1KONDISI IKLIM RATA-RATA DAN ANALISA IKLIM

Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
1 KONDISI IKLIM RATA-RATA DAN ANALISA IKLIM
Kota Surabaya terletak antara 07.210 Lintang Selatan sampai dengan
112.540 Bujur Timur . wilayahnya merupakan dataran rendah dengan ketinggian
3-6 m di atas permukaan air laut, kecuali di sebelah selatan ketinggian 25-50 m
di atas permukaan air laut. Batas wilayah Surabaya:
Sebelah Utara
: Selat Madura
Sebelah Timur
: Selat Madura
Sebelah Selatan
: Kabupaten Sidoarjo
Sebelah Barat
: Kabupaten Gresik.
Analisa iklim berikut berdasarkan dari data iklim Surabaya tahun 2005.
Desain Lingkungan Termal
1
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
TEMPERATURE (oC)
min
max
ratarata
Jan
22.3
34.8
Feb
21
34.6
Mar
22.7
34.6
Apr
22
33
Mei
22
32.5
Jun
23.2
32.8
Jul
19.8
32.8
Agt
20.2
33.2
Sept
21
34.5
Okt
21.6
34.9
Nov
20.1
35
Des
22.2
34.7
Rata2
21.5
34
27.8
27.9
27.7
28
27.9
26.9
26.9
26.8
28.2
28.9
28.9
27.1
27.8
Table 1. Data temperatur satu tahun
40
35
temperature
30
25
min
20
max
rata-rata
15
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
bulan
Figure 1. grafik temperatur satu tahun
Dari grafik temperature di atas dapat dilihat bahwa kecenderungan
temperature tahunan di iklim tropis adalah rata. Temperatur tiap bulannya
tidak mengalami fluktuasi yang besar, dengan nilai diurnal 12.58C. Nilai yang
kecil bila dibandingkan dengan di iklim yang lain. Pada Bulan Agustus, nilai
rata-rata temperaturnya adalah yang paling dingin dibandingkan dengan bulanbulan yang lain dalam satu tahun, yaitu 26.88C. Sedangkan Bulan Oktober dan
November tercatat sebagai bulan yang paling panas dalam satu tahun, dengan
suhu 28.98C. Tetapi suhu minimum terendah terdapat pada Bulan Juli, yaitu
19.88C, dan suhu maksimum tertinggi terdapat pada Bulan November, yaitu
308C. Dari sini dapat dilihat bahwa Bulan Agustus adalah bulan terdingin, dan
Bulan November adalah bulan terpanas.
Desain Lingkungan Termal
2
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
KELEMBABAN (%)
min
max
ratarata
Jan
52
95
Feb
51
97
Mar
52
97
Apr
57
100
Mei
50
97
Jun
61
98
Jul
47
98
Agt
45
93
Sept
40
87
Okt
31
87
Nov
37
98
Des
53
98
Rata2
48
95.4
81.2
81.6
83
80
77
79.4
77.9
74
74.5
73.3
73.8
83.6
78.2
Table 2. Data kelembaban dalam satu tahun
120
100
kelembaban
80
min
60
max
rata-rata
40
20
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
bulan
Figure 2. Grafik Kelembaban dalam satu tahun
Dari data dan grafik Kelembaban di atas, dapat dilihat bahwa
kecenderungan kelembaban dalam satu tahun tidak jauh beda dengan
temperatur, yaitu rata, tidak mengalami fluktuasi yang berarti. Hal ini
terutama dilihat dari kelembaban rata-rata tiap bulan dalam satu tahun. Ratarata kelembaban tertinggi adalah di Bulan Maret, yaitu 83%, sedangkan ratarata kelembaban terendah adalah di Bulan Oktober, yaitu 73.3%. Yang terlihat
memiliki fluktuasi yang sedikit lebih besar adalah pada grafik kelembaban
minimum, di mana kelembaban terendah terdapat pada Bulan November, yaitu
31%. Sedangkan pada kelembaban maksimum, yang memiliki nilai paling tinggi
adalah di Bulan April yang mencapai 100%.
Desain Lingkungan Termal
3
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
ANGIN (knot)
max
rata-rata
arah
utama
frekuensi
Jan
28
6.1
Feb
25
6.4
Mar
30
6.1
Apr
40
6.4
Mei
21
10.2
Jun
24
10.9
Jul
27
7.7
Agt
25
7
Sept
20
6.7
Okt
25
5.3
Nov
25
4.4
Des
25
7.2
Rata2
26.3
7
330
barat
laut
320
barat
laut
300
60
160
80
90
100
100
330
350
330
212.5
timur
timur
timur
timur
timur
timur
timur
timur
barat
timur
Table 3. Data angin dalam satu tahun
45
40
kecepatan angin
35
30
min
25
max
20
rata-rata
15
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
bulan
Figure 3. Grafik Kecepatan angin dalam satu tahun
Kondisi angin tahunan bila dilihat dari kecepatan rata-rata tiap bulan
dalam satu tahun, cenderung cukup rata terutama pada Bulan Januari sampai
Maret hanya berkisar di 6.1 sampai 6.4 knot, atau 3.05 sampai 3.2 m/s.
Memasuki Bulan Mei kecepatan angin bertambah dan mencapai puncaknya pada
Bulan Juni, yaitu 10.9 knot atau 5.45 m/s. Sedangkan kecepatan rata-rata angin
yang paling rendah adalah pada Bulan November, yaitu sebesar 4.4 knot atau
2.2 m/s. Sedangkan bila diperhatikan pada grafik kecepatan angin maksimum,
terdapat fluktuasi yang besar dari kecepatan angin tiap Bulannya kecuali Bulan
Oktober sampai Desember. Bahkan terdapat satu kondisi khusus yang terjadi di
Bulan April, di mana terdapat hari tertentu yang kondisi anginnya sangat
kencang, yaitu mencapai 40 knot, atau 20 m/s.
Desain Lingkungan Termal
4
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
LAMA PENYINARAN MATAHARI (%)
Jan
sunshine
duration
Feb
Mar
Apr
Mei
Jun
Jul
Agt
Sept
Okt
Nov
Des
Rata2
67.6
64.5
70
88.1
77.3
85.2
95.7
93.8
75.9
77.9
42.8
41.6
45
Table 4. Data lama penyinaran matahari dalam satu tahun
120
sunshine duration
100
80
60
sunshine duration
40
20
0
Jan
Feb
Mar
Apr
Mei
Jun
Jul
Agt
Sept
Okt
Nov Des
bulan
Figure 4. Grafik lama penyinaran matahari dalam satu tahun
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa lama penyinaran matahari di iklim
tropis adalah sepanjang hari, meskipun terdapat bulan-bulan tertentuk yang
lama penyinaran mataharinya sedikit terganggu dengan adanya awan, yaitu
terjadi di Bulan Desember dan Januari, dengan angka 42.8% dan 45%.
Sedangkan durasi penyinaran matahari yang paling lama adalah pada Bulan
Agustus dan September, yaitu 95.7% dan 93.8%. Jadi bisa dipastikan bahwa
pada Bulan Agustus dan September kondisi langit sangat cerah, hanya sedikit
sekali awan yang menutupi.
Desain Lingkungan Termal
5
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
CURAH HUJAN
hari
mm
Jan
24
205.3
Feb
21
292.2
Mar
19
319
Apr
18
256
Mei
8
283
Jun
9
176
Jul
8
121
Agt
4
4.5
Sept
3
15.2
Okt
7
52.9
Nov
9
80.4
Des
26
393
Rata2
13
183.2
Table 5. Data curah hujan dalam satu tahun
450
400
curah hujan
350
300
250
hari
200
mm
150
100
50
0
Jan
Feb
Mar
Apr
Mei
Jun
Jul
Agt
Sept
Okt
Nov
Des
bulan
Figure 5. Grafik curah hujan dalam satu tahun
Dari grafik curah hujan di atas, dapat dilihat bahwa hujan terjadi hampir
sepanjang tahun di iklim tropis. Setiap bulan di tahun 2005 terjadi hujan.
Hanya 4 bulan dalam satu tahun yang memiliki curah hujan sedikit, yaitu Bulan
Agustus sampai November. Curah hujan yang paling sedikit ada pada Bulan
Agustus dengan nilai 4.5 mm. Sementara pada bulan-bulan yang lain memiliki
curah hujan yang cukup tinggi. Curah hujan yang paling tinggi ada pada Bulan
Desember dengan nilai 393 mm.
Desain Lingkungan Termal
6
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
ANALISA IKLIM SATU TAHUN
Gambar di samping adalah
40
grafik dari seluruh data iklim yang
35
temperature
30
25
min
20
max
rata-rata
15
dibutuhkan
5
kondisi lingkungan termal di dalam
Dari
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
bulan
tercatat
120
kelembaban
80
min
60
max
rata-rata
40
Bulan
di
samping,
Terdingin
adalah
26.88C dan Bulan terpanas adalah
Bulan November dengan suhu ratarata 28.98C.
20
Pada Bulan terdingin yaitu
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
bulan
Agustus
45
terdapat
potensi
dari
temperatur itu sendiri yang paling
40
35
kecepatan angin
grafik
Bulan Agustus dengan suhu rata-rata
100
30
min
25
max
20
dingin, kelembaban rata-rata, dan
rata-rata
kecepatan angin rata-rata. Yang jadi
15
10
5
masalah
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
bulan
pada
bulan
ini
adalah
sunhine duration yang sangat besar,
120
jadi matahari menyinari sepanjang
100
sunshine duration
memprediksi
bangunan.
10
hari hampir tanpa awan, bangunan
80
60
sunshine duration
40
20
terkena radiasi yang cukup besar.
Curah
0
Jan
Feb
Mar
Apr
Mei
Jun
Jul
Agt
Sept
Okt
hujan
yang
sedikit
juga
Nov Des
menjadi
bulan
masalah
di
bulan
ini.
Dengan sinar matahari yang tinggi
450
400
350
curah hujan
untuk
dan curah hujan yang sedikit, akan
300
250
hari
200
mm
150
100
menyebabkan keadaan iklim di luar
bangunan panas dan kering. Panas
50
0
Jan
Feb
Mar
Apr
Mei
Jun
Jul
Agt
Sept
Okt
Nov
Des
bulan
dalam hal ini adalah panas dari
radiasi
Figure 6. Grafik iklim dalam satu tahun
sinar
matahari
langsung,
untuk temperatur udaranya, Bulan
Agustus adalah yang paling dingin
dan paling nyaman.
Desain Lingkungan Termal
7
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
Untuk bulan yang paling panas adalah Bulan November. Masalah yang
ada pada bulan ini adalah temperatur udaranya yang tinggi, kecepatan angin
rendah, sunshine duration yang masih tinggi, dan curah hujan yang rendah.
Potensi yang ada pada bulan ini hanyalah terletak pada kelembabannya yang
rendah. Untuk sunshine duration memang masih lebih rendah dan curah hujan
masih lebih tinggi daripada Bulan Agustus. Hanya saja, dalam hitungan satu
tahun, sunshine duration masih tinggi, dan curah hujan masih sangat rendah.
Yang dirasakan di Bulan ini adalah suhu yang tinggi, radiasi matahari yang
tinggi, kondisinya kering karena jarang hujan, dan kecepatan angin yang sangat
rendah tidak mampu mengurangi hawa panas yang ada. Jadi kondisi paling tidak
nyaman terjadi di Bulan November.
Dari data iklim di atas bisa
DEGREE HOUR IKLIM
didapat
degree
hour
iklim
yang
diambil dar suhu udara luar. Di sini
50
40
dapat dilihat bahwa overheating dan
30
underheating hampir sama tingginya.
20
Bahkan dari gambar 8 bisa dilihat
bahwa batang underheating lebih
10
C-Kh
H+Kh
0
AGT
tinggi daripada nilai overheating. Hal
ini menunjukkan bahwa iklim tropis
NOV
-10
pada
-20
dasarnya
kenyaman
bagi
-30
desain
-40
kondisi tersebut.
dari
masih
memberi
manusia.
bangunan
Tetapi
merubah
Figure 7. Degree hour dari data iklim
12
10
8
NYAMAN
6
OVERHEATING
UNDERHEATING
4
2
Figure 8. kondisi kenyamanan iklim
0
AGT
NOV
DATA IKLIM : TEMPERATURE DAN GLOBAL IRRADIANCE 24 JAM
Desain Lingkungan Termal
8
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
BULAN AGUSTUS
Temperature min
: 20.28C
Temperataure max
: 33.28C
Temperature rata-rata
: 26.88C
HOUR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
To
agt
0
( C)
22.4
22
21.6
21
20.6
20.2
20.5
21.4
23.8
28
29.9
31.4
32.6
33.2
33
32.2
31
29.1
27.4
26
25
24.2
23.5
22.8
2
GLOBAL IRRADIANCE (Wh/m )
HORISONTAL
0
0
0
0
0
0
116
292
476
637
758
809
758
637
476
292
116
0
0
0
0
0
0
0
223.625
NORTH
EAST
0
0
0
0
0
0
168
270
365
444
503
528
503
444
365
270
168
0
0
0
0
0
0
0
167.83333
0
0
0
0
0
0
326
421
460
433
350
216
205
180
141
93
40
0
0
0
0
0
0
0
119.375
SOUTH
0
0
0
0
0
0
40
93
141
180
206
216
206
180
141
93
40
0
0
0
0
0
0
0
64
WEST
0
0
0
0
0
0
40
93
141
180
206
216
350
433
460
421
326
0
0
0
0
0
0
0
119.42
Table 6. Data temperature dan Global Irradiance tiap jam pada Bulan
terdingin (Bulan Agustus)
Desain Lingkungan Termal
9
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
BULAN NOVEMBER
Temperature min
: 20.18C
Temperataure max
: 358C
Temperature rata-rata
: 28.98C
HOUR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
To
nov
0
( C)
22.67
22.21
21.68
21
21.5
20.1
20.46
21.5
24.2
29.05
31.25
33
34.35
35
34.7
33.8
32.4
30.3
28.45
26.72
25.6
24.7
23.9
23.12
2
GLOBAL IRRADIANCE(Wh/m )
HORISONTAL
0
0
0
0
0
13
194
408
625
814
960
1023
960
814
625
408
194
13
0
0
0
0
0
0
293.792
NORTH
0
0
0
0
0
4
55
107
155
194
221
265
221
194
155
107
55
4
0
0
0
0
0
0
72.375
EAST
0
0
0
0
0
4
484
570
587
529
409
232
221
194
155
107
55
4
0
0
0
0
0
0
147.9583
SOUTH
0
0
0
0
0
4
101
144
178
204
222
232
222
204
178
144
101
4
0
0
0
0
0
0
80.75
WEST
0
0
0
0
0
4
55
107
155
194
221
232
409
529
587
570
484
4
0
0
0
0
0
0
147.96
Table 7. Data temperature dan Global Irradiance tiap jam pada Bulan
terpanas (Bulan November)
KONDISI IKLIM AGUSTUS
900
800
700
600
500
To agt
GLOBAL IRRADIANCE
Desain HORISONTAL
Lingkungan Termal
GLOBAL IRRADIANCE
10
NORTH
PDF Creator: PDF4U
Pro DEMO Version. If you want to remove this
line, please purchase the full version
400
GLOBAL IRRADIANCE
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
Figure 9. Kondisi Iklim Bulan Agustus
KONDISI IKLIM NOVEMBER
1200
1000
To nov
800
GLOBAL IRRADIANCE
HORISONTAL
600
GLOBAL IRRADIANCE
NORTH
GLOBAL IRRADIANCE
EAST
400
GLOBAL IRRADIANCE
SOUTH
GLOBAL IRRADIANCE
WEST
200
0
0
5
10
15
20
25
30
-200
HOUR
Figure 10. Kondisi Iklim Bulan November
Dari dua grafik kondisi iklim tersebut, bisa dilihat bahwa global
irradiance untuk bulan panas lebih besar daripada di bulan dingin. Kejadian ini
Desain Lingkungan Termal
11
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
berlaku di sisi horizontal, barat, dan timur. Dari sisi selatan sama untuk bulan
panas dan dingin, sedangkan dari sisi utara bulan dingin justru memilki global
irradiance yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan bulan panas.
Desain Lingkungan Termal
12
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
2 DESKRIPSI BANGUNAN
Bangunan yang akan diprediksi lingkungan termalnya adalah bangunan
pendidikan IAIN Sunan Ampel Surabaya, khususnya gedung perkuliahan klas B
Fakultas Tarbiyah yang lokasinya terletak di dalam kompleks IAIN Sunan Ampel
di Jalan A. Yani Surabaya.
Bangunan ini terdiri dari tiga lantai dengan bentuk denah persegi
panjang dengan rasio 1:2, tepatnya berukuran 12 x 24 m2. Bangunan ini memilki
10 ruang kelas yang disekat sempurna. Di bawah ini adalah gambar denah dari
gedung perkuliahan Fakultas Tarbiyah IAIN Sunan Ampel beserta deskripsi
bangunan berupa data dimensi, material, dan thermal properties. Untuk
gambar yang lebih jelas dan lebih lengkap bisa dilihat di lampiran.
Figure 11. Denah lantai 1
Figure 13. Denah lantai 3
Figure 12. Denah lantai 2
Figure 14. Potongan AA
Desain Lingkungan Termal
13
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
ANGUNAN
P
(m)
NORTH
L
A
(m)
(m)
%
P
(m)
L
(m)
67.72
32.28
15
2.7
11.5
2.2
EAST
A (m)
%
P
(m)
101.22
71.28
58.68
41.32
24
2.7
SOUTH
L
A
(m)
(m)
11.5
2.2
%
P
(m)
74.17
25.83
15
2.7
WEST
L
A
(m)
(m)
TOTAL
%
0
24
2.7
11.5
2.2
186.9
89.1
204.7
71.28
11.5
2.2
101.2
71.28
59
41
0
276
172.5
276
AREA
312
594.06
302.94
312
1521
172.5
Table 8. Data dimensi bangunan
ARTISI
AI 1
ML
5
A (m)
%
P (m)
218.55
9.45
228
95.86
4.14
24 & 8
12,12,8,8,8,3
2.7
LANTAI 2
L
(m) JML A (m)
12
&3
312
4
194.55
0.7
5
9.45
204
%
P (m)
100
95.368
4.6324
24 & 8
12,12,8,3
2.7
LANTAI 3
L
A
(m) JML (m)
12
&3
312
3.5
113.1
0.7
5
9.45
122.5
TOTAL
%
100
92.29
7.714
AREA
624
526.2
28.35
1179
Table 9. Data dimensi partisi
14
Desain Lingkungan Termal
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
DAN THERMAL PROPERTIES
erial
b on ground
exposed
skin 120 mm
sides 15 mm
me single
ear glass
,tiles,sarking
board ceiling
U
Y
0.36
6
1.78
4.1
5
5
2.59
2.6
sgf
abs
asg
tlg
dcr
Rso
sc
sgfxsc
0.25
0.19
0.02
0.25
0.76
0.64
0.65
3
0.83
0
1
0.5
1
0.06
0.04
Table 10. Data material dan thermal properties
GAIN
HOUR
5
6
16
17
18
19
20
21
22
23
24
TOTAL
7
8
9
10
11
12
13
14
15
86800
86800
86800
86800
86800
86800
86800
86800
86800
781200
Wh
1600
1600
1600
1600
1600
1600
1600
1600
1600
14400
Wh
88400
88400
88400
88400
88400
88400
88400
88400
88400
795600
Wh
Table 11. Internal Heat Gain.
07.00-15.00. sehingga internal heat gain yang berasal dari tubuh manusia hanya berada pada jam-jam tersebut. Sedangkan lampu
ngan memiliki jendela yang menyebabkan semua ruangan tersebut mendapatkan cahaya matahari. Ketika malam hari lampu juga
tidak dinyalakan karena bangunan tidak digunakan.
15
Desain Lingkungan Termal
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
3 LINGKUNGAN TERMAL BANGUNAN
Untuk memprediksi lingkungan termal bangunan, setelah data iklim,
data bangunan, dan internal heat gain didapat, terlebih dahulu dilakukan
perhitungan air change per hour (N) untuk siang dan malam. Pada siang hari
diasumsikan jendela dibuka mulai pukul 06.00-18.00. Pada malam hari
diasumsikan jendela ditutup pada pukul 18.00-06.00.
Untuk perhitungan air change per-hour digunakan rumus:
N=
Q
× 3600
V
Equation 1. air change per hour
Untuk menghitung air change per-hour dibutuhkan nilai Q (air flow rate).
Untuk perhitungan Q (air flow rate) digunakan rumus1:

A1 A2
Q = 0.827 
2
2

 A1 + A2

0.5
−1
× ()Τϕ
∆p m 3 s/Φ9
0.5


15.809 Τφ 1 0 0 1 34
()Τϕ /Φ9 21.121 Τφ 1 0 0 1 2
Equation 2. air flow rate
Dari perhitungan tersebut didapatkan nilai air change per-hour yang
berbeda untuk bulan panas dan dingin, siang dan malam.
o
Agustus siang
: 18.4
o
Agustus malam
: 2.62
o
November siang
: 11.5
o
November malam
:2
Perbedaan ini disebabkan oleh kecepatan angin yang berbeda di bulan
yang berbeda. Kecepatan angin digunakan untuk menghitung p (tekanan).
Sedangkan perbedaan yang terjadi antara siang dan malam adalah karena
luasan bukaan yang berbeda.
1
Markus dan Morris, 1980, Building, Climate and Energy, London:Pitman Publishing Limited
Desain Lingkungan Termal
16
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
Setelah nilai air change per-hour didapatkan, maka perhitungan prediksi
lingkungan termal dalam bangunan sudah bisa dilakukan. Perhitungan yang
dilakukan adalah perhitungan pada bulan terdingin dan terpanas. Rumus-rumus2
yang digunakan dalam perhitungan tersebut antara lain:
Qs (opaque) = (A x U) x abs x Rso x G
Qs (transparent) = A x Sgf x G
Qv = 0.33 x N x V
Tiav = Toav +
Qs +i
()Τϕ
qc + qv
/Φ9 15.887 Τφ 1 0 0 1 255.12 565.41
sQv = 0.33 x N x V x (Tot – Tav)
sQcg=A x U x (Tot – Tav)
sQcs=A x U x dcr x (Tot-tlg – Tav)
sQsg=A x asg x (Gt – Gav)
sQss=A x U x dcr x abs x Rso x (Gt-tlg – Gav)
Tit = Tiav +
sQt
()Τϕ
qa + qv
/Φ9 15.898 Τφ 1 0 0 1 246 430.05 Τµ
Dengan menggunakan rumus-rumus di atas didapatkan lingkungan termal
bangunan. Untuk perhitungan lebih detail dapat dilihat di lampiran, yaitu
perhitungan pukul 06.00, 14.00, 20.00, 24.00 untuk bulan terdingin dan
terpanas. Dari perhitungan ini didapatkan profil temperatur selama 24 jam yang
akan dianalisa kenyamanan termalnya dengan menggunakan degree hours.
2
Szokolay, 1987, Thermal Design of Building, Canberra: RAIA Education Division.
Desain Lingkungan Termal
17
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
PROFIL TEMPERATUR BULAN AGUSTUS
Toav = 26,80C
Tn = 17.6 + 0.31Toav = 25.9
HOUR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
To
agt
0
( C)
22.4
22
21.6
21
20.6
20.2
20.5
21.4
23.8
28
29.9
31.4
32.6
33.2
33
32.2
31
29.1
27.4
26
25
24.2
23.5
22.8
2
0
Ti( C)
26.4
26.3
26.2
26
25.9
22.6
27
27.9
29.7
32.4
33.8
34.7
35.7
36
35.7
31.4
30.3
28.8
28.2
27.7
27.3
27
26.8
26.6
Tn2
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
23.9
GLOBAL IRRADIANCE(Wh/m )
Tn+2
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
27.9
H+Kh
C-Kh
-1.29
1.76
4.536
5.889
6.831
7.774
8.117
7.811
3.51
2.346
0.873
0.263
-1.29
HORISONTAL
0
0
0
0
0
0
116
292
476
637
758
809
758
637
476
292
116
0
0
0
0
0
0
0
NORTH
0
0
0
0
0
0
168
270
365
444
503
528
503
444
365
270
168
0
0
0
0
0
0
0
EAST
0
0
0
0
0
0
326
421
460
433
350
216
205
180
141
93
40
0
0
0
0
0
0
0
SOUTH
0
0
0
0
0
0
40
93
141
180
206
216
206
180
141
93
40
0
0
0
0
0
0
0
WEST
0
0
0
0
0
0
40
93
141
180
206
216
350
433
460
421
326
0
0
0
0
0
0
0
49.71
Table 12. profil temperature 24 jam Bulan Agustus
Desain Lingkungan Termal
18
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
PROFIL TEMPERATURE AGUSTUS
90
To agt
80
70
Ti
60
Tn-2
50
Tn+2
40
GLOBAL IRRADIANCE
HORISONTAL
GLOBAL IRRADIANCE
NORTH
GLOBAL IRRADIANCE EAST
30
20
10
GLOBAL IRRADIANCE
SOUTH
GLOBAL IRRADIANCE WEST
0
-10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
HOUR
Figure 15. Profil Temperature Agustus
Dari grafik profil temperature Bulan Agustus dapat dilihat kondisi termal
di dalam bangunan pada bulan tersebut. Temperatur di dalam bangunan hampir
sepanjang tahun berada di atas temperatur di luar bangunan, atau dengan kata
lain suhu di dalam lebih panas daripada di luar. Tetapi hal ini tidak berlaku
pada pukul 16.00, 17.00, dan 18.00. Pada jam-jam tersebut suhu udara luar
adalah 32.20C, 310C, 29.10C, sedangkan suhu di dalam bangunan adalah 31.40C,
30.30C, 28.80C. Hal ini disebabkan karena pada pukul 16.00 dan 17.00, aktivitas
di dalam bangunan sudah tidak ada, sementara kondisi jendela masih terbuka
sehingga air change per-hour masih besar. Sedangkan pada pukul 18.00,
internal heat gain = 0, tetapi jendela sudah ditutup sehingga air change per
hour kecil, yaitu 2.62. Tetapi suhu di dalam bangunan tetap lebih rendah. Ini
disebabkan karena pada pukul 18.00 matahari sudah tidak bersinar sehingga
nilai G=0. Secara umum, suhu di dalam bangunan tidak berbeda terlalu jauh
dengan suhu di luar bangunan.
Dari grafik tersebut juga bisa dilihat bahwa kenyamanan sempat
dirasakan pada pukul 20.00-05.00 dan pukul 07.00-08.00. sedangkan pada pukul
Desain Lingkungan Termal
19
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
06.00 dicapai keadaan underheating dengan suhu 22.60C. Hal ini disebabkan
karena pada pukul 06.00 aktivitas masih belum berjalan sehingga Qi = 0,
jendela sudah terbuka sehingga air change per-hour besar, yaitu 18.4, dan suhu
di luar bangunan mencapai suhu minimum, yaitu 20.20C. Selebihnya keadaan
underheating yang terjadi. Suhu terpanas dicapai pada pukul 14.00, yaitu 360C.
Hal ini disebabkan karena suhu udara luar pada jam tersebut juga mencapai
titik tertinggi yaitu 33.20C. Keadaan ini juga diperkuat oleh global irradiance
dari sisi barat yang mencapai puncaknya pada pukul 15.00, tetapi sudah tinggi
pada pukul 14.00.
PROFIL TEMPERATUR BULAN NOVEMBER
Toav = 28,90C
Tn = 17.6 + 0.31Toav = 26.60C
HOUR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
To
NOV
0
( C)
22.67
22.21
21.68
21
21.5
20.1
20.46
21.5
24.2
29.05
31.25
33
34.35
35
34.7
33.8
32.4
30.3
28.45
26.72
25.6
24.7
23.9
23.12
2
0
Ti( C)
28.4
28.3
28.1
28
28.2
24.4
30.6
31.6
33.2
35.8
37.1
38
39
39.4
39.2
33.3
32.2
31
30.3
29.8
29.3
29
28.8
28.5
Tn2
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
24.6
GLOBAL IRRADIANCE(Wh/m )
Tn+2
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
28.6
H+Kh
C-Kh
-0.2
7.279
8.545
9.46
10.45
10.87
10.62
4.716
3.639
2.392
1.692
1.198
0.75
0.462
0.208
-0.2
HORISONTAL
0
0
0
0
0
13
194
408
625
814
960
1023
960
814
625
408
194
13
0
0
0
0
0
0
NORTH
0
0
0
0
0
4
55
107
155
194
221
265
221
194
155
107
55
4
0
0
0
0
0
0
EAST
0
0
0
0
0
4
484
570
587
529
409
232
221
194
155
107
55
4
0
0
0
0
0
0
SOUTH
0
0
0
0
0
4
101
144
178
204
222
232
222
204
178
144
101
4
0
0
0
0
0
0
WEST
0
0
0
0
0
4
55
107
155
194
221
232
409
529
587
570
484
4
0
0
0
0
0
0
72.28
Table 13. profil temperature 24 jam Bulan November
Desain Lingkungan Termal
20
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
PROFIL TEMPERATURE NOVEMBER
120
To NOV
100
Ti
Tn-2
80
Tn+2
60
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
-20
HOUR
GLOBAL IRRADIANCE
HORISONTAL
GLOBAL IRRADIANCE
NORTH
GLOBAL IRRADIANCE
EAST
GLOBAL IRRADIANCE
SOUTH
GLOBAL IRRADIANCE
WEST
Figure 16. Profil Temperature November
Dari grafik profil temperature Bulan November dapat dilihat kondisi
termal di dalam bangunan pada bulan tersebut. Temperatur di dalam bangunan
hampir sepanjang tahun berada di atas temperatur di luar bangunan, atau
dengan kata lain suhu di dalam lebih panas daripada di luar. Tetapi hal ini tidak
berlaku pada pukul 16.00, 17.00, dengan selisih yang tipis antara suhu luar dan
dalam. Pada jam-jam tersebut suhu udara luar adalah 33.80C, 32.40C,
sedangkan suhu di dalam bangunan adalah 33.30C dan 32.20C. Hal ini
disebabkan karena pada pukul 16.00 dan 17.00, aktivitas di dalam bangunan
sudah tidak ada, sementara kondisi jendela masih terbuka sehingga air change
per-hour masih besar.
Dari grafik tersebut juga bisa dilihat bahwa kenyamanan sempat
dirasakan pada pukul 24.00-05.00 dan pukul 07.00-09.00. sedangkan pada pukul
06.00 dicapai keadaan underheating dengan suhu 24.40C. Hal ini disebabkan
karena pada pukul 06.00 aktivitas masih belum berjalan sehingga Qi = 0,
jendela sudah terbuka sehingga air change per-hour besar, yaitu 11.5, dan suhu
Desain Lingkungan Termal
21
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
di luar bangunan mencapai suhu minimum, yaitu 20.10C. Selebihnya keadaan
underheating yang terjadi. Suhu terpanas dicapai pada pukul 14.00, yaitu
39.40C. Hal ini disebabkan karena suhu udara luar pada jam tersebut juga
mencapai titik tertinggi yaitu 350C. Keadaan ini juga diperkuat oleh global
irradiance dari sisi barat yang mencapai puncaknya pada pukul 15.00, tetapi
sudah tinggi pada pukul 14.00.
DEGREE HOUR
DEGR EE HO UR
80
70
60
50
40
C- K h
H+K h
30
20
10
0
A GT
NO V
-1 0
Figure 17. Degree hour
Dari grafik degree hour di atas dapat dilihat bahwa kondisi yang paling
banyak adalah kondisi overheating, di mana overheating di Bulan November
jauh lebih tinggi daripada di Bulan Agustus. Keadaan underheating sempat
dirasakan, tetapi sangat kecil dibandingkan dengan overheating, dan keadaan
underheating lebih besar di Bulan Agustus daripada Bulan November.
Desain Lingkungan Termal
22
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
D EG R EE H O U R IK L IM
50
40
30
20
10
C- K h
H+ K h
0
A GT
NO V
-10
-20
-30
-40
Figure 18. Degree hour iklim
Bila dibandingkan antara Degree hour bangunan dan degree hour iklim,
terdapat perbedaan yang cukup besar. Keadaan overheating pada degree hour
bangunan lebih tinggi daripada degree hour iklim, dan keadaan underheating
pada bangunan jauh lebih sedikit dibandingkan dengan degree hour iklim. Dari
sini dapat dilihat bahwa desain bangunan sangat mempengaruhi kondisi termal.
Dalam hal ini membuat suhu udara menjadi lebih panas.
WAKTU DAN DURASI KENYAMANAN
BULAN
AGT
NOV
NYAMAN
OVER
UNDER
NYAMAN
OVER
UNDER
JAM
1-5, 7-9
9 s/d 19
6
24-5, 7-9
10 s/d 1
6
Table 14. waktu kenyamanan.
Desain Lingkungan Termal
23
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
AGT
NYAMAN
OVERHEATING
UNDERHEATING
12
11
1
NOV
9
14
1
Table 15. durasi kenyamanan.
16
14
12
10
NYAMAN
8
OVERHEATING
UNDERHEATING
6
4
2
0
AGT
NOV
Figure 18. durasi kenyamanan
Dari grafik durasi kenyamanan dapat dilihat bahwa pada Bulan Agustus,
kondisi nyaman lebih banyak dirasakan daripada kondisi overheating dan
underheating. Sementara itu pada Bulan November, kondisi nyaman berkurang,
sementara kondisi overheating bertambah. Dari sini dapat disimpulkan bahwa
AC lebih banyak dibutuhkan di Bulan November daripada Agustus.
12
10
8
NYA MA N
6
O V E RH E A TING
U ND E RH E A TING
4
2
0
A GT
NOV
Figure 19. durasi kenyamanan iklim
Desain Lingkungan Termal
24
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
Bila dibandingkan antara kondisi kenyamanan bangunan dan kondisi
kenyamanan iklim, sangat jauh berbeda. Kondisi nyaman di iklim lebih sedikit
daripada dalam bangunan. Kondisi overheating juga mengalami hal yang sama.
Sedangkan untuk kondisi underheating pada iklim jauh lebih tinggi dibandingkan
dengan di dalam bangunan. Dari sini juga dapat disimpulkan bahwa desain
bangunan sangat mempengaruhi kondisi termal dan membuat suhu udara jauh
lebih panas sehingga AC sangat dibutuhkan.
Desain Lingkungan Termal
25
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
4 PERAIN DESAIN DALAM KAITANNYA DENGAN
KENYAMANAN TERMAL
Bila dilihat dari analisa grafik profil temperatur dan degree hour, dapat
disimpulkan bahwa kondisi termal di dalam bangunan berbeda dengan di luar
bangunan, di mana keadaannya yaitu di dalam bangunan jauh lebih panas
daripada di luar bangunan. Di atas sudah disebutkan bahwa pada waktu-waktu
tertentu terjadi hal sebaliknya di mana disebabkan oleh aktivitas di dalam
bangunan dan air change per hour. Lalu bagaimana dengan peran desain
bangunan itu sendiri dalam memodifikasi iklim? Pada tabel 16 disebutkan
mateial pada setiap elemen bangunan. Tabel 17 dan figure 20 menunjukkan
panas yang disumbangkan oleh tiap-
BUILDING
ELEMENT
material
cncrte slab on ground
4 edges exposed
brick single skin 120 mm
plastrd both sides 15 mm
wood frame single
6 mm clear glass
pitched roof,tiles,sarking
attic,plastrd board ceiling
FLOOR
WALL
WINDOW
ROOF
tiap
elemen
bangunan
dan
orientasinya.
Table 16. material bangunan
bangunan
Floor
N. wall
window
E. wall
window
S. wall
window
W. wall
window
roof
Area
312
187
89.1
101
71.3
205
71.3
101
71.3
312
U
0.36
1.78
5
1.78
5
1.78
5
1.78
5
2.59
Agt
Q
Nov
Q
%
area
837.53
2841.3
322.62
1616.7
349.83
866.76
322.73
1617.3
4698.4
361.1679
4900.946
399.8683
8015.317
441.3814
4374.454
399.8683
8015.317
6172.586
67.7
32.3
58.7
41.3
74.2
25.8
58.7
41.3
Table 17. panas yang disumbangkan oleh elemen bangunan dan
orientasi
Desain Lingkungan Termal
26
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
PERAN DESAIN DAN ORIENTASI
9000
8000
7000
6000
Area
5000
U
4000
Agt Q
3000
Nov Q
2000
1000
0
Floor
N. wall window E. wall window S. wall window W. wall window
roof
Figure 20. grafik peran desain dan orientasi
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa panas terbesar pada Bulan
Agustus disumbangkan oleh atap bangunan, kemudian jendela juga berperan
tapi tidak terlalu banyak, sedangkan dinding tidak terlalu berarti menyumbang
panas. Jendela yang paling banyak menyumbang panas adalah yang berada di
sisi utara, sementara sisi selatan merupakan penyumbang panas yang paling
kecil. Dinding sebelah utara juga yang menyumbang panas paling besar bila
dibandingkan dengan dinding di sisi-sisi yang lain. Hal ini disebabkan radiasi di
sisi utara pada Bulan Agustus memiliki nilai yang besar.
Pada Bulan November, penyumbang panas yang paling besar justru pada
jendela di sisi timur dan barat. Radiasi di kedua sisi ini memiliki nilai yang
tinggi dibanding kedua sisi lainnya. Penyumbang panas terbesar berikutnya
adalah dari atap.
Dari sini dapat disimpulkan bahwa sisi yang paling panas dari bangunan
adalah atap serta jendela di sisi barat dan timur. Di sini jendela di sisi barat
dan timur memiliki peran yang paling besar menyumbang panas. Sedangkan sisi
yang terdingin terletak pada sisi selatan. Hal ini juga disebabkan oleh area
jendela pada dinding. Di sisi timur, jendela memiliki area 41,3%. Hampir seluas
dinding. Hal ini juga terjadi di sisi barat. Sedangkan di sisi selatan, jendela
Desain Lingkungan Termal
27
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
memiliki area 25,8%. Merupakan area yang paling kecil dari seluruh sisi. Hal
inilah yang menyebabkan area ini menyumbangkan panas yang paling kecil.
Agt
bangunan
Area
U
Floor
wall
window
roof
312
594.06
302.94
312
0.36
1.78
5
2.59
Q
1832.705
6942.019
4698.379
Nov
Q
1602.286
25306.03
4698.379
Table 18. panas yang disumbangkan oleh total area elemen
bangunan
PERAN DESAIN
30000
25000
Floor
20000
wall
15000
window
10000
roof
5000
0
Area
U
Q
Q
Agt
Nov
Figure 21. grafik peran desain
Bila dilihat dari total area keseluruhan, dapat dipastikan bahwa
jendelalah yang menjadi penyumbang panas terbesar, terutama pada Bulan
November. Yang menduduki peringkat kedua adalah atap, dan penyumbang
terakhir adalah dinding.
Jendela berperan paling banyak dalam membuat bangunan menjadi lebih
panas karena di antara semua elemen, nilai u dari jendela memiliki nilai yang
paling tinggi, yaitu 5. Atap menduduki peringkat kedua dengan nilai u 2,59,
sedangkan dinding hanya 1,78. dari sini dapat dilihat bahwa jendela mempunyai
kemampuan menyalurkan panas paling besar.
Desain Lingkungan Termal
28
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
5 DAFTAR PUSTAKA
Markus dan Morris, 1980, Building, Climate and Energy, London:Pitman
Publishing Limited
Szokolay, 1987, Thermal Design of Building, Canberra: RAIA Education Division
Surabaya dalam Angka 2005, Surabaya: Badan Pusat Statistik
Desain Lingkungan Termal
29
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version
Lingkungan Termal Bangunan Pendidikan: IAIN Surabaya
Ernaning Setiyowati 3206 204 001
6 LAMPIRAN
BUILDING
ELEMENT
FLOOR
WALL
WINDOW
ROOF
material
cncrte slab on ground
4 edges exposed
brick single skin 120 mm
plastrd both sides 15 mm
wood frame single
6 mm clear glass
pitched roof,tiles,sarking
attic,plastrd board ceiling
Desain Lingkungan Termal
30
PDF Creator: PDF4U Pro DEMO Version. If you want to remove this line, please purchase the full version