analisis tatanan ruang dan aliran udara dalam bangunan eco-house di pemukiman pedesaan

261 Pages·2012·17.97 MB·Indonesian

ANALISIS TATANAN RUANG DAN ALIRAN UDARA
DALAM BANGUNAN ECO-HOUSE
DI PEMUKIMAN PEDESAAN
SRI MUDIASTUTI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
i
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi dengan judul Analisis tatanan
ruang dan aliran udara dalam bangunan Eco-house Di Pemukiman Pedesaan
adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apapun kepada Perguruan Tinggi manapun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain teelah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka
dibagian akhir disertasi ini.
Bogor, Januari 2012
SriMudiastuti
NRP. F 161.030.132
ii
SRI MUDIASTUTI. Analysis on Ecohouse’s space arrangement and airflow in
rural area. Supervised by KUDANG BORO SEMINAR, ARMANSYAH
HALOMOAN TAMBUNAN, SURJONO SURJOKUSUMO, and ACHMAD
INDRA SISWANTARA.
ABSTRACT
This paper explores the potential of temperature distribution using
ventilation and natural convection in a Eco-house’s space arrangement and air
flow in rural area by natural air cooling system for a construction designs as an
illustrating Eco-House in Indonesia. The characteristics of the construction are
analyzed in terms of heat and mass transfer and also air circulation by the
Computational Fluid Dynamic method and practice. Based on the thermal comfort
requirements of the Indonesian National Standard (SNI), the study has found that
it is possible to use natural ventilation to create a thermally comfortable indoor
environment in Eco-houses. This study also develops comprehensive design
guidelines for natural ventilation at both the site planning and individual
compartment house levels, using the specific materials. Finally by the simple
geometry and calculation following the technical design temperature distribution
in any point inside Eco-house will be predictable.
Keywords:Ecohouse, space arrangement, Temperature distribution, Air velocity,
CFD
iii
SRI MUDIASTUTI. Analisis tatanan ruang dan aliran udara dalam bangunan
Ecohouse di pemukiman perdesaan. Dibimbing oleh KUDANG BORO
SEMINAR, ARMANSYAH HALOMOAN TAMBUNAN, SURJONO
SURJOKUSUMO, and ACHMAD INDRA SISWANTARA.
RINGKASAN
Manusia memerlukan udara nyaman terutama di daerah lembap, bersuhu
tinggi, dan curah hujan tinggi. Kenyamanan ini diperlukan dalam bangunan kayu
karena umumnya masyarakat Indonesia, terutama petani, menghuni bangunan
kayu. Standar Nasional Indonesia (SNI) dan American Standard of Heating and
Refrigeration Agricultural Engineering (ASHRAE) dan Japan Industrial Standard
(JIS) sudah menetapkan parameter kenyamanan dalam bangunan. Sejumlah
metode untuk menetapkan parameter kenyamanan telah digunakan tetapi masih
sedikit penelitian yang menggunakan metode Computational fluid dynamics
(CFD) dalam mengevaluasi faktor-faktor kenyamanan. Penerapan metode CFD
perlu dijajaki karena dapat lebih cepatmenghitung parameter kenyamanandengan
akurasi yang memadai sampai pada posisi-posisi yang diperlukan menurut sumbu
Cartesius. Tujuan penelitian ini adalah mengevaluasi karakteristik mikroklimat
dalam bangunan kayu pada lingkungan daerah tropis yang lembap, bersuhu tinggi,
dan curah hujan tinggi dengan memanfaatkan radiasi sinar matahari yang ada
untuk mencapai kenyamanan petani yang menghuni bangunan tersebut dengan
menggunakan ventilasi alami. Parameter yang diteliti ialah pindah panas, dengan
faktor-faktor distribusi suhu, kecepatan aliran udara, dan sifat termal bangunan
kayu, dengan metode analisis menggunakan CFD.
Penelitian ini menggunakan bangunan dari kayu Acacia mangium yang
didirikan oleh Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor, yang disebut dengan
Ecohouse. Ecohouse didefinisikan sebagai adalah rumah sehat untuk penghuni
dengan prinsip-prinsip pelestarian lingkungan seperti reduce, reuse, recycle,
protect nature, eliminate toxic, life cycle costing, dan equality untuk melestarikan
pengembangan konstruksi bangunan berkaitan dengan artikulasi dan potensi
dalam kontribusi pembenahan lingkungan. Potensi lingkungan itu terdiri atas
lahan, material, air, energi, dan ekosistem. Metode CFD digunakan untuk
mengevaluasi parameter kenyamanan. Setelah diketahui faktor-faktor
kenyamanan tadi, dibuat empat perencanaan baru untuk mendapatkan bangunan
yang paling nyaman.
Penerapan CFD menyatakan bahwa kecepatan aliran udara pada rumah kayu
yang memperoleh radiasi 900 W/m2hanya berkisar 0.1 hingga 0.3 m s-1 dan suhu
rata-rata 28 (cid:61616)C, berkisar 25 oC di pagi hari hingga 32 oC di siang hari. Nilai
kenyamanan yang seharusnya ialah antara -0.5 dan 0.5. Penempatan ventilasi pada
Ecohouse menghasilkan aliran udara rata-rata berkisar dari 0.05 hingga 0.3 m s-1
dan pada lokasi tertentu mencapai 0.56 m s-1, sedangkan kebutuhan penghuni
adalah 0.45 m s-1 untuk dapat memperoleh kenyamanan dengan baik. Nilai
kenyamanan normal (di bawah 1) hanya terjadi pada pagi hari sebelum pukul 6
dan sesudah pukul 6 sore. Perhitungan aliran udara yang digunakan pada
lingkungan yang nyaman adalah berkisar 0.45 m s-1.
iv
Dari analisis CFD didapat empat rancangan baru, yaitu bangunan rumah
berdinding tembok, rumah kayu dengan lantai panggung, rumah kayu berlantai
mortar, rumah beratap rangkap (limasan). Pada bangunan berdinding tembok,
suhu sekitar 27 hingga 32 (cid:61616)C, dan kecepatan aliran udara 0.25-0.75 m s-1. , di
bangunan panggung suhu rata 27 (cid:61616)C dan kecepatan aliran udara 0.54 m s-1, di
rumah kayu berlantai mortar kecepatan aliran 0.2 sampai 1.03 m s-1., dan di
rumah beratap rangkap suhu mencapai 26 (cid:61616)C, kecepatan aliran udara 0.57 m s-1..
Dengan demikian, rumah beratap rangkap merupakan bangunan yang memadai
untuk pemukiman di lingkungan panas, lembap, curah hujan tinggi. Tingkat
kenyamanan ini sesuai dengan hasil penelitian Pusat Penelitian Bangunan (2011),
yakni suhu lingkungan berkisar 26-28(cid:61616)C yang memadai untuk orang Indonesia.
Penelitian ini juga mengungkapkan bahwa efisiensi ventilasi rendah dan laju
aliran udara yang diperlukan relatif tinggi dibandingkan dengan strategi ventilasi
lainnya. Hal ini terjadi karena tarikan buoyancy atau tekanan aliran udara yang
berbeda dan sumber panas. Bagian dari ventilasi ini tidak boleh terhambat dalam
penyediaan aliran udara dan proses pengisapan yang terjadi.
v
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2011
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumbernya;
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan
karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu
masalah; dan
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya
tulis dalam bentuk apapun tanpa ijin IPB.
vi
ANALISIS TATANAN RUANG DAN ALIRAN UDARA
DALAM BANGUNAN ECO-HOUSE
DI PEMUKIMAN PEDESAAN
SRI MUDIASTUTI
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktorpada
Program StudiTeknikPertanian
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
vii
Judul Disertasi : Analisis tatanan ruang dan aliran udara dalam
bangunanEco-houseDi Pemukiman Pedesaan
Nama Mahasiswa : Sri Mudiastuti
NIM : F1610 30132
Program Studi : Ilmu Keteknikan Pertanian
Program : Doktor (S3)
Komisi Pembimbing
Ketua : Prof.Ir.Kudang Boro Seminar,M.ScPh.D
Anggota : Prof. Dr. Ir. Armansyah H. Tambunan
Prof.Ir. Surjono Surjokusumo,MSF. Ph.D
Ir. Ahmad Indra Siswantara, Ph.D
Penguji Luar Komisi
Penguji Ujian Tertutup : 1.Dr. Ir.SucahyoSadiyo, MS
2.Prof Dr. Ir. HerrySuhardiyanto MSA
Penguji Ujian Terbuka : 1. Dr. Ir.AnitaFirmanti MS
2.Dr. Leopold Oscar Nelwan, S.TP, M.Si
Ujian Tertutup pada
Tanggal : 15 September 2011
Hari : Kamis
Jam : 09.00–11.30 WIB dan13.30–17.00WIB
Tempat : Ruang 510 Gd.Rektorat Lt.5
Kampus IPB Darmaga-Bogor
Ujian Terbuka pada
Tanggal : 14Nopember 2011
Hari : Senin
Jam : 13.30s.d.16.00
Tempat : R,GedungRektorat IPB Lt.6
Gedung Andi Hakim Nasoetion
Kampus IPB Darmaga-Bogor
viii
Penguji Luar Komisi
Penguji Ujian Tertutup : 1. Dr. Ir.SucahyoSadiyo, MS
2. Prof Dr. Ir. Herry Suhardiyanto MSA
Penguji Ujian Terbuka : 1. Dr. Ir. Anita Firmanti MS
2. Dr. Leopold Oscar Nelwan, S.TP, M.Si
ix
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Disertasi : Analisis tatanan ruang dan aliran udara dalam
bangunanEcohouse dipemukimanperdesaan.
Nama : Sri Mudiastuti
NIM : TEP/F161030132
Program Studi : Teknik Pertanian
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof.Ir.Kudang B.Seminar. MScPhD Prof.Dr. Ir.Armansyah.H.Tambunan
Ketua Anggota
Prof..Ir Surjono Surjokusumo MSFPhD Ir Ahmad Indra SiswantaraPhD
Anggota Anggota
Diketahui:
Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Ilmu keteknikan Pertanian
Dr. Ir.Wawan Hermawan,MS Dr. Ir.DahrulSyah,MSc.Agr
Tanggalujian:14Nopember2011 Tanggal lulus:
x