaman beton dengan keadaan awal tidak berbeda jauh itu ditunjukkan dengan
grafik yang berhimpit di empat waktu (10.00, 11.00, 13.00, 14.00). Kelembaban
yang didapat dengan menggunakan halaman tanaman memiliki keadaan
kelembaban yang tinggi apabila berada di bawah pohon. Sedangkan di sekitar
halaman yang tidak terpengaruh dengan keadaan pohon memiliki kelembaban
yang besarnya mendekati keadaan awal.
Grafik aliran udara outdoor memperlihatkan bahwa halaman beton
memiliki aliran udara yang lebih besar dibanding dua keadaan lainnya. Aliran
udara terbesar didapat pada pukul 13.00 sebesar 3.11 m/det. Dan yang terendah
didapat pada keadaan awal yaitu sebesar 0 m/det. Berikut hasil data indoor yang
didapat dari simulasi keadaan awal, halaman beton dan halaman tanaman yang
diambil dari titik yang sama dalam bentuk grafik.

29
31
30.5
Temperatur (oC)

30
29.5
Pengukuran

29

Halaman beton

28.5
28

Halaman tanaman

27.5

Keadaan awal

27
26.5
10.00

11.00

12.00

13.00

14.00

15.00

Waktu (jam)

Gambar 31 Grafik perbandingan temperatur indoor gedung ruang kelas B1
ketinggian 0.75 m

90

Kelembaban (%)

80
Pengukuran
70
Halaman beton
Halaman tanaman
60

50
10.00

Keadaan awal

11.00

12.00

13.00

14.00

15.00

Waktu (jam)

Gambar 32 Grafik perbandingan kelembaban indoor gedung ruang kelas B1
ketinggian 0.75 m

30
0.06

Aliran udara (m/det)

0.05
0.04
Pengukuran
0.03

Halaman beton

0.02

Halaman tanaman
Keadaan awal

0.01
0
10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00
Waktu (jam)

Gambar 33 Grafik perbandingan aliran udara indoor gedung ruang kelas B1
Berdasarkan grafik temperatur, kelembaban, dan aliran udara untuk bagian
indoor didapatkan temperatur tertinggi bagian indoor adalah dengan kondisi
halaman beton dengan besar 30.57 pada pukul 13.00 sedangkan yang terendah
sebesar 27.05oC menggunakan halaman tanaman pada pukul 10.00. Grafik
temperatur indoor menunjukkan bahwa halaman tanaman memiliki temperatur
yang lebih rendah daripada keadaan awal dan beton. Halaman beton memiliki
temperatur lebih tinggi dari keadaan awal walau tidak besar perbedaannya.
Grafik kelembaban menunjukkan kelembaban tertinggi didapat sebesar
82.02% pada pukul 10.00 dalam keadaan awal, dan yang terendah didapat sebesar
61% menggunakan halaman beton pada pukul 14.00. Kondisi kelembaban
halaman beton memiliki kelembaban yang relatif lebih kecil, hany