HEAT INSULATION THERMAL COMFORT DESIGN CONSULTATION Canisius College Sport Hall
OUTLINE • • • • • •
Pendahuluan Teori Hasil Pengukuran Hipotesa Permasalahan & Solusi Rekomendasi Disain & Simulasi Kesimpulan & Saran
PENDAHULUAN
Function, Occupancy, Time Occupancy
Waktu
Outdoor Temp
Latihan Olahraga: Basket, Bulu Tangkis, Senam 1 – 100
8.00 – 21.00
26 - 34
Latihan Kesenian: Paduan suara, alat musik,
1 – 100
8.00 – 21.00
26 - 34
Pertandingan Olahraga: Basket, Bulu
50 – 200
8.00 – 21.00
26 - 34
Pertunjukan Seni: Paduan suara, Band, Alat
50 – 200
8.00 – 21.00
26 - 34
Acara Formal: Wisuda, misa, briefing, seminar
300 – 500
8.00 – 21.00
26 - 34
seni tari, drama, dll Tangkis
musik tiup, drama
Latar Belakang Permasalahan • Siang hari matahari terang ruangan terisi sampai dengan 50 orang sekitar 80% yang puas dengan kenyamanan termal • Apabila ruangan terisi lebih dari 300 orang ruangan terasa panas maka lebih dari 50% yang mengeluhkan ketidak-nyamanan termal
Tujuan • Menurunkan suhu ruangan dengan mengurangi radiasi matahari melalui jendela • Menurunkan suhu ruangan dengan mengurangi konduksi panas matahari melalui atap dan plafon • Menurunkan suhu ruangan dengan mengurangi radiasi panas artificial lighting
Sasaran • Meningkatkan kenyamanan termal menjadi upper line 90% adaptive comfort (garis merah) ASHRAE Standard 55-2004 atau penurunan satu sampai dengan dua derajat celcius. • menurunkan nilai energy radiasi dan konduksi dari jendela, atap dan dinding minimal 50% • Mengurangi nilai radiasi panas artificial lighting minimal 40%
Standarisasi ASHRAE Standard 55-2004 •
kenyamanan termal PPD mengacu ke ASHRAE Standard 55-2004 pada upper line 80% adaptive comfort (garis merah)
TEORI
Radiasi panas
Posisi orientasi bangunan terhadap matahari
• Rambatan panas melalui rambatan sinar matahari (radiasi) masuk melalui jendela yang menghadap timur-barat. • Radiasi panas juga disebabkan oleh artificial lighting
Pengendalian panas radiasi sinar matahari • Mengatur Orientasi Jendela pada Bangunan – Menghindari atau mengurangi luas jendela atau bukaan bangunan yang menghadap ke arah timur-barat – Menggunakan material kaca jendela dengan material SHGC (Solar Heat Gain Coeficient) comply
• Membuat design penghalang panas (façade) akibat sinar matahari langsung – Overhang horisontal yang melampaui lebar jendela di bagian atas jendela untuk menciptakan shadow effect – Fasad menghadap ke arah timur / barat – Louvered berlubang, untuk mencegah gelap dalam ruangan pada saat mendung dan hujan.
Konduksi panas • Konduksi panas adalah rambatan panas melalui medium benda padat. Panas matahari tersimpan pada tanah dan struktur bangungan yang kemudian memanaskan suhu dalam ruangan dengan adanya aliran udara (konveksi). • Konveksi panas adalah rambatan panas melalui medium udara atau cairan yang mengalir.
Pengendalian panas konduksi bangunan • Membungkus medium bangunan dengan insulasi • Membuat aliran pelepasan panas pada lantai • Menggunakan material dengan nilai konduksi rendah
warm, Humid Climates
Window Frame Aligned with Wall Insulation
Konveksi Panas • Konveksi panas adalah rambatan panas melalui medium udara atau cairan yang mengalir. • Sumber panas yang dialirkan oleh konveksi panas adalah panas tubuh manusia, panas bangunan, panas peralatan mesin dan listrik
Pengendalian panas konveksi panas • Membuat aliran udara alami yang mengeluarkan udara panas dari dalam bangunan dan memasukan udara yang lebih dingin ke dalam bangunan
HASIL PENGUKURAN 21 MEI 2014
Suhu (°C) Permukaan Lantai pukul 10.00 dan 14.00
27,3--28,2
28,0--30,0
27,3--28,5
Suhu (°C) Dinding Permukaan Dalam dan Luar pukul 10.00 dan 14.00
29,3 28,7
28,6--28,2
28,3--28,3
28,9--29,8
28,0--30,3
28,7 29,7 27,9--31,5 42,3--36,2
27,6 29,0 28,6--31,5 43,5--36,5
29,8 28,3
Suhu (°C) Sisi Atas Permukaan Luar pukul 10.00 dan 14.00 32,2--30,9
31,7--31,3
29,3 28,7
42,1 32,9
42,3--36,2
35,9--32,2
Suhu (°C) Plafon pukul 10.00 dan 14.00 30,0--32,1
29,6 31,3 28,4--32,0
29,6--32,8
29,1 32,0
28,9 30,8 28,5--31,8
Pengukuran Suhu (°C) Permukaan Dalam Titik
1
2
3
4
5
6
16
7
15 14
8 13
12
11
10
9
Pukul 10.00
Pukul 14.00
Dinding
Plafon
Dinding
Plafon
1
28,7
30
29,6
31,7
2
29
30
29,9
32
3
29
30
29,7
32,4
4
28
29,7
29,9
32,3
5
28
29,5
30,2
33
6
28
29,5
30,6
33
7
27,4
28,8
28,8
30,6
8
27,7
28,9
29,2
31
9
28,5
28,5
31,3
31,7
10
28,3
28,4
31,4
31,8
11
28,8
28,5
31,7
31,8
12
28,2
28,4
31,6
32,3
13
28
28,4
31,5
32
14
27,5
28,3
30,9
31,6
15
28,8
29,5
29,6
31
16
28,6
29,6
29,7
31,5
Suhu dalam ruangan: 29,8°C – 30,3°C Suhu luar ruangan: 32°C – 34°C Kelembaban: 54% – 56%
Pengukuran Suhu (°C) Permukaan Luar Titik
1
2
3
4
5
1
6 7
16
8
15 14
13
12
11
10
9
Pukul 10.00
Pukul 14.00
Sisi Bawah
Sisi Atas
Sisi Bawah
Sisi Atas
28,7
32,6
28,2
30,4 30,6
2
28,3
31,8
28,2
3
28,6
32
28,2
31,6
4
28,2
31,8
28,3
31,1
5
28,2
31,2
28,2
31,5
6
28,4
31,9
28,2
31,1
7
29,5
42,6
28,4
31,3
8
30
41,5
28,2
34,5
9
42,9
36
36,4
32,1
10
44,1
35,6
36,5
32,4
11
43,3
35,9
36,4
32
12
43
36,4
36,4
32,2
13
42,7
35,4
36,2
31,8
14
41,2
35,8
35,8
31,5
15
29,5
35,5
28,8
31,9
16
29
34,6
28,6
30,9
Suhu lantai lapangan luar pkl 10 45,5 °C Suhu lantai lapangan luar pkl 14 36,5 °C
Pengukuran Laju Udara (m/s) pada Lubang Angin Bawah
1 2
3 4 56 7 8
9 10
Titik
Pukul 10
Pukul 14
1
1,1
0,65 (out)
2
1,4
0,65 (out)
3
1,33
1,37
4
1,08
1,4
5
1,46
0,21
6
0,9
1,64
7
0,83
1,01
8
1,3
1,8
9
0,72
0,9
10
0,58
0,72
Rata-rata
1,07
1,04
HIPOTESA PERMASALAHAN & SOLUSI
Existing Design Thermal Parameter Project Summary Project Address Calculation Time Report Type Latitude Longitude Summer Dry Bulb Summer Wet Bulb Winter Dry Bulb Mean Daily Range
Inputs Building Type
Sports Arena
Area (m2) Volume (m3) Calculated Results Peak Cooling Total Load (W)
852 10,543.55
Peak Cooling Month and Hour
Location and Weather
Canisius Collage
Menteng Jakarta
Friday, August 29, 2014 11:35 AM Detailed -6.18° 106.83° 33 °C 27 °C 22 °C 8 °C
Input Data
Building Summary
392,556 November 3:00 PM
Peak Cooling Sensible Load (W)
258,686
Peak Cooling Latent Load (W) Maximum Cooling Capacity (W)
133,869 379,829
Peak Cooling Airflow (L/s) Peak Heating Load (W) Peak Heating Airflow (L/s)
83,294.2 39,305 7,500.0
Checksums Cooling Load Density (W/m2) Cooling Flow Density (L/(s·m2))
460.65 97.74
Cooling Flow / Load (L/(s·kW)) Cooling Area / Load (m2/kW) Heating Load Density (W/m2)
212.18 2.17 -46.12
Heating Flow Density (L/(s·m2))
8.80
Area (m2) Volume (m3) Wall Area (m2) Roof Area (m2) Door Area (m2) Partition Area (m2) Window Area (m2) Skylight Area (m2) Lighting Load (W) Power Load (W) Number of People Sensible Heat Gain / Person (W) Latent Heat Gain / Person (W) Infiltration Airflow (L/s) Space Type
Calculated Results Peak Cooling Total Load (W) Peak Cooling Sensible Load (W) Peak Cooling Latent Load (W) Peak Cooling Airflow (L/s)
852 10,543.56 1,354 1,023 12 0 248 0 21,100 9,169 500 73 59 261.4 Court Sports Area - Sports Arena 222,089 193,566 28,523 83,293.7
Hipotesa • Dari hasil pengukuran temperature outdoor dan indoor pada saat tertentu berada pada 80% PPD Ashrae 55-2004
Konduksi, Radiasi dan Konveksi (Existing) • • • • •
Cooling Load bidang atap 56.825W Cooling Load bidang dinding 9.676W Cooling Load jendela ventilasi 70.714W Cooling Load lampu eksisting 18.404W Cooling Load tubuh manusia 51.460W
Solusi Efisien • Memasang heat insulation material di plafon yang berfungsi sebagai light baffle dan acoustics treatment. • Mengganti material kaca jendela dengan material SHGC (Solar Heat Gain Coeficient). • Mengganti lampu dengan lampu hemat energy dan low heat.
REKOMENDASI DESIGN
Rekomendasi Design • Memasang heat insulation material Acourete Board pada plafon ±300 m2 • Mengganti seluruh material kaca jendela dengan EVONIK ACRYLITE, acrilic yang dapat memblock/mereduce IR 75% dan UV 100% ±210 m2 • Mengganti lampu High Intensity Discharge (HID) dengan lampu OSRAM PURSOS 120W.
Rekomendasi Design
Suggest Product : ACOURETE BOARD 230,
Rekomendasi Design
Suggest Product : EVONIK ACRYLITE, acrilic yang dapat memblock/mereduce IR 75% dan UV 100%
Rekomendasi Design Suggest Product : OSRAM PURSOS 120W, LED Spotlight
New Design Thermal Parameter
Inputs Building Type
852
Volume (m3)
10,028.46
Peak Cooling Sensible Load (W)
241,037 November 5:00 PM 142,245
Project Name
Peak Cooling Latent Load (W)
98,793
Maximum Cooling Capacity (W)
227,708
Friday, August 29, 2014 11:36 AM Detailed -6.18° 106.83° 33 °C 27 °C 22 °C 8 °C
Peak Cooling Airflow (L/s)
40,083.5
Peak Heating Load (W)
35,604
Peak Heating Airflow (L/s)
7,500.0
Project Summary
Peak Cooling Month and Hour
Location and Weather
Calculation Time Report Type Latitude Longitude Summer Dry Bulb Summer Wet Bulb Winter Dry Bulb Mean Daily Range
Sports Arena
Area (m2) Calculated Results Peak Cooling Total Load (W)
Project Address
Input Data
Building Summary
Checksums
Area (m2) Volume (m3) Wall Area (m2) Roof Area (m2) Door Area (m2) Partition Area (m2) Window Area (m2) Skylight Area (m2) Lighting Load (W) Power Load (W) Number of People Sensible Heat Gain / Person (W) Latent Heat Gain / Person (W) Infiltration Airflow (L/s)
Cooling Load Density (W/m2)
282.85
Space Type
Cooling Flow Density (L/(s·m2))
47.04
Cooling Flow / Load (L/(s·kW))
166.30
Cooling Area / Load (m2/kW)
Calculated Results
3.54
Heating Load Density (W/m2)
-41.78
Heating Flow Density (L/(s·m2))
8.80
Peak Cooling Total Load (W) Peak Cooling Sensible Load (W) Peak Cooling Latent Load (W) Peak Cooling Airflow (L/s)
852 10,028.46 1,444 974 12 0 222 0 21,100 9,169 500 73 59 139.4 Court Sports Area - Sports Arena 119,301 93,149 26,153 40,083.0
Konduksi, Radiasi dan Konveksi (Re-design) • • • • •
Cooling Load bidang atap 16.925W Cooling Load bidang dinding 12.141W Cooling Load jendela ventilasi 18.108W Cooling Load lampu 9.223W Cooling Load tubuh manusia 51.767W
Existing Calculation
Re-design Calculation
Cooling Components Total (W) Percentage
Cooling Components Total (W) Percentage
Wall Window Door Roof Infiltration Lighting Power People
Wall Window Door Roof Infiltration Lighting Power People
Total
9,676 70,714 684 56,825 6,328 18,404 7,998 51,460
222,089
4.36% 31.84% 0.31% 25.59% 2.85% 8.29% 3.60% 23.17%
100%
Total
12,141 18,108 718 16,925 3,375 9,223 7,044 51,767
119,301
Penurunan daya yang dibutuhkan dari 222kW menjadi 119kW…..penghematan sebesar 46,4%
10.18% 15.18% 0.60% 14.19% 2.83% 7.73% 5.90% 43.39%
100%
Kesimpulan • Pengunaan material acrylite heatstop me-reduce panas dari jendela sebesar 74,4% • Pengunaan material acourete board me-reduce panas dari atap sebesar 70,22% • Pengunaan lighting baru me-reduce panas daripada lighting lama sebesar 49,89% • Estimasi penurunan suhu ruangan sebesar 1-2o Celcius dapat tercapai
