Analisis Perbandingan Kenyamanan Termal Gedung Kuliah B1, FEM-IPB dengan menggunakan Atap Beton dan Green Roof (tanaman hias)
ANALISIS PERBANDINGAN KENYAMANAN TERMAL
GEDUNG KULIAH B1, FEM – IPB DENGAN
MENGGUNAKAN ATAP BETON DAN GREEN ROOF
(TANAMAN HIAS)
YUNIANTI
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 Perbandingan
Kenyamanan Termal Gedung Kuliah B1, FEM – IPB dengan menggunakan Atap
Beton dan Green Roof (tanaman hias) adalah benar karya saya dengan arahan dari
komisi 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 skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2013
Yunianti
NIM F44090048
ABSTRAK
YUNIANTI. Analisis Perbandingan Kenyamanan Termal Gedung Kuliah B1,
FEM-IPB dengan menggunakan Atap Beton dan Green Roof (Tanaman Hias).
Dibimbing oleh MEISKE WIDYARTI.
Bangunan hijau (green roof) merupakan bangunan yang berwawasan
lingkungan karena dapat mengurangi penggunaan energi dan mengurangi polusi
CO2, oleh sebab itu akhir-akhir ini (green roof) banyak digunakan di berbagai
negara untuk mengurangi dampak lingkungan. Penelitian ini dilakukan untuk
mengetahui kondisi kenyamanan termal ruang kelas gedung kuliah B1 milik
Fakultas Ekonomi dan Managemen (FEM), IPB, dan membandingkannya dengan
melakukan modifikasi atap bangunan dengan jenis tanaman hias. Kondisi iklim
yang dianalisa perbandingannya adalah suhu, cahaya, kelembaban, dan aliran
udara dengan menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD). Selain itu
dilakukan juga analisis dengan berbagai macam bukaan dinding. Pengambilan
data berupa pengukuran kondisi ruang dan iklim lingkungan sekelilingnya.
Simulasi dilakukan menggunakan program SolidWorks 2012. Hasil pengukuran
menunjukkan suhu tertinggi 30,37°C, kelembaban 77,44%, aliran udara 0,014 m/s
yang menunjukkan kondisi gedung kuliah B1 dalam kondisi belum nyaman untuk
perkuliahan. Setelah diberikan green roof, kenyamanan termal dalam kondisi
lebih nyaman dengan suhu sebesar 28,48°C dan kelembaban 75,19%. Selanjutnya
dilakukan optimalisasi bukaan dinding pada jam 13.00 didapatkan suhu sebesar
27,97°C dan kelembaban 50,02%. Sesuai standard, ruangan ini ketika setelah
diberi bukaan dinding sudah memenuhi krtiteria ruang yang nyaman.
Kata kunci: simulasi, tanaman hias, Computational
kenyamanan termal, green roof
Fluid
Dynamics,
ABSTRACT
YUNIANTI. Analysis of Comparative Comfort Thermal Classroom B1, FEM-IPB
by the Use of a Roof Concrete and Green Roof (ornamental plants). Supervised by
MEISKE WIDYARTI.
Green roof is one of a way to make an environmental building because it
can reduce the use of fossil fuel and CO2 pollution. Nowadays green roof has been
used in several countries to reduce an environmental impact from building which
can worse the condition of thermal comfort. This research was conducted to find
out the thermal comfort conditions of class room B1 belongs to the Faculty of
Economics and management (FEM), IPB. This research purpose are to know
about the existing condition of the classroom B1 thermal comfort and to
comparing the thermal comfort of the room if the building use a green roof, and
then make an optimalization of the wall openings. Green roof convered by a kind
of landscape schrub which call pineapple.In this research has been analysed
temperature, humidity, and air flow in several height using a simulation technique
base on Computational Fluid Dynamics (CFD). The simulation is carried out
using the program SolidWorks 2012. This research result show that the highest
temperature at 13.00 PM showed 30,37°C, humidity 77,44%, and air flow 0,014
m/s. The thermal comfort using the green roof are temperature 28,48°C and
humidity 75,19%. The thermal comfort with wall opening are temperature
27,97°C and humidity 50,02%. The standard for thermal comfort room that is 2229°C, humidity 30-50%.
Keywords: simulation, ornamental plants, Computational Fluid Dynamics,
thermal comfort, green roof
ANALISIS PERBANDINGAN KENYAMANAN TERMAL
GEDUNG KULIAH B1, FEM – IPB DENGAN
MENGGUNAKAN ATAP BETON DAN GREEN ROOF
(TANAMAN HIAS)
YUNIANTI
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 Perbandingan Kenyamanan Termal Gedung Kuliah B1,
FEM-IPB dengan menggunakan Atap Beton dan Green Roof
(tanaman hias)
Nama
: Yunianti
NIM
: F44090048
Disetujui oleh
Dr. Ir Meiske Widyarti, M. Eng.
Pembimbing
Diketahui oleh
Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr.
Ketua Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Tema penelitian
yang dilaksanakan sejak bulan Maret-Mei 2013 ini ialah konstruksi bangunan
berkelanjutan, dengan judul Analisis Perbandingan Kenyamanan Termal Gedung
Kuliah B1, FEM-IPB dengan menggunakan Atap Beton dan Green Roof .
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Ir. Meiske Widyarti,
M.Eng. selaku pembimbing. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada
ayah, ibu, seluruh keluarga dan teman-teman SIL angkatan 46, atas segala doa dan
kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu selanjutnya
dan dapat bermanfaat sebagai informasi untuk pembangunan konstruksi di
Indonesia.
Bogor, September 2013
Yunianti
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
v
DAFTAR LAMPIRAN
v
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODE
2
Waktu dan Tempat
2
Bahan
2
Alat
3
Prosedur Analisis Data
3
HASIL DAN PEMBAHASAN
5
Hasil pembuatan geometri
5
Data Hasil Pengukuran Bangunan dan Lingkungan
5
Persiapan Simulasi dengan Teknik Computational Fluid Dynamics
7
Hasil Simulasi Kondisi Existing
9
Validasi data
16
Hasil Simulasi Kondisi Green Roof
17
Hasil Simulasi Kondisi Green Roof Modifikasi dengan Bukaan Dinding
24
SIMPULAN DAN SARAN
32
Simpulan
32
Saran
33
DAFTAR PUSTAKA
33
RIWAYAT HIDUP
29
LAMPIRAN
34
RIWAYAT HIDUP
47
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Hasil pengukuran kondisi ruang hari ke-3
Hasil simulasi kondisi existing jam 10.00
Hasil simulasi kondisi existing jam 13.00
Hasil simulasi kondisi existing jam 14.00
Hasil validasi jam 10.00
Hasil simulasi green roof jam 10.00
Hasil simulasi green roof jam 13.00
Hasil simulasi green roof jam 14.00
Hasil simulasi bukaan dinding jam 10.00
Hasil simulasi bukaan dinding jam 13.00
Hasil simulasi bukaan dinding jam 14.00
5
9
12
14
16
18
20
23
25
28
30
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Tahapan penelitian
Titik pengambilan data iklim hasil simulasi
Kondisi domain dan geometri 3D Ruang Kelas B1 tampak piktorial
General Setting Analysis Type
General Setting Fluids
General Setting Solids
General Setting Wall Conditions
General Setting Initial Conditions
Tampak depan untuk potongan bagian belakang kondisi existing
simulasi suhu udara jam 10.00
Tampak depan untuk potongan bagian depan kondisi existing simulasi
kelembaban udara jam 10.00
Denah hasil simulasi kondisi existing kecepatan udara jam 10.00
dengan ketinggian 1,70 meter.
Aliran udara 3D kondisi existing jam 10.00
Tampak samping kondisi existing simulasi suhu udara jam 13.00
Tampak samping kondisi existing simulasi kelembaban udara jam
13.00
Denah hasil simulasi kondisi existing kecepatan udara jam 13.00
dengan ketinggian 1,70 meter.
Aliran udara 3D kondisi existing jam 13.00
Tampak samping hasil simulasi suhu udara kondisi existing jam 14.00
Tampak depan untuk potongan bagian belakang simulasi kelembaban
relatif udara jam 14.00
Tampak samping hasil simulasi kecepatan udara kondisi existing jam
14.00
Denah samping simulasi kondisi existing kecepatan airan udara jam
14.00 dengan ketinggian 1,70 meter.
Grafik nilai kelembaban udara dan hasil simulasi
3
4
5
7
7
8
8
8
10
10
11
11
12
13
13
13
14
15
15
15
17
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
Ruang kelas dengan penambahan green roof
Grafik perbandingan kondisi temperatur jam 10.00
Grafik perbandingan kondisi kelembaban jam 10.00
Grafik perbandingan kondisi kecepatan jam 10.00
Aliran udara 3D kondisi green roof jam 10.00
Grafik perbandingan temperatur jam 13.00
Denah hasil simulasi kecepatan udara green roof jam 13.00 dengan
ketinggian 1,70 meter
Aliran udara 3D kondisi green roof jam 13.00
Grafik perbandingan kondisi kelembaban jam 13.00
Grafik perbandingan kondisi kecepatan udara jam 14.00
Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 14.00
Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 14.00
Grafik perbandingan kondisi suhu udara jam 10.00
Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 10.00
Grafik perbandingan kondisi kecepatan aliran udara jam 10.00
Denah hasil simulasi kecepatan aliran udara modifikasi dinding jam
10.00 dengan ketinggian 1,70 meter.
Aliran udara 3D kondisi optimalisasi bukaan dinding jam 10.00
Grafik perbandingan kondisi temperatur udara jam 13.00
Grafik perbandingan kondisi kecepatan aliran udara jam 13.00
Denah hasil simulasi kecepatan aliran udara modifikasi dinding jam
13.00 dengan ketinggian 1,70 meter
Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 13.00
Grafik perbandingan kondisi temperatur udara jam 14.00
Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 14.00
Tampak samping simulasi kelembaban udara green roof jam 14.00
Grafik perbandingan kondisi kecepatan udara jam 14.00
17
18
19
19
20
21
22
22
22
23
24
24
25
26
26
27
27
28
29
29
30
31
31
32
32
DAFTAR LAMPIRAN
1 Data indoor iklim hari pertama
2 Data indoor iklim hari kedua
3 Data iklim halaman dan atap hari pertama
4 Data iklim halaman dan atap hari kedua
5 Data iklim halaman dan atap hari ketiga
6 Syarat Kenyamanan Ruang
7 Hasil Validasi Jam 11, 12, 13, dan 14
8 Hasil simulasi kondisi existing, green roof, dan bukaan dinding jam
11.00 dan 12.00
34
36
38
39
40
41
42
44
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Penggunaan sumber daya alam yang sedemikian besar karena pola
pembangunan, dapat menyebabkan terjadinya penurunan kualitas lingkungan jika
kondisi ini terus berlangsung. Hal ini dapat diketahui dengan borosnya
penggunaan energi untuk AC dan pencahayaan yang meningkaatkan polusi CO ke
udara dan Global Warming. Masyarakat dunia pada saat ini sudah
mengkhawatirkan dengan merosotnya kondisi lingkungan sumber daya alam
dimana banyak terjadi bencana di seluruh dunia.
Menurut penelitian yang ada, bangunan ini mengkontribusi 66%
pencemaran CO dengan cukup signifikan.Untuk mengurangi laju pencemaran
udara dilakukan beberapa solusi, salah satunya dengan menggunakan green roof
(bangunan hijau).
Green Roof atau atap tanaman dapat memberikan dampak positif pada
manusia dan lingkungannya seperti dapat menahan panas radiasi yang masuk ke
dalam ruangan dan juga membantu menjaga suhu lingkungan tidak terlalu tinggi
dan dapat mengurangi penggunaan energi. Menurut Frick (2008) atap hijau juga
dapat mengikat kualitas udara (1 m2 atap rumput dapat mengikat 0,2 kg partikel
dari udara per tahun).
Kenyamanan termal sangat dibutuhkan tubuh agar manusia dapat
beraktifitas dengan baik (di rumah, sekolah ataupun di kantor atau tempat
bekerja). Menurut Szokolay (1973) dalam ‘Manual of Tropical Housing and
Building’ menyebutkan kenyamanan tergantung pada variabel iklim (matahari
atau radiasinya, suhu udara, kelembaban udara, dan kecepatan angin).
Oleh sebab itu perlu diketahui kondisi kenyamanan bangunan agar dapat
berfungsi secara optional. Pada penelitian ini dilakukan analisis dengan
menggunakan teknik simulasi berdasarkan pada teknik Computational Fluid
Dynamics (CFD) dalam upaya untuk mengetahui kenyamanan thermal dalam
bangunan tanpa penggunaan AC. Dilakukan perbandingan kondisi kenyamanan
thermal antara penggunaan atap existing, green roof, dan optimalisasi bukaan
dinding pada ruang kelas tipe B1, FEM-IPB. Tanaman-tanaman yang digunakan
sebagai atap hijau adalah tanaman hias berbunga (nanas).
Perumusan Masalah
Bertitik tolak dari latar belakang masalah di atas permasalahan pokok yang
ada antara lain sebagai berikut:
1. Melakukan analisis kenyamanan termal (suhu, cahaya, kelembaban, dan aliran
udara) bangunan menggunakan bahan atap beton dan green roof.
2. Memodifikasi atap bangunan dengan tanaman penutup tanah.
3. Melakukan simulasi kenyamanan bangunan dengan mengoptimalkan ruang.
2
Tujuan Penelitian
Adapun maksud dan tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Melakukan pengukuran kondisi kenyamanan termal gedung kuliah B1 milik
Fakultas Ekonomi dan Managemen (FEM), IPB
2. Melakukan modifikasi atap bangunan dengan atap berpenutup tanaman hias
dan mengukur kenyamanan termal berupa suhu, kelembaban, dan aliran udara).
3. Melakukan optimalisasi bukaan dinding dan mengukur serta membandingkan
kenyamanan termal
Manfaat Penelitian
Manfaat adanya penelitian ini adalah mengetahui kondisi kenyamanan
bangunan RK B1 kondisi saat ini dan apabila dimodifikasi dengan tanaman
penutup tanah. Selain itu dengan mengoptimalkan bukaan dinding diharapkan
ruang kelas B1 mendapatkan kenyamanan sebagai ruang perkuliahan tanpa
menggunakan AC untuk menekan penggunaan energi.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini diantaranya sebagai berikut:
1. Simulasi kondisi kenyamanan dilakukan dengan menggunakan program
Solidworks 2012.
2. Parameter kenyamanan termal yang digunakan adalah suhu, kelembaban,
cahaya, dan aliran udara.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian tentang “Analisis Perbandingan Kenyamanan Termal Gedung
Kuliah B1, FEM – IPB dengan menggunakan Atap Beton dan Green Roof
(Tanaman Hias)” ini dilakukan pengambilan data selama bulan Februari-April
2013 dan analisis dengan dilakukan selama bulan April-Agustus 2013.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam melakukan penelitian ini diantaranya yaitu
data primer dan data sekunder. Data primer berupa data iklim yang meliputi suhu,
kecepatan angin, temperatur, dan kelembaban relatif. Sedangkan data sekunder
berupa denah data ruang kuliah B1 yang meliputi luas atap, denah, dinding, dan
tinggi ruangan.
3
Alat
Alat yang digunakan untuk menganalisis data yang ada yaitu Luxmeter
digunakan untuk mengukur intensitas cahaya, Anemometer digunakan untuk
mengukur kecepatan angin, PH meter atau psychometrical, dan Personal
Computer (PC) atau Laptop yang digunakan untuk mengoperasikan program
Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan menggunakan software
SolidWorks 2012. Software Solid Work 2012 digunakan untuk membangun desain
geometri dan melakukan simulasi aliran fluida, dan alat tulis.
Prosedur Analisis Data
Penelitian ini dilakukan dengan dua tahap, yaitu tahap pengambilan data dan
tahap simulasi dengan menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD).
Sedangkan detail tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 1 berikut.
Gambar 1 Tahapan penelitian
1.
Pengambilan data
Pengambilan data ini berupa data sekunder dan data primer. Data sekunder
terdiri dari pengukuran data iklim berupa data kecepatan angin, data
kelembaban, data radiasi matahari, dan data suhu udara di dalam bangunan
dan di lingkungan. Data primer terdiri dari pengukuran pada gedung RK B1
4
yang berada di Institut Pertanian Bogor. Pengukuran tersebut meliputi
pengukuran luas bangunan dan pengambilan data iklim. Pengukuran
dilakukan selama tiga hari meliputi suhu dan kecepatan aliran udara yang
diambil di tiga titik berbeda pada ruang kelas B1 yaitu di bagian depan,
tengah, dan belakang kelas dengan titik ketinggian 0,5 meter, 1 meter, 1,5
meter diatas permukaan lantai.
Gambar 2 Titik pengambilan data iklim hasil simulasi
2.
Simulasi CFD
Proses dilakukan menggunakan Personal Computer (PC) untuk menduga
pola sebaran suhu, RH, dan aliran udara menggunakan persamaan
keseimbangan dan pindah panas yang diolah secara terpadu dengan bantuan
teknik Computational Fluid Dynamics (CFD) menggunakan software
Solidworks 2012. Asumsi-asumsi yang digunakan dalam simulasi antara lain
udara bergerak dalam keadaan steady, udara tidak terkompresi, panas jenis,
konduktivitas, dan viskositas udara konstan, udara lingkungan dianggap
konstan selama simulasi, dan kondisi ruang kelas dalam keadaan kosong.
Tahapan ini antara lain:
a) Pembuatan geometri
Kegiatan ini berupa pembuatan geometri Gedung RK B1 milik Fakultas
Ekonomi dan Management (FEM) Institut Pertanian Bogor (IPB).
b) Input data lingkungan
Kegiatan ini berupa pemasukan data primer yang kemudian akan
disimulasikan secara terpadu menggunakan Software Solidworks 2012.
c) Validasi
d) Analisis CFD pada bangunan kondisi awal, atap modifikasi, dan bukaan
dinding untuk mendapatkan hasil pengolahan data yang kemudian akan
membandingkan dengan kondisi existing dan standard.
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pembuatan geometri
Simulasi kondisi kenyamanan termal pada model dilakukan menggunakan
program SolidWorks Office Premium 2012. Geometri model Ruang Kelas ini
dikondisikan dengan keadaan lingkungan sekitar bangunan lalu dilakukan proses
simulasi dengan flow simulation. Adapun tampak piktorial 3D Ruang Kelas B1
dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Kondisi domain dan geometri 3D Ruang Kelas B1 tampak piktorial
Data Hasil Pengukuran Bangunan dan Lingkungan
Pengukuran ini dilakukan dilingkungan dan didalam ruangan kuliah B1.
Dari data pengukuran yang dilakukan dilingkungan sebanyak tiga hari yang dapat
dilihat pada Lampiran 1 dan 2. Dari data penelitian yang diambil dipilih data
pengukuran hari ke-3 yang merupakan input penelitian.
Tabel 1 Hasil pengukuran kondisi ruang hari ke-3
Jam
Ketinggian
pengukuran
(m)
Suhu (°C)
Kelembaban
Kecepatan
udara
(m/s)
Intensitas
Cahaya
(W/m²)
BB
BK
(%)
0,50
25,00
27,00
85,19
0,00
0,54
1,00
25,50
27,00
88,79
0,00
0,67
1,50
25,00
27,40
82,51
0,00
0,67
0,50
25,00
27,30
83,17
0,00
0,60
1,00
25,50
27,50
85,34
0,00
0,82
1,50
25,50
28,00
82,02
0,00
0,89
10.00
Depan
Tengah
6
Jam
Belakang
Ketinggian
pengukuran
(m)
Suhu (°C)
Kelembaban
Kecepatan
udara
(m/s)
Intensitas
Cahaya
(W/m²)
BB
BK
(%)
0,50
25,50
27,50
85,34
0,00
0,59
1,00
25,50
27,50
85,34
0,00
0,72
1,50
25,50
28,00
82,02
0,00
0,86
0,50
25,50
28,00
82,02
0,00
0,56
1,00
25,50
28,20
80,73
0,00
0,70
1,50
25,50
28,00
82,02
0,00
0,71
0,50
26,20
29,00
80,36
0,00
0,65
1,00
26,00
29,80
74,24
0,00
0,86
1,50
26,00
29,80
74,24
0,00
0,87
0,50
26,00
29,00
79,04
0,00
0,75
1,00
26,00
28,50
82,02
0,00
0,88
1,50
26,00
29,00
79,04
0,00
0,90
0,50
27,00
29,00
85,76
0,00
0,58
1,00
27,00
28,50
89,11
0,00
0,62
1,50
27,00
29,30
83,80
0,00
0,63
0,50
26,80
28,70
83,80
0,00
0,75
1,00
26,90
30,00
78,78
0,00
0,87
1,50
27,00
29,00
85,76
0,00
0,9
0,50
26,50
29,70
78,01
0,00
0,55
1,00
25,40
30,30
67,76
0,00
0,71
1,50
26,70
31,00
71,74
0,00
0,9
0,50
26,00
28,00
85,48
0,00
0,54
1,00
26,00
28,00
85,48
0,00
0,67
1,50
26,00
28,00
85,48
0,00
0,67
0,50
27,00
30,00
79,42
0,00
0,60
1,00
27,00
30,50
76,44
0,00
0,82
1,50
27,00
30,50
76,44
0,00
0,89
0,50
26,00
28,00
85,48
0,00
0,59
1,00
27,00
30,00
79,42
0,00
0,72
1,50
26,50
29,00
82,36
0,00
0,86
0,50
25,80
27,80
85,43
0,00
0,6
1,00
25,80
27,30
88,85
0,00
0,63
1,50
26,00
27,50
88,90
0,00
0,62
0,50
26,60
29,00
83,04
0,00
0,78
1,00
26,60
29,00
83,04
0,00
0,87
1,50
26,60
29,50
78,89
0,00
0,92
0,50
26,00
27,00
92,45
0,00
0,54
1,00
26,00
28,50
82,20
0,00
0,71
1,50
26,40
28,00
88,30
0,00
0,9
11.00
Depan
Tengah
Belakang
12.00
Depan
Tengah
Belakang
13.00
Depan
Tengah
Belakang
14.00
Depan
Tengah
Belakang
7
Persiapan Simulasi dengan Teknik Computational Fluid Dynamics
Pada tahap general Setting diatur tipe analisis, fluida, material padat, kondisi
batas, dan kondisi awal simulasi secara umum. Pada interface ini nilai radiasi
matahari dan environment temperature (lampiran 5) dimasukkan. Digunakan
radiasi akibat lingkungan dan solar radiasi dengan nilai Y=-1. Tampilan interface
general setting untuk kasus Simulasi jam 10.00 dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 4 General Setting Analysis Type
Analisis aliran dipilih tipe aliran internal karena bagian yang dianalisis
adalah bagian dalam geometri ruang kelas dan pengaruhnya terhadap eksternal
geometri ruang kelas. Pada interface ini nilai radiasi matahari dan environment
temperatur dimasukkan. Fluida yang digunakan adalah gas udara (air) dengan
aliran yang digunakan tipe aliran laminar dan turbulen untuk mendekati kondisi
sebenarnya di lingkungan serta memperhitungkan faktor kelembaban udara yang
dapat dilihat pada Gambar 4. Selanjutnya mendefinisikan dinding yang akan
digunakan dalam simulasi yaitu dinding bata atau Brickwork (outer leaf) yang
dapat dilihat pada Gambar 5. Dan untuk mendefinisikan kondisi lingkungan
seperti temperatur, arah angin, dan kelembaban dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 5 General Setting Fluids
8
Gambar 6 General Setting Solids
Gambar 7 General Setting Wall Conditions
Gambar 8 General Setting Initial Conditions
9
Hasil Simulasi Kondisi Existing
Pengukuran kondisi existing ruang B1 dibuat dengan keadaan pintu
belakang tertutup dan kondisi jendela dalam keadaan terbuka. Untuk simulasi ini
diambil data kondisi terburuk pada pengukuran di Ruang Kelas B1 dapat dilihat
pada Tabel 1.
Dapat dilihat pada Tabel 1 suhu yang didapatkan dari hasil pengukuran
sangat melebihi batas kenyamanan. Untuk ruang kelas B1, temperatur atau suhu
tertinggi terdapat pada jam 13.00 bagian tengah ruangan dengan suhu 30,5°C,
kelembaban 76,44%, kecepatan angin 0 m/s, dan intensitas cahaya 0,89 W/m2.
Sedangkan untuk jam 14.00, suhu sudah mulai mengalami penurunan. RH akan
mengalami penurunan pada waktu siang hari dimana suhu udara meningkat,
sehingga dapat dikatakan suhu dan kelembaban udara berbanding terbalik. Titik
jenuh akan naik dengan meningkatnya suhu sehingga menyebabkan RH menurun
(Lippsmeier, 1980).
Hasil simulasi suhu dan pola aliran udara pada Gedung Ruang Kuliah B1
dilakukan selama 5 jam, dari pukul 10.00-14.00. Hasil simulasi kondisi existing
jam 10.00 dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Hasil simulasi kondisi existing jam 10.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
27,439
27,473
27,524
27,467
27,506
27,568
27,518
27,555
27,601
27,654
27,659
27,759
Kecepatan
udara (cm/s)
0,284
0,684
1,473
0,576
0,322
0,604
0,914
1,152
1,552
1,295
2,136
0,615
Kelembaban
udara (%)
82,561
82,410
82,159
82,450
82,282
82,071
82,074
81,862
81,606
81,362
81,970
80,657
Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa penyebaran suhu ini hampir merata di
seluruh bagian dalam ruang. Hal ini disebabkan oleh ruangan yang relatif tertutup.
Sedangkan untuk Gambar 9 merupakan tampak depan hasil simulasi suhu
potongan ruangan bagian belakang jam 10.00. Dapat dilihat bahwa suhu tertinggi
berada pada bagian belakang dengan ketinggian 2,5 meter (plafon) sebesar
27,759°C.
10
Gambar 9 Tampak depan untuk potongan bagian belakang kondisi existing
simulasi suhu udara jam 10.00
Dapat dilihat pada Gambar 10 bahwa kelembaban tertinggi berada pada
bagian depan dengan ketinggian 0,5 meter sebesar 82,56%. Dengan tingginya
suhu dalam ruang maka kelembaban semakin kecil, hal ini juga karena pengaruh
aliran udara yang hampir tidak ada di dalam ruangan.
Gambar 10 Tampak depan untuk potongan bagian depan kondisi existing
simulasi kelembaban udara jam 10.00
Kecepatan aliran udara hasil simulasi pada jam 10.00 dapat dilihat pada
Tabel 2. Jika dilihat pada tabel tersebut, aliran udara yang masuk ke dalam
bangunan memiliki nilai yang sangat kecil dan bisa terbilang tidak ada angin
untuk bagian tengah bangunan (dapat dilihat pada Gambar 11.). Hal ini
disebabkan oleh kondisi bangunan yang dibuat dalam keadaan tertutup dan hanya
jendela yang dibuat dalam keadaan terbuka.
11
Gambar 11 Denah hasil simulasi kondisi existing kecepatan udara jam 10.00
dengan ketinggian 1,70 meter.
Gambar 12 Aliran udara 3D kondisi existing jam 10.00
Hasil simulasi jam 11.00 dan 12.00 hampir sama seperti pada jam 10.00,
hanya saja hasil simulasi menunjukkan hasil yang makin meningkat. Hasil
simulasi untuk kondisi existing pada jam 11.00 dan jam 12.00 dapat dilihat pada
Lampiran 8. Menurut Paul (1993), untuk kelembaban 70%-100%, suhu optimal
ruangan yang nyaman adalah sebesar 22°C - 27°C.
Hasil simulasi kondisi existing jam 13.00 dapat dilihat pada Tabel 3.
Umumnya nilai suhu efektif tertinggi berada pada jam 13.00. Dari hasil tersebut
dapat dilihat suhu yang sangat tinggi, hal ini dapat terjadi karena menurut
Lippsmeier (1980), pada saat itu radiasi matahari langsung bergabung dengan
suhu udara yang sudah tinggi, sedangkan suhu terendah sekitar 1-2 jam sebelum
12
matahari terbit. Gambar 13 merupakan hasil simulasi tampak samping dari
bangunan.
Tabel 3 Hasil simulasi kondisi existing jam 13.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
29,807
29,880
29,957
29,852
29,959
30,079
29,948
30,019
30,121
30,199
30,173
30,371
Kecepatan
udara (cm/s)
0,613
0,604
1,000
1,701
2,033
2,269
2,172
1,905
1,319
3,444
2,870
1,419
Kelembaban
udara (%)
79,477
79,289
79,077
79,093
78,789
78,240
78,481
78,161
77,631
78,376
77,834
77,438
Gambar 13 Tampak samping kondisi existing simulasi suhu udara jam 13.00
Dapat dilihat pada Gambar 13 suhu tertinggi berada pada ruangan bagian
belakang dengan ketinggian 2,5 meter (plafon) sebesar 30,37°C dan suhu terendah
berada pada bagian depan dengan ketinggian 0,5 meter sebesar 29,81°C.
Hasil simulasi kecepatan dan kelembaban relatif udara jam 13.00 dapat
dilihat pada Tabel 3. Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa bagian bangunan
yang sangat jarang dilalui angin adalah bagian depan, hal ini tidak terjadi karena
letak jendela, sehingga angin yang masuk ke ruangan tidak sampai terasa di
bagian depan ruang kelas B1 ini. Untuk kelembaban pada jam ini dapat dilihat
pada Gambar 14, kelembaban tertinggi berada pada ruangan bagian depan dengan
ketinggian 0,5 meter sebesar 79,48% dan kelembaban terendah berada pada
bagian belakang dengan ketinggian 2,5 meter (plafon) sebesar 77,44%.
13
Gambar 14 Tampak samping kondisi existing simulasi kelembaban udara jam
13.00
Gambar 15 Denah hasil simulasi kondisi existing kecepatan udara jam 13.00
dengan ketinggian 1,70 meter.
Gambar 16 Aliran udara 3D kondisi existing jam 13.00
14
Untuk jam 14.00 hasil simulasi dapat dilihat pada Tabel 4. Dapat dilihat
hasil simulasi suhu di dalam ruangan sudah mulai mengalami penurunan. Untuk
tampak samping kondisi existing simulasi suhu dapat dilihat pada Gambar 17.
Tabel 4 Hasil simulasi kondisi existing jam 14.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
28,514
28,536
28,599
28,598
28,628
28,686
28,649
28,720
28,844
28,899
28,806
29,205
Kecepatan
angin (cm/s)
0,959
1,420
1,697
2,159
1,041
1,039
2,235
1,656
1,112
2,082
8,849
1,207
Kelembaban
udara (%)
80,936
81,905
82,303
80,044
81,252
81,887
80,105
80,090
79,584
80,827
83,950
77,782
Gambar 17 Tampak samping hasil simulasi suhu udara kondisi existing jam 14.00
Dapat dilihat pada Gambar 17, suhu tertinggi berada pada ruangan bagian
belakang dengan ketinggian 2,5 meter (plafon) sebesar 29,20°C dan suhu terendah
berada pada bagian depan dengan ketinggian 0,5 meter sebesar 28,51°C.
Sedangkan untuk kelembaban, tampak depan untuk potongan bagian belakang
simulasi suhu dapat dilihat pada Gambar 18.
15
Gambar 18 Tampak depan untuk potongan bagian belakang simulasi kelembaban
relatif udara jam 14.00
Kelembaban relatif hasil simulasi akan mengalami penurunan pada waktu
siang hari dimana suhu udara meningkat, sehingga dapat dikatakan suhu dan
kelembaban udara berbanding terbalik. Dapat dilihat pada Gambar 18 bahwa
kelembaban udara berada pada rentang 78%-85% dengan kondisi tidak nyaman.
Menurut Paul (1993), kondisi yang nyaman pada siang hari, jika kelembaban
berada pada rentang 70%-100%, suhu harus berada pada nilai 22°C-27°C.
Gambar 19 Tampak samping hasil simulasi kecepatan udara kondisi existing jam
14.00
Gambar 20 Denah samping simulasi kondisi existing kecepatan airan udara jam
14.00 dengan ketinggian 1,70 meter
16
Validasi data
Validasi yang dilakukan pada simulasi ini meliputi validasi pengukuran.
Validasi dilakukan untuk membandingkan hasil pengukuran dengan hasil simulasi.
Hasil dari validasi data untuk jam 10.00 dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5 Hasil validasi jam 10.00
Jam
10.00
Belakang
Tengah
Depan
Plafon
Rata-rata
Ketinggian
T (°C)
T' (°C)
Eror (%)
RH
RH'
BK
(%)
(%)
0,17
0,07
85,34
82,074
(%)
RH
3,83
27,555
1,76
0,20
85,34
81,862
4,08
25,061
27,601
0,24
1,42
82,02
81,609
0,50
25,055
27,467
0,22
0,61
83,17
82,450
0,87
27,50
25,069
27,506
1,69
0,02
85,34
82,282
3,58
25,50
28,00
25,097
27,568
1,58
1,54
82,02
82,071
0,06
0,5
25,50
27,00
25,439
27,439
0,24
1,63
85,19
82,561
3,09
1
25,50
27,00
25,056
27,473
1,74
1,75
88,79
82,410
7,17
1,5
25,50
27,40
25,524
27,524
0,09
0,45
82,51
82,160
0,42
belakang
-
-
25,090
27,760
-
-
-
80,657
-
tengah
-
-
25,158
27,659
-
-
-
81,970
-
depan
-
-
25,079
27,654
-
-
-
81,362
-
25,33
27,47
25,144
27,560
0,86
0,86
84,41
81,957
2,63
pengukuran
(m)
0,5
BB
BK
BB
BK
BB
25,00
27,50
25,043
27,518
1
25,50
27,50
25,052
1,5
25,00
28,00
0,5
25,00
27,30
1
25,50
1,5
Eror
Keterangan: T = temperature pengukuran
T’ = temperature simulasi
Dari tabel berikut dapat dilihat bahwa eror untuk suhu dibawah 2%.
Menurut Wahyuningsih (2007), hasil simulasi dikatakan baik jika nilai eror yang
diperoleh dibawah 4,0%. Ini menunjukkan bahwa pendefinisian dalam simulasi
untuk parameter suhu sudah cukup baik sehingga hasil simulasi dapat dipercaya.
Sedangkan untuk nilai kelembaban, hasil simulasi dapat dikatakan tidak baik
karena tidak memenuhi kriteria, tetapi pola profil kelembaban udara yang
digambarkan dalam simulasi dapat dipercaya karena data antara pengukuran
aktual dan nilai simulasi menunjukkan pola yang sama seperti ditunjukkan pada
Gambar 21. Untuk hasil validasi jam 11.00, 12.00, 13.00, dan 14.00 dapat dilihat
pada Lampiran 7.
17
Kelembaban relatif (m/s)
Grafik kelembaban relatif Jam 10.00
90.00
88.00
86.00
84.00
82.00
80.00
78.00
0,5 1 1,5 0,5 1 1,5 0,5 1 1,5
Belakang
Tengah
RH
pengukuran
Hasil
simulasi
Depan
Ketinggian (m)
Gambar 21 Grafik nilai kelembaban udara dan hasil simulasi
Hasil Simulasi Kondisi Green Roof
Tampak piktorial 3D Ruang Kelas B1 dengan penambahan Green Roof
dapat dilihat pada Gambar 22. Hasil simulasi kondisi Green Roof ini dibuat sama
dengan kondisi pada kondisi existing dengan membuka semua jendela dan
menutup bagian pintu belakang. Spesifikasi tanaman dan tanah atap greenroof
adalah lapisan pertama adalah membran waterproof atau kedap air, lapisan
proteksi akar, lapisan drainase, medium penumbuh, dan tanaman.
Gambar 22 Ruang kelas dengan penambahan green roof
Hasil simulasi suhu dan pola aliran udara pada Gedung Ruang Kuliah B1
setelah ditambahkan atap tanaman dapat dilihat pada Tabel 6 dan Grafik
perbandingan kondisi temperatur jam 10.00 dapat dilihat pada Grafik 23.
18
Tabel 6 Hasil simulasi green roof jam 10.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
24,075
24,097
24,158
24,040
24,061
24,217
24,137
24,205
24,319
24,630
24,746
24,825
Kecepatan
angin (cm/s)
4,513
4,810
1,969
2,896
1,789
1,005
2,824
2,599
1,205
0,681
0,587
0,819
Kelembaban
udara (%)
81,669
81,664
81,153
81,663
81,525
80,596
79,359
79,353
78,752
78,599
77,329
76,164
Temperatur
awal
Temperatur
green roof
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Temperatur (°C)
Perbandingan Kondisi Temperatur Jam 10.00
28
27.5
27
26.5
26
25.5
25
24.5
24
23.5
23
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian (m)
Gambar 23 Grafik perbandingan kondisi temperatur jam 10.00
Pada Gambar 23 hasil yang didapatkan untuk jam 10.00 jika dibandingkan
dengan hasil simulasi pada kondisi existing, suhu yang dihasilkan telah memenuhi
suhu udara ruangan yang ideal (Mangun Wijaya Y.B (1994) (Lampiran 6), hal ini
dapat dilihat dari suhu tertinggi pada kondisi existing berada pada ruangan bagian
belakang dengan ketinggian 2.5 meter (plafon) sebesar 27,76°C dan ketika
ditambahkan atap tanaman suhu tersebut turun menjadi 24,82°C.
19
Kelembaban
awal
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Kelembaban (%)
Perbandingan Kondisi Kelembaban Jam 10.00
83
82
81
80
79
78
77
76
Depan
Tengah Belakang
Ketinggian (m)
Kelembaban
green roof
Plafon
Gambar 24 Grafik perbandingan kondisi kelembaban jam 10.00
Pada Gambar 24 terlihat bahwa jika dibandingkan dengan kondisi existing,
kelembaban pada jam 10.00 mengalami sedikit penurunan kelembaban. Hal ini
dapat disebabkan karena dalam ruangan ini pertukaran udara yang terjadi pada
kondisi existing dan setelah ditambah green roof sama, yaitu hanya jendela yang
dalam keadaan terbuka sehingga kelembaban yang dihasilkan hanya mengalami
sedikit penurunan. Menurut Paul (1993), jika dilihat pada Tabel 6 dengan suhu
berada pada rentang 23,5°C-25°C dan kelembaban berada di rentang 76%-82%,
ruang kelas B1 sudah memenuhi syarat suhu nyaman pada siang hari. Syarat
ruangan yang ideal dapat dilihat pada lampiran 6.
Kecepatan aliran udara hasil simulasi jika dilihat pada Tabel 6, aliran udara
yang masuk ke dalam bangunan masih memiliki nilai yang relatif kecil. Grafik
yang menunjukkan perbandingan kondisi existing dan green roof dapat dilihat
pada Gambar 25 dan denah dengan ketinggian 1,70 meter hasil simulasi green
roof dapat dilihat pada Gambar 26.
Kecepatan (cm/s)
6
Perbandingan Kondisi Kecepatan Jam 10.00
5
4
3
2
Kecepatan
awal
1
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
0
Depan
Tengah Belakang
Ketinggian (m)
Keepatan
green roof
Plafon
Gambar 25 Grafik perbandingan kondisi kecepatan jam 10.00
20
Gambar 26 Aliran udara 3D kondisi green roof jam 10.00
Gambar 26 menunjukkan bagian depan tengah sama sekali tidak terkena
angin, hal ini bisa terjadi karena kemungkinan bentuk bangunan yang membuat
angin yang berhembus tidak dapat menjangkau ke bagian dalam, tetapi dapat
dilihat pada Gambar 25 jika dibandingkan dengan kondisi existing, angin yang
berhembus di dalam ruangan lebih besar daripada saat kondisi existing.
Hasil simulasi setelah ditambah atap tanaman untuk jam 11.00 dan 12.00
juga mengalami penurunan suhu, kelembaban, dan kenaikan kecepatan aliran
udara. Hasil simulasi untuk jam 11.00 dan jam 12.00 dapat dilihat pada Lampiran
8. Dari hasil simulasi ini, ruang kelas B1 ini masih dapat tergolong ruangan yang
nyaman untuk dilakukan perkuliahan. Menurut Paul (1993), syarat untuk suhu
nyaman pada siang hari adalah 22°C - 29°C dengan kelembaban 30%-50%.
Hasil simulasi setelah diberi atap tanaman pada jam 13.00 dapat dilihat pada
Tabel 7 dan grafik perbandingan kondisi suhu yang menunjukkan perbandingan
kondisi existing dan green roof dapat dilihat pada Gambar 27.
Tabel 7 Hasil simulasi green roof jam 13.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
27,969
27,979
28,114
27,933
27,975
28,196
28,042
28,186
28,343
28,473
28,513
28,483
Kecepatan
angin (cm/s)
4,439
4,716
1,886
3,637
2,021
0,798
1,601
0,885
1,328
1,644
1,823
1,690
Kelembaban
udara (%)
78,584
78,389
77,323
78,617
78,192
76,452
77,294
76,287
75,185
75,524
74,099
74,288
21
Depan
Tengah Belakang
ketinggian (m)
tengah
belakang
depan
1,5
1
0,5
1,5
1
0,5
1,5
1
Temperaatur
awal
0,5
Temperatur (°C)
Perbandingan Kondisi Temperatur Udara Jam 13.00
31
30.5
30
29.5
29
28.5
28
27.5
27
Temperatur
green roof
Plafon
Gambar 27 Grafik perbandingan temperatur jam 13.00
Pada Gambar 27 dapat dilihat bahwa jika dibandingkan dengan kondisi
existing dengan mengambil suhu tertinggi yaitu berada pada bagian belakang
dengan ketinggian 2,5 meter (plafon) dengan suhu 30,37°C. Setelah diberi atap
tanaman, suhu tersebut turun menjadi 28,48°C.
Hasil kecepatan udara dan kelembaban udara pada jam 13.00 setelah
dimodifikasi dapat dilihat pada Tabel 7. Untuk kecepatan udara pada jam ini,
dapat dilihat pada Gambar 28, kecepatan udara jika dilihat pada denah dengan
ketinggian 1,70 meter, angin lebih besar terjadi berada di sekitar jendela bagian
tengah, sedangkan pada bagian dalam angin tidak terlalu terasa. Sedangkan untuk
kelembaban udara, jika dibandingkan dengan kondisi existing pada Gambar 30
ketika ditambah dengan atap tanaman juga mengalami penurunan. Kelembaban
tertinggi pada kondisi existing berada pada bagian depan pada ketinggian 0,5
meter sebesar 79,48%, dan ketika diberi atap tanaman kelembaban turun menjadi
78,58%. Jika dilihat dari Tabel 7, kelembaban udara berada pada rentang 73,5%79%. Ruangan ini ketika setelah ditambahkan atap tanaman belum memenuhi
krtiteria ruang yang nyaman. Menurut Paul (1993), ruang nyaman apabila kondisi
kelembaban udara sekitar 70%-100%, suhu efektif untuk siang hari adalah sekitar
22°C - 27°C.
22
Gambar 28 Denah hasil simulasi kecepatan udara green roof jam 13.00 dengan
ketinggian 1,70 meter
Gambar 29 Aliran udara 3D kondisi green roof jam 13.00
Kelembaban (%)
Perbandingan Kondisi Kelembaban Udara Jam
13.00
82
80
78
Kelembaban
awal
76
74
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
72
Depan
Tengah Belakang
ketinggian (m)
Kelembaban
green roof
Plafon
Gambar 30 Grafik perbandingan kondisi kelembaban jam 13.00
23
Untuk hasil simulasi jam 14.00 dapat dilihat pada Tabel 8. Dari tabel
tersebut dapat dilihat bahwa suhu udara juga mengalami penurunan, jika
dibandingkan dengan hasil kondisi existing dapat dilihat pada Gambar 31, suhu
tertingginya berada pada bagian belakang dengan ketinggian 2,5 meter (plafon)
dengan suhu 29,20°C dan setelah ditambahkan green roof, suhu tersebut turun
menjadi 27,08°C. Menurut Standar Tata Cara Perencanaan Teknis Konservasi
Energi pada Bangunan Gedung (Lampiran 6), pada jam 14.00 ini kategori ini
termasuk kategori hangat nyaman.
Tabel 8 Hasil simulasi green roof jam 14.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
26,389
26,452
26,560
26,429
26,544
26,689
26,557
26,666
26,773
26,929
26,908
27,075
Kecepatan
angin (m/s)
2,790
2,127
0,940
3,214
1,454
0,957
4,092
1,273
1,389
1,788
1,718
1,419
Kelembaban
udara (%)
77,032
76,499
75,876
75,764
75,009
74,273
74,429
74,002
73,569
74,418
73,138
72,138
Temperatur
awal
Depan
Tengah
Belakang
Ketinggian (m)
belakang
tengah
depan
1,5
1
0,5
1,5
1
0,5
1,5
1
Temperatur
green roof
0,5
Temperatur (°C)
Perbandingan Kondisi Temparatur Udara Jam 14.00
30
29.5
29
28.5
28
27.5
27
26.5
26
Plafon
Gambar 31 Grafik perbandingan kondisi kecepatan udara jam 14.00
Kelembaban relatif udara pada hasil simulasi jam 14.00 ini, jika dilihat pada
Gambar 32, kelembaban ini juga mengalami penurunan, kelembaban tertinggi
pada kondisi existing berada pada bagian tengah pada ketinggian 2,9 meter
(plafon) sebesar 83,95%, dan setelah ditambahkan dengan atap tanaman
kelembaban turun menjadi 73,14%.
24
Perbandingan Kondisi Kelembaban Udara Jam 14.00
Kelembaban (m/s)
84
82
80
Kelembaban
awal
78
76
Kelembaban
green roof
74
Depan
Tengah Belakang
Ketinggian (m)
belakang
tengah
depan
1,5
1
0,5
1,5
1
0,5
1,5
1
0,5
72
Plafon
Gambar 32 Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 14.00
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Kecepatan
awal
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Kecepatan (cm/s)
Sedangkan untuk kecepatan udara, dapat dilihat pada Gambar 33, kecepatan
udara yang masuk ke dalam bangunan masih memiliki nilai yang relatif kecil,
tetapi jika dibandingkan dengan hasil simulasi kondisi existing, ruangan ini dapat
dinyatakan nyaman dengan suhu tertinggi 27,08°C pada bagian belakang
bangunan dengan ketinggian 2,5 meter (plafon) dengan kelembaban 74,42% dan
kecepatan angin 0,014 m/s masih merupakan suhu nyaman pada siang hari (Paul,
1993).
Perbandingan Kondisi Kecepatan Jam 14.00
Depan
Tengah Belakang
Ketinggian (m)
Kecepatan
green roof
Plafon
Gambar 33 Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 14.00
Hasil Simulasi Kondisi Green Roof Modifikasi dengan Bukaan Dinding
Simulasi dilakukan dengan memodifikasi atap tanaman dan dengan bukaan
dinding pada ruang B1, keadaan pintu belakang terbuka dan kondisi jendela dalam
keadaan terbuka juga. Hasil simulasi suhu dan pola aliran udara pada Gedung
Ruang Kuliah B1 setelah dimodifikasi dapat dilihat pada Tabel 9.
25
Tabel 9 Hasil simulasi bukaan dinding jam 10.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
23,732
23,733
23,828
23,717
23,739
23,901
23,891
23,814
24,082
24,446
24,418
24,522
Kecepatan
udara (cm/s)
4,824
4,965
1,952
3,159
1,839
0,872
2,887
2,504
1,010
0,562
1,351
0,967
Kelembaban
udara (%)
51,683
51,602
51,071
51,162
50,798
49,827
47,627
47,579
47,176
47,699
46,680
45,811
Hasil simulasi suhu yang didapatkan jika dibandingkan dengan hasil
simulasi pada green roof sebelum dimodifikasi, suhu yang dihasilkan telah
memenuhi suhu udara ruangan yang ideal, hal ini dapat dilihat pada Tabel 9 dari
suhu tertinggi pada keadaan green roof sebelum dimodifikasi berada pada ruangan
bagian depan dengan ketinggian 3,3 meter (plafon) sebesar 24,82°C dan ketika
dimodifikasi suhu tersebut turun menjadi 24,52°C. Hasil suhu ruangan sudah ideal
menurut Mangun Wijaya Y.B (1994) pada Lampiran 6.
Berikut grafik yang menunjukkan perbandingan kondisi existing, green roof,
dan keadaan setelah dimodifikasi.
Perbandingan Kondisi Temperatur Jam 10.00
Temperatur (°C)
28
27
26
25
Temperatur awal
24
Temperatur
green roof
Temperatur
modifikasi
Depan
Tengah
Belakang
Ketinggian (m)
belakang
tengah
depan
1,5
1
0,5
1,5
1
0,5
1,5
1
0,5
23
Plafon
Gambar 34 Grafik perbandingan kondisi suhu udara jam 10.00
Kelembaban relatif hasil simulasi yang didapatkan dilihat pada Gambar 35
jika dibandingkan dengan hasil pada green roof sebelum dimodifikasi,
kelembaban yang dihasilkan telah memenuhi kelembaban udara ruangan yang
ideal, hal ini dapat dilihat dari kelembaban tertinggi pada keadaan sebelum
dimodifikasi berada pada ruangan bagian depan dengan ketinggian 0,5 meter
26
sebesar 81,67% dan ketika dimodifikasi kelembaban tersebut turun menjadi
51,68%. Penurunan kelembaban yang terjadi ini dapat diakibatkan karena adanya
pertukaran udara. (Lihat Mangun Wijaya Y.B (1994) Lampiran 6).
Berikut grafik yang menunjukkan perbandingan kondisi existing, green roof,
dan keadaan setelah dimodifikasi.
80
75
70
65
60
55
50
45
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Kelembaban (%)
Perbandingan Kondisi Kelembaban Udara Jam
10.00
Depan
Tengah Belakang
Ketinggian (m)
Kelembaban
awal
Kelembaban
green roof
Kelembaban
modifikasi
Plafon
Gambar 35 Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 10.00
5
4
3
2
1
0
Perbandingan Kondisi Kecepatan Udara Jam
10.00
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Kecepatan (cm/s)
Kecepatan aliran udara hasil simulasi setelah dimodifikasi pada jam 10.00
dapat dilihat pada Tabel 9. Jika dilihat pada tabel tersebut, aliran udara yang
masuk ke dalam bangunan masih memiliki nilai yang relatif kecil. Dapat dilihat
pada Gambar 37 bagian depan tengah sama sekali tidak terkena angin, hal ini bisa
terjadi karena kemungkinan bentuk bangunan yang membuat angin yang
berhembus tidak dapat menjangkau ke bagian dalam, tetapi jika dibandingkan
dengan keadaan ketika belum dimodifikasi, angin yang berhembus di dalam
ruangan lebih besar daripada keadaan existing dan green roof sebelum
dimodifikasi.
Berikut grafik yang menunjukkan perbandingan kondisi existing, green roof,
dan keadaan setelah dimodifikasi.
Depan
Kecepatan
awal
Kecepatan
green roof
Kecepatan
modifikasi
Tengah Belakang Plafon
Ketinggian (m)
Gambar 36 Grafik perbandingan kondisi kecepatan aliran udara jam 10.00
27
Gambar 37 Denah hasil simulasi kecepatan aliran udara modifikasi dinding jam
10.00 dengan ketinggian 1,70 meter.
Gambar 38 Aliran udara 3D kondisi optimalisasi bukaan dinding jam 10.00
Hasil simulasi setelah dimodifikasi untuk jam 11.00 dan 12.00 juga
mengalami penurunan suhu, kelembaban, dan kenaikan kecepatan aliran udara.
Hasil simulasi untuk jam 11.00 dan jam 12.00 dapat dilihat pada Lampiran 8. Dari
hasil simulasi, ruang kelas B1 ini masih dapat tergolong ruangan yang nyaman
untuk dilakukan perkuliahan. Menurut Paul (1993) untuk suhu nyaman pada siang
hari adalah 22°C - 29°C dengan kelembaban 30%-50%.
28
Tabel 10 Hasil simulasi bukaan dinding jam 13.00
Ketinggian
pengukuran (m)
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Temperatur
udara (°C)
27,621
27,628
27,664
27,645
27,651
27,699
27,699
27,745
27,772
27,835
28,021
27,974
27,964
Kecepatan
angin (cm/s)
1,447
3,438
4,185
1,480
1,934
1,497
1,497
1,041
1,348
2,275
1,272
1,578
2,826
Kelembaban
udara (%)
49,569
49,767
49,459
50,020
50,055
49,512
49,512
47,011
47,066
46,748
45,821
46,163
45,879
Hasil simulasi setelah diberi modifikasi pada jam 13.00 dapat dilihat pada
Tabel 10. Jika dibandingkan dengan atap green roof sebelum dimodifikasi dengan
mengambil suhu tertinggi yaitu berada pada bagian tengah dengan ketinggian 2,9
meter (plafon) dengan suhu 28,51°C. Setelah diberi modifikasi dengan bukaan
dinding, suhu tersebut turun menjadi 27,97°C.
Depan
Tengah
Belakang
belakang
tengah
depan
1,5
1
0,5
1,5
1
0,5
1,5
1
temperatur awal
0,5
temperatur (°C)
Perbandingan Kondisi Temperatur Udara Jam 13.00
31
30.5
30
29.5
29
28.5
28
27.5
27
26.5
26
temperatur
green roof
temperatur
modifikasi
Plafon
ketinggian (m)
Gambar 39 Grafik perbandingan kondisi temperatur udara jam 13.00
Jika dilihat pada Gambar 39, suhu yang didapatkan jika dibandingkan
dengan hasil simulasi pada green roof sebelum dimodifikasi, suhu yang dihasilkan
telah memenuhi suhu udara ruangan yang ideal. Hasil suhu ruangan yang ideal
menurut Mangun Wijaya Y.B (1994) dapat dilihat pada Lampiran 6.
Hasil kecepatan aliran udara dan kelembaban udara pada jam 13.00 setelah
dimodifikasi dapat dilihat pada Tabel 10. Untuk kecepatan aliran udara pada jam
ini, dapat dilihat pada Gambar 41, kecepatan aliran udara jika dilihat dari atas,
angin lebih besar terjadi berada disekitar jendela dan pintu, sedangkan pada
bagian dalam angin tidak terlalu terasa. Sedangkan untuk kelembaban udara, jika
dibandingkan dengan keadaan sebelum dimodifikasi dapat dilihat pada Gambar
29
42, ketika dimodifikasi juga sangat mengalami penurunan. Kelembaban tertinggi
pada keadaan sebelum dimodifikasi berada pada bagian tengah dengan ketinggian
0,5 meter sebesar 78,62%, dan ketika dimodifikasi kelembaban turun menjadi
50,02%. Jika dilihat dari Gambar 42, kelembaban udara berada pada rentang
45%-50,5%. Setelah dimodifikasi dengan bukaan dinding sudah memenuhi
krtiteria ruang yang nyaman. Menurut Paul (1993), suhu efektif nyaman untuk
siang hari adalah sekitar 22°C - 29°C dengan kelembaban udara sekitar 30%50%.
Berikut grafik yang menunjukkan perbandingan kondisi kecepatan aliran
udara dan kelembaban pada kondisi existing, green roof, dan keadaan setelah
dimodifikasi.
Perbandingan Kondisi Kecepatan Udara Jam 13.00
Kecepatan (cm/s)
5.0
4.0
3.0
Kecepatan awal
2.0
1.0
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
0.0
Depan
Tengah Belakang
Ketinggian (m)
Kecepatan
green roof
Kecepatan
modifikasi
Plafon
Gambar 40 Grafik perbandingan kondisi kecepatan aliran udara jam 13.00
Gambar 41 Denah hasil simulasi kecepatan aliran udara modifikasi dinding jam
13.00 dengan ketinggian 1,70 meter
30
Kelembaban
awal
Kelembaban
green roof
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Kelembaban (%)
Perbandingan Kondisi Kelembaban Udara Jam 13.00
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
Depan
Tengah Belakang
ketinggian (m)
Kelembaban
modifikasi
Plafon
Gambar 42 Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 13.00
Untuk hasil simulasi jam 14.00 dapat dilihat pada Tabel 11.
Tabel 11 Hasil simulasi bukaan dinding jam 14.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
25,559
25,647
25,815
25,572
25,747
25,973
25,806
25,922
26,054
26,399
26,252
26,239
Kecepatan
angin (cm/s)
2,534
1,663
0,528
2,139
1,005
0,641
3,191
1,972
0,857
1,393
1,807
1,461
Kelembaban
udara (%)
48,565
47,999
47,140
48,235
47,156
46,073
46,225
45,876
45,465
45,954
44,893
44,473
Dari Tabel 11 dapat dilihat bahwa suhu udara ketika dimodifikasi juga
mengalami penurunan, jika dibandingkan dengan hasil simulasi sebelum
dimodifikasi suhu tertingginya berada pada bagian belakang dengan ketinggian
2,5 meter (plafon) dengan suhu 27,08°C dan setelah dimodifikasi, suhu tersebut
turun lagi menjadi 26,24°C. Menurut Standar Tata Cara Perencanaan Teknis
Konservasi Energi pada Bangunan Gedung, pada jam 14.00 ini termasuk kategori
hangat nyaman.
Berikut grafik yang menunjukkan perbandingan kondisi temperatur udara
pada kondisi existing, green roof, dan keadaan setelah dimodifikasi.
31
Depan
Tengah
Belakang
Ketinggian (m)
belakang
ten
GEDUNG KULIAH B1, FEM – IPB DENGAN
MENGGUNAKAN ATAP BETON DAN GREEN ROOF
(TANAMAN HIAS)
YUNIANTI
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 Perbandingan
Kenyamanan Termal Gedung Kuliah B1, FEM – IPB dengan menggunakan Atap
Beton dan Green Roof (tanaman hias) adalah benar karya saya dengan arahan dari
komisi 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 skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, September 2013
Yunianti
NIM F44090048
ABSTRAK
YUNIANTI. Analisis Perbandingan Kenyamanan Termal Gedung Kuliah B1,
FEM-IPB dengan menggunakan Atap Beton dan Green Roof (Tanaman Hias).
Dibimbing oleh MEISKE WIDYARTI.
Bangunan hijau (green roof) merupakan bangunan yang berwawasan
lingkungan karena dapat mengurangi penggunaan energi dan mengurangi polusi
CO2, oleh sebab itu akhir-akhir ini (green roof) banyak digunakan di berbagai
negara untuk mengurangi dampak lingkungan. Penelitian ini dilakukan untuk
mengetahui kondisi kenyamanan termal ruang kelas gedung kuliah B1 milik
Fakultas Ekonomi dan Managemen (FEM), IPB, dan membandingkannya dengan
melakukan modifikasi atap bangunan dengan jenis tanaman hias. Kondisi iklim
yang dianalisa perbandingannya adalah suhu, cahaya, kelembaban, dan aliran
udara dengan menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD). Selain itu
dilakukan juga analisis dengan berbagai macam bukaan dinding. Pengambilan
data berupa pengukuran kondisi ruang dan iklim lingkungan sekelilingnya.
Simulasi dilakukan menggunakan program SolidWorks 2012. Hasil pengukuran
menunjukkan suhu tertinggi 30,37°C, kelembaban 77,44%, aliran udara 0,014 m/s
yang menunjukkan kondisi gedung kuliah B1 dalam kondisi belum nyaman untuk
perkuliahan. Setelah diberikan green roof, kenyamanan termal dalam kondisi
lebih nyaman dengan suhu sebesar 28,48°C dan kelembaban 75,19%. Selanjutnya
dilakukan optimalisasi bukaan dinding pada jam 13.00 didapatkan suhu sebesar
27,97°C dan kelembaban 50,02%. Sesuai standard, ruangan ini ketika setelah
diberi bukaan dinding sudah memenuhi krtiteria ruang yang nyaman.
Kata kunci: simulasi, tanaman hias, Computational
kenyamanan termal, green roof
Fluid
Dynamics,
ABSTRACT
YUNIANTI. Analysis of Comparative Comfort Thermal Classroom B1, FEM-IPB
by the Use of a Roof Concrete and Green Roof (ornamental plants). Supervised by
MEISKE WIDYARTI.
Green roof is one of a way to make an environmental building because it
can reduce the use of fossil fuel and CO2 pollution. Nowadays green roof has been
used in several countries to reduce an environmental impact from building which
can worse the condition of thermal comfort. This research was conducted to find
out the thermal comfort conditions of class room B1 belongs to the Faculty of
Economics and management (FEM), IPB. This research purpose are to know
about the existing condition of the classroom B1 thermal comfort and to
comparing the thermal comfort of the room if the building use a green roof, and
then make an optimalization of the wall openings. Green roof convered by a kind
of landscape schrub which call pineapple.In this research has been analysed
temperature, humidity, and air flow in several height using a simulation technique
base on Computational Fluid Dynamics (CFD). The simulation is carried out
using the program SolidWorks 2012. This research result show that the highest
temperature at 13.00 PM showed 30,37°C, humidity 77,44%, and air flow 0,014
m/s. The thermal comfort using the green roof are temperature 28,48°C and
humidity 75,19%. The thermal comfort with wall opening are temperature
27,97°C and humidity 50,02%. The standard for thermal comfort room that is 2229°C, humidity 30-50%.
Keywords: simulation, ornamental plants, Computational Fluid Dynamics,
thermal comfort, green roof
ANALISIS PERBANDINGAN KENYAMANAN TERMAL
GEDUNG KULIAH B1, FEM – IPB DENGAN
MENGGUNAKAN ATAP BETON DAN GREEN ROOF
(TANAMAN HIAS)
YUNIANTI
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 Perbandingan Kenyamanan Termal Gedung Kuliah B1,
FEM-IPB dengan menggunakan Atap Beton dan Green Roof
(tanaman hias)
Nama
: Yunianti
NIM
: F44090048
Disetujui oleh
Dr. Ir Meiske Widyarti, M. Eng.
Pembimbing
Diketahui oleh
Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M.Agr.
Ketua Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Tema penelitian
yang dilaksanakan sejak bulan Maret-Mei 2013 ini ialah konstruksi bangunan
berkelanjutan, dengan judul Analisis Perbandingan Kenyamanan Termal Gedung
Kuliah B1, FEM-IPB dengan menggunakan Atap Beton dan Green Roof .
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Ir. Meiske Widyarti,
M.Eng. selaku pembimbing. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada
ayah, ibu, seluruh keluarga dan teman-teman SIL angkatan 46, atas segala doa dan
kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu selanjutnya
dan dapat bermanfaat sebagai informasi untuk pembangunan konstruksi di
Indonesia.
Bogor, September 2013
Yunianti
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
v
DAFTAR LAMPIRAN
v
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
METODE
2
Waktu dan Tempat
2
Bahan
2
Alat
3
Prosedur Analisis Data
3
HASIL DAN PEMBAHASAN
5
Hasil pembuatan geometri
5
Data Hasil Pengukuran Bangunan dan Lingkungan
5
Persiapan Simulasi dengan Teknik Computational Fluid Dynamics
7
Hasil Simulasi Kondisi Existing
9
Validasi data
16
Hasil Simulasi Kondisi Green Roof
17
Hasil Simulasi Kondisi Green Roof Modifikasi dengan Bukaan Dinding
24
SIMPULAN DAN SARAN
32
Simpulan
32
Saran
33
DAFTAR PUSTAKA
33
RIWAYAT HIDUP
29
LAMPIRAN
34
RIWAYAT HIDUP
47
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Hasil pengukuran kondisi ruang hari ke-3
Hasil simulasi kondisi existing jam 10.00
Hasil simulasi kondisi existing jam 13.00
Hasil simulasi kondisi existing jam 14.00
Hasil validasi jam 10.00
Hasil simulasi green roof jam 10.00
Hasil simulasi green roof jam 13.00
Hasil simulasi green roof jam 14.00
Hasil simulasi bukaan dinding jam 10.00
Hasil simulasi bukaan dinding jam 13.00
Hasil simulasi bukaan dinding jam 14.00
5
9
12
14
16
18
20
23
25
28
30
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Tahapan penelitian
Titik pengambilan data iklim hasil simulasi
Kondisi domain dan geometri 3D Ruang Kelas B1 tampak piktorial
General Setting Analysis Type
General Setting Fluids
General Setting Solids
General Setting Wall Conditions
General Setting Initial Conditions
Tampak depan untuk potongan bagian belakang kondisi existing
simulasi suhu udara jam 10.00
Tampak depan untuk potongan bagian depan kondisi existing simulasi
kelembaban udara jam 10.00
Denah hasil simulasi kondisi existing kecepatan udara jam 10.00
dengan ketinggian 1,70 meter.
Aliran udara 3D kondisi existing jam 10.00
Tampak samping kondisi existing simulasi suhu udara jam 13.00
Tampak samping kondisi existing simulasi kelembaban udara jam
13.00
Denah hasil simulasi kondisi existing kecepatan udara jam 13.00
dengan ketinggian 1,70 meter.
Aliran udara 3D kondisi existing jam 13.00
Tampak samping hasil simulasi suhu udara kondisi existing jam 14.00
Tampak depan untuk potongan bagian belakang simulasi kelembaban
relatif udara jam 14.00
Tampak samping hasil simulasi kecepatan udara kondisi existing jam
14.00
Denah samping simulasi kondisi existing kecepatan airan udara jam
14.00 dengan ketinggian 1,70 meter.
Grafik nilai kelembaban udara dan hasil simulasi
3
4
5
7
7
8
8
8
10
10
11
11
12
13
13
13
14
15
15
15
17
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
Ruang kelas dengan penambahan green roof
Grafik perbandingan kondisi temperatur jam 10.00
Grafik perbandingan kondisi kelembaban jam 10.00
Grafik perbandingan kondisi kecepatan jam 10.00
Aliran udara 3D kondisi green roof jam 10.00
Grafik perbandingan temperatur jam 13.00
Denah hasil simulasi kecepatan udara green roof jam 13.00 dengan
ketinggian 1,70 meter
Aliran udara 3D kondisi green roof jam 13.00
Grafik perbandingan kondisi kelembaban jam 13.00
Grafik perbandingan kondisi kecepatan udara jam 14.00
Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 14.00
Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 14.00
Grafik perbandingan kondisi suhu udara jam 10.00
Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 10.00
Grafik perbandingan kondisi kecepatan aliran udara jam 10.00
Denah hasil simulasi kecepatan aliran udara modifikasi dinding jam
10.00 dengan ketinggian 1,70 meter.
Aliran udara 3D kondisi optimalisasi bukaan dinding jam 10.00
Grafik perbandingan kondisi temperatur udara jam 13.00
Grafik perbandingan kondisi kecepatan aliran udara jam 13.00
Denah hasil simulasi kecepatan aliran udara modifikasi dinding jam
13.00 dengan ketinggian 1,70 meter
Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 13.00
Grafik perbandingan kondisi temperatur udara jam 14.00
Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 14.00
Tampak samping simulasi kelembaban udara green roof jam 14.00
Grafik perbandingan kondisi kecepatan udara jam 14.00
17
18
19
19
20
21
22
22
22
23
24
24
25
26
26
27
27
28
29
29
30
31
31
32
32
DAFTAR LAMPIRAN
1 Data indoor iklim hari pertama
2 Data indoor iklim hari kedua
3 Data iklim halaman dan atap hari pertama
4 Data iklim halaman dan atap hari kedua
5 Data iklim halaman dan atap hari ketiga
6 Syarat Kenyamanan Ruang
7 Hasil Validasi Jam 11, 12, 13, dan 14
8 Hasil simulasi kondisi existing, green roof, dan bukaan dinding jam
11.00 dan 12.00
34
36
38
39
40
41
42
44
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Penggunaan sumber daya alam yang sedemikian besar karena pola
pembangunan, dapat menyebabkan terjadinya penurunan kualitas lingkungan jika
kondisi ini terus berlangsung. Hal ini dapat diketahui dengan borosnya
penggunaan energi untuk AC dan pencahayaan yang meningkaatkan polusi CO ke
udara dan Global Warming. Masyarakat dunia pada saat ini sudah
mengkhawatirkan dengan merosotnya kondisi lingkungan sumber daya alam
dimana banyak terjadi bencana di seluruh dunia.
Menurut penelitian yang ada, bangunan ini mengkontribusi 66%
pencemaran CO dengan cukup signifikan.Untuk mengurangi laju pencemaran
udara dilakukan beberapa solusi, salah satunya dengan menggunakan green roof
(bangunan hijau).
Green Roof atau atap tanaman dapat memberikan dampak positif pada
manusia dan lingkungannya seperti dapat menahan panas radiasi yang masuk ke
dalam ruangan dan juga membantu menjaga suhu lingkungan tidak terlalu tinggi
dan dapat mengurangi penggunaan energi. Menurut Frick (2008) atap hijau juga
dapat mengikat kualitas udara (1 m2 atap rumput dapat mengikat 0,2 kg partikel
dari udara per tahun).
Kenyamanan termal sangat dibutuhkan tubuh agar manusia dapat
beraktifitas dengan baik (di rumah, sekolah ataupun di kantor atau tempat
bekerja). Menurut Szokolay (1973) dalam ‘Manual of Tropical Housing and
Building’ menyebutkan kenyamanan tergantung pada variabel iklim (matahari
atau radiasinya, suhu udara, kelembaban udara, dan kecepatan angin).
Oleh sebab itu perlu diketahui kondisi kenyamanan bangunan agar dapat
berfungsi secara optional. Pada penelitian ini dilakukan analisis dengan
menggunakan teknik simulasi berdasarkan pada teknik Computational Fluid
Dynamics (CFD) dalam upaya untuk mengetahui kenyamanan thermal dalam
bangunan tanpa penggunaan AC. Dilakukan perbandingan kondisi kenyamanan
thermal antara penggunaan atap existing, green roof, dan optimalisasi bukaan
dinding pada ruang kelas tipe B1, FEM-IPB. Tanaman-tanaman yang digunakan
sebagai atap hijau adalah tanaman hias berbunga (nanas).
Perumusan Masalah
Bertitik tolak dari latar belakang masalah di atas permasalahan pokok yang
ada antara lain sebagai berikut:
1. Melakukan analisis kenyamanan termal (suhu, cahaya, kelembaban, dan aliran
udara) bangunan menggunakan bahan atap beton dan green roof.
2. Memodifikasi atap bangunan dengan tanaman penutup tanah.
3. Melakukan simulasi kenyamanan bangunan dengan mengoptimalkan ruang.
2
Tujuan Penelitian
Adapun maksud dan tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Melakukan pengukuran kondisi kenyamanan termal gedung kuliah B1 milik
Fakultas Ekonomi dan Managemen (FEM), IPB
2. Melakukan modifikasi atap bangunan dengan atap berpenutup tanaman hias
dan mengukur kenyamanan termal berupa suhu, kelembaban, dan aliran udara).
3. Melakukan optimalisasi bukaan dinding dan mengukur serta membandingkan
kenyamanan termal
Manfaat Penelitian
Manfaat adanya penelitian ini adalah mengetahui kondisi kenyamanan
bangunan RK B1 kondisi saat ini dan apabila dimodifikasi dengan tanaman
penutup tanah. Selain itu dengan mengoptimalkan bukaan dinding diharapkan
ruang kelas B1 mendapatkan kenyamanan sebagai ruang perkuliahan tanpa
menggunakan AC untuk menekan penggunaan energi.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini diantaranya sebagai berikut:
1. Simulasi kondisi kenyamanan dilakukan dengan menggunakan program
Solidworks 2012.
2. Parameter kenyamanan termal yang digunakan adalah suhu, kelembaban,
cahaya, dan aliran udara.
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian tentang “Analisis Perbandingan Kenyamanan Termal Gedung
Kuliah B1, FEM – IPB dengan menggunakan Atap Beton dan Green Roof
(Tanaman Hias)” ini dilakukan pengambilan data selama bulan Februari-April
2013 dan analisis dengan dilakukan selama bulan April-Agustus 2013.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam melakukan penelitian ini diantaranya yaitu
data primer dan data sekunder. Data primer berupa data iklim yang meliputi suhu,
kecepatan angin, temperatur, dan kelembaban relatif. Sedangkan data sekunder
berupa denah data ruang kuliah B1 yang meliputi luas atap, denah, dinding, dan
tinggi ruangan.
3
Alat
Alat yang digunakan untuk menganalisis data yang ada yaitu Luxmeter
digunakan untuk mengukur intensitas cahaya, Anemometer digunakan untuk
mengukur kecepatan angin, PH meter atau psychometrical, dan Personal
Computer (PC) atau Laptop yang digunakan untuk mengoperasikan program
Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan menggunakan software
SolidWorks 2012. Software Solid Work 2012 digunakan untuk membangun desain
geometri dan melakukan simulasi aliran fluida, dan alat tulis.
Prosedur Analisis Data
Penelitian ini dilakukan dengan dua tahap, yaitu tahap pengambilan data dan
tahap simulasi dengan menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD).
Sedangkan detail tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 1 berikut.
Gambar 1 Tahapan penelitian
1.
Pengambilan data
Pengambilan data ini berupa data sekunder dan data primer. Data sekunder
terdiri dari pengukuran data iklim berupa data kecepatan angin, data
kelembaban, data radiasi matahari, dan data suhu udara di dalam bangunan
dan di lingkungan. Data primer terdiri dari pengukuran pada gedung RK B1
4
yang berada di Institut Pertanian Bogor. Pengukuran tersebut meliputi
pengukuran luas bangunan dan pengambilan data iklim. Pengukuran
dilakukan selama tiga hari meliputi suhu dan kecepatan aliran udara yang
diambil di tiga titik berbeda pada ruang kelas B1 yaitu di bagian depan,
tengah, dan belakang kelas dengan titik ketinggian 0,5 meter, 1 meter, 1,5
meter diatas permukaan lantai.
Gambar 2 Titik pengambilan data iklim hasil simulasi
2.
Simulasi CFD
Proses dilakukan menggunakan Personal Computer (PC) untuk menduga
pola sebaran suhu, RH, dan aliran udara menggunakan persamaan
keseimbangan dan pindah panas yang diolah secara terpadu dengan bantuan
teknik Computational Fluid Dynamics (CFD) menggunakan software
Solidworks 2012. Asumsi-asumsi yang digunakan dalam simulasi antara lain
udara bergerak dalam keadaan steady, udara tidak terkompresi, panas jenis,
konduktivitas, dan viskositas udara konstan, udara lingkungan dianggap
konstan selama simulasi, dan kondisi ruang kelas dalam keadaan kosong.
Tahapan ini antara lain:
a) Pembuatan geometri
Kegiatan ini berupa pembuatan geometri Gedung RK B1 milik Fakultas
Ekonomi dan Management (FEM) Institut Pertanian Bogor (IPB).
b) Input data lingkungan
Kegiatan ini berupa pemasukan data primer yang kemudian akan
disimulasikan secara terpadu menggunakan Software Solidworks 2012.
c) Validasi
d) Analisis CFD pada bangunan kondisi awal, atap modifikasi, dan bukaan
dinding untuk mendapatkan hasil pengolahan data yang kemudian akan
membandingkan dengan kondisi existing dan standard.
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pembuatan geometri
Simulasi kondisi kenyamanan termal pada model dilakukan menggunakan
program SolidWorks Office Premium 2012. Geometri model Ruang Kelas ini
dikondisikan dengan keadaan lingkungan sekitar bangunan lalu dilakukan proses
simulasi dengan flow simulation. Adapun tampak piktorial 3D Ruang Kelas B1
dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Kondisi domain dan geometri 3D Ruang Kelas B1 tampak piktorial
Data Hasil Pengukuran Bangunan dan Lingkungan
Pengukuran ini dilakukan dilingkungan dan didalam ruangan kuliah B1.
Dari data pengukuran yang dilakukan dilingkungan sebanyak tiga hari yang dapat
dilihat pada Lampiran 1 dan 2. Dari data penelitian yang diambil dipilih data
pengukuran hari ke-3 yang merupakan input penelitian.
Tabel 1 Hasil pengukuran kondisi ruang hari ke-3
Jam
Ketinggian
pengukuran
(m)
Suhu (°C)
Kelembaban
Kecepatan
udara
(m/s)
Intensitas
Cahaya
(W/m²)
BB
BK
(%)
0,50
25,00
27,00
85,19
0,00
0,54
1,00
25,50
27,00
88,79
0,00
0,67
1,50
25,00
27,40
82,51
0,00
0,67
0,50
25,00
27,30
83,17
0,00
0,60
1,00
25,50
27,50
85,34
0,00
0,82
1,50
25,50
28,00
82,02
0,00
0,89
10.00
Depan
Tengah
6
Jam
Belakang
Ketinggian
pengukuran
(m)
Suhu (°C)
Kelembaban
Kecepatan
udara
(m/s)
Intensitas
Cahaya
(W/m²)
BB
BK
(%)
0,50
25,50
27,50
85,34
0,00
0,59
1,00
25,50
27,50
85,34
0,00
0,72
1,50
25,50
28,00
82,02
0,00
0,86
0,50
25,50
28,00
82,02
0,00
0,56
1,00
25,50
28,20
80,73
0,00
0,70
1,50
25,50
28,00
82,02
0,00
0,71
0,50
26,20
29,00
80,36
0,00
0,65
1,00
26,00
29,80
74,24
0,00
0,86
1,50
26,00
29,80
74,24
0,00
0,87
0,50
26,00
29,00
79,04
0,00
0,75
1,00
26,00
28,50
82,02
0,00
0,88
1,50
26,00
29,00
79,04
0,00
0,90
0,50
27,00
29,00
85,76
0,00
0,58
1,00
27,00
28,50
89,11
0,00
0,62
1,50
27,00
29,30
83,80
0,00
0,63
0,50
26,80
28,70
83,80
0,00
0,75
1,00
26,90
30,00
78,78
0,00
0,87
1,50
27,00
29,00
85,76
0,00
0,9
0,50
26,50
29,70
78,01
0,00
0,55
1,00
25,40
30,30
67,76
0,00
0,71
1,50
26,70
31,00
71,74
0,00
0,9
0,50
26,00
28,00
85,48
0,00
0,54
1,00
26,00
28,00
85,48
0,00
0,67
1,50
26,00
28,00
85,48
0,00
0,67
0,50
27,00
30,00
79,42
0,00
0,60
1,00
27,00
30,50
76,44
0,00
0,82
1,50
27,00
30,50
76,44
0,00
0,89
0,50
26,00
28,00
85,48
0,00
0,59
1,00
27,00
30,00
79,42
0,00
0,72
1,50
26,50
29,00
82,36
0,00
0,86
0,50
25,80
27,80
85,43
0,00
0,6
1,00
25,80
27,30
88,85
0,00
0,63
1,50
26,00
27,50
88,90
0,00
0,62
0,50
26,60
29,00
83,04
0,00
0,78
1,00
26,60
29,00
83,04
0,00
0,87
1,50
26,60
29,50
78,89
0,00
0,92
0,50
26,00
27,00
92,45
0,00
0,54
1,00
26,00
28,50
82,20
0,00
0,71
1,50
26,40
28,00
88,30
0,00
0,9
11.00
Depan
Tengah
Belakang
12.00
Depan
Tengah
Belakang
13.00
Depan
Tengah
Belakang
14.00
Depan
Tengah
Belakang
7
Persiapan Simulasi dengan Teknik Computational Fluid Dynamics
Pada tahap general Setting diatur tipe analisis, fluida, material padat, kondisi
batas, dan kondisi awal simulasi secara umum. Pada interface ini nilai radiasi
matahari dan environment temperature (lampiran 5) dimasukkan. Digunakan
radiasi akibat lingkungan dan solar radiasi dengan nilai Y=-1. Tampilan interface
general setting untuk kasus Simulasi jam 10.00 dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 4 General Setting Analysis Type
Analisis aliran dipilih tipe aliran internal karena bagian yang dianalisis
adalah bagian dalam geometri ruang kelas dan pengaruhnya terhadap eksternal
geometri ruang kelas. Pada interface ini nilai radiasi matahari dan environment
temperatur dimasukkan. Fluida yang digunakan adalah gas udara (air) dengan
aliran yang digunakan tipe aliran laminar dan turbulen untuk mendekati kondisi
sebenarnya di lingkungan serta memperhitungkan faktor kelembaban udara yang
dapat dilihat pada Gambar 4. Selanjutnya mendefinisikan dinding yang akan
digunakan dalam simulasi yaitu dinding bata atau Brickwork (outer leaf) yang
dapat dilihat pada Gambar 5. Dan untuk mendefinisikan kondisi lingkungan
seperti temperatur, arah angin, dan kelembaban dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 5 General Setting Fluids
8
Gambar 6 General Setting Solids
Gambar 7 General Setting Wall Conditions
Gambar 8 General Setting Initial Conditions
9
Hasil Simulasi Kondisi Existing
Pengukuran kondisi existing ruang B1 dibuat dengan keadaan pintu
belakang tertutup dan kondisi jendela dalam keadaan terbuka. Untuk simulasi ini
diambil data kondisi terburuk pada pengukuran di Ruang Kelas B1 dapat dilihat
pada Tabel 1.
Dapat dilihat pada Tabel 1 suhu yang didapatkan dari hasil pengukuran
sangat melebihi batas kenyamanan. Untuk ruang kelas B1, temperatur atau suhu
tertinggi terdapat pada jam 13.00 bagian tengah ruangan dengan suhu 30,5°C,
kelembaban 76,44%, kecepatan angin 0 m/s, dan intensitas cahaya 0,89 W/m2.
Sedangkan untuk jam 14.00, suhu sudah mulai mengalami penurunan. RH akan
mengalami penurunan pada waktu siang hari dimana suhu udara meningkat,
sehingga dapat dikatakan suhu dan kelembaban udara berbanding terbalik. Titik
jenuh akan naik dengan meningkatnya suhu sehingga menyebabkan RH menurun
(Lippsmeier, 1980).
Hasil simulasi suhu dan pola aliran udara pada Gedung Ruang Kuliah B1
dilakukan selama 5 jam, dari pukul 10.00-14.00. Hasil simulasi kondisi existing
jam 10.00 dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Hasil simulasi kondisi existing jam 10.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
27,439
27,473
27,524
27,467
27,506
27,568
27,518
27,555
27,601
27,654
27,659
27,759
Kecepatan
udara (cm/s)
0,284
0,684
1,473
0,576
0,322
0,604
0,914
1,152
1,552
1,295
2,136
0,615
Kelembaban
udara (%)
82,561
82,410
82,159
82,450
82,282
82,071
82,074
81,862
81,606
81,362
81,970
80,657
Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa penyebaran suhu ini hampir merata di
seluruh bagian dalam ruang. Hal ini disebabkan oleh ruangan yang relatif tertutup.
Sedangkan untuk Gambar 9 merupakan tampak depan hasil simulasi suhu
potongan ruangan bagian belakang jam 10.00. Dapat dilihat bahwa suhu tertinggi
berada pada bagian belakang dengan ketinggian 2,5 meter (plafon) sebesar
27,759°C.
10
Gambar 9 Tampak depan untuk potongan bagian belakang kondisi existing
simulasi suhu udara jam 10.00
Dapat dilihat pada Gambar 10 bahwa kelembaban tertinggi berada pada
bagian depan dengan ketinggian 0,5 meter sebesar 82,56%. Dengan tingginya
suhu dalam ruang maka kelembaban semakin kecil, hal ini juga karena pengaruh
aliran udara yang hampir tidak ada di dalam ruangan.
Gambar 10 Tampak depan untuk potongan bagian depan kondisi existing
simulasi kelembaban udara jam 10.00
Kecepatan aliran udara hasil simulasi pada jam 10.00 dapat dilihat pada
Tabel 2. Jika dilihat pada tabel tersebut, aliran udara yang masuk ke dalam
bangunan memiliki nilai yang sangat kecil dan bisa terbilang tidak ada angin
untuk bagian tengah bangunan (dapat dilihat pada Gambar 11.). Hal ini
disebabkan oleh kondisi bangunan yang dibuat dalam keadaan tertutup dan hanya
jendela yang dibuat dalam keadaan terbuka.
11
Gambar 11 Denah hasil simulasi kondisi existing kecepatan udara jam 10.00
dengan ketinggian 1,70 meter.
Gambar 12 Aliran udara 3D kondisi existing jam 10.00
Hasil simulasi jam 11.00 dan 12.00 hampir sama seperti pada jam 10.00,
hanya saja hasil simulasi menunjukkan hasil yang makin meningkat. Hasil
simulasi untuk kondisi existing pada jam 11.00 dan jam 12.00 dapat dilihat pada
Lampiran 8. Menurut Paul (1993), untuk kelembaban 70%-100%, suhu optimal
ruangan yang nyaman adalah sebesar 22°C - 27°C.
Hasil simulasi kondisi existing jam 13.00 dapat dilihat pada Tabel 3.
Umumnya nilai suhu efektif tertinggi berada pada jam 13.00. Dari hasil tersebut
dapat dilihat suhu yang sangat tinggi, hal ini dapat terjadi karena menurut
Lippsmeier (1980), pada saat itu radiasi matahari langsung bergabung dengan
suhu udara yang sudah tinggi, sedangkan suhu terendah sekitar 1-2 jam sebelum
12
matahari terbit. Gambar 13 merupakan hasil simulasi tampak samping dari
bangunan.
Tabel 3 Hasil simulasi kondisi existing jam 13.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
29,807
29,880
29,957
29,852
29,959
30,079
29,948
30,019
30,121
30,199
30,173
30,371
Kecepatan
udara (cm/s)
0,613
0,604
1,000
1,701
2,033
2,269
2,172
1,905
1,319
3,444
2,870
1,419
Kelembaban
udara (%)
79,477
79,289
79,077
79,093
78,789
78,240
78,481
78,161
77,631
78,376
77,834
77,438
Gambar 13 Tampak samping kondisi existing simulasi suhu udara jam 13.00
Dapat dilihat pada Gambar 13 suhu tertinggi berada pada ruangan bagian
belakang dengan ketinggian 2,5 meter (plafon) sebesar 30,37°C dan suhu terendah
berada pada bagian depan dengan ketinggian 0,5 meter sebesar 29,81°C.
Hasil simulasi kecepatan dan kelembaban relatif udara jam 13.00 dapat
dilihat pada Tabel 3. Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa bagian bangunan
yang sangat jarang dilalui angin adalah bagian depan, hal ini tidak terjadi karena
letak jendela, sehingga angin yang masuk ke ruangan tidak sampai terasa di
bagian depan ruang kelas B1 ini. Untuk kelembaban pada jam ini dapat dilihat
pada Gambar 14, kelembaban tertinggi berada pada ruangan bagian depan dengan
ketinggian 0,5 meter sebesar 79,48% dan kelembaban terendah berada pada
bagian belakang dengan ketinggian 2,5 meter (plafon) sebesar 77,44%.
13
Gambar 14 Tampak samping kondisi existing simulasi kelembaban udara jam
13.00
Gambar 15 Denah hasil simulasi kondisi existing kecepatan udara jam 13.00
dengan ketinggian 1,70 meter.
Gambar 16 Aliran udara 3D kondisi existing jam 13.00
14
Untuk jam 14.00 hasil simulasi dapat dilihat pada Tabel 4. Dapat dilihat
hasil simulasi suhu di dalam ruangan sudah mulai mengalami penurunan. Untuk
tampak samping kondisi existing simulasi suhu dapat dilihat pada Gambar 17.
Tabel 4 Hasil simulasi kondisi existing jam 14.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
28,514
28,536
28,599
28,598
28,628
28,686
28,649
28,720
28,844
28,899
28,806
29,205
Kecepatan
angin (cm/s)
0,959
1,420
1,697
2,159
1,041
1,039
2,235
1,656
1,112
2,082
8,849
1,207
Kelembaban
udara (%)
80,936
81,905
82,303
80,044
81,252
81,887
80,105
80,090
79,584
80,827
83,950
77,782
Gambar 17 Tampak samping hasil simulasi suhu udara kondisi existing jam 14.00
Dapat dilihat pada Gambar 17, suhu tertinggi berada pada ruangan bagian
belakang dengan ketinggian 2,5 meter (plafon) sebesar 29,20°C dan suhu terendah
berada pada bagian depan dengan ketinggian 0,5 meter sebesar 28,51°C.
Sedangkan untuk kelembaban, tampak depan untuk potongan bagian belakang
simulasi suhu dapat dilihat pada Gambar 18.
15
Gambar 18 Tampak depan untuk potongan bagian belakang simulasi kelembaban
relatif udara jam 14.00
Kelembaban relatif hasil simulasi akan mengalami penurunan pada waktu
siang hari dimana suhu udara meningkat, sehingga dapat dikatakan suhu dan
kelembaban udara berbanding terbalik. Dapat dilihat pada Gambar 18 bahwa
kelembaban udara berada pada rentang 78%-85% dengan kondisi tidak nyaman.
Menurut Paul (1993), kondisi yang nyaman pada siang hari, jika kelembaban
berada pada rentang 70%-100%, suhu harus berada pada nilai 22°C-27°C.
Gambar 19 Tampak samping hasil simulasi kecepatan udara kondisi existing jam
14.00
Gambar 20 Denah samping simulasi kondisi existing kecepatan airan udara jam
14.00 dengan ketinggian 1,70 meter
16
Validasi data
Validasi yang dilakukan pada simulasi ini meliputi validasi pengukuran.
Validasi dilakukan untuk membandingkan hasil pengukuran dengan hasil simulasi.
Hasil dari validasi data untuk jam 10.00 dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5 Hasil validasi jam 10.00
Jam
10.00
Belakang
Tengah
Depan
Plafon
Rata-rata
Ketinggian
T (°C)
T' (°C)
Eror (%)
RH
RH'
BK
(%)
(%)
0,17
0,07
85,34
82,074
(%)
RH
3,83
27,555
1,76
0,20
85,34
81,862
4,08
25,061
27,601
0,24
1,42
82,02
81,609
0,50
25,055
27,467
0,22
0,61
83,17
82,450
0,87
27,50
25,069
27,506
1,69
0,02
85,34
82,282
3,58
25,50
28,00
25,097
27,568
1,58
1,54
82,02
82,071
0,06
0,5
25,50
27,00
25,439
27,439
0,24
1,63
85,19
82,561
3,09
1
25,50
27,00
25,056
27,473
1,74
1,75
88,79
82,410
7,17
1,5
25,50
27,40
25,524
27,524
0,09
0,45
82,51
82,160
0,42
belakang
-
-
25,090
27,760
-
-
-
80,657
-
tengah
-
-
25,158
27,659
-
-
-
81,970
-
depan
-
-
25,079
27,654
-
-
-
81,362
-
25,33
27,47
25,144
27,560
0,86
0,86
84,41
81,957
2,63
pengukuran
(m)
0,5
BB
BK
BB
BK
BB
25,00
27,50
25,043
27,518
1
25,50
27,50
25,052
1,5
25,00
28,00
0,5
25,00
27,30
1
25,50
1,5
Eror
Keterangan: T = temperature pengukuran
T’ = temperature simulasi
Dari tabel berikut dapat dilihat bahwa eror untuk suhu dibawah 2%.
Menurut Wahyuningsih (2007), hasil simulasi dikatakan baik jika nilai eror yang
diperoleh dibawah 4,0%. Ini menunjukkan bahwa pendefinisian dalam simulasi
untuk parameter suhu sudah cukup baik sehingga hasil simulasi dapat dipercaya.
Sedangkan untuk nilai kelembaban, hasil simulasi dapat dikatakan tidak baik
karena tidak memenuhi kriteria, tetapi pola profil kelembaban udara yang
digambarkan dalam simulasi dapat dipercaya karena data antara pengukuran
aktual dan nilai simulasi menunjukkan pola yang sama seperti ditunjukkan pada
Gambar 21. Untuk hasil validasi jam 11.00, 12.00, 13.00, dan 14.00 dapat dilihat
pada Lampiran 7.
17
Kelembaban relatif (m/s)
Grafik kelembaban relatif Jam 10.00
90.00
88.00
86.00
84.00
82.00
80.00
78.00
0,5 1 1,5 0,5 1 1,5 0,5 1 1,5
Belakang
Tengah
RH
pengukuran
Hasil
simulasi
Depan
Ketinggian (m)
Gambar 21 Grafik nilai kelembaban udara dan hasil simulasi
Hasil Simulasi Kondisi Green Roof
Tampak piktorial 3D Ruang Kelas B1 dengan penambahan Green Roof
dapat dilihat pada Gambar 22. Hasil simulasi kondisi Green Roof ini dibuat sama
dengan kondisi pada kondisi existing dengan membuka semua jendela dan
menutup bagian pintu belakang. Spesifikasi tanaman dan tanah atap greenroof
adalah lapisan pertama adalah membran waterproof atau kedap air, lapisan
proteksi akar, lapisan drainase, medium penumbuh, dan tanaman.
Gambar 22 Ruang kelas dengan penambahan green roof
Hasil simulasi suhu dan pola aliran udara pada Gedung Ruang Kuliah B1
setelah ditambahkan atap tanaman dapat dilihat pada Tabel 6 dan Grafik
perbandingan kondisi temperatur jam 10.00 dapat dilihat pada Grafik 23.
18
Tabel 6 Hasil simulasi green roof jam 10.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
24,075
24,097
24,158
24,040
24,061
24,217
24,137
24,205
24,319
24,630
24,746
24,825
Kecepatan
angin (cm/s)
4,513
4,810
1,969
2,896
1,789
1,005
2,824
2,599
1,205
0,681
0,587
0,819
Kelembaban
udara (%)
81,669
81,664
81,153
81,663
81,525
80,596
79,359
79,353
78,752
78,599
77,329
76,164
Temperatur
awal
Temperatur
green roof
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Temperatur (°C)
Perbandingan Kondisi Temperatur Jam 10.00
28
27.5
27
26.5
26
25.5
25
24.5
24
23.5
23
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian (m)
Gambar 23 Grafik perbandingan kondisi temperatur jam 10.00
Pada Gambar 23 hasil yang didapatkan untuk jam 10.00 jika dibandingkan
dengan hasil simulasi pada kondisi existing, suhu yang dihasilkan telah memenuhi
suhu udara ruangan yang ideal (Mangun Wijaya Y.B (1994) (Lampiran 6), hal ini
dapat dilihat dari suhu tertinggi pada kondisi existing berada pada ruangan bagian
belakang dengan ketinggian 2.5 meter (plafon) sebesar 27,76°C dan ketika
ditambahkan atap tanaman suhu tersebut turun menjadi 24,82°C.
19
Kelembaban
awal
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Kelembaban (%)
Perbandingan Kondisi Kelembaban Jam 10.00
83
82
81
80
79
78
77
76
Depan
Tengah Belakang
Ketinggian (m)
Kelembaban
green roof
Plafon
Gambar 24 Grafik perbandingan kondisi kelembaban jam 10.00
Pada Gambar 24 terlihat bahwa jika dibandingkan dengan kondisi existing,
kelembaban pada jam 10.00 mengalami sedikit penurunan kelembaban. Hal ini
dapat disebabkan karena dalam ruangan ini pertukaran udara yang terjadi pada
kondisi existing dan setelah ditambah green roof sama, yaitu hanya jendela yang
dalam keadaan terbuka sehingga kelembaban yang dihasilkan hanya mengalami
sedikit penurunan. Menurut Paul (1993), jika dilihat pada Tabel 6 dengan suhu
berada pada rentang 23,5°C-25°C dan kelembaban berada di rentang 76%-82%,
ruang kelas B1 sudah memenuhi syarat suhu nyaman pada siang hari. Syarat
ruangan yang ideal dapat dilihat pada lampiran 6.
Kecepatan aliran udara hasil simulasi jika dilihat pada Tabel 6, aliran udara
yang masuk ke dalam bangunan masih memiliki nilai yang relatif kecil. Grafik
yang menunjukkan perbandingan kondisi existing dan green roof dapat dilihat
pada Gambar 25 dan denah dengan ketinggian 1,70 meter hasil simulasi green
roof dapat dilihat pada Gambar 26.
Kecepatan (cm/s)
6
Perbandingan Kondisi Kecepatan Jam 10.00
5
4
3
2
Kecepatan
awal
1
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
0
Depan
Tengah Belakang
Ketinggian (m)
Keepatan
green roof
Plafon
Gambar 25 Grafik perbandingan kondisi kecepatan jam 10.00
20
Gambar 26 Aliran udara 3D kondisi green roof jam 10.00
Gambar 26 menunjukkan bagian depan tengah sama sekali tidak terkena
angin, hal ini bisa terjadi karena kemungkinan bentuk bangunan yang membuat
angin yang berhembus tidak dapat menjangkau ke bagian dalam, tetapi dapat
dilihat pada Gambar 25 jika dibandingkan dengan kondisi existing, angin yang
berhembus di dalam ruangan lebih besar daripada saat kondisi existing.
Hasil simulasi setelah ditambah atap tanaman untuk jam 11.00 dan 12.00
juga mengalami penurunan suhu, kelembaban, dan kenaikan kecepatan aliran
udara. Hasil simulasi untuk jam 11.00 dan jam 12.00 dapat dilihat pada Lampiran
8. Dari hasil simulasi ini, ruang kelas B1 ini masih dapat tergolong ruangan yang
nyaman untuk dilakukan perkuliahan. Menurut Paul (1993), syarat untuk suhu
nyaman pada siang hari adalah 22°C - 29°C dengan kelembaban 30%-50%.
Hasil simulasi setelah diberi atap tanaman pada jam 13.00 dapat dilihat pada
Tabel 7 dan grafik perbandingan kondisi suhu yang menunjukkan perbandingan
kondisi existing dan green roof dapat dilihat pada Gambar 27.
Tabel 7 Hasil simulasi green roof jam 13.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
27,969
27,979
28,114
27,933
27,975
28,196
28,042
28,186
28,343
28,473
28,513
28,483
Kecepatan
angin (cm/s)
4,439
4,716
1,886
3,637
2,021
0,798
1,601
0,885
1,328
1,644
1,823
1,690
Kelembaban
udara (%)
78,584
78,389
77,323
78,617
78,192
76,452
77,294
76,287
75,185
75,524
74,099
74,288
21
Depan
Tengah Belakang
ketinggian (m)
tengah
belakang
depan
1,5
1
0,5
1,5
1
0,5
1,5
1
Temperaatur
awal
0,5
Temperatur (°C)
Perbandingan Kondisi Temperatur Udara Jam 13.00
31
30.5
30
29.5
29
28.5
28
27.5
27
Temperatur
green roof
Plafon
Gambar 27 Grafik perbandingan temperatur jam 13.00
Pada Gambar 27 dapat dilihat bahwa jika dibandingkan dengan kondisi
existing dengan mengambil suhu tertinggi yaitu berada pada bagian belakang
dengan ketinggian 2,5 meter (plafon) dengan suhu 30,37°C. Setelah diberi atap
tanaman, suhu tersebut turun menjadi 28,48°C.
Hasil kecepatan udara dan kelembaban udara pada jam 13.00 setelah
dimodifikasi dapat dilihat pada Tabel 7. Untuk kecepatan udara pada jam ini,
dapat dilihat pada Gambar 28, kecepatan udara jika dilihat pada denah dengan
ketinggian 1,70 meter, angin lebih besar terjadi berada di sekitar jendela bagian
tengah, sedangkan pada bagian dalam angin tidak terlalu terasa. Sedangkan untuk
kelembaban udara, jika dibandingkan dengan kondisi existing pada Gambar 30
ketika ditambah dengan atap tanaman juga mengalami penurunan. Kelembaban
tertinggi pada kondisi existing berada pada bagian depan pada ketinggian 0,5
meter sebesar 79,48%, dan ketika diberi atap tanaman kelembaban turun menjadi
78,58%. Jika dilihat dari Tabel 7, kelembaban udara berada pada rentang 73,5%79%. Ruangan ini ketika setelah ditambahkan atap tanaman belum memenuhi
krtiteria ruang yang nyaman. Menurut Paul (1993), ruang nyaman apabila kondisi
kelembaban udara sekitar 70%-100%, suhu efektif untuk siang hari adalah sekitar
22°C - 27°C.
22
Gambar 28 Denah hasil simulasi kecepatan udara green roof jam 13.00 dengan
ketinggian 1,70 meter
Gambar 29 Aliran udara 3D kondisi green roof jam 13.00
Kelembaban (%)
Perbandingan Kondisi Kelembaban Udara Jam
13.00
82
80
78
Kelembaban
awal
76
74
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
72
Depan
Tengah Belakang
ketinggian (m)
Kelembaban
green roof
Plafon
Gambar 30 Grafik perbandingan kondisi kelembaban jam 13.00
23
Untuk hasil simulasi jam 14.00 dapat dilihat pada Tabel 8. Dari tabel
tersebut dapat dilihat bahwa suhu udara juga mengalami penurunan, jika
dibandingkan dengan hasil kondisi existing dapat dilihat pada Gambar 31, suhu
tertingginya berada pada bagian belakang dengan ketinggian 2,5 meter (plafon)
dengan suhu 29,20°C dan setelah ditambahkan green roof, suhu tersebut turun
menjadi 27,08°C. Menurut Standar Tata Cara Perencanaan Teknis Konservasi
Energi pada Bangunan Gedung (Lampiran 6), pada jam 14.00 ini kategori ini
termasuk kategori hangat nyaman.
Tabel 8 Hasil simulasi green roof jam 14.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
26,389
26,452
26,560
26,429
26,544
26,689
26,557
26,666
26,773
26,929
26,908
27,075
Kecepatan
angin (m/s)
2,790
2,127
0,940
3,214
1,454
0,957
4,092
1,273
1,389
1,788
1,718
1,419
Kelembaban
udara (%)
77,032
76,499
75,876
75,764
75,009
74,273
74,429
74,002
73,569
74,418
73,138
72,138
Temperatur
awal
Depan
Tengah
Belakang
Ketinggian (m)
belakang
tengah
depan
1,5
1
0,5
1,5
1
0,5
1,5
1
Temperatur
green roof
0,5
Temperatur (°C)
Perbandingan Kondisi Temparatur Udara Jam 14.00
30
29.5
29
28.5
28
27.5
27
26.5
26
Plafon
Gambar 31 Grafik perbandingan kondisi kecepatan udara jam 14.00
Kelembaban relatif udara pada hasil simulasi jam 14.00 ini, jika dilihat pada
Gambar 32, kelembaban ini juga mengalami penurunan, kelembaban tertinggi
pada kondisi existing berada pada bagian tengah pada ketinggian 2,9 meter
(plafon) sebesar 83,95%, dan setelah ditambahkan dengan atap tanaman
kelembaban turun menjadi 73,14%.
24
Perbandingan Kondisi Kelembaban Udara Jam 14.00
Kelembaban (m/s)
84
82
80
Kelembaban
awal
78
76
Kelembaban
green roof
74
Depan
Tengah Belakang
Ketinggian (m)
belakang
tengah
depan
1,5
1
0,5
1,5
1
0,5
1,5
1
0,5
72
Plafon
Gambar 32 Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 14.00
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Kecepatan
awal
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Kecepatan (cm/s)
Sedangkan untuk kecepatan udara, dapat dilihat pada Gambar 33, kecepatan
udara yang masuk ke dalam bangunan masih memiliki nilai yang relatif kecil,
tetapi jika dibandingkan dengan hasil simulasi kondisi existing, ruangan ini dapat
dinyatakan nyaman dengan suhu tertinggi 27,08°C pada bagian belakang
bangunan dengan ketinggian 2,5 meter (plafon) dengan kelembaban 74,42% dan
kecepatan angin 0,014 m/s masih merupakan suhu nyaman pada siang hari (Paul,
1993).
Perbandingan Kondisi Kecepatan Jam 14.00
Depan
Tengah Belakang
Ketinggian (m)
Kecepatan
green roof
Plafon
Gambar 33 Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 14.00
Hasil Simulasi Kondisi Green Roof Modifikasi dengan Bukaan Dinding
Simulasi dilakukan dengan memodifikasi atap tanaman dan dengan bukaan
dinding pada ruang B1, keadaan pintu belakang terbuka dan kondisi jendela dalam
keadaan terbuka juga. Hasil simulasi suhu dan pola aliran udara pada Gedung
Ruang Kuliah B1 setelah dimodifikasi dapat dilihat pada Tabel 9.
25
Tabel 9 Hasil simulasi bukaan dinding jam 10.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
0,50
1,00
1,50
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
23,732
23,733
23,828
23,717
23,739
23,901
23,891
23,814
24,082
24,446
24,418
24,522
Kecepatan
udara (cm/s)
4,824
4,965
1,952
3,159
1,839
0,872
2,887
2,504
1,010
0,562
1,351
0,967
Kelembaban
udara (%)
51,683
51,602
51,071
51,162
50,798
49,827
47,627
47,579
47,176
47,699
46,680
45,811
Hasil simulasi suhu yang didapatkan jika dibandingkan dengan hasil
simulasi pada green roof sebelum dimodifikasi, suhu yang dihasilkan telah
memenuhi suhu udara ruangan yang ideal, hal ini dapat dilihat pada Tabel 9 dari
suhu tertinggi pada keadaan green roof sebelum dimodifikasi berada pada ruangan
bagian depan dengan ketinggian 3,3 meter (plafon) sebesar 24,82°C dan ketika
dimodifikasi suhu tersebut turun menjadi 24,52°C. Hasil suhu ruangan sudah ideal
menurut Mangun Wijaya Y.B (1994) pada Lampiran 6.
Berikut grafik yang menunjukkan perbandingan kondisi existing, green roof,
dan keadaan setelah dimodifikasi.
Perbandingan Kondisi Temperatur Jam 10.00
Temperatur (°C)
28
27
26
25
Temperatur awal
24
Temperatur
green roof
Temperatur
modifikasi
Depan
Tengah
Belakang
Ketinggian (m)
belakang
tengah
depan
1,5
1
0,5
1,5
1
0,5
1,5
1
0,5
23
Plafon
Gambar 34 Grafik perbandingan kondisi suhu udara jam 10.00
Kelembaban relatif hasil simulasi yang didapatkan dilihat pada Gambar 35
jika dibandingkan dengan hasil pada green roof sebelum dimodifikasi,
kelembaban yang dihasilkan telah memenuhi kelembaban udara ruangan yang
ideal, hal ini dapat dilihat dari kelembaban tertinggi pada keadaan sebelum
dimodifikasi berada pada ruangan bagian depan dengan ketinggian 0,5 meter
26
sebesar 81,67% dan ketika dimodifikasi kelembaban tersebut turun menjadi
51,68%. Penurunan kelembaban yang terjadi ini dapat diakibatkan karena adanya
pertukaran udara. (Lihat Mangun Wijaya Y.B (1994) Lampiran 6).
Berikut grafik yang menunjukkan perbandingan kondisi existing, green roof,
dan keadaan setelah dimodifikasi.
80
75
70
65
60
55
50
45
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Kelembaban (%)
Perbandingan Kondisi Kelembaban Udara Jam
10.00
Depan
Tengah Belakang
Ketinggian (m)
Kelembaban
awal
Kelembaban
green roof
Kelembaban
modifikasi
Plafon
Gambar 35 Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 10.00
5
4
3
2
1
0
Perbandingan Kondisi Kecepatan Udara Jam
10.00
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Kecepatan (cm/s)
Kecepatan aliran udara hasil simulasi setelah dimodifikasi pada jam 10.00
dapat dilihat pada Tabel 9. Jika dilihat pada tabel tersebut, aliran udara yang
masuk ke dalam bangunan masih memiliki nilai yang relatif kecil. Dapat dilihat
pada Gambar 37 bagian depan tengah sama sekali tidak terkena angin, hal ini bisa
terjadi karena kemungkinan bentuk bangunan yang membuat angin yang
berhembus tidak dapat menjangkau ke bagian dalam, tetapi jika dibandingkan
dengan keadaan ketika belum dimodifikasi, angin yang berhembus di dalam
ruangan lebih besar daripada keadaan existing dan green roof sebelum
dimodifikasi.
Berikut grafik yang menunjukkan perbandingan kondisi existing, green roof,
dan keadaan setelah dimodifikasi.
Depan
Kecepatan
awal
Kecepatan
green roof
Kecepatan
modifikasi
Tengah Belakang Plafon
Ketinggian (m)
Gambar 36 Grafik perbandingan kondisi kecepatan aliran udara jam 10.00
27
Gambar 37 Denah hasil simulasi kecepatan aliran udara modifikasi dinding jam
10.00 dengan ketinggian 1,70 meter.
Gambar 38 Aliran udara 3D kondisi optimalisasi bukaan dinding jam 10.00
Hasil simulasi setelah dimodifikasi untuk jam 11.00 dan 12.00 juga
mengalami penurunan suhu, kelembaban, dan kenaikan kecepatan aliran udara.
Hasil simulasi untuk jam 11.00 dan jam 12.00 dapat dilihat pada Lampiran 8. Dari
hasil simulasi, ruang kelas B1 ini masih dapat tergolong ruangan yang nyaman
untuk dilakukan perkuliahan. Menurut Paul (1993) untuk suhu nyaman pada siang
hari adalah 22°C - 29°C dengan kelembaban 30%-50%.
28
Tabel 10 Hasil simulasi bukaan dinding jam 13.00
Ketinggian
pengukuran (m)
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Temperatur
udara (°C)
27,621
27,628
27,664
27,645
27,651
27,699
27,699
27,745
27,772
27,835
28,021
27,974
27,964
Kecepatan
angin (cm/s)
1,447
3,438
4,185
1,480
1,934
1,497
1,497
1,041
1,348
2,275
1,272
1,578
2,826
Kelembaban
udara (%)
49,569
49,767
49,459
50,020
50,055
49,512
49,512
47,011
47,066
46,748
45,821
46,163
45,879
Hasil simulasi setelah diberi modifikasi pada jam 13.00 dapat dilihat pada
Tabel 10. Jika dibandingkan dengan atap green roof sebelum dimodifikasi dengan
mengambil suhu tertinggi yaitu berada pada bagian tengah dengan ketinggian 2,9
meter (plafon) dengan suhu 28,51°C. Setelah diberi modifikasi dengan bukaan
dinding, suhu tersebut turun menjadi 27,97°C.
Depan
Tengah
Belakang
belakang
tengah
depan
1,5
1
0,5
1,5
1
0,5
1,5
1
temperatur awal
0,5
temperatur (°C)
Perbandingan Kondisi Temperatur Udara Jam 13.00
31
30.5
30
29.5
29
28.5
28
27.5
27
26.5
26
temperatur
green roof
temperatur
modifikasi
Plafon
ketinggian (m)
Gambar 39 Grafik perbandingan kondisi temperatur udara jam 13.00
Jika dilihat pada Gambar 39, suhu yang didapatkan jika dibandingkan
dengan hasil simulasi pada green roof sebelum dimodifikasi, suhu yang dihasilkan
telah memenuhi suhu udara ruangan yang ideal. Hasil suhu ruangan yang ideal
menurut Mangun Wijaya Y.B (1994) dapat dilihat pada Lampiran 6.
Hasil kecepatan aliran udara dan kelembaban udara pada jam 13.00 setelah
dimodifikasi dapat dilihat pada Tabel 10. Untuk kecepatan aliran udara pada jam
ini, dapat dilihat pada Gambar 41, kecepatan aliran udara jika dilihat dari atas,
angin lebih besar terjadi berada disekitar jendela dan pintu, sedangkan pada
bagian dalam angin tidak terlalu terasa. Sedangkan untuk kelembaban udara, jika
dibandingkan dengan keadaan sebelum dimodifikasi dapat dilihat pada Gambar
29
42, ketika dimodifikasi juga sangat mengalami penurunan. Kelembaban tertinggi
pada keadaan sebelum dimodifikasi berada pada bagian tengah dengan ketinggian
0,5 meter sebesar 78,62%, dan ketika dimodifikasi kelembaban turun menjadi
50,02%. Jika dilihat dari Gambar 42, kelembaban udara berada pada rentang
45%-50,5%. Setelah dimodifikasi dengan bukaan dinding sudah memenuhi
krtiteria ruang yang nyaman. Menurut Paul (1993), suhu efektif nyaman untuk
siang hari adalah sekitar 22°C - 29°C dengan kelembaban udara sekitar 30%50%.
Berikut grafik yang menunjukkan perbandingan kondisi kecepatan aliran
udara dan kelembaban pada kondisi existing, green roof, dan keadaan setelah
dimodifikasi.
Perbandingan Kondisi Kecepatan Udara Jam 13.00
Kecepatan (cm/s)
5.0
4.0
3.0
Kecepatan awal
2.0
1.0
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
0.0
Depan
Tengah Belakang
Ketinggian (m)
Kecepatan
green roof
Kecepatan
modifikasi
Plafon
Gambar 40 Grafik perbandingan kondisi kecepatan aliran udara jam 13.00
Gambar 41 Denah hasil simulasi kecepatan aliran udara modifikasi dinding jam
13.00 dengan ketinggian 1,70 meter
30
Kelembaban
awal
Kelembaban
green roof
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Kelembaban (%)
Perbandingan Kondisi Kelembaban Udara Jam 13.00
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
Depan
Tengah Belakang
ketinggian (m)
Kelembaban
modifikasi
Plafon
Gambar 42 Grafik perbandingan kondisi kelembaban udara jam 13.00
Untuk hasil simulasi jam 14.00 dapat dilihat pada Tabel 11.
Tabel 11 Hasil simulasi bukaan dinding jam 14.00
Depan
Tengah
Belakang
Plafon
Ketinggian
pengukuran (m)
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
0,5
1
1,5
depan
tengah
belakang
Temperatur
udara (°C)
25,559
25,647
25,815
25,572
25,747
25,973
25,806
25,922
26,054
26,399
26,252
26,239
Kecepatan
angin (cm/s)
2,534
1,663
0,528
2,139
1,005
0,641
3,191
1,972
0,857
1,393
1,807
1,461
Kelembaban
udara (%)
48,565
47,999
47,140
48,235
47,156
46,073
46,225
45,876
45,465
45,954
44,893
44,473
Dari Tabel 11 dapat dilihat bahwa suhu udara ketika dimodifikasi juga
mengalami penurunan, jika dibandingkan dengan hasil simulasi sebelum
dimodifikasi suhu tertingginya berada pada bagian belakang dengan ketinggian
2,5 meter (plafon) dengan suhu 27,08°C dan setelah dimodifikasi, suhu tersebut
turun lagi menjadi 26,24°C. Menurut Standar Tata Cara Perencanaan Teknis
Konservasi Energi pada Bangunan Gedung, pada jam 14.00 ini termasuk kategori
hangat nyaman.
Berikut grafik yang menunjukkan perbandingan kondisi temperatur udara
pada kondisi existing, green roof, dan keadaan setelah dimodifikasi.
31
Depan
Tengah
Belakang
Ketinggian (m)
belakang
ten