KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap...

15
TESIS KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN UDARA PADA APARTEMEN DENGAN VARIABEL LAYOUT RUANGAN, POSISI SUPPLY , DAN WINDOW WALL RATIO YUNITA ARDIANTI SABTALISTIA 3211204001 DOSEN PEMBIMBING: Dr Eng. Dipl Ing. Sri Nastiti N.E., MT Dr. Ir. Bambang Iskandriawan. M.Eng TESIS

Transcript of KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap...

Page 1: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

TESISKENYAMANAN TERMAL SISTEM

PENGONDISIAN UDARAPADA APARTEMEN DENGAN VARIABEL LAYOUT

RUANGAN, POSISI SUPPLY , DAN WINDOW WALL RATIO

YUNITA ARDIANTI SABTALISTIA3211204001

DOSEN PEMBIMBING:Dr Eng. Dipl Ing. Sri Nastiti N.E., MT

Dr. Ir. Bambang Iskandriawan. M.Eng

TESIS

Page 2: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

PENDAHULUAN Latar Belakang

Penghematan konsumsi energi untuk AC, pengaruh layout dan posisi AC terhadap kenyamanan termal, dan terjadinya percampuran bahang dalam apartemen tipe studio

Perumusan MasalahPosisi AC dan layout ruangan,yang tidak tepat menyebabkan draft discomfort yang membuat penghuni tidak nyaman; Semakin besar WWR maka temperatur udara di dalam ruangan dapat meningkat.

Pertanyaan PenelitianBagaimana pengaruh perubahan layout ruangan, posisi AC, dan nilai WWR terhadap kenyamanan termal dan kombinasi layout ruangan, posisi AC, dan WWR yang paling tinggi pada sistem CAC dan FAC dalam apartemen tipe studio?

Tujuan PenelitianMengetahui pengaruh perubahan posisi AC, layout ruangan, dan WWR terhadap kenyamanan termal dan memperoleh kombinasi layout ruangan, posisi AC, dan WWRyang mempunyai kenyamanan termal tertinggi pada sistem CAC dan FAC dalam apartemen tipe studio

Page 3: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

Pengaruh Layout terhadap Kenyamanan Termal (Lo dkk, 2010)

Pengaruh Posisi AC terhadap Kenyamanan Termal (Bojic dkk, 2002 dan Sekhar dkk, 2002)

Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009)

SINTESA KAJIAN PUSTAKA

Page 4: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

Metode PenelitianEksperimen dengan bantuan Simulasi CFD (Computational Fluid Dynamics)var.bebas, var.terikat, hub.sebab-akibat.

Paradigma PenelitianPostpositivism: Kenyataan tunggal, obyektivitas, kebenaran internal, kebenaran eksternal, dan dapat dipercaya

Variabel Penelitian Bebas: layout, posisi AC, dan WWR Terikat: Kenyamanan termal

Pengukuran Lapangan: Denah, tampak, potongan Jenis material dinding, jendela, dan pintu balkon Temperatur permukaan dinding, jendela, dan pintu balkon

infrared thermometer Temperatur udara dan RH Hygro Thermometer-Data

Logger Kecepatan angin Hand-Held Anemometer

Kajian Pustaka: Thermal properties material pada dinding, jendela, dan pintu

(Szokolay, 2009) Internal load pada penghuni dan kompor induksi (Mc

Mullan,2007)

Penyederhanaan Model

Model 3D di CFD Post

METODE PENELITIAN DAN PENGUMPULAN DATA

Page 5: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

Penentuan Sampel PenelitianThe Square Apartment, Surabaya, Suite Studio No 29, Lantai 16, menghadap selatan penelitian tidak memperhitungkan radiasi matahari (hanya memperhitungkan perpindahan bahang secara konduksi)

Kondisi Interior: Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas, lemari, sofa, dan meja dapur

Penentuan aktivitas penghuni: berdiri untuk memasak dan duduk untuk belajar (aktivitas pada siang hari bahang terbesar)

Penentuan Waktu Pengukuran Lapangan: Bulan Agustus temperatur udara maksimum th 2007 -2011, siang hari (jam 12.00-14.00) temperatur udara per jam th 2007 dan 2010

Penentuan Layout 3 perubahan (Layout 1, 2, dan 3) kemungkinan posisi tempat tidur, nakas, meja, dan lemari bisa diubah.

Penentuan Posisi AC 2 posisi AC (CAC), 2 posisi AC (FAC) posisi AC eksisting; posisi AC yang mampu mendistbusikan ke area tidur dan belajar; posisi AC yang jauh dari area kerja penghuni

Penentuan WWR 0.2 (SNI S-01-1991-03), 0.25 (eksperimen), dan 0.3 (eksisting)Jumlah model penelitian: 36 model (18 model CAC dan 18 model FAC)Pengaturan temperatur pada inlet AC:CAC: 23°C; FAC:24°C (Temperatur udara yang nyaman untuk ruangan yang menggunakan sistem AC (SNI 03-6572-2001)Pengaturan kecepatan angin pada inletAC:CAC dan FAC: 2,5 m/s (kecepatan angin 2.2 sampai 3 m/s nilai ADPI terbaik (Gao dkk, 2009:2087)

DATA SIMULASI

Page 6: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

Parameter Kenyamanan Termal ADPI (Air Diffusion Performance Index)

Semakin tinggi semakin nyaman (HPAC Article, 1998:2); lebih dari 80% nyaman (ASHRAE, 2005) Temperatur Udara

Berkisar 22,8-25,8°C nyaman (SNI 03-6572-2001) Kecepatan angin

Kurang dari atau sama dengan 0,35 m/s nyaman (ASHRAE, 2005) RH (Relaive Humidity)

40-60% nyaman (SNI 03-6572-2001) Thermal stratification

Perbedaan temperatur tidak melebihi 3°C nyaman (ASHRAE 55, 1992) Draft Risk (DR)

< 20% nyaman (ASHRAE 55, 2004)

Tahapan Penelitian:Tahap 1membandingkan nilai ADPI (Air Diffusion Performance Index) kenyamanan termal

tertinggi Tahap 2 membandingkan model-model dengan layout, posisi AC, dan WWR yang berbeda

seberapa besar pengaruh perubahan layout, posisi AC, dan WWR (parameter kenyamanan termal)

DATA SIMULASI DAN TAHAPAN PENELITIAN

Page 7: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

WWR 0,2, 0.25, dan 0.3

Layout 1,2,3 CAC : Posisi AC 1 dan 2

FAC: Posisi AC 3, dan 4

PENENTUAN MODEL EKSPERIMEN

Page 8: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

0

20

40

60

80

100

1201-

-1--

1

1--1

--2

1--1

--3

2--1

--1

2--1

--2

2--1

--3

3--1

--1

3--1

--2

3--1

--3

1--2

--1

1--2

--2

1--2

--3

2--2

--1

2--2

--2

2--2

--3

3--2

--1

3--2

--2

3--2

--3

1--3

--1

1--3

--2

1--3

--3

1--4

--1

1--4

--2

1--4

--3

2--3

--1

2--3

--2

2--3

--3

2--4

--1

2--4

--2

2--4

--3

3--3

--1

3--3

--2

3--3

--3

3--4

--1

3--4

--2

3--4

--3

AD

PI (%

)

MODEL

TAHAP 1: ADPI (AIR DIFFUSION PERFORMANCE INDEX)

Sistem FAC lebih nyaman daripada sistem CAC sebagian besar model-model pada sistem FAC mempunyai nilai ADPI lebih dari 80%

Page 9: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

Mempengaruhi nilai ADPI, kecepatan angin di area belajar, dan kecepatan angin di area tidur.

Tidak terlalu mempengaruhi distribusi temperatur udara, thermal stratification, RH, DR, kecepatan angin di area memasak dan duduk.

TAHAP 2: PERUBAHAN LAYOUT (SISTEM CAC) TERHADAP KENYAMANAN TERMAL

ADPI:Layout 1: 83,3%Layout 2 :89,6%Layout 3: 73,5%

Page 10: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

Mempengaruhi ADPI, kecepatan angin di area belajar, kecepatan angin di area tidur, dan DR di area tidur dan belajar.

Tidak terlalu mempengaruhi distribusi temperatur udara, thermal stratification, RH, kecepatan angin di area duduk dan memasak,

TAHAP 2: PERUBAHAN POSISI AC (SISTEM CAC) TERHADAP KENYAMANAN TERMAL

ADPI:•Posisi AC 1:89,6%•Posisi AC 2 : 72,9%

Page 11: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

Tidak terlalu mempengaruhi semua parameter karena nilai ADPI, temperatur udara, kecepatan angin, thermal stratification, RH , dan DR pada ketiga kondisi WWR mempunyai nilai yang hampir sama dan masuk dalam kategori nyaman.

TAHAP 2: PERUBAHAN WWR (SISTEM CAC) TERHADAP KENYAMANAN TERMAL

ADPI:•WWR 0.2: 87,5%•WWR 0.25: 87,5%•WWR 0.3: 89,6%

WWR 0,2, 0.25, dan 0.3

Page 12: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

Model 1-4-3

Model 1-2-2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 130.1 -0,371 0,815 0,603 0,794 -0,043 0,119 0,816 0,649 1,1270.6 -1,994 0,104 0,545 0,570 0,813 0,899 0,860 0,830 0,231 0,676 1,175 1,403 1,2101.1 -0,963 -2,776 -5,359 0,270 0,077 0,383 1,132 0,933 0,032 0,477 0,794 1,635 1,3231.7 -1,037 -0,014 -6,778 -0,119 -0,130 -0,064 1,079 1,115 0,610 0,106 0,578 1,252 1,497

Ketinggian Effective Draft Temperature (Tx-Tr)-8(Vx-0.15)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 130.1 0,237 -0,243 -0,320 -0,388 0,637 0,261 -0,039 -0,469 0,9850.6 -0,228 0,931 0,796 0,941 0,954 0,244 0,921 0,077 0,412 0,543 -0,632 -0,708 0,7641.1 0,480 -0,085 0,334 0,235 -0,189 0,140 0,898 0,234 0,208 -0,010 -0,355 -0,482 0,6591.7 0,525 -0,065 0,267 0,112 0,266 0,111 0,399 0,531 0,739 0,141 -5,584 0,305 0,318

Ketinggian Effective Draft Temperature (Tx-Tr)-8(Vx-0.15)

ANALISA KENYAMANAN TERMAL TERTINGGI DAN TERENDAH

ADPI:•1-4-3: 97,92%•1-2-2:70,8%Semakin jauh dari supply AC maka rsiko draft dapat

berkurang (Fanger, 1988:21)

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

0,5 1 1,5 2 2,5 3

DR

(%)

Jarak dari Supply AC (m)

1--4--3

1--2--2

Page 13: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

Temperatur udara, thermal stratification dan RH (Relative Humidity)masuk dalam kategori nyaman. Thermal stratification dan RH dipengaruhi oleh temperatur udaraDraft discomfort yang terjadi pada semua

model akibat kecepatan angin yang lebih tinggi dari 0,35 m/s bukan karena temperatur udara yang terlalu rendah. Titik-titik pengukuran yang mempunyai kecepatan angin yang lebih dari 0,35 m/s adalah titik-titik yang berhadapan langsung dan dekat dengan supply AC.Sistem FAC mempunyai kenyamanan termal

lebih baik daripada sistem CACsudut defleksi supply AC pada sistem FAC mengarah ke atas (draft discomfort berkurang)RH pada semua model masih

nyamanPenentu kenyamanan termal tertinggi dan terendah ADPI (karena memperhitungkan temperatur udara dan kecepatan angin secara merata di dalam ruangan).

Model 1-4-3 menjadi model dengan kenyamanan termal tertinggi semua parameter kenyamanan termal masuk dalam kategori nyaman dan mempunyai nilai ADPI yang tertinggi. Posisi supply AC pada 1-4-3 yang jauh dari area kerja penghuni (area meja belajar, tempat tidur, dan dapur draft berkurang

Model 1-2-2 menjadi model dengan kenyamanan termal terendah nilai ADPIyang tidak nyaman dan kecepatan angin di area tidur lebih dari 0,35 m/s. Posisi supply AC yang terlalu dekat dengan tempat tidurdraft bertambah

Perubahan WWR tidak terlalu berpengaruh terhadap kenyamanan termal karena radiasi matahari yang melewati kaca jendela tidak diperhitungkan dalam simulasi CFD hanya memperhitungkan perpindahan bahang secara konduksi (temperatur permukaan)

RANGKUMAN ANALISA

Page 14: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

Area yang berada di dekat sumber bahang temperatur udara lebih tinggi tetapi RH lebih rendah.

Perubahan layout tidak terlalu berpengaruh terhadap kenyamanan termal jika posisi ACtidak berada di depan area kerja penghuni.

Perubahan posisi AC pada sistem CAC berpengaruh terhadap kenyamanan termal sudut defleksi supply AC mengarah ke bawah (sudut -45°)sehingga mengenai area kerja penghuni yang ada di depannya.

Perubahan posisi AC pada sistem FAC tidak terlalu berpengaruh terhadap kenyamanan termal sudut defleksi supply AC mengarah ke atas (sudut 45°) sehingga tidak mengenai area kerja penghuni yang ada di depannya draft discomfort berkurang sudut 45° lebih nyaman daripada sudut 0° (Gao dkk, 2009).

Perubahan nilai WWR tidak terlalu berpengaruh terhadap kenyamanan termal radiasi matahari tidak diperhitungkan dalam simulasi CFD (hanya memperhitungkan perpindahan bahang secara konduksi)

Kenyamanan termal Tertinggi: Sistem CAC (2-1-3) dan sistem FAC (1-4-3) Nilai ADPI Model 1-4-3 kenyamanan termal tertinggi supply AC menjauhi area kerja penghuni

(draft discomfort berkurang) Resiko draft dapat dikurangi jika semakin jauh dari supply AC (Fanger, 1988:21)

KESIMPULAN

Page 15: KENYAMANAN TERMAL SISTEM PENGONDISIAN · Pengaruh Ketinggian dan Sudut Defleksi Supply AC terhadap Kenyamanan Termal (Gao dkk, 2009) ... Tempat tidur untuk dua orang, meja, nakas,

SARAN UNTUK PENELITIAN SELANJUTNYA:Aktivitas tidur pada malam hariUnit studio yang menghadap barat, utara, dan timurTipe 1,2,3 kamar, loft, dan penthouse (jendela bisa memenuhi seluruh dinding

luar kamar tidur) mengetahui pengaruh WWR terhadap kenyamanan termal

KETERBATASAN CFD: radiasi matahari (model dengan massa seluruh unit apartemen) , interval size diperkecil.

SARAN UNTUK DESAIN APARTEMEN:FAC 1-4-3 dengan posisi supply AC 1,1 m dari atas lantai dan sudut defleksi

supply AC 45° (mengarah ke atas). layout 1, 2, dan 3 (area tidur di depan jendela, di depan pintu balkon, dan di dinding kamar mandi)CAC 2-1-3 dengan posisi supply AC 2.6 m dari atas lantai dan sudut defleksi

supply AC -45° (mengarah ke bawah) layout 2 (area tidur di depan pintu balkon)Ruang tidur dan ruang belajar perlu dijauhkan dari supply AC agar resiko draft

discomfort dapat dikurangi.

SARAN