Evaluasi Kenyamanan Termal Ruang Kuliah (Studi Kasus : Ruang Kuliah 303 Jurusan Teknik Mesin UNS) Skripsi

Transkripsi

1 Evaluasi Kenyamanan Termal Ruang Kuliah (Studi Kasus : Ruang Kuliah 303 Jurusan Teknik Mesin UNS) Skripsi Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik BEKTI BUDISANTOSA I JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014 i

2 Evaluasi Kenyamanan Termal Ruang Kuliah (Studi Kasus : Ruang Kuliah 303 Jurusan Teknik Mesin UNS) Skripsi BEKTI BUDISANTOSA I JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014

3 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Serta shalawat dan salam tak lupa penulis ucapkan kepada Nabi Muhammad SAW. Skripsi dengan judul Evaluasi Kenyamanan Termal Ruang Kuliah (Studi Kasus: Ruang Kuliah 303 Jurusan Teknik Mesin UNS) ini ditulis untuk memenuhi syarat kelulusan tingkat sarjana di Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Pada kesempatan ini dengan segenap ketulusan dan kerendahan hati, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Orang tua tercinta atas curahan kasih sayang, dukungan, kesabaran dan doa yang tulus yang tiada hentinya hingga saat ini. 2. Kakak dan Adikku yang selalu menemani dan memberikan dukungan serta dorongan untuk melakukan yang terbaik. 3. Bapak Dr. Cucuk Nur Rosyidi, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 4. Bapak Dr. Bambang Suhardi, ST, MT dan Bapak Pringgo Widyo L., ST, MT selaku dosen pembimbing, terima kasih atas segala bimbingan, arahan, waktu, kesabaran dan semua pelajaran yang telah diberikan. 5. Bapak Dr. Cucuk Nur Rosyidi, ST, MT dan Bapak Taufiq Rochman, STP, MT, selaku dosen penguji yang telah berkenan memberikan saran perbaikan terhadap skripsi ini. 6. Bapak Ir. Lobes Herdiman, MT selaku dosen pembimbing akademik, terima kasih untuk semua waktu, nasihat, dan bantuannya. 7. Bapak Didik Djoko Susilo, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan izin dan pengarahan tempat penelitian 8. Seluruh dosen Teknik Industri UNS yang telah memberikan ilmu dan motivasi selama penulis mengikuti proses perkuliahan di Teknik Industri UNS. 9. Mbak Yayuk, Mbak Tutik, Mbak Rina, dan Pak Agus terima kasih atas segala bantuan administrasinya. v

4 10. Segenap karyawan dan Mahasiswa Teknik Mesin UNS terima kasih atas kerjasamanya. 11. Teman - teman asisten Laboratorium Perancangan Sistem Kerja dan Ergonomi untuk semua dukungan dan bantuannya. 12. Keluarga besar dan teman seperjuangan TI 2009 terima kasih atas kebersamaan dan semangatnya. 13. Kakak tingkat dan adik tingkat TI UNS. 14. Ika Ayu Arumsari terima kasih atas kesabaran, pengertian dan motivasinya. 15. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih atas segala bantuan, doa, semangat, dan motivasi yang telah diberikan. Penulis menyadari bahwa laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri atas segala kritik, masukan dan saran yang membangun. Semoga laporan skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Aamiin. Surakarta, Januari 2014 Penulis vi

5 ABSTRAK Bekti Budisantosa, NIM : I EVALUASI KENYAMANAN TERMAL RUANG KELAS MAHASISWA (STUDI KASUS: RUANG KELAS 303 JURUSAN TEKNIK MESIN UNS). Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Januari Kenyamanan termal merupakan hal yang perlu dipertimbangkan saat melakukan aktivitas dalam ruangan. Semakin baik kondisi kenyamanan termal ruangan, maka akan semakin nyaman seseorang dalam melaksanakan kegiatan. Apabila kondisi ruangan tidak nyaman, seseorang cenderung mengekspresikan sesuatu sesuai lingkungannya, seperti menggigil,gerah, berkeringat dan selalu bergerak. Penelitian ini dilakukan untuk mengukur tingkat kenyamanan mahasiswa yang diukur berdasarkan pendekatan standar kenyamanan termal SNI. Selain itu dilakukan penyebaran kuesioner untuk mengetahui keinginan mahasiswa terhadap kondisi kenyamanan termal ruangan. Sehingga dapat dibandingkan dengan hasil perhitungan berdasarkan rumus kenyamanan termal dari ASHRAE. Hal-hal yang mempengaruhi kenyamanan termal adalah suhu, kelembababan, kecepatan angin, dan pakaian. Selain itu tubuh seseorang juga berpengaruh terhadap kenyamanan termal,seperti jumlah mahasiswa,tingkat metabolisme, tinggi badan dan berat badan. Penelitian dilakukan pada ruang kelas 303 jurusan teknik mesin karena ruangan tersebut msih menggunakan sistem ventilasi alami. Sehingga dapat diketahui apakah sistem ventilasi tersebut masih dapat menjaga suhu ruangan tetap nyaman. Berdasarkan wawancara diperoleh hasil bahwa mahasiswa pengguna ruangan menginginkan kondisi termal ruangan yang lebih sejuk daripada kondisi yang ada pada saat ini. Sedangkan berdasarkan pengambilan data awal diperoleh hasil suhu ruangan yang lebih dari 30ºC. Pada penelitian ini menggunakan beberapa metode yaitu PPD, PMV dan HSI. PPD digunakan mengetahui tingkat kepuasan mahasiswa pengguna ruangan. PMV dan HSI digunakan untuk mengetahui tingkat kenyamanan mahasiswa berdasarkan hasil dari perhitungan. Dari hasil yang didapatkan dapat diketahui bahwa ruangan tersebut tidak memenuhi standar kenyamanan termal yang ditetapkan oleh SNI sehingga perlu dilakukan perbaikan agar dapat meminimalisasi tekanan panas pada pengguna ruang kelas tersebut. Selain itu didapatkan hasil pengukuran tingkat ketidakpuasan pengguna yang cukup besar pada pengguna kelas tersebut. Perbaikan dilakukan dengan menggunakan beban pendingin yang berasal dari air conditioner karena laju aliran udara yang dibutuhkan untuk membuang panas dari dalam ke luar ruangan terlampau tinggi dan telah melebihi standar yang ditetapkan. Kata Kunci : PMV, PPD, HSI, kenyamanan termal vi + 92 halaman; 26 gambar; 35 tabel; 3 lampiran Daftar pustaka: 27 ( ) vii

6 ABSTRACT Bekti Budisantosa, NIM: I THERMAL COMFORT EVALUATION CLASSROOM STUDENTS (CASE STUDY: 303 CLASSROOM DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING UNS). Final Project. Surakarta: Industrial Engineering Department, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, January Thermal comfort is thing to consider when doing indoor activities. The better thermal comfort condition of the room, the more comfortable a person in performing activities. If the condition of the room uncomfortable, a person tends to express something appropriate environment, such as chill,sultry, sweating and always moving. This study was conducted to measure the comfort level of students based on the termal comfort standard SNI. In addition to distribute questionnaires were conducted to determine the student wishes to indoor thermal comfort conditions. So it can be compared with the results of the calculation based on the formula of the ASHRAE thermal comfort standard. The things that influence thermal comfort are temperature, humidity, wind speed, and clothing. In addition, a person's body also affect thermal comfort, such as the number of students, metabolic rate, tall and weight. The study was conducted in 303 classrooms at mechanical engineering department because the room is still using natural ventilation system. So it can be known whether the ventilation system is still able to maintain a comfortable indoor temperature remains. Based on the interviews, the results showed that students wanted the room thermal conditions milder than the conditions that exist at the moment. Whereas retrieval based on preliminary data obtained outcomes room temperature over 30 º C. In this study, using several methods such as PPD, PMV and HSI. PPD is used to determine the level of student satisfaction in the room. PMV and HSI is used to determine the comfort level of students based on the results of the calculation. The results shown that the indoor thermal comfort does not meet the standards set by the ISO so it needs to be improved in order to minimize heat stress on the user of the classroom. Besides get the level of dissatisfaction that results in the class is quite big. Repairs performed by using the cooling load from air conditioners because of the air flow rate required to remove heat from the inside to the outside of the room is too high and has exceeded the established standards. Keywords : PMV, PPD, HSI, thermal comfort vi + 92 pages; 26 pictures; 35 tables; 3 attachment References ; 27 ( ) viii

7 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH... iii SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH... iv KATA PENGANTAR... v ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... I Perumusan Masalah... I Tujuan Penelitian... I Manfaat Penelitian... I Batasan Masalah... I Asumsi... I Sistematika Penulisan... I-5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kenyamanan Termal... II Adaptasi Termal... II Suhu Udara... II Kelembapan... II Angin dan Aliran Udara... II Rancangan Kenyamanan Termal... II Sun Shading... II Luas Permukaan Tubuh... II Kesetimbangan Termal... II Insulan Pakaian... II Warna Cat... II-16 ix

8 2.12 Konduktan Elemen... II Radiasi Matahari... II Indeks Kenyamanan Termal PMV dan PPD... II Rumus Aliran Udara... II Alat-alat Pengukuran... II Heat Stress Index dan Diagram Psikometri... II Metabolisme... II Penelitian-penelitian Acuan... II-24 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Studi Lapangan... III Studi Pustaka... III Identifikasi Masalah... III Perumusan Masalah... III Penentuan Tujuan dan Manfaat... III Pengumpulan Data... III Pengolahan Data... III Pemecahan Masalah... III Kesimpulan Saran... III-14 BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 4.1 Pengumpulan Data... IV Pengumpulan Data Primer... IV PengumpulanData Sekunder... IV Pengolahan Data... IV Perhitungan Kondisi Termal dan Kelelahan Kerja IV Perhitungan Keseimbangan Termal... IV Perhitungan Pembebanan Pendinginan Ruang Kelas IV Predicted Mean Vote (PMV) dan Predicted Precentaged of Dissatisfied ( PPD)... IV Perhitungan Aliran Udara... IV Perbaikan... IV-39 x

9 BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL 5.1 Analisis Kuesioner Kenyamanan Ruang Mahasiswa... V Analisis Temperatur dan Kelembaban Udara... V Analisis Aliran Udara... V Analisis Kenyamanan Termal... V Analisis Pengguna... V Analisis Ruangan... V Analisis Perbaikan... V-5 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan... VI Saran... VI-2 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Tipe Bukaan Jendela... II-9 Gambar 2.2 Sun shading... II-10 Gambar 2.3 Area Heat Stress Monitor... II-21 Gambar 2.4 Anemometer... II-21 Gambar 2.5 Thermohygrometer... II-22 Gambar 2.6 Diagram Psikometri... II-22 Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian... III-1 Gambar 3.2 Ruang Kuliah... III-4 Gambar 4.1 Data Temperatur Hari ke 1... IV-2 Gambar 4.2 Data Temperatur Hari ke 2... IV-3 Gambar 4.3 Grafik Kelembapan Hari Ke 1... IV-4 Gambar 4.4 Grafik Kelembapan Hari Ke 2... IV-5 Gambar 4.5 Kecepatan Angin Hari Ke 1... IV-6 Gambar 4.6 Kecepatan Angin Hari Ke 2... IV-7 Gambar 4.7 Suhu Boala Basah, Kering, dan Bola Hari ke 1... IV-8 Gambar 4.8 Suhu Boala Basah, Kering, dan Bola Hari ke 2... IV-10 Gambar 4.9 Persepsi Termal Awal Kuliah... IV-13 Gambar 4.10 Persepsi Termal Saat Kuliah... IV-14 Gambar 4.11 Preferensi Termal Awal Kuliah... IV-15 Gambar 4.12 Preferensi Termal Saat Kuliah... IV-16 Gambar 4.13 Kenyamanan Termal Awal Kuliah... IV-17 Gambar 4.14 Kenyamanan Termal Saat Kuliah... IV-18 Gambar 4.15 Efek Lingkungan Kerja Awal Kuliah... IV-19 Gambar 4.16 Efek Lingkungan Kerja Saat Kuliah... IV-20 Gambar 4.17 Kondisi Termal... IV-21 Gambar 4.18 Nilai Insulan Pakaian... IV-24 xiv

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Nilai Insulan... II-15 Tabel 2.2 Nilai Absorbsi Panas... II-16 Tabel 2.3 Konduktan Eleman Panas... II-17 Tabel 2.4 Konduktivitas Elemen Bangunan... II-18 Tabel 2.5 Radiasi Arah Bangunan... II-18 Tabel 2.6 Heat Stress Index... II-23 Tabel 2.7 Metabolisme... II-23 Tabel 3.1 Temperatur Ruangan... III- 5 Tabel 3.2 Kelembapan Udara... III-5 Tabel 3.3 Kecepatan Angin... III-5 Tabel 3.4 Suhu Bola Basah, Kering, dan Bola... III-6 Tabel 3.5 Luas Permukaan Tubuh... III-7 Tabel 3.6 Nilai Insulan Pakaian Mahasiswa... III-8 Tabel 4.1 Temperatur Ruang Hari 1... IV-1 Tabel 4.2 Temperatur Ruang Hari 2... IV-3 Tabel 4.3 Kelembapan Udara Hari ke 1... IV-4 Tabel 4.4 Kelembapan Udara Hari ke 2... IV-5 Tabel 4.5 Kecepatan Angin Hari ke 1... IV-6 Tabel 4.6 Kecepatan Angin Hari ke 2... IV-7 Tabel 4.7 Suhu Bola Basah,Kering, dan Bola Hari 1... IV-8 Tabel 4.8 Suhu Bola Basah,Kering, dan Bola Hari 2... IV-9 Tabel 4.9 Data Personal Rata-rata Mahasiswa... IV-10 Tabel 4.10 Jenis Pakaian... IV-11 Tabel 4.11 Persepsi Termal Jadwal A Awal Kuliah... IV-13 Tabel 4.12 Persepsi Termal Jadwal A Saat Kuliah... IV-13 Tabel 4.13 Preferensi Termal Jadwal A Awal Kuliah... IV-14 Tabel 4.14 Preferensi Termal Jadwal A Saat Kuliah... IV-15 Tabel 4.15 Kenyamanan Termal Jadwal A Awal Kuliah... IV-17 Tabel 4.16 Kenyamanan Termal commit Jadwal to A user Saat Kuliah... IV-18 xii

12 Tabel 4.17 Efek Lingkungan Kerja Awal Kuliah... IV-19 Tabel 4.18 Efek Lingkungan Kerja Saat Kuliah... IV-19 Tabel 4.19 Perhitungan Kondisi Termal... IV-21 Tabel 4.20 Nilai Insulan Pakaian... IV-23 Tabel 4.21 Nilai Luas Permukaan Tubuh... IV-25 Tabel 4.22 Nilai Rata-rata Suhu, Kelembaban,dan Kecepatan Angin... IV-25 xiii