BAB III KARAKTERISTIK LINGKUNGAN ECOHOUSE DENGAN FINITE DIFFERENCE DAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD)

Transkripsi

1 61 BAB III KARAKTERISTIK LINGKUNGAN ECOHOUSE DENGAN FINITE DIFFERENCE DAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD) Pendahuluan Indonesia sangat kaya akan jenis kayu, akasia dimanfaatkan sebagai material bangunan, berkelas kuat 3. Keuntungan material bangunan kayu dapat digunakan diseluruh bagian bangunan, kuda-kuda, atap, kolom, balok, pintu, jendela, dan kusen, tetapi mudah terserang hama penyakit serta insekta seperti rayap, bahwa hampir 70% bangunan di Bogor terserang rayap. Masa kini beberapa komponen bangunan mulai diganti dengan bahan metal dan adukan beton (Karlina et al. 2006). Sifat-sifat kayu terdiri dari sifat fisik, mekanis dan termal, yang secara langsung berpengaruh terhadap kenyamanan manusia yang tinggal dalam rumah kayu tersebut. Kayu peka terhadap kelembaban udara, karena sifat higroskopis kayu yang menyebabkan terjadi kembang susut, dan mempengaruhi kekuatan kayu tersebut. Bogor pada kondisi suhu sekitar o C, kelembaban sekitar 80 90%, kadar lengas kayu (Uk) berada di kisaran persen. Kembang susut balok kayu dan perubahan tergantung pada arah serat kayu, dan menyebabkan terjadi perubahan kekuatan fisik dan mekanik kayu atau menahan beban. Hampir seluruh bangunan transmigran pembangunan perkampungan daerah transmigrasi dari kayu, menurut Petunjuk Pelaksanaan Pembangunan rumah transmigrasi inti No 403/KPTS/M/2002, dan diharapkan dapat mendukung prospek sarana usaha pertanian dan perkebunan yang dilakukan di wilayah pedesaan itu (Departemen Tenaga Kerja dan Transmigrasi 2002). Sebagian besar bangunan rumah petani sangat sederhana dan belum menggunakan alat mekanis yang mahal, dalam menjaga supaya lingkungan indoor tetap nyaman. Hal ini berkaitan dengan disain rumah, efisensi energi, kesehatan, dan melakukan pendinginan alami dan pasif (de Witt et al. 2007). Mikro klimat dan potensi energi alami mendukung infrastruktur unit kawasan/sentra produksi maka diperlukan identifikasi dan rekomendasi dalam menyusun kaji tindak (pilot project) suatu rancang bangun dan infrastrukturnya.

2 62 Kajian dan pengelolaan dari sifat termal pelbagai jenis kayu Indonesia di dalam pengendalian lingkungan mikro klimat bangunan masih belum banyak penelitian dilakukan. Rumah berfungsi sebagai tempat manusia berlindung dari sengatan panas matahari dan perubahan lingkungan bangunan pemukiman. Disain rumah dapat mempengaruhi dan mengendalikan kondisi perubahan lingkungan termal. Kemampuan kayu untuk menghambat panas dari luar bangunan, seperti pindah panas dari radiasi sinar surya, konveksi aliran udara dari luar ke dalam dan konduksi pada elemen kayu serta pondasi bangunan. Hal ini mempengaruhi keseimbangan energi, suhu, komponen uap air, karbon dioksida dan gas lain diudara serta laju pergantian udara di dalam bangunan. Kondisi udara itu untuk menjabarkan faktor kenyamanan pemukim melalui pendekatan metoda Fanger (Fanger 1998). Di Bab I ditunjukkan hasil kondisi lapang bangunan kayu percobaan dan hasil metoda Fanger yang menunjukkan nilai kenyamanan untuk daerah subtropis, mencapai o C dan kelembaban ternyata berkisar 60-70%. Menurut Standar Nasional Indonesia dan hasil penelitian di Jakarta serta menggunakan metoda Fanger, bahwa manusia Indonesia masih merasakan nyaman walau suhu mencapai 26.5 o C dan masih bertahan hingga suhu lingkungan 28 o C pada bangunan bernaungan (Karyono 2003). Kondisi lingkungan ini dipaparkan dalam gambar ilustrasi mikro klimat dibagian-bagian ruang untuk modifikasi tatanan ruang. Kondisi ini berdasarkan perubahan waktu, perubahan termal, masa, dan kecepatan aliran udara agar penempatan cross ventilation yang memadai, sesuai pergerakan aliran udara dan bila alat mekanis ditambahkan, ditempatkan posisi yang tepat. Pada model Ecohouse penjabaran proses yang terjadi dilingkungan disajikan dalam analisis lingkungan seperti persamaan keseimbangan energi, panas, konservasi masa dan momentum aliran udara serta kombinasinya, hingga memperoleh suhu ruang yang nyaman, kemudian membahas dan menjabarkan variabel variabel penentu yang mempengaruhi. Model ini berskala prototype, disimulasikan dengan metoda finite difference untuk dua dimensi dan finite volume yaitu Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk tiga dimensi (Versteeg dan Malasekera 1995).

3 63 Pemecahan masalah tentang aliran fluida bergerak sangat komplek, maka dilakukan dengan metoda CFD dan alat bantu komputer, yang akan menghasilkan informasi tentang bagaimana fluida udara mengalir pada kondisi tertentu, diberbagai sistim dengan biaya murah dan waktu lebih cepat. Udara yang mengalir dalam bangunan ini adalah aliran yang tak mampu mampat dan bentuk aliran laminar atau turbulen, yang sangat tergantung pada sifat-sifat aliran udara dan mungkin hasil CFD tidak sesuai dengan pengukuran (Indra 2004), pendekatan teori pada rumah percobaan ini divalidasi dengan hasil pengukuran dari Bab I. Ilustrasi hasil perhitungan dengan program numerik Finite Difference digunakan untuk menentukan batasan suhu atap pada kondisi pengukuran. Selanjutnya menduga perlakuan di dalam elemen bangunan dengan CFD. Dalam suatu ruang bangunan, simulasi CFD ini mampu menampilkan Gambar Gambar grafis dari gradien perubahan suhu, vektor percepatan dari gerakan aliran fluida udara yang dinamis, pindah panas dan massa, serta pengaruh konveksi, konduksi dan radiasi. Tujuan penelitian ini adalah: 1 Mengetahui dan menjelaskan pindah panas pada rumah percobaan konstruksi kayu untuk perencanaan bangunan Ecohouse sesuai kaidah SNI dengan metoda finite difference sesuai kaidah SNI 2 Menjelaskan analisis termal secara finite volume pindah panas pada model selubung rumah percobaan konstruksi kayu untuk perencanaan bangunan Ecohouse dalam model bangunan rumah percobaan pada Bab I dengan luas lantai 6x3 meter. Boundary Condition dibuat sesuai hasil pengukuran dan berdasarkan perlakuan sifat dinamika udara, hantaran panas, massa, dan kecepatan aliran udara pada saat pengukuran. 3 Merumuskan analisis termal pada kondisi yang dinamis dalam rancangan model di atas menggunakan software CFD dan validasi model ini diilustrasikan pada bangunan rumah transmigran yang sesuai dengan bangunan percobaan. 4 Merancang dari hasil ilustrasi menjadi dasar model rancangan dan memenuhi syarat kenyamanan pemukim dan pindah panas pada rumah konstruksi kayu untuk perencanaan Ecohouse sesuai kaidah SNI

4 64 Tinjauan Pustaka Kayu sebagai Bahan Konstruksi Bangunan Rumah Rumah petani di daerah perdesaan sering terbuat dari bahan kayu dan bambu, sesuai dengan daerahnya. Perkampungan masa kini yang dibuat oleh Departemen Pekerjaan Umum dan Transmigrasi telah melakukan pembangunan dengan variasi bentuk dan geometri bangunan dari kayu. Struktur kayu memiliki stabilitas dan integritas tinggi, mudah membuat sambungan dengan hubungan yang bersifat daktil, mudah dibongkar-pasang, serta menawarkan kehangatan yang alami bagi pemukimnya. Di Indonesia terdapat berbagai bangunan tradisional terbuat dari kayu seperti rumah adat Jawa Tengah, Barat, Melayu, dan lainnya. Gambar 41 Rumah kayu tradisional di daerah tropis Jawa Tengah Ecohouse Sumber: Rumah daerah Boyolali, Jawa Tengah. Estetika bangunan kayu sangat menarik, kini dibuat dengan disain dengan penampilan modern atau menambahkan lapisan dinding penahan cuaca pada rumah yang tradisional seperti terdapat di Jawa Tengah (Gambar 41). Secara alami pemukim siap berhubungan dengan alam, cakupan warna, tenunan serat dan membuat material ini berkualitas. Rumah kayu dapat dikombinasikan dengan batu bata atau bahan adukan semen mortar atau metal. Perubahan iklim sebagai akibat pemanasan global menyebabkan pemanfaatan kayu sebagai bahan konstruksi rumah, kembali mendapat perhatian karena dapat lebih terbuka dan menyatu dengan alam sekitar, dapat menggunakan ventilasi alami serta dapat disesuaikan dengan zona iklim dan cuaca sekelilingnya.

5 65 Konsep bangunan Ecohouse sebagai bagian dari Green building di Indonesia tidak terlepas dari konsep warisan leluhur yang mapan, mungkin ada perubahan konstruksi bangunan yang mengharuskan pergeseran paradigma di dalam disain, seperti pengoperasian dan pelayanan operasional, integrasi dan efisiensi ekonomi, konservasi sumber daya alam, penggunaan material dan pengurangan sisa bahan, pemanfaatan energi terbarukan, penggunaan akses dalam fasilitas masyarakat, pola hidup masyarakat, penghematan biaya dan sehat, penyertaan berbagai bidang kemasyarakatan, maka pelaksanaannya akan mencakup suatu integritas dari berbagai komponen pembangunan secara individu. Artikel Perjalanan Panjang Perumahan di Indonesia sekitar abad ke XX (John Silas 1989) menguraikan keragaman bentuk rumah adat yang kaya dan menunjukkan hasil yang utuh dari usaha masyarakat dalam mencukupi tempat hunian bagi keluarga. Perkembangan ini mengandung unsur tanggung jawab dari setiap keluarga mengupayakan pengadaan perumahan mandiri, secara individual maupun kolektif. Pembangunan rumah berkembang berdasar pada unit keluarga sebagai inti, terintegrasi secara seimbang dengan lingkungan sekitar. Ciri pokok perkembangan rumah-rumah adat Indonesia sekaligus membuktikan bahwa perumahan berada dalam dua domain berbeda yaitu: domain privat, yaitu upaya membuat rumah sendiri yang berlawanan dan perumahan publik berupaya merumahkan warga secara formal, dan domain (John Silas 1989). Aspek iklim sangat mempengaruhi tata guna lahan dan rancangan pembangunan baik secara tradisional dan modern. Penelitian berhubungan perubahan angin Monson dari arah timur laut dan barat daya yang mengubah musim penghujan menjadi musim kemarau. Di lokasi penelitian yang sangat tinggi curah hujan dan lembab menjadi prioritas karena mempengaruhi jumlah aliran udara yang datang masuk dalam bangunan. Bila suhu tinggi lebih dari ambang zona kenyamanan diupayakan mengurangi beban panas dalam ruangan dengan metoda penghawaan alami (Mangunwijaya 1998). Spesies kayu yang berasal dari perkebunan rakyat dan hampir beragam, seperti bahan kayu buah dan pertumbuhan alami dinyatakan di hutan administratif seperti mahagoni, Acasia Mangium, Bambu, Meranti Shorea SPV, SPV Durio, Albizzia falcata, Pinus Mercursii, dan lainya yang semua berdiameter 30 sampai

6 66 40 cm, dan kini kayu terkenal dikalangan petani yaitu kayu Jabon (Antho cephalus cadamba), untuk bahan dasar pulp dan papan lapis (Nurwati et al. 2006). Kayu merupakan bahan bangunan yang ekologi, dapat diperbaharui dan menyerap produksi karbon. Kayu sepenuhnya bio-degradable dan dapat pula dipadatkan jika tidak ada pengulangan penggunaan kembali (Lawson 1996). Bangunan kayu menawarkan suatu kesempatan untuk menyita karbon di lingkungan yang dibangun, melengkapi usaha untuk mengurangi pemanasan global. Pada umumnya kayu mempunyai massa jenis dan kapasitas panas yang rendah. Massa jenis kayu sekitar kg cm -2, dan metal lebih dari 1 kg cm -2. Acasia mangium termasuk jenis kayu dengan massa yang ringan akan berkaitan dengan kembang susut kayu dan pindah panas melalui bahan kayu tersebut, seperti yang dapat dilihat pada kelas konstruksi ringan. Keuntungan yang diperoleh banyak orang adalah bahwa situasi bangunan kayu nyaman, mempunyai perambatan energi panas yang kecil, dapat didaur ulang, tahan terhadap panas dan cuaca lembab, mampu menahan beban pada kemiringan tertentu. Bahan bangunan lain yaitu bamboo, dapat dilakukan sebagai substitusi pemanfaatan kayu (Karlinasari et al. 2006). Gambar 42 Konstruksi Ecohouse dari bambu di daerah Amerika Selatan (Sumber: Danny Osorio 2009). Konstruksi bangunan kayu atau bamboo dapat dilakukan sebagai penerima beban konstruksi dengan rangka seperti tertera pada Gambar 42. dibawah ini (Danny 2009). Pada Gambar 42 bentuk atap limasan bangunan bamboo ini mempunyai atap bangunan dengan terbuka pada ujung atap, atau bentuk Limasan dari suatu konstruksi bangunan bamboo di Columbia yang dimanfaatkan dengan baik sebagai suatu bangunan pemukiman. Konstruksi kayu lokal lebih baik untuk

7 67 digunakan di Indonesia, karena mudah didapat, fleksibel dibentuk sesuai perkembangan zaman untuk struktur bangunan kayu, dan pembangunan sederhana dan tidak memerlukan kemampuan skill yang tinggi didaerah tersebut. Pembangunan rumah transmigrasi inti yang sesuai dengan Keputusan Menteri Permukiman dan Prasarana Wilayah Republik Indonesia Nomor: 403/KPTS/M/2002 di dalam pembangunan perkampungan daerah transmigrasi. Persyaratan pembangunan rumah hunian dari faktor pengaruh lingkungan adalah perencanaan struktur dalam sistem tergantung pada lahan dan sumber daya manusia dalam usaha mempertahankan hidup yang dipengaruhi oleh tata letak dan tata guna lahan. Perkembangan pemukiman transmigran yang menyerupai kondisi para petani umumnya sesuai dengan kebutuhan. Dalam tatanan satu dan tiga ruang kamar tertera pada Gambar 43, salah satu rancangan struktur bangunan dari perumahan Transmigran adalah proses pengembangan dari bangunan Rumah Sederhana-Sehat (RSS) dalam Gambar 43, dan bagian-bagiannya dari Pedoman Teknis Departemen Transmigrasi. Gambar 43 Perkembangan bangunan transmigrasi dari satu dan dua kamar (Sumber: Pedoman Teknis Departemen Transmigrasi 1995). Ventilasi sebagai penyalur udara ditempatkan secara konvensional, dekat langit-langit atau kisi-kisi udara (jalusi). Udara lingkungan yang membawa polutan bercampur dengan udara dalam diseluruh ruangan yang terbagi merata ke semua area. Di daerah terbuka seperti daerah pertanian semua pemukim di dalam ruangan juga terkena polutan, walau sering hal ini diabaikan. Polutan ini berkaitan

8 68 dengan pemanfaatan dan ketersediaan energi surya atau fosil, sumber air seperti kolam atau sumur dalam memenuhi kebutuhan pemanasan dan pendinginan. (De Witt 2003). Persyaratan pengendalian selubung bangunan pemukiman dalam rancangan termal dari desain rumah dipengaruhi oleh pindah panas dan aliran udara dari luar ke dalam, akibatnya terjadi keseimbangan energi, suhu, komponen uap air, karbon dioksida dan gas lain di udara serta laju pergantian udara dan suhu di dalamnya. Salah satu cara untuk mendinginkan ruangan yaitu model atap Joglo bangunan tradisional di Jawa Tengah, yang memberikan kecepatan angin masuk bangunan m s -1, selisih tekanan kg m -1 s -2 (Pranoto 2010). Minimal aliran udara diperlukan m/s untuk pendinginan udara pasif, tetapi belum efektif untuk digunakan pada bangunan ini. Intensitas panas matahari berkisar 103 W m -2 sampai 2995 W m -2, nilai U berkisar 0.5 W m -2 K (Agung 2007). Minimal aliran udara diperlukan m s -1 untuk pendinginan udara pasif, tetapi tidak efektif untuk digunakan pada bangunan. Intensitas panas matahari 103 W m W m -2, nilai U berkisar 0.5 W m -2 K (Agung 2007). Astana Dalem yang berbasis atap Sinom Apitan adalah bangunan rumah berbentuk Joglo ada ventilasi untuk sirkulasi udara. Angin bergerak ke arah selatan tepatnya pada sudut 180 o. Pada basis atap ini, dalam kondisi yang sesungguhnya, kecepatan angin dominan dalam bangunan, sebesar 0.1 m s -1, dengan tekanan udara sebesar -0.7 sampai dengan -0.6 kg m -1 s -2. Pada kondisi sesungguhnya dengan bukaan 4 buah jendela, sebesar 1.5 m 2 /jendela, atau 1.25% bukaan, kecepatan angin dominan dalam bangunan sebesar m s -1, dengan persentase dominasi 92.5%, dengan tekanan udara sebesar -0.2 sampai dengan -0.1 kg m -1 s -2. Sedang kondisi sesungguhnya dengan bukaan jendela dan pintu (17% bukaan), kecepatan angin dominan dalam bangunan sebesar m s -1 sebesar 40% dengan tekanan udara sebesar 1.3 s.d. 1.4 kg m -1 s -2 (Pranoto 2007). Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) menyatakan bahwa manusia membutuhkan konstruksi nyaman dan sehat untuk ditinggali, berdasarkan pengaruh perubahan suhu udara dan aliran Standart Nasional Indonesia dari Infrastruktur dan Penyelesaian wilayah (Departemen KimPrasWil 2001) menganalisa kenyamanan menggunakan persamaan Fanger. Setelah melakukan

9 69 penelitian di Jakarta, manusia Indonesia masih merasa nyaman, meski suhu luar mencapai 34 o C, tetap nyaman pada suhu lingkungan 26.9 o C terutama bangunan mempunyai naungan. Energi radiasi surya, ventilasi mekanis atau alami mempengaruhi iklim mikro di sekitar bangunan ecohouse di pedesaan yang ekologi. Kenyamanan udara daerah subtropis, berbeda, dijabarkan menggunakan persamaan Fanger dan nilai o C dan kelembaban berkisar 60 70%. Peraturan yang ada untuk daerah perkotaan sesuai dengan rumusan standar teknis untuk hidup konstruksi lingkungan yang nyaman dan seimbang suhu berkisar pada C dan kelembaban 70-80% (Karyono 2003). ASHRAE , merumuskan kondisi nyaman suatu kamar disesuaikan dengan karakteristik daerah. Selama musim panas, suhu nyaman manusia berkisar antara o C (70-80 o F) dengan kelembaban relatif antara 30-70% (Brown 1994). Dalam DOE-2.1E, menunjukkan bahwa aliran udara di dalam ruangan yang akan setuju bila adalah m per detik. Efisiensi bangunan dengan penghijauan, akan mereduksi panas bangunan -39% total energi, -12% pemakaian air total, -68% pemakaian listrik total, -38% emisi gas asam-arang total. Pengamatan dari BMG (2009) daerah sekitar Bogor dengan konstruksi kayu kondisi batas, mempunyai suhu ambien (Ta) o C. Nilai ini diambil sebagai kondisi awal (Ic), dalam penelitian ini suhu awal luar adalah sekitar 25 o C. Thailand adalah negara tropis juga, pengaruh suhu dan humiditi terbagi menjadi 5 zona. Indonesia termasuk Zona B dan Zona C sebagai daerah panas dan lembab, wilayah yang mempunyai kecepatan angin tinggi dan lembab, hingga membutuhkan dehumidifier. Suatu pengendalian lingkungan yang dinamis diperlukan untuk mendapatkan energi yang efektif dan efisien dari sumber daya alam dan air, untuk eko-rumah iklim mikro. Ini akan menjadi tantangan dalam pemanfaatan energi mengendalikan fosil, air untuk perencanaan siklus-hidup, sehingga energi menjadi lebih ekonomis. Pengamatan selama bulan panas di Bangkok AIT di 4 derajat Lintang Utara dan o Bujur Timur, langit cerah, dan awan menghasilkan kondisi kisaran suhu 28 o C untuk 32 o C dan kelembaban 60-90% (Soonthorn dan UNEP 2003). Secara mendunia dan khusus Asia oleh United Nations Environment Programme (UNEP 2002), Ecohouse menjadi gagasan utama dalam kebijakan dan

10 70 perencanaan pembangunan. Dampak kebijakan ini akan dirasakan sepanjang hidup dan generasi mendatang, dapat diterapkan dan untuk memastikan ketahanan dalam jangka panjang. Iklim akan berubah dan mempengaruhi perkampungan di mana manusia mempengaruhi latar belakang lingkungan dan ekonomi-sosial yang dinamis. Perkampungan diduga menjadi sektor yang paling mudah untuk beradaptasi. Perubahan untuk masa datang memerlukan perencanaan dan persiapan teknis yang tepat, kelembagaan dan politis. Faktor-faktor dalam rancangan Ecohouse dari petunjuk UNEP adalah a) Perencanaan tapak, b) Material and produksi terpilih dalam pembangunan, c) Memakai energi berkesinambungan, d) Sanitasi dan persediaan air, e) Manajemen dan pengelolaan limbah serta dampaknya, f) kualitas lingkungan dalam bangunan, g) Administrasi dan pengelolaan konstruksi, h) Pemeliharaan, pelaksanaan, pembimbingan dalam melakukan konstruksi-bangunan. Di Sri Lanka telah melakukan percobaan yang relevan dengan konsep Ecohouse dari teknologi, pengembangan, pemukiman serta kehidupan (UNEP 2003) Faktor-faktor dalam desain adalah dimensi, posisi dinding, atap, ventilasi pada sudut bukaan ventilasi, jumlah span, pengaruh energi matahari, aliran udara luar di sekitar bangunan yang mempengaruhi kondisi lingkungan. Pola lintasan aliran udara lewat bangunan sangat diperlukan dalam menentukan model ventilasi. Panas yang dihasilkan dapat meningkatkan suhu udara di dalam bangunan dan hasilkan perbedaan kerapatan udara di dalam dan di luar. Pergerakan angin menyebabkan terjadinya aliran udara, karena perbedaan tekanan udara di dalam dan di luar bangunan atau dari zona tekanan tinggi ke tekanan rendah di sekeliling bangunan. Perbedaan tekanan udara, terjadi pergerakan aliran udara dari luar masuk kebangunan dari bukaan dan sebaliknya melalui ventilasi silang, tekanan pada bidang tersebut adalah bidang tekanan netral. Arah aliran udara pada bidang tekan netral itu adalah arah masuk ke bangunan tegak lurus dinding bangunan. Apabila kondisi suhu udara di dalam bangunan lebih panas dibandingkan dengan suhu luar, maka terjadi aliran udara ke dalam (inflow), jika sebaliknya terjadi aliran udara ke luar (outflow) (Peng Chen 2001). Dalam percobaan lain pengembangan secara kwantitatip, fenomena yang terjadi dipindahkan dalam suatu model menggunakan cerobong cahaya matahari,

11 71 untuk menghadapi masalah aliran alami yaitu pada bidang plat vertikal sejajar, diantara satu atau dua bidang dan mendapatkan persamaan eliptik yang dipecahkan dengan metoda finite volume. Meramalkan kecepatan dan suhu penampang dititik titik posisi berbeda internal dalam bangunan, Parameter parameter penting seperti nilai Nusselt, Prandtl, Grashof memberikan pertimbangan untuk memberikan perbandingan dalam pengukuran dan perhitungan, yang akan menentukan grid dan resolusi CFD. Contoh hasil pendugaan riil dalam sistem udara di dalam kondisi itu (Bacharoudi et al. 2006). Pola lintasan aliran udara lewat bangunan sangat diperlukan dalam menentukan model ventilasi. Hantaran panas akan menghasilkan peningkatan suhu udara di dalam bangunan, terjadi perbedaan kerapatan udara di dalam dan di luar, pergerakan aliran udara yang menyebabkan terjadinya perbedaan tekanan udara di dalam dan di luar bangunan atau zona tekanan tinggi ke tekanan rendah di sekeliling bangunan, atau terjadi pergerakan aliran udara dari luar masuk kebangunan dari bukaan dan sebaliknya melalui ventilasi silang. Tekanan pada bidang tersebut adalah bidang tekan netral, di mana arah aliran udara masuk pada bidang tekan netral itu pada arah tegak lurus dinding bangunan. Apabila kondisi suhu udara di dalam bangunan lebih panas dibandingkan dengan suhu luar, maka terjadi aliran udara ke dalam (inflow), jika sebaliknya terjadi aliran udara ke luar (outflow) (Peng Chen 2001 dan Negrao 2001). Program CFD sebagai alat, melakukan analisis ekuitas numerik metoda Finite Volume, yang menjabarkan proses pertukaran panas, karena konduksi, konveksi pada ventilasi alami terjadilah efek daya apung (Kibert 2008). Perubahan tata guna lahan untuk produksi pangan, merubah pemasaran dan pelayanan, juga memberikan pengaruh pada perkembangan ekonomi suatu daerah (Scott et al. 2008). Hal ini dapat pula mempengaruhi jumlah pergantian udara atau laju aliran udara pada pintu masuk dan ventilasi bangunan. Jumlah perubahan udara di atas span terjadi ketika kecepatan angin lebih dari 2 m s -1, di mana angin di atas span mempunyai jumlah aliran udara yang lebih besar daripada di bawahnya (Brackett et al. 1987). Simulasi menunjukkan ketika kecepatan angin lebih rendah dari 2 m s -1, maka jumlah pergantian udara tergantung pada perbedaan suhu di dalam dan di luar bangunan dan tidak bergantung pada

12 72 kecepatan angin dan jumlah bentangan. Kecepatan angin lebih besar dari 2 m s -1, maka jumlah pergantian udara sama dengan kecepatan angin, tidak tergantung pada perbedaan suhu dalam dan luar bangunan tapi jumlah bentangan (Kozai dan Sase 1978). Dalam penelitian ini hanya mencakup topik mikroklimat dalam bangunan percobaan sebagai panduan untuk bangunan umum. Simulasi untuk perubahan suhu dan aliran udara alami dari ventilasi dinding diasumsikan untuk menghasilkan pendinginan di dalam konstruksi. Dalam penelitian ini diasumsikan bahwa konduktansi udara melalui ventilasi dinding muka konstruksi, mengalami ventilasi silang dan keluar melalui jendela dinding lainnya, terjadi perubahan suhu dalam bangunan karena pengaruh lingkungan luar itu. Perubahan karena proses konduksi dan konveksi, sehingga keseimbangan dicapai sesuai perbedaan tekanan, pertukaran panas dan aliran udara yang sedang berlangsung (Awbi 2003). Ventilasi alami merupakan sistem murah karena memanfaatkan pertukaran udara melalui bukaan dan akibat perbedaan tekanan untuk membuatnya bergerak. Udara yang masuk akan bersirkulasi dan mendorong udara dalam bangunan keluar. Perputaran udara pada bangunan ventilasi alami sebanyak 60 kali putaran/jam dan lebih efesien jika terpasang 20-30% dari area bangunan. Bentuk struktur dan fungsi suatu bangunan dapat mempengaruhi arah, kecepatan aliran udara di sekitar bangunan. Dari laju aliran udara menerpa bentuk dan struktur bangunan yang dapat menghalangi, membelokkan arah gerakan udara, menurunkan dan meningkatkan kecepatan aliran udara. Udara bergerak melewati bangunan dan berputar di sekitar bangunan, ke bagian atas bangunan dan sebagian lagi bergerak kebagian sisi lain yang dapat mengakibatkan kecepatan dan gerakan aliran udara akan terpengaruh. Asumsi dari penelitian ini bahwa beban struktur bangunan kayu diabaikan (US Manufacture et al. 2002) Di sekitar bangunan akan terjadi gaya tekan dan tarikan pada bagian dinding dan atap bangunan. Ketika aliran angin mendekati suatu bangunan, terjadi sirkulasi udara dan pencampuran udara. Tekanan atau tarikan menunjukkan perbedaan tekanan udara di atas atau di bawah tekanan barometrik dasar, di mana tekanan bernilai positif dan tarikan bernilai negatif. Tekanan dipengaruhi oleh bentuk atap, pada bagian puncak kemiringan atap lebih dari 35 o, tekanan akan

13 73 terjadi di bagian atas atap dan tarikan terjadi di bawah atap. Pada atap dengan kemiringan 15 o -30 o, tarikan maupun tekanan terjadi pada bagian atas atap. Pada kemiringan atap 0 o atau atap datar dan atap dengan kemiringan 10 atau kurang dari 15 o, tarikan terjadi pada dinding atap. seluruh permukaan atap ada pada tekanan kurang pada kemiringan 30 o -45 o, permukaan atap pada hilir datangnya angin berada pada tekanan kurang, sedangkan pada permukaan atap pada hulu arah datangnya angin sebagian besar berada pada tekanan yang lebih dari sekitarnya. Kemiringan atap 0 o -20 o, seluruh permukaan atap ada pada tekanan kurang dan pada kemiringan 30 o -45 o, permukaan atap pada hilir datangnya angin berada pada tekanan kurang, sedangkan pada permukaan atap pada hulu arah datangnya angin sebagian besar berada pada tekanan yang lebih dari sekitarnya. Penelitian ini menggunakan sudut atap lebih kecil dari 30 o (α ). Secara simultan pindah masa dan panas udara di dalam selubung bangunan serta ruangan adalah sangat kompleks, dan mahal untuk ditelaah secara laboratorium. Di bahan bangunan dapat menyerap secara higroskopik dari selubung bangunan, maka diperlukan verifikasi secara kwantitatip dari elemenelemen bangunan. Pemodelan kwantitatip ini untuk memecahkan pindah panas serentak dalam selubung bangunan dan udara yang menyelubunginya, kemudian validasi diperlukan dan digunakan pengukuran lapang. Penyajian pendugaan di penelitian ini adalah hasil verifikasi yang menunjukan bahwa bangunan percobaan dapat menduga pengiriman uap air dan karbon dioksida diantara selubung bangunan, kemudian menerapkan penyelidikan dalam selubung bangunan percobaan dari kayu untuk kualitas kelembaban, kenyaman udara di ruang tidur dan ruang kerja. Hasil kwantitatip hendaknya menunjukan bahwa perubahan dalam kondisi mantap, mereduksi panas dan kelembaban dalam ruangan sehingga terjadi kondisi nyaman. Pembuktian juga bahwa udara dalam ruang dipengaruhi oleh struktur bangunan yang higroskopik dan adakah puncak perubahan terjadi dan pada saat kelembaban (RH) yang mana. Hal ini dinyatakan dengan nilai PMV atau Predicted Mean Vote. Selanjutnya persentase ketidak puasan atas kenyamanan itu dinyatakan dengan PPD atau Percentage Predicted Dissatisfied, yang berhubungan dengan pernapasan pada

14 74 situasi yang hangat adalah berkisar 10% dan untuk kualitas udara dalam ruangan berkisar 25% (Carey et al. 2004). Departemen Mesin Universitas Indonesia untuk pendekatan perubahan aliran udara, menggunakan pendekatan berbasis bahasa Fortran dalam perumusan numerik disebut CFD soft. Analisis berbagai perubahan suhu dan juga kecepatan udara, berkaitan dengan bentuk geometris sebuah ruangan. Beberapa perusahaan yang bergerak dibidang teknologi informasi, sudah membuat program penjabaran indoor environment bangunan seperti Solid Works, Flomeric, Ansyz Featflow, Star-CD dan lainnya (Indra 2010). Simulasi untuk perubahan suhu dan aliran udara alami dari ventilasi dinding diasumsikan untuk menghasilkan pendinginan yang berkaitan dengan suhu di dalam konstruksi. Pendugaan Kenyamanan (Indoor Thermal Comfort) untuk Ecohouse Suhu nyaman di dalam suatu bangunan dengan udara yang mengalir secara bebas (free Convection) dan dapat dihitung berdasarkan suhu lingkungan luar bulanan rata-rata, seperti pada persamaan 65 (Humphreys dan NiCol dalam Harimy 2004): T C = T mmot T C = 0.48 x Ti x T mmot... (67) Di mana, T C T mmot T i = suhu dugaan nyaman dalam bangunan ( C), = rata-rata suhu lingkungan luar bulanan ( C). = suhu rata-rata bulanan dalam bangunan ( C), Harimy (2004) telah melakukan penelitian untuk analisis mikroklimat data selama 35 tahun di kota Kinabalu. Ternyata kenyamanan terjadi lebih tinggi dari kenyamanan normal yang mengikuti batas limit Humphreys. Metoda pendugaan Humphreys di atas dapat berlaku pada suhu bulanan rata-rata diatas batas normal yang bervariasi dari C dan beda berkisar ± 2 C. Persamaan 66 adalah suhu nyaman yang dipengaruhi secara aktif dan pasif dari mikroklimat. Formula ini untuk menduga suhu dalam ruangan yang nyaman.

15 75 Tabel 7 Perubahan suhu pada tatanan ruang dan bahan bangunan yang berbeda Tipe T luar T attik T ruang Luas Dinding Atap Attik C C C m² OPS Beton ringan Metal Ventilasi1/13 area & bebas Idaman Serikayan Kinibalu Sumber : Harimi Malay (2006) o Bata, papan UAC partisi Metal isolasi foil alumin Atik tertutup rapat UAC 2 mm Metal Atik tertutup rapat Dugaan Humpherday Suhu di atik malam hari lebih rendah dari suhu luar, sebab dinding mempunyai masa tremal rendah dan tanpa penyimpanan panas, atap metal lebih cepat menjadi dingin karena efektifitas nocturnal radiasi. Suhu ruang bangunan besar lebih tinggi dari suhu luar selama malam hari dan siang hari ditahan oleh atik. Perbedaan rata-rata suhu ruang dibawah suhu luar berkisar 0.18 o C dan maksimum o C. Suhu minimum ruang rata-rata di atik lebih tinggi dari suhu luar 2.31 o C dan suhu attic lebih tinggi dari 3.36 o C pada malam hari lihat Tabel 7. Analisis Finite Difference untuk bangunan sederhana Analisis Finite Difference ini dilakukan dalam dua dimensi untuk bangunan rumah percobaan yang sama dalam Bab I, lihat Lampiran 6 di mana telah dilakukan pengukuran mengikuti sumbu Z dari cartesian pada arah memanjang dan sumbu Y dari ketinggian bangunan tersebut. Program ini diajukan untuk menentukan besaran nilai suhu diatas atap, karena pendekatan ini akan menunjukkan besaran nilai suhu atap yang terpengaruh oleh radiasi matahari. Faktor yang menentukan adalah jumlah radiasi yang sampai dibumi dan memanasi udara sekitar dan proses pindah panas terjadi pada penampang luar atap bangunan. Data pengukuran yang telah diterangkan pada Bab I menjadi boundary dalam analisis, kemudian dijabarkan secara sederhana menggunakan program

16 76 Microsoft Excel Pada Gambar dibawah ini menunjukkan Diagram analisis mengikuti analisis numerik di mana keterbatasan dari finite difference yang menunjukkan pada dua arah sumbu cartesian yang kemudian dikembangkan menjadi tiga arah sumbu menggunakan persamaan Taylor dan yang dilanjutkan dengan finite volume dengan metoda Computational Fluid Dynamics atau CFD (Versteeg 1995) Gambar 44 Diagram analisis metoda numerik tiga dimensi (Sumber: Ooka 2004) Analisis model Nodal Network, digunakan untuk simulasi termal dari bangunan seperti kondisi suhu udara kecepatan aliran, yang diasumsikan berbentuk sama untuk semua pemukim (Negarao et al. 2004). Lingkungan kenyamanan menjadi salah satu mekanisme utama untuk menunjukkan pencapaian kondisi lingkungan dalam suatu ruang bangunan agar dapat mendukung kesehatan dan produktivitas kegiatan (Peng Chen 2001). Analisis Finite Volume dengan Teori Simulasi CFD Udara adalah fluida yang berubah-ubah, dengan perubahan 0, dan apabila kerapatan dan waktu tergantung pada daya Ui di mana semua dimensi total = 0, serta apabila tak ada perubahan atas keseimbangan energi, yang menuju 0,

17 77 selanjutnya fluida tersebut tidak termampatkan, maka dapat dilakukan simulasi sesuai dengan persamaan konservasi massa, momentum dan energi, diuraikan seperti pada Gambar 44. Dalam metoda CFD mengaplikasikan persamaan Navier Stokes, hal ini sangat menarik karena untuk mendapatkan hasil karakteristik fisika dari fluida udara yang diperlukan. Karakteristik yang dinamis dari fluida udara dan cairan adalah tekanan, kecepatan, suhu dan massa untuk kerapatan dan berat jenis. Dalam mekanika fluida, udara mempunyai kerapatan bervariasi disebut fluida termampatkan. Karakteristik physis adalah densitas dan viskositas/kekentalan μ sebagai faktor hambatan/tahanan terhadap aliran fluida itu sebagai properti internal cairan. Hukum Konservasi digunakan untuk memperoleh persamaan matematika bagi cairan yang tak sederhana dan komplek, yaitu Persamaan Navier-Stokes I dm dm m in m out dt m in m 0 out dt..(68) D U i 0 Dt x i... (69) D U i const, 0 0 Dt x i... (70) Persamaan Navier-Stokes II: Momentum incompressible Fluid...(71)......(72).....(73)

18 78 Konversi Momentum : i i j ij i j i i F g x x P xj u t u ) (.... ij i i j j i i j x x i i j j i i i j j i j i j i i F g x u j x x x x P xj u t u ) ( 3 2 ) (... Persamaan Navier-Stokes III: Kinerja Momentum V j IV i ij III j II i j i I j g x x P x U U t U... (74) k k ij j i i j ij x U x U x U (75) di mana I : Kinerja molekuler versus waktu (Uij) II : Konveksi untuk Momentum III : Kerja untuk permukaan IV: Molekular berubah tergantung kinerja dan kerja momentum (difusi) V : Kinerja karena Massa Persamaan Navier-Stokes IV : Konservasi Energi V i j ij IV i III i i II i i I x U x T x U P x T U c t T c (76) Di mana I : Energi Lokal versus waktu II : Konveksi III : Kerja oleh tekanan IV : Kalori karena difusi (flux ) V : Kinerja mekanis berubah menjadi kerja Irreversibel berubah lagi menjadi energi (kalor)

19 79 Konservasi dalam metoda Volume mantap t U i q... (77) xi xi 1,U j,t... (78) Hukum pertama adalah Persamaan Kontinuitas, datang dari konservasi massa, di mana dp /dt adalah perubahan massa, ρdu/dx adalah istilah konveksi, yang berarti fluks massa persatuan jarak. Fluida ini kompresibel karena kepadatan dapat berubah sesuai waktu, apabila kerapatan konstan, berarti dp/dt adalah nol. Ketika menerapkan Konservasi Momentum, akan mendapatkan persamaan momentum tahap pertama adalah momentum lokal berubah dengan waktu, tahap kedua adalah tahap konveksi atau dapat dikatakan fluks momentum, serta tahap ketiga adalah momentum berubah karena gaya permukaan. Gambaran karena tekanan aktif pada permukaan objek dan kekuatan permukaan yang dapat mengubah momentum objek. Tahap keempat adalah momentum pertukaran karena gerak molekul. Momentum obyek dapat dipindahkan ke momentum molekul. Tahap lima adalah momentum berubah karena gaya massa. Sebagai contoh, gaya gravitasi, gaya percepatan. Persamaan Navier-Stokes telah didapat dari persamaan analitis. Manusia dapat memahami dan memecahkan, tetapi komputer tidak bisa maka perlu menerjemahkan ke bentuk-bentuk yang komputer yang dapat dimengerti. Proses ini disebut metoda diskritisasi. Tipe metode diskritisasi adalah Elemen selisih Hingga, Elemen Hingga dan metoda Volume terbatas yang selanjutnya kondisi ini dilakukan dengan metoda ini. Verifikasi dinyatakan dalam pengukuran data pada Bab I akan menjadi karakteristik pada percobaan CFD, di beberapa posisi dalam bangunan. Dalam bangunan terjadi perubahan udara suhu lingkungan ambient luar (Ta), suhu bagian ruang dalam (Tr), suhu atap (Tp), suhu dinding (Tw), suhu lantai (Tf), pergerakan aliran udara menyebabkan terjadi perubahan energi dalam bangunan secara alami. Selain itu, pengambilan data dari BMG tertera dalam Lampiran 4, akan menunjukkan perubahan pengamatan pada areal yang lebih luas, sehingga pengukuran dapat berlaku pada areal yang lebih luas, dan terjadi perbedaan suhue, tekanan, perubahan massa uap air, karakteristik konduktivitas, panas laten, panas sensibel, dan lain-lain. Beberapa karakteristik diambil dari data penelitian

20 80 terdahulu seperti karakteritik thermal bahan bangunan (Mudiastuti 1996 dan 1997) serta data sekunder yang terdapat dalam penuntun program CFD atau pustaka. Langkah Kerja Menggunakan Data Langkah kerja analisis CFD ini adalah batasan awal yang riil terjadi pada lingkungan bangunan. Program CFD dijalankan dengan menghasilkan nilai-nilai kualitatif dan kuantitatif sesuai dengan struktur geometri bangunan 1 Pergerakan aliran udara dari luar kedalam bangunan diamati pada titik lokasi tertentu tertera pada bab pertama Pengukuran di lokasi bangunan, parameter yang mempengaruhi yaitu suhu di luar dan dalam bangunan, kelembaban, aliran udara, intensitas cahaya matahari, kapasistansi pergerakan aliran udara, panas latent, dan lainnya dan diasumsikan terjadi croos ventilation. 2 Perhitungan dari data pengukuran mengacu pada model matematik dalam analisa perilaku gerakan fluida udara, pindah panas dan fenomena yang terjadi dan pengukuran dilakukan dalam 5 hari. Keputusan diambil dari pengaruh kesalahan dan menghitung ketepatan luasan segmen atau mesh. 3 Aliran udara sekeliling bangunan (angin), diassembli, dalam bentuk flow in dan flow out dengan batasan tidak terkendali, angin luar berkisar km jam -1. Pada t = 0 dan dalam batasan mesh untuk aliran udara alami yang mengarah pada sumbu x dan y, sesuai dengan percobaaan menghembus aliran udara dari arah barat daya bangunan. Bangunan menghadap utara (arah z), dengan aliran udara sekitar m s -1. Angin datang bisa dalam bentuk laminar dan turbulen, sesuai bilangan Reynold, yang apabila > 2100 akan dinyatakan sebagai turbulen. Batasan analisis ini yaitu memberikan aliran udara ke dalam bangunan dalam bentuk aliran pada keadaan steady state dan transien. Batasan proses perambatan panas ini akan terjadi sesuai perumusan dan analisis pergerakan suhu, aliran udara dan kelembaban sekitar Ecohouse, dan menjadi perubahan mikroklimat seperti terlihat pada Gambar 45.

21 81 Input Lokasi dan lingkungan Global Elemen Struktur rumah kayu Fluida Udara Pemukim Qatap,Tp, (absorber) Qw,Tw, (absorber) Analisa,Qp Analisa,Qw Pindah Panas Udara ke ruang Bangunan secara Radiasi, Konveksi, Konduksi Metabolisme Nyaman, PMV & PPD Qf,Tf, (absorber) Analisa,Qf Pre-processor Display Post Processor Solver Program CFD Selesai Ya No a Gambar 45 Rancangan Analisis CFD untuk bangunan (Chorin 2000) Penjabaran kondisi dalam bangunan terlihat pada Diagram proses pindah panas dalam bangunan pada Gambar 46.

22 Gambar 46 Kerangka pemikiran analisis tatanan ruang dalam rumah Ecohouse dengan diagram kendali menggunakan analisis CFD 82

23 83 Pembuatan Geometri Sederhana untuk Pengaruh Lingkungan Bangunan Gambar 47 Ilustrasi rumah kayu transmigrasi 2 kamar Ilustrasi bangunan 2 kamar terlihat pada Gambar 47, di mana pengukuran dilakukan di siang hari saat terjadi proses pemanasan dari jam 7 pagi hingga jam 18. Suhu ambient berkisar antara 24 C hingga 33 o C, titik awal 25 C. Suhu referensi absolute digunakan 30 C mengikuti perlakuan pengukuran. Asumsi arah aliran udara region hanya terjadi dalam satu arah yaitu dari Z, sesuai dengan radiasi waktu solar yang dilakukan selama 12 jam. Bangunan kayu ini tanpa plafon disesuaikan dengan struktur kayu. Asumsi ada satu orang dalam bangunan dan propertiesnya mengikuti pustaka dalam program CFD sekitar 90 W m -2. Bangunan ini diasumsikan sesuai dengan peraturan Standar Nasional Indonesia dan tata cara perancangan sistem ventilasi di Indonesia. Metodologi Penelitian Waktu Dan Tempat Penelitian Pada Bab 2 telah dilakukan pengukuran pada konstruksi bangunan Rumah Kayu dengan bahan Acasia Mangium, dan merupakan dasar dalam menduga distribus panas untuk memperoleh lokasi yang nyaman dalam bangunan. Posisi dapat digunakan untuk analisis

24 84 Bahan dan Alat Bahan material kayu yang belum diketahui karakteristik thermalnya untuk pengujian dilakukan data bamboo spesimen dan komposit kayu yang mengikuti standart SNI, dilakukan oleh Simbolon et al. (2004). Konstruksi bangunan yang digunakan untuk penelitian adalah rumah kayu dengan konstruksi tahan gempa analisis yang dibuat Fakultas Kehutanan IPB. Gambar 48 Konstruksi Ecohouse percobaan (Sumber: Departemen Teknologi hasil hutan IPB 2008). Karakteristik termo-fisik untuk perhitungan seperti nilai Difusivitas Panas material (), konduktivitas (k = W m -1 K), panas jenis (Cp) dan massa jenis.dari Analisa fisik dalam kondisi lingkungan untuk asumsi jumlah uap air di dalam bangunan, serta pengaruh penguapan air yang mugkin terjadi dan diberlakukan konstan (Mora et al. 2002) Perhitungan pindah panas dan aliran udara dilakukan dengan Program ExCel, yang dilakukan dengan komputer PC dengan memory 2 GB, ram 2 Gb, model Core 2.2. dan kemudian rerata data pengamatan dikondisikan sebagai Boundary Condition (BC) dari lima hari beturut-turut di mana asumsi data harian akan diperoleh tidak banyak menyimpang ulangan dilakukan selama 5 hari.

25 85 Hasil dan Pembahasan Model Simulasi Keseimbangan Lingkungan Penelitian ini berhubungan perubahan angin Monson dari arah timur laut dan barat daya yang mengubah musim penghujan menjadi musim kemarau. Di Bogor hal ini mempengaruhi jumlah aliran udara yang datang masuk dalam bangunan. Pada bangunan kayu telah dilakukan simulasi dengan berkas aliran udara yang datang berselang 0.5 m s -1 hingga 2 m s -1, pada bangunan dengan asumsi batas awal, suhu, aliran udara dilakukan sesuai pengukuran di dalam dan di luar bangunan. Hasil yang diperoleh dengan menggunakan persamaan finite difference dengan material kayu dan bahan adukan, menunjukkan data radiasi matahari sebagai Gambar 49 dan pada beberapa aliran udara memberikan hasil seperti pada kurva dibawah ini. Pendekatan analisis dengan Finite Difference dijabarkan pada Lampiran 6, menghasilkan Grafik ini menunjukkan bahwa suhu atap dapat mencapai 60 o C dan suhu ruang (Tr) dapat mencapai lebih dari 30 o C, pada intensitas radiasi 900 W m -2 (Gambar 49), dan perubahan kecepatan aliran udara menghasikan suhu yang tidak banyak berbeda, lihat Lampiran 7. Gambar 49 Grafik hubungan radiasi dan distribusi suhu dalam ruang bangunan

26 86 Model Simulasi CFD untuk Keseimbangan Lingkungan Hasil perhitungan pada bangunan percobaan di mana mengalami ventilasi alami dari celah bangunan kayu adalah berukuran 0.2 m sepanjang dinding muka dan belakang. Alas lantai, dinding, rangka terbuat dari kayu pada ketinggian 0.1 m. Hasil dengan simulasi CFD di tunjukkan pada Gambar 50. Sesuai lokasi Darmaga dan pengukuran BMG pada hari dan jam yang sama, terjadi aliran udara alami masuk ke dalam bangunan, data pengamatan dapat dilihat pada Lampiran 4, kecepatan menurut pengukuran BMG adalah 2-3 m s -1, pada siang hari itu. Hasil simulasi dari aliran udara yang keluar dari bangunan adalah 1.6 m s -1, Pada jam paling panas intensitas radiasi terukur 800 Watt m -2 pada selang waktu 10 jam pengamatan Gambar 50 pada tinggi 1 meter. Kondisi tubuh orang yang tinggal dalam ruang kerja di mana bangunan masih tanpa naungan dan di bagian belakang bangunan ada bangunan tinggi, arah sisi kiri di luar domain banyak pepohonan diasumsikan di daerah tersebut sebagai dinding region. Aliran udara masuk melalui jendela depan dan aliran udara masuk melalui jendela dengan arah garis putih. Perubahan antara pengukuran dan simulasi terjadi kesalahan sebagai berikut Gambar 50 Ilustrasi perubahan suhu dengan perubahan warna ketinggian lapisan udara y = 1 m

27 87 Gambar 51 Ilustrasi perubahan suhu dengan perubahan warna ketinggian lapisan udara di rumah kayu ketinggian lapisan udara y = 1.68 m Gambar 52 Ilustrasi kenyamanan dari perubahan suhu dengan kontur di bagian badan pemukim y = 0.63 m. Ilustrasi Gambar 52 menunjukkan bahwa kenyamanan di luar bangunan berkisar antara sampai (kondisi nyaman), sedangkan di dalam bangunan di sekitar badan pemukim mencapai berarti hal ini masih dalam keadaan nyaman.

28 88 Tabel 8 Hasil simulasi CFD untuk karakteristik lingkungan rumah kayu seluruhnya kayu dan kesalahan perhitungan No Z Y X TR T ukur jm 12 T ukur jm 13 ZV YV XV Alir DEN Tekanan VIS TVIS KE DTURB Beda suhu error Energy Kode cm cm cm CFD o C o C m s -1 m s -1 m s -1 m s -1 kg m -3 Pa N s m -2 N s m -2 J kg -1 W kg -1 o C % (w m -2 ) E E E E E E E E E E E E E-05 Rata-rata E E E E Nama : RTG kayu 8 no pla uj terbuka

29 89 Table 9 Hasil simulasi CFD untuk karakteristik lingkungan rumah tembok dan kesalahan perhitungan No tekana n Alir BJ suhu ukur suhu CFD o C Energy Watt m - 2 Kecepatan alir XV Kecepatan alir ZV Kecepatan alir YV VIS TVIS error kode Pa m s -1 kg m -3 o C m s -1 m s -1 m s -1 N s m -2 N sm -2 % E E E E E E E E E E E rerata E Catatan kode r tembok 21

30 90 Tabel 10 Hasil simulasi CFD karakteristik lingkungan rumah kayu atap rangkap dan kesalahan perhitungan T ukur T ukur beda No Z Y X TR jm 12 jm 13 ZV YV XV Alir DEN Tekanan VIS TVIS KE suhu error Kode cm cm cm CFD o C o C m s -1 m s -1 m s -1 m s -1 kg m -1 Pa N s m -2 N s m -2 J kg -1 oc % E E E E ,84E E E E E E E E E E E E E E E E E E Rerata E E Catatan kode r atap rangkap

31 91 Tabel 11 Hasil simulasi CFD karakteristik lingkungan rumah kayu panggung dan kesalahan perhitungan No kode Suhu ukur o C Suhu Cfd Tekanan ALIR XV YV ZV DEN energi kesalahan ukur DTRB TVIS VIS o C Pa m s -1 m s -1 m s -1 m s -1 kg m -3 Watt % N s m -2 N s m -2 N s m -2 Tubuh E-05 Tubuh E E E E E E E E-05 rerata E-05 Catatan kode r panggung

32 92 Tabel 12 Hasil simulasi CFD untuk karakteristik lingkungan rumah kayu berlantai mortar serta kesalahan perhitungan T ukur jm 12 T ukur jm 13 TR CFD ZV YV XV Aliran Kerap atan Teka nan Visko sitas Turbu lence beda suhu error Energi No Z X Y Ko De cm cm cm o C o C o C m s -1 m s -1 m s -1 m s -1 kg m -3 Pa N s m -2 N s m -2 o C % W m E E E E E E E E E E E E E E E E H E E H E E Tabel 13 Pembahasan karakteristik lingkungan mikro di ruang dalam bangunan rumah panggung. Lokasi R Baca R tidur metoda Fanger X Y Z X Y Z Nilai (m) (m) (m) (m) (m) (m) Nilai Tekanan (Pa) suhu nyaman( o C) Rata suhu radian ( o C) PMV PPD (%) aliran udara (m s -1 )