BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II : TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Landasan Teoritis Kenyamanan Termal suatu bangunan sebelumnya sudah banyak dilakukan penelitian, hal ini merupakan bukti kalau suatu kenyamanan termal sangat penting untuk diperhatikan. Banyak factor yang yang dapat menunjang kenyamanan termal itu sendiri, dapat disebabkan oleh faktor lingkungan maupun faktor internal yang disebabkan oleh pengguna. Seperti penelitian yang dilakukan oleh Suhardi, dkk (2014), Latif, dkk (2016), Aienna, dkk (2016), Kurnia, dkk (2010), Susanti dan Aulia (2013), yang memiliki kesamaan yaitu mengevaluasi kenyamanan termal dalam sebuah ruang kelas. Suhardi, dkk (2014), mecari tahu apakah suatu ruangan yang masih menggunakan ventilasi alami masih cukup nyaman untuk melakukan aktivitasi di dalamnya. Latif, dkk (2016), mengidentifikasi tingkat kenyamanan dan preferensi termal penggunadi dalam ruang kelas. Aienna, dkk (2013), mengetahui nilai index di sekolah tingkat SMA selama proses belajar mengajar berlangsung. Kurnia, dkk (2010), mengidentifikasi kenyamanan termal pada ruang perkuliahan di kampus. Susanti dan Aulia (2013), mengevaluasi kenyamanan termal ruang kelas. Song dan Meng (2015), Fu, dkk (2013), Li, dkk (2013), Chan, dkk (2014) dan Biró, dkk (2012) pada dasarnya memiliki persamaan yaitu mencari tahu desain ventilasi apa yang tepat untuk sebuah bangunan. Song dan Meng (2015),mencari tahu desain ventilasi apa yang yang tepat pada bangunan sekolah dengan menggunakan CFD Simulasi. Adapun Fu, dkk (2013), mencari tahu desain ventilasi alami yang cocok dengan memanfaatkan energy bangunan dan lingkungan udara. Li, dkk (2013), mengevaluasi ventilasi alami diasrama mahasiswa di Beijing, China. Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 14

2 Kemudian Chan, dkk (2014), mengidentifikasi desain ventilasi pasif manakah yang sesuai dengan kepuasan dan kenyamanan thermal pengguna. Serta Biró, dkk (2012), menilai apakah ventilasi yang sudah digunakan sudah memenuhi kebutuhan udara di dalam kelas. Adapula beberapa peneliti yang membahas pengaruh ventilasi terhadap keadaan sekitar. Misalnya Jamaludin, dkk (2014), Toftum, dkk (2015) dan Khedari, dkk (2015). Pada Jamaludin, dkk (2014), mereka mencari tahu pengaruh desain ventilasi alami terhadap kenyamanan dalam bangunan asrama kampus. Pada Toftum, dkk (2015), membandingkan hasil belajar siswa dengan kelas yang menggunakan ventilasi alami (misal : jendela) dengan kelas yang menggunakan ventilasi mekanis yang seimbang (misal: AC dll). Kemudian ada Khedari, dkk (2015), yang membahas bagaimana mencari tahu dampak dari penggunaan ventilasi cerobong matahari terhadap perubahan udara di dalam gedung sekolah. Dengan berbagai macam desain ventilasi yang ada. Ada bahasan mengenai aliran udara. Seperti yang dibahas oleh Jenssen, dkk (2007), Mysena, dkk (2015) dan Becker, dkk (2007). Pada Jenssen, dkk (2007), membahas bagaimana memanfaatkan aliran udara untuk penghematan energy melalui ventilasi. Mysena, dkk (2015), mengevaluasi system ventilasi yang mengalirkan udara melalui fasade pada musim dingin. Kemudian Becker, dkk (2007), mencari tahu cara meningkatkan energy bangunan dengan memastikan kualitas udara dalam ruangan yang berventilasi. Setiap ventilasi pada ruang belajar mempunyai pengaruh terhadap hasil belajar siswa seperti yang dibahas oleh Gao, dkk (2013), yaitu membahas bagaimana mencari tahu persepsi dan gejala yang diberikan siswa terhadap ventilasi di dalam kelas Berbagai macam ventilasi dalam ruangan bisa dipengaruhi oleh rangsangan lingkungan sehingga mempengaruhi tingkat karbon dioksida dalam ruangan. Seperti yang dibahas oleh Stazi, dkk (2016) dan Morse, dkk (2015). Pada Stazi, dkk (2016), membahas bagaimana mencari tahu hubungan penggunaan jendela dan rangsangan lingkungan terhadap penghuni di dalam kelas. Kemudian Pada Stazi, dkk (2016), membahas bagaimana mengukur tingkat karbon dioksida yang dihasilkan dari jenis ventilasi yang digunakan. Adapun Khedari, dkk (2000), membahas dan mencari tahu dampak dari penggunaan ventilasi cerobong matahari terhadap perubahan udara di dalam gedung sekolah Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 15

3 Permasalahan system ventilasi dalam sebuah bangunan pendidikan cukup banyak. Seperti yang ditemukan oleh Song dan Meng (2015), Stazi, dkk (2016), Jenssen, dkk (2007), Fu, dkk (2013), Becker, dkk (2007), Chan, dkk (2014), Wang, dkk (2013), Khedari, dkk (2000). Pada Song dan Meng (2015), memiliki masalah dalam satu ruang kelas yang dipakai bersamaan, masih banyak siswa yang merasa tidak nyaman saat proses belajar di ruang kelas, meskipun sudah menggunakan ventilasi alami. Stazi, dkk (2016) memiliki masalah terjadinya ketidaknyamanan siswa terhadap thermal yang dirasakan di dalam kelas. Jenssen, dkk (2007), memiliki masalah meningkatnya suhu udara di dalam kelas yang menyebabkan ketidaknyamanan siswa dalam belajar. Fu, dkk (2013), Terjadinya ketidaknyamanan siswa terhadap thermal yang dirasakan di dalam bangunan sekolah. Kemudian Becker, dkk (2007), menemukan kasus pada musim dingin dengan tidak menggunakan pemanas. Namun tidak bisa mengatasi kebutuhan pemanas tsb. Chan, dkk (2014), adanya penghuni gedung kantor sekolah yang merasakan ketidaknyamanan thermal dalam ruangan. Adapula Wang, dkk (2013), yang menemukan masih ada siswa yang merasa tidak nyaman terhadap thermal di dalam kelas. Kemudian ada Khedari, dkk (2000), yang memiliki masalah terjadi ketidaknyamanan thermal dalam sebuah gedung sekolah. Permasalahan lainnya yang dialami dalam sebuah ruangan yang berkaitan dengan penggunaan ventilasi yaitu kadar karbon dioksida yang tinggi. Seperti yang ditemukan oleh Morse, dkk (2015), tingginya tingkat karbon dioksida yang dihasilkan dalam suatu kelas. Jamaludin, dkk (2014), menemukan terjadinya ketidaknyamanan penghuni gedung asrama kampus. Disebabkan konsentrasi CO2 yang meningkat dan Biró, dkk (2012), mempunyai masalah banyaknya guru dan murid di kelas yang terpapar udara (CO2) dengan kondisi dan kualitas yang buruk. Ventilasi juga memiliki pengaruh terhadap perbedaan hasil belajar siswa dalam kelas seperti yang ditemukan oleh Toftum, dkk (2015), peneliti menemukan adanya perbedaan hasil belajar siswa dengan dengan kelas yang menggunakan ventilasi alami dengan kelas yang menggunakan ventilasi mekanis yang seimbang. Adapula desain ventilasi yang mempengaruhi tingkat kesehatan para siswa seperti yang ditemukan oleh Mysena, dkk (2015), yaitu muncul beberapa penyakit yang timbul pada musim dingin yang dialami para siswa. Adapula Li, dkk (2013), menemukan kurangnya system ventilasi udara alami di asrama yang menyebabkan Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 16

4 turunnya kesehatan dan ketidaknyamanan mahasiswa dan Gao, dkk (2013), menemukan terjadinya ketidaknyamanan dan masalah kesehatan yang dialami siswa di dalam kelas. Setelah mengulas beberapa jurnal diatas, diketahui masih banyaknya masalah yang dihadapi. Khususnya tentang penggunaan dan desain serta pemanfaatan ventilasi pada bangunan pendidikan yang sangat berpengaruh terhadap kenyamanan termal suatu ruang kelas. Melihat berbagai tinjauan jurnal mengenai kenyamanan termal, penggunaan, desain dan pemanfaatan ventilasi sekolah yang sudah dibahas, serta melihat persamaan dan perbedaan berdasarkan penelitian, maka dalam hal ini tema penelitian yang akan diambil adalah Pengaruh Karakteristik Lingkungan Luar Terhadap Kenyamanan Termal Siswa di Ruang Kelas SMKN 1 Jakarta. Penelitian tersebut merupakan penelitian yang mirip dengan Suhardi, dkk (2014), Latif, dkk (2016), Aienna, dkk (2016), Kurnia, dkk (2010) dan Susanti dan Aulia (2013), yaitu sama-sama mengevaluasi kenyamanan termal suatu ruang kelas. Perbedaaannya adalah objek dan lokasi penelitiannya. Latif, dkk (2016), melakukan penelitian di ruang kelas SD Inpress Tamalanrea IV, Makassar. Pada Aienna, dkk (2016) dan Susanti dan Aulia (2013), melakukan penelitian di ruang kelas SMA Banjarmasin Timur dan SMA Negeri Kota Padang. Sedangkan Suhardi, dkk (2014) dan Kurnia, dkk (2010) melakukan penelitian di Ruang Kelas 303 Jurusan Teknik Mesin UNS dan Ruang Kuliah Kampus IPB Baranangsiang dan Darmaga Bogor Kajian Teoritis Dalam ilmu arsitektur dikenal paling sedikit empat macam kenyamanan: kenyamanan ruang, kenyamanan penglihatan, kenyamanan pendengaran dan kenyamanan termal. Dalam kenyamanan termal, manusia merasakan sensasi panas atau dingin sebagai wujud respon dari sensor perasa pada kulit terhadap stimuli suhu di sekitarnya. Sensor perasa berperan menyampaikan rangsangan rasa kepada otak, dimana otak akan memberikan perintah kepada bagian-bagian tubuh tertentu agar melakukan antisipasi guna mempertahankan suhu tubuh agar tetap berada pada sekitar 37 o C. Hal ini Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 17

5 diperlukan organ tubuh agar dapat menjalankan fungsinya secara baik (Karyono, 2001) Kenyamanan Kenyamanan adalah bagian dari salah satu sasaran karya arsitektur. Kenyamanan terdiri atas kenyamanan psikis dan kenyamanan fisik. Kenyamanan psikis yaitu kenyamanan kejiwaan (rasa aman, tenang, gembira,dll) yang terukur secara subyektif (kualitatif). Sedangkan kenyamanan fisik dapat terukur secara obyektif (kuantitatif), yang meliputi kenyamanan spasial, visual, auditorial dan termal (Rilatupa, 2008) Kenyamanan Termal Dasar pemikirannya adalah tubuh manusia harus dalam kondisi termal seimbang, sehingga rata-rata panas dalam tubuh yang keluar sama dengan rata-rata produksi panas dalam tubuh (Mumovic dan Santamouris, 2009). Kemudian dalam Rilatupa (2008), kenyamanan termal merupakan salah satu unsur kenyamanan yang sangat penting, karena menyangkut kondisi suhu ruangan yang nyaman. Seperti diketahui, manusia merasakan panas atau dingin merupakan wujud dari sensor perasa pada kulit terhadap stimuli suhu di sekitarnya. Sensor perasa berperan menyampaikan informasi rangsangan kepada otak, dimana otak akan memberikan perintah kepada bagian-bagian tubuh tertentu agar melakukan antisipasi untuk mempertahankan suhu sekitar 37ºC. Hal ini diperlukan organ tubuh agar dapat menjalankan fungsinya secara baik. Faktor yang mempengaruhi kenyamanan termal : Suhu Radiasi Rata - Rata Ayuningtyas dan Karyono (2016), Suhu radiasi rata-rata adalah ukuran untuk aliran panas radiasi dari sekeliling permukaan seperti halnya langit-langit, dinding, pintu, jendela dan lantai. Kenyamanan termal pada kecepatan angin yang rendah tidak jauh berbeda dengan efek yang diberikan suhu udara terhadap kenyaman termal. Fenomena ini akan muncul karena adanya peningkatan koefisien permabatan panas secara konveksi. Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 18

6 Suhu Udara Hoppe (1988), melakukan pengukuran terhadap suhu kulit dari sempel laki-laki berusia 35 tahun yang dalam posisi duduk dan melakukan kerja ringan, mengenakan pakaian lengkap (jas, baju, dan jaket). Memperlihatkan bahwa suhu kulit manusia (yang dijadikan sempel percobaan) naik ketika suhu ruang (dimana manusia ini berada dinaikkan hingga sekitar 21o C. Kenaikan lebih lanjut pada suhu ruang tidak menyebabkan suhu kulit naik namun menyebabkan suhu kulit naik, namun menyebabkan kulit berkeringat. Pada suhu ruang sekitar 20o C suhu nyaman pada kulit tercapai. Berdasarkan penelitian Santoso (2012), penurunan suhu udara dalam ruang dapat dilakukan dengan memberikan penahan sinar matahari dari tanaman baik yang ditempatkan secara vertikal maupun horisontal, namun secara umum belum bisa menghasilkan harapan kenyamanan penghuni, karena baru dapat menurunkan sekitar 1.5 sampai 2ºC suhu udara dalam ruang. Kelembaban Udara Relatif Secara umum, pengaruh kelembaban terhadap iklim ruang (dalam bangunan) tidaklah sebesar pengaruh suhu udara, atau suhu radiasi ratarata. Kenaikan RH dari 30% hingga sekitar 75 % hanya akan meningkatkan suhu rata-rata kulit. Meskipun demikian masih belum diketahui apakah kenaikkan RH diats 75% tidak akan memberikan pengaruh yang besar terhadap kenyamanan termal. Pada kondisi nyata, manusia dari daerah beriklim kering kemungkinan besar akan menderita apabila berkunjung ke daerah beriklim lembab. Menurut Lippsmeir (1994) batas batas kenyamanan untuk kondisi khatulistiwa adalah pada kisaran suhu udara 22,5ºC - 29ºC dengan kelembaban udara 20 50%. Selanjutnya dijelaskan bahwa nilai kenyamanan tersebut harus dipertimbangkan dengan kemungkinan kombinasi antara radiasi panas, suhu udara, kelembaban udara dan kecepatan udara. Sedangkan menurut Talarosha (2005) Upaya mencapai kenyamanan pada bangunan di Indonesia yang beriklim tropis lembap dengan karakteristik Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 19

7 curah hujan yang tinggi, kelembapan udara yang tinggi (dapat mencapai angka lebih dari 90%), suhu udara relatif tinggi (dapat mencapai hingga 38 C), aliran udara sedikit, serta radiasi matahari yang menyengat dan mengganggu, dapat diatasi melalui strategi pendinginan bangunan dengan cara mengatasi pengaruh negatif iklim dan memanfaatkan semaksimal mungkin pengaruh yang menguntungkan. Kecepatan Angin Mangunwijaya (2000) dan Krisek (1978) menjelaskan bahwa kecepatan angin ataupun kecepatan udara termasuk faktor yang mempengaruhi kenyamanan termal seseorang. Kecepatan angin untuk kenyamanan dalam ruangan terdapat pada batas-batas kecepatan antara 0,1 m/detik sampai dengan 0,5 m/detik., apabila melebihi batas tersebut sudah dirasakan tidak enak terutama bagi orang yang sudah lanjut usia menurut Mangunwijaya (2000). Sedangkan Krisek (1978) Kecepatan udara yang optimum bagi pertumbuhan tanaman di bawah kondisi terkendali adalah 0,5 m/s. Pengaruh kecepatan angin pada kenyamanan termal berbeda jika kita bandingkan dengan fakto-faktor iklim lain. Semakin besar nilai kecepatan angin (udara) akan berpengaruh terhadap semakin rendahnya suhu kulit ratarata. Ketika kecepatan udara meningkat, dari 0.00 m/s menjadi m/s, nilai T akan turun sekitar 2 o C. Meskipun demikian, hal ini hanya berlaku pada lingkungan dimana suhu udara berada dibawah suhu kulit. Jika suhu udara lebih tinggi dibanding suhu kulit, efek dari aliran udara akan sama dengan faktor-faktor iklim yang lain, dimana peningkatan kecepatan angin akan menaikkan suhu kulit. Berdasarkan ASHRAE (1992) merumuskan angin maksimum untuk kecepatan udara pada ruang kantor yang sebesar 0.25 m/s untuk kondisi musim panas. Angka diperkirakan dapat digunakan bagi kondisi iklim tropis basah seperti halnya Indonesia Energi Termal Pengertian Energi Termal adalah bentuk energi dasar, dimana semua energi dapat dikonversi secara penuh menjadi energi panas (kalor). Energi termal ialah salah satu dari macam-macam energi. Pengonversian dari energi termal ke energi Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 20

8 lain dibatasi oleh hukum termodinamika kedua. Bentuk energi transisi dan energi termal ialah energi panas dan dapat pula bentuk dari energi ini tersimpan sebagai kalor laten atau kalor sensibel yang berbentuk entalpi (Pudjanarsa dan Nursuhud, 2006) Sekolah Menurut Sunarto (2011), pada saat ini kata sekolah telah berubah artinya menjadi bangunan atau lembaga untuk belajar dan mengajar serta tempat memberi dan menerima pelajaran. Setiap sekolah dipimpin oleh seorang kepala sekolah dan kepala sekolah dibantu oleh wakilnya. Bangunan sekolah disusun secar meninggi untuk memanfaatkan tanah yang tersedia dan dapat diisi dengan fasilitas yang lain. Ketersediaan sarana pada suatu sekolah memiliki peranan penting dalam terlaksananya proses pendidikan Bangunan sekolah Menurut Kasan (2015), prasarana secara etimologi (arti kata) berarti alat tidak langsung untuk mencapai tujuan. Prasarana pendidikan misalnya lokasi/tempat, bangunan sekolah, lapangan olah raga dan sebagainya Ruang kelas Sulaeman (2009), mengartikan bahwa kelas dalam arti umum menunjukkan kepada pengertian sekelompok siswa yang ada pada waktu yang sama menerima pelajaran yang sama dan dari guru yang sama pula. Kelas dalam arti luas merupakan bagian dari masyarakat kecil yang sebagian adalah suatu masyarakat sekolah yang sebagian suatu kesatuan di organisasi menjadi unit kerja secara dinamis menyelenggarakan kegiatan-kegiatan. Menurut Hamiseno (2009), kelas adalah ruangan yang digunakan untuk proses belajar mengajar yang efektif dan menguntungkan serta dapat memotivasi siswa untuk belajar dengan baik sesuai kemampuan. Kelas merupakan taman belajar bagi siswa. Kelas adalah tempat bagi para siswa untuk tumbuh dan berkembangnya potensi intelektual dan omosional. Mengingat kelas hendaknya Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 21

9 dimanajemen sedemikian rupa sehingga benar-benar merupakan belajar yang nyaman dan menyenangkan. Sedangkan syarat-syarat kelas yang baik adalah : 1. Rapi,bersih,sehat, tidak lembab 2. Cukup cahaya yang meneranginya 3. Sirkulasi udara cukup 4. Perabot dalam keadaan baik,cukup jumlah dan ditata dengan rapi 5. Jumlah siswa tidak lebih dari 40 orang Katergori Bangunan Ada 2 (dua) katagori bangunan berdasarkan fungsi termalnya, yaitu suatubangunan yang beban termalnya yang didominasi oleh kemampuan permukaan kulit bangunannya, dan yang kedua, adalah beban termal yang memang tebetuk karena kegiatan internalnya. Dan Rumah tinggal masuk dalam katagori pertama, yaitu beban yang didominasi kulit (Skin Load Dominated). Hal ini meberi pemahaman bahwa rekapitulasi terjadinya beban termalnya tidak disebabkan hanya aktifitas penghuni ataupun kelengkapan penunjangnya saja, tetapi justru karena akumulasi beban panas dari kulit bangunan dalam merespond iklim eksteriornya lah yang paling dominan (Prianto, 2007) Ventilasi Alami Menurut Things (2011), penghawaan alami atau ventilasi alami adalah proses pertukaran udara di dalam bangunan melalui bantuan elemen-elemen bangunan yang terbuka. Sirkulasi udara yang baik di dalam bangunan dapat memberikan kenyamanan. Aliran udara dapat mempercepat proses penguapan di permukaan kulit bangunan sehingga dapat memberikan kesejukan bagi penghuni bangunan Temperature Pengertian temperatur adalah suatu ukuran dingin atau panasnya keadaan atau sesuatu lainnya. Satuan ukur dari temperatur banyak digunakan di Indonesia adalah Oc (derajat celcius). Sementara satuan ukur yang banyak digunakan diluar negeri adalah derajat Fahrenheit (Sarsinta, 2008). Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 22

10 Definisi temperatur adalah satuan ukuran energi kinetik rata-rata dari suatu molekul. Jika temperatur tinggi maka energi kinetik rata-ratapun akan besar (Riyanto, 2009). Arti temperatur adalah ukuran gerakan molecular yang mempunyai besaran absolut (Kelvin, 2016). Pengertian temperatur udara adalah panas atau dinginnya suatu udara. Perubahan temperatur udara disebabkan oleh adanya kombinasi kerja antara udara, perbedaan kecepatan proses pendinginan & pemanasan suatu daerah dan jumlah kadar air & permukaan bumi. Alat untuk mengukur temperatur udara ini adalah thermometer (Wirastuti, dkk., 2008) Predicted Mean Vote (PMV) dan Predicted Precentaged of Dissatisfied (PPD) PMV merupakan skala tingkat kenyamanan yang dibuat oleh Profesor P.O. Fanger. Skala PMV terdiri atas 7 titik yang mewakili kondisi dingin, sejuk, agak sejuk, netral, agak hangat, hangat dan panas. PPD memberikan perkiraan berapa persen penghuni ruangan yang merasa tidak nyaman. Jadi PPD semakin mendekati 0, maka semakin nyaman (Satwiko, 2007). Perhitungan PMV dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : PMV = (0,303x e -0,036M + 0,028)x((M-W)-H-Ec-Cres-Eres)) Sedangkan perhitungan PPD dapat dicari dengan rumus sebagai berikut : PPD = x e-(0,03353xpmv^4+0,2179x PMV^2) Dimana : Ec : Pertukaran panas secara penguapan pada kulit ketika manusia mengalami sensasi netral. Berikut tabel tentang tujuh skala sensasi termal dari ASHRAE, Bedford, General Comfort dan Mc Intyre dari tingkatan PMV. Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 23

11 Tabel 1 : Skala kenyamanan termal menurut lembaga dan para ahli NO. ASHRAE Bedford General Comfort Mc Intyre 1. Hot (3) Much too warm (7) Very uncomfortable (3) 7 2. Warm (2) Too warm (6) Unconfortable (2) 6 3. Slightly warm (1) Comfortably warm (5) Uncomfortably warm (1) 5 4. Neutral (0) Comfortably (4) Comfortably (0) 4 5. Slightly cool (-1) Comfortably cool (3) Comfortably cool (-1) 3 6. Cool (-2) Too cool (2) Unconfortable (-2) 2 7. Cold (-3) Much too cool (1) Very uncomfortable (-3) 1 Dalam tujuh skala termal tersebut terdapat tiga kondisi kenyamanan yaitu : hangat nyaman Comfortably Warm (5), nyaman Comfortably (4) dan sejuk nyaman Comfortably Cool (3). Dalam tingkat nyaman (netral) begitu juga menurut Kusumawati, (2011) Cross ventilation Menurut Sutanta (2007), sistem Cross Ventilation atau vetilasi silang meruapakan sistem pengudaraan ruangan yang ideal dengan cara memasukkan udara ke dalam ruangan melalui bukaan penangkap angin dan mengalirkannya ke luar melalui bukaan yang lain. Sistem ini bertujuan agar selalu terjadi pertukaran udara di dalam ruangan sehingga ruangan tidak menjadi pengap Tekanan angin Menurut Dianty (2011), angin adalah udara yang bergerak karena bagianbagian udara di dorong dari daerah bertekanan tinggi (suhu dingin) ke daerah yang bertekanan rendah (suhu panas). Perbedaan tekanan dapat di capai oleh : Perbedaan suhu yang horisontal akan menimbulkan tekanan. Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 24

12 jenis. Perbedaan suhu yang vertikal akan menimbulkan perbedaan berat Sick Building Syndrome (SBS) Gejala Sick Building Syndrome Menurut Achmadi (2016), seseorang dinyatakan menderita Sick Building Syndrome jika memiliki keluhan sekumpulan gejala seperti lesu, hidung tersumbat, kerongkongan kering, sakit kepala, mata gatal-gatal, mata pedih, mata kering, pilekpilek, mata tegang, pegal-pegal, sakit leher atau punggung, dalam kurun waktu bersamaan. Untuk menegakkan Sick Building Syndrome maka berbagai keluhan tersebut harus dirasakan oleh sekitar 20% 50% pengguna suatu gedung, dan keluhan -keluhan tersebut biasanya menetap setidaknya dua minggu Energi Bangunan Pemakaian energi pada bangunan Menurut Frick (2006), Karena setiap bangunan berinteraksi dengan lingkungan suryanya masing-masing permasalahan yang timbul adalah bagaimana pengolahan hubungan ini menguntungkan bagi manusia Pengguna Ruang Kelas Anak anak UNICEF mendefenisikan anak sebagai penduduk yang berusia antara 0 sampai dengan 18 tahun. Undang-Undang RI Nomor 4 tahun 1979 tentang Kesejahteraan Anak, menyebutkan bahwa anak adalah mereka yang belum berusia 21 tahun dan belum menikah. Sedangkan Undang-undang Perkawinan menetapkan batas usia 16 tahun (Huraerah, 2006) Prestasi belajar Prestasi belajar adalah hasil yang dicapai seseorang dalam pengusasaan pengetahuan dan keterampilan yang dikembangkan dalam pelajaran, lazimnya ditunjukkan dengan tes angka nilai yang diberikan oleh guru (Asmara, 2009). Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 25

13 Menurut Hetika (2008), prestasi belajar adalah pencapaian atau kecakapan yang dinampakkan dalam keahlian atau kumpulan pengetahuan. Harjati (2008), menyatakan bahwa prestasi merupakan hasil usaha yang dilakukan dam menghasilkan perubahan yang dinyatakan dalam bentuk simbol untuk menunjukkan kemampuan pencapaian dalam hasil kerja dalam waktu tertentu Temperatur Udara Menurut Alahudin (2012), Kenyamanan temperatur (thermal comfort) merupakan hal penting dalam menciptakan suatu kenyamanan di dalam ruang. Sesungguhnya sangat sukar sekali menentukan ukuran-ukuran kenikmatan secara tepat oleh karena kombinasi dari pergerakan udara dengan kecepatan 4,57 m 7,63 m/menit, suhu udara 20,4 C dan kelembaban 70%, kelembaban 20% dari kecepatan pergerakan udara sama seperti disebutkan di atas. Kombinasi temperatur udara, kelembaban, dan kecepatan angin yang membentuk temperatur nyaman pada saat tersebut dikatakan sebagai temperatur efektif (Szokolay, 1994 dan Koenisberger, 1973). Suhu nyaman untuk pribumi Indonesia berdasarkan penelitian Mom dan Wiesebrom (1940) adalah sejuk nyaman suhu antara 20,5 C sampai dengan 22,8 C (TE), nyaman optimal suhu antara 22,8 C sampai dengan 25,8 C (TE) dan hangat nyaman suhu antara 25,8 C sampai dengan 27,1 C (TE) Kelembaban Udara Kelembaban udara dapat mengalami fluktuasi yang tinggi, sangat tergantung terutama pada perubahan temperatur udara. Semakin tinggi temperatur semakin tinggi pula kemampuan udara menyerap air. Kelembaban relatif menunjukan perbandingan antara tekanan uap air yang ada terhadap tekanan uap air maksimum yang mungkin dalam kondisi temperatur udara tertentu, yang dinyatakan dalam presen. Kelembaban udara yang nikmat untuk tubuh berkisar 40-70%. Padahal di tempat-tempat seperti di tepi pantai, berkisar 80% - 98%. Untuk itu diperlukan pengembangan lain demi rasa comfort tubuh. Dengan kata lain proses penguapan harus dipercepat. Jika kelembaban udara sudah jenuh, maka tubuh kita tidak bisa menguapkan keringat lagi (Mangunwijaya, 1994 dalam Alahudin, 2012) Pergerakan Udara Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 26

14 Menurut Mangunwijaya (2000) dalam Alahudin (2012), Pergerakan udara terjadi disebabkan oleh pemanasan lapisan-lapisan yang berbeda-beda. Angin yang diinginkan, lokal, spoi-spoi yang memperbaiki iklim mikro, angin yang memiliki gerakan kuat tidak diharapkan sehingga pencegahan harus diberikan. Arah angin sangat menentukan orientasi bangunan. Di daerah lembab diperlukan sirkulasi udara yang terus menerus. Di daerah tropika basah, dinding-dinding luas sebuah bangunan terbuka untuk sirkulasi udara lebih besar daripada yang dibutuhkan untuk pencahayaan. Kecepatan angin untuk kenyamanan dalam ruangan terdapat pada batasbatas kecepatan antara 0,1 m/detik sampai dengan 0,5 m/detik., apabila melebihi batas tersebut sudah dirasakan tidak enak terutama bagi orang yang sudah lanjut usia. Perhitungan ini digunakan untuk mengetahui besar aliran udara yang mengalir maupun yang dibutuhkan untuk membuang panas dalam ruang kelas. Satwiko (2007), menjelaskan bahwa rumus untuk mencari besar aliran udara adalah sebagai berikut : Aliran Udara Yang Harus Dipindahkan: Q = VN / 3600 Dimana: V : volume ruang N : pergantian udara per jam Aliran Udara Akibat Perbedaan Tekanan dan Suhu Q = [Qp2 + Qb2]0,5 Dimana: Qp : Aliran angin oleh perbedaan tekanan Qb : Aliran angin oleh perbedaan suhu Kebutuhan Penyejukan Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 27

15 Satwiko (2007), untuk menghitung kebutuhan penyejukan digunakan metode keseimbangan termal sebagai berikut : Qm = Qi +Qs + Qc +Qv Dimana: Qm = panas yang harus diangkut oleh mesin penyejuk Qi = panas dari sumber di dalam ruangan Qs = panas matahari yang menembus kaca Qc = panas dari ruangan luar yang menembus dinding Qv = panas dari udara luar Komputasi dinamika fluida atau Computational Fluid Dynamic (CFD) Menurut Marbun dan Hasbi (2013), aliran fluida baik cair maupun gas adalah suatu zat yang sangat lazim dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya pengkondisian udara bagi bangunan dan mobil, pembakaran di motor bakar, aliran kompleks pada alat penukar kalor dan reaktor kimia, dan lain-lain, yang mana cukup menarik untuk diteliti, diselidiki, dan analisis. Untuk kebutuhan penelitian bahkan sampai dengan tingkat desain, perlu dibutuhkan suatu alat yang mampu menganalisis atau memprediksi dengan cepat dan akurat. Maka berkembanglah suatu ilmu yang dinamakan Computational Fluid Dynamic (CFD) yang dalam bahasa Indonesia dikenal dengan Komputasi Aliran Fluida Dinamik. a. Pengertian Umum CFD Secara umum CFD terdiri dari dua kata yaitu sebagai berikut : Computational: segala sesuatu yang berhubungan dengan matematika dan metode numerik atau komputasi. Fluid Dynamic: dinamika dari segala sesuatu yang mengalir Ditinjau dari istilah di atas, CFD bisa berarti suatu teknologi komputasi yang memungkinkan untuk mempelajari dinamika dari benda-benda atau zat yang mengalir. Maka secara definisi, CFD adalah ilmuyang mempelajari cara memprediksi Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 28

16 aliran fluida, perpindahan panas, reaksi kimia, dan fenomena lainnya dengan menyelesaikan persamaan-persamaan matematika (model matematika). b. Proses Simulasi CFD Pada umumnya terdapat tiga tahapan yang harus dilakukan ketika melakukan simulasi pada solver CFD, yaitu sebagai berikut : 1. Preprocessing Hal ini merupakan langkah pertama dalam membangun dan menganalisis sebuah model CFD. Teknisnya adalah membuat model dalam paket CAD (Computer Aided Design), membuat mesh yang sesuai, kemudian menrapkan kondisi batas dan sifat-sifat fluidanya. 2. Solving Solvers (program inti pencari solusi) CFD menghitung kondisi-kondisi yang diterapkan saat preprocessing. 3. Postprocessing Hal ini adalah langkah terakhir dalam analisis CFD. Hal yang dilakukan pada langkah ini adalah mengorganisasi dan menginterpretasi data hasil simulasi CFD yang biasa berupa kurva, gambar, dan animasi. Beberapa prosedur yang digunakan pada semua pendekatan program CFD, yaitu sebagai berikut : Pembuatan geometri dari model atau problem. Bidang atau volume yang diisi fluida dibagi menjadi sel-sel kecil (meshing). Pendefinisian model fisiknya, misalnya persamaan-persamaan gerak + entalpi + konversi species (zat-zat yang kita defenisikan, biasanya berupa komponen dari suatu reaktan). Pendefinisian kondisi-kondisi batas, termasuk di dalamnya sifat-sifat dan perilaku dari batas-batas model atau problem. Untuk kasus transient, kasus awal juga didefinisikan. Persamaan-persamaan matematika yang memabangun CFD diselesaikan secara iteratif, bisa dalam kondisi tunak (steady state) atau transient. Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 29

17 Analisis dan visualisasi dari solusi CFD Menentukan Tingkat Kenyamanan Termal Menurut Widarji dan Mberu (2015), Professor Fanger dari Technical University of Denmark beranggapan bahwa thermal comfort didefinisikan sebagai istilah keadaan fisik tubuh yang lebih baik daripada keadaan fisik lingkungan, apa yang benar-benar kita rasakan adalah suhu kulit dan bukan suhu udara. Untuk kenyaman termal dibutuhkan: Thermal balance, yaitu nilai heat loss= nilai heat gain. Hal ini penting tapi bukan kondisi yang cukup untuk kenyamanan, misalnya berkeringat bisa membawa kepada keseimbangan termal tapi bisa jadi tidak nyaman. Mean skin temperature, harus berada pada level yang tepat Sweating, kenyamanan adalah fungsi dari nilai sweating yang disukai, yang juga merupakan fungsi aktivitas dan metabolic rate. Terdapat beberapa standart yang menentukan kenyamanan thermal dalam ISO STANDARD 7730, yaitu: Pada standard ini, kenyamanan thermal didefinisikan sebagai kondisi pikiran yang mengekspresikan kepuasan thermal terhadap lingkungan thermal Standard menghadirkan metode untuk memperkirakan sensasi thermal dan derajat ketidakpuasan thermal manusia Menetapkan kondisi yang bisa diterima untuk kenyamanan Menggunakan lingkungan indoor di mana tujuannya adalah untuk mencapai kenyamanan thermal, atau lingkungan indoor di mana terjadi penyimpangan kenyamanan Tinjauan Beban Pendinginan melalui Selubung Bangunan Menurut Sukawi (2010) dalam Widianto, dkk (2015) beban pendinginan dipengaruhi komponen bangunan gedung yang memberikan jumlah kontribusi yang berbeda satu dengan yang lainnya. Terutama yang perlu diperhatikan adalah Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 30

18 komponen yang memberikan kontribusi paling besar. Menurut SNI , komponen bangunan gedung yang mempengaruhi beban pendinginan antara lain bahan bangunan, beban listrik, beban penghuni, beban udara luar sebagai ventilasi dan infiltrasi, beban selubung bangunan dan beban lain-lain serta beban sistem. Selubung bangunan (building envelope) memiliki peran penting dalam menjawab masalah iklim dan penghematan energi seperti radiasi matahari, hujan, kecepatan angin, tingginya kelembaban serta pemanfaatan potensi alam salah satunya adalah dengan memilih material yang memiliki perambatan panas relatif kecil. Faktor panas yang berasal dari luar bangunan akan masuk ke dalam ruang melalui selubung bangunan, baik melalui dinding maupun atap yang merupakan beban pendinginan akibat transfer panas melalui selubung bangunan yang harus dinetralisir Kesimpulan Dari tinjauan pustaka yang sudah dibahas di atas, maka dapat disimpulkan penelitian ini terkait dengan memperhatikan beberapa hal seperti temperature, jenis ventilasi, karalteristik lingkungan luat, cuaca maupun suhu serta fitur apa yang bisa digunakan dalam melakukan penelitian nantinya. Adapun fitur yang bisa digunakan saat melakukan penelitian yaitu PMV (Predicted Mean Vote). Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 31

19 2.3. Kerangka Teoritis Gambar 2 : Kerangka teoritis Program Studi Arsitektur - Universitas Mercu Buana 32