185

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Fasad selubung ganda merupakan fasad yang terbentuk dengan adanya

penambahan kaca eksternal dari fasad kaca internal yang terintegrasi pada dinding

tirai. Fasad ini diterapkan untuk menciptakan kinerja energi termal yang lebih

baik pada fasad bangunan dengan fraksi kaca dibandingkan dengan selubung

tunggal. Di iklim tropis lembab, bangunan lebih diupayakan untuk mereduksi

panas berlebih. Sistem kerja dari pereduksian panas berlebih dalam ruang tersebut

dihadirkan dengan memanaskan rongga pada fasad selubung ganda. Hal ini

bertujuan untuk memancing terjadinya pergerakan udara (dari temperatur rendah

ke temperatur yang lebih tinggi) antara ruang dalam bangunan dan rongga fasad

selubung ganda. Ada saat dimana tekanan angin tidak terjadi/sangat minim untuk

wilayah tropis lembab Indonesia. Kondisi tersebut menimbulkan pertanyaan

apakah stack effect mampu bekerja/berperan untuk wilayah tropis lembab jika

hanya didasarkan pada tekanan yang diakibatkan oleh perbedaan temperatur saja.

5.1.1. Perilaku Angin

Perilaku angin pada penelitian didefinisikan sebagai kondisi kecepatan

udara dan pola pergerakan udara yang terjadi pada bangunan. Kondisi ini sangat

dipengaruhi oleh temperatur udara dalam bangunan. Perilaku angin terjadi dalam

bangunan dan secara umum kondisinya menunjukkan kecenderungan angka

kecepatan dan pergerakan udara yang menurun, jika dibandingkan dengan

penelitian terdahulu yang melibatkan dua mekanisme aliran udara (perbedaan

tekanan angin dan perbedaan temperatur) (merujuk pada penelitian yang

dilakukan oleh Gratia & Herde (2007a, 2007b), Hamza et al (2011),

Sangkertadi&Suryono (2000), dan Hien et al (2005)). Sistem fasad selubung

ganda akan paling efisien ketika tekanan angin luar menambah efek ventilasi dan

intensitas angin menjadi faktor tak tetap yang perlu dipertimbangkan dalam

menciptakan bangunan dengan kinerja optimum (Yeang, 2000: 216). Lingkungan

konfigurasi bangunan yang dikondisikan tidak ada angin justru memberi efek

186

rendah pada perilakunya (berkisar 0,08m/dt di seluruh konfigurasi posisi bukaan

dan variasi orientasi) dan peranan stack effect menjadi sangat kecil di iklim tropis

lembab. Hal ini ditunjukkan pada angka perbedaan temperatur tertingginya yang

dialami Konfigurasi 3 dengan orientasi 270° (selubung ganda di sisi Selatan dan

penempatan inlet di sisi Timur), yaitu hanya mencapai 2,550°C di lantai dasar,

3,120°C di lantai satu, 3,307°C di lantai dua, dan 3,559°C di lantai tiga, dan

3,340°C.

Stack effect yang bekerja pada bangunan didukung oleh perbedaan

ketinggian. Kondisi ini didukung oleh teori yang telah dilakukan Szokolay (2004:

16), Yeang (2000: 254), dan Lechner (2001: 258) bahwa peningkatan ketinggian

antara inlet dan outlet mempengaruhi kondisi stack effect. Kondisi ini terbukti

pada cerobong fasad selubung ganda yang terus mengalami kenaikan untuk

perilaku anginnya. Peningkatan paling signifikan terjadi pada peralihan zona

cerobong E menuju cerobong F (peralihan zona cerobong yang berhimpitan

dengan ruang ke zona cerobong yang tidak berhimpitan dengan ruang). Namun,

kondisi ini tidak berlaku pada kondisi ruang bangunan. Aliran udara mengalami

penurunan dari lantai dasar hingga lantai tiga dalam ruang, kemudian mengalami

kenaikan di lantai empatnya. Keberadaan solar chimney yang diupayakan pada

cerobong teratas, dimana pada teori Szokolay (2004) disarankan untuk

diaplikasikan pada bangunan yang membutuhkan ∆T yang cukup besar

(khususnya di iklim tropis lembab), memberikan pengaruh kenaikan kecepatan

udara yang kontinu pada cerobong. Sedangkan dalam ruangnya, efek solar

chimney diterima lantai teratas sehingga kenaikan kecepatan udara terjadi di lantai

ini (sejalan dengan penelitian Hien, 2005). Pada perbedaan temperatur udaranya,

solar chimney memberikan kondisi perbedaan temperatur yang menurun di lantai

empat. Hal ini disebabkan oleh temperatur yang meningkat di lantai empat

sehingga menciptakan selisih perbedaan temperatur yang lebih rendah (berkenaan

dengan perilaku stack effect di lantai teratas bangunan berselubung ganda).

Di sisi lain, gejala perilaku perilaku angin yang terjadi di dalam ruang

untuk seluruh kasus permodelan bukaan dan orientasi diperoleh tertinggi di

Konfigurasi 1 yaitu mencapai 0,086m/dt. Aliran udara akan berubah dari lapisan –

lapisan (laminar) ke arus yang bergolak bila ia tersudut dengan obstruksi

187

(Lechner, 2001). Hal ini sejalan dengan yang dialami Konfigurasi 2 dan

Konfigurasi 3 yaitu mengalami penurunan mencapai 0,081m/dt. Tarikan aliran

udara menjadi sedikit melemah ketika posisi penempatan bukaan tidak sejajar

berhadapan. Aliran udara dibelokkan terlebih dahulu untuk mencapai area outlet

bangunan. Aliran udara mengalir dan bergolak dalam ruang, selanjutnya

mengarah ke sisi bukaan yang menghubungkan antara ruang dan cerobong untuk

diteruskan menuju outlet teratas fasad selubung ganda.

Kondisi ventilasi untuk stack effect internal akan baik (besar) ketika

fasad selubung ganda menghadap ke sisi dimana mengalami keterimaan radiasi

paling besar (hal ini sejalan dengan penelitian yang dilakukan Shameri et al,

2011). Potensi stack effect tidak menentukan kondisi temperatur udara ruang

menjadi lebih rendah/ kecepatan udara ruang menjadi lebih besar, karena hal ini

melibatkan satu kesatuan kondisi yang ada pada cerobong. Potensi stack effect

masih sangat minim untuk area tropis lembab, sehingga dalam hal ini diperlukan

pertimbangan kondisi bantuan/ tekanan/ dorongan dalam menghadirkan kondisi

stack effect yang efektif dalam bangunan (merujuk pada penelitian yang dilakukan

oleh Gratia & Herde (2007a, 2007b), Hamza et al (2011), Sangkertadi&Suryono

(2000), dan Hien et al (2005).

Stack effect melibatkan banyak faktor yang saling mempengaruhi.

Kecepatan udara merupakan hasil implikasi dari kondisi keberadaan temperatur.

Kondisi ini sangat dipengaruhi oleh panas yang menembus selubung bangunan/

heat flow rate (melibatkan unsur terkait nilai konduktan selubung bangunan (luas

area elemen dan nilai transmitan bahan (U-value) menjadi penentu), nilai

konduktan ventilasi (pergantian udara dan volume ruangan menjadi penentu),

serta perbedaan temperatur lingkungan (temperatur internal didapat dengan sudah

memperhitungkan radiasi yang diterima), dan ketinggian bukaan.

5.1.2. Efektivitas Penghawaan Alami

Efektivitas penghawaan alami dicapai dengan indikator pergantian

udara/ACH dan kenyamanan termal. Kontribusi yang dialami bangunan dengan

konfigurasi posisi bukaan dan variasi orientasi ditemukan tidak mencapai

efektivitas penghawaan alami. Pergantian udara (ACH) minimum dalam ruang

188

kantor dibutuhkan sebesar 3-4 ACH (http://www.engineeringtoolbox.com/, Yeang

(2000: 246), Gratia & Herde (2007b: 435-448), dan SNI 03-6572-2001 (2001: 8)),

sementara ACH tertinggi besarnya mencapai 2,826 ACH. Kondisi ini dialami

Konfigurasi 1 di orientasi 45°, 90°, 270°. Pada ACH tertinggi, kecepatan udara

dalam ruang memiliki kondisi yang juga paling tinggi di antara permodelan

lainnya, yaitu mencapai 0,08612 m/dt. Meskipun kondisi ini dinyatakan tertinggi,

tapi persyaratan ACH minimum ruang masih belum terpenuhi. Kondisi ACH

sebagian besar dipengaruhi oleh kecepatan udara yang terjadi dalam ruang.

Peningkatan ACH tersebut sebanding dengan nilai kecepatan udara yang secara

tidak langsung berdampak pada kenyamanan dalam bangunan. Ketika kecepatan

udara diperoleh meningkat, maka peningkatan ACHpun dapat terjadi.

Pada kenyamanan termalnya, kecepatan udara yang diharapkan masih

belum dapat memenuhi kriteria kecepatan minimum yang disyaratkan berdasarkan

perhitungan kecepatan angin yang dipengaruhi oleh temperatur dan kelembaban

relatif ruang (Macfarlane). Pada seluruh kasus orientasi, Konfigurasi 1

membutuhkan angka kecepatan udara minimal dalam ruang mencapai 0,12-0,19

m/dt, sementara kondisi hasil simulasinya hanya mencapai 0,085-0,086 m/dt.

Pada Konfigurasi 2 untuk seluruh kasus orientasi, angka kecepatan udara minimal

yang dibutuhkan dalam ruang mencapai 0,12-0,19 m/dt. Kondisi hasil simulasinya

ditemukan hanya mencapai 0,081-0,082 m/dt. Pada Konfigurasi 3 untuk

kecenderungan seluruh orientasi, angka kecepatan udara minimal yang dibutuhkan

dalam ruang mencapai 0,12-0,2 m/dt dengan kondisi hasil simulasi yang dicapai

ruang bangunan hanya berkisar 0,081-0,082 m/dt. Selisih yang dibutuhkan untuk

peningkatan kecepatan udara dalam upaya peningkatan kenyamanan termal yaitu

berkisar 0,105m/dt untuk Konfigurasi 1, 0,109m/dt untuk Konfigurasi 2 dan

Konfigurasi 3.

Perhitungan persyaratan efektivitas penghawaan alami, baik berdasarkan

pergantian udara maupun kenyamanan termal dalam ruang, tidak menghasilkan

kecukupan nilai yang diharapkan. Hal ini menandakan bahwa stack effect yang

bekerja tidak mampu mencapai efektivitas penghawaan alami di iklim tropis

lembab. Berdasarkan hal tersebut, efek tekanan angin dapat dipertimbangkan

189

(Yeang, 2000), untuk menunjang tercapainya pemenuhan efektivitas penghawaan

alami.

5.2. Saran

Saran pada penelitian ini terkait dengan ranah penelitian selanjutnya

yaitu hal-hal yang menjadi batasan dalam penelitian yang dapat dikembangkan

lebih lanjut, di antaranya sebagai berikut.

a. Faktor kenyamanan termal berkenaan dengan faktor fisik/lingkungan

(temperatur udara, temperatur permukaan, pergerakan udara, dan kelembaban

udara) serta faktor manusia (aktivitas, jenis pakaian yang mempengaruhi

sensivitas tubuh, usia, dan jenis kelamin) (Satwiko, 2009:5; McMullan, 2007:

43). Dalam penelitian ini, kenyamanan termal dihitung berdasarkan faktor

fisik/lingkungan saja (keterbatasan penelitian yang tidak melibatkan studi

lapangan). Pertimbangan variabel terhadap unsur manusia menjadi penting

untuk dipertimbangkan dalam penelitian selanjutnya.

b. Nilai hasil perilaku angin yang disebabkan oleh stack effect perlu mengkaji

hal-hal yang berkenaan dengan perolehan panas internal (pencahayaan,

hunian, dan peralatan) dan kelembaban (Allard, 1998: 46).

c. Udara bergerak karena adanya gaya yang diakibatkan oleh perbedaan tekanan

(∆P) dan perbedaan temperatur (∆T) (Satwiko, 2009: 5). Fokus pada

penelitian ini menitikberatkan pada aliran yang diakibatkan oleh perbedaan

temperatur (menganggap perbedaan tekanan yang ditimbulkan dari tekanan

eksternal yang berhadapan langsung dengan area inlet adalah konstan).

Diperlukan suatu upaya agar angka kecepatan udara yang diharapkan dapat

tercapai. Mekanisme tekanan angin dapat dipertimbangkan untuk

diikutsertakan dalam penelitian selubung ganda di tropis lembab.

d. Keterbatasan software CFD Fluent dalam input radiasi, tidak menginput data

radiasi di tiap bidang di waktu amatan. Input yang berkenaan dengan radiasi

hanya berupa nilai latitude, longitude, timezone, sunshine factor, direct solar

irradiation, diffuse solar radiation, tanggal dan bulan amatan, orientasi

bangunan, thermal properties material untuk radiasi matahari (absorption

coefficient, refractive index, emmisivity), serta temperatur permukaan bahan.

190

Keterbatasan penelitian menggunakan permodelan visual selubung ganda

(tidak ditemukan kondisi bangunan kantor berselubung ganda di wilayah

iklim studi) menjadikan perlunya penelitian lebih lanjut yang mengkaitkan

dengan kondisi bangunan dengan lingkungan sekitar (untuk kasus iklim tropis

lembab Indonesia) dan melibatkan input data yang lebih detil pada software/

perhitungan matematis.

e. Perlu pengembangan lebih lanjut dari segi aspek desain. Hal ini berkaitan

dengan persyaratan bangunan kantor sewa, baik untuk proporsi dimensi

bangunan, serta fungsi dan aktivitas bangunan.

f. Bentuk desain yang paling direkomendasikan untuk menghasilkan stack effect

potensial ialah Konfigurasi 3 dengan orientasi 270° (selubung ganda di sisi

Selatan dan penempatan inlet di sisi Timur). Alternatif bentuk desain lain

yang dapat dikembangkan dapat merujuk Tabel 4.65. Orientasi 270°

diperoleh memiliki potensi stack effect terbaik untuk seluruh kasus

konfigurasinya.