Kajian Paparan Panas Lingkungan Kerja Terhadap Kenyamanan Termal dan Produktivitas Kerja (Sub judul : Audit Termal Lingkungan Kerja Guna Efisiensi Penggunaan Energi dalam Ruangan)

  Similarity Index 13%

  

   paper text:

  2% match (Internet from 11-Oct-2017)

  

  2% match (Internet from 11-Oct-2017)

  

  2% match (Internet from 12-Jul-2018)

  

  3% match (Internet from 24-Aug-2018)

  4% match (Internet from 12-Jul-2018)

  Internet Sources: 13% Publications: 0% Student Papers: 0% Similarity by Source

   Turnitin Originality Report sources:

  ID: 1005102228 Word Count: 35890

  Processed on 20-Sep-2018 11:07 AM WIB

  gan_Kerja_Terhadap_Kenyamanan_Termal_dan_Produktivitas_Kerja.pdf by Anonymous From Listiani Nurul Huda (Penelitian Dosen 2018)

  5

  4

  3

  2

  1

  Bidang Ilmu: Rekayasa LAPORAN AKHIR PET{ELITIAN HIBAH BERSAING KAJIAI{ PAPARAN PAI{AS LINGKUNGAN KERJA TERIIADAP KENYAMANAN TERMAL DAN PRODUKTIVITAS I(ERJA: "Audit Termal Lingkungan Kerja Guna Efisiensi Penggunaan Energi Dalam Ruangan,, Tahun ke-3 dari rencana 3 tahun Dr.Eng.Ir. Listiani f,lurul Huda, MT Dr.Eng.Ir. Indra Nasution, MSc NIDN 0002046903 NIDI\ 0024106404 Dibiayai oleh DlPAUniversitas Sumater a lJtara sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Penugasan Penelitian Hibah Bersaing Tahun Anggaran 2013 Nomor 4267fr,JNs.1.R/KEUl20l3 tanggal 03 Juni 2013 FAKULTAS TEKNIK LINIVERSITAS STA4ATERA T]TARA MEDAN 20t3 HALAMAN PENGESAHAN Judul Kegiatan Peneliti / Pelaksana \ama Lengkap \-IDN Jabatan Fungsional Program Studi \omor HP Surel (e- mail) Anggota Peneliti (1) \ama Lengkap \IDN Perguruan Tinggi Ins'titusi Mitra (jika ada) \ama Institusi Mitra Kajian Paparan Panas Lingkungan Kerja Terhadap Kenyamanan Tennal dan Produktivitas Kerja (Sub judul : Audit Termal Lingkungan Kerja Guna Efisiensi Penggunaan Energi Dalam Ruangan) DT. Eng LISTIANI NURUL HUDA MT. 0002046903 Teknik Industri 08 1370575635 lnhuda@,yahoo.com Dr. Eng. Ir. TNDRA MT. 0024r06404 L]NIVERSITAS SUMATERA UTARA ^{lamat Penanggung Jawab Tahun Pelalsanaan Biaya Tahun Berjalan Biaya Keseluruhan Tahun ke 3 dari rencana 3 tahun Rp. 70.000.000,00 Rp. 150.000.000,00 r+5tffiffig.rIo, e-'ai-S1.y}B3\$ 6l] utE €29//.'/.rt 5 \\\ \\\\,11 -tP , MSME) (Dr. Eng LISTIANINURUL HUDA MT.) NTPNTK 1 96 90402199 s022A0 t (Prof. Dr.Ir. Harmein Nasution, MSIE) NrPArrK 19 520 525 | 98003 I 003

  RINGKASAN Audit Termal lingkungan kerja guna efisiensi penggunaan energi dalam ruangan adalah suatu proses analisis yang dilakukan terhadap kondisi lingkungan kerja di dalam ruangan untuk mengetahui pemborosan penggunaan energi. Pada penelitian di tahun ke-3 dana Hibah Bersaing ini, Audit Termal dilakukan di beberapa ruangan

  

  

  akan dipaparkan secara detail pada laporan ini. Kondisi panas dan tidak nyaman ditemukan pada ruangan yang diamati walaupun 2 PK–alat pendingin mekanis (air conditioning, AC) telah digunakan. Ketidaknyamanan tersebut mengakibatkan kebutuhan energi mahasiswa selama proses belajar mengajar menjadi lebih besar. Selain itu, penggunaan AC mengakibatkan terjadinya pemborosan penggunaan energi listrik akibat excess air yang berlebihan masuk ke dalam ruangan kelas dari pintu dan jendela kelas yang selalu dibiarkan terbuka.

  

  

  ruangan kelas menggunakan instrumen-instrumen pengukuran dan metoda kualitatif melalui penggunaan kuesioner termal yang diisi selama waktu pengamatan oleh para subjek. Standar Operasi Prosedur (SOP) Audit Termal yang dihasilkan berdasarkan hasil-hasil penelitian selama 2-tahun periode Hibah Bersaing sebelumnya digunakan di dalam pengolahan data. SOP tersebut meliputi 4-tahapan yaitu: Tahap 1). Perhitungan Beban Panas (Heat Load) per-Tenaga Kerja; Tahap 2). Perhitungan Hitung Beban Kerja per - Tenaga Kerja, Tahap 3).Perhitung Jam Kerja Tenaga Kerja, Tahap 4). Perhitung Tingkat Stress Pekerja akibat paparan panas yang terjadi. Pada kasus pengukuran di ruangan kelas pada tahun ke-3 pelaksanaan penelitian Hibah Bersaing ini, tahap ke-4 dari SOP Audit Termal tidak dilakukan karena subjek tidak secara terus menerus terpapar panas. Hasil yang diperoleh dianalisa berdasarkan standar SNI 03-6572-2001 tentang standar kenyamanan ruangan kelas, standar Nilai Ambang Batas (NAB) American Conference Govermental Industrial Hygiene (ACGIH) tentang iklim kerja, standar Effecctive Temperature (ET) dan Operative Temperature (T op ) American Society Heating Refrigerating Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) dan International Standard Organization (ISO) tentang nyaman-termal. Nilai persepsi para mahasiswa setelah rancangan perbaikan diprediksi menggunakan rumusan Predicted Mean Vote (PMV) dan Predicted Percentages Dissatisfied (PPD) Fanger. Subjek yang berpartisipasi dalm penelitian ini adalah sekitar 424-mahasiswa sebagai pengguna ruangan kelas. Hasil yang diperoleh tidak hanya untuk melakukan audit termal tetapi dikembangkan untuk mengetahui penggunaan energi dalam ruangan (energi tubuh dan energi listrik). Hasil penelitian yang diperoleh adalah temperatur ruang kelas berkisar antara

  

  Kondisi ini mengindikasikan bahwa ruangan kelas terpapar panas. Nilai ET dan T op adalah berkisar antara 26,07°C sampai 28,06°C dan 27,54°C sampai 29,97°C, secara berturutan. Hal ini mengindikasikan bahwa ruang kelas berada dalam zona panas-nyaman bukan optimal-nyaman berdasarkan SNI 03-6572-2001 dan sesui dengan rata-rata persepsi termal yang bernilai antara 0,5 sampai 1 (sensasi hangat). Jika hal ini tidak

  diperbaiki diperkirakan nilai PMV adalah 2 sampai 2,6 dan nilai PPD adalah 76,8% sampai 95,3% yang mengindikasikan naiknya persentasi ketidaknyamanan. Konsumsi energi para mahasiswa rata-rata adalah melebihi 200 kkal/jam, sehingga para mahsiswa membutuhkan energi ekstra untuk tetap berada di ruangan selama proses belajar mengajar. Rancangan perbaikan ruang kelas yang dilakukan adalah perbaikan ruang kelas secara engineering dan mangement control melalui penambahan daya AC dan pengaturan aliran udara dalam ruangan, pengurangan jumlah mahasiswa pengguna ruangan sebesar 45% serta regulasi setting temperatur AC pada range temperatur efektif sebesar 25 sampai 27 °C. Diharapkan dengan desain perbaikan yang dilakukan upaya penghematan energi melalui audit termal ruang kelas dapat berkesinambungan dilakukan. i Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 PRAKATA Penelitian Kajian Paparan Panas Lingkungan Kerja Terhadap Kenyamanan Termal Dan Produktivitas Kerja pada tahun ke-3 dana Hibah Bersaing ini dilakukan untuk meneliti mengenai Audit Termal Lingkungan Kerja Guna Efisiensi Penggunaan Energi Dalam Ruangan. Pemilihan sub judul ini dilakukan setelah menganalisa penggunaan Indeks Suhu Bola Basah (ISBB) yang diadopsi dari standar American Conference Govermental Industrial Hygiene (ACGIH) dan digunakan oleh Kementerian Tenaga Kerja sebagai alat ukur iklim kerja yang terpapar panas di beberapa industri manufaktur perlu dilakukan beberapa penyesuaian indikator. Penelitian mengenai hal ini telah dilakukan selama 2-tahun sebelumnya dan hasilnya berupa karya ilmiah telah dipublikasikan di beberapa jurnal dan prosiding Nasional dan Internasional serta berupa produk kalkulator Audit Termal yang dapat digunakan untuk menganalisa heat stress kondisi termal suatu ruangan yang terpapar panas. Pada tahun ke-3 penelitian ini dikembangkan untuk meneliti efek heat stress paparan panas terhadap para pengguna ruangan yang membutuhkan konsentrasi kerja lebih tinggi dibandingkan dengan para pekerja pabrik manufaktur serta meneliti penggunaan energi di dalam ruangan tersebut. Topik ini dipilih berdasarkan fenomena yang sering dialami peneliti sebagai dosen yang mengajar di ruangan kelas. Sering dijumpai ruangan kelas yang telah dilengkapi oleh alat pendingin mekanis atau air-conditioning (AC) tidak mampu menciptakan kondisi nyaman- optimal yang dapat mendukung produktivitas belajar mengajar dan cenderung kondisi ruangan kelas menciptakan rasa lelah setelah jam perkuliahan berakhir. Metoda yang digunakan dalam penelitian di tahun ke-3 ini banyak menggunakan metoda yang dihasilkan dari tahun sebelumnya yaitu Standar Operasi Prosedur (SOP) Audit Termal. Lokasi pengamatan difokuskan pada beberapa ruangan

  

  

  yag tidak dibedakan berdasarkan gender. Hasil yang diperoleh diharapkan dapat menjadi suatu masukan bagi pihak fakultas di dalam menentukan regulasi jumlah mahasiswa per-satuan luas kelas dan regulasi setting-temperature AC selama proses belajar-mengajar yang efisien tanpa mengorbankan rasa nyaman dosen dan mahasiswa. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini masih jauh dari sempurna dan masih banyak faktor yang harus dikembangkan guna penyempurnaan analisa audit termal suatu ruangan. Oleh karena itu masukan dan kritikan diperlukan untuk keberlangsungan penelitian selanjutnya. Akhirul kalam, peneliti mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada para tim DP2M Dikti yang telah mendanai penelitian ini dari tahun 2011, 2012 dan 2013. Semoga penelitian yang telah dilakukan dapat bermanfaat dan berguna. Serta terimakasih kepada para mahasiswa bimbingan terutama kepada Suriadi Tarigan yang telah banyak membantu pelaksanaan penelitian ini. Medan, 18 Desember 2013 Tim Peneliti ii Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN PENGESAHAN RINGKASAN ...................................................................................................... i PRAKATA ........................................................................................................... ii DAFTAR ISI ........................................................................................................ iii DAFTAR TABEL ................................................................................................ iv DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... v DAFTAR LAMPIRAN

  ........................................................................................ vii BAB 1. PENDAHULUAN ................................................................................... 1 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 4 BAB 3. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ......................................... 20 BAB 4. METODE PENELITIAN .......................................................................

  21 BAB 5. HASIL YANG DICAPAI ...................................................................... 27 BAB 6. RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA ............................................. 64 BAB 7. KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 65 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 66 LAMPIRAN .......................................................................................................... L-1 iii Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Aktivitas dan Kecepatan Metabolisme ............................................... 5 Tabel 2.2. Nilai Resistansi Clothing (Rcl) dari Beberapa Jenis dan Bahan 7 Pakaian ................................................................................................ Tabel 2.3. Keputusan Menteri Tenaga Kerja No. 51 Tahun 1999 12 Tentang NAB Iklim Kerja ISBB yang Diperkenankan (diadopsi dari ACGIH 1996) ............................................................. Tabel 2.4. Penafsiran Indeks Heat Stress (HSI) .................................................. 14 Tabel 5.1. Data Rata-rata Temperatur Udara (°C) ............................................... 28 Tabel 5.2. Data Rata-Rata Kelembaban Relatif (%) ........................................... 29 Tabel 5.3. Data Rata-Rata Kecepatan Udara (m/s) ............................................. 30 Tabel 5.4. Data Rata-Rata Suhu Basah, Suhu Kering Dan Suhu Bola ................ 31 Tabel 5.5. Data Personal Mahasiswa ........................................ 33 Tabel 5.6. Data Rata-Rata Total Insulation Clothing (I clo ) Mahasiswa .............. 34 Tabel 5.7. Data Rata-Rata Total Fisiologis Mahasiswa ...................................... 35 Tabel 5.8. Data Rata-Rata Total Sensasi Dan Preferensi Termal ....................... 36 Tabel 5.9. Data Rata-Rata Total Sensasi Dan Preferensi Aliran Udara ............. 37 Tabel

  5.10. Data Rata-Rata Total Kenyamanan Termal ...................................... 38 Tabel 5.11. Hasil Perhitungan Dubois Area ......................................................... 39 Tabel 5.12. Hasil Perhitungan Pengeluaran Energi .............................................. 40 Tabel 5.13. Hasil Perhitungan Metabolic Rate .................................................... 41 Tabel 5.14. Hasil Perhitungan Mean radiant Temperature (T mrt ) ......................... 42 Tabel 5.15. Hasil Perhitungan Effective Temperature (ET) .................................. 43 Tabel

  5.16. Hasil Perhitungan Operative Temperature (T op ) ............................... 44 Tabel 5.17. Kategori Beban Kerja Mahasiswa .................................................... 48 Tabel 5.18. Nilai Ambang Batas (NAB) Iklim Kerja Diadopsi 48 dari ACGIH 1996 .............................................................................. Tabel 5.19. Kategori Kenyamanan Termal Ruang Kelas .................................... 50 Tabel 5.20. Hasil Perhitungan Operative Temperature (T op ) ............................. 51 Tabel 5.21. Input Parameter Perhitungan PMV dan PPD .................................... 52 Tabel 5.22. Rekapitulasi Nilai PMV dan PPD ..................................................... 54

Tabel 5.23. Jumlah Mahasiswa Selama Waktu Pengamatan ............................... 56 Tabel 5.24. Kategori

  Beban Kerja Mahasiswa ................................................... 56 Tabel 5.25. Hasil Perhitungan Beban Daya Pengkondisian Udara ..................... 57 Tabel 5.26. Perbandingan Kondisi Aktual dengan Rancangan Perbaikan ........... 61 Tabel 5.27. Standar Intensitas Konsumsi Energi (IKE) ....................................... 61 iv Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 4.1. Kalkulator Audit Termal ................................................................ 14 Gambar 4.2. Monogram Koenigsberger ............................................................. 15 Gambar 4.3. Windows Microsoft Excell Perhitungan PMV dan PPD Rancangan Hakan Nilsson .............................................................. 18 Gambar 4.1. Roadmap Penelitian ......................................................................... 21 Gambar 4.2. Desain Penelitian ............................................................................ 22 Gambar 4.3. Kerangka Konseptual Penelitian ..................................................... 23 Gambar 4.4. Prosedur Pengumpulan Data Fisik, Fisiologis dan Psikologis ........ 25 Gambar 4.5. Langkah-Langkah Pengolahan Data dan Analisis Hasil ................ 26

Gambar 5.1. Lay-out dan Titik-Titik Pengukuran Termal Ruang Kelas .............. 27 Gambar 5.2. Grafik

  Temperatur Udara pada Titik-Titik Pengukuran ................. 28 Gambar 5.3. Grafik Kelembaban Relatif pada Titik-Titik Pengukuran ............... 29 Gambar 5.4. Grafik Kecepatan Udara Titik-Titik Pengukuran ............................ 30 Gambar 5.5. Grafik Suhu Basah, Suhu Kering Dan Suhu Bola pada Titik-Titik

  Pengukuran ............................................................ 32 Gambar 5.6. Grafik Data Total Personal Mahasiswa ........................................... 33 Gambar 5.7. Grafik Rata-Rata Total Insulation Clothing (Iclo) Mahasiswa .......

  34 Gambar 5.8. Grafik Rata-Rata Total DNI dan DNK Mahasiswa ........................ 35 Gambar 5.9. Grafik Rata-Rata Total Suhu Tubuh Mahasiswa ............................. 35 Gambar 5.10. Grafik Rata-Rata Total Sensasi Termal .......................................... 36 Gambar 5.11. Grafik Rata-Rata Total Preferensi Termal ...................................... 37 Gambar 5.12. Grafik Rata-Rata Total Sensasi Aliran Udara ................................

  37 Gambar 5.13. Grafik Rata-Rata Total Preferensi Aliran Udara ........................... 38 Gambar 5.14. Grafik Rata-Rata Total Kenyamanan Termal ................................ 38 Gambar 5.15. Grafik Rata-Rata Pengeluaran Energi ............................................ 40 Gambar 5.16. Grafik Mean Radiant Temperature ............................................... 42 Gambar 5.17. Grafik Temperatur Efektif Aktual................................................. 43 Gambar 5.18. Grafik Temperatur Operatif Aktual................................................ 44 Gambar 5.19. Grafik Perbandingan Kelembaban Relatif Aktual dengan Kelembaban Relatif Standar ......................................................... 45 Gambar 5.20. Nilai ISBB di Awal dan Akhir Kuliah .......................................... 48 Gambar 5.21. Grafik Perbandingan Temperatur Relatif Aktual dengan Temperatur Relatif Standar ......................................................... 50 v Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 DAFTAR GAMBAR (lanjutan) Gambar 5.22. Grafik Perbandingan Temperatur Relatif Operatif dengan Temperatur Operatif Standar ........................................................ Halaman Gambar

  5.23. Grafik Nilai PMV dan PPD .......................................................... 53 Gambar 5.24. Grafik Nilai PMV dan PPD Rancangan Perbaikan ...................... 62 51 vi Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Instrumen Penelitian .....................................................................

  L-1 Lampiran 2. Personalia Tenaga Peneliti dan Kualifikasinya ............................. L-5 Lampiran 3. HKI : SOP dan Kalkulator Audit Termal ................................... L-15 Lampiran 4. Artikel Ilmiah: SNTI 2013 ............................................................. L-17 Lampiran 5. Artikel Ilmiah CAE PEI 2013 ......................................................... L-29 Lampiran 6. Nara Sumber: Workshop PEI 2013 ............................................... L-40 Lampiran 7. Artikel Ilmiah : Dies Natalis FT USU ke-54 ................................... L-43 Lampiran 8. Artikel Ilmiah: Jurnal PETRA ....................................................... L-

  55 Lampiran 9. Draft Buku “Lingkungan Kerja” .................................................... L-68 Lampiran 10. Hasil Yang Dicapai. ....................................................................... L-70 Lampiran 11. Foto-Foto Penelitian ....................................................................... L-75 vii Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 BAB 1 PENDAHULUAN

  

  Berdasarkan hasil survey yang dilakukan oleh Environmental Protection Agency (EPA) pada tahun 2011 diperoleh bahwa

  

  yaitu sekitar 55% digunakan untuk kegiatan di dalam rumah mulai dari bangun pagi sampai bersiap-siap untuk pergi bekerja, belajar atau kegiatan lain; sekitar 33% kegiatan di ruang kerja, dan sekitar 4% kegiatan di ruangan tertutup lainnya. Sedangkan sekitar 8 % adalah kegiatan di luar ruangan. Data ini diperoleh EPA dari hasil survei yang dilakukan pada gedung-gedung perkantoran, gedung sekolah atau kelas playgroup,

  tempat-tempat kerja sukarelawan, dan rumah hunian. Berdasarkan data tersebut dapat diketahui bahwa kegiatan manusia sehari-hari minimal sekitar 33% atau sekitar 8 jam adalah berada di ruang kerja. Oleh karena itu kondisi ruang kerja untuk mendapatkan kinerja yang optimal harus memenuhi kriteria optimal- nyaman. Salah satunya adalah dengan melengkapi ruangan kerja dengan alat pendingin mekanis yang disebut air-conditioning (AC). Menurut American Society Heating Refrigerating Air-Conditioning Engineers

  

  Sehingga berdasarkan definisi ini, kenyamanan bersifat sangat subjektif dari para pengguna. Oleh karena itu menurut buku Ken Parsons (2004), kenyamanan termal melibatkan tiga aspek meliputi aspek fisik, fisiologis dan psikologis. Aspek fisik meliputi empat parameter yakni temperatur udara, temperatur radian, kelembaban dan kecepatan angin dan dua parameter yang bersifat personal yakni jenis pakaian dan jenis kegiatan. Aspek fisiologis meliputi metabolisme rata-rata dalam tubuh akibat aktivitas atau lingkungan dan aspek psikologis meliputi sensasi dan preferensi kondisi termal dari responden. Pada umumnya manusia akan melakukan penyeimbangan termal terhadap ketiga aspek tersebut untuk mendapatkan kenyamanan dalam bekerja. Menurut penelitian yang dilakukan oleh D.P. Wyon dalam R.Kosonen (2004) dinyatakan bahwa perbedaan 2°C antara temperatur udara dengan temperatur netral ruangan 1 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 akan mengakibatkan kehilangan produktivitas lebih dari 10% untuk pekerjaan berfikir. Selain itu kondisi termal yang tidak nyaman di dalam ruangan menurut Shinichi Tanabe (2005) dapat menyebabkan kelelahan dan hambatan dalam berfikir dan sakit kepala. Di sisi lain, penggunaan AC akan berdampak pada bertambahnya penggunaan energi (listrik). Pencampuran udara yang tidak baik antara udara dingin yang dihasilkan AC dengan udara yang terdapat dalam ruangan akan mengakibatkan terjadi peristiwa over cooling load. Jika peristiwa ini terjadi maka beban pemakaian energi listrik akan cenderung meningkat. Akibatnya adalah terjadi pemborosan pemakaian energi demi tercapainya kenyamanan termal. Peningkatan produktivitas kerja melalui perbaikan lingkungan termal telah dilakukan oleh beberapa peneliti, antara lain dengan studi kasus dari beberapa gedung seperti

  

  yang dapat diterima oleh para siswa melalui metode penilaian langsung dan tidak langsung adalah sebesar

  

  

  

  (OT). Menurut S. Tanabe (2005) menyatakan bahwa perpindahan panas secara konveksi terjadi diseluruh titik melalui aliran darah yang diperoleh dari pengamatan terhadap termal manikin yang memiliki 65 titik thermoregulasi dari 16 segmen tubuh termal manikin. Di samping penelitian untuk mengetahui personal- setting temperatur nyaman bagi para pengguna ruangan tersebut di atas, regulasi penghematan pemakaian energi dalam bangunan juga telah diatur oleh beberapa negara khusunya untuk ruangan kelas/kuliah.

  Antara lain di Taiwan, dimana regulasi setting temperatur ruangan ber-AC adalah 28°C walau mendapat keluhan dari para siswa karena tidak memenuhi kriteria kenyamanan yang ditetapkan oleh ASHRAE 55, sedangkan di Jepang adalah 27°C. Sementara di Indonesia regulasi ini belum ada. Kasus yang diamati dalam penelitian ini adalah fenomena munculnya ketidaknyamanan termal dalam beberapa

  

  

  diuraikan secara detail pada laporan ini. Rata-rata ukuran ruang kelas beraneka ragam yaitu sekitar 70 sampai 150 m 2 yang diisi oleh 40 sampai 70 orang mahasiswa. Umumnya ruang kelas diisi 2 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 dengan kursi kayu yang didesain menyatu dengan meja dan diperuntukkan bagi para mahasiswa, sepasang meja dan kursi untuk dosen, papan tulis, serta 1 set LCD yang tergantung di dalam ruangan. Masing-masing deretan kursi dan meja mahasiswa umumnya terpisah atas 2 sampai 3 blok dengan jarak masing-masing blok sekitar 60 cm untuk jalur keluar dan masuk ke dalam deretan kursi-meja. Beberapa ruang kuliah ini memiliki fasilitas pendingin ruangan (AC) yang rata- rata berjumlah 2 unit dengan kapasitas rata-rata masing- masing 1 PK yang beroperasi dengan baik. Pada beberapa ruangan terdapat kipas angin yang diletakkan pada bagian atas ruangan untuk membantu sirkulasi udara dalam ruang kuliah. Sistem pencahayaan ruang kuliah di Fakultas Teknik umumnya menggunakan lampu fluorescent dengan tingkat intensitas cahaya berkisar antara 100 sampai 220 lux. Jumlah lampu fluorescent bervariasi dalam ruang kuliah, rata-rata berkisar 12 buah lampu dengan daya masing-masing berkisar 40 watt. Output cahaya lampu fluorescent ini dapat dipengaruhi oleh temperatur ruangan dan kelembaban. Sedangkan Balas lampu fluorescent akan mengeluarkan cukup banyak panas yang dapat membebani alat pendingin mekanis ruangan. Selain itu, sinar matahari memasuki ruangan melalui

  

  berkisar 8 m 2 . Ketidaknyamanan termal di dalam ruang kuliah

  

  terjadi karena peristiwa over cooling akibat ketidakseimbangan antara luas ruang kelas dengan jumlah mahasiswa yang menggunakan ruangan tersebut. Alat pendingin ruangan yang tidak mampu mendinginkan ruangan akibat terjadinya peristiwa over excess air. Hal ini antara lain disebabkan oleh sistem ventilasi ruangan yang kurang baik, pintu ruang kuliah yang selalu terbuka ditambah proses metabolisme mahasiswa selama proses belajar mengajar. Percampuran udara yang tidak baik ini dapat mengakibatkan timbulnya paparan panas dalam kelas. Paparan panas yang terjadi akan berakumulasi dengan panas akibat cahaya lampu fluorescent dan balas yang digunakan dalam ruangan. Udara dingin tidak mampu berdistribusi secara merata keseluruh ruang kuliah. Berdasarkan pengamatan pendahuluan ketidaknyamanan termal ini sering menimbulkan rasa gerah bagi dosen dan mahasiswa selama proses belajar mengajar berlangsung dan cenderung menurunkan produktivitas kerja. 3 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Standar Operasi Prosedur (SOP) Audit Termal SOP Audit Termal disusun berdasarkan

  

  Stanton, bab 62 tentang Guidelines for Investigating Heat Stress dan buku Human Thermal Environments, Second edition by Ken Parsons tentang Heat Stress Indices dari hal 16 s/d 22. Adapun prosedur yang dikembangkan diuraikan berikut ini : 1. Hitung Beban Panas (Heat Load) per-Tenaga Kerja Adapun persamaan keseimbangan panas yang direkomendasikan ASHRAE (1989) adalah sebagai berikut: M – W = Q sk + Q res = (C + R + E sk ) + (C res + E res ) .................... 1) dimana : M : tingkat produksi energi metabolisme W : tingkat pekerjaan mekanik Q sk : total tingkat kehilangan panas melalui kulit Q res : total tingkat kehilangan panas melalui pernafasan C : tingkat kehilangan panas konvektif dari kulit R : tingkat kehilangan panas radiatif dari kulit E sk : tingkat kehilangan panas penguapan total dari kulit C res : tingkat kehilangan panas konvektif dari pernapasan E res : tingkat kehilangan panas penguapan dari pernapasan Dalam menghitung keseimbangan panas, maka perlu dihitung (C + R + E sk ) dan (C res + E res ). Nilai tingkat pekerjaan mekanik (W) biasanya diasumsikan dengan 0 artinya tidak ada terdapat pekerjaan yang dilakukan secara mekanik. Nilai M didapatkan dari tabel yang direkomendasikan oleh Neville Stanton yang ditunjukkan pada Tabel 2.1 berikut ini.Komponen-komponen yang digunakan dalam perhitungan Beban Panas (Heat Load) per- Tenaga Kerja a. Kehilangan panas dari kulit ( C + R + E sk ) Perhitungan kehilangan panas dari kulit dapat dilakukan dengan menghitung kehilangan panas sensible (C+R) dan kehilangan panas yang menguap dari kulit (E sk ) 4 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 i. Kehilangan panas sensible ( C + R) C = fcl hc (tcl –ta) ............................................................................ 2) R = fcl hc (tcl

• – tr) ............................................................................ 3) C + R = fcl h (tcl – to) ....................................................................... 4) dimana : .............................................................. 5) dan h = hr + hc ........................................................................... 6) Transfer panas aktual melalui baju yang dipakai baik secara konduksi, konveksi dan radiasi dikombinasikan ke dalam nilai resistansi termal R cl , maka : ......................................................... ...... 7) dikarenakan perhitungan t cl yang membutuhkan perhitungan teknik iterasi yang rumit, maka dengan mengkombinasikan persamaan 4) dan 7) dapat digantikan nilai t cl dalam menghitung C+R melalui persamaan: ................................................. 8) Tabel 2.1. Aktivitas dan Kecepatan Metabolisme No Aktivitas Satuan Met W/m 2 1 Berbaring 0.8 46 2 Duduk Tenang 1.0 58 3 Tukang jam 1.1 65 4 Berdiri santai 1.2 70 5 Aktivitas biasa ( kantor, rumah tangga, sekolah) 1.2 70 6 Menyetir mobil 1.4 80 7 Pekerja grafis – tukang jilid 1.5 85 8 Berdiri, aktivitas ringan(belanja, lab, industry

  ringan) 1.6 93 9 Guru, mengajar didepan kelas 1.6 95 10 Kerja rumah tangga (cukur, mencuci, berpakaian) 1.7 100 11 Berjalan di dataran, 2 km/jam 1.9 110 12 Berdiri, aktivitas sedang (menjaga took, rumah tangga) 2.0 116 13 Industri bangunan, memasang bata (bata 15,3 Kg) 2.2 125 5 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 Tabel 2.1. Aktivitas dan Kecepatan Metabolisme (lanjutan) No Aktivitas Satuan 14 Berdiri mencuci piring 2.5 145 15 Kerja rumah tangga- mengumpulkan daun di halaman 2.9 170 16 Kerja rumah tangga – mencuci dengan tangan dan menyetrika (120-220W/m 2 ) 2.9 170 17 Besi dan baja- menuang, mencetak 3.0 175 18 Industri bangunan – membentuk cetakan 3.1 180 Berjalan di dataran, 5 km/jam 3.4 200 20 Kehutanan – memotong dengan gergaji satu tangan 3.5 205 21 Pertanian – membajak dengan kuda 4.0 235 22 Industri bangunan – mengisi pencampuran semen dengan spesi dan batu 4.7 275 23 Olah raga

• – meluncur di atas es, 18 km/jam 6.2 360 24 Peranian – menggali dengan cangkul (24 angkatan/menit) 6.5 380 25 Olah raga – ski diantara 18 km/jam 7.0 405 26 Kehutanan – bekerja dengan kapak (2 kg, 33 ayunan/menit) 8.6 500 27 Olah raga – lari 15 km/jam 9.5 550 Sumber: Neville Stanton & Auliciems, Andris and Steven V. Szokolay di mana f cl : Faktor area pakaian. Area permukaan dari tubuh yang tertutupi A cl , dibagi dengan area permukaan tubuh yang telanjang/terbuka AD (ND) hc : Koefisien transfer panas konveksi (W m-2K-1) hr : Koefisien transfer panas radiasi linear (W m-2K-1) h : Koefisien transfer panas gabungan (W m -2 K -1 ) to : Temperatur operatif (°C) tr : Temperatur radian rata-rata (°C) ta : Temperatur udara (°C) t cl : Suhu rata-rata pada tubuh yang berpakaian (°C) t sk : Temperatur kulit rata-rata (°C) Rcl: Resistensi termal dari pakaian (m2K W-1) Nilai tr diperoleh dari rumus yang ditunjukkan pada persamaan 9)

  atau 10, atau 11) yang ditentukan oleh besaran kecepatan angin (v); Nilai ta diperoleh dari hasil pengukuran di ruang kerja. Sedangkan nilai R cl diperoleh dari hasil estimasi menggunakan tabel R cl seperti ditunjukkan pada Tabel 2.2. 6 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 Tabel 2.2. Nilai Resistansi Clothing (R cl ) Dari Beberapa Jenis dan Bahan Pakaian Jenis Pakaian Resistansi Clothing (R cl ) Jenis Pakaian Resistansi Clothing (R cl ) Insulasi Tinggi / Pakaian Dalam fiberpelt Celana Dalam 0,03 Boiler suit 0,90 Celana dalam berkaki panjang 0,10 Celana 0,35 Singlet 0,04 Rompi 0,20 Kaos 0,09 Pakaian Luar Kemeja berlengan panjang 0,12 Mantel 0,60 Celana dalam dan bra 0,03 Jaket 0,55 Kemeja / blus Parka 0,70 Lengan panjang 0,15 Keseluruhan fiber-pelt 0,55 Tebal, lengan panjang 0,20 Lain-lain Normal, lengan panjang 0,25 Kaus kaki 0,02 Kemeja, planel, lengan panjang 0,30 Kaus kaki tebal sepanjang pergelangan 0,05 kaki Blus tipis, lengan panjang 0,15 Kaus kaki tebal panjang 0,10 Celana Stoking nilon 0,03 Pendek 0,06 Sepatu (bersol tipis) 0,02 Tebal 0,20 Sepatu (bersol tebal) 0,04 Normal 0,25 Sepatu bot 0,10 Planel 0,28 Sarung Tangan 0,05 Jaket musim panas 0,25 Jaket 0,35 Blazer 0,30 Sumber: Ken Parsons, Human Thermal Environmental Secara perhitungan, tr dapat dihitung dengan persamaan: tr untuk v = 0 m/s atau mendekati 0 m/s , ............................................................. 9) tr untuk v ≤ 0,15 m/s atau mendekati 0 m/s t r t g 0, 5 10 0, 5 - .............. 10) tr untuk v > 0,15 m/s 1,1 10 v t r t 0, g d 0, t g- t a 0, 5 - , untuk v > 0,15 m/s........... 11) 7 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 Rata-rata temperatur kulit (t sk ) dapat diestimasi sebagai suatu nilai konstan (misal sekitar 330C untuk kenyamanan dan 360C untuk kondisi stress). Nilai hc untuk orang duduk (seated person) : hc = 8.3v0.6 for 0.2 < v < 4.0 hc = 3.1 for 0 < v < 0.2 dimana v adalah kecepatan angin dalam ms -1 . Transfer radiasi panas dengan koefisien radiasi hr ditunjukkan pada persamaan berikut: Ar ? tcl ? tr ? hr ? 4?? ?273.2 ? Ad 2 ? .............................................12) ? ? dimana, ? = bagian yang dikeluarkan dari permukaan badan (ND) ? sering diasumsikan sebesar 0.95 sampai 1.0 σ = ketetapan Stefan-Boltzmann, 5.67 x 10 -8 (Wm -2 k -4 ) Ar = pemancaran efektif dari badan (m2) AD = luas permukaan tubuh / dubois area (m2) dengan persamaan, 3 AD = 0,202 x W0,425 x H0,725, ………………......................... 13) dimana, W = berat badan (kg) H=tinggi badan (m) Nilai Ar/AD dapat diperkirakan sebesar 0.70 untuk orang yang duduk dan 0.73 untuk orang yang berdiri yang digunakan sebagai parameter dasar; Pada perhitungan t cl yang ditunjukkan pada rumus 7), perhitungan dilakukan dengan teknik iterasi. Sedangkan nilai hr dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 12 tetapi dapat juga diestimasi sebesar 4.7 Wm -2 K -1 untuk kondisi “typical indoor” atau kondisi normal dalam ruangan. ii. Kerugian Panas yang Menguap dari Kulit (E sk ) ASHRAE (1997) memberikan persamaan E sk sebagai berikut: w( Psk, s ? Pa ) Esk ? ? 1 ? ?Re. cl ? ? ? f cl he ? dimana: 8 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 .............................................. 14) Pa = tekanan uap air pada udara ambien (kPa) P sk,s = tekanan uap air pada kulit, biasanya diasumsikan sebagai uap air jenuh yang terkandung dalam temperatur kulit, t sk (kPa) R e,cl = resistansi koefisien transfer evaporasi/penguapan panas lapisan pakaian (m 2 kPa W -1 ) he = koefisien tranfer evaporasi/penguapan panas (Wm-2kPa-1) w = kebasahan kulit. Fraksi dari kebasahan kulit (ND) he dihitung menggunakan persamaan Lewis correlation he = LR hc. Rumusan ini merupakan pengembangan dari rumusan kesetimbangan panas tubuh pada persamaan 1) yang memasukkan faktor transfer panas akibat udara kering (dry) dan proses evaporasi/penguapan. Nilai Pa dapat diperoleh dengan menggunakan rumus berikut: Pa = Rh x e 18,956 – (4030,18 / (ta+ 235)) ................................. 15) Nilai R e,cl adalah parameter dasar yang dapat ditentukan dari Tabel 2.

  Sedangkan nilai P sk,s dihitung menggunakan persamaan Antoine yang ditunjukkan sebagai berikut: ( …………….................... 16) dengan nilai rata-rata temperatur kulit (t sk ) yang dianggap konstan atau dihitung dnegan menggunakan model dinamis termal regulasi. Tingkat kebasahan kulit bervariasi nilainya dari 0,06 jika hanya terjadi proses difusi air secara alami pada kulit (E dif ), hingga nilai 1.0 pada saat kulit benar-benar berada pada kondisi basah dan mengalami maksimum evaporasi (E max ). (E max ) dapat dihitung dengan memberikan nilai w = 1.0 pada persamaan 14), sedangkan tingkat kebasahan kulit dapat dihitung dari persamaan berikut: Ersw w ? 0.06 ? 0.94 Emax ............................................... 17) dimana E rsw = M rsw + h fg ............................................... 18) dan h fg = panas dari uap air = 2430 kJkg -1 pada temperatur 30°C M rsw = keringat yang disimpan (kgs -1 m -2 ) E max dapat didapat dari persamaan 14. 9 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 Evaporasi atau penguapan kulit dan tingkat kebasahan

  kulit sering dihitung dari persamaan keseimbangan panas dalam bentuk W req (kebasahan yang diperlukan) atau E req (evaporasi yang dibutuhkan) untuk menjaga tubuh dalam kondisi panas yang seimbang. Kedua nilai W req dan E req dapat dihitung dengan menentukan E rsw menggunakan persamaan 18) dan juga rumusan 19) berikut: Mrsw= 4.7 x 10 - 5 WSIGb exp W SIG,k 10.7 dimana nilai n menunujukkan kondisi netral dan, ............................................................19) WSIGb = tb – tb,n W SIGsk = t sk – t sk,n untuk tb > tb,n untuk t sk > t sk , n dan temperatur tubuh tb = αtsk + (1- α) tcr. α merupakan nilai rata-rata dari temperatur kulit dan temperatur ini (core temperature) dengan nilai α tergantung derjat pengembangan pembuluh darah (vasolidation) yaitu : t sk,n = 33.7 0 C untuk temperatur kulit orang dalam kondisi netral a t cr,n = 36.8 0 C untuk temperatur inti (core temperature) dalam kondisi netral nilai α = 0.2 untuk kondisi seimbang secara termal, sedangkan nilai α= 0.1 dalam kondisi pembuluh darah mengalami pengembangan (vasodilation) dan nilai α= 0.33 dalam kondisi pembuluh darah mengalami penyempitan (vasoconstriction).

  Dari nilai-nilai kondisi temperatur kulit di atas dapat ditentukan nilai temperatur tubuh dengan kondisi netral atau t b,n dengan perhitungan sebagai berikut: T b,n = (0.2 x 33.7) + (0.8 x 36.8) = 36.18 0 C b. Panas yang hilang akibat Proses Pernafasan (C res + E res ) Kehilangan panas (heat loss) akibat proses pernafasan disebabkan oleh terjadinya proses transfer panas oleh udara dingin yang dihirup (inhale), dipanaskan oleh temperatur inti pada paru-paru, dan ditransfer kembali ke udara melalui proses pelepasan (exhale) yang dinotasikan sebagai C res . Catatan: udara yang masuk ke dalam tubuh akan dilembabkan (sampai titik jenuh) di dalam paru-paru. Ketika tubuh mengeluarkan udara pada proses pernafasan akan terdapat sejumlah massa yang ditransfer dari temperatur inti ke lingkungan luar yang disebut E res . 10 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 ASHRAE (1997) memberi persamaan untuk total kehilangan panas akibat proses pernafasan sebagai berikut : Cres + Eres =[0.0014 M (34 - ta) + 0.0173M (5.87 - Pa)].........................................20) AD dihitung sesuai persamaan 13 dan nilai-nilai dari Pa dalam kPa, M dalam Wm-2 dan ta dalam Celcius adalah merupakan parameter-parameter dasar yang diukur dan ditentukan oleh tabel. 2. Hitung Beban Kerja per -Tenaga Kerja Atau hitung beban kerja setiap operator menggunakan rumus : Y = 1,80411 ? 0,0229038 X + 4,71711 . 10 -4 X 2 ……………....... 21) dimana: Y = Energi (kkal/menit) X = Kecepatan denyut jantung (denyut/menit) Diambil dari Perhitungan beban kerja pada operator dilakukan dengan menggunakan pendekatan fisiologi, yaitu metode penilaian secara langsung yang rumusnya adalah: Kategori beban kerja berdasarkan konsumsi energi adalah sebagai berikut: Beban kerja ringan Beban kerja sedang Beban kerja berat : 100?200 kkal/jam : >200?350 kkal/jam : >350?500 kkal/jam Contoh : Diketahui: X (DNK) = 89 Maka: Y = 1,80411 ? 0,0229038 X + 4,71711 . 10 -4 X 2 Y = 1,80411 ? 0,0229038 (89) + 4,71711 . 10 -4 (89) 2 Y = 3,502 Kkal/menit =210,12 Kkal/jam ? kategori : sedang 3. Hitung Jam Kerja Tenaga Kerja Jam kerja tenaga kerja dihitung berdasarkan perhitungan Indeks Suhu Bola Basah (ISBB). Rumus ISBB atau Wet Bulb Globe Temperature, WBGT diperoleh

  

  Stanton, et al hal. 62-3 poin 62.4.1 yang diambil dari ISO 7243 (1989) dan ACGIH (1992). Walaupun metoda ini banyak digunakan di Amerika untuk mengetahui tingkat heat stress dan dalam bahasa Indonesia disebut Indeks Suhu Bola Basah (ISBB) yang kemudian diadopsi oleh 11 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 Kementerian Tenaga Kerja seperti ditunjukkan pada Tabel 2.3. Rumus-Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut: Untuk kondisi di dalam dan luar ruangan tanpa beban radiasi matahari, maka: ISBB : 0,7 suhu basah alami + 0,3 suhu bola ......……................ 22) Untuk kondisi luar ruangan dengan beban radiasi matahari, ISBB = 0,7 suhu basah alami + 0,2 suhu bola + 0,1 suhu kering ........23) Tabel 2.3. Keputusan Menteri Tenaga Kerja No. 51 Tahun 1999 Tentang NAB Iklim Kerja ISBB yang Diperkenankan (diadopsi dari ACGIH 1996) Pengukuran Waktu Kerja setiap Jam Indeks Suhu Bola Basah (ISBB) O C Waktu Kerja Waktu Istirahat Beban Kerja Ringan Sedang Berat Beban kerja terus-menerus (8 jam/hari) - 30,0 26,7 25,0 75% 25% 30,6 28,0 25,9 50% 50% 31,4 29,4 27,9 25% 75% 32,2 31,1 30,0 Sumber: Surat

  

  4. Hitung Tingkat Stress Pekerja akibat Efek Termal Tingkat stress pekerja dihitung menggunakan Indeks Stress akibat Panas atau Heat Stress Indeks (HSI). Prosedur perhitungan HSI adalah sebagai berikut: a. Hitung Mean Radian Temperatur (t r ), dengan rumus 9) sampai 11) sebelumnya. , untuk v = 0 m/s atau mendekati 0 m/s. t r t g 0, 5 10 0, 5 - , untuk v ≤ 0,15 t r t g 1,1 10 v 0, d 0, t g- t a 0, 5 - , untuk v > 0,15 m/s dimana: ta = Temperatur Udara (oC) tg = Temperatur Globe (oC) v = Kecepatan Angin (m/s) Emmisivitas (untuk standar globe digunakan 0,95) d = Diameter globe (untuk standar globe digunakan 0,15) 12 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 b. Hitung Tekanan Udara [P a ] (kPa) dengan rumus Pa = Rh x e 18,956 – (4030,18 / (ta+ 235)) ................................ 24) dimana, Rh = Kelembaban (%) c. Hitung Radiaton Loss (R), dengan rumus R = k 1 (35-t r ) Wm -2 , .......................................................... 25) dimana, k 1 = faktor pengali radiasi. (k 1 clothed =4,4 dan k 1 unclothed = 7,3) d. HitungConvection Loss (C), dengan rumus C = k 2 v 0.6 (35-t a ) Wm -2 , .............................................................. 26) dimana, k 2 = faktor pengali konveksi.( k 2 clothed =4,6 dan k 2 unclothed = 7,6) e. Hitung Maximum Evaporative Loss (E max ), dengan rumus E max = k 3 v 0.6 (56-P a ) Wm -2 , ..................................................... 27) dimana k 3 = faktor pengali evaporasi. (k 3 clothed = 7,0 dan k 3 unclothed = 11,7) f. Hitung Required Sweat Loss (E req ), dengan rumus E req = M – R - C .................................................................... 28) dimana, M = Metabolic Rate; R = Radiation Loss ; C = Convection Loss Sehingga didapat nilai Heat Stress Index (HSI), dengan rumus: HSI = (E req / E max )x100% ...................................................... 29) Berdasarkan hasil nilai HSI efek dari paparan panas yang terjadi dapat dilihat berdasarkan Tabel 2.4. 13 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 Tabel 2.4. Penafsiran Indeks Heat Stress (HSI) NO HSI (%) EFEK UNTUK 8 JAM PAPARAN ATAU LEBIH 1 -20 Terjadi tekanan dingin 2 0 Tidak ada tekanan panas 3 10-30 Tekanan panas yang rendah (memberikan efek kecil untuk pekerjaan fisik dan memungkinkan juga untuk pekerjaan yang membutuhkan ketelitian) 4 40-60 Tekanan panas yang mengganggu, akan membahayakan kesehatan jika kondisi badan tidak fit (membutuhkan penyesuaian) 5 70-90 Tekanan panas yang sangat mengganggu dan berbahaya untuk kesehatan (dianjurkan untuk meminum air putih sebanyak- banyaknya dan mengkonsumsi garam secukupnya) 6 100 Tekanan maksimum untuk badan yang fit dan sudah penyesuaian 7 di atas 100 Batas atas dan akan menaikkan temperatur tubuh sedikit demi sedikit. SOP Audit Termal di atas dapat dihitung dengan menggunakan kalkulator Audit Termal yang dihasilkan pada penelitian ini seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1. Gambar 2.1. Kalkulator Audit Termal 14 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 2.2. Effective Temperature (ET)

  

  

  merupakan indeks lingkungan yang menggabungkan temperatur dan kelembaban udara menjadi satu indeks yang mempunyai arti bahwa pada temperatur tersebut respon dari orang pada kondisi tersebut adalah sama, meskipun mempunyai temperatur dan kelembaban yang berbeda, tetapi keduanya harus mempunyai kecepatan udara yang sama. Zona kenyamanan termal untuk daerah tropis dapat dibagi menjadi: Sejuk Nyaman, antara temperatur efektif 20,5°C~22,8°C Nyaman Optimal, antara temperatur efektif 22,8°C~25,8°C Hangat Nyaman, antara temperatur efektif 25,8°C~27,1°C Penentuan nilai Effective Temperature (ET) atau temperatur efektif dapat menggunakan monogram Koenigsberger yang memadukan suhu basah, suhu kering dan kecepatan udara. Gambar 2.2. Monogram Koenigsberger Andris Auliciems

  dan Steven V. Szokolay menghitung Effective Temperature (ET) dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: ET = T db – 0.4(T db – 10)(1-RH/100) .................................................. 30) dengan: ET=Temperatur efektif (°C) ; RH= Kelembaban relatif (%) ; T db = Suhu kering (°C) 15 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 2.3.

  

  

  Temperatur operatif merupakan temperatur rata-rata dari temperatur radiasi rata-rata dan temperatur udara kering ruangan untuk kecepatan udara yang rendah ( Va = 0,1 m/s). Untuk kecepatan udara yang lebih besar perhitungan temperatur operatif dapat menggunakan persamaan sebagai berikut: T op = A.T a + (1- A).T mrt .................................................................... 31) dengan: T op = Temperatur operatif (°C) T a T mrt = Temperatur udara (°C) = Temperatur radiasi rata-rata (°C) Nilai A = 0,5 untuk Va<0,2 m/det; A = 0,6 untuk 0,2 m/det <Va<0,6 m/det; A = 0,7 untuk 0,6 m/det <Va<0,2 m/det. Batas kenyamanan termal temperatur operatif musim dingin berkisar antara 20°C sampai 23,5°C pada kelembaban udara relatif 60% dan berkisar antara 20,5°C sampai 24,5°C pada 20°C titik jenuh dan dibatasi oleh temperatur efektif 20°C sampai 23,5°C. Batas kenyamanan termal temperatur operatif musim panas berkisar antara 22,5°C sampai 26°C pada kelembaban udara relatif 60% dan berkisar antara 23,5°C sampai 27°C pada 20°C titik jenuh dan dibatasi oleh temperatur efektif 23°C sampai 26°C. Untuk perancangan umumnya diambil 25°C±1°C. 2.4. Indeks Predicted Mean Vote (PMV) dan Predicted Percentage Dissatisfied (PPD) Profesor P.O. Fanger (1970) dalam Stanton et al (2005) telah membuat skala dan rumus untuk menilai tingkat kenyamanan ruangan. Dia membuat skala PMV (Predicted Mean Vote) dan PPD (Predicted Percentage Dissatisfied). Rumus yang dipakai dalam mencari PMV adalah: ?0,036M PMV = (0,303e ? 0,028){( M ?W) ? H ? E ? C ? E ........................... 32) c res res a ? ? ? ? ? ? E c = ?3 3,05x10 x 5733 ? 699( M ?W) ? p ? 0,42x ( M ?W) ? 58,15 .............. 33) C res = 0,0014M(34 ? ta) ....................................................................... ...... 34) E res = 5 ............................................................ 35) 1,72 10 M(5867 ? pa) 16 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke- 3, 2013 dimana temperatur permukaan pakaian (t cl ) adalah: ?8 4 4 t cl = 35,7 ? 0,028( M ?W ) ? Icl (396x10 ) fcl[( tcl ? 273) ? ?tr ? 273? ? ............... 36) I f h(t ?ta)] cl cl cl t sk = 35,7 - 0,028(M-W) ........................................................................................ 37) dimana perpindahan panas konveksi (h c ) dilakukan dengan pemilihan nilai yang sesuai yaitu: 2,38( t h c ? 12,1 v c 0,25 cl ? ta) { ar ar 0,25 untuk 2,38( tcl ? ta) ?12,1 var ............................ 38) 0,25 untuk 2,38( tcl ? ta) ?12,1 v Dimana rasio permukaan pekerja ketika berpakaian, dengan area permukaan ketika tidak berpakaian dilakukan dengan pemilihan nilai yang sesuai yaitu: f cl 1,00+1,29I cl untuk I cl ≤ 0,0 m 2o C/W ? 1,05+0,65 cl untuk I cl ≥ 0,0 m 2o C/W ....................................... 39) dimana: PMV = Predicted Mean Vote M = Metabolic rate, faktor metabolisme tubuh (W/m 2 ) W = External work, sama dengan nol untuk banyak aktifitas (W/m 2 ) I cl = Thermal resistance of clothing, faktor pakaian yang dipakai (clo) f cl = Faktor area pakaian ta = Temperatur udara (°C) tr = Faktor radiasi matahari (°C) Var = Kecepatan udara (m/s) = Kelembaban (Pa) hc = Koefisien panas konveksi (W/m2K) t cl = Temperatur permukaan pakaian (°C) Ec = Pertukaran panas penguapan kulit saat sensasi netral (W/m2) C res = Pertukaran panas konvveksi (W/m 2 ) E res = Pertukaran panas evaporasi (W/m 2 ) H = Kehilangan panas melalui kulit (W/m 2 ) Perhitungan PMV dan PPD sangat tidak praktis secara manual karena harus melakukan perhitungan iterasi. Hakan Nilsson dari Departemen Teknologi dan Lingkungan Bangunan, Laboratorium Ventilasi dan Kualitas Udara Universitas Gavle telah membuat formulasi pada Spreadsheet Microsoft Excel untuk menghitung PMV dan PPD. 17 Laporan Akhir Hibah Bersaing Tahun ke-3, 2013 Gambar 2.3. Windows Microsoft Excel Perhitungan PMV dan PPD Rancangan