1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Peningkatan suhu akibat pemanasan global menjadi faktor dominan yang mempengaruhi tingkat kenyamanan termal manusia terhadap ruang (Frick, 2007: 28). Isu pemanasan global yang tidak dapat dipungkiri kedatangannya, mengharuskan untuk ditemukannya solusi bagaimana fenomena tersebut dapat diminimalisir pengaruhnya terhadap kenyamanan termal pada sebuah karya arsitektur. Keprihatinan akan fenomena pemanasan global mendorong timbulnya pemikiran baru dalam perancangan arsitektur yang kemudian dikenal sebagai arsitektur hijau (Priatman, 1993). Arsitektur Hijau sebagai bagian dari penerapan pembangunan berkelanjutan yang berwawasan lingkungan, di mana selama proses pembangunan, pemanfaatan bangunan, hingga pasca pemanfaatan, direncanakan dengan cermat sehingga menimbulkan dampak negatif yang seminimal mungkin terhadap lingkungan (Kusumawanto, 41: 2014). Woolley (2005) mengatakan, ada beberapa prinsip dalam pengembangan arsitektur hijau, di antaranya: mereduksi penggunaan energi, meminimalisir polusi eksternal dan kerusakan lingkungan, mereduksi embodied energy dan penipisan sumber daya energi, serta meminimalisir polusi internal dan kerusakan kesehatan manusia. Dengan kata lain, arsitektur hijau sangat identik dengan efisiensi atau penghematan penggunaan energi, meminimalisir dampak terhadap lingkungan, serta menjaga kenyamanan dan kesehatan manusia.
2 Dalam penghematan energi, selubung bangunan mempunyai peran penting karena berfungsi sebagai pengendali kondisi eksternal yang terkait dengan beban sistem pengkondisian udara dan sistim pencahayaan yang mengkonsumsi sebagian besar dari total energi listrik, bisa mencapai 90% (Nasution, 2006). kalkulasi perambatan panas (OTTV: Overall Thermal Transver Value) dan pemanfaatan cahaya alami pada gedung-gedung kaca, memberikan gambaran tingkat efisiensi energi masih rendah (Daryanto, 1989). Meningkatnya konsumsi energi akibat pesatnya pembangunan gedung bertingkat tinggi suatu saat akan menjadi ancaman krisis energi yang perlu diwaspadai. Beban internal ditimbulkan oleh lampu, penghuni dan peralatan lain yang menimbulkan panas, sedangkan beban eksternal, yaitu beban yang masuk dalam bangunan akibat radiasi matahari dan konduksi melalui selubung bangunan (ASHRAE, 2004). Dari sinilah terlihat korelasi antara penggunaan energi pada bangunan terhadap kenyamanan termal yang dihasilkan untuk manusia. Sementara itu, kenyamanan termal (Thermal Comfort) menurut ASHRAE Standar 55 2004 didefinisikan sebagai kondisi pikiran yang mengungkapkan kepuasan tertentu terhadap lingkungan termal. Untuk pengendalian perambatan panas, selubung bangunan mempunyai peran yang sangat penting. Pengolahan fasade dan penggunaan material pada selubung bangunan di daerah tropis lembab, seharusnya dapat memberikan perlindungan yang baik terhadap radiasi matahari, pengaruh negatif iklim, sehingga hemat energi dan mudah dalam pemeliharaannya. Pemilihan selubung bangunan yang terencana dengan baik dan dapat mengendalikan radiasi matahari dapat menurunkan konsumsi energi listrik
3 (Daryanto, 2011). Dalam merancang selubung bangunan diperlukan kepiawaian dalam mengolah faktor-faktor fisis (performance aspect) dan faktor-faktor estetis (appearance aspect) untuk menghasilkan karya arsitektur yang tanggap terhadap iklim dan hemat energi (Priatman, 1993). Banyak faktor yang mempengaruhi kondisi suhu pada suatu ruangan dalam bangunan. Seperti yang dikatakan oleh Mangunwijaya (1998), bahwa suhu di dalam ruangan salah satunya ditentukan oleh kondisi iklim dan radiasi matahari. Sementara itu, Givoni (1998) mengatakan bahwa perolehan panas eksternal karena kondisi iklim lingkungan dan radiasi matahari pada bangunan, banyak dipengaruhi oleh desain dan konstruksi bangunan, terutama pada selubung bangunan. Atap merupakan salah satu selubung bangunan (building envelope) yang secara langsung berhubungan dengan lingkungan fisik di luar sekitar bangunan, yang berperan sebagai sarana pelindung dari panas radiasi matahari, hujan, dan pergerakan angin kencang (Mangunwijaya, 1998). Oleh sebab itu, besar kemungkinan kenyamanan termal yang ditentukan oleh kondisi iklim dan radiasi matahari dapat diperoleh dari penggunaan struktur dan konstruksi atap yang tepat. Dalam mendesain sebuah arsitektur yang memberi kenyamanan secara termal, perlu meniru hasil karya arsitektur setempat yang telah berhasil mewujudkannya. Sebagai wujud arsitektur vernakular, rumah tradisional diyakini sebagai wujud arsitektur yang telah mengalami percobaan-percobaan (trial and error) dalam menghadapi perilaku alam (Amos Rapoport, 1969). Arsitektur tradisional Jawa sebagai salah satu arsitektur tradisional di Indonesia, sangat memperhatikan aspek lingkungan yang tertuang dalam konsep makro dan mikro
4 kosmosnya, sehingga selaras dan nyaman untuk dihuni (Purwanto dkk, 2006). tradisional Jawa memiliki bentuk atap yang paling banyak dibandingkan bentuk atap bangunan tradisional lain di Indonesia (Koentjaraningrat, 1984). Oleh karenanya, keragaman bentuk atap tradisional Jawa tersebut dapat menjadi pilihan atas kondisi termal yang baik atas ruangan yang dinaunginya. Konstruksi atap terdiri atas struktur penopang dan material penutupnya (Iswanto, 2007). Seperti yang dikatakan Frickz (2007: 29), bahwa kesejukan dalam ruang terkandung pada struktur dan konstruksinya. Oleh karenanya modifikasi konstruksi atap yang tepat, mulai dari bentuk dasarnya, sudut kemiringannya, serta luas permukaan atap, dimungkinkan dapat memberi pengaruh yang signifikan terhadap nilai termal di dalam bangunan. Seperti yang diungkapkan Purwanto dkk (2006) bahwa atap dengan konstruksi yang dapat menghasilkan pergerakan udara di dalamnya dapat memberikan suhu yang lebih rendah dibandingkan dengan atap yang tidak memberikan pergerakan udara. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Purwanto dkk (2006), atap rumah tradisional joglo menghasilkan suhu udara di dalam ruangan lebih rendah dibanding jenis atap Jawa Tengah yang lainnya, sehingga dapat dikatakan atap Joglo dapat mengoptimalkan kenyamanan termal untuk ruangan yang dinaunginya. Di sisi lain, atap joglo memiliki jenis yang beragam berdasarkan bentuk dan konstruksinya. Menurut Lestari (2015), atap joglo memiliki 12 jenis dengan bentuk yang berbeda, meskipun pada dasarnya memiliki bentuk dasar yang sama yaitu bujur sangkar. Dengan bentuk yang berbeda dari tiap jenis atap joglo, tentunya mempengaruhi konstruksinya yang meliputi sudut kemiringan atap, serta luas
5 penampang atap. Maka dari itu, penelitian terkait kenyamanan termal yang dihasilkan atas berbagai jenis variasi konstruksi atap joglo menjadi menarik untuk dikembangkan secara mendalam. 1.2. RUMUSAN MASALAH tradisional Jawa memiliki bentuk atap yang paling banyak dibandingkan bentuk atap bangunan tradisional lain di Indonesia (Koentjaraningrat, 1984). Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Purwanto dkk (2006), atap Rumah Joglo merupakan jenis atap Rumah Tradisional Jawa yang menghasilkan nilai termal yang paling baik untuk ruangan yang dinaunginya, dikarenakan atap Joglo menghasilkan sirkulasi aliran udara yang baik. Namun, dalam perkembangan bangunan modern, atap joglo kurang diminati dan jarang digunakan untuk rumah tinggal. Oleh karenanya, mempelajari pola pergerakan udara pada atap Joglo perlu dilakukan, untuk mengetahui faktor apa yang menyebabkan udara dapat bergerak secara maksimal di dalam ruangan. Udara sebagai salah satu variabel kenyamanan termal diduga terpengaruh oleh kondisi fisik atap, seperti adanya celah serta komponen penunjang atap lainnya, sehingga dilakukanlah simulasi untuk menemukan bentuk atap yang efektif dalam mengkondisikan pergerakan udara secara optimal. 1.3. PERTANYAAN PENELITIAN Berdasarkan latar belakang penelitian dan rumusan masalah diatas, dirumuskan pertanyaan penelitian sebagai berikut :
6 a. Bagaimana pola pergerakan udara pada rumah dengan atap Joglo Omah UGM Kota Gede? b. Bagaimanakah Kondisi Iklim Mikro di Lingkungan rumah Joglo Omah UGM Kota Gede? c. Adakah pengaruh yang dihasilkan dari modifikasi atap Joglo Omah UGM Kota Gede terhadap pola pergerakan udara, dan manakah yang menghasilkan pergerakan udara yang paling optimal? 1.4. TUJUAN PENELITIAN Tujuan dari penelitian ini ialah mempelajari pengaruh bentuk atap terhadap perilaku pergerakan udara pada Rumah Joglo Omah UGM, serta mengukur seberapa jauh kinerja atap Joglo pada rumah tersebut dalam mengkondisikan aliran udara dalam ruang. Dengan mensimulasikan aliran udara pada rumah dengan atap joglo Omah UGM, diharapkan dapat menemukan bentuk ideal dari atap untuk aliran udara yang optimal, sehingga karakter dari bentuk atap yang ideal tersebut dapat diaplikasikan pada atap bangunan modern. 1.5. MANFAAT PENELITIAN dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat di antaranya: 1. Memperkaya pengetahuan terkait tema kenyamanan termal bangunan, khususnya pada perilaku pergerakan udara, sehingga dapat menjadi solusi atas permasalahan lingkungan yang terjadi saat ini.
7 2. Memberikan rekomendasi modifikasi atap Joglo pada rumah Joglo Omah UGM yang dapat mengakomodir pergerakan udara yang paling baik, sehingga lebih optimal dalam memberikan nilai kenyamanan termal dalam bangunan. 1.6. BATASAN PENELITIAN Penelitian ini mengkaji keterkaitan antara bentuk atap joglo Omah UGM terhadap pengkondisian sirkulasi aliran udara dalam ruang, yang berpengaruh pada kenyamanan termal bangunan. Kenyamanan termal di sini diartikan dengan kondisi manusia di mana tidak merasakan terlalu dingin atau terlalu panas, atas faktor yang mempengaruhinya yaitu: temperatur udara, kelembaban, radiasi matahari, serta pergerakan udara (Lippsmeir, 1997). Sedangkan untuk objek bangunan yang akan diteliti ialah objek riil dengan lokasi di daerah Yogyakarta, sebagai daerah yang kental dengan budaya Jawa, dan masih banyak terdapat bangunan dengan atap joglo. Kondisi bangunan berupa satu gugusan bangunan Jawa yang terdiri dari satu bangunan utama (omah dalem) dan pendopo. Analisis pergerakan udara, dilakukan melalui simulasi dengan menggunakan software berbasis CFD (Computational Fluid Dynamics), dengan beberapa input data di antaranya: temperatur global, kelembaban global, serta kecepatan angin global, yang didapatkan dari data iklim setempat. Waktu dilakukannya simulasi dalam mengukur perolehan kenyamanan termal ialah pada satu hari di mana kondisi cuaca cerah.
8 1.7. KEASLIAN PENELITIAN Beberapa penelitian sejenis terkait performa selubung bangunan terhadap nilai termal yang dihasilkan, telah dilakukan dan disajikan dalam jurnal ilmiah maupun tesis. Berikut data dari beberapa penelitian tersebut, sebagai acuan keaslian penelitian: Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu yang Sejenis Nama / No Tahun 1 L.M.F. Purwanto, dkk (2006) 2 FX Teddy Badai Samodra (2008) 3 Azwan Aziz (2009) Judul Fokus Lokus Metode Pengaruh Bentuk Atap Tradisional di Jawa Tengah untuk Peningkatan Kenyamanan Termal Bentuk Atap Jawa Tengah dan Pengaruhnya terhadap Kenyamanan Termal Atap Jawa yang Ada di Jawa Tengah Simulatif dengan Pengukuran Lapangan Dari beberapa jenis penutup atap tradisional Jawa Tengah, atap Joglo merupakan bentuk atap yang memberikan kenyamanan termal yang paling baik. Thermal Performance for Javanese Village Houses Radiasi Matahari pada Geometri Atap 5 Model Atap Rumah Tradisional Jawa yang berlokasi di Lereng Gunung Kelud simulatif Radiasi matahari dipengaruhi oleh luas permukaan geometri atap, sehingga model atap srotongan ialah model atap yang paling rendah memperoleh radiasi matahari sedangkan model atap gotong mayit memperoleh radiasi matahari terbesar. Pengaruh Material Atap terhadap Nilai RTTV RTTV (Roof Thermal Transfer Value) dan Kenyamanan Termal Rumah Tinggal di Depok Simulatif dengan Pengukuran Objek sebenarnya Lanjut ke halaman 9
9 4 Hicma Edwin Rosadi, dkk (2011) 5 Ubay, dkk (2012) 6 Biyanvilage Sampath Sri Sameera Dareeju, dkk (2013) 7 Estuti Rochimah (2014) 8 Rr. Swari Dewanti Hamastuti (2015) Atap yang memiliki nilai paling baik dalam menghasilkan kenyamanan termal ialah dengan menggunakan material genteng keramik baik yang menggunakan insulasi maupun yang tanpa insulasi Pengaruh Sudut Kemiringan Atap dan Orientasinya terhadap Kualitas Termal Kemiringan atap dan orientasi bangunan terhadap temperatur dalam ruang Hipotetik dengan kondisi iklim Jawa Timur simulatif Semakin besar sudut kemiringan atap semakin kecil temperatur dalam ruangan, sedangkan arah hadap utara-selatan menghasilkan temperatur lebih rendah dibandingkan timur-barat. Pengaruh Penggunaan Material pada Masjid terhadap Termal di Dalam Material Selubung terhadap Temperatur dalam Ruangan Hipotetik dengan kondisi Iklim daerah Malang Kuantitatif Simulatif Penggunaan bata sebagai material selubung bangunan menghasilkan kenyamanan termal yang paling baik dibandingkan dengan material lain, dengan prosentasi bukaan seluas 5-15%. Indoor Thermal Performance of Green Roof in Tropical Climate Green Roof sebagai Isolator Panas Hipotetik dengan Kondisi Iklim Tropis di Sri Langka Kuantitatif Green Roof atau atap hijau memiliki performa yang baik sebagai isolator panas di dalam bangunan, sehingga mengurangi penggunaan energi untuk pendinginan ruangan. Kajian Sudut Kemiringan dan Orientasi Atap terhadap Nilai RTTV Sudut Kemiringan Atap dan Orientasi terhadap RTTV Objek Hipotetik Ekspermental Simulatif dengan objek hipotetik Sudut kemiringan atap tidak berpengaruh secara signifikan dalam memperoleh nilai RTTV. Orientasi atap bangunan sebaiknya kea rah utaraselatan, timur laut-barat daya, atau tenggara-barat laut. Nilai RTTV juga dipengaruhi oleh nilai RTTV parsial dari tiap sisi bidang selubung atap. Konstruksi Penutup Atap dengan Bambu sebagai Isolator Termal Material Sirap Bambu sebagai Isolator Termal Permodelan di wilayah Yogyakarta Lanjut ke halaman 10
10 9 Tuhari (2014) Penutup atap dengan bahan bambu memiliki nilai isolasi panas lebih baik dibandingkan bahan penutup atap konvensional lainnya. Sirap bambu Apus melalui proses pengawetan dengan perendaman di dalam air, yang dikonstruksikan dua lapis dan terbuka ke atas, dengan menggunakan sudut kemiringan 30 0 merupakan konstruksi sirap bambu yang paling efisien sebagai isolator termal. Pengembangan Model Sistem Ventilasi Ruang Gambar dengan CFD, Studi Kasus Ruang Gambar Basemen SMKN 2 Wonosari Sistem Ventilasi Ruang Gambar SMK N 2 Wonosari Ekspermental Simulatif Sistem ventilasi yang baik ialah dengan sistem cross ventilation dengan luas inlet = outlet minimal 15% dari luas lantai. Sumber: Purwanto (2006), Samodra (2008), Aziz (2009), Rosadi (2011) Ubay (2012), Dareeju (2013), Rochimah (2014), dan Hamastuti (2015), Beberapa penelitian tersebut secara keseluruhan mengukur performa bagian selubung bangunan terhadap nilai termal. Sebagian penelitian mengukur nilai termal atas dasar RTTV yang telah ditentukan, dan sebagian lagi membandingkan temperatur ruang, kelembaban, dan pergerakan udara yang dihasilkan sebagai indikator kenyamanan termal. Pengukuran, analisis, dan simulasi dilakukan pada atap joglo di Omah UGM Kota Gede yang mana dalam penelitian yang dilakukan oleh Purwanto dkk (2006) merupakan jenis atap yang menghasilkan termal ruang paling baik dibanding jenis atap Jawa yang lain. Dengan memodifikasi fisik atap joglo tersebut, kemudian disimulasikan dan diukur nilai aliran udara yang dikondisikan, sehingga didapatkan kebenaran terkait kenyamanan yang dihasilkan dari penggunaan atap joglo tersebut, serta faktor apa yang menyebabkan hal tersebut terjadi.