PENGARUH VENTILASI ALAMI TERHADAP KUALITAS UDARA (KONSENTRASI CO 2 ) DI RUANGAN KELAS SKRIPSI OLEH SHARA CHINTIA

Transkripsi

1 PENGARUH VENTILASI ALAMI TERHADAP KUALITAS UDARA (KONSENTRASI CO 2 ) DI RUANGAN KELAS SKRIPSI OLEH SHARA CHINTIA DEPARTEMEN ARSITEKTUR FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 PENGARUH VENTILASI ALAMI TERHADAP KUALITAS UDARA (KONSENTRASI CO 2 ) DI RUANGAN KELAS SKRIPSI Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Dalam Departemen Arsitektur Pada Fakultas Teknik Oleh SHARA CHINTIA DEPARTEMEN ARSITEKTUR FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

3 PERNYATAAN PENGARUH VENTILASI ALAMI TERHADAP KUALITAS UDARA (KONSENTRASI CO 2 ) DI RUANGAN KELAS SKRIPSI Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Medan, 14 Juli 2014 Shara Chintia

4 Judul Skripsi Nama Mahasiswa : Pengaruh Ventilasi Alami terhadap Kualitas Udara (Konsentrasi CO 2 ) di Ruangan Kelas : Shara Chintia Nomor Pokok : Departemen : Arsitektur Menyetujui Dosen Pembimbing Ir. Basaria Talarosha, M.T. Koordinator Skripsi, Ketua Program Studi, Dr. Ir. Dwira Nirfalini Aulia, M.Sc Ir. N. Vinky Rahman, M.T. Tanggal Lulus : 14 Juli 2014

5 Telah diuji pada Tanggal : 14 Juli 2014 Panitia Penguji Skripsi Ketua Komisi Penguji : Ir. Basaria Talarosha, M.T. Anggota Komisi Penguji : 1. Yulesta Putra, S.T., M.Sc. 2. Firman Eddy, S.T., M.T.

6 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh kelulusan sarjana teknik Departemen Arsitektur Fakultas Teknik. Penulis mengucapkan terima kasih sebesar besarnya kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Ir. Basaria Talarosha, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah memperhatikan, membimbing, dan meluangkan waktu beliau serta meminjamkan alat CO 2 meter kepada penulis selama masa penelitian sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis ilmiah ini. 2. Yulesta Putra, S.T., M.Sc. dan Firman Eddy, S.T., M.T., selaku dosen penguji yang telah membimbing dan memberikan banyak masukan yang berharga kepada penulis dalam penyempurnaan penulisan karya ilmiah ini. 3. Ir. N. Vinky Rahman, M.T. dan Ir. Rudolf Sitorus, M.L.A., selaku Ketua dan Sekretaris Jurusan Departemen Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara atas bimbingan selama perkuliahan hingga penyelesaian studi dan juga penulisan karya tulis ilmiah ini. 4. Dr. Ir. Dwira N. Aulia, M.Sc. dan Ir. Bauni Hamid, M.DesS, Ph.D, selaku dosen koordinator, serta seluruf staf pengajar Departemen Arsitektur atas bimbingan selama masa perkuliahan, tata cara penulisan skripsi, serta memantau progress skripsi penulis. 5. Ibu kepala sekolah SDN dan SDN atas sambutan yang hangat dan telah memberikan izin dan membantu selama proses penelitian. 6. Wali kelas II dan VA di SDN yang telah membantu selama proses penelitian dengan mengizinkan dan mengakomodasi tempat untuk melakukan penelitian. vi

7 vii 7. Para staf pengurus dan staf pengajar yang lainnya di SDN yang turut membantu dan mendukung selama proses penelitian. Siswa-siswi kelas II dan kelas VA yang rela untuk berpindah-pindah tempat duduk dan membantu menjaga alat ukur. 8. Ayah, Ibu, dan seluruh anggota keluarga penulis yang selalu memotivasi, mendukung dan mengantar-jemput penulis selama masa perkuliahan. 9. Sherly Chandra yang telah bersedia meminjamkan alat ukur anemometer dan memberikan arahan cara pemakaian anemometer. 10. Teman teman sekelompok dosen pembimbing, Melia, Jenny, dan Meliana sebagai teman senasib seperjuangan selama masa penelitian. 11. Seluruh pihak yang telah membantu, baik secara moril maupun materiil, yang tidak bisa disebutkan satu persatu dalam proses penelitian dan penyusunan skripsi ini. Penulis sadar bahwa skripsi ini masih banyak memiliki kekurangan, namun demikian semoga karya tulis ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua. Medan, 14 Juli 2014 Penulis Shara Chintia

8 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh sistem ventilasi alami terhadap kualitas udara (konsentrasi CO 2 ) yang dilakukan pada sekolah dasar dengan mengkondisikan kelas dalam 2 sistem ventilasi yang berbeda, yaitu sistem ventilasi silang (cross ventilation) dan sistem ventilasi single-sided. Penelitian dilakukan selama masa belajar ( ) dengan pintu tetap dibiarkan terbuka. Selain dilakukan pengukuran terhadap laju ventilasi dan konsentrasi CO 2, juga dilakukan observasi terhadap perubahan aktivitas dan jumlah pengguna ruangan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju ventilasi mempengaruhi konsentrasi CO 2 di dalam ruangan, namun cenderung dipengaruhi oleh aktivitas dan jumlah siswa. Meskipun tidak terdapat perbedaan yang signifikan dari kedua sistem ventilasi, namun konsentrasi CO 2 pada sistem ventilasi cross lebih rendah daripada single-sided. Ketika ruangan dikondisikan dalam keadaan tidak berventilasi dengan kondisi yang sama, maka konsentrasi CO 2 dari hasil perhitungan dengan mengabaikan infiltrasi akan mencapai ppm ada masa belajar. Kata kunci: ventilasi alami, kualitas udara (IAQ), konsentrasi CO 2, cross ventilation, single-sided ventilation viii

9 ABSTRACT This study aims to determine about natural ventilation effect towards indoor air quality (CO 2 concentration), which was carried out in a primary class that was set in two different ventilation systems, cross ventilation and single-sided ventilation. This research was conducted during study period (07.30 a.m p.m) with the door left open. Ventilation rate and CO 2 concentration were observed, and so did the changes in activity and occupant. The results shows that ventilation rate do have effect on CO 2 concentration inside the room (classroom), but more likely influenced by activity and occupant. The two ventilation systems do not show a significant difference, but cross ventilation system provide lower CO 2 concentration than single-sided ventilation. And when the room was conditioned un-ventilated on the same classroom with same the condition (by ignoring the possibility of infiltration), CO 2 concentration would reach ppm during 4,5 hours of study period. Keywords: natural ventilation, indoor air quality (IAQ), CO 2 concentration,, cross ventilation, single sided-ventilation ix

10 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL i SURAT PERNYATAAN. iii LEMBAR PENGESAHAN. iv KATA PENGANTAR.. vi ABSTRAK vii ABSTRACT vii DAFTAR ISI x DAFTAR TABEL xiii DAFTAR GAMBAR xiv DAFTAR GRAFIK. xvi DAFTAR ISTILAH xvii BAB 1. PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Kerangka Berpikir 3 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA Indoor Air Quality (IAQ) Udara Ventilasi Ventilasi Alami Cross Ventilation dan Single-sided Ventilation Laju Ventilasi Sumber Polutan Jenis dan Sumber Polutan serta Efek yang Ditimbulkan Polutan Non-organik x

11 xi 1) Karbon Monoksida (CO). 10 2) Karbon Dioksida (CO 2 ) ) Ozon (O 3 ) ) Nitrogen Dioksida (NO 2 ) ) Radon Polutan Organik. 14 1) Benzena. 14 2) Formaldehyde ) Naftalin Jamur Bakteri Legionella sp Asbes Indoor Air Quality pada Sekolah Indoor Air Quality dan Ventilasi Penelitian Terkait Efek Pengkondisian Ventilasi yang Berbeda terhadap Konsentrasi CO2 dalam Ruangan Distribusi CO2 pada Ruangan dengan Sistem Ventilasi Alami dan Pemanasan yang Tinggi dalam Ruangan Sintesa Pustaka 22 BAB3. METODOLOGI Jenis Penelitian Variabel Penelitian Populasi/Sampel Metode Pengumpulan Data Kawasan Penelitian Lokasi Penelitian Objek Penelitian Metode Analisa Data 36

12 xii BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Pengaruh Cross Ventilation terhadap Konsentrasi CO Analisa Pengaruh Single-sided Ventilation terhadap Konsentrasi CO Perbandingan Grafik Konsentrasi CO 2 pada Cross Ventilation dan Single-sided Ventilation Kondisi Udara (Konsentrasi CO 2 ) pada Ruang Kelas Tertutup (Tidak ber-ventilasi). 71 BAB 5. KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA... 75

13 DAFTAR TABEL No. Judul Hal 2.1 Konstanta penyesuaian proporsi bukaan akibat tekanan angin Efek senyawa gas CO Spesifikasi alat ukur yang digunakan Data SDN dan SDN Pengukuran konsentrasi CO 2 di luar kelas pada hari Jumat, 6 Juni Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO 2 (Cross Ventilation) pada hari Senin 26 Mei Penjabaran analisa grafik pada hari Senin 26 Mei 2014, cross ventilation Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO 2 (cross ventilation) pada hari Senin 2 Juni Penjabaran analisa grafik pada hari Senin 2 Juni 2014, cross ventilation Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO 2 (single-sided ventilation) pada hari Rabu 28 Mei Penjabaran analisa grafik pada hari Rabu 28 Mei 2014, singlesided ventilation Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO 2 (single-sided ventilation) pada hari Selasa 3 Juni Penjabaran analisa grafik pada hari Selasa 3 Juni 2014, singlesided ventilation Pengukuran pengaruh ventilasi alami dengan konsentrasi CO 2 (single-sided ventilation) pada hari Rabu 4 Juni Penjabaran analisa grafik pada hari Rabu 4 Juni 2014, singlesided ventilation 66 xiii

14 DAFTAR GAMBAR No. Judul Hal 2.1 Perbandingan ukuran bukaan dengan kecepatan angin rata-rata aliran udara Single-sided ventilation dan Cross Ventilaion CO2 sebagai indikator sistem ventilasi di kelas Kawasan SDN dan SDN Lokasi SDN dan SDN Area di sekitar SDN dan SDN Tampak utara bangunan SDN Tampak selatan bangunan SDN Tampak barat bangunan SDN Tampak timur bangunan SDN Keyplan SDN dan SDN Massa bangunan A di SDN Massa bangunan B di SDN dan SDN Massa bangunan C di SDN Massa bangunan D di SDN Massa bangunan E di SDN Lapangan SDN dan SDN Suasana SDN dan SDN Ground Plan SDN dan SDN Denah kelas di SDN Tampak bukaan depan kelas SDN Tampak bukaan belakang kelas SDN Lokasi sekolah yang dipilih Site Plan SDN dan SDN Perletakan alat CO 2 meter dan anemometer Perletakan CO 2 meter 38 xiv

15 xv 4.5 Perletakan anemometer di lokasi Perletakan CO 2 meter ketika pengukuran di luar kelas (koridor depan kelas)... 39

16 DAFTAR GRAFIK No. Judul Hal 4.1 Pengukuran laju ventilasi konsentrasi CO 2 (cross ventilation), pada hari Senin 26 Mei Pengukuran laju ventilasi konsentrasi CO 2 (cross ventilation), pada hari Senin 2 Juni Pengukuran laju ventilasi konsentrasi CO 2 (single-sided ventilation), pada hari Rabu 28 Mei Pengukuran laju ventilasi konsentrasi CO 2 (single-sided ventilation), pada hari Selasa 3 Juni Pengukuran laju ventilasi konsentrasi CO 2 (single-sided ventilation), pada hari Rabu 4 Juni Konsentrasi CO 2 pada sistem cross ventilation Konsentrasi CO 2 pada sistem single-sided ventilation.. 71 xvi

17 DAFTAR ISTILAH ACH Air change per hour (Pertukaran udara per jam) ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Inc. BB 101 Building Bulletin 101 CFD Computational Fluid Dynamics CIBSE Chartered Institution of Building Service Engineers CO Karbon monoksida CO 2 Karbon dioksida COHb Karboksihemoglobin EPA United States Environmental Protection Agency IARC Institute Agency for Research on Cancer IAQ Indoor Air Quality IES-VE Integrated Environmental Solutions Virtual Environment INRS the French National Research and Safety Institute MDH Minnesota Department of Health NCI National Cancer Institute NIEHS National Institute of Health NO 2 Nitrogen dioksida O 3 Ozon ppm Part per million SNI Standard Nasional Indonesia VOC Volatile Organic Compound WHO World Health Organization xvii