2.3 Teori Sun Shading

advertisement
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Matahari
Orbit bumi berbentuk elips dan apabila dilihat dari letak kutub utara dan
selatan bumi, posisi bumi terhadap matahari tidaklah tegak lurus, melainkan bergeser
sebesar 23,5º. Akibat dari pergeseran inilah terjadinya perubahan musim (Lechner
2001)
Gambar 2.1 Posisi Bumi Terhadap Matahari dan Pergantian Musim
Sumber: (Lechner, 2001; Hal 127)
Secara astronomis Indonesia terletak diantara 6° LU dan 11° LS. Berdasarkan letak
astronomis tersebut, Indonesia termasuk kedalam daerah tropis yaitu berada dekat
dengan equator dimana selalau terkena sinar matahari sepanjang tahun
11
12
21 Juni
21 September
21 Maret
21 Maret
21 Deseember
Gambar 2.2 Garis Balik Matahari
Sumber: Google Images
Pada gambar 4 merupakan garis balik matahari yang mana menunjukan titik-titik
ekstrim matahari, ditunjukan dengan tanggal dan bulan dimana matahari berada pada
equator dan titik terjauh. Pada tanggal dan bulan inilah yang kemudian akan menjadi
acuan untuk menganalisis radiasi matahari terhadap massa bangunan di tapak dan
sebagai acuan pergerakan kinetic sun shading.
2.2 Daylighting
Pencahayaan alami adalah pemanfaatan cahaya yang berasal dari benda
penerang alam seperti matahari, bulan, dan bintang sebagai penerang ruang. Karena
berasal dari alam, cahaya alami bersifat tidak menentu, tergantung pada iklim,
musim, dan cuaca. Diantara seluruh sumber cahaya alami, matahari memiliki kuat
sinar yang paling besar sehingga keberadaanya sangat bermanfaat dalam penerangan
dalam ruang. Cahaya matahari yang digunakan untuk penerangan interior disebut
dengan daylight.( Dora dan Nilasari, Surabaya, 2011)
Daylight memiliki fungsi yang sangat penting dalam karya arsitektur dan
13
interior. Distribusi cahaya alami yang baik dalam ruang berkaitan langsung dengan
konfigurasi arsitektural bangunan, orientasi bangunan, kedalaman, dan volume
ruang. Oleh sebab itu daylight harus disebarkan merata dalam ruangan. Menurut Sir
John Soane, daylight dapat memberikan suasana ruang dalam yang lebih hangat. Sir
John berhasil membuktikan bahwa daylight apabila dikelola dengan baik akan
menimbulkan dampak suasana yang menyenangkan (Honggowidjaja, 2003: 13)
The massing of a building determines the quality of light distribution(Olgyay,
Architectural Lighting, University of hawaii, 2002.)
Massa bangunan yang menentukan kualitas distribusi cahaya yang masuk ke dalam
bangunan
2.3 Teori Sun Shading
2.3.1 Definisi Sun Shading

Menurut Handayani (2010), bukaan merupakan suatu elemen yang tidak
terpisahkan dalam bangunan, khususnya terkait dengan pencahayaan dan
penghawaan alami. Pada area tropis seperti Indonesia, letak dan ukuran dari
suatu bukaan harus direncanakan dengan baik. Bukaan yang terlalu besar
dapat menimbulkan efek silau dan pemanasan ruang akibat radiasi matahari
secara langsung. Untuk mengatasi hal tersebut, penggunaan sun shading
pada bukaan diperlukan.

Menurut Lechner (2001), Sun shading merupakan salah satu strategi dan
langkah pertama untuk mencapai kenyamanan thermal didalam bangunan,
akan tetapi untuk mencapai kenyamanan thermal terdapat aspek lain yang
harus diperhitungkan.
14

To use sunlight as a source of ambient illumination, the opening must be
shaded to contol glare and heat gain.(Olgyay, NJ, 1957.).
Untuk menggunakan sinar matahari sebagai sumber pencahayaan, bukaan
harus di beri penagkal untuk mengontrol silau dan panas

Sun shade design can be regarded as combined solution from architecture
and daylight situation.(wei, Generative Sun Shade Design, Germany, 2009.)
Mendesain sun shading merupakan sebuah solusi gabungan dari arsitektur
dan situasi siang hari (daylight)
2.3.2 Jenis dan Bentuk Sun Shading

Jenis sun shading sangat beragam dan terbagi menjadi beberapa klasifikasi,
pada penelitian yang dilakukan oleh Wall & Hube (2003), sun shading dibagi
menjadi 3(tiga), yaitu External, Interpane, dan Internal. Dan berdasarkan dari
ketiga jenis diatas, hasil analisis mengatakan yang paling baik adalah
External. Berikut adalah ilustrasinya.
Gambar 2.3 Jenis Sun Shading Berdasarkan posisi (2010)
Sumber: Dubois, 2010
Jika dilihat dari Gambar 2.4, kita dapat melihat keuntungan dan kerugian dari
setiap posisi sun shading. Menurut Wall & Hube (2003), External sun
15
shading adalah sun shading yang efektif saat musim panas. Mengingat iklim
Indonesia beriklim tropis dimana suhu rata-rata yang tinggi, peletakan sun
shadingpada luar bangunan adalah yang efektif.

Horizontal
Horizontal device provide shade based on the altitude angle of the sun. Most
commonly seen in the form of overhangs, they are particulary effective for
shading north and south building elevation. Horizontal devices let in lowangle sunlight and block high-angle sunlight; their effectiveness varies
seasonally with the changing solar altitude (Olgyay, NJ, 1957.)
Perangkat Horizontal memberikan keteduhan berdasarkan sudut ketinggian
matahari. Paling sering terlihat dalam bentuk overhang, khususnya efektif
untuk shading bangunan yang memiliki elevasi utara dan selatan. Perangkat
Horizontal membiarkan rendah sudut sinar matahari dan memblokir tinggisudut sinar matahari, efektivitasnya bervariasi tergantung dengan perubahan
ketinggian matahari.
Gambar 2.4 Horizontal Sun Shading (2013)
Sumber: Google Images

Vertical
Vertical devices provide shade based on the bearing angle of the sun. Their
effectiveness varies diurnally, as the sun moves around the horizon. Vertical
devices have the ability to block low-angle sun, and consequently they are
16
often used o openings facing east or west. Blocking low-angle sun also block
views, and since the sun bearing changes about 15 degrees per hour, a
substansial amount of view may be blocked. Adjustable vertical devices can
be responsive to the changes in sun angle (Olgyay, NJ, 1957.)
Perangkat vertikal memberikan keteduhan berdasarkan sudut bantalan dari
matahari. Efektivitas mereka bervariasi, saat matahari bergerak mengelilingi
cakrawala. Perangkat vertikal memiliki kemampuan untuk memblokir rendah
sudut matahari, dan akibatnya mereka sering digunakan untuk bukaan
menghadap ke timur atau barat. Memblokir rendah sudut matahari juga
menghalangi pandangan, dan karena perubahan bantalan matahari sekitar 15
derajat per jam, sejumlah pandangangan dapat diblokir. Perangkat vertikal
dapat menjadi responsif disesuaikan terhadap perubahan sudut matahari.
Gambar 2.5 Vertical Sun Shading (2013)
Sumber: Google Images

Egg-crate
Egg-crate shading devices combine the characteristics of vertical and
horizontal devices to improve the shading coverage.(Olgyay, NJ, 1957.)
Perangkat shading peti telur menggabungkan karakteristik perangkat vertikal
dan horizontal untuk meningkatkan cakupan shading
17
Gambar 2.6 Eggcrate Sun Shading (2013)
Sumber: Google Images
2.3.3 Prinsip Desain Sun Shading
Pada tabel 2.1, Lechner (2001) telah mengklasifikasikan 3(tiga) bentuk sun
shading dan modifikasi terhadap bentuknya. Bentukan ini dibuat dengan orientasi
matahari sebagai acuannya, akan tetapi untuk mengetahui tentang besar
bentangan dan panjang dari sun shading, ditentukan oleh shadow angle. Untuk
mendapatkan shadow angle, terdapat beberapa perimeter yang harus didapat
terlebih dahulu.
o Mencari letak geografis pada tapak (latitude dan longitude). Letak
geografis tapak merupakan krusial, dikarenakan letak geografis ini
yang akan menentukan letak matahari dan orientasinya
o Mencari posisi matahari pada tapak.
o Menentukan solar window pada tapak
2.4 Teori tentang Solar window

Solar window adalah suatu rentang waktu, dimana sinar matahari mengenai
bangunan tanpa terhalang oleh objek apapun/posisi matahari cukup tinggi
18
sehingga pembayangan pada bangunan tidak ada, sehingga dibutuhkan sun
shading (Lechner , 2001). Dengan kata lain, dapat dikatakan waktu sebelum
dan setelah solar window adalah waktu yang tidak membutuhkan sun
shading.
Dalam Penelitian ini, Suhu pada bangunan merupakan parameter utama dan
reduksi suhu adalah parameter dari efektifitas sun shading yang akan
didesain. Oleh karena itu untuk menentukan solar window, akan dianalisis
dahulu
suhu bangunan pada tanggal dan bulan penting sebelum
menggunakan sun shading. dari hasil tersebut akan dibandingkan dengan
suhu nyaman di Jakarta berdasarkan data NASA.
Suhu kisaran di Jakarta dapat dijadikan sebagai skala pengukuran pada
software ecotect dan dianalisis pada massa bangunan yang ada. Dari analisis
tersebut akan dilihat pada jam berapa suhu mulai keluar dari batas nyaman
>28ºC dan kembali turun sampai <28ºC. Rentang waktu inilah yang akan
disebut sebagai solar window.
2.5 Teori tentang Shadow angle
Desain dari setiap bentuk sun shading bergantung pada lintasan matahari di
langit, dengan memperhitungkan juga orientasi bukaan pada bangunan. Untuk
mempermudah dalam mendesain, Wei (2009) dalam master thesisnya menggunakan
Shadow angle/sudut pembayangandalam mendesain selubung bangunan. Terdapat
dua jenis shadow angle, yaitu HSA (Horizontal Shadow Angle) dan VSA (Vertical
Shadow Angle).Untuk lebih jelasnya, akan dijelaskan pada berikut ini:
19
2.5.1
HSA (Horizontal Shadow Angle)
Horizontal Shadow Angle adalah perbedaan antara azimuth matahari dengan
orientasi pada sisi bangunan yang dapat diukur pada titik tepi bayangan jatuh.
Semakin kecil sudut nya, semakin besar siripnya (La Roche, 2011).
Gambar 2.7 Horizontal Shadow Angle (2011)
Sumber: La Roche, 2011
Horizontal Shadow Angle menurut La Roche (2011), dapat dihitung dengan
persamaan sebagai berikut:
HSA = AZI - ORI
Keterangan:
HSA
: Horizontal Shadow Angle
AZI
: Azimuth matahari
ORI
: Orientasi pada bangunan.
20
2.5.2 VSA (Vertical Shadow Angle)
Vertical Shadow Angle adalah sudut pembayangan vertikal yang diukur saat
ketinggian matahari sejajar dengan sisi bangunan (fasade). Semakin kecil sudutnya,
semakin besar overhang yang dibutuhkan (La Roche, 2011).
Gambar 2.8 Vertical Shadow Angle (2011)
Sumber: La Roche, 2011
2.6 Kinetik Sun Shading

Teknologi fasad Interaktif adalah cara merancang amplop bangunan yang
dapat mengubah properti mereka atau bentuk dalam menanggapi berbagai
rangsangan lingkungan seperti suhu, kelembaban, radiasi matahari (Rahul.S,
London 2011)

There has been interest for some time with ‘intelligent’ façades that can react
to changing climatic conditions and user needs in order to improve functional
performance ( Wigginton, MHJ: 2002)
21
Ada ketertarikan selama beberapa saat dengan fasad 'cerdas' yang dapat
bereaksi terhadap perubahan kondisi iklim dan kebutuhan pengguna dalam
rangka meningkatkan kinerja fungsional
2.7 Teori Adaptive Architecture Menurut Holger Schnädelbach
Menurut Holger Schnädelbach, Adaptive Architecture berkaitan
dengan bangunan yang didesain untuk beradaptasi dengan lingkungannya,
penghuninya, dan obyek termasuk bangunan itu sendiri yang keseluruhannya
dikendalikan oleh data internal. Bangunan dalam konteks adaptif ini
digambarkan dengan fleksibel, interaktif atau dinamis, menmberikan kesan
bahwa arsitektur itu adaptif dan bukan merupakan artefak statis, hal ini
seringkali didukung oleh adaptasi komputer.
Semua arsitektur dapat diadaptasikan pada tingkatan tertentu, karena
bangunan dapat selalu diadaptasikan secara manual dalam berbagai cara.
Penggunaan istilah ‘Adaptive Architecture’ dapat diartikan sebagai bangunan
yang secara spesifik dirancang untuk beradaptasi, baik secara otomatis ataupun
melalui intervensi manusia.
22
2.8 Studi banding
2.8.1 Widjojo Center
Gambar 2.9. Widjojo center (google)
Sumber: google images
Gedung S. Widjojo dengan desain unik ini terletak di Jalan Sudirman Jakarta,
berdekatan dengan gedung Bursa Efek Indonesia (BEI) dan Senayan. PT Guna Reka
Cipta (GRC) Widjojo sangat erat hubungannya dengan sejarah masuknya bahan
bangunan GRC ke pasaran bahan bangunan dan dunia konstruksi di Indonesia pada
tahun 1978. Desain yang unik dari gedung S.Widjojo Center di Jl. Jendral Sudirman
- Jakarta adalah penggunaan pertama GRC untuk gedung di Indonesia, karena bahan
bangunan konvensional lainnya tidak bisa memenuhi konsep desain yang diinginkan
perencana.
Secara teknis usaha menghalau radiasi sinar matahari dengan desain seperti
ini adalah benar untuk daerah tropis, hal ini terbukti dalam perhitungan OTTV (verall
23
Thermal Transmittance Value) merupakan parameter awal untuk menetapkan suatu
bangunan layak disebut bangunan hemat energi atau tidak, dengan baseline 45 W/m²
ke bawah disebut bangunan hemat energy dan gedung ini memiliki OTTv hanya
36,46 W/m² sehingga termasuk dalam kategori hemat energi.
Walau bentuk sun shading pada bangunan ini monoton dan terlalu ramai
tetapi sun shading pada bangunan ini memberikan banyak bidang – bidang bukaan
sehingga cahaya alami dapat dimanfaatkan dengan baik , tingkat penerangan rata-rata
adalah 200 lux yang cocok untuk gedung perkantoran atau memenuhi standar .
Bentuk sun shading pada bangunan ini melindungi kaca dari sinar radiasi langsung,
namun bukaannya cukup lebar dan memberikan cahaya alami yang cukup baik dan
tidak terjadi sialau (daryanto,1989).
2.8.2 Kiefer Technic Showroom
Ernst Giselbrecht + Paretner mempersembahkan Kiefer Teknik Showroom, sebuah
bangunan kantor dan ruang pameran dengan fasad yang dinamis berdasarkan
perubahan kondisi outdoor, mengoptimalkan iklim internal, memungkinkan
pengguna untuk personalisasi ruang mereka sendiri dengan kontrol pengguna
Gambar 2.10 Kiefer Technic Showroom
Sumber: http://www.archdaily.com
24
Gambar 2.11 Kiefer Technic Showroom
Sumber: http://www.archdaily.com
Gambar 2.12 Kiefer Technic Showroom
Sumber: http://www.archdaily.com
Gambar 2.13 Kiefer Technic Showroom
Sumber: http://www.archdaily.com
25
Gambar 2.14 Kiefer Technic Showroom detail fasad
Sumber: http://www.archdaily.com
Konstruksi fasad terdiri dari dinding bata padat, langit-langit dan lantai beton
bertulang, dan baja terbungkus kolom beton. Detail fasad terdiri dari panel
aluminium sebagai Sun Shading yang beroperasi pada jendela.
Download