I. PENDAHULUAN
Semakin maju perekonomian sebuah bangsa/negara maka akan semakin banyak
dilaksanakan pembangunan gedung-gedung pemerintah, gedung-gedung
komersial, infrastruktur juga fasilitas umum lainnya. Apalagi di
kota-kota besar, harga tanah semakin mahal sehingga perluasan tempat
tinggal secara vertikal tidak bisa dielakkan lagi. Pencarian tanah untuk
kawasan tempat tinggal semakin sulit dan mahal. Pembangunan gedung
tingkat tinggi (high rise buildings) merupakan sebuah solusi untuk menjawab permintaan konsumen yang semakin tinggi.
Salah satu jenis bangunan adalah gedung untuk kegiatan perkantoran.
Bagian sebuah gedung yang sangat penting agar sebuah gedung dapat
beroperasi dengan lancar adalah sistim utilitas gedung. Salah satu
bagian dari sistim utilitas gedung adalah sub-sistim ventilasi. Dengan
adanya sistim ventilasi yang baik maka penghuni gedung perkantoran akan
dapat melaksanakan pekerjaannya secara produktif dan efisien.
Menurut YB Mangunwijaya
dalam bukunya Pasal-pasal Penghantar Fisika Bangunan (PT Gramedia
Jakarta, 1980), tingkat pergantian yang ideal bagi ruang hunian adalah
antara 70 sampai 90 meter kubik per jam. Sementara
kecepatan angin yang ideal/nikmat dalam ruangan yang berventilasi
adalah sekitar 0,1 m/detik hingga 0,15 m/detik. Dari kedua angka
tersebut bisa dibuat hitungan besaran ventilasi yang dibutuhkan. Namun
sekali lagi, bukan hanya besaran yang menentukan berhasilnya suatu
sistem penghawaan alami. Penempatan dari lubang-lubang ventilasi
tersebut juga menentukan baik buruk aerodinamika dalam ruangan yang
hendak diventilasikan.
Ventilasi pada bangunan diperlukan untuk
mengolah udara secara serempak dengan mengendalikan temperatur,
kelembaban, kebersihan, dan distribusinya untuk memperoleh kenyamanan
penghuni dalam ruang yang dikondisikan. Indikator yang digunakan untuk
mengetahui kualitas ventilasi adalah PMV (Predicted Mean Vote) dan PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied.
Kenyamanan termal yang dinilai dengan menggunakan pendekatan psikologis
yang mengartikan kenyamanan termal sebagai kondisi pikiran yang
mengekspresikan tingkat kepuasan seseorang terhadap lingkungan
termalnya. Indikator yang digunakan untuk mengetahui tingkat kenyamanan
termal antara lain kualitas udara dalam bangunan, sick building syndrome, dan personal.
Sistim ventilasi udara yang saat ini banyak dipergunakan di
gedung-gedung perkantoran masih bisa lebih ditingkatkan lagi unjuk
kerjanya. Disisi lain penghuni suatu gedung dalam kesehariannya
rata-rata akan tinggal didalam gedung selama lebih dari 10 jam. Oleh
sebab itu keberhasilan sistim ventilasi udara yang efektif diharapkan
akan dapat lebih meningkatkan kenyamanan, kesehatan dan produktivitas
kerja penghuni pada sebuah gedung perkantoran.Keberhasilan
sistim ventilasi tersebut sangat tergantung kepada faktor-faktor
temperatur, kecepatan dan tingkat kontaminasi udara yang terjadi pada
sebuah ruangan.
II. TEORI
Ventilasi merupakan proses untuk mencatu udara segar ke dalam bangunan gedung dalam jumlah yang sesuai kebutuhan. Udara
yang mengalir dan selalu berganti memang dibutuhkan oleh sistem
pendingin tubuh manusia yang mengandalkan pelepasan panas tubuh melalui
permukaan kulit. Udara dengan kejenuhan tinggi yang tidak mengalir di
permukaan kulit kita tentu akan menghambat sistem pelepasan kalor panas
dari tubuh kita. Diperlukan udara pengganti yang kurang jenuh untuk
memperlancar pelepasan panas dari tubuh. Di sinilah pentingnya udara
yang mengalir di satu ruangan bagi kenyamanan kita.
Hal tersebut dapat kita siasati dengan pembuatan ventilasi pada
bangunan-bangunan Hunian, dimana ventilasi tersebut mempunyai banyak
fungsi. Fungsi pertama adalah untuk menjaga agar aliran
udara di dalam rumah tersebut tetap segar. Hal ini berarti keseimbangan
O2 yang diperlukan oleh penghuni rumah tersebut tetap terjaga. Kurangnya
ventilasi akan menyebabkan kurangnya O2 di dalam rumah yang berarti
kadar CO2 yang bersifat racun bagi penghuninya menjadi meningkat. Disamping
itu tidak cukupnya ventilasi akan menyebabkan kelembaban udara di dalam
ruangan naik karena terjadi proses penguapan cairan dari kulit dan
penyerapan. Kelembaban akan merupakan media yang baik untuk
bakteri-bakteri patogen (bakteri-bakteri penyebab penyakit).Fungsi
kedua daripada ventilasi adalah membebaskan udara ruangan dari
bakteri-bakteri terutama bakteri patogen karena disitu selalu terjadi
aliran udara yang terus-menerus. Bakteri yang terbawa oleh udara akan
selalu mengalir. Fungsi lainnya adalah untuk menjaga agar ruangan rumah
selalu tetap didalam kelembaban (humudity) yang optimum.
Tujuan utama
dari sebuah sistem ventilasi udara adalah untuk dapat menyediakan
sebuah kondisi iklim mikro yang dapat diterima didalam sebuah ruangan,
baik dari aspek kenyamanan maupun kesehatan bagi para penghuni ruangan (occupant). Dalam hal ini, iklim mikro mengacu pada lingkungan termal dan kualitas udara ruang dalam (IAQ, Indoor Air Quality).
Dua faktor ini wajib dipertimbangkan pada desain sebuah sistem
ventilasi udara untuk sebuah ruang atau pada sebuah gedung karena
faktor-faktor tersebut sangat berpengaruh terhadap kenyamanan dan
kelayakan tempat beraktivitas bagi penghuni manusia atau untuk sebuah
kualitas dari hasil sebuah proses industri.
Pada sebuah masyarakat modern, manusia menghabiskan waktu lebih dari 90% seluruh waktunya berada didalam lingkungan buatan (artificial environment),
mungkin rumah, tempat kerja ataupun sebuah kendaraan. Sebagai reaksi
dari gerakan penghematan energi yang terjadi pada awal 1970 an hal
tersebut selanjutnya akan menghasilkan lingkungan ruang dalam (indoor)
yang mengalami perubahan radikal, beberapa positif namun sebagian
negatif. Dari sisi positif, meningkatkan tingkat kenyamanan termal
dengan melalui pengembangan isolasi termal dan juga peralatan penyejukan
udara atau desain sistem pemanasan. Sisi negatifnya adalah penurunan
kualitas udara ruang dalam (indoor air quality) yang dialami khususnya pada gedung-gedung fasilitas umum. Istilah ‘sick building syndrome’
semakin menjadi fenomena buruk pada era penghematan energi.
Permasalahan kualitas udara ruang dalam ini berkaitan dengan perawatan
instalasi yang rendah, konsentrasi tinggi dari polutan yang tumbuh
secara internal dan laju pemasukan (supply) udara luar rendah.
Penjelasan mengenai
kenyamanan termal sebuah ruangan telah diuraikan dengan cukup baik oleh
McIntyre (1980) dan pada ASHRAE Handbook (1985) juga oleh Awbi (1991).
Sebelumnya, Madsen (1976) juga menjelaskan peralatantermal comfort meter yang telah tersedia secara komersial.
Ø Tujuan Ventilasi Ruangan :
1. Menghilangkan gas-gas yang tidak menyenangkan yang ditimbulkan oleh keringat dan sebagainya dan gas-gas pembakaran (CO2) yang ditimbulkan oleh pernafasan dan proses-proses pembakaran.
2. Menghilangkan uap air yang timbul sewaktu memasak, mandi dan sebagainya.
3. Menghilangkan kalor yang berlebihan.
4. Membantu mendapatkan kenyamanan termal.
Ø Jenis Ventilasi :
1. Ventilasi Alami
Ventilasi alami terjadi karena adanya perbedaan tekanan di luar suatu
bangunan gedung yang disebabkan oleh angin dan karena adanya perbedaan
temperatur, sehingga terdapat gas-gas panas yang naik di dalam saluran
ventilasi.
Ventilasi alami yang disediakan harus terdiri dari bukaan permanen,
jendela, pintu atau sarana lain yang dapat dibuka, dengan jumlah bukaan
ventilasi tidak kurang dari 5% terhadap luas lantai ruangan yang
membutuhkan ventilasi dan arah yang menghadap ke halaman berdinding
dengan ukuran yang sesuai, daerah yang terbuka keatas, teras terbuka,
pelataran parkir, atau ruang yang bersebelahan.
Jika suatu ruangan terdapat kloset atau kamar mandi, maka tidak boleh
terbuka langsung ke arah dapur atau pantri, ruang makan umum atau
restoran, ruang pertemuan, ruang kerja lebih dari satu orang.
2. Ventilasi Mekanik
Sistem ventilasi mekanis harus diberikan jika ventilasi alami yang
memenuhi syarat tidak memadai. Beberapa persyaratan dalam sistem
ventilasi mekanik adalah:
a. Penempatan Fan harus memungkinkan pelepasan udara secara maksimal dan juga memungkinkan masuknya udara segar atau sebaliknya.
b. Sistem ventilasi mekanis bekerja terus menerus selama ruang tersebut dihuni.
c. Bangunan
atau ruang parkir tertutup harus dilengkapi sistem ventilasi mekanis
untuk membuang udara kotor dari dalam dan minimal 2/3 volume udara ruang
harus terdapat pada ketinggian maksimal 0,6 meter dari lantai.
d. Ruang
parkir pada ruang bawah tanah (besmen) yang terdiri dari lebih satu
lantai, gas buang mobil pada setiap lantai tidak boleh mengganggu udara
bersih pada lantai lainnya.
e. Besarnya pertukaran udara yang disarankan untuk berbagai fungsi ruangan harus sesuai ketentuan yang berlaku.
Kebutuhan Ventilasi Mekanis
Tipe
|
Catu udara segar minimum
| |
Pertukaran udara/jam
|
M3/jam per orang
| |
Kantor
|
6
|
18
|
Restoran / Kantin
|
6
|
18
|
Lobi, koridor, tangga
|
4
| |
Kamar mandi
|
10
|
Perancangan sistem ventilasi mekanis adalah menentukan kebutuhan udara
ventilasi yang diperlukan sesuai fungsi ruangan, menentukan kapasitas
fan, dan merancang sistem distribusi udara, baik menggunakan cerobong
udara (ducting) atau fan yang dipasang pada dinding/atap.
Untuk mengambil perolehan kalor yang terjadi di dalam ruangan,
diperlukan laju aliran udara dengan jumlah tertentu untuk menjaga supaya
temperatur udara di dalam ruangan tidak bertambah melewati harga yang
diinginkan. Jumlah laju aliran udara V (m3/detik) tersebut, dapat
dihitung dengan persamaan :
V = q / f.c.(tL – tD)
dimana :
V = laju aliran udara (m3/detik).
q = perolehan kalor (Watt).
f = densitas udara (kg/m3).
c = panas jenis udara (joule/kg.0C).
(tL – tD ) = kenaikan temperatur terhadap udara luar (0C)
Ø Ventilasi Gaya Angin
Faktor yang mempengaruhi laju ventilasi yang disebabkan gaya angin
termasuk adalah : kecepatan rata-rata, arah angin yang kuat, variasi
kecepatan dan arah angin musiman dan harian, dan hambatan setempat,
seperti bangunan yang berdekatan, bukit, pohon dan semak belukar.
Liddamnet (1988) meninjau relevansi tekanan angin sebagai mekanisme
penggerak. Model simulasi lintasan aliran jamak dikembangkan dan
menggunakan ilustrasi pengaruh angin pada laju pertukaran udara.
Kecepatan angin biasanya terendah pada musim panas dari pada musim
dingin. Pada beberapa tempat relatif kecepatannya di bawah setengah
rata-rata untuk lebih dari beberapa jam per bulan. Karena itu, sistem
ventilasi alami sering dirancang untuk kecepatan angin setengah
rata-rata dari musiman.
Persamaan di bawah ini menunjukkan kuantitas gaya udara melalui
ventilasi bukaan inlet oleh angin atau menentukan ukuran yang tepat dari
bukaan untuk menghasilkan laju aliran udara :
Q = CV.A.V
dimana :
Q = laju aliran udara, m3 / detik.
A = luas bebas dari bukaan inlet, m2.
V = kecepatan angin, m/detik.
CV = effectiveness dari bukaan (CV dianggap sama dengan 0,5 ~ 0,6 untuk angin yang tegak lurus dan 0,25 ~ 0,35 untuk angin yang diagonal).
Inlet sebaiknya langsung menghadap ke dalam angin yang kuat. Jika tida
ada tempat yang menguntungkan, aliran yang dihitung dengan persamaan
tersebut akan berkurang, jika penempatannya kurang lazim, akan berkurang
lagi.
Ø Ventilasi Gaya Termal
Jika tahanan di dalam bangunan tidak cukup berarti, aliran disebabkan efek cerobong dapat dinyatakan dengan persamaan :
Q = K.A. √2g. Dh NPL.(T i-To) / T i
dimana :
Q = laju aliran, m3 / detik.
K = koefisien pelepasan untuk bukaan.
DhNPL= tinggi dari tengah-tengah bukaan terendah sampai NPL , m
Ti = Temperatur di dalam bangunan, K.
To = Temperatur luar, K.
Persamaan ini digunakan jika Ti > To , jika Ti < To , ganti Ti
dengan To, dan ganti (Ti-To) dengan (To – Ti). Temperatur rata-rata
untuk Ti sebaiknya dipakai jika panasnya bertingkat. Jika bangunan
mempunyai lebih dari satu bukaan, luas outlet dan inlet dianggap sama.
Ø Zona Kenyamanan Ruangan
Temperatur efektif didefinisikan sebagai indeks lingkungan yang
menggabung kan temperatur dan kelembaban udara menjadi satu indeks yang
mempunyai arti bahwa pada temperatur tersebut respon termal dari orang
pada kondisi tersebut adalah sama, meskipun mempunyai temperatur dan
kelembaban yang berbeda, tetapi keduanya harus mempunyai kecepatan udara
yang sama.
Standar ASHRAE untuk temperatur efektif ini didefinisikan sebagai
temperatur udara ekuivalen pada lingkungan isotermal dengan kelembaban
udara relatif 50%, dimana orang memakai pakaian standar dan melakukan
aktifitas tertentu serta menghasilkan temperatur kulit dan kebasahan
kulit yang sama.
Untuk memperoleh daerah zona yang dapat diterima sebagai daerah
temperatur operatif dan kelembaban udara relatif yang memenuhi
kenyamanan untuk orang melakukan aktifitas ringan dengan met kurang dari
1,2 , serta memakai pakaian dengan clo = 0,5 untuk musim panas dan clo =
0,9 untuk musim dingin.
Pada musim dingin, temperatur operatif tOP berkisar antara 200 C ~ 23,50
C pada kelembaban udara relatif 60% dan berkisar antara 20,50 C ~ 24,50
C pada 200 C dew point dan dibatasi oleh temperatur efektif 200 C dan
23,50 C. Sedangkan untuk musim panas, temperatur operatif tOP berkisar
antara 22,50 C ~ 260 C pada kelembaban udara relatif 60% dan berkisar
antara 23,50 C ~ 270 C pada 200 C dew point dan dibatasi oleh temperatur
efektif 230 C dan 260 C. Zona kenyamanan termal untuk orang Indonesia
umumnya diambil : 250C ± 10C dan kelembaban udara relatif 55 % ± 10 %.
III. PENUTUP
Sebuah sarana tempat tinggal manusia baik
berupa sebuah rumah, gedung, kapal, pesawat terbang ataupun fasilitas
umum lainnya akan dapat berfungsi dengan baik jika sistem utilitasnya
dapat bekerja dengan optimal. Salah satu bagian penting dari sistem
utilitas selain sub-sub sistem air bersih (plumbing), pencahayaan dan kelistrikan adalah sub-sistem ventilasi udara.
Ada dua buah indikator keberhasilan sistem
ventilasi udara yang sedang diimplementasikan yaitu selain dengan dapat
diwujudkannya kenyamanan termal bagi penghuni ruangan juga dapat
dihasilkannya sebuah kualitas udara ruang (dalam) yang tidak
terkontaminasi melebihi ketentuan aspek kesehatan.
Sistim ventilasi udara
yang saat ini banyak dipergunakan di gedung-gedung perkantoran masih
bisa lebih ditingkatkan lagi unjuk kerjanya. Disisi lain penghuni suatu
gedung dalam kesehariannya rata-rata akan tinggal didalam gedung selama
lebih dari 10 jam. Oleh sebab itu keberhasilan sistim ventilasi udara
yang efektif diharapkan akan dapat lebih meningkatkan kenyamanan,
kesehatan dan produktivitas kerja penghuni pada sebuah gedung
perkantoran. Keberhasilan sistim ventilasi tersebut sangat tergantung
kepada faktor-faktor temperatur, kecepatan dan tingkat kontaminasi udara
yang terjadi pada sebuah ruangan. Ketiga
faktor tersebut diatas sangat dipengaruhi oleh parameter-parameter
kapasitas/laju ventilasi, jumlah dan besar sumber panas, tinggi plafon,
pergerakan orang (penghuni ruang), total laju/emisi gas kontaminan serta
penempatan difusor.
Oleh sebab itu
aspek-aspek tersebut perlu diteliti agar didapatkan sistim ventilasi
yang terbaik, sehingga akan diperoleh suatu rancang bangun sistim
ventilasi yang efektif dalam peningkatan kenyamanan dan penjagaan
kesehatan bagi penghuni ruangan.
IV. DAFTAR PUSTAKA
1. Mangunwijaya YB, Pasal-pasal Penghantar Fisika Bangunan, PT Gramedia Jakarta, Jakarta, 1980.
2. Chen, Q. 1988, “Indoor Airflow, Air Quality and Energy Consumption of Buildings”. Ph.D. Thesis, Delft University of Technology, The Netherlands.
3. ASHRAE Handbook : Fundamentals, 1997, ASHRAE,Inc.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar