Pengaruh Ventilasi Alami terhadap Kualitas Udara (Konsentrasi CO2) di Ruangan Kelas

  PENGARUH VENTILASI ALAMI TERHADAP KUALITAS UDARA (KONSENTRASI CO 2 ) DI RUANGAN KELAS SKRIPSI OLEH SHARA CHINTIA

  100406045 DEPARTEMEN ARSITEKTUR FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

  PENGARUH VENTILASI ALAMI TERHADAP KUALITAS UDARA (KONSENTRASI CO 2 ) DI RUANGAN KELAS SKRIPSI

  Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Dalam Departemen Arsitektur

  Pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

  Oleh

SHARA CHINTIA 100406045 DEPARTEMEN ARSITEKTUR FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

  

PERNYATAAN

  PENGARUH VENTILASI ALAMI TERHADAP KUALITAS UDARA (KONSENTRASI CO

  2 )

  DI RUANGAN KELAS SKRIPSI Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Medan, 14 Juli 2014 Shara Chintia Judul Skripsi : Pengaruh Ventilasi Alami terhadap Kualitas Udara (Konsentrasi CO

  2 ) di Ruangan Kelas

  Nama Mahasiswa : Shara Chintia Nomor Pokok : 100406045 Departemen : Arsitektur

  Menyetujui Dosen Pembimbing Ir. Basaria Talarosha, M.T.

  Koordinator Skripsi, Ketua Program Studi, Dr. Ir. Dwira Nirfalini Aulia, M.Sc Ir. N. Vinky Rahman, M.T.

  Tanggal Lulus : 14 Juli 2014

  Telah diuji pada Tanggal : 14 Juli 2014

  Panitia Penguji Skripsi Ketua Komisi Penguji : Ir. Basaria Talarosha, M.T.

  Anggota Komisi Penguji : 1. Yulesta Putra, S.T., M.Sc.

  2. Firman Eddy, S.T., M.T.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh kelulusan sarjana teknik Departemen Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  Penulis mengucapkan terima kasih sebesar

• – besarnya kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1.

  Ir. Basaria Talarosha, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah memperhatikan, membimbing, dan meluangkan waktu beliau serta meminjamkan alat CO

  2 meter kepada penulis selama masa penelitian sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis ilmiah ini.

  2. Yulesta Putra, S.T., M.Sc. dan Firman Eddy, S.T., M.T., selaku dosen penguji yang telah membimbing dan memberikan banyak masukan yang berharga kepada penulis dalam penyempurnaan penulisan karya ilmiah ini.

  3. Ir. N. Vinky Rahman, M.T. dan Ir. Rudolf Sitorus, M.L.A., selaku Ketua dan Sekretaris Jurusan Departemen Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara atas bimbingan selama perkuliahan hingga penyelesaian studi dan juga penulisan karya tulis ilmiah ini.

  4. Dr. Ir. Dwira N. Aulia, M.Sc. dan Ir. Bauni Hamid, M.DesS, Ph.D, selaku dosen koordinator, serta seluruf staf pengajar Departemen Arsitektur atas bimbingan selama masa perkuliahan, tata cara penulisan skripsi, serta memantau progress skripsi penulis.

5. Ibu kepala sekolah SDN 066048 dan SDN 066049 atas sambutan yang hangat dan telah memberikan izin dan membantu selama proses penelitian.

  6. Wali kelas II dan VA di SDN 066049 yang telah membantu selama proses penelitian dengan mengizinkan dan mengakomodasi tempat untuk melakukan penelitian. vii

  7. Para staf pengurus dan staf pengajar yang lainnya di SDN 066049 yang turut membantu dan mendukung selama proses penelitian. Siswa-siswi kelas II dan kelas VA yang rela untuk berpindah-pindah tempat duduk dan membantu menjaga alat ukur.

  8. Ayah, Ibu, dan seluruh anggota keluarga penulis yang selalu memotivasi, mendukung dan mengantar-jemput penulis selama masa perkuliahan.

  9. Sherly Chandra yang telah bersedia meminjamkan alat ukur anemometer dan memberikan arahan cara pemakaian anemometer.

  10. Teman – teman sekelompok dosen pembimbing, Melia, Jenny, dan Meliana sebagai teman senasib seperjuangan selama masa penelitian.

  11. Seluruh pihak yang telah membantu, baik secara moril maupun materiil, yang tidak bisa disebutkan satu persatu dalam proses penelitian dan penyusunan skripsi ini. Penulis sadar bahwa skripsi ini masih banyak memiliki kekurangan, namun demikian semoga karya tulis ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.

  Medan, 14 Juli 2014 Penulis

  Shara Chintia

  

ABSTRAK

  Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh sistem ventilasi alami terhadap kualitas udara (konsentrasi CO

  2 ) yang dilakukan pada sekolah

  dasar dengan mengkondisikan kelas dalam 2 sistem ventilasi yang berbeda, yaitu sistem ventilasi silang (cross ventilation) dan sistem ventilasi single-sided. Penelitian dilakukan selama masa belajar (07.30

• –12.05) dengan pintu tetap dibiarkan terbuka. Selain dilakukan pengukuran terhadap laju ventilasi dan konsentrasi CO

  2 , juga dilakukan observasi terhadap perubahan aktivitas dan

  jumlah pengguna ruangan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju ventilasi mempengaruhi konsentrasi CO di dalam ruangan, namun cenderung dipengaruhi

  2

  oleh aktivitas dan jumlah siswa. Meskipun tidak terdapat perbedaan yang signifikan dari kedua sistem ventilasi, namun konsentrasi CO

  2 pada sistem

  ventilasi cross lebih rendah daripada single-sided. Ketika ruangan dikondisikan dalam keadaan tidak berventilasi dengan kondisi yang sama, maka konsentrasi CO dari hasil perhitungan dengan mengabaikan infiltrasi akan mencapai 1.620

  2 ppm ada masa belajar.

  Kata kunci: ventilasi alami, kualitas udara (IAQ), konsentrasi CO 2 , cross ventilation, single-sided ventilation

  ABSTRACT This study aims to determine about natural ventilation effect towards indoor air quality (CO

  2 concentration), which was carried out in a primary class that was set in two different ventilation systems, cross ventilation and single-sided

ventilation. This research was conducted during study period (07.30 a.m – 12.05

p.m) with the door left open. Ventilation rate and CO concentration were

  2 observed, and so did the changes in activity and occupant. The results shows that ventilation rate do have effect on CO

  2 concentration inside the room (classroom), but more likely influenced by activity and occupant. The two ventilation systems do not show a significant difference, but cross ventilation system provide lower CO concentration than single-sided ventilation. And when the room was

  2 conditioned un-ventilated on the same classroom with same the condition (by ignoring the possibility of infiltration), CO

  2 concentration would reach 1.620 ppm during 4,5 hours of study period.

  Keywords: natural ventilation, indoor air quality (IAQ), CO concentration,, cross

  2 ventilation, single sided-ventilation

  

DAFTAR ISI

HA LAMAN JUDUL……………………………………………………… i SURAT PERNYATAAN…………………………………………………. iii LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………. iv KATA PENGANTAR…………………………………………………….. vi ABSTRAK ………………………………………………………………… vii

  ABSTRACT ………………………………………………………………… vii DAFTAR ISI ……………………………………………………………… x DAFTAR TABEL………………………………………………………… xiii DAFTAR GAMBAR………………………………………………………xiv DAFTAR GRAFIK………………………………………………………. xvi DAFTAR ISTILAH……………………………………………………… xvii

  BAB 1

. PENDAHULUAN………………………………………………... 1

  1.1 Latar Belakang………………………………………………… 1

  1.2 Perumusan Masalah…………………………………………… 1

  1.3 Tujuan Penelitian………………………………………………. 2

  1.4 Manfaat Penelitian……………………………………………... 2

  1.5 Kerangka Berpikir……………………………………………… 3

  BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA …………………………………………. 4

  2.1 Indoor Air Quality (IAQ)............................................................. 4

  2.2 Udara…………………………………………………………… 5

  2.3 Ventilasi……...………………………………………………… 5

  2.3.1 Ventilasi Alami.................................................................. 6

  2.3.2 Cross Ventilation dan Single-sided Ventilation................. 7

  2.3.3 Laju Ventilasi..................................................................... 9

  2.4 Sumber Polutan............................................................................ 10

  2.5 Jenis dan Sumber Polutan serta Efek yang Ditimbulkan ……… 10

  2.5.1 Polutan Non-organik.......................................................... 10

  xi

  1) Karbon Monoksida (CO) ……………………………. 10

  2)

  2 )

  ……………………………... 11 Karbon Dioksida (CO

  3) )...................................................................... 12

  3 Ozon (O

  4)

  2 )

  …………………………….. 13 Nitrogen Dioksida (NO

  5) Radon………………………………………………… 14

  2.5.2 Polutan Organik …………………………………………. 14

  1) Benzena………………………………………………. 14

  2) Formaldehyde………………………………………... 16

  3) Naftalin……………………………………………… 17

  2.5.3 Jamur …………………………………………………….. 17 2.5.4 Bakteri Legionella sp.

  …………………………………… 18

  2.5.5 Asbes …………………………………………………….. 18

  2.6 Indoor Air Quality pada Sekolah……………………………… 18

  2.7 Indoor Air Quality dan Ventilasi………………………………. 19

  2.8 Penelitian Terkait……………………………………………… 20

  2.8.1 Efek Pengkondisian Ventilasi yang Berbeda terhadap Konsentrasi CO2 dalam R uangan……………………… 20

  2.8.2 Distribusi CO2 pada Ruangan dengan Sistem Ventilasi Alami dan Pemanasan yang Tinggi dalam Ruangan………………………………………………… 21

  2.9 Sintesa Pustaka………………………………………………… 22 BAB3.

  

METODOLOGI………………………………………………….. 24

  3.1 Jenis Penelitian………………………………………………… 24

  3.2 Variabel Penelitian……………………………………………... 25

  3.3 Popu lasi/Sampel……………………………………………….. 25

  3.4 Metode Pengumpulan Data……………………………………. 25

  3.5 Kawasan Penelitian…………………………………………….. 26

  3.5.1 Lokasi Penelitian................................................................ 26

  3.5.2 Objek Penelitian................................................................. 33

  3.6 Metode Analisa Data……………………………………………36

  xii

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN………………………………….. 37

  4.1 Analisa Pengaruh Cross Ventilation terhadap Konsentrasi CO

  2

  ……………………………………………………………… 41

  4.2 Analisa Pengaruh Single-sided Ventilation terhadap Konsentrasi CO

  2

  ……………………………………………………………… 53

  4.3 Perbandingan Grafik Konsentrasi CO

  2

  pada Cross Ventilation dan Single-sided Ventilation …………………………………… 70

  4.4 Kondisi Udara (Konsentrasi CO

  2 ) pada Ruang Kelas Tertutup

  (Tidak ber-V entilasi)……………………………………………. 71

  BAB 5. KESIMPULAN …………………………………………………... 74 DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………... 75

  DAFTAR TABEL

  No. Judul Hal

  2.1 Konstanta penyesuaian proporsi buka an akibat tekanan angin …… 10

  2.2 Efek senyawa gas CO

  2

  ……………………………………………. 12

  3.1 Spesifikasi alat ukur yang digunakan …………………………….. 24

  3.2 Data SDN 0660 48 dan SDN 066049……………………………… 28

  4.1 Pengukuran konsentrasi CO

  2 di luar kelas pada hari Jumat, 6 Juni

  2014 ………………… ……………………………………………... 40

  4.2 Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO

  2

  (Cross Ventilation) pada hari Senin 26 Mei 2014 ………………… 41

  4.3 Penjabaran analisa grafik pada hari Senin 26 Mei 2014, cross

  ventilation

  ………………………………………………………… 42

  4.4 Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO

  2

  (cross ventilation) pada hari Senin 2 Juni 2014 ………………… 48

  4.5 Penjabaran analisa grafik pada hari Senin 2 Juni 2014, cross

  ventilation

  ………………………………………………………… 49

  4.6 Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO

  2

  (single-sided ventilation) pada hari Rabu 28 Mei 2014 …………… 53

  4.7 Penjabaran analisa grafik pada hari Rabu 28 Mei 2014, single-

  sided ventilation

  …………………………………………………… 54

  4.8 Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO

  2

  (single-sided ventilation) pada hari Selasa 3 Juni 2014 …………… 59

  4.9 Penjabaran analisa grafik pada hari Selasa 3 Juni 2014, single-

  sided ventilation

  …………………………………………………… 60

  4.10 Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO

  2

  (single-sided ventilation) pada hari Rabu 4 Juni 2014 …………… 65

  4.11 Penjabaran analisa grafik pada hari Rabu 4 Juni 2014, single-

  sided ventilation

  …………………………………………………… 66

  DAFTAR GAMBAR

  No. Judul Hal

  2.1 Perbandingan ukuran bukaan dengan kecepatan angin rata-rata alira n udara ………………………………………………………… 7

  2.2 Single-sided ventilation dan Cross Ventilaion ……………………. 8

  2.3 CO2 sebagai indikator sistem ventilasi di k elas…………………… 19

  3.1 Kawasan SDN 066 048 dan SDN 066049…………………………. 27

  3.2 Lokasi SDN 066048 dan SDN 066049……………………………. 27

  3.3 Area di sekitar SDN 066048 dan SDN 066049 …........................... 27

  3.4 Tampak utara ban gunan SDN 066049……………………………. 28

  3.5 Tampak selatan bangunan SDN 0660 49………………………….. 28

  3.6 Tampak barat ban gunan SDN 066049……………………………. 28

  3.7 Tampak timur ban gunan SDN 066049……………………………. 28

  3.8 Keyplan SDN 06604 8 dan SDN 066049 ………………………….. 29

  3.9 Massa bangunan A di SDN 066049 ………………………………. 29

  3.10 Massa bangunan B di SD N 066048 dan SDN 066049 …………… 30

  3.11 Massa bangunan C di SDN 066049 ………………………………. 30

  3.12 Massa bangunan D di SDN 066049 ………………………………. 31

  3.13 Massa bangunan E di SDN 066048 ………………………………. 31

  3.14 Lapangan SDN 06 6048 dan SDN 066049………………………… 32

  3.15 Suasana SDN 066048 dan SDN 066049 …………………………... 32

  3.16 Ground Plan SDN 066048 dan SDN 066049.

  ……………………... 33

  3.17 Denah kelas d i SDN 066049 ………………………………………. 33

  3.18 Tampak bukaan depan kelas SDN 066049 ………………………... 34

  3.19 Tampak bukaan belakang kelas SDN 0660 49 …………………….. 34

  4.1 Lokasi sekolah y ang dipilih ……………………………………….. 37

  4.2 Site Plan SDN 0660 48 dan SDN 066049 …………………………. 37

  4.3 Perletakan alat CO

  2 me

  ter dan anemometer ………………………. 38

  4.4 Perletakan CO

  2

  meter ……………………………………………… 38 xv

  4.5 Perletakan anemometer di lokasi …………………………………. 38

  4.6 Perletakan CO

  2 meter ketika pengukuran di luar kelas (koridor

  depan ke las)……………………………………………………….... 39

DAFTAR GRAFIK

  No. Judul Hal

  4.1 Pengukuran laju ventilasi (cross ventilation), —konsentrasi CO

  2

  pada hari Senin 26 Mei 2014 …………………………………….... 44

  4.2 Pengukuran laju ventilasi

  2 (cross ventilation),

  —konsentrasi CO pada hari Senin 2 Juni 2014 ……………………………………….. 51

  4.3 Pengukuran laju ventilasi

  2 (single-sided

  —konsentrasi CO

  ventilation ), pada hari Rabu 28 Mei 2014

  …………………………. 56

  4.4 Pengukuran laju ventilasi (single-sided

  2

  —konsentrasi CO

  ventilation ), pada hari Selasa 3 Juni 2014

  …………………………. 62

  4.5 Pengukuran laju ventilasi

  2 (single-sided

  —konsentrasi CO

  ventilation ), pada hari Rabu 4 Juni 2014

  …………………………... 68

  4.6 Konsentrasi CO pada sistem cross ventilation

  2 ……………………. 70

  4.7 Konsentrasi CO

  2 pada sistem single-sided ventilation

  …………….. 71

DAFTAR ISTILAH

  ACH Air change per hour (Pertukaran udara per jam) ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Inc.

  BB 101 Building Bulletin 101 CFD Computational Fluid Dynamics CIBSE Chartered Institution of Building Service Engineers CO Karbon monoksida CO

2 Karbon dioksida

  COHb Karboksihemoglobin EPA United States Environmental Protection Agency

  IARC Institute Agency for Research on Cancer

  IAQ Indoor Air Quality

  IES-VE Integrated Environmental Solutions Virtual Environment

  INRS the French National Research and Safety Institute MDH Minnesota Department of Health NCI National Cancer Institute NIEHS National Institute of Health NO

  2 Nitrogen dioksida

  O

  3 Ozon

  ppm Part per million SNI Standard Nasional Indonesia

  VOC Volatile Organic Compound WHO World Health Organization