Teknik ArsitekturUniversitas Riau

S0 Error! No text of specified style in document. |

Eko Arsitektur

Studi Literatur Zero Energy Building

Rancangan bangunan ”tanpa” energi atau net-zero energy, populer dengan istilah zero energy building (ZEB), muncul di Eropa sekitar tahun 1980-an, meskipun baru 15 tahun belakangan menjadi gerakan besar dalam arsitektur. ZEB mulai populer ketika permasalahan lingkungan merambah ke ranah arsitektur. Penghematan energi dalam bangunan bukan lagi persoalan menghemat energi semata, tetapi merupakan bagian penting memangkas emisi CO2.

Secara harfiah ZEB diartikan sebagai ”bangunan tanpa energi”. ZEB merupakan pemahaman tentang bangunan yang secara keseluruhan (net) tidak mengonsumsi energi yang bersumber dari listrik negara (PLN) maupun bahan bakar fosil. Dengan kata lain, ZEB merupakan konsepsi bangunan yang dapat mencukupi kebutuhan energinya sendiri dari sumber energi terbarukan, seperti matahari, angin, air, bahan bakar nabati, biomassa, dan biogas. Meskipun demikian, mengingat beberapa sumber energi terbarukan, seperti energi matahari dan angin, seringkali tergantung pada kondisi cuaca yang kadangkala tidak mendukung, konsepsi ZEB masih membuka kemungkinan penggunaan energi fosil pada saat tertentu. Pada saat lain bangunan harus mampu memproduksi energi terbarukan secara berlebih untuk mengimbangi kekurangan energi pada waktu lain.

Konsepsi ZEB lebih mengarah pada total energi yang dikonsumsi bangunan, antara tekor energi (energi yang dikonsumsi dari PLN dan generator minyak), dan surplus energi (energi yang dihasilkan perangkat pembangkit energi di bangunan: sel surya, baling-baling, dan biogas). Secara keseluruhan (net) konsumsi energi bangunan harus nol atau bahkan surplus (menghasilkan energi lebih dari yang dikonsumsi).

Konsepsi ZEB tidak terkait dengan energi yang digunakan saat pembangunan (konstruksi) dan energi yang dikandung material bangunan (embodied energy) ketika material tersebut diproduksi, tetapi lebih kepada energi operasional yang dikonsumsi bangunan per satuan waktu tertentu. Konsepsi ZEB tidak lepas dari strategi konservasi energi bangunan yang maksimal, simultan dengan optimasi produksi energi terbarukan untuk menopang kebutuhan energi bangunan. Tanpa strategi rancangan bangunan hemat energi, konsepsi ZEB tidak akan pernah terwujud.

Adapun Zero Energy Building dapat dibangun dengan beberapa cara, tergantung dari tujuanyang ingin dicapai:

Net Zero Site Energy bangunan yang menghasilkan energi sebanyak jumlah energi yang digunakan selama satu tahun dikalkukasi dari bangunan.

Net Zero Source Energy bangunan yang menghasilkan energi sebanyak jumlah energi yang digunakan selama satu tahun dikalkulasi dari sumber energi. Sumber energi merupakan energi primer yang dibutuhkan untuk menghasilkan dan menyalurkan energi ke bangunan.

Net Zero Energy CostsBangunan yang menggunakan energi dengn total biaya yang sama dengan jumlah biaya untuk menghasilkan energi.

Studi literatur dan studi kasus Zero Energy Building Page 1

Eko Arsitektur

Net Zero Energy EmissionsBangunan yang menghasilkan emisi yang jumlahnya sama dengan jumlah emisi yang digunakan untuk menghasilkan energi.

Net off-site zero energy useSebuah bangunan yang dapat dianggap sebagai ZEB jika 100% dari pembelian energi yangberasal dari sumber energi terbarukan, bahkan jika energi dihasilkan dari situs tersebut.

Off-the-gridOff-grid-ZEBs bangunan yang berdiri sendiri yang tidak terhubung ke fasilitas utilitas energi off-site. Mereka membutuhkan didistribusikan pembangkit energi terbarukan dan kemampuan penyimpanan energi (untuk saat matahari tidak bersinar, angin tidak bertiup,dll). Sebuah energi autarki rumah adalah sebuah konsep bangunan di mana keseimbangan konsumsi energi sendiri dan produksi dapat dilakukan berdasarkan jam atau dasar yanglebih kecil. Rumah Energi autarki dapat diambil off-the-grid

Studi Kasus Zero Energy Building

1. Building and Construction Academy (BCA), Singapura

Building and Construction Academy (BCA) telah memberi contoh bagaimana sebuah bangunan bisa disebut hijau (green). BCA membangun kembali gedungnya yang disebut BCA Academy hingga menjadi sebuah kompleks bangunan yang disebut zero energy building (ZEP) atau bangunan nol energi.

Disebut nol energi karena bangunan yang dirancang oleh DP Architect itu memproduksi energi untuk keperluan sehari-hari dengan menggunakan panel tenaga matahari. BCA Academy juga memanfaatkan kekayaan alam semaksimal mungkin. Selain menggunakan tenaga matahari sebagai sumber energi, mereka juga menampung air hujan untuk digunakan sebagai toilet. Hampir tidak ada sisi gedung yang tidak terkena sinar matahari sehingga menghemat penggunaan listrik untuk penerangan, terutama di siang hari. Dibandingkan dengan gedung-gedung dengan kapasitas serupa,

Studi literatur dan studi kasus Zero Energy Building Page 2

Eko Arsitektur

penggunaan energi di BCA Academy jauh lebih hemat. Berdasarkan tarif listrik 21,69 sen per kwh, bangunan ini berhasil menghemat pengeluaran hingga 84.000 dollar Singapura per tahun.

Sejumlah fitur menarik dari bangunan seluas 4.500 meter persegi itu antara lain sistem peneduh yang ditempatkan secara strategis sehingga bangunan terlindung dari terik matahari, namun interior bangunan tetap mendapat cahaya alami.

Di negara tropis, penggunaan energi listrik terbesar adalah untuk air conditioner. Para arsitek BCA menyiasati tingginya temperatur dengan tanaman rambat yang ditanam secara vertikal. Ada dua manfaat sekaligus dengan sistem ini, yaitu dinding terlindung dari paparan langsung sinar matahari sekaligus untuk menurunkan temperatur dalam ruangan.

Bangunan Hemat energi ini menggunakan Jenis bahan-bahannya, yaitu:

1. Semen, keramik, batu bata, aluminium, kaca, dan baja sebagai bahan baku utama dalam pembuatan sebuah bangunan berperan penting dalam mewujudkan konsep bangunan ramah lingkungan.

2. kerangka bangunan utama dan atap, sekarang material kayu sudah mulai digantikan material baja ringan. illegal logging akibat pembabatan kayu hutan yang tak terkendali menempatkan bangunan berbahan kayu mulai berkurang . Baja ringan dapat dipilih berdasarkan beberapa tingkatan kualitas tergantung dari bahan bakunya. Rangka atap dari baja memiliki keunggulan yaitu lebih kuat, antikarat, antikeropos, antirayap, lentur, mudah dipasang, dan lebih ringan sehingga tidak membebani konstruksi dan fondasi, serta dapat dipasang dengan perhitungan desain arsitektur dan kalkulasi teknik sipil.

3. Kusen jendela dan pintu juga sudah mulai menggunakan bahan aluminium sebagai generasi bahan bangunan masa datang. Aluminium memiliki keunggulan dapat didaur ulang (digunakan ulang), bebas racun dan zat pemicu kanker, bebas perawatan dan praktis (sesuai gaya hidup modern), dengan desain khusus mengurangi transmisi panas dan bising (hemat energi, hemat biaya), lebih kuat, tahan lama, antikarat, tidak perlu diganti sama sekali hanya karet pengganjal saja, tersedia beragam warna, bentuk, dan ukuran dengan tekstur variasi (klasik, kayu).

Studi literatur dan studi kasus Zero Energy Building Page 3

Eko Arsitektur

4. Bahan dinding dipilih yang mampu menyerap panas matahari dengan baik. Batu bata alami atau fabrikasi batu bata ringan (campuran pasir, kapur, semen, dan bahan lain) memiliki karakteristik tahan api, kuat terhadap tekanan tinggi, daya serap air rendah, kedap suara, dan menyerap panas matahari secara signifikan.

5. Penggunaan keramik pada dinding menggeser wallpaper merupakan salah satu bentuk inovasi desain. Dinding keramik memberikan kemudahan dalam perawatan, pembersihan dinding (tidak perlu dicat ulang, cukup dilap), motif beragam dengan warna pilihan eksklusif dan elegan, serta menyuguhkan suasana ruang yang bervariasi. Fungsi setiap ruang dalam rumah berbeda-beda sehingga membuat desain dan bahan lantai menjadi beragam, seperti marmer, granit, keramik, teraso, dan parquet. Merangkai lantai tidak selalu membutuhkan bahan yang mahal untuk tampil artistik.

6. Konsep ramah lingkungan juga telah merambah ke dunia sanitasi. Septic tank dengan penyaring biologis (biological filter septic tank)berbahan fiberglass dirancang dengan teknologi khusus untuk tidak mencemari lingkungan, memiliki sistem penguraian secara bertahap, dilengkapi dengan sistem desinfektan, hemat lahan, antibocor atau tidak rembes, tahan korosi, pemasangan mudah dan cepat, serta tidak membutuhkan perawatan khusus..

7. Penggunaan panel sel surya meringankan kebutuhan energi listrik bangunan dan memberikan keuntungan tidak perlu takut kebakaran, hubungan pendek (korsleting), bebas polusi, hemat listrik, hemat biaya listrik, dan rendah perawatan. Panel sel surya diletakkan di atas atap, berada tepat pada jalur sinar matahari dari timur ke barat dengan posisi miring. Kapasitas panel sel surya harus terus ditingkatkan sehingga kelak dapat memenuhi kebutuhan energi listrik setiap bangunan

Studi literatur dan studi kasus Zero Energy Building Page 4

Eko Arsitektur

Studi literatur dan studi kasus Zero Energy Building Page 5

Eko Arsitektur

2. SD JEAN-LOUIS DI PERANCIS

Sekolah ini memiliki bangunan yang berbeda dari biasanya. Sekolah ini merupakan sekolah pertama yang mampu memproduksi energi dengan jumlah yang sama dengan energi yang sekolah tersebut konsumsi. Atau dengan kata lain, sebuah sekolah “Zero Energy“, di mana para siswa juga dididik betapa pentingnya melindungi bumi.

Back-to-school tahun 2007

Konstruksi dimulai pada tahun 2005 dan memakan total biaya € 7 Milyar. Bangunan sekolah merupakan bangunan 2 lantai dengan 5 ruang kelas TK dan 7 ruang kelas SD. Sekolah ini resmi dibuka sebelum tahun ajaran 2007-2008. Di dalam sekolah yang memiliki luas 3000 m 2 ini, terdapat taman bermain seluas 800 m2 dan lahan untuk menanam berbagai sayuran dan buah. Sekolah ini mendapatkan penghargaan pemenang pertama pada kategori “Enviromental Quality of Construction” pada acara tahunan Enviromental Awards ke-10 Perancis tahun 2006,. Sekolah ini juga mendapatkan penghargaan pertama pada kategori “Enviromental Policy – Clean Energy” pada acara Oxygen Awards bulan November 2006.

Inovasi ide pembuatan bangunan

Konsep utama yaitu menciptakan bangunan yang dapat memproduksi energi sebanyak atau mungkin lebih dari energi yang dibutuhkan oleh sekolah tersebut selama beroperasi. Sekolah ini didesain agar menghadap matahari pada saat musim dingin, untuk mendapatkan panas yang cukup sebagai pengganti penghangat ruangan. Untuk mengurangi penggunaan lampu penerangan, lorong dan ruang kelas di lantai atas dilengkapi dengan dinding dan lantai kaca, dan sekolah tersebut juga menggunakan banyak jendela besar untuk memaksimalkan penggunaan cahaya penerangan alam. Sebagai tambahan, sebanyak 650 m2 panel surya digunakan pada atap dan gerbang sekolah tersebut.

Studi literatur dan studi kasus Zero Energy Building Page 6

Eko Arsitektur

Walaupun demikian, lokasi yang berada pada pinggiran kota Paris, membuat sekolah ini tidak dapat bergantung sepenuhnya pada radiasi matahari di musim dingin. Oleh karena itu, double flux system digunakan untuk mengembalikan panas dari udara sekitar sebelum panas tersebut keluar. Space heating, digunakan dengan cara mengekstrak aliran air tanah pada kedalaman 70 meter dibawah sekolah tersebut.

Tentu saja, di sini air-lah yang memainkan peranan penting. Sekolah ini memiliki tanah permeable yang melapisi, sehingga aliran air tanah akan terisi kembali setiap kali hujan. Bagian atas dari bangunan sekolah ditutupi dengan tumbuh-tumbuhan, didesain untuk mengisolasi bangunan dan memperlambat penguapan air hujan. Setelah di-recovery, sebagian air digunakan untuk berkebun. Pada akhirnya, tiga perempat dari air panas digunakan untuk kamar mandi dan toilet, dengan pemanas yang berasal dari 30 meter persegi panel surya di atap gedung.

Siswa yang Eco-educated

Sekolah ini tidak hanya bergantung pada teknologinya dalam mengimbangi kebutuhan enegi. Konsumsi energi juga bergantung pada kebiasaan penghuni sekolah. Untuk menghindari penggunaan kendaraan bermotor di sekitar sekolah, sebuah “walking bus” diletakkan disuatu tempat untuk semua siswa yang berangkat kesekolah jalan kaki. Di perpustakaan, sebuah layar TV plasma menampilkan secara real-time konsumsi elektrik dan produksi elektrik dari gedung sekolah ini, sehingga siswa mampu mengontrol “energy behaviour” mereka oleh mereka sendiri.

Sedikit konsumsi hasilkan lebih, menjadi tantangan untuk seluruh negara.

Sekolah ini mengonsumsi setengah dari energi yang diperlukan oleh bangunan tradisional, tapi ini hanya sebagian kecil dari program besar yang dicanangkan di kota Limeil-Brévannes. Sebenarnya, program utamanya adalah dalam lima tahun untuk membangun distrik baru, “Quartier des Temps Durables” (“The Sustainable Time Zone“). Dengan lokasi di bekas lahan kosong industri, area tersebut akan mengutamakan pengembangan ketahanan dan standar ecological.

3. THE DOCKS SCHOOL DI SAINT QUEEN, PERANCIS.

Jika, SD Jean-Louis terletak di pinggiran kota Paris, maka sekolah ini teletak di tengah-tengah komplek perkotaan Paris, Perancis. Bangunan The Docks School dikelilingi blok kantor bertingkat tinggi dan juga perumahan. Sekolah ini dapat dikenali dari bentuk atapnya. Atap bangunan sekolah berupa solar panel, daya tarik dari proyek yang menghadap bangunan tetangga. Bangunan ini tak hanya didesain untuk kenyamanan penghuninya. Bangunan yang dirancang oleh Mikou Design Studio ini tidak mengkonsumsi energi listrik sedikitpun (zero energy ). Sumber listriknya berupa sinar matahari yang ditangkap panel-panel surya.

Uniknya, area panel surya ini juga menjadi bagian dari desain bangunan sekolah zero energy . Panel tenaga surya ditempatkan di atap gedung sehingga terlihat dari jalan utama. Tampilan panel surya pada atap memberikan nuansa edukatif yang kuat pada sekolah. Penerapan zero energy pada bagunan, dikarenakan bangunan ini akan menjadi simbol dari pembangunan

Studi literatur dan studi kasus Zero Energy Building Page 7

Eko Arsitektur

berkelanjutan proyek Zac des Docks dan menjadi landmark arsitektural yang kuat.Bangunan sekolah ini juga menyediakan playground untuk anak-anak. Taman kecil untuk rekreasi berada pada sisi jalan setapak di tengah bangunan. Memberikan nuasa area belajar yang terbuka dan damai.

Muka bangunan termasuk seluruh ruang kelas dan area bermain menghadap ke selatan. Hal ini dilakukan untuk membuat penggunaan energi surya pasif. Ruangan tersusun seperti ini untuk membuat area terbuka di selatan. Pasalnya panel-panel tenaga surya itu diletakkan di selatan yang juga berfungsi sebagai atap playground.

Bangunan sekolah zero energy ini tersusun atas taman yang beruntut dengan teras terbuka. Area terbuka pada bagunan memungkinkan masuknya cahaya matahari semaksimum mungkin pada bangunan.

Studi literatur dan studi kasus Zero Energy Building Page 8

Eko Arsitektur

3. Pearl River Tower, Goangzou, China

Pearl River Tower yang didirikan oleh sebuah perusahaan tembakau Cina. Proyek ini berlokasi di Goangzhou, Cina. Bertindak sebagai arsitek, SOM (Skidmore, Owings & Merrill). Bagi SOM mendesain sebuah tower adalah pekerjaan yang bisa dilakukan “sambil tidur”, tapi tidak untuk proyek ini, apalagi tantangannya adalah net-zero-energy yang berarti tidak ada energi yang terbuang

Studi literatur dan studi kasus Zero Energy Building Page 9

Eko Arsitektur

percuma, energi yang terpakai seminim mungkin, dan gedung tersebut mampu menghasilkan energi sendiri, serta adanya tantangan rekayasa desain yang sustainable.

Pearl River Tower direncanakan memiliki 71 lantai, dengan luas total 2,2 juta square feet dan selesai pada Oktober 2009. Tower ini didesain menggunakan turbin angin (wind turbines), radiant slabs, microturbines, geothermal heat sinks, fasad yang menggunakan ventilasi (ventilated facades), waterless urinals (yang tak cocok untuk muslim), penggunaan tenaga matahari yang terintegrasi (integrated photovoltaics), perbaikan kondensasi (condensate recovery), dan kontrol tata cahaya siang hari yang responsif (daylight responsive controls). Bahasa yang terlalu teknis ya. Pendek kata, dengan memanfaatkan semua kemajuan teknologi yang ada saat ini, Pearl River Tower dirancang sebagai gedung yang sangat green, seperti yang saya singgung di paragaf kedua, tak ada energi yang terbuang. Yang ada adalah proses recycle, dan reuse yang sesempurna mungkin.

Anda bisa bayangkan, dengan jumlah lantai dan luas lahan yang tersedia, berapa juta manusia ada di dalamnya, dan berapa energi, air bersih, udara bersih yang mesti dikelola? Oleh karena itu hal pertama yang mesti dilakukan adalah upaya mengurangi energi yang dikeluarkan gedung untuk pemakaian cahaya dan sistem udara segar dan bersih.

Para desainer mereduksi konsumsi energi dengan mengupayakan kombinasi orientasi tapak site dengan bentuk gedungnya, pencahayaan siang hari dan sistem kontrol bangunan. Dengan orientasi ke arah timur, Pearl River Tower mengambil keuntungan dari sinar matahari siang hari yang lebih besar, eksposure ke arah selatan (southern horizontal exposure) diminimalkan. Fasad di bagian selatan menggunakan kaca low-E (low emissivity), tirai dua lapis (double-layer curtain-wall system) untuk mengurangi panas yang berpengaruh pada berkurangnya HVAC systems.

Taktik lainnya, tower ini me-reklaim energinya dengan melakukan rotasi exhaust air tiap lantai kearah sisi selatan yang memiliki double-layer curtain-wall cavity. Hambatan panas dari udara yang panas kering kemudian di re-use untuk mengalami proses dehumidification pasif. Beberapa sistem yang diaplikasikan di gedung ini akan memiliki tugas ganda. Misalnya chilled slab concrete vaulted ceillings yang berbentuk melengkung di lantai perkantoran yang tipikal berguna untuk meningkatkan pencahayaan siang hari sekaligus, mendorong udara dingin dari sistem ventilasi bawah lantai. Strategi absorpsi yang diterapkan memberikan keuntungan, sehingga dalam sebuah proses loop, suhu air didalam mekanikal sistem yang awalnya 100 Fahrenheit, mampu didinginkan hingga 75 Fahrenheit sebelum masuk ke dalam cooling towers.

Menurut Rob Bolin, SOM’s associate director of sustainable design, strategi reduksi energi yang akan diterapkan dapat mengurangi penggunaan energi mendekati 65% melampui baseline yang ditetapkan oleh pemerintah Cina (Chinese building codes). Untuk mencapai tujuan akhir, yaitu net-zero-energy, tim desain SOM menerapkan tiga teknologi pembangkit listrik, yaitu: angin, sinar matahari (integrated photovoltaics) dan mikro turbin (microturbines).

Studi literatur dan studi kasus Zero Energy Building Page 10

Eko Arsitektur

SUMBER

http://archiholic99danoes.blogspot.com/2011/12/bangunan-nol-energi-dari-singapura.html

http://www.tempo.co/read/news/2010/09/01/061275568/Seribu-Satu-Cara-Kurangi-Emisi

http://aditharachman.wordpress.com/2012/09/21/zero-energy-building/

http://majarimagazine.com/2009/06/zero-energy-building/

http://amaliaonearth.com/2008/12/03/pearl-river-tower-bakal-net-zero-building-pertama-di-dunia/

http://www.metrojambi.com/v1/home/properti/14939-zero-energy-building-gedung-tanpa-energi-dan-emisi.html

http://www.ideaonline.co.id/iDEA2013/Berita/Kegiatan-Komunitas/Ini-Dia!-Bangunan-Sekolah-Zero-Energy

Studi literatur dan studi kasus Zero Energy Building Page 11