Selasa, 28 Desember 2010

Aspek Iklim Dalam Perancangan Arsitektur

IKLIM, UNSUR-UNSUR, DAN KOMPONEN PEMBENTUKNYA


Proses Terjadinya Iklim

 

Iklim adalah perubahan kondisi cuaca yang relatif tetap dan secara berkala karena pengaruh perputaran bumi (diteliti 10-20 tahun sekali), hasilnya berupa: tropis, sub tropis, dingin dan lain-lain. Sedangkan cuaca merupakan perubahan kondisi udara yang sifatnya setempat, dalam kurun waktu pendek, dan terjadi akibat bentang alam seperti pantai gunung dan padang rumput.

Iklim suatu lingkungan atau regional merupakan suatu keadaan atmosphere yang dipengaruhi oleh lima buah unsur penting berikut:
1. Suhu udara
2. Kelembaban
3.Angin
4.Curah hujan
5. Radiasi matahari

Unsur-unsur di atas tidak dapat dipisahkan satu sama lainnya. Saling tergantung dalam memberikan karakter dari iklim daerah tersebut.

Ada 3 pelaku yang perlu mendapat perhatian, yaitu:
1.   Iklim
-      Sinar matahari (MRT)
-      Angin (v m/dt)
-      Kelembaban (RH%)
-      Curah hujan (mm/thn)
-      Suhu udara (toC)
2.   Modifier
-      Pohon
-      Dinding
-      Screen
3.   Manusia
Modifikasi terbatas: pakaian, makanan, aktivitas, kebiasaan

Iklim Makro dan iklim Mikro

Iklim mikro adalah faktor-faktor kondisi iklim setempat yang memberikan pengaruh langsung terhadap kenikmatan (fisik) dan kenyamanan (rasa) pemakai di sebuah ruang bangunan. Sedangkan iklim makro adalah kondisi iklim pada suatu daerah tertentu yang meliputi area yang lebih besar dan mempengaruhi iklim mikro. Iklim makro dipengaruhi oleh lintasan matahari, posisi dan model geografis, yang mengakibatkan pengaruh pada cahaya matahari dan pembayangan serta hal-hal lain pada kawasan tersebut, misalnya radiasi panas, pergerakan udara, curah hujan, kelembaban udara, dan temperatur udara.

Sistem lingkungan membentuk bangunan (buildings as a modifier, or climate modifier).
Modifier merupakan cara mengatasi iklim dengan mempergunakan teknologi tepat guna. Modifier adalah barang buatan yang mampu membuat iklim mikro yang nyaman bagi manusia.

Cara mengelola/memanfaatkan iklim makro
-      Membuka jendela pada utara–selatan
-      Pohon perdu diletakkan di timur, sebab angin pada bulan Maret-September kering (tidak membawa uap air), sehingga tidak lembab. Jika menanam pohon di barat, sebaiknya dipertinggi agar tidak membawa uap air masuk ke ruangan
-      Yang dibuka dinding timur, sehingga bila Desember, angin tidak masuk
-      Kamar mandi sebaiknya ditaruh di sebelah barat saja agar cepat kering (tidak lembab)
-      Angin yang baik adalah yang lewat depan/samping (posisi bangunan tidak membelakangi angin). Angin dari bawah dan atas tidak baik.

Iklim mikro dipengaruhi oleh faktor-faktor:
-       Orientasi bangunan
-       Ventilasi (lubang-lubang pembukaan di dalam ruang untuk masuknya penghawaan)
-       Sun shading (penghalang cahaya matahari)
-       Pengendalian kelembaban udara
-       Penggunaan bahan-bahan bangunan
-       Bentuk dan ukuran ruang
-       Pengaturan vegetasi

Keseimbangan Energi

 

Hal-hal yang berpengaruh terhadap keseimbangan energi (thermal performance) adalah:
-      Solar Heat Gains (sinar langsung, lingkungan, dll)
-      Pemilihan bahan (BJ, kalor jenis, time lag, daya hantar)
-      Warna
-      Tekstur
-      Dimensi (kantor, hotel, apartemen, pabrik)
-      Teknologi pembayang dan bentuk perimeter (vertikal horisontal, kisi-kisi, dan lain-lain)
-      Teknologi insulasi (reflective, resistive, capacitive)
-      Thermal Insulating Properties (dinding, atap, lantai)
-      Ventilation System

Teori Energi:
-      Sifat: massa dan materi terkecil penyeimbang alam
-      Bentuk, gejala: panas, suara, gelombang, cahaya
-      Penyebaran: pancaran dan radiasi (tanpa media), dapat dihalangi, dipantulkan, diserap, dikumpulkan dan ditransmisikan oleh materi lain.

Pembagian Iklim

 

Hingga saat ini klasifikasi iklim banyak berdasarkan penggunaan dalam ilmu pertanian. Untuk aplikasi arsitektural, pembagian iklim lebih erat hubungannya dengan faktor kenyamanan atau comfort. Dalam hat ini iklim selanjutnya dapat dibagi menjadi empat bagian:

1. Iklim Dingin (Cold Climate)
Masalah utama dari iklim ini adalah kurangnya panas dari radiasi matahari Suhu udara rata-rata -15o C, dengan kelembaban relatif yang rata-rata tinggi selama musim dingin.

2. Iklim Moderat
Iklim ini ditandai dengan variasi panas yang berlebihan dan dingin yang berlebihan pula, namun tidak terlalu menyolok. Suhu udara rata-rata terendah pada musim dingin ialah -15o C dan suhu terpanas adalah sekitar 25o C.

3. Iklim Panas Kering
Iklim ini ditandai dengan panas yang berlebihan, udara kering, suhu udara rata-rata 25o C – 45o C terpanas dan 10o C terdingin disertai dengan kelembaban relatif yang sangat rendah.

4. Iklim Panas Lembab
Iklim ini ditandai dengan panas yang berlebihan disertai dengan kelembaban relatif yang tinggi pula. Suhu udara rata-rata di atas 20o C dengan kelembaban relatif sekitar 80-90 %.

Komponen-komponen Iklim

 

Komponen-komponen iklim terdiri atas:

1. Angin (Air Movement)
Adalah pergerakan udara atau udara yang bergerak. Gerakan mempunyai arah dan kecepatan (v) serta percepatan (a). Angin merupakan gerak akibat/penyeimbang di dalam kumpulan partikel-partikel udara. Apabila sebagian partikel-partikel tersebut mendapat/menerima energi sehingga geraknya semakin cepat – keregangan meningkat dan berat jenis berkurang yang menyebabkan pergolakan volume udara tersebut terhadap partikel yang lain.

2. Kelembaban
Adalah Jumlah kandungan uap air dalam satuan volume udara. Iklim laut ditandai dengan kelembaban tinggi sedangkan iklim kontinental ditandai dengan kelembaban rendah.

3. Curah Hujan
Adalah frekuensi dan banyaknya hujan yang terjadi di suatu daerah.

IKLIM DAN ARSITEKTUR

 

Iklim dan arsitektur adalah bagian dari sains bangunan dan sains arsitektur. Sains bangunan adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara manusia dan lingkungannya. Bangunan dan shelter dalam hal ini berlaku sebagai perubah (modifier) lingkungan luar (outdoor environment) menjadi lingkungan dalam (indoor environment) yang mempunyai atau memenuhi syarat habitasi dan penghunian bagi manusia.

Faktor-faktor yang harus diperhatikan antara lain:
- iklim setempat
- lingkungan panas, suara dan penerangan
- manusia dan cara habitasinya
- sistem lay-out bangunan
- bentuk bangunan
- sistem konstruksi bangunan
- pemilihan material bangunan

Hubungan Iklim dengan Teori Evolusi dan Ekologi Arsitektur

Proses Terjadinya Bentuk
- Form Determinants
- Function
- Context
- Structure
- Form Resolution
- material dan cara penggunaan
- metoda dan konstruksi
- pertimbangan ekonomi dan sumber daya
- estetika

Bentuk dan lingkungannya

Alam memberikan tekanan secara langsung kepada proses terjadinya bentuk semua yang berada di alam ini. Misalnya: bentuk ikan diodon atau landaka. Di daerah dingin bentuk ikan tersebut agak bulat dan padat, karena dengan bentuk ini dapat menyimpan panas lebih lama. Sebaliknya ikan ini di daerah panas berubah bentuknya, menjadi lebih melebar dan pipih, dengan bentuk ini panas yang diterima lebih cepat dilepas, karena adanya lingkungan panas yang berlebihan.

Seperti apa yang telah disebutkan oleh Oliver Lodge: “Ignoratu mootu, Ignoratur Natuna”, yang dapat berarti bahwa perubahan yang konstan sesuai dengan teori transformasi, yaitu apabila “genus” atau spesies yang sama dengan lingkungan yang berbeda akan memberikan pengaruh proporsi yang berbeda pula. Nampak pula dalam hal ini dalam bentuk-bentuk tanaman yang berbeda-beda pada iklim yang berbeda.

Demikian pula proses terjadinya “shape” bangunan, shape yang optimum adalah bentuk yang dapat menerima panas sesedikit mungkin di waktu musim panas, dan mampu menahan panas sebanyak mungkin pada waktu musim dingin.

Bentuk Tata Lingkungan

 

Iklim mempengaruhi bentuk tata lingkungan, hal ini dapat dilihat dari karakteristik tata lingkungan pada beberapa daerah sesuai dengan iklim yang berlaku di tempat tersebut:

-      Untuk daerah beriklim tropis lembab atau panas lembab, jarak antara bangunan mempunyai pengaruh yang sangat besar. Luasan dinding bangunan dengan pembukaan untuk ventilasi sebanyak mungkin berhubungan dengan luar sangat menguntungkan. Hal ini disebabkan karena kenyamanan di daerah tropis lembab hanya dapat dicapai dengan bantuan aliran angin yang cukup pada tubuh manusia. Perancangan landscape harus memperhatikan prinsip kelancaran angin yang mengalir.

-      Sebaiknya untuk di daerah panas kering, luasan dinding bangunan dikurangi sebanyak mungkin untuk tidak berhubungan langsung dengan ruang luar. Antara bangunan dihindari adanya ruang luar, satu sama lain kompak, sehingga sinar matahari sangat sedikit yang menimpa langsung bangunan. Bila harus ada ruang di antara bangunan pun diusahakan agar antara dinding bangunan yang satu dengan yang lain saling membayangi terhadap sinar matahari. Oleh sebab itu kecenderungannya bangunan lebih efisien kalau rendah dan masif.

Oleh sebab itu kepadatan bangunan di daerah tropis lembab kecenderungannya rendah. Kepadatan bangunan tinggi untuk daerah tropis kering. Untuk di daerah dingin, bentuk susunan bangunannya cenderung kompak, padat dan mempunyai luasan jendela yang luas agar dapat menerima panas matahari yang lebih banyak.

Analisa Iklim dalam Arsitektur

 

Untuk mengetahui lebih jauh tentang pengaruh iklim terhadap arsitektur, maka analisa dapat dilakukan, yang meliputi:

1. Analisa Lahan
Analis ini meliputi adaptasi terhadap lingkungan.

2. Analisa Orientasi
Dicari arah yang terbaik agar didapat lingkungan yang sesuai dengan yang disyaratkan.

3. Analisa Bentuk
Meliputi analisa dari rancangan bangunan dan komposisi kelompok bangunan. Design bangunan secara tunggal berpengaruh pada terbentuknya suatu lingkungan dalam bangunan tersebut yang merupakan suatu modifikasi lingkungan luar yang dibentuk oleh kelompok bangunan. Bentuk dari kelompok bangunan ini mempunyai pengaruh pada lingkungan luar yang terjadi. Kepadatan bangunan mempunyai pengaruh besar pada pembentukan iklim lingkungan luar.

4. Analisa Sistem Konstruksi
Sistem konstruksi berpengaruh pada proses modifikasi iklim atau lingkungan luar menjadi lingkungan dalam yang terhuni dengan baik. Dengan analisa-analisa di atas dapat diketahui gradasi pengaruh iklim pada setiap langkah perencanaan.

PENGARUH IKLIM TERHADAP MANUSIA

Fungsi utama dari arsitektur adalah harus mampu menciptakan lingkungan hidup yang lebih baik dengan cara menanggulangi tekanan iklim yang ada. “Stress” yang terjadi harus sesedikit mungkin. Suatu sistem guna mencapai kondisi keseimbangan antara iklim dan arsitektur sulit sekali untuk diketengahkan, sebab dalam hal ini banyak sekali cabang ilmu yang tersangkut.

Usaha untuk menyeimbangkan antara iklim dan arsitektur, dilakukan dengan memanfaatkan unsur-unsur iklim yang ada, seperti angin, suhu udara, dan lain-lain, sehingga akhirnya manusia dapat memperoleh kenyamanan yang diharapkan.

Kenyamanan dapat dikategorikan dalam tiga bentuk, yaitu:
1. Kenyamanan thermal
2. Kenyamanan visual
3. Kenyamanan Audial

Manusia dan Kenyamanan Thermal

 

Agar manusia survive maka keseimbangan panas (thermal balance) harus terjaga baik, yang artinya heat loss (panas yang hilang) harus sama dengan heat production (panas yang dihasilkan) dari tubuh.

Thermal comfort dipengaruhi oleh dua faktor:
1. Faktor fisik (physical environment)
- suhu udara
- kelembaban relatif
- kecepatan angin
2. Faktor non fisik (non physical environment)
- jenis kelamin
- umur atau usia
- pakaian yang dipakai
- jenis aktivitas yang sedang dikerjakan

Di wilayah Indonesia sendiri, khususnya di daerah Jawa, nenek moyang kita sejak zaman purbakala selalu menghadapkan pintu utama rumahnya ke arah selatan atau utara. Orang Minangkabau memilih bentuk atap rumahnya yang tinggi serta curam. Hal ini dilakukan untuk mengisolir teriknya matahari yang berlebihan dan memudahkan pengaturan air hujan yang seringkali jatuh dalam jumlah besar. Rumah-rumah di Kalimantan, Sulawesi, Irian dan Priangan umumnya didirikan di atas tiang-tiang atau umpak. Hal ini baik untuk mengurangi dan menghilangkan kelembaban di dalam ruangan.

Pada dasarnya, ada tiga faktor terpenting yang menyangkut bahan-bahan pemikiran dalam melaksanakan suatu perencanaan bangunan, yaitu:
1. Manusia dengan kebutuhannya
2. Pengaruh iklim
3. Bahan bangunan

Faktor-faktor yang mempengaruhi kenyamanan ruang:
1. Pergerakan udara
2. Suhu udara
3. Kelembaban udara
4. Radiasi

Tingkat Perencanaan Lingkungan Binaan dalam Aspek Kenyamanan Thermal

 

Aspek kenyamanan thermal untuk perencanaan lingkungan binaan mencakup:
1. Eksterior bangunan
2. Interior
3. Selubung bangunan

Perencanaan terhadap masing-masing cakupan di atas berkaitan dengan bentuk bangunan, seperti: ketinggian lantai bangunan, bentuk massa dan dimensi bangunan.

Lingkungan Thermis

 

Faktor penting yang berpengaruh dalam perancangan lingkungan panas untuk bangunan ialah:
1.    Batasan minimum dan maksimum dan kenyamanan thermis (thermal comfort) pemakai bangunan. Misalnya thermal comfort untuk orang Indonesia ialah antara 25,4 – 28,9 derajat Celcius.
2.    Gambaran tentang iklim setempat, yaitu suhu udara, kecepatan angin, kelembaban relatif dan solar radiasi.
3.    Prosedur perancangan serta kelakuan fisik dari material bangunan dan sistem konstruksi bangunan.

Faktor penting yang menentukan respon panas dari bangunan ialah:
1. Kemampuan menyimpan panas dari semua elemen bangunan
2. Kemampuan mengisolasi panas dari semua elemen bangunan
3. Radiasi matahari langsung dan tak langsung
4. Sistem penghawaan
5. Produksi panas dalam ruang, misalnya dari manusia, sistem penerangan.


Faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi udara luar
  1. 1.   Radiasi matahari
    Daerah di sekitar garis khatulistiwa akan memperoleh radiasi matahari lebih besar dan sering sehingga suhu udara daerah tropis relatif lebih tinggi dibanding daerah lain.
    2.   Letak atau ketinggian daerah
    Daerah pantai suhu udara relatif lebih tinggi dibandingkan dengan daerah pegunungan.
    3.   Kepadatan kota
    Jika sangat padat oleh gedung, jalan, sedikit tanaman atau taman kota g suhu udara lebih tinggi dibanding kebalikannya.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi udara dalam

1.   Ketebalan dinding
Makin tebal dinding makin kecil pengaruh suhu udara luar terhadap suhu udara di dalam ruangan.

2.   Bahan bangunan
a)     Berkaitan dengan konduktivitas thermis (k)
b)    Jika ‘k’ kecil g menghasilkan kalor konduksi yang kecil pula.

3.   Jendela kaca
a)     Jenis kaca jendela (bahan, tebal)
b)    Luas jendela
c)    Warna kaca

4.   Atap bangunan
a)     Pada daerah bangunan tropis pengaruh radiasi terbesar terletak pada atap bangunan.
b)    Jenis-jenis atap:
1.   Atap dasar
-      Terdapat pada gedung-gedung bertingkat tinggi terbuat dari beton atau sejenis, dan tergolong pada atap berat.
2.   Atap miring
-      Terdapat pada rumah tinggal biasa dengan bahan dari kayu, seng, asbestos, genting atau aluminium.
-      Antara atap dan langit-langit terdapat ruang kosong (udara), digolongkan pada atap ringan.
-      Inti: atap datar menerima radiasi matahari lebih besar dibanding atap miring.

5.   Warna
a)      Mempengaruhi suhu dalam ruangan yang disebabkan oleh penyerapan radiasi matahari.
b)      Koefisien penyerapan radiasi (L) makin besar (mendekati: 1) untuk warna hitam (gelap) dan sebaliknya.

DAFTAR PUSTAKA

-      Fry, Maxwell and Drew, Jane (1964), Tropical Architecture in The Humid Zone, New York, Reinhold Publishing Corp.
-      F.L. Jeffrey; Climate and Architecture, New York, Reinhold Publishing Corp.
-      Martin, Evans (1980); Housing, Climate and Comfort, London, The Architecture Press.
-      Lippsmeller, George (1994); Bangunan Tropis (terjemahan), Jakarta, Penerbit Erlangga.
-      Olgay & Olgay (1980); Solar Control and Shading Devices
-      Setyo Soetiadji S, Ir, (1986); Anatomi Utilitas, Jakarta, Djambatan
-      Anderson, Bruce (1977); Solar Energy, Fundamentals in Building Design, Mc. Graw Hill Company
-      Boutet, Terry S; Controlling Air Movement, Mc. Graw Hill Book Corp., New York
-      International Passive and Hybrid Cooling Conference, Proceedings; Passive Cooling, University of Del ware
-      Melaragno, Michele (1982); Wind Architectural and Environmental Design, Van Nostrand, New York.
-      Mas Santoso, Dr; Diktat Kuliah Building Science, ITS, Surabaya



Tidak ada komentar:

Poskan Komentar