Mahasiswa : Dian Pramita Eka Laksmiyanti / 3210204003 Dosen Pembimbing : Ir. IGN Antaryama, Ph.D Dr. Ir. V. Totok Noerwasito, MT Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya (2013)
LATAR BELAKANG 1
2
Permasalahan penggunaan energi di Indonesia
Terdapat keterkaitan antara energi dengan bentuk dan material bangunan
3 Karakteristik bangunan bertingkat
RUMUSAN MASALAH 1 2
Bagaimana kinerja energi pendinginan pada bangunan bertingkat menengah? Bagaimana bentuk dan material bangunan bertingkat menengah yang efisien terhadap penggunaan energi pendinginan?
TINJAUAN PUSTAKA Yeang (1996) Crawford dkk (2010)
Zefros (2012)
Depecker (2001) Markus & Moris (1980)
Bentuk bangunan dan material merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi besarnya energi pada sebuah bangunan Bentuk bangunan akan mempengaruhi struktur, konstruksi dan material yang akhirnya juga akan berpengaruh terhadap energi, baik terhadap embodied energy maupun energi operasional bangunan. Geometri bangunan juga akan mempengaruhi beban pendinginan. Bangunan prismatik dan bangunan dengan dinding bersudut akan memiliki beban pendinginan yang berbeda walaupun s/v ratio yang dimiliki sama Konsumsi energi berbanding lurus dengan kekompakan modul Semakin kecil s/v ratio maka makin kecil permukaan bangunan yang merambatkan panas ke dalam bangunan sehingga makin kecil pula beban pendinginan bangunan.
TINJAUAN PUSTAKA Gratia & Herde (2003)
Penebalan insulasi pada dinding hanya memiliki sedikit pengaruh jika dibandingkan dengan merubah bentuk bangunan itu sendiri
Priatman (2000)
Bangunan dengan bentuk yang berbeda, akan berbeda pula kombinasi material yang digunakan
Evaluasi efisiensi energi
Kristensen (2010) menjelaskan bahwa negara negara Asia Tenggara menggunakan standart EEI (Energi Efficient Index) sebesar 200 kWh/m2/Tahun BPPT (2009) menetapkan pembagian prosentase penggunaan energi dalam bangunan perkantoran sebagai berikut: 47% untuk AC, 25% untuk pencahayaan, 22% elevator, dan 6% untuk peralatan lain. SNI 03-6389-2000, untuk Indonesia OTTV maksimal untuk tower adalah 35 W/m2
METODE PENELITIAN Tujuan Penelitian: merumusan kombinasi material yang efisien pada bangunan bertingkat menengah
Paradigma Postpositivistik
Metode Eksperimen
Variabel bebas : Bentuk, Material Variabel
Simulasi Variabel terikat : Efisiensi energi pendinginan
Bentuk
Jumlah
%
Persegi
3
11,11
Persegi panjang
17
62,96
Lingkaran
0
0,00
Oktagon
2
7,41
H
1
3,70
L
2
7,41
Modifikasi persegi
2
7,41
stratified random sampling Persegi panjang prismatik, L prismatik, H prismatik, oktagon prismatik, persegi prismatik dan persegi panjang wedding cake.
Rancangan Eksperimen Base case
Perlakuan 1 : Bentuk
Geometri : Persegi panjang prismatik Volume : 14.756m3 w/l ratio : 1:1,7 WWR : 20% Orientasi : utara-selatan Material : Bata konvensional dan clear glass
Rancangan Eksperimen Kategori
M aterial
Kode Dinding
Base Case
a
Clear glass 6mm
b
Stopsol dark blue
c
Double clear glass low-e
e
Double low-e
f
Clear glass 6mm
h
Treatment
Bata plester
d
g
Perlakuan 2 : Material
Jendela
Bata ringan plester
Stopsol dark blue Double clear glass
i
low-e
j
Double low-e
k l m n
Clear glass 6mm Bata ringan plester + Aluminium cladding
Stopsol dark blue Double clear glass low-e
o
Double low-e
p
Clear glass 6mm
q r s t
Bata ringan plester + polyurethane board
Stopsol dark blue Double clear glass low-e Double low-e
Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Aug Sep Okt Nov Des
HASIL PENELITIAN
20 30 40 50 60
Analisa Data Iklim
70 80 90
Pengaruh Iklim pada Bangunan Bertingkat Temperatur tinggi Luas dinding besar
sQc tinggi
Radiasi tinggi Luas dinding besar
sQs tinggi
Indoor temp. tinggi
HASIL PENELITIAN
80.000
1.400
70.000
1.200
60.000
1.000
50.000 kWh
Beban Pendinginan (kWh/Tahun)
Kinerja Energi
40.000
800
30.000
600
20.000
400
10.000
200
0 1
2
3
4
5
6
0
7
1
Model
3
4
5
6
7
Model
180
1000
160
900 800 Luas Lantai (m²)
140 Daya listrik (kWh/m²/tahun)
2
120 100 80 60
700 600 500 400 300
40
200
20
100
0
0 1
2
3
4 Model
5
6
7
1
2
3
4 Model
5
6
7
HASIL PENELITIAN Pengaruh Bentuk terhadap Beban Pendinginan 80.000
1.300
75.000
3 0,27
70.000
4 0,18
65.000
5 0,21 6 0,23
60.000
7 0,30
55.000 0,15
0,20
0,25 s/v ratio
0,30
1 2476
1.200
2 0,24
sQc (kWh)
Beban Pendinginan (kWh/tahun)
1 0,21
1.100
2 2749
1.000
3 3443
900
4 1781
800 700
5 2566
600
6 2701
500 400 1500
7 2786
2000
2500
3000
3500
Luas Dinding (m²)
• s/v ratio kecil belum tentu memiliki beban pendinginan kecil • Beban pendinginan bangunan dipengaruhi oleh luas dinding total dan perbandingan luas dinding terhadap selubung • Makin besar luas dinding barat makin besar sQs
HASIL PENELITIAN
180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80
0,24 3
0,27 4
0,18 5
0,21 6
0,23 7 0,30 0,22
0,27
1 2476
160
2
0,17
150
2 2749
140
3 3443
130
4 1781
120
5 2566
110
100
6 2701
90
7 2786
80 1500
2000
2500
3000
3500
Luas Dinding (m²)
s/v ratio
Daya listrik (kWh/m²/Tahun)
170
1 0,21
Daya Listrik (kWh/m²/tahun)
Daya Listrik (kWh/m²/Tahun)
Pengaruh Bentuk terhadap Energi Pendinginan
170 160 150 140 130 120 110 100 90 80
1 608 2 730 3 606 4 914 5 529 6 936 7 527
400
500
600
700 Luas Lantai
800
900
1000
Dengan volume yang sama bangunan yang lebar dan pendek akan lebih baik dibanding bangunan tinggi dengan luas lantai kecil.
HASIL PENELITIAN Pengaruh Material Dinding terhadap Energi Pendinginan 1400,00 1200,00 1000,00 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00
1200 sQc (kWh)
sQc (kWh)
1400
1000 800 600 400
Bata Plester
bata ringan plester
bata ringan + aluminium cladding
200
Bata ringan + panel insulasi
0 1400
1600
1800
Model 1
Model 2
Model 3
Model 5
Model 6
Model 7
Model 4
200 180 160 140 120 100 80 60 40 Bata Plester
bata ringan plester
bata ringan + aluminium cladding
Model 2
Model 3
Model 5
Model 6
Model 7
2400
2600
Bata ringan + panel insulasi
Bata Plester
bata ringan plester
2800
bata ringan + aluminium cladding
Bata ringan + panel insulasi
200 180 160 140 120 100 80 60 40 0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
A opaque (barat+timur)/S
Material Dinding Model 1
2200
A opaque wall (m2)
sQs (kWh)
sQs (kWh)
Material Dinding
2000
Model 4
Bata Plester
bata ringan plester
bata ringan + aluminium cladding
Bata ringan + panel insulasi
0,40
(Base case) Variabel
Model 2
Model 3
Model 4
Model 5
Model 6
Model 7
Parameter
Luas dinding tidak tembus cahaya
1.980,41 2.199,25 2.754,45 1.425,10 2.053,01 2.160,99 2.228,98
Properti material opaque wall a. Bata plester Material Dinding
b. Bata ringan c. Bata ringan dengan cladding d. Bata ringan dengan panel insulasi
Dinding bata plester, U-value = 3,02W/mK, Dcr factor = 0,83, Abs = 0,3 Dinding bata ringan plester, U-value = 2,34W/mK, Dcr factor = 0,92, Abs = 0,3 Dinding bata ringan dengan cladding, U-value = 0,41W/mK, Dcr factor = 0,69, Abs = 0,26
•
Dinding bata ringan dengan panel insulasi, U-value = 0,22W/mK, Dcr factor = 0,65, Abs = 0,28
sQc a. Bata plester
579,65
739,70 1.253,86
525,36
661,26
880,14
798,40
b. Bata ringan
590,94
753,71 1.268,69
528,06
667,47
850,66
803,08
348,46
609,82
223,97
283,13
414,37
409,78
d. Bata ringan dengan275,59 panel insulasi 320,13
587,89
207,07
256,26
383,86
384,46
c. Bata ringan dengan295,08 cladding
sQs a. Bata plester
104,16
113,83
173,34
90,88
127,70
119,33
85,72
b. Bata ringan
104,11
113,83
180,51
84,47
129,35
121,86
88,47
91,83
136,51
60,27
104,60
94,64
72,52
d. Bata ringan dengan panel 71,39insulasi 80,83
134,31
60,27
101,30
87,98
68,12
c. Bata ringan dengan cladding 75,40 Kinerja Energi
Beban pendinginan a. Bata plester
65.688,48
69.502,85
76.788,02
59.988,30
63.888,20
73.305,60
73.219,46
b. Bata ringan
66.315,05
75.178,18
83.981,55
60.490,69
69.186,33
78.883,22
77.823,90
c. Bata ringan dengan 48.780,49 cladding 52.769,40
55.879,26
48.826,22
48.257,34
56.775,79
39.638,62
d. Bata ringan dengan 47.610,94 panel insulasi 53.749,16
54.099,84
48.089,76
46.931,46
55.379,99
38.486,32
Energi Pendinginan a. Bata plester
141,79
124,95
166,26
86,15
158,50
102,78
145,65
b. Bata ringan
143,14
135,15
181,84
86,88
171,64
110,60
193,80
94,87
120,99
70,12
119,72
79,61
98,71
d. Bata ringan dengan102,77 panel insulasi 96,63
117,14
69,07
116,43
77,65
95,84
c. Bata ringan dengan105,29 cladding
•
Semakin luas bidang dinding pada sebuah bangunan, bangunan tersebut memerlukan material dinding dengan u-value dan decrement factor makin kecil. Bangunan dengan luas dinding barat dan timur besar juga memerlukan dinding dengan u-value, decrement factor, absorbtance dan Rso yang lebih kecil.
HASIL PENELITIAN Pengaruh Material Kaca terhadap Energi Pendinginan 1200 sQc (kWh)
sQc (kWh)
1400 1400,00 1200,00 1000,00 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00
1000 800 600 400
Clear glass Stopsol dark Double 6mm blue clear glass
low-e
Double lowe
200 300
400
500
Material Kaca Model 1 Model 4 Model 7
Model 2 Model 5
Model 3 Model 6
sQs (kWh)
sQs (kWh)
150 100 50 0 Stopsol dark Double clear blue glass
700
800
Luas Kaca
200
Clear glass 6mm
600
low-e
Double low-e
Material Kaca
Clear glass 6mm
Stopsol dark blue
low-e
Double low-e
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0,022
0,032
0,042
0,052
0,062
Double clear glass
0,072
0,082
0,092
A glass (barat+timur)/S Model 1
Model 2
Model 3
Model 5
Model 6
Model 7
Model 4 Clear glass 6mm
Stopsol dark blue
low-e
Double low-e
Double clear glass
0,102
Model 1 (Base case) Variabel
Model 2
Model 3
Model 4
Model 5
Model 6
Model 7
Parameter
Luas dinding tembus cahaya
1.980,41 2.199,25 2.754,45 1.425,10 2.053,01 2.160,99 2.228,98
Properti material fenestration wall a. Clear glass Material Dinding
Clear glass, u-value = 6W/mK, asg = 0,47
b. Stopsol c. Double clear glass
Stopsol, U-value = 6,38 W/mK, asg = 0,15 Double clear glass, u-value = 3,6W/mK, asg = 0,42
d. Low-e
Low-e, u-value = 3,62 W/mK, asg = 0,11
e. Double low-e
Double low-e, u-value = 1,34 W/mK, asg = 0,12
sQc a. Clear glass
579,65
739,70 1.253,86
525,36
661,26
880,14
798,40
b. Stopsol
593,67
754,49 1.259,40
541,08
721,90
954,67
813,40
646,28
440,95
595,13
788,34
703,72
c. Double clear glass 412,34
944,07
d. Low-e
413,05
647,06
949,85
431,61
588,52
789,11
704,51
e. Double low-e
332,93
558,31
829,34
380,33
502,55
701,90
614,56
104,16
113,83
173,34
90,88
127,70
119,33
85,72
b. Stopsol
55,45
49,19
121,01
31,13
72,34
47,24
30,82
c. Double clear glass
92,10
88,64
158,20
74,17
118,99
107,49
70,97
d. Low-e
44,25
35,99
101,02
27,69
68,19
33,49
28,55
e. Double low-e
48,49
38,64
102,26
27,69
72,34
38,82
28,29
a. Clear glass
65.688,48
69.502,85
76.788,02
59.988,30
66.888,20
73.305,60
73.219,46
b. Stopsol
sQs a. Clear glass
Kinerja Energi
Beban pendinginan
66.850,79
70.500,98
78.048,34
54.231,09
67.819,99
74.286,36
58.194,65
c. Double clear glass55.713,49
63.284,78
68.907,77
46.830,38
61.006,22
67.111,18
57.175,63
d. Low-e
55.764,85
63.337,30
68.974,12
46.883,61
61.055,25
67.162,82
e. Double low-e
49.970,83
57.348,50
61.408,99
40.816,83
55.467,52
a. Clear glass
141,79
124,95
166,26
86,15
165,94
102,78
182,34
b. Stopsol
144,30
126,74
168,99
83,58
168,25
104,16
135,05
c. Double clear glass 120,26
113,77
149,20
82,11
151,35
94,10
116,62
d. Low-e
120,37
113,87
149,34
82,16
151,47
94,17
116,75
e. Double low-e
107,86
103,10
132,96
76,59
137,61
85,92
101,64
57.209,69 53.328,38
Energi Pendinginan
• Merubah base case menjadi model 4 menyebabkan bangunan menjadi efisien dengan material kaca apapun • Merubah base case menjadi model 6 dengan mengganti material kaca menggunakan double low-e akan menjadikan bangunan tersebut efisien
Pengaruh Kombinasi Material Dinding dan Kaca terhadap Energi Pendinginan Material
Bentuk 1 Bentuk 2 Bentuk 3 Bentuk 4 Bentuk 5 Bentuk 6 Bentuk 7
Skena
Dinding
Jendela
Keterangan
rio a
Clear glass 6mm
55,61
55,55
57,98
56,90
57,13
55,78
43,66
Stopsol dark blue
42,53
42,50
43,65
43,14
43,25
42,61
37,23
Double clear glass
45,79
45,75
47,47
46,71
46,87
45,92
37,51
d
low-e
50,21
50,16
52,30
51,35
51,55
50,36
39,75
e
Double low-e
38,59
38,56
39,81
39,26
39,37
38,68
43,56
f
Clear glass 6mm
54,85
54,79
57,22
56,15
56,37
55,03
42,90
bata
Stopsol dark blue
41,77
41,74
42,89
42,39
42,49
41,85
36,47
ringan
Double clear glass
45,04
44,99
46,72
45,96
46,11
45,16
36,75
low-e
49,09
49,04
51,18
50,59
50,43
49,24
38,63
Double low-e
37,83
37,80
39,05
38,50
38,61
37,92
42,81
Clear glass 6mm
35,63
35,57
38,00
36,93
37,15
35,80
23,68
Stopsol dark blue
32,99
32,94
35,08
23,16
34,33
33,14
17,25
25,81
25,77
27,49
26,73
26,89
25,94
17,53
low-e
30,23
30,18
32,32
31,37
31,57
30,38
19,77
o
Double low-e
18,61
18,58
19,83
19,28
19,39
18,70
23,58
p
Clear glass 6mm
33,74
33,68
36,10
35,08
35,25
33,91
21,79
Stopsol dark blue
20,66
20,63
21,78
21,32
21,38
20,74
15,36
Double clear glass
23,92
23,88
25,60
24,89
25,00
24,04
15,63
low-e
28,34
28,28
30,42
29,53
29,67
28,49
17,88
Double low-e
16,72
16,69
17,94
17,43
17,50
16,81
21,69
b c
g h i
Bata P lester
plester
j k l m n
q r s t
bata ringan +
aluminium Double clear glass cladding
Bata ringan + panel insulasi
Memenuhi Standar Tidak memenuhi standar
Pengaruh Bentuk dan Material terhadap Energi Pendinginan Material
Bentuk 1 Bentuk 2 Bentuk 3 Bentuk 4 Bentuk 5 Bentuk 6 Bentuk 7
Skena
Dinding
Jendela
Keterangan
rio a
Clear glass 6mm
141,79
124,95
166,26
86,15
158,50
102,78
182,34
Stopsol dark blue
135,66
126,74
168,99
83,58
160,81
104,16
135,05
Double clear glass
120,26
113,77
149,20
82,11
143,90
94,10
116,62
d
low-e
120,37
113,87
149,34
82,16
144,03
94,17
116,75
e
Double low-e
107,86
103,10
132,96
76,59
130,16
85,92
101,64
f
Clear glass 6mm
143,14
135,15
181,84
86,88
171,64
110,60
144,00
bata
Stopsol dark blue
141,82
136,95
184,57
87,80
173,95
111,98
146,52
ringan
Double clear glass
127,74
123,82
164,59
81,01
157,05
101,92
128,09
low-e
127,85
123,91
164,74
81,06
157,17
101,99
128,22
Double low-e
116,18
113,30
148,36
75,48
143,31
93,74
113,11
Clear glass 6mm
105,29
94,87
120,99
70,12
119,72
79,61
98,71
Stopsol dark blue
107,01
96,66
123,72
71,05
122,03
80,98
101,23
92,78
83,53
103,75
64,26
105,12
70,92
82,80
low-e
92,88
83,63
103,89
64,30
105,24
70,99
82,93
o
Double low-e
81,21
72,86
87,51
58,73
91,37
62,74
82,80
p
Clear glass 6mm
102,77
96,63
117,14
69,07
116,43
77,65
95,84
Stopsol dark blue
104,68
94,11
119,87
69,99
118,74
79,02
98,36
Double clear glass
90,46
80,98
99,89
63,20
101,83
68,96
79,93
low-e
90,56
81,07
100,04
63,25
101,95
69,04
80,06
Double low-e
78,89
70,31
83,66
57,67
88,08
60,78
64,95
b c
g h i
Bata P lester
plester
j k l m n
q r s t
bata ringan +
aluminium Double clear glass cladding
Bata ringan + panel insulasi
Efisien Tidak efisien
KESIMPULAN Bagaimana kinerja energi pendinginan pada bangunan bertingkat menengah?
1
2
Kinerja energi pada bangunan bertingkat menengah di Surabaya buruk Bagaimana bentuk dan material bangunan bertingkat menengah yang efisien terhadap penggunaan energi pendinginan? Bangunan paling efisien adalah bangunan dengan bentuk oktagon dengan material bata konvensional dan clear glass. Material Dinding tidak tembus cahaya
Dinding tembus cahaya
Persegi panjang, prismatik
Bata ringan dengan cladding aluminium
Double glass atau low-e
bentuk L, prismatik
Bata ringan dengan cladding aluminium
Double glass atau low-e
Bentuk H, prismatik
Bata ringan dengan cladding aluminium
Kaca double low-e
Oktagon, prismatik
Bata konvensional atau bata ringan
Clear glass
Persegi prismatik
Bata ringan dengan cladding aluminium
Kaca double low-e
Persegi panjang, wedding cak e
Bata konvensional atau bata ringan
Kaca double low-e
Bata ringan dengan cladding aluminium Persegi panjang, inclined
Bata ringan dengan cladding aluminium
Clear glass Double glass atau low-e
Bentuk
KESIMPULAN No Variabel 1 2 3 4
Teori Meningkatnya s/v ratio mengakibatkan naiknya beban Bentuk pendinginan (Markus & Morris, 1980) Bentuk dengan dinding bersudut atau bidang lipat akan memiliki Bentuk beban pendinginan lebih rendah (Zefros, 2012) Orientasi dan volume tidak terlalu banyak berpengaruh pada Bentuk energi operasional bangunan (Craford dkk, 2011) Merubah bentuk akan memiliki pengaruh yang lebih besar Bentuk dan terhadap beban pendinginan dari pada meningkatkan kualitas Material material dinding (Gratia & Herde, 2003)
Hasil Penelitian X V X V
SARAN Untuk pemahaman yang lebih dalam berkaitan dengan pengaruh bentuk dan material Keterbatasan: • Bentuk • Material • Variabel • Software
SARAN Untuk mencapai efisiensi energi pada perkantoran bertingkat menengah 1.
2.
3. 4.
Bangunan perkantoran bertingkat menengah sebaiknya dibangun dengan bentuk oktagon karena dengan volume yang sama, bentuk ini memiliki luas dinding yang lebih kecil dari luas atapnya. Dengan demikian pada jam kerja heat loss dari atap akan lebih besar (jika atap yang digunakan adalah atap beton). Sebaiknya luas sisi timur dan barat bangunan lebih kecil dari dinding utara dan selatan Bangunan dengan dinding bersudut dapat membantu mengurangi radiasi matahari yang menerpa bangunan Untuk bangunan yang memiliki luas dinding timur dan barat yang besar, sebaiknya menggunakan dinding dengan u-value dan decrement factor kecil dan kaca dengan u value dan asg rendah.
