TUGAS INDIVIDU

SAINS ARSITEKTUR II

OBYEK BANGUNAN BERSAINS ARSITEKTUR

Dosen :

Heru subiyantoro ST.MT

Di Susun Oleh :

M.fauzi (0951010011)

UPN “VETERAN” JAWA TIMUR

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

JURUSAN TEKNIK ARSITEKTUR 2009/2010

BANGUNAN THERMAL(MEREDAM PANAS)

Kondisi termal bangunan merupakan faktor–faktor yang merupakan karakteristik dari

aspek-aspek susunan bangunan yang berhubungan dengan persoalan termal. Secara

sistematik kondisi termal bangunan menyangkut pertama, segala sesuatu yang berhubungan

dengan bagaimana proses keseimbangan termal tersebut berjalan dalam status kondisi

tertentu. Selain hal tersebut proses penghantaran dan kelakuan panas yang terjadi juga

merupakan persoalan-persoalan dasar yang harus dipahami secara menyeluruh.

Sistem termal (thermal system) dalam bangunan dapat dijelaskan bahwa selalu terjadi

keseimbangan termal antara dalam bangunan dan luar bangunan. Untuk mencapai kondisi

nyaman, maka kondisi termal dalam bangunan harus seimbang (Szokolay, 1980). Arsitektur

yang berlandaskan pada pendekatan disain pasif dan minimum energi dengan memanfaatkan

energi alam iklim setempat untuk menciptakan kondisi kenyamanan bagi penghuninya.

Dicapai dengan organisasi morfologi bangunan dengan metode pasif antara lain

konfigurasi bentuk massa bangunan dan perencanaan tapak, orientasi bangunan, disain

fasade,peralatan pembayangan, instrumen penerangan alam, warna selubung bangunan,

lansekap horisontal dan vertikal, ventilasi alamiah.

BANGUNAN MESINIAGA

Pada bangunan mesiniaga mempunyai 1 massa yang menjulang tinggi dengan bentuk

bulat ,dengan menyesuaikan dengan keadaan iklim atau lingkungan sekitar.

Potongan pada

bangunan

mesiniaga

Perspektive bangunan

Swimming pool

Bangunan Arab World Institute,

PROJECT: Arab World Institute, Paris (Institut du Monde Arabe)

ARCHITECTS: Jean Nouvel

CLIENT: Institut du Monde Arabe

PROGRAM: 25,000 square meters of museum, library, auditorium, conference and

meeting rooms, cafeteria, and offices.

STURCTURAL SYSTEM: metal structure; curtain walls.

MAJOR MATERIALS: aluminum, glass.

Dari bangunan

berbentuk bulat menjulang

tinggi (tabung) serta

memperlihatkan struktur

kolom bangunan serta

bangunan yang seolah-olah

berlubang untuk menghambat

cahaya matahari masuk dalam

bangunan tersebut.bangunan

ini mengorientasikan di mana

arah matahari terbenam dan

terbitnya matahari.

Bangunan arab world institute ini berbentuk persegi panjang yang menjulang tinggi

dan memanjang.Penghawaan Alami (Natural Ventilation)Pergantian udara panas dengan

udara dingin dari luar merupakan proses yang diharapkan pada waktu musim panas. Namun

dibeberapa kondisi iklim hal tersebut tidak memungkinkan karena temperatur luar justru

lebih panas daripada temperatur dalam bangunan. Hal tersebut sangat penting diperhatikan

jika akan melakukan teknik penghawaan alami. Sebab dibutuhkan udara dengan temperatur

yang lebih rendah untuk efektifitas pendinginan permukaan tubuh.

Proses penghawaan alami membutuhkan pendorong terjadinya proses tersebut.

Bentuk bangunan menentukan kekuatan terjadinya penghawaan alami. Secara mendasar,

ukuran dan lokasi dari tempat masuknya udara kedalam bangunan menentukan kemampuan

untuk menangkap dan mengarahkan aliran udara kedalam bangunan. Perancangan bangunan

dapat menggunakan ventilasi, atrium, bentuk bangunan ramping , lingkungan denah terbuka,

struktur bangunan massif, cerobong, sirip, dan dinding ganda. Pada hybrid system digunakan

jendela yang dapat dikontrol secara motorik.

Bangunan dengan tingkat ekspos thermal mass yang besar, sangat

memungkinkan untuk melakukan pendinginan dengan strategi natural ventilation dengan

teknik pendinginan waktu malam hari (night purge ventilation). Teknik tersebut dapat

dilakukan dengan rentang relatif diurnal dimana temperatur malam hari mempunyai selisih

20-22 derajat Celcius.

Alasan bangunan ini membuat sebuah dinding yang berlubang dan seperti kaligrafi

karena bangunan ini menyesuaikan keadaan lingkungan sekitar dan menyesuaikan iklim

sekitar,bangunan ini cenderung banyak menerima cahaya matahari maka seorang arsitek

berpikir untuk mendesain bangunan yang sederhana tapi menonjolkan seni dalam dinding

tersebut dan bisa menerima cahaya matahari yang alami di saat siang hari.bangunan ini bisa

dikatakan bangunan yang hemat energi di saat siang hari tanpa membutuhkan lampu

penerangan jadi cahaya yang alami dari matahari itu sendiri.

Proses aliran udara dapat didorong dengan beberapa kondisi antara lain adalah

mengarahkan aliran udara, pemanasan dan pendinginan yang dilakukan oleh radiasi matahari

evaporasi atau thermal mass. Prinsipnya dengan melakukan variasi terhadap tekanan udara

(wind driven ventilation) dan temperatur (stack.effect ventilation dan thermo syphon

effect).Pendinginan udara sebelum masuk kedalam bangunan juga dapat dilakukan untuk

mendapatkan udara dingin. Hal tersebut dapat dicapai dengan melakukan evaporative cooling

atau geothermal cooling.

Bangnan Queens ,Short And Associates

De Montfort University, Leicester - 1993

Bangunan ini berbentuk seperti rumah biasa yang berbentuk persegi dan

atap segitiga serta ada menonjolkan cerobong asap bangunan sederhana tetapi tetap

menyesuaikan lingkungan sekitar dan iklim sekitar tidak merubah keadaan

lingkungan sekitar.seorang arsitek sendiri mendesain bangunan tersebut juga

melihat keadaan yang ada di sekitar dimana bangunannya sederhana tetapi tetap

memanfaatkan cahaya matahari dengan meletakkan elemen kaca yang dimana bisa

menerima cahaya matahari tanpa harus melindungi atau meredam cahaya matahari.

Bangunan ini sederhana tetapi menyimpan kemewahan pada interior berbentuk seperti

lingkaran,beda dengan yang luar berbentuk persegi pada badan bangunan tersebut beratapkan

segitiga dan cenderung menggunakan material bata ekspose serta material kaca pada jendela

untuk menerima udara serta cahaya matahari yang mengurangi kelembaban ruang pada

bangunan tersebut.

Betapa bagusnya sirkulasi udara yang diterima pada bangunan serta yang di keluarkan

pada bangunan tersebut.udara yang dari bawah bangunan tersebut mengalir ke cerobong

udara atau asap yang ada di atas bangunan tersebut. Sains (science), yang tak asing lagi bagi kita baik di SMU maupun di universitas

sebenarnya

terbagi dalam 3 macam1, yaitu :

1. Science, suatu teori hukum dasar alamiah yang telah melalui berbagai proses penelitian

yang ketat dan telah terbukti kebenarannya dari suatu hypotesis yang dikemukakan para sainstis

mengenai suatu fenomena. Seperti teori “thermal” mengenai udara panas akan selalu lebih ringan

dari yang dingin, dan akan bergerak naik atau dari yang bertekanan tinggi ke rendah.

2. Protoscience, sebaliknya, mencerminkan pada ke aslian, primitif, dan berdasarkan

pengetahuan nenek moyang. Protoscience lebih dapat mengungkapkan sebuah pengertian/teori

yang tersembunyi dimana kadang kala justru memperkaya pengetahuan bagi para saintis dari

pada kemampuan sains kontemporari. Seperti “Pythagoras”— menggambarkan elemen-elemen

pengetahuan alam universal.

3. Parascience, berasal dari bahasa “Greek” dimana “para” berarti bersamaan dengan/

disamping; yang berpangkal pada “science” dan “protoscience”. Maka parascience meliputi tidak

hanya pada prosedur-prosedur penelitian yang terkontrol, tetapi juga pada kwalitas aliran

mistik dan supernatural. Banyak kegiatan aktifitas dari parascience sulit diukur karena bernilai

subyektif dan intuitif.

KAITAN BENTUK ARSITEKTUR DAN SAINS BANGUNAN

Hasil karya bentuk suatu arsitektur banyak terkaitkan pertimbangan berbagai aspek seperti :

ekologi, bioclimatic, sains bangunan/lingkungan, ekonomi, teknologi canggih, ideologi, philosofi,

& dekonstruksi, dan lain. Tiap desainer/arsitek mempunyai misi tertentu (yang paling lazim

hemat energi, ramah lingkungan hidup) dalam menghasilkan suatu

karya arsitektur. Konsep “Ecological Architecture” yang dipakai sejak tahun 1960 oleh beberapa

arsitek diberbagai belahan dunia, pada umumnya menyangkut :

1. Desain dengan kaidah “Sunpath” yang dipakai oleh arsitek Ken Yeang, Nicholas Grimshaw.

2. Pemanfaatan Angin Musim (seasonal wind) untuk ventilasi alam dengan “Wind Tower” oleh

France.

3. Pemanfaatan tenaga angin untuk menghasilkan tenaga listrik pada bangunan oleh Richard

Roger dan

4. Pemanfaatan pencahayaan alami dengan “high-tech” oleh Norman Foster.

5. Pemanfaatan ekologi dan “natural forces” oleh Renzo Piano.

Contoh beberapa karya arsitektur yang mempertimbangkan baik ekologi maupun sains

bangunan/lingkungan.

1. Traditional Wind Tower

Pada daerah yang beriklim sangat panas dan kering terletak pada Subtropis Utara yaitu untuk

negara-negara Pakistan, Iran, Saudi Arabia, Egypt, dan Afrika Utara, sering dijumpai arsitektur

cerobong angin, dengan tujuan untuk menangkap angin alami ke dalam bangunan. (lihat gambar

4 ). Cerobong angin ini selain berfungsi sebagai penangkap angin juga sekarang dipakai sebagai

cerobong penghisap udara dalam bangunan dengan metode “Stack Effect” dengan harapan

pencapaian pemakaian “low energy” (lihatgambar 5).

Gambar di atas. Cerobong Angin

dengan alat pengarah angin di

Hyderabad, Pakistan. Alat

penangkap angin tersebut dapat

berubah arah sesuai tiupan angin

musim. (after Thomson, O’Brien and

Editors of Life, 1966)

Gambar diatas. Proyek “Queen Building De

Montford University” di Leicester, UK dengan

arsitek Short Ford & Associate ; Tampak ini

menghadap Selatan dengan pilar-pilar

cerobong “Solar Chimmey” yang berfungsi

menghisap udara dalam bangunan secara

pasif.

Bangunan British Pavilion

�Architect: Nicholas Grimshaw and Partners

�Theme: The Age of Discovery

�Client: Department of Trade Industry

�Duration: April thru October 1992

�Location: Seville, Spain

SISTIM OPERASIONAL BANGUNAN

Untuk mencapai kenyamanan thermal maupun visual dalam bangunan, kondisi

lingkungan internal (temperatur, kelembaban, tingkat iluminasi) dapat diatur tanpa ataupun

dengan menggunakan peralatan teknologi mekanikal elektrikal yang menggunakan energi dari

sumber yang tidak dapat diperbarui, yaitu pembangkit listrik dari tenaga uap (minyak bumi, batu

bara, gas alam yang merupakan sisa sisa fosil yang telah punah).

Terdapat beberapa tingkat sistim operasional yang digunakan dalam bangunan dengan kategori

berikut (menurut Worthington, J, 1997 yang dikutip dari Yeang, Ken, 1999) :

Sistim Pasif ( passive mode )

Tingkat konsumsi energi paling rendah, tanpa ataupun minimal penggunaan peralatan ME

(mekanikal elektrikal) dari sumber daya yang tidak dapat diperbarui (non renewable resources)

Sistim Hybrid ( mixed mode)

Sebagian tergantung dari energi (energy dependent) atau sebagian dibantu dengan penggunaan

ME.

Sistim Aktif (active mode/ full mode)

Seluruhnya menggunakan peralatan ME yang bersumber dari energi yang tidak dapat diperbarui

(energy dependent)

Sistim Produktif (productive mode)

Sistim yang dapat mengadakan/ membangkitkan energi nya sendiri (on-site energy) dari sumber

daya yang dapat diperbarui (renewable resources) misalnya pada sistim sel surya (fotovoltaik)

maupun kolektor surya (termosiphoning). Interval kenyamanan yang akan dicapai dari beberapa

tingkat sistim operasional tersebut dapat dilihat pada skema berikut ini:

INTERVAL KENYAMANAN SISTIM

OPERASIONAL

Pengaruh konteks energi dalam arsitektur sebenarnya sudah dipahami oleh para arsitek

pada awal abad keduapuluh melalui kontribusi karya karyanya dalam gerakan arsitektur modern,

dimana sebagai para perancang Bauhaus mereka berpendapat bahwa karya disain arsitektur

merupakan hasil akhir dari analisa rasional yang diwujudkan melalui expresi formal dari proses

dan material konstruksi baru. Terbilang Walter Gropius dengan sun-tempered home, Keck

brothers dengan Crystal House, Buckminster Fuller dengan Dymaxion house yang berdasarkan

konsep efisiensi energi dan produksi industri, Le Corbusier dengan proposal Mediterranean

House, dan kontribusi akademik dari Olgyay bersaudara dalam publikasi ilmiahnya Design with

Climate memberikan justifikasi keterlibatan

para arsitek dalam isu efisienArsitektur Bioklimatiksi energi, meskipun gaungnya

teredam oleh euforia revolusi industri dan international movement dari arsitektur modern.

Embargo minyak 1973 merupakan suatu momen kebangkitan kesadaran energi dimana eskalasi

harga minyak bumi yang membubung menimbulkan dampak krisis energi pada negara negara

maju yang energy dependent. Seluruh potensi riset dan pengembangan dikerahkan untuk

mengatasi krisis tersebut yang tentunya juga termasuk sektor bangunan gedung maupun

perumahan yang tentunya akan menentukan perancangan arsitektur. Rekonseptualisi

perancangan arsitektur perlu dilakukan dengan pertimbangan pertimbangan efisiensi energi,

mengingat 36-45% kebutuhan energi nasional terserap dalam sektor bangunan. Krisis energi ini

ternyata memacu perkembangan arsitektur baru dengan disain sadar energi (energy conscious

design).

THE BRITISH PAVILION,SEVILLE(N.Grimshaw)

ARSITEKTUR SURYA

(Solar Architecture)

Dimana bangunan ini menggunakan control panel yang meringankan cahaya panas

terlalu berlebihan bisa dikatakan insulasi thermal dengan menggunakan elemen control panel

tersebut(Solar Panel Roof) Insulasi adalah penggunaan material dengan nilai konduktan

rendah untuk mengurangi aliran energi melintas material tersebut. Untuk mereduksi alira

energi tersebut material harus mempunyai nilai resistan yang tinggi (nilainya kebalikan dari

konduktan).

APARTEMEN JAKARTA HIJAU

GREEN JAKARTA APARTMENT

Control panel

KONSEP RANCANGAN

Desain apartemen ini adalah hasil rancangan saya untuk tugas studio di kampus.

Lokasi berada di dekat Cilandak Town Square, Jakarta. Bentuk site pun unik, karena

berbentuk seperti kantung. Dengan entrance yang tidak terlalu besar dan luas pada area

belakang. Karena Entrance yang tidak terlalu lebar, saya membaginya menjadi 3 zona. Yaitu:

zona pedestrian yang saya tujukan untuk para tamu yang menggunakan kendaraan umum lalu

masuk menuju ke dalam dengan berjalan kaki, zona kedua dan ketiga adalah keluar dan

masuk kendaraan bagi yang menggunakan kendaraan pribadi atau taksi yang bisa

mengantarkan samapi ke area drop off.

Jalan pedestrian yang cukup panjang hingga menuju bangunan utama di belakang,

sehingga saya memfasilitasi dengan jalur pedestrian yang nyaman, terlindung dari sengatan

matahari serta air hujan, dengan peletakkan kanopi sepanjang jalur pedestrian.

Konsep desain utama yang coba saya tawarkan dari desain apartemen ini adalah

menciptakan bangunan apartemen yang low cost consumption (hemat konsumsi energi) dan

bisa ikut berperan aktif menjaga iklim mikro dari area ini dengan menambah jumlah vegetasi

(penghijauan) pada bangunan ini.

Dimana Jakarta sebagai kota metropolitan yang sudah mulai tidak terkontrol semakin

hari semakin berkurang area hijau yang dimiliki. Sehingga upaya yang saya lakukan adalah

mencoba mengganti vegetasi yang hilang pada tanah kita yang bersifat horizontal dengan

menghadirkannya secara vertikal mengikuti ketinggian bangunan.

Upaya untuk menghemat konsumsi energi pada bangunan ini antara lain, penggunaan

sun-shading pada sekitar jendela, pemaksimalan pemanfaatan cahaya alami pada ruang dalam

bangunan, serta mengarahkan secara tepat orientasi masa bangunan sehingga radiasi panas

matahari tidak terlalu besar masuk ke dalam, yang akan menyebabkan meningkatkan beban

tenaga AC untuk pengkondisian udara dalam menciptakan kenyamanan thermal.

gambar tampak depan dan potongan green jakarta apartemen

Desain apartemen ini adalah hasil rancangan saya untuk tugas studio di kampus. Lokasi

berada di dekat Cilandak Town Square, Jakarta. Bentuk site pun unik, karena berbentuk

seperti kantung. Dengan entrance yang tidak terlalu besar dan luas pada area belakang.

gambar site plan green jakarta apartemen

Karena Entrance yang tidak terlalu lebar, site dibaginya menjadi 3 zona. Yaitu: zona

pedestrian yang saya tujukan untuk para tamu yang menggunakan kendaraan umum lalu

masuk menuju ke dalam dengan berjalan kaki, zona kedua dan ketiga adalah keluar dan

masuk kendaraan bagi yang menggunakan kendaraan pribadi atau taksi yang bisa

mengantarkan samapi ke area drop off. Jalan pedestrian yang cukup panjang hingga menuju

bangunan utama di belakang, sehingga saya memfasilitasi dengan jalur pedestrian yang

nyaman, terlindung dari sengatan matahari serta air hujan, dengan peletakkan kanopi

sepanjang jalur pedestrian.

Lahan apartemen ini tidak terlalu besar untuk sebuah apartemen yang mencapai 44 unit,

sehingga untuk mengakomodasi kebutuhan parkir, bagian basement dibagi menjadi dua zona.

Zona pertama yaitu untuk tamu yaitu pada ground floor. Sehingga lantai 1 berfungsi sebagai

area parkir tamu serta sebagai area publik yang bisa diakses oleh umum. Lalu untuk penghuni

apartemen dibuatkan 4 lantai basement untuk menampung kebutuhan area parkir dari para

penghuni.

gambar basement lantai 1-2 dan lantai 3-4 green jakarta apartemen

Lantai 2 berfungsi sebagai lobby dan peletakkan beberapa fasilitas bagi para penghuni, yaitu

cafe, mini market, ruang karyawan, serta ruang pengelola. Lalu lantai 3 hingga 13 berfungsi

sebagai unit apartemen yang terdiri dari beberapa unit Studio, One bedroom, dan Two

bedroom. Sedangkan pada lantai 14 berfungsi sebagai Penthouse. Tiap unit memiliki balkon

sebagai pengganti teras. Dimana menurut saya sudah menjadi kebiasaan orang Indonesia

butuh teras pada tempat tinggalnya. Sementara pada beberapa lantai ada area-area yang saya

dedikasikan untuk area hijau dan bisa ditanam vegetasi besar,yaitu pada lantai 2, lantai 7, dan

penthouse.

Gambar denah lantai 2 gambar denah lantai 3 dan 13

Gambardenah lantai 4,5,6 dan 9,10,11

gambar denah lantai 7

Gambar denah lantai pent-house

Gambar tampak samping kanan green jakarta apartemen

AGENDA KONSERVASI DALAM DISAIN

ARSITEKTUR HEMAT ENERGI

Tidak dapat diragukan lagi bahwa para perancang memainkan peran sentral untuk

menjamin suatu masa depan yang berkesinambungan. Papanek (1985) dalam bukunya: Design

for the Real World: Human Ecology and Social Change mengemukakan bahwa :

“In this age of mass production when everything must be planned and designed, design has

become the most powerful tool with which man shapes his tools and. This demands high social

and moral responsibility from the designer “ Wells (Gentle Architecture, 1984)

mengumandangkan hal yang sama bahwa ,

“….if ever we needed great designers, it is now ! The environmental architecture of America is

almost without exception depressingly ugly……”

Disain bioklimatik dan ekologis sering diimplementasikan tanpa mengintegrasikan gaya

arsitektur. Sebenarnya kesempatan terbaik untuk meningkatkan kinerja lingkungan suatu

bangunan terjadi pada masa masa proses disain. Jelaslah bahwa kita harus membuat bangunan

bangunan tidak saja tanggap lingkungan namun juga menyenangkan secara estetika jika

diinginkan disain berwawasan lingkungan akan bertahan lama. Para arsitek semasa studinya

pernah mempelajari peraturan proporsi dan langgam arsitektur klasik dari kuil kuil zaman

purbakala. Sekarang bumi adalah kuil itu, dan peraturannya adalah bahwa kita tinggal dan

hidup diantara batas batas keseimbangan sumberdaya dan energi dunia.

Adalah hal yang menarik untuk disimak, tepat pada masa dimana gerakan disain sadar

energi mulai tumbuh, suatu gerakan arsitektur lainnya juga muncul kepermukaan. Langgam

postmodern merupakan suatu reaksi terhadap kejemuan visual arsitektur modern, dimana

langgam ini mengumandangkan kebangkitan ornamen, warna dan karakteristik organisasi

ruang dari masa sebelumnya. Postmoderisme menawarkan suatu kekayaan dan variasi yang

merupakan pelepasan yang diharapkan dari kungkungan arsitektur modern yang steril.

Mungkin saja, arah arsitektur masa depan akan timbul sebagai kombinasi kekayaan visual

postmodernisme dengan kesadaran penggunaan energi. Ornamen dinding exterior

postmodernisme bisa saja merupakan suatu selubung bangunan yang sensitif terhadap lingkungan

iklimnya. Respons kontekstual bisa saja menampilkan estetika baru yang melibatkan material

baru yang “compatible” dengan iklimnya. Hal ini meminta para perancang mempunyai

pengertian lebih dalam tentang bagaimana bangunan menggunakan energi untuk kebutuhan

penghawaan dan penerangannya dan strategi pasif dengan pengolahan selubung bangunan untuk

tujuan tersebut.