HEAT INSULATION THERMAL COMFORT DESIGN CONSULTATION Canisius College Sport Hall
OUTLINE Pendahuluan Teori Hasil Pengukuran Hipotesa Permasalahan & Solusi Rekomendasi Disain & Simulasi Kesimpulan & Saran
PENDAHULUAN
Function, Occupancy, Time Occupancy Waktu Outdoor Temp Latihan Olahraga: Basket, Bulu Tangkis, Senam 1 100 8.00 21.00 26-34 Latihan Kesenian: Paduan suara, alat musik, seni tari, drama, dll Pertandingan Olahraga: Basket, Bulu Tangkis Pertunjukan Seni: Paduan suara, Band, Alat musik tiup, drama 1 100 8.00 21.00 26-34 50 200 8.00 21.00 26-34 50 200 8.00 21.00 26-34 Acara Formal: Wisuda, misa, briefing, seminar 300 500 8.00 21.00 26-34
Latar Belakang Permasalahan Siang hari matahari terang ruangan terisi sampai dengan 50 orang sekitar 80% yang puas dengan kenyamanan termal Apabila ruangan terisi lebih dari 300 orang ruangan terasa panas maka lebih dari 50% yang mengeluhkan ketidak-nyamanan termal
Tujuan Menurunkan suhu ruangan dengan mengurangi radiasi matahari melalui jendela Menurunkan suhu ruangan dengan mengurangi konduksi panas matahari melalui atap dan plafon Menurunkan suhu ruangan dengan mengurangi radiasi panas artificial lighting
Sasaran Meningkatkan kenyamanan termal menjadi upper line 90% adaptive comfort (garis merah) ASHRAE Standard 55-2004 atau penurunan satu sampai dengan dua derajat celcius. menurunkan nilai energy radiasi dan konduksi dari jendela, atap dan dinding minimal 50% Mengurangi nilai radiasi panas artificial lighting minimal 40%
Standarisasi ASHRAE Standard 55-2004 kenyamanan termal PPD mengacu ke ASHRAE Standard 55-2004 pada upper line 80% adaptive comfort (garis merah)
TEORI
Radiasi panas Posisi orientasi bangunan terhadap matahari Rambatan panas melalui rambatan sinar matahari (radiasi) masuk melalui jendela yang menghadap timur-barat. Radiasi panas juga disebabkan oleh artificial lighting
Pengendalian panas radiasi sinar matahari Mengatur Orientasi Jendela pada Bangunan Menghindari atau mengurangi luas jendela atau bukaan bangunan yang menghadap ke arah timur-barat Menggunakan material kaca jendela dengan material SHGC (Solar Heat Gain Coeficient) comply Membuat design penghalang panas (façade) akibat sinar matahari langsung Overhang horisontal yang melampaui lebar jendela di bagian atas jendela untuk menciptakan shadow effect Fasad menghadap ke arah timur / barat Louvered berlubang, untuk mencegah gelap dalam ruangan pada saat mendung dan hujan.
Konduksi panas Konduksi panas adalah rambatan panas melalui medium benda padat. Panas matahari tersimpan pada tanah dan struktur bangungan yang kemudian memanaskan suhu dalam ruangan dengan adanya aliran udara (konveksi). Konveksi panas adalah rambatan panas melalui medium udara atau cairan yang mengalir.
Pengendalian panas konduksi bangunan Membungkus medium bangunan dengan insulasi Membuat aliran pelepasan panas pada lantai Menggunakan material dengan nilai konduksi rendah warm, Humid Climates Window Frame Aligned with Wall Insulation
Konveksi Panas Konveksi panas adalah rambatan panas melalui medium udara atau cairan yang mengalir. Sumber panas yang dialirkan oleh konveksi panas adalah panas tubuh manusia, panas bangunan, panas peralatan mesin dan listrik
Pengendalian panas konveksi panas Membuat aliran udara alami yang mengeluarkan udara panas dari dalam bangunan dan memasukan udara yang lebih dingin ke dalam bangunan
HASIL PENGUKURAN 21 MEI 2014
Suhu ( C) Permukaan Lantai pukul 10.00 dan 14.00 27,3--28,2 27,3--28,5 28,0--30,0
Suhu ( C) Dinding Permukaan Dalam dan Luar pukul 10.00 dan 14.00 28,6--28,2 28,3--28,3 28,9--29,8 28,0--30,3 29,3 28,7 28,7 29,7 27,6 29,0 29,8 28,3 27,9--31,5 28,6--31,5 42,3--36,2 43,5--36,5
Suhu ( C) Sisi Atas Permukaan Luar pukul 10.00 dan 14.00 32,2--30,9 31,7--31,3 29,3 28,7 42,1 32,9 42,3--36,2 35,9--32,2
Suhu ( C) Plafon pukul 10.00 dan 14.00 30,0--32,1 29,6--32,8 29,6 31,3 29,1 32,0 28,9 30,8 28,4--32,0 28,5--31,8
Pengukuran Suhu ( C) Permukaan Dalam 1 2 3 4 5 6 16 15 14 13 12 11 10 9 7 8 Titik Pukul 10.00 Pukul 14.00 Dinding Plafon Dinding Plafon 1 28,7 30 29,6 31,7 2 29 30 29,9 32 3 29 30 29,7 32,4 4 28 29,7 29,9 32,3 5 28 29,5 30,2 33 6 28 29,5 30,6 33 7 27,4 28,8 28,8 30,6 8 27,7 28,9 29,2 31 9 28,5 28,5 31,3 31,7 10 28,3 28,4 31,4 31,8 11 28,8 28,5 31,7 31,8 12 28,2 28,4 31,6 32,3 13 28 28,4 31,5 32 14 27,5 28,3 30,9 31,6 15 28,8 29,5 29,6 31 16 28,6 29,6 29,7 31,5 Suhu dalam ruangan: 29,8 C 30,3 C Suhu luar ruangan: 32 C 34 C Kelembaban: 54% 56%
Pengukuran Suhu ( C) Permukaan Luar 16 15 1 2 3 4 5 6 14 13 12 11 10 9 7 8 Titik Pukul 10.00 Pukul 14.00 Sisi Bawah Sisi Atas Sisi Bawah Sisi Atas 1 28,7 32,6 28,2 30,4 2 28,3 31,8 28,2 30,6 3 28,6 32 28,2 31,6 4 28,2 31,8 28,3 31,1 5 28,2 31,2 28,2 31,5 6 28,4 31,9 28,2 31,1 7 29,5 42,6 28,4 31,3 8 30 41,5 28,2 34,5 9 42,9 36 36,4 32,1 10 44,1 35,6 36,5 32,4 11 43,3 35,9 36,4 32 12 43 36,4 36,4 32,2 13 42,7 35,4 36,2 31,8 14 41,2 35,8 35,8 31,5 15 29,5 35,5 28,8 31,9 16 29 34,6 28,6 30,9 Suhu lantai lapangan luar pkl 10 45,5 C Suhu lantai lapangan luar pkl 14 36,5 C
Pengukuran Laju Udara (m/s) pada Lubang Angin Bawah Titik Pukul 10 Pukul 14 1 1,1 0,65 (out) 2 1,4 0,65 (out) 3 1,33 1,37 4 1,08 1,4 5 1,46 0,21 6 0,9 1,64 7 0,83 1,01 8 1,3 1,8 9 0,72 0,9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 0,58 0,72 Rata-rata 1,07 1,04
HIPOTESA PERMASALAHAN & SOLUSI
Existing Design Thermal Parameter Project Summary Location and Weather Project Address Calculation Time Report Type Latitude -6.18 Longitude 106.83 Summer Dry Bulb 33 C Summer Wet Bulb 27 C Winter Dry Bulb 22 C Mean Daily Range 8 C Canisius Collage Menteng Jakarta Friday, August 29, 2014 11:35 AM Detailed Building Summary Inputs Building Type Sports Arena Area (m 2 ) 852 Volume (m 3 ) 10,543.55 Calculated Results Peak Cooling Total Load (W) 392,556 Peak Cooling Month and Hour November 3:00 PM Peak Cooling Sensible Load (W) 258,686 Peak Cooling Latent Load (W) 133,869 Maximum Cooling Capacity (W) 379,829 Peak Cooling Airflow (L/s) 83,294.2 Peak Heating Load (W) 39,305 Peak Heating Airflow (L/s) 7,500.0 Checksums Cooling Load Density (W/m 2 ) 460.65 Cooling Flow Density (L/(s m 2 )) 97.74 Cooling Flow / Load (L/(s kw)) 212.18 Cooling Area / Load (m 2 /kw) 2.17 Heating Load Density (W/m 2 ) -46.12 Heating Flow Density (L/(s m 2 )) 8.80 Input Data Area (m 2 ) 852 Volume (m 3 ) 10,543.56 Wall Area (m 2 ) 1,354 Roof Area (m 2 ) 1,023 Door Area (m 2 ) 12 Partition Area (m 2 ) 0 Window Area (m 2 ) 248 Skylight Area (m 2 ) 0 Lighting Load (W) 21,100 Power Load (W) 9,169 Number of People 500 Sensible Heat Gain / Person (W) 73 Latent Heat Gain / Person (W) 59 Infiltration Airflow (L/s) 261.4 Space Type Court Sports Area - Sports Arena Calculated Results Peak Cooling Total Load (W) 222,089 Peak Cooling Sensible Load (W) 193,566 Peak Cooling Latent Load (W) 28,523 Peak Cooling Airflow (L/s) 83,293.7
Hipotesa Dari hasil pengukuran temperature outdoor dan indoor pada saat tertentu berada pada 80% PPD Ashrae 55-2004
Konduksi, Radiasi dan Konveksi (Existing) Cooling Load bidang atap 56.825W Cooling Load bidang dinding 9.676W Cooling Load jendela ventilasi 70.714W Cooling Load lampu eksisting 18.404W Cooling Load tubuh manusia 51.460W
Solusi Efisien Memasang heat insulation material di plafon yang berfungsi sebagai light baffle dan acoustics treatment. Mengganti material kaca jendela dengan material SHGC (Solar Heat Gain Coeficient). Mengganti lampu dengan lampu hemat energy dan low heat.
REKOMENDASI DESIGN
Rekomendasi Design Memasang heat insulation material Acourete Board pada plafon ±300 m2 Mengganti seluruh material kaca jendela dengan EVONIK ACRYLITE, acrilic yang dapat memblock/mereduce IR 75% dan UV 100% ±210 m2 Mengganti lampu High Intensity Discharge (HID) dengan lampu OSRAM PURSOS 120W.
Suggest Product : ACOURETE BOARD 230, Rekomendasi Design
Rekomendasi Design Suggest Product : EVONIK ACRYLITE, acrilic yang dapat memblock/mereduce IR 75% dan UV 100%
Rekomendasi Design Suggest Product : OSRAM PURSOS 120W, LED Spotlight
New Design Thermal Parameter Project Summary Location and Weather Project Project Name Address Calculation Time Friday, August 29, 2014 11:36 AM Report Type Detailed Latitude -6.18 Longitude 106.83 Summer Dry Bulb 33 C Summer Wet Bulb 27 C Winter Dry Bulb 22 C Mean Daily Range 8 C Building Summary Inputs Building Type Sports Arena Area (m 2 ) 852 Volume (m 3 ) 10,028.46 Calculated Results Peak Cooling Total Load (W) 241,037 Peak Cooling Month and Hour November 5:00 PM Peak Cooling Sensible Load (W) 142,245 Peak Cooling Latent Load (W) 98,793 Maximum Cooling Capacity (W) 227,708 Peak Cooling Airflow (L/s) 40,083.5 Peak Heating Load (W) 35,604 Peak Heating Airflow (L/s) 7,500.0 Checksums Cooling Load Density (W/m 2 ) 282.85 Cooling Flow Density (L/(s m 2 )) 47.04 Cooling Flow / Load (L/(s kw)) 166.30 Cooling Area / Load (m 2 /kw) 3.54 Heating Load Density (W/m 2 ) -41.78 Heating Flow Density (L/(s m 2 )) 8.80 Input Data Area (m 2 ) 852 Volume (m 3 ) 10,028.46 Wall Area (m 2 ) 1,444 Roof Area (m 2 ) 974 Door Area (m 2 ) 12 Partition Area (m 2 ) 0 Window Area (m 2 ) 222 Skylight Area (m 2 ) 0 Lighting Load (W) 21,100 Power Load (W) 9,169 Number of People 500 Sensible Heat Gain / Person (W) 73 Latent Heat Gain / Person (W) 59 Infiltration Airflow (L/s) 139.4 Space Type Court Sports Area - Sports Arena Calculated Results Peak Cooling Total Load (W) 119,301 Peak Cooling Sensible Load (W) 93,149 Peak Cooling Latent Load (W) 26,153 Peak Cooling Airflow (L/s) 40,083.0
Konduksi, Radiasi dan Konveksi (Re-design) Cooling Load bidang atap 16.925W Cooling Load bidang dinding 12.141W Cooling Load jendela ventilasi 18.108W Cooling Load lampu 9.223W Cooling Load tubuh manusia 51.767W
Existing Calculation Cooling Components Total (W) Percentage Wall 9,676 4.36% Window 70,714 31.84% Door 684 0.31% Roof 56,825 25.59% Infiltration 6,328 2.85% Lighting 18,404 8.29% Power 7,998 3.60% People 51,460 23.17% Total 222,089 100% Re-design Calculation Cooling Components Total (W) Percentage Wall 12,141 10.18% Window 18,108 15.18% Door 718 0.60% Roof 16,925 14.19% Infiltration 3,375 2.83% Lighting 9,223 7.73% Power 7,044 5.90% People 51,767 43.39% Total 119,301 100% Penurunan daya yang dibutuhkan dari 222kW menjadi 119kW..penghematan sebesar 46,4%
Kesimpulan Pengunaan material acrylite heatstop me-reduce panas dari jendela sebesar 74,4% Pengunaan material acourete board me-reduce panas dari atap sebesar 70,22% Pengunaan lighting baru me-reduce panas daripada lighting lama sebesar 49,89% Estimasi penurunan suhu ruangan sebesar 1-2 o Celcius dapat tercapai