Kinerja Fasad Selubung Ganda dalam Menurunkan Konsumsi Energi untuk Pendinginan pada Bangunan Gedung

Transkripsi

1 TEMU ILMIAH IPLBI 2016 Kinerja Fasad Selubung Ganda dala Menurunkan Konsusi Energi untuk Pendinginan pada Bangunan Gedung Rosady Mulyadi Lab. Sains dan Teknologi Bangunan, Departeen Arsitektur, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin. Abstrak Artikel ini ebahas tentang kinerja fasad selubung ganda dala enurunkan tingkat konsusi energi pada bangunan gedung. Model bangunan berlantai banyak disiulasi enggunakan MicroHASP untuk endapatkan beban pendinginan pada bangunan. Selanjutnya, siste pengkondisian udara didisain dan disiulasi enggunakan LCEM (LifeCycle Energy Manageent) Tool. Hasil siulasi enunjukkan bahwa penggunaan fasad selubung ganda apu enurunkan tingkat konsusi energi pada bangunan gedung. Hasil siulasi tersebut juga enunjukkan bahwa penggunaan fasad selubung ganda pada bangunan gedung juga apu eningkatkan COP (Coefficient of Perforance) dari siste pengkondisian udara yang digunakan. Kata-kunci: fasad selubung ganda, COP, MicroHASP, LCEM Tool. Bangunan yang efisien dala konsusi energi seakin urgen dan dibutuhkan di Indonesia di era krisis energi tak terbaharukan seperti sekarang ini. Berdasarkan data dari Keentrian Energi dan Suberdaya Mineral, bangunan engkonsusi sekitar 50% dari total pengeluaran energi di Indonesia. Lebih lanjut disebutkan bahwa lebih dari 70% dari total konsusi energi listrik di Indonesia digunakan untuk konsusi energi listrik pada bangunan. Sekitar 50% dari konsusi energi listrik pada bangunan digunakan untuk enciptakan ikli buatan dala ruangan elalui pendinginan, ventilasi, dan pencahayaan. Dari total biaya keseluruhan untuk operasional bangunan, energi listrik enghabiskan sekitar 25 % biaya operasional bangunan (Gunawan, B., Budiharjo, Juwana, J. S., Priatan, J., Sujatiko, W., & Sulistianto, 2012) Dengan deikian, jelaslah bahwa perancangan bangunan haruslah lebih eprioritaskan efisiensi bangunan dala engkonsusi energi dala proses operasional bangunan. Dewasa ini, telah berkebang banyak strategi disain fasad bangunan yang bertujuan untuk engurangi konsusi energi, khususnya energi listrik pada bangunan, salah satunya adalah fasad selubung ganda. Fasad selubung ganda adalah suatu siste konstruksi fasad bangunan yang terdiri atas dua selubung (selubung luar dan selubung dala). Diantara kedua selubung tersebut terdapat rongga yang berisi udara dan dapat ditabahkan eleen peneduh berupa horizontal-blind. Di bagian atas dan bawah dari konstruksi fasad selubung ganda tersebut terdapat bukaan (in-let and out-let) sebagai wadah pertukaran udara dari luar ke dala selubung dan dari dala ke luar selubung. Dengan konstruksi selubung seperti ini, akan terjadi proses pertukaran udara di dala selubung yang akan engalirkan panas dari dala selubung sehingga enyebabkan beban panas perukaan selubung bagian dala akan berkurang (Mulyadi, 2012). Penelitian sebelunya eneukan bahwa penggunaan fasad selubung ganda apu ereduksi beban panas sebesar 12.5kW atau sekitar 58%. Sedangkan bila dibandingkan dengan fasad selubung tunggal dengan kaca ganda 6, fasad selubung ganda apu ereduksi beban panas sebesar 57%. Secara Prosiding Teu Iliah IPLBI 2016 H 1037

2 Kinerja Fasad Selubung Ganda dala Menurunkan Konsusi Energi pada Bangunan Gedung keseluruhan, apabila dibandingkan dengan kedua tipe fasad tersebut aka fasad selubung ganda apu engurangi beban panas pada dinding luar bangunan sebesar 57.7% (Mulyadi, 2014). Penelitian ini diaksudkan untuk enyelidiki efektifitas dari konstruksi fasad selubung ganda dala engurangi besaran konsusi energi listrik yang diakibatkan oleh beban panas pada dinding luar bangunan. Metode Deskripsi Model Sebuah gedung kantor sewa yang berlokasi di Kota Makassar dipilih sebagai odel pada penelitian ini. Bangunan tersebut terdiri atas 23 lantai dengan total luas bangunan Gabar 2. Tipikal lantai dan zona perieter Tabel 1. Properti asing-asing zona perieter Zona Area [ 2 ] Volue [ 3 ] Occupants [person] NPZ EPZ SPZ WPZ IZ Total Beban Panas pada Model Bangunan Gabar 1. Model bangunan Seluruh lantai bangunan diasusikan enggunakan pengkondisian buatan kecuali koridor dan inti (core) bangunan. Lantai bangunan yang dikondisikan dibagi enjadi 5 zona perieter antara lain zona perieter utara (NPZ), zona perieter tiur (EPZ), zona perieter selatan (SPZ), dan zona perieter barat (WPZ). Ruangan dikondisikan pada suhu 25C. Beban panas pada odel bangunan disiulasikan enggunakan MicroHASP. U-value dan SC (Shading Coefficient) selubung serta properti dinding assif dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 2. U-value dan SC selubung Window type U-value [W/ 2.K] SC-value [-] 8 single glass pair glass Double-skin facade H 1038 Prosiding Teu Iliah IPLBI 2016

3 Tabel 3. Properti dinding transparan Wall type Material U-value External wall (1) Aluinu, 0.43[W/ 2.K] Insulation, Airspace, External wall (2) Bricks, plaster 1.33[W/ 2.K] Partition Gypsu board, 4.48[W/ 2.K] insulation Internal wall Concrete, plaster, arble 1.36[W/ 2.K] I ds, total Outdoor Outer-glass Discharged air flow I r+i c Indoor I tran Q r+q c Inner-glass Gabar 3. Ilustrasi transfer pada pada fasad selubung ganda Rosady Mulyadi Selanjutnya etode Least-square digunakan untuk enentukan U-value dan SC sebagai berikut: U 1.315I (1) U period G I G, k o, k i, k (2) k 1 = 3.45 k , 098 G o, k i, k SC I (3) SC period k I I G, k G, k I Gk, k 1 (4) 0.20 Skenario yang digunakan adalah penggunaan bangunan diulai pada pukul 08:00 hingga 17:00 dan istrihat pada pukul 12:00-13:00. Setting teperatur pada 25C dan kelebaban pada 50% RH. Hasil kalkulasi beban panas dilakukan dengan MicroHASP sebagaiana terlihat pada gabar berikut. Gabar 4. Outline odel siulasi nuerik Perlu diketahui bahwa U-value dan SC fasad selubung ganda telah dikalkulasi sebelunya elalui siulasi nuerik enggunakan Fortran (Mulyadi, 2014). Siulasi nuerik digunakan untuk enentukan julah radiasi atahari yang ditransisikan (I tran), dan yang diserap pada fasad luar dan dala lalu ditransisikan ke dala bangunan sebagai re-radiated heat (I r), serta transfer radiasi secara konventif (I c), serta julah perpindahan panas konventif (Q c) dan radiative (Q r) akibat perbedaan teperature luar dan dala (gabar 3 dan 4). Gabar 5. Beban panas puncak pada zona perieter Gabar 6. Beban pendinginan dan tipe selubung Prosiding Teu Iliah IPLBI 2016 H 1039

4 Kinerja Fasad Selubung Ganda dala Menurunkan Konsusi Energi pada Bangunan Gedung Siulasi Konsusi Energi Berdasarkan hasil kalkulasi beban panas selanjutnya dibuat disain siste pengkondisian udara (gabar 7). Tabel 4 eperlihatkan konfigurasi koponen siste pendinginan udara asing-asing kasus. Diagra siste pengkondisian udara dan kurva karakteristik dari peralatan heat-source dapat dilihat pada gabar berikut. AHU FCU PC-1~4 CT-1 PCC-1 R-1 PDC-1 CT-2 PCC-2 R-2 PDC-2 Gabar 7. Zoning AHU dan FCU Gabar 8. Diagra siste pengkondisian udara Tabel 4. Koponen pengkondisian udara per kasus R-1 R-2 CT-1 CT-2 PDC- 1 PDC- 2 PC1-4 PCC 1-2 AHU FCU Tipe Screw refrigerator #1 Screw refrigerator #2 Cooling tower #1 Cooling tower #2 Priary Pups #1 Priary Pups #2 Secondary pup Cooling water pup Air handling unit 10 (1 per floor) Return air fan 10 (1 per lantai) (NPZ) 100 (10 per lantai) (SPZ) 100 (10 per lantai) (WPZ) 60 (6 per lantai) (EPZ) 60 (6 per lantai) 8 kaca tunggal Fasad Selubung Ganda 6 kaca ganda Cooling capacity: 703kW. Power consuption of ain otor 129.0kW. Cold water: 2,016 l/in (7-12 ). Cooling water: 2,386 l/in (32-37 ) Cooling capacity: 703kW Cooling capacity: 580kW Power consuption of Power consuption of ain ain otor 129.0kW. otor 103.2kW. Cold water: Cold water: 2,016 l/in 1,663 l/in (7-12 ). (7-12 ). Cooling water: Cooling water:1,959 l/in 2,386 l/in (32-37 ) (32-37 ) Open type. Cooling water 2,386 l/in (32-37 ) Power consuption 5.5kW Open type. Cooling water 2,386 l/in (32-37 ) Power consuption 5.5kW H 1040 Prosiding Teu Iliah IPLBI ,016 l/in 120kPa 7.5kW Open type. Cooling water: 1,959 l/in (32-37 ) Power consuption 3.7kW 2,016 1,663 l/in 120kPa l/in 120kPa 7.5kW 5.5kW 1,010 l/in 280kPa 920 l/in 280kPa 7.5kW. 4 units. 7.5kW4.units. 2,386 2,386 l/in 250kPa 15.0kW l/in 250kPa 15.0kW 2,386 1,959 l/in 250kPa 15.0kW. 2 l/in 250kPa 11.0kW. 2 units units. Front area: Air volue: 3,5403/h Air supply fan: 5,3003/h 800Pa 3.7kW Nuber of rows: 8rows Nuber of tubes: 20 tubes Cooling capacity: 72kW Water flow rate: 205 l/in(7-12 ).10 units (1 per floor). 5,300 l/in 230kPa 1.5kW. 10 (1 per floor) Air supply: 2803/h. Cooling capacity: 1.54kW. Water flow rate: 4.0 l/in(7-12 ) Air supply: 8403/h. Cooling capacity: 4.63kW. Water flow rate: 12.0 l/in(7-12 ) Air supply: 8403/h. Cooling capacity: 4.63kW. Air flow rate: 12.0 l/in(7-12 ). Air supply: 8403/h. Cooling capacity: 4.63kW. Air flow rate: 12.0 l/in(7-12 ) Air supply: 5203/h. Cooling capacity: 2.45kW. Water flow rate: 7.0 l/in(7-12 ) Air supply: 2803/h Cooling capacity: 1.54kW Water flow rate: 4.0 l/in(7-12 ) Gabar 9. Load Characteristic dari Heat Source Selanjutnya, dilakukan siulasi konsusi energi enggunakan LCEM Tool. Analisis dan Interpretasi Hasil siulasi kinerja konsusi energi asingasing kasus enunjukkan bahwa penggunaan fasad selubung ganda apu engurangi konsusi energi listrik yang digunakan untuk siste pengkondisian udara pada bangunan gedung.

5 Gabar berikut eperlihatkan perbandingan konsusi energi listrik untuk siste pengkondisian udara asing-asing kasus. Power consuption [MWh] singleglass Annual power cosuption 6 pair glass Double-skin façade COP [-] Air handling unit Secondary pup Priary pup #2 Priary pup #1 Chilled water pup #2 Chilled water pup #1 Cooling tower #2 Cooling tower #1 Heat source #2 Heat source #1 Syste COP Rosady Mulyadi Koponen cooling tower #2 apu ereduksi konsusi energi sekitar 38%. Chilled water pup #2 apu engurangi konsusi energi sekitar 18%, Priary pup apu engurangi konsusi energi sekitar 50% dan fan coil unit apu ereduksi konsusi energi sebesar 21%. Naun deikian, akibat dari optiasi pada heat source #2 pada fasad selubung ganda aka konsusi energi pada heat source #1 lebih tinggi dibandingkan konsusi energi pada heat source #2. Konsusi energi bulanan asing-asing kasus eperlihatkan pola yang relatif seraga naun hanya berbeda dari segi besaran konsusi energi sebagaiana terlihat pada gabar berikut. Gabar 10. Konsusi energi tahunan Hasil tersebut enginforasikan bahwa total konsusi energi tahunan untuk pengkondisian udara pada fasad selubung ganda lebih rendah 12% dari selubung tunggal (8 kaca tunggal) dan jendela kaca ganda (6 kaca ganda). Beberapa koponen yang epengaruhi hasil tersebut adalah heat source #2, chilled water pup #2, cooling tower #2, chilled water pup #2, priary pup #2, dan fan coil unit yang berkinerja optial. Siste pengkondisian udara pada fasad selubung ganda sedikit berbeda dengan kedua kasus lainnya. Oleh karena julah beban pendinginan pada fasad selubung ganda lebih rendah, kapasitas pendinginan screw refirigetor pada unit kedua (screw refrigerator #2) dapat diturunkan enjadi 580kW saja. Selanjutnya, penggunaan fasad selubung ganda juga apu eningkatkan COP (Coefficient of Perforance) dari siste pengkondisian udara diana pada kaca tunggal dan kaca ganda COP = 3.21, sedangkan pada fasad selubung ganda, COP = Jika dibandingkan dengan kedua siste selubung lainnya, koponen heat source #2 pada fasad selubung ganda apu engurangi konsusi energi listrik tahunan sebesar 31%. Gabar 11. Konsusi energi bulanan Kesipulan Kinerja konsusi energi pada 8 kaca tunggal, 6 kaca ganda, dan fasad selubung ganda telah disiulasikan enggunakan LCEM Tool. Hasil siulasi enunjukkan bahwa konsusi energi pada fasad selubung ganda lebih rendah jika dibandingkan dengan kedua kasus lainnya. Selanjutnya, penggunaan fasad selubung ganda juga apu enaikkan COP dari siste pengkondisian udara dari 3.21 pada kedua kasus lainnya enjadi 3.32 pada fasad selubung ganda. Prosiding Teu Iliah IPLBI 2016 H 1041

6 Kinerja Fasad Selubung Ganda dala Menurunkan Konsusi Energi pada Bangunan Gedung Daftar Pustaka Gunawan, B., Budiharjo, Juwana, J. S., Priatan, J., Sujatiko, W., & Sulistianto, T. (2012). Buku Pedoan Energi Efisiensi untuk Disain Bangunan Gedung di Indonesia. Jakarta: Direktorat Jenderal Energi Baru, Terbarukan, dan Konservasi Energi, Keenterian Energi dan Suber Daya Mineral. Mulyadi, R. (2012). Study on Naturally Ventilated Double-Skin Facade in Hot-Huid Cliate. Nagoya University. Mulyadi, R. (2014). Efektifitas Fasad Selubung Ganda dala Mengurangi Beban Panas pada Dinding Luar Bangunan. In Prosiding Teu Iliah IPLBI 2014 (pp ). Palebang. Retrieved fro wp-content/uploads/2015/01/ti2014-dp efektifitas-fasad-selubung-gandadala-engurangi-beban-panas-padadinding-luar-bangunan.pdf H 1042 Prosiding Teu Iliah IPLBI 2016