Analisa Iklim Kota Medan Persyaratan-persyaratan Kenyamanan Prinsip-Prinsip Bioklimatik Menurut Yeang 1. Ekologi

ARSITEKTUR BIOKLIMATIK 62 Disamping aliran udara yang bergerak, timbul juga pengaruh sinar oleh sinar matahari yang juga perlu dierhatikan. Sebaiknya silau tersebut dihindari dengan pengadaan tanaman Pada rumah yang tidak bertingkat, aliran udara bergerak pada ketinggian tubuh manusia,Demikian pula terjadi pada gedung yang bertingkat di lantai satu, sedangkan pada gedung yang bertingkat diruangan tingkat atas aliran udara bergerak dekat pada langit-langit Seperti pada denah, pengaruh elemen peneduh mengakibatkan kondisi tekanan yang berbeda pada kedua sisi lubang masuk udara.Letak lubang masuk udara selalu mempengaruhi aliran udara,sedangkan letak lubang keluar tidak begitu penting Kecepatan aliran udara mempengaruhi penyegaran udara. Jikalau lubang masuk udara lebih besar dari lubang keluarnya,maka kecepatan aliran udara akan berkurang,sebaliknya kalau lubang keluar udara lebih besar,kecepatan aliran udara akan makin kuat Pemanfaatan pohon serta semak-semak merupakan cara ilimiah untuk memberi perlindungan terhadap sinar matahari maupun untuk menyegarkan dan menyalurkan aliran udara,terutama pada gedung yang rendah Penyegaran udara didalam ruangan, disamping tergantung terhadap pergerakan udara,juga pada pertukaran udara. Yang didaerah tropis sangat berhubungan dengan kesehatan yang cukup tinggi

4.6. Analisa Iklim Kota Medan

Kota Medan mempunyai ikli m tropis dengan suhu minimum menurut stasiun Polonia pada tahun 2007 rata-rata 23,95 dan suhu maksimum rata-rata33,46derajat celcius.Selanjutnya mengenai kelembaban udara di wilayah Kota Medan rata-rata 82- 84.Dan kecepatan angin rata-rata 1,42 mdet sedangkan total laju penguapan tiap bulannya 100,91 mm.Hari hujan di Kota Medan rata-rata perbulannya 15 hari dengan rata-rata 232,75 mm Medan dalam Angka 2008

4.7. Persyaratan-persyaratan Kenyamanan

Tujuan setiap perencanaan adalah untuk menciptakan kenyamanan maksimum bagi manusia.Sayangnya, tidak terdapat tolak ukur yang obyektif untuk kenyamanan .Hanya melalui percobaan-percobaan dengan melibatkan bangyak orang dari berbagai ARSITEKTUR BIOKLIMATIK 63 lingkungan yang berbeda-beda sajalah dapat diambil kesimpulan dan dapat menjadi pedoman dasar 1.Beberapa hasil penyelidikan batas-batas kenyamanan,dinyatakan dalam temperatrur efektif: 2.Patokan-patokan untuk kenyamanan kecepatan angin o 0,25 mdet nyaman,tanpa dirasakan adanya gerakan udara o 0,25-0,5 mdet nyaman,tanpa gerakan udara terasa o 1,0-1,5 mdet aliran udara ringan sampai tidak menyenangkan o Di atas 1,5mdet tidak menyenakan,diperlukan pada kondisi bangunan 3.Untuk kelembaban udara relatif sebesar 20-50 Sumber:bangunan Tropis 4.8. Prinsip-Prinsip Bioklimatik Menurut Yeang 4.8.1. Ekologi “A further justification is ecological. Designing with climate would result in a reduction of the overall energy consumption of the building by the use of passive non- mechanical structural devices. Savings in operational costs derive from less use of electrical energy which is usually derived from the burning of non-renewable fossil fuels. The lowering of energy consumption would further reduce overall emission of waste heat, thereby cutting the overall heat-island effect on the locality.” Ekologi menjadi dasar pertimbangan teori bioklimatik yang dikemukan oleh Yeang. Menurut Yeang merancang bangunan dengan pendekatan iklim akan mengurangi konsumsi energi pada bangunan dengan menggunakan struktur pasif non-mekanik. Menciptakan bangunan hemat energi dengan pemakaian energi listrik yang lebih sedikit Pengarang Tempat Kelompok Manusia Batas kenyamanan ASHRAE USA selatan 30 LU Peniliti 20,5-24,5 C TE Rao Calkutta 22 LU India 20-24,5 C TE Webb Singapura Khatulistiwa Malaysia Cina 25-27 o C TE Mom Jakarta 6 o LS Indonesia 20-26 o C TE Ellis Singapura Khatulistiwa Eropa 22-26 o C TE Tabel. 4.1 : Batas-batas Kenyamanan ARSITEKTUR BIOKLIMATIK 64 selanjutnya akan mengurangi pembakaran bahan bakar fosil dan dapat menurangi akumulasi peningkatan suhu bumi. Adapun prinsip-prinsip bioklimatik secara ekologi adalah sebagai berikut: • Penempatan core “Service core position is of central importance in the design of the tall building. The service core not only has structural ramifications, it also affects the thermal performance of the building and its views, and it determines which parts of the peripheral walls will become openings and which parts will comprise external walls. Core positions can be classified into three types: central core, double core and single-sided core. In the tropics, cores should preferably be located on the hot east and west sides of the building. A double core has many benefits. With both cores on the hot sides, they provide buffer zones, insulating internal spaces. Studies have shown that minimum air-conditioning loads result from using the double-core configuration in which the window openings run north and south, and the cores are placed on the east and west sides. The same considerations apply in temperate zones.” Menurut Yeang posisi sevis core sangat penting dalam merancang bangunan tingkat tinggi. Servis core bukan hanya sebagai bagian struktur, tapi juga mempengaruhi kenyamanan termal. Posisi core diklasifikasikan dalam tiga bentuk yaitu: core terpusat central core, core ganda double core, core tunggal yang terletak di sisi bangunan single-sided core, dan core sisi timur dan barat east and west sides. Core ganda memiliki banyak keuntungan, dengan memakai dua core dapat dijadikan sebagai penghalang panas yang masuk ke dalam bangunan. Penelitian harus menunjukkan penggunaan pengkondisian udara secara minimum dari penempatan sevis core ganda yang tampilan jendela menghadap Utara dan Selatan, dan core ditempatkanpada sisi Timur dan Barat. Penerapan ini juga bisa diterapkan pada daerah beriklim sejuk. Central core Double core Single-sided core East and west sides Gambar . 4.1 Peletakan Core ARSITEKTUR BIOKLIMATIK 65 Penjelasan di atas merupakan teori peletakan servis core yang umum dipakai pada bangunan bertingkat tinggi. Akan tetapi yang menjadi bahasan pokok adalah bagaimana sebenarnya peletakan service core menurut konsep arsitektur bioklimatik?. Menurut Yeang peletakan servis core pada biclimatic skyscraper yang dikembangkan oleh Yeang adalah bagaimana caranya agar servis core tidak hanya berfungsi sebagai struktur pendukung bangunan tetapi juga sebagai ruang penetralisir panas. Sebagi contoh pada bangunan Menara Mesiniaga, peletakan sevis corenya ditarik ke arah Utara agar menciptakan ruang kerja yang lebih leluasa dan gang untuk sirkulasi yang lebih sedikit. Selain itu menurut Yeang menempatkan inti bangunan [service core]- tangga, lift, toliet dan mekanikal, elektrikal dan plumbing-di sisi yang paling banyak menerima sengatan matahari yakni timur gedung. Sehingga dapat disimpulkan bahwa menempatkan servis core pada arah lintasan matahari adalah salah satu pendekatan Yeang dalam perancangan bangunan bertingkat tinggi dengan pendekatan bioklimatik. • Menentukan orientasi “Tall buildings are exposed to the full impact of external temperatures and radiant heat. Accordingly, the overall building orientation has an important bearing on energy conservation. In general, arranging the building with its main and broader openings facing north and south gives the greatest advantages in reducing insolation and the resulting air-conditioning load. It frequently happens that the geometry of the site does not coincide with sunpath geometry. In these cases, the other built elements may, if expedient for planning purposes, follow the site geometry for example, to optimise basement car-parking layouts. Typical floor window openings should generally face the direction of least insolation north and south in the tropics. Corner-shading adjustments or shaping may need to be done for sites further north or south of the tropics or for non conformity of the building plan to the solar path.” Bangunan bertingkat tinggi mendapatkan penyinaran matahari secara penuh dan radiasi panas. Orientasi bangunan sangat penting untuk menciptakan konservasi energi. Secara umum, susunan bangunan dengan bukaan yang menghadap utara dan selatan memberikan keuntungan dalam mengurangi Gambar 4.2 Jalur Matahari ARSITEKTUR BIOKLIMATIK 66 insulasi panas. Orientasi bangunan yang terbaik adalah dengan meletakkan luas permukaan bangunan terkecil menghadap timur-barat memberikan dinding eksternal pada luar ruangan atau pada emperan terbuka. Kemudian Untuk daerah tropis, peletakan core lebih disenangi pada poros timur-barat. Hal ini dimaksudkan untuk menyediakan daerah buffer dan dapat menghemat AC dalam bangunan. Pada gambar di atas digunakan dinding eksternal tambahan sebagai jalan masuknya udara ke dalam ruangan, tembok ini dapat memaksimalkan aliran udara yang masuk dan dapat meminimalkan sinar silau yang masuk. • PENEMPATAN BUKAAN JENDELA “Generally, window openings should orientate north and south unless important views require other orientations. If required for aesthetic reasons, curtain walling may be used on non solar-facing facades. On other faces of the building some form of solar shading is required, while the quality of light entering spaces should also be considered. In temperate zones, transitional spaces can have adjustable glazing at the other face so that balconies or recesses can act as sun spaces, collecting solar heat, like a greenhouse or conservatory.” Bukaan jendela harus sebaiknya menghadap utara dan selatan sangat penting untuk mendapatkan orientasi pandangan. Jika memperhatikan alasan aesthetic, curtain wall bisa digunakan pada fasad bangunan yang tidak menghadap matahari. Pada daerah iklim sejuk, ruang transisional bisa menggunakan kaca pada bagian fasad yang lain maka teras bisa berfungsi sebagai ‘ruang sinar matahari’, berkumpulnya panas matahari, seperti rumah kaca. Menggunakan kaca jendela yang sejajar dengan dinding luar dan menggunakan kaca dengan sistem Matricial Bioclimatic Window MBW. MBW didesai sebagai sistem elemen dengan Gambar 4.3 Jenis-jenis Passive Solar System Gambar 4.4 Curtain wall at North and South facades ARSITEKTUR BIOKLIMATIK 67 fungsi yang dikhususkan untuk ventilasi, perlindungan tata surya, penerangan alami, area visualisasi dan kebebasan pribadi serta mengatur sistem di luar yang aktif. Sistem MBW disadur dan disesuaikan dengan perkembangan zaman. Sistem ini bermaksud mengatur kondisi termal ruangan dengan menggunakan maksud bioklimatik teknik, yaitu : a. Penurunan perolehan panas oleh radiasi surya b. Kontrol perolehan panas oleh konveksi dan penggunaan ventilasi silang ataupun dengan pemilihan cerobong asap. Dengan penggunaan dua teknik di atas, maka pencahayaan lebih maksimal dan udara pada malam hari dapat menjadi lebih sejuk. • Penggunaan balkon “Deep recesses may provide shade on the buildings hot sides. A window can be totally recessed to form a balcony or a small skycourt that can serve a number of functions besides shading. Placing balconies on hot elevations permits glazing to these areas to be full-height clear panels. These can give access to the balcony spaces which can serve as evacuation spaces, as large terraces for planting and landscaping, and as flexible zones for the addition of future facilities.” Menurut Yeang penempatan teras pada bagian dengan tingkat panas yang tinggi dapat mengurangi penggunaan panel-panel anti-panas. Hal ini dapat memberikan akses ke teras yang dapat juga digunakan sebagai area evakuasi jika terjadi bencana seperti kebakaran. Menempatkan balkon akan membuat area tersebut menjadi bersih dari panel- panel sehingga mengurangi sisi panas yang menggunakan kaca. Karena adanya teras-teras yang lebar akan mudah membuat taman dan menanam tanaman yang dapat dijadikan pembayang sinar yang alami, dan sebagai daerah yang fleksibel akan mudah untuk menambah fasilitas-fasilitas yang akan tercipta dimasa yang akan datang. • Membuat ruang transisional “Large multi-storey transitional spaces might be introduced in the central and peripheral parts of the building as air spaces and atriums. These serve as in-between zones located between the interior and the exterior. They should function like the Gambar 4.5 Deep receeses ARSITEKTUR BIOKLIMATIK 68 Gambar 4.6 Multi-storey transitional spaces verandahways of the old shop houses or the porches of early nineteenth-century masonry houses of the tropics. Atriums should not be totally enclosed but should be placed in this in-between space. Their tops could be shielded by a louvered roof to encourage wind-flow through the inner arcas of the building. These may also be designed to function as wind scoops to control natural ventilation to the inner parts of the building.” Ruang transisional dapat diletakkan di tengah dan sekeliling sisi bangunan sebagai ruang udara dan atrium. Ruang ini dapat menjadi ruang perantara antara ruang dalam dan ruang luar bangunan. Ruang-ruang ini bisa menjadi koridor luar seperti rumah-rumah toko tua pada awal abad sembilan belas di daerah tropis. Atrium sebaiknya tertutup, tetapi diletakkan diantara ruangan. Puncak bangunan seharusnya dilindungi oleh siri-sirip atap yang mendorong angin masuk ke dalam bangunan. Hal ini juga bisa didesain sebagai fungsi wind scoops untuk mengendalikan pengudaraan alamiyang masuk ke dalam bagian gedung. • Desain pada dingding “External walls should be regarded as permeable, environmentally interactive membranes with adjustable openings rather than as a sealed skin. In temperate climates the external wall has to serve very cold winters and hot summers. In this case, the external wall should be filter- like, with variable parts that provide good insulation but are openable in warm periods. In the tropics the external wall should have moveable parts that control and enable good cross-ventilation for internal comfort, provide solar protection, regulate wind-driven rain, besides facilitating rapid discharge of heavy rainfall.” Penggunaan membran yang menghubungkan bangunan dengan lingkungan dapat dijadikan sebagai kulit pelindung. Pada iklim sejuk dinding luar harus dapat menahan dinginnya musim dingin dan panasnya musim panas. Pada kasus ini, dinding luar harus seperti pelindung, dengan bagian yang variable yang menyediakan insulasi yang bagus tetapi harus dapat dibuka pada musim kemarau. Pada daerah tropis dinding luar harus bisa digerakkan yang mengendalikan dan cross ventilation untuk kenyamanan dalam. Gambar 4.7. Environmentally interactive membranes ARSITEKTUR BIOKLIMATIK 69 Gambar 4.9 Open-to-sky ground floor • Hubungan terhadap landscape “The ground floor in the tropics should preferably be open to the outside and naturally ventilated. The relationship of the ground floor to the street is also important. The introduction of the indoor atrium at the ground floor may mean the demise of street life. Freestanding fortress-like buildings also tend to separate the building from the pavement, further alienating the street. Free-standing buildings become isolated on their plots. Planting and landscaping should be used not only for their ecological and aesthetic benefits, but also to cool buildings. Planting should be introduced as vertical landscaping to faces and inner courts of upper parts of tall buildings. Plants absorb carbon dioxide and generate oxygen, benefiting the building and its surroundings.” Menurut Yeang, lantai dasar bangunan daerah tropis seharusnya lebih terbuka ke luar dan menggunakan ventilasi yang alami karena hubungan lantai dasar dengan jalan juga penting. Fungsi atrium dalam ruangan pada lantai dasar bisa mengurangi tingkat kepadatan jalan. Tumbuhan dan lanskap digunakan tidak hanya untuk kepentingan ekologis dan aestetik semata, tetapi juga membuat bangunan menjadi lebih sejuk. Mengintegrasikan antara elemen biotik tanaman dengan eleman abiotik, yaitu bangunan. Hali ini dapat memberikan efek dingin pada bangunan dan membantu proses penyerapan O2 dan pelepasan CO2 • Menggunakan alat pembayang pasif Gambar 4.8 Jalur Udara ARSITEKTUR BIOKLIMATIK 70 “Solar shading is essential for all glazed walls facing the sun generally east and west in the tropics. A number of configurations of passive devices can be used fins, spandrels, egg-crates, etc., depending on facade orientation. Shading blocks insolation in summer and prevents heat penetration of the building all year round in the tropics and in summer in temperate zones. Cross ventilation should be used even in air-conditioned spaces, to cope with system breakdowns, letting fresh air in and exhausting hot room air. Good air movement promotes heat emission from the human body surface and gives a feeling of comfort. Skycourts, balconies, and atriums as open spaces and transitional spaces at the upper parts of the tall building encourage wind flow into internal spaces. Side vents operating as wind scoops located at the edges of the facade capture wind and make the best use of the high wind speeds found at upper levels. Wind can be channelled into ceiling plenums to ventilate inner spaces.” Pembayangan sinar matahari adalah esensi pembiasan sinar matahari pada dinding yang menghadap matahari secara langsung pada daerah tropis berada di sisi timur dan barat. Sedangkan cross ventilation seharusnya digunakan bahkan di ruang ber-ac meningkatkan udara segar dan mengalirkan udara panas keluar. . Pemberian ventilasi yang cukup pada ruangan dengan pengaturan volumetric aliran udara. Dengan adanya ventilasi, maka uadara panas di atas gedung dapat dialirkan ke lingkungan luar sehingga dapat menyegarkan ruangan kembali. Tampak pada gambar di atas terdapat ventilasi pada bagian atas ruangan yang menjadi tempat pertukaran udara di dalm ruangan. Selain itu juga terdapat bukaan yang sejajar dengan tinggi manusia. Sedangkan wind scoops diletakkan pada pertemuan fasade yang berfungsi sebagai daerah tangkapan angin. Gambar 4.10 Penghawaan alami pada gedung ARSITEKTUR BIOKLIMATIK 71 Solar shading Cross ventilation Wind scoops • Penyekat panas pada lantai Good thermal insulation of the building skin reduces heat transfer, both from solar gain and loss of coolness from the inside. A second skin a rain wall can be built over the inner wall with an air gap in between. Structural building mass may be used to store heat. The mass loses heat during the night and keeps internal spaces cool during the day. In temperate climates, structural and building mass can absorb solar heat during the day and release it at night. A water-spray system on hot facades promotes evaporation and therefore cooling. In temperate climates, solar windows or a solar-collector wall can be located on the outer face of the building to collect the suns heat.” Insulator panas yang baik pada kulit bangunan dapat mengurangi pertukaran panas yang terik dengan udara dingin yang berasal dari dalam bangunan Karakteristik thermal insulation adalah secara utama ditentukan oleh komposisinya. Dengan alas an tersebut maka thermal insulation dibagi menjadi lima bagian utama, walaupun banyak insulator yang utama merupakan turunan produk jenis- jenis ini Lima jenis utama adalah: - Flake serpihan - Fibrous berserabut - Granular butiran-butiran - Cellular terdiri dari sel - Reflective memantulkan Flake insulation tersusun oleh partikel-partikel kecil atau serpihan yang tersebar di udara. Serpihan serpihan ini bisa atau tidak terikat bersama serpihan yang lain. Gambar 4.11 Sistem Pembayangan dan Penghawaan ARSITEKTUR BIOKLIMATIK 72 Fibrous insulation tersusun oleh serat-serat berdiameter kecil yang tersebar di udara. Serat-serat ini bisa terdiri dari organik maupun anorganik dan bisa atau tidak saling terikat. Serat organik bisa dari rambut, kayu, atau sintetis. Serat anorganik bisa kaca, benang wol keras, ampas benang wol, alumina silika, asbestos, atau karbon. Granular insulation terdiri oleh butiran-butiran kecil yang berongga. Hal ini tidak dimaksudkan pada material sel sejati sejak gas bisa dipindahkan antara ruang individual. Materialnya bisa magnesia, kalsium silikat, diatomaceous bumi, dan vegetable cork. Cellular insulation terdiri dari sel individu yang kecil terpisah dari yang lainnya. Dihasilkan pada kaca, karet, dan plastik. Reflective insulation terdiri dari lembaran paralel yang tipis atau foil. Pemantulan suhu panas yang tinggi dan memantulkan radiasi panas pada sumbernya. Struktur massa bangunan bekerja melepaskan panas pada siang hari dan melepaskan udara dingin pada siang hari. Pada iklim yang sejuk struktur bangunan dapat menyerap panas matahari sepanjang siang hari dan melepaskannya pada siang hari. Solar window atau solar collector-heat dapat ditempatkan di depan fisik gedung untuk menyerap panas matahari.

4.8.2. Tanggapan terhadap Lingkungan

“Our current research and development work on the bioclimatic approach is essentially a sub-set of broader environmentally responsive design strategies. We find that there are basically two justifications for the bioclimatic approach, one a comfort- based rationale and the other a passive, low-energy one. The latter eventually was found to be expeditious for us in explaining our environmentally responsive design agenda to Insulative wall Structural building mass Solar-collector wall Gambar 4.12. Sistem Pembayangan ARSITEKTUR BIOKLIMATIK 73 commercially minded clients. Energy savings could be easily accounted for in terms of monetary savings.” Teori bioklimatik dalam pandangan Yeang dengan menanggapi lingkungan secara esensial adalah bagaimana strategi merancang dengan merespon lingkungan secara luas. Pendekatan bioklimatik pada dasarnya memiliki dua penilaian, pertama adalah menciptakan kenyamanan dalam bangunan secara pasif, dan kedua adalah penggunaan energi yang rendah. Hemat energi merupakan suatu langkah bijak untuk menghemat keuangan. Menurut Yeang sautu bangunan tanggap terhadap lingkungan dapat memberikan kontribusi yang sangat besar seperti penjelasan di atas yaitu menghemat energi dan memberikan kenyamanan kepada pengguna, berupa kenyamanan tanpa bantuan alat-alat mekanis. Artinya keamanan yang tercipta karena desain bangunan yang tanggap terhadap lingkungannya.

4.8.3. Perencanaan Gedung

“The building plan, in addition to responding to the commercial intentions of the building for example. enabling single, double or multiple tenancies, should reflect the patterns of life and culture of the place, and its climate. In part this involves an understanding of the spatial modalities of the people, the way they work, the way culture arranges privacy and community. This can be reflected, for example, in the plan configuration, the buildings depth, the position and layout of entrances and exits, the means of movement through and between spaces, the orientation and views as interpreted in the plan. The plan should also reflect air movement through the spaces and the provision of sunlight into the building.” Pada perencanaan gedung berdasarkan teori arsitektur bioklimatik yang dikemukakan oleh Yeang seharusnya mencerminkan pola kehidupan budaya setempat, dan iklimnya. Termasuk di dalamnya melibatkan spatial manusia seperti cara mereka bekerja, dan tatanan budaya. Hal ini dapat dipantulkan sebagai contoh konfigurasi perencanaan, lebar bangunan, posisi bangunan dan penempatan entrance, serta pergerakan dari ruang ke ruang. Perencanaan bangunan juga mencerminkan pergerakan udara dan cahaya yang masuk ke dalam bangunan.

4.8.4. Ruang Kerja

ARSITEKTUR BIOKLIMATIK 74 “Work spaces, even in a high-rise commercial development, have to have some degree of humanity, some degree of interest and some use of scale. For example, large skycourts and terraces might function as communal spaces as well as means of ventilation for the upper parts of the building.” Pada perencanaan ruang kerja gedung komersial tingkat tinggi harus memahami beberapa tingkatan manusia. Artinya manusia harus menjadi standar ukuran dalam perancangan ruang kerja untuk penentuan skala ukuran dan tingkat kepentingan.

4.8.5. Hal-hal yang dapat dipelajari

Prinsip-prinsip bioklimatic yang digunakan : o Penempatan core pada timur dan barat banngunan. o Permukaan bangunan terkecil terletak pada bagian timur dan barat, permukaan bangunan terbesar pada bagian utara dan selatan. o Penempatan bukaan lebih banyak ke utara dan selatan. o Penggunaa Balkon sebagai ruang sinar matahari. o Adanya terdapat ruang transisi pada tengah dan sekeliling bangunan sebagai ruang udara dan atrium.

4.9. Keterkaitan Tema dengan Judul