1 KONDISI IKLIM RATA-RATA DAN ANALISA IKLIM

Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya Ernaning Setiyowati 3206 204 001

1 KONDISI IKLIM RATA-RATA DAN ANALISA IKLIM Kota Surabaya terletak antara 07.210 Lintang Selatan sampai dengan 112.540 Bujur Timur . wilayahnya merupakan dataran rendah dengan ketinggian 3-6 m di atas permukaan air laut, kecuali di sebelah selatan ketinggian 25-50 m di atas permukaan air laut. Batas wilayah Surabaya: Sebelah Utara

: Selat Madura

Sebelah Timur

: Selat Madura

Sebelah Selatan

: Kabupaten Sidoarjo

Sebelah Barat

: Kabupaten Gresik.

Analisa iklim berikut berdasarkan dari data iklim Surabaya tahun 2005.

Desain Lingkungan Termal

1

PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version


TEMPERATURE (oC)

min max ratarata

Jan 22.3 34.8

Feb 21 34.6

Mar 22.7 34.6

Apr 22 33

Mei 22 32.5

Jun 23.2 32.8

Jul 19.8 32.8

Agt 20.2 33.2

Sept 21 34.5

Okt 21.6 34.9

Nov 20.1 35

Des 22.2 34.7

Rata2 21.5 34

27.8

27.9

27.7

28

27.9

26.9

26.9

26.8

28.2

28.9

28.9

27.1

27.8

Table 1. Data temperatur satu tahun 40 35

temperature

30 25

min

20

max rata-rata

15 10 5 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

bulan

Figure 1. grafik temperatur satu tahun

Dari grafik temperature di atas dapat dilihat bahwa kecenderungan temperature tahunan di iklim tropis adalah rata. Temperatur tiap bulannya tidak mengalami fluktuasi yang besar, dengan nilai diurnal 12.58C. Nilai yang kecil bila dibandingkan dengan di iklim yang lain. Pada Bulan Agustus, nilai rata-rata temperaturnya adalah yang paling dingin dibandingkan dengan bulanbulan yang lain dalam satu tahun, yaitu 26.88C. Sedangkan Bulan Oktober dan November tercatat sebagai bulan yang paling panas dalam satu tahun, dengan suhu 28.98C. Tetapi suhu minimum terendah terdapat pada Bulan Juli, yaitu 19.88C, dan suhu maksimum tertinggi terdapat pada Bulan November, yaitu 308C. Dari sini dapat dilihat bahwa Bulan Agustus adalah bulan terdingin, dan Bulan November adalah bulan terpanas.


2



KELEMBABAN (%)

min max ratarata

Jan 52 95

Feb 51 97

Mar 52 97

Apr 57 100

Mei 50 97

Jun 61 98

Jul 47 98

Agt 45 93

Sept 40 87

Okt 31 87

Nov 37 98

Des 53 98

Rata2 48 95.4

81.2

81.6

83

80

77

79.4

77.9

74

74.5

73.3

73.8

83.6

78.2

Table 2. Data kelembaban dalam satu tahun

120

100

kelembaban

80 min 60

max rata-rata

40

20

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

bulan

Figure 2. Grafik Kelembaban dalam satu tahun

Dari data dan grafik Kelembaban di atas, dapat dilihat bahwa kecenderungan kelembaban dalam satu tahun tidak jauh beda dengan temperatur, yaitu rata, tidak mengalami fluktuasi yang berarti. Hal ini terutama dilihat dari kelembaban rata-rata tiap bulan dalam satu tahun. Ratarata kelembaban tertinggi adalah di Bulan Maret, yaitu 83%, sedangkan ratarata kelembaban terendah adalah di Bulan Oktober, yaitu 73.3%. Yang terlihat memiliki fluktuasi yang sedikit lebih besar adalah pada grafik kelembaban minimum, di mana kelembaban terendah terdapat pada Bulan November, yaitu 31%. Sedangkan pada kelembaban maksimum, yang memiliki nilai paling tinggi adalah di Bulan April yang mencapai 100%.


3



ANGIN (knot)

max rata-rata arah utama frekuensi

Jan 28 6.1

Feb 25 6.4

Mar 30 6.1

Apr 40 6.4

Mei 21 10.2

Jun 24 10.9

Jul 27 7.7

Agt 25 7

Sept 20 6.7

Okt 25 5.3

Nov 25 4.4

Des 25 7.2

Rata2 26.3 7

330 barat laut

320 barat laut

300

60

160

80

90

100

100

330

350

330

212.5

timur

timur

timur

timur

timur

timur

timur

timur

barat

timur

Table 3. Data angin dalam satu tahun 45 40 kecepatan angin

35 30 min

25

max

20

rata-rata

15 10 5 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

bulan

Figure 3. Grafik Kecepatan angin dalam satu tahun

Kondisi angin tahunan bila dilihat dari kecepatan rata-rata tiap bulan dalam satu tahun, cenderung cukup rata terutama pada Bulan Januari sampai Maret hanya berkisar di 6.1 sampai 6.4 knot, atau 3.05 sampai 3.2 m/s. Memasuki Bulan Mei kecepatan angin bertambah dan mencapai puncaknya pada Bulan Juni, yaitu 10.9 knot atau 5.45 m/s. Sedangkan kecepatan rata-rata angin yang paling rendah adalah pada Bulan November, yaitu sebesar 4.4 knot atau 2.2 m/s. Sedangkan bila diperhatikan pada grafik kecepatan angin maksimum, terdapat fluktuasi yang besar dari kecepatan angin tiap Bulannya kecuali Bulan Oktober sampai Desember. Bahkan terdapat satu kondisi khusus yang terjadi di Bulan April, di mana terdapat hari tertentu yang kondisi anginnya sangat kencang, yaitu mencapai 40 knot, atau 20 m/s.


4



LAMA PENYINARAN MATAHARI (%) Jan sunshine duration

Feb

Mar

Apr

Mei

Jun

Jul

Agt

Sept

Okt

Nov

Des

Rata2

67.6

64.5

70

88.1

77.3

85.2

95.7

93.8

75.9

77.9

42.8

41.6

45

Table 4. Data lama penyinaran matahari dalam satu tahun

120

sunshine duration

100 80 60 sunshine duration 40 20 0 Jan

Feb

Mar

Apr

Mei

Jun

Jul

Agt

Sept

Okt

Nov Des

bulan

Figure 4. Grafik lama penyinaran matahari dalam satu tahun

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa lama penyinaran matahari di iklim tropis adalah sepanjang hari, meskipun terdapat bulan-bulan tertentuk yang lama penyinaran mataharinya sedikit terganggu dengan adanya awan, yaitu terjadi di Bulan Desember dan Januari, dengan angka 42.8% dan 45%. Sedangkan durasi penyinaran matahari yang paling lama adalah pada Bulan Agustus dan September, yaitu 95.7% dan 93.8%. Jadi bisa dipastikan bahwa pada Bulan Agustus dan September kondisi langit sangat cerah, hanya sedikit sekali awan yang menutupi.


5



CURAH HUJAN

hari mm

Jan 24 205.3

Feb 21 292.2

Mar 19 319

Apr 18 256

Mei 8 283

Jun 9 176

Jul 8 121

Agt 4 4.5

Sept 3 15.2

Okt 7 52.9

Nov 9 80.4

Des 26 393

Rata2 13 183.2

Table 5. Data curah hujan dalam satu tahun

450 400

curah hujan

350 300 250

hari

200

mm

150 100 50 0 Jan

Feb

Mar

Apr

Mei

Jun

Jul

Agt

Sept

Okt

Nov

Des

bulan

Figure 5. Grafik curah hujan dalam satu tahun

Dari grafik curah hujan di atas, dapat dilihat bahwa hujan terjadi hampir sepanjang tahun di iklim tropis. Setiap bulan di tahun 2005 terjadi hujan. Hanya 4 bulan dalam satu tahun yang memiliki curah hujan sedikit, yaitu Bulan Agustus sampai November. Curah hujan yang paling sedikit ada pada Bulan Agustus dengan nilai 4.5 mm. Sementara pada bulan-bulan yang lain memiliki curah hujan yang cukup tinggi. Curah hujan yang paling tinggi ada pada Bulan Desember dengan nilai 393 mm.


6



ANALISA IKLIM SATU TAHUN Gambar di samping adalah 40

grafik dari seluruh data iklim yang

35

temperature

30 25

min

20

max rata-rata

15

dibutuhkan

5

kondisi lingkungan termal di dalam Dari

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

bulan

tercatat

120

kelembaban

80 min 60

max rata-rata

40

Bulan

di

samping,

Terdingin

adalah

26.88C dan Bulan terpanas adalah Bulan November dengan suhu ratarata 28.98C.

20

Pada Bulan terdingin yaitu

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

bulan

Agustus

45

terdapat

potensi

dari

temperatur itu sendiri yang paling

40 35 kecepatan angin

grafik

Bulan Agustus dengan suhu rata-rata

100

30 min

25

max

20

dingin, kelembaban rata-rata, dan

rata-rata

kecepatan angin rata-rata. Yang jadi

15 10 5

masalah

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

bulan

pada

bulan

ini

adalah

sunhine duration yang sangat besar,

120

jadi matahari menyinari sepanjang

100 sunshine duration

memprediksi

bangunan.

10

hari hampir tanpa awan, bangunan

80 60 sunshine duration 40 20

terkena radiasi yang cukup besar. Curah

0 Jan

Feb

Mar

Apr

Mei

Jun

Jul

Agt

Sept

Okt

hujan

yang

sedikit

juga

Nov Des

menjadi

bulan

masalah

di

bulan

ini.

Dengan sinar matahari yang tinggi

450 400 350 curah hujan

untuk

dan curah hujan yang sedikit, akan

300 250

hari 200

mm

150 100

menyebabkan keadaan iklim di luar bangunan panas dan kering. Panas

50 0 Jan

Feb

Mar

Apr

Mei

Jun

Jul

Agt

Sept

Okt

Nov

Des

bulan

dalam hal ini adalah panas dari radiasi

Figure 6. Grafik iklim dalam satu tahun

sinar

matahari

langsung,

untuk temperatur udaranya, Bulan Agustus adalah yang paling dingin dan paling nyaman.


7



Untuk bulan yang paling panas adalah Bulan November. Masalah yang ada pada bulan ini adalah temperatur udaranya yang tinggi, kecepatan angin rendah, sunshine duration yang masih tinggi, dan curah hujan yang rendah. Potensi yang ada pada bulan ini hanyalah terletak pada kelembabannya yang rendah. Untuk sunshine duration memang masih lebih rendah dan curah hujan masih lebih tinggi daripada Bulan Agustus. Hanya saja, dalam hitungan satu tahun, sunshine duration masih tinggi, dan curah hujan masih sangat rendah. Yang dirasakan di Bulan ini adalah suhu yang tinggi, radiasi matahari yang tinggi, kondisinya kering karena jarang hujan, dan kecepatan angin yang sangat rendah tidak mampu mengurangi hawa panas yang ada. Jadi kondisi paling tidak nyaman terjadi di Bulan November. Dari data iklim di atas bisa DEGREE HOUR IKLIM

didapat

degree

hour

iklim

yang

diambil dar suhu udara luar. Di sini

50

40

dapat dilihat bahwa overheating dan

30

underheating hampir sama tingginya.

20

Bahkan dari gambar 8 bisa dilihat bahwa batang underheating lebih

10 C-Kh H+Kh 0 AGT

tinggi daripada nilai overheating. Hal ini menunjukkan bahwa iklim tropis

NOV

-10

pada -20

dasarnya

kenyaman

bagi

-30

desain

-40

kondisi tersebut.

dari

masih

memberi

manusia.

bangunan

Tetapi merubah

Figure 7. Degree hour dari data iklim 12 10 8 NYAMAN 6

OVERHEATING UNDERHEATING

4 2

Figure 8. kondisi kenyamanan iklim

0 AGT

NOV

DATA IKLIM : TEMPERATURE DAN GLOBAL IRRADIANCE 24 JAM


8



BULAN AGUSTUS Temperature min

: 20.28C

Temperataure max

: 33.28C

Temperature rata-rata

: 26.88C

HOUR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

To agt 0 ( C) 22.4 22 21.6 21 20.6 20.2 20.5 21.4 23.8 28 29.9 31.4 32.6 33.2 33 32.2 31 29.1 27.4 26 25 24.2 23.5 22.8

2

GLOBAL IRRADIANCE (Wh/m ) HORISONTAL 0 0 0 0 0 0 116 292 476 637 758 809 758 637 476 292 116 0 0 0 0 0 0 0 223.625

NORTH

EAST

0 0 0 0 0 0 168 270 365 444 503 528 503 444 365 270 168 0 0 0 0 0 0 0 167.83333

0 0 0 0 0 0 326 421 460 433 350 216 205 180 141 93 40 0 0 0 0 0 0 0 119.375

SOUTH 0 0 0 0 0 0 40 93 141 180 206 216 206 180 141 93 40 0 0 0 0 0 0 0 64

WEST 0 0 0 0 0 0 40 93 141 180 206 216 350 433 460 421 326 0 0 0 0 0 0 0 119.42

Table 6. Data temperature dan Global Irradiance tiap jam pada Bulan terdingin (Bulan Agustus)


9



BULAN NOVEMBER Temperature min

: 20.18C

Temperataure max

: 358C

Temperature rata-rata

: 28.98C

HOUR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

To nov 0 ( C) 22.67 22.21 21.68 21 21.5 20.1 20.46 21.5 24.2 29.05 31.25 33 34.35 35 34.7 33.8 32.4 30.3 28.45 26.72 25.6 24.7 23.9 23.12

2

GLOBAL IRRADIANCE(Wh/m ) HORISONTAL 0 0 0 0 0 13 194 408 625 814 960 1023 960 814 625 408 194 13 0 0 0 0 0 0 293.792

NORTH 0 0 0 0 0 4 55 107 155 194 221 265 221 194 155 107 55 4 0 0 0 0 0 0 72.375

EAST 0 0 0 0 0 4 484 570 587 529 409 232 221 194 155 107 55 4 0 0 0 0 0 0 147.9583

SOUTH 0 0 0 0 0 4 101 144 178 204 222 232 222 204 178 144 101 4 0 0 0 0 0 0 80.75

WEST 0 0 0 0 0 4 55 107 155 194 221 232 409 529 587 570 484 4 0 0 0 0 0 0 147.96

Table 7. Data temperature dan Global Irradiance tiap jam pada Bulan terpanas (Bulan November)

KONDISI IKLIM AGUSTUS 900 800 700 600 500

To agt GLOBAL IRRADIANCE

Desain HORISONTAL Lingkungan Termal GLOBAL IRRADIANCE

10

NORTH PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version 400 GLOBAL IRRADIANCE


Figure 9. Kondisi Iklim Bulan Agustus

KONDISI IKLIM NOVEMBER 1200

1000

To nov 800 GLOBAL IRRADIANCE HORISONTAL 600

GLOBAL IRRADIANCE NORTH GLOBAL IRRADIANCE EAST

400

GLOBAL IRRADIANCE SOUTH GLOBAL IRRADIANCE WEST

200

0 0

5

10

15

20

25

30

-200 HOUR

Figure 10. Kondisi Iklim Bulan November

Dari dua grafik kondisi iklim tersebut, bisa dilihat bahwa global irradiance untuk bulan panas lebih besar daripada di bulan dingin. Kejadian ini


11



berlaku di sisi horizontal, barat, dan timur. Dari sisi selatan sama untuk bulan panas dan dingin, sedangkan dari sisi utara bulan dingin justru memilki global irradiance yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan bulan panas.


12



2 DESKRIPSI BANGUNAN Bangunan yang akan diprediksi lingkungan termalnya adalah bangunan pendidikan IAIN Sunan Ampel Surabaya, khususnya gedung perkuliahan klas B Fakultas Tarbiyah yang lokasinya terletak di dalam kompleks IAIN Sunan Ampel di Jalan A. Yani Surabaya. Bangunan ini terdiri dari tiga lantai dengan bentuk denah persegi panjang dengan rasio 1:2, tepatnya berukuran 12 x 24 m2. Bangunan ini memilki 10 ruang kelas yang disekat sempurna. Di bawah ini adalah gambar denah dari gedung perkuliahan Fakultas Tarbiyah IAIN Sunan Ampel beserta deskripsi bangunan berupa data dimensi, material, dan thermal properties. Untuk gambar yang lebih jelas dan lebih lengkap bisa dilihat di lampiran.

Figure 11. Denah lantai 1



Figure 14. Potongan AA


13



ANGUNAN

P (m)

NORTH L A (m) (m)

%

P (m)

L (m)

67.72 32.28

15 2.7

11.5 2.2

EAST A (m)

%

P (m)

101.22 71.28

58.68 41.32

24 2.7

SOUTH L A (m) (m)

11.5 2.2

%

P (m)

74.17 25.83

15 2.7

WEST L A (m) (m)

TOTAL %

0 24 2.7

11.5 2.2

186.9 89.1

204.7 71.28

11.5 2.2

101.2 71.28

59 41

0 276

172.5

276

AREA 312 594.06 302.94 312 1521

172.5

Table 8. Data dimensi bangunan

ARTISI

AI 1

ML

5

A (m)

%

P (m)

218.55 9.45 228

95.86 4.14

24 & 8 12,12,8,8,8,3 2.7

LANTAI 2 L (m) JML A (m) 12 &3 312 4 194.55 0.7 5 9.45 204

%

P (m)

100 95.368 4.6324

24 & 8 12,12,8,3 2.7

LANTAI 3 L A (m) JML (m) 12 &3 312 3.5 113.1 0.7 5 9.45 122.5

TOTAL % 100 92.29 7.714

AREA 624 526.2 28.35 1179

Table 9. Data dimensi partisi

14




DAN THERMAL PROPERTIES

erial b on ground exposed skin 120 mm sides 15 mm me single ear glass ,tiles,sarking board ceiling

U

Y

0.36

6

1.78

4.1

5

5

2.59

2.6

sgf

abs

asg

tlg

dcr

Rso

sc

sgfxsc

0.25

0.19

0.02 0.25 0.76

0.64 0.65

3

0.83

0

1

0.5

1

0.06

0.04

Table 10. Data material dan thermal properties

GAIN HOUR 5

6

16

17

18

19

20

21

22

23

24

TOTAL

7

8

9

10

11

12

13

14

15

86800

86800

86800

86800

86800

86800

86800

86800

86800

781200

Wh

1600

1600

1600

1600

1600

1600

1600

1600

1600

14400

Wh

88400

88400

88400

88400

88400

88400

88400

88400

88400

795600

Wh

Table 11. Internal Heat Gain.

07.00-15.00. sehingga internal heat gain yang berasal dari tubuh manusia hanya berada pada jam-jam tersebut. Sedangkan lampu ngan memiliki jendela yang menyebabkan semua ruangan tersebut mendapatkan cahaya matahari. Ketika malam hari lampu juga tidak dinyalakan karena bangunan tidak digunakan.

15




3 LINGKUNGAN TERMAL BANGUNAN Untuk memprediksi lingkungan termal bangunan, setelah data iklim, data bangunan, dan internal heat gain didapat, terlebih dahulu dilakukan perhitungan air change per hour (N) untuk siang dan malam. Pada siang hari diasumsikan jendela dibuka mulai pukul 06.00-18.00. Pada malam hari diasumsikan jendela ditutup pada pukul 18.00-06.00. Untuk perhitungan air change per-hour digunakan rumus:

N=

Q × 3600 V

Equation 1. air change per hour

Untuk menghitung air change per-hour dibutuhkan nilai Q (air flow rate). Untuk perhitungan Q (air flow rate) digunakan rumus1:

 A1 A2 Q = 0.827  2 2   A1 + A2

 0.5 −1 × ()Τϕ ∆p m 3 s/Φ9 0.5  

15.809 Τφ 1 0 0 1 34

()Τϕ /Φ9 21.121 Τφ 1 0 0 1 2

Equation 2. air flow rate

Dari perhitungan tersebut didapatkan nilai air change per-hour yang berbeda untuk bulan panas dan dingin, siang dan malam. o

Agustus siang

: 18.4

o

Agustus malam

: 2.62

o

November siang

: 11.5

o

November malam

:2

Perbedaan ini disebabkan oleh kecepatan angin yang berbeda di bulan yang berbeda. Kecepatan angin digunakan untuk menghitung p (tekanan). Sedangkan perbedaan yang terjadi antara siang dan malam adalah karena luasan bukaan yang berbeda. 1

Markus dan Morris, 1980, Building, Climate and Energy, London:Pitman Publishing Limited


16



Setelah nilai air change per-hour didapatkan, maka perhitungan prediksi lingkungan termal dalam bangunan sudah bisa dilakukan. Perhitungan yang dilakukan adalah perhitungan pada bulan terdingin dan terpanas. Rumus-rumus2 yang digunakan dalam perhitungan tersebut antara lain: Qs (opaque) = (A x U) x abs x Rso x G Qs (transparent) = A x Sgf x G Qv = 0.33 x N x V

Tiav = Toav +

Qs +i ()Τϕ qc + qv

/Φ9 15.887 Τφ 1 0 0 1 255.12 565.41

sQv = 0.33 x N x V x (Tot – Tav) sQcg=A x U x (Tot – Tav) sQcs=A x U x dcr x (Tot-tlg – Tav) sQsg=A x asg x (Gt – Gav) sQss=A x U x dcr x abs x Rso x (Gt-tlg – Gav)

Tit = Tiav +

sQt ()Τϕ qa + qv

/Φ9 15.898 Τφ 1 0 0 1 246 430.05 Τµ

Dengan menggunakan rumus-rumus di atas didapatkan lingkungan termal bangunan. Untuk perhitungan lebih detail dapat dilihat di lampiran, yaitu perhitungan pukul 06.00, 14.00, 20.00, 24.00 untuk bulan terdingin dan terpanas. Dari perhitungan ini didapatkan profil temperatur selama 24 jam yang akan dianalisa kenyamanan termalnya dengan menggunakan degree hours.

2

Szokolay, 1987, Thermal Design of Building, Canberra: RAIA Education Division.


17



PROFIL TEMPERATUR BULAN AGUSTUS Toav = 26,80C Tn = 17.6 + 0.31Toav = 25.9

HOUR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

To agt 0 ( C) 22.4 22 21.6 21 20.6 20.2 20.5 21.4 23.8 28 29.9 31.4 32.6 33.2 33 32.2 31 29.1 27.4 26 25 24.2 23.5 22.8

2

0

Ti( C) 26.4 26.3 26.2 26 25.9 22.6 27 27.9 29.7 32.4 33.8 34.7 35.7 36 35.7 31.4 30.3 28.8 28.2 27.7 27.3 27 26.8 26.6

Tn2 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9 23.9

GLOBAL IRRADIANCE(Wh/m ) Tn+2 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9

H+Kh

C-Kh

-1.29

1.76 4.536 5.889 6.831 7.774 8.117 7.811 3.51 2.346 0.873 0.263

-1.29

HORISONTAL 0 0 0 0 0 0 116 292 476 637 758 809 758 637 476 292 116 0 0 0 0 0 0 0

NORTH 0 0 0 0 0 0 168 270 365 444 503 528 503 444 365 270 168 0 0 0 0 0 0 0

EAST 0 0 0 0 0 0 326 421 460 433 350 216 205 180 141 93 40 0 0 0 0 0 0 0

SOUTH 0 0 0 0 0 0 40 93 141 180 206 216 206 180 141 93 40 0 0 0 0 0 0 0

WEST 0 0 0 0 0 0 40 93 141 180 206 216 350 433 460 421 326 0 0 0 0 0 0 0

49.71

Table 12. profil temperature 24 jam Bulan Agustus


18



PROFIL TEMPERATURE AGUSTUS 90 To agt

80 70

Ti

60

Tn-2

50

Tn+2

40

GLOBAL IRRADIANCE HORISONTAL GLOBAL IRRADIANCE NORTH GLOBAL IRRADIANCE EAST

30 20 10

GLOBAL IRRADIANCE SOUTH GLOBAL IRRADIANCE WEST

0 -10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324 HOUR

Figure 15. Profil Temperature Agustus

Dari grafik profil temperature Bulan Agustus dapat dilihat kondisi termal di dalam bangunan pada bulan tersebut. Temperatur di dalam bangunan hampir sepanjang tahun berada di atas temperatur di luar bangunan, atau dengan kata lain suhu di dalam lebih panas daripada di luar. Tetapi hal ini tidak berlaku pada pukul 16.00, 17.00, dan 18.00. Pada jam-jam tersebut suhu udara luar adalah 32.20C, 310C, 29.10C, sedangkan suhu di dalam bangunan adalah 31.40C, 30.30C, 28.80C. Hal ini disebabkan karena pada pukul 16.00 dan 17.00, aktivitas di dalam bangunan sudah tidak ada, sementara kondisi jendela masih terbuka sehingga air change per-hour masih besar. Sedangkan pada pukul 18.00, internal heat gain = 0, tetapi jendela sudah ditutup sehingga air change per hour kecil, yaitu 2.62. Tetapi suhu di dalam bangunan tetap lebih rendah. Ini disebabkan karena pada pukul 18.00 matahari sudah tidak bersinar sehingga nilai G=0. Secara umum, suhu di dalam bangunan tidak berbeda terlalu jauh dengan suhu di luar bangunan. Dari grafik tersebut juga bisa dilihat bahwa kenyamanan sempat dirasakan pada pukul 20.00-05.00 dan pukul 07.00-08.00. sedangkan pada pukul


19



06.00 dicapai keadaan underheating dengan suhu 22.60C. Hal ini disebabkan karena pada pukul 06.00 aktivitas masih belum berjalan sehingga Qi = 0, jendela sudah terbuka sehingga air change per-hour besar, yaitu 18.4, dan suhu di luar bangunan mencapai suhu minimum, yaitu 20.20C. Selebihnya keadaan underheating yang terjadi. Suhu terpanas dicapai pada pukul 14.00, yaitu 360C. Hal ini disebabkan karena suhu udara luar pada jam tersebut juga mencapai titik tertinggi yaitu 33.20C. Keadaan ini juga diperkuat oleh global irradiance dari sisi barat yang mencapai puncaknya pada pukul 15.00, tetapi sudah tinggi pada pukul 14.00.

PROFIL TEMPERATUR BULAN NOVEMBER Toav = 28,90C Tn = 17.6 + 0.31Toav = 26.60C HOUR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

To NOV 0 ( C) 22.67 22.21 21.68 21 21.5 20.1 20.46 21.5 24.2 29.05 31.25 33 34.35 35 34.7 33.8 32.4 30.3 28.45 26.72 25.6 24.7 23.9 23.12

2

0

Ti( C) 28.4 28.3 28.1 28 28.2 24.4 30.6 31.6 33.2 35.8 37.1 38 39 39.4 39.2 33.3 32.2 31 30.3 29.8 29.3 29 28.8 28.5

Tn2 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6

GLOBAL IRRADIANCE(Wh/m ) Tn+2 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6

H+Kh

C-Kh

-0.2

7.279 8.545 9.46 10.45 10.87 10.62 4.716 3.639 2.392 1.692 1.198 0.75 0.462 0.208 -0.2

HORISONTAL 0 0 0 0 0 13 194 408 625 814 960 1023 960 814 625 408 194 13 0 0 0 0 0 0

NORTH 0 0 0 0 0 4 55 107 155 194 221 265 221 194 155 107 55 4 0 0 0 0 0 0

EAST 0 0 0 0 0 4 484 570 587 529 409 232 221 194 155 107 55 4 0 0 0 0 0 0

SOUTH 0 0 0 0 0 4 101 144 178 204 222 232 222 204 178 144 101 4 0 0 0 0 0 0

WEST 0 0 0 0 0 4 55 107 155 194 221 232 409 529 587 570 484 4 0 0 0 0 0 0

72.28

Table 13. profil temperature 24 jam Bulan November


20



PROFIL TEMPERATURE NOVEMBER 120

To NOV

100

Ti Tn-2

80

Tn+2

60 40 20 0 0

5

10

15

20

25

30

-20 HOUR

GLOBAL IRRADIANCE HORISONTAL GLOBAL IRRADIANCE NORTH GLOBAL IRRADIANCE EAST GLOBAL IRRADIANCE SOUTH GLOBAL IRRADIANCE WEST

Figure 16. Profil Temperature November

Dari grafik profil temperature Bulan November dapat dilihat kondisi termal di dalam bangunan pada bulan tersebut. Temperatur di dalam bangunan hampir sepanjang tahun berada di atas temperatur di luar bangunan, atau dengan kata lain suhu di dalam lebih panas daripada di luar. Tetapi hal ini tidak berlaku pada pukul 16.00, 17.00, dengan selisih yang tipis antara suhu luar dan dalam. Pada jam-jam tersebut suhu udara luar adalah 33.80C, 32.40C, sedangkan suhu di dalam bangunan adalah 33.30C dan 32.20C. Hal ini disebabkan karena pada pukul 16.00 dan 17.00, aktivitas di dalam bangunan sudah tidak ada, sementara kondisi jendela masih terbuka sehingga air change per-hour masih besar. Dari grafik tersebut juga bisa dilihat bahwa kenyamanan sempat dirasakan pada pukul 24.00-05.00 dan pukul 07.00-09.00. sedangkan pada pukul 06.00 dicapai keadaan underheating dengan suhu 24.40C. Hal ini disebabkan karena pada pukul 06.00 aktivitas masih belum berjalan sehingga Qi = 0, jendela sudah terbuka sehingga air change per-hour besar, yaitu 11.5, dan suhu


21



di luar bangunan mencapai suhu minimum, yaitu 20.10C. Selebihnya keadaan underheating yang terjadi. Suhu terpanas dicapai pada pukul 14.00, yaitu 39.40C. Hal ini disebabkan karena suhu udara luar pada jam tersebut juga mencapai titik tertinggi yaitu 350C. Keadaan ini juga diperkuat oleh global irradiance dari sisi barat yang mencapai puncaknya pada pukul 15.00, tetapi sudah tinggi pada pukul 14.00.

DEGREE HOUR DEGR EE HO UR 80

70

60

50

40 C- K h H+K h 30

20

10

0 A GT

NO V

-1 0

Figure 17. Degree hour

Dari grafik degree hour di atas dapat dilihat bahwa kondisi yang paling banyak adalah kondisi overheating, di mana overheating di Bulan November jauh lebih tinggi daripada di Bulan Agustus. Keadaan underheating sempat dirasakan, tetapi sangat kecil dibandingkan dengan overheating, dan keadaan underheating lebih besar di Bulan Agustus daripada Bulan November.


22



D EG R EE H O U R IK L IM

50

40

30

20

10 C- K h H+ K h 0 A GT

NO V

-10

-20

-30

-40

Figure 18. Degree hour iklim

Bila dibandingkan antara Degree hour bangunan dan degree hour iklim, terdapat perbedaan yang cukup besar. Keadaan overheating pada degree hour bangunan lebih tinggi daripada degree hour iklim, dan keadaan underheating pada bangunan jauh lebih sedikit dibandingkan dengan degree hour iklim. Dari sini dapat dilihat bahwa desain bangunan sangat mempengaruhi kondisi termal. Dalam hal ini membuat suhu udara menjadi lebih panas.

WAKTU DAN DURASI KENYAMANAN BULAN AGT

NOV

NYAMAN OVER UNDER NYAMAN OVER UNDER

JAM 1-5, 7-9 9 s/d 19 6 24-5, 7-9 10 s/d 1 6

Table 14. waktu kenyamanan.


23



AGT NYAMAN OVERHEATING UNDERHEATING

12 11 1

NOV 9 14 1

Table 15. durasi kenyamanan.

16 14 12 10

NYAMAN

8

OVERHEATING UNDERHEATING

6 4 2 0 AGT

NOV

Figure 18. durasi kenyamanan

Dari grafik durasi kenyamanan dapat dilihat bahwa pada Bulan Agustus, kondisi nyaman lebih banyak dirasakan daripada kondisi overheating dan underheating. Sementara itu pada Bulan November, kondisi nyaman berkurang, sementara kondisi overheating bertambah. Dari sini dapat disimpulkan bahwa AC lebih banyak dibutuhkan di Bulan November daripada Agustus. 12 10 8 NYA MA N 6

O V E RH E A TING U ND E RH E A TING

4 2 0 A GT

NOV

Figure 19. durasi kenyamanan iklim


24



Bila dibandingkan antara kondisi kenyamanan bangunan dan kondisi kenyamanan iklim, sangat jauh berbeda. Kondisi nyaman di iklim lebih sedikit daripada dalam bangunan. Kondisi overheating juga mengalami hal yang sama. Sedangkan untuk kondisi underheating pada iklim jauh lebih tinggi dibandingkan dengan di dalam bangunan. Dari sini juga dapat disimpulkan bahwa desain bangunan sangat mempengaruhi kondisi termal dan membuat suhu udara jauh lebih panas sehingga AC sangat dibutuhkan.


25



4 PERAIN DESAIN DALAM KAITANNYA DENGAN KENYAMANAN TERMAL

Bila dilihat dari analisa grafik profil temperatur dan degree hour, dapat disimpulkan bahwa kondisi termal di dalam bangunan berbeda dengan di luar bangunan, di mana keadaannya yaitu di dalam bangunan jauh lebih panas daripada di luar bangunan. Di atas sudah disebutkan bahwa pada waktu-waktu tertentu terjadi hal sebaliknya di mana disebabkan oleh aktivitas di dalam bangunan dan air change per hour. Lalu bagaimana dengan peran desain bangunan itu sendiri dalam memodifikasi iklim? Pada tabel 16 disebutkan mateial pada setiap elemen bangunan. Tabel 17 dan figure 20 menunjukkan panas yang disumbangkan oleh tiap-

BUILDING ELEMENT

material cncrte slab on ground 4 edges exposed brick single skin 120 mm plastrd both sides 15 mm wood frame single 6 mm clear glass pitched roof,tiles,sarking attic,plastrd board ceiling

FLOOR WALL WINDOW ROOF

tiap

elemen

bangunan

dan

orientasinya.

Table 16. material bangunan

bangunan Floor N. wall window E. wall window S. wall window W. wall window roof

Area 312 187 89.1 101 71.3 205 71.3 101 71.3 312

U 0.36 1.78 5 1.78 5 1.78 5 1.78 5 2.59

Agt Q

Nov Q

% area

837.53 2841.3 322.62 1616.7 349.83 866.76 322.73 1617.3 4698.4

361.1679 4900.946 399.8683 8015.317 441.3814 4374.454 399.8683 8015.317 6172.586

67.7 32.3 58.7 41.3 74.2 25.8 58.7 41.3

Table 17. panas yang disumbangkan oleh elemen bangunan dan orientasi


26



PERAN DESAIN DAN ORIENTASI 9000 8000 7000 6000

Area

5000

U

4000

Agt Q

3000

Nov Q

2000 1000 0 Floor

N. wall window E. wall window S. wall window W. wall window

roof

Figure 20. grafik peran desain dan orientasi

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa panas terbesar pada Bulan Agustus disumbangkan oleh atap bangunan, kemudian jendela juga berperan tapi tidak terlalu banyak, sedangkan dinding tidak terlalu berarti menyumbang panas. Jendela yang paling banyak menyumbang panas adalah yang berada di sisi utara, sementara sisi selatan merupakan penyumbang panas yang paling kecil. Dinding sebelah utara juga yang menyumbang panas paling besar bila dibandingkan dengan dinding di sisi-sisi yang lain. Hal ini disebabkan radiasi di sisi utara pada Bulan Agustus memiliki nilai yang besar. Pada Bulan November, penyumbang panas yang paling besar justru pada jendela di sisi timur dan barat. Radiasi di kedua sisi ini memiliki nilai yang tinggi dibanding kedua sisi lainnya. Penyumbang panas terbesar berikutnya adalah dari atap. Dari sini dapat disimpulkan bahwa sisi yang paling panas dari bangunan adalah atap serta jendela di sisi barat dan timur. Di sini jendela di sisi barat dan timur memiliki peran yang paling besar menyumbang panas. Sedangkan sisi yang terdingin terletak pada sisi selatan. Hal ini juga disebabkan oleh area jendela pada dinding. Di sisi timur, jendela memiliki area 41,3%. Hampir seluas dinding. Hal ini juga terjadi di sisi barat. Sedangkan di sisi selatan, jendela


27



memiliki area 25,8%. Merupakan area yang paling kecil dari seluruh sisi. Hal inilah yang menyebabkan area ini menyumbangkan panas yang paling kecil. Agt

bangunan

Area

U

Floor wall window roof

312 594.06 302.94 312

0.36 1.78 5 2.59

Q 1832.705 6942.019 4698.379

Nov Q 1602.286 25306.03 4698.379

Table 18. panas yang disumbangkan oleh total area elemen bangunan

PERAN DESAIN 30000 25000 Floor

20000

wall

15000

window

10000

roof

5000 0

Area

U

Q

Q

Agt

Nov

Figure 21. grafik peran desain

Bila dilihat dari total area keseluruhan, dapat dipastikan bahwa jendelalah yang menjadi penyumbang panas terbesar, terutama pada Bulan November. Yang menduduki peringkat kedua adalah atap, dan penyumbang terakhir adalah dinding. Jendela berperan paling banyak dalam membuat bangunan menjadi lebih panas karena di antara semua elemen, nilai u dari jendela memiliki nilai yang paling tinggi, yaitu 5. Atap menduduki peringkat kedua dengan nilai u 2,59, sedangkan dinding hanya 1,78. dari sini dapat dilihat bahwa jendela mempunyai kemampuan menyalurkan panas paling besar.


28



5 DAFTAR PUSTAKA Markus dan Morris, 1980, Building, Climate and Energy, London:Pitman Publishing Limited Szokolay, 1987, Thermal Design of Building, Canberra: RAIA Education Division Surabaya dalam Angka 2005, Surabaya: Badan Pusat Statistik


29



6 LAMPIRAN BUILDING ELEMENT FLOOR WALL WINDOW ROOF

material cncrte slab on ground 4 edges exposed brick single skin 120 mm plastrd both sides 15 mm wood frame single 6 mm clear glass pitched roof,tiles,sarking attic,plastrd board ceiling


30


1 KONDISI IKLIM RATA-RATA DAN ANALISA IKLIM

Recommend Documents