Oleh Sayyid Habibullah

1. Konsep Desain

World Green Building Council (WGBC) menyatakan definisi terhadap Green Building sebagai berikut: “Green building refers to a structure and using process that is environmentally responsible and resource-efficient throughout building’s life-cycle: from sitting to design, construction-operation, maintenance, renovation, and demolition. This requires close cooperation of the design team, the architects, the engineers, and the client at all project stages.”

Menurut penelitian yang dilakukan oleh U.S. Department Of Energy (DOE) mengenai komposisi penggunaan energi pada bangunan hunian atau Residential Buildings berdasarkan sektor kegiatannya, sektor operasional bangunan yaitu sektor HVAC atau Heating, Ventilation, and Air-Conditioning merupakan sektor yang paling banyak memberikan kontribusi penggunaan energi pada bangunan-bangunan hunian di Amerika Serikat pada tahun 2006. Rincian persebaran kontribusi penggunaan energi dalam sektor kegiatan adalah sebagai berikut:(1) Heating, Ventilation, and Air-Conditioning sebesar 39%, (2) Pencahayaan sebesar 12%, (3) Pemanasan Air sebesar 12%, (4) Elektronik dan Komputer sebesar 9%, (5) Kulkas sebesar 7%, (6) Kebutuhan Memasak sebesar 5%,  (7) Kebutuhan lain-lain sebesar 10%.

Gambar 1. Penggunaan Energi di Amerika Serikat pada bangunan hunian. (Sumber: DOE, 2008 Buildings Energy Data Book, Section 2.1.5, 2008.)

2. Passive Cooling

Salah satu masalah utama yang dihadapi dalam merancang bangunan hunian yang nyaman adalah bagaimana menciptakan desain yang dapat menciptakan suasanya yang sesuai dengan kebutuhan kenyamanan penhuni bangunan. Thermal Comfort atau kenyamanan thermal merupakan salah satu aspek utama dalam menciptakan suasana yang nyaman.Namun aspek ini bukanlah sesuatu yang mudah untuk dicapai tanpa harus mengeluarkan biaya yang mahal atau penggunaan energi yang begitu eksesif. Terutama pada iklim tropis dan berada berdekatan dengan garis khatulistiwa dimana alam akan memaksa matahari untuk mengekspos panas radiasi sepanjang hari, sepanjang tahun. Pendinginan ruangan sebagai salah satu upaya menciptakan ruang yang nyaman menjadi permasalahan yang begitu kompleks. Dengan matahari yang terus menyirami dengan radiasi panas, suhu ruangan dengan mudah dapat mencapai tingkatan diluar zona nyaman manusia.

Secara luas mayoritas bangunan-bangunan kontemporer mencoba mengatasi masalah kenyamanan termal dengan melawan panas dengan menggunakan AC atau pendingin ruangan. Namun tidak selamanya kita dapat bergantung pada pendingin mekanik yang itu meminta biaya yang mahal serta bayaran yang mahal pula pada lingkungan dengan keluarnya senyawa klorin yang terduga menjadi kontributor besar terhadap menipisnya lapisan ozon yang kemudian mengakibatkan pemanasan global.

Pada tahun 1991, Dr. Wolfgang Feist , seorang ahli fisika dari Austria memelopori konsep perancangan kenyaman termal yang inovatif dengan cara yang lebih pragmatis dengan membangun passive house pertama di dunia. Inovasi ini membawa konsep yang baru di dunia arsitektur dengan mengenalkan cara-cara membentuk kenyaman termal dengan cara yang lebih alami. Konsep ini tidak menggunakan pendingin-pendingin mekanis sehingga memberantas biaya-biaya dan energi-energi untuk keperluan pendinginan yang berlebihan. Passive House menghasilkan ultra-low energy buildings atau bangunan-banguan berenergi sangat rendah. Konsep-konsep desain yang kami ambil kemudian kembangkan dari konsep passive house adalah sistem pemantulan radiasi, sistem ventilasi, kemudian sistem pendinginan radiatif.

3. Sistem Pemantulan Radiasi

Salah satu cara terbaik dalam memecahkan masalah adalah dengan menghalangi terjadinya masalah tersebut sejak awal. Sehingga dalam menciptakan kenyamanan thermal yang baik, salah satu strategi efisiennya adalah menghalangi masuknya panas secara berlebihan ke dalam bangunan.

• Dinding

Dinding eksternal merupakan bidang vertikal yang juga menjadi pelindung bangunan dari radiasi panas sinar matahari. Dinding eksternal bukan merupakan sumber masuknya radiasi panas matahari yang menyerap porsi radiasi yang lebih besar dari pada atap, walaupun demikian dinding eksternal tetap menjadi faktor yang menyumbang radiasi panas pada nilai perpindahan termal secara menyeluruh terutama pada bangunan berlantai banyak. Bagian dinding yang paling banyak berpengaruh terhadap kontribusi masuknya radiasi panas sinar matahari ke dalam bangunan merupakan dinding yang menghadap arah angin barat dan timur sehingga terkhusus pada bidang-bidang dinding bagian tersebut memerlukan perlakuan yang harus diperhatikan secara khusus.

Sumber utama dari terakumulasinya panas dalam ruangan adalah radiasi matahari yang terserap oleh atap, dinding, dan jendela, bangunan.^[1] Nilai akumulasi perpindahan termal yang diakibatkan oleh radiasi matahari kedalam bangunan dapat dikalkulasi dengan menghitung Overall Transfer Thermal Value (OTTV) atau Nilai Perpindahan Termal Menyeluruh yaitu merupakan angka yang menunjukkan perolehan panas akibat radiasi matahari yang melewati permeter persegi luas selubung bangunan.

Rumus OTTV Dinding Eksternal:

OTTV_w = A_W x U_W α x TD_Eqw

OTTV = nilai perpindahan termal menyeluruh pada dinding luar yang memiliki arah atau orientasi tertentu.

A_W = luas dinding

U_W = Transmitan termal dinding

α = Absorbsi radiasi matahari

TD_Eq = Perbedaan suhu ekivalen antara sisi luar dan sisi dalam

(sumber: Hong Kong Institute of Architects: “Calculation and Application of OTTV and U-Value”, 2012.)

Dari rumus di atas dapat disimpulkan bahwa nilai absorbsi radiasi matahari merupakan suatu variabel yang berbanding lurus dengan OTTV atau Nilai Perpindahan Termal Menyeluruh. Sehingga jika kita menginginkan perpindahan termal yang sedikit maka dengan mendapatkan nilai absorbsi radiasi matahari yang rendah akan secara langsung mengurangi nilai perpindahan termal menyeluruh tersebut. Nilai absorbsi radiasi matahari merupakan suatu kemampuan menyerap radiasi matahari yang terkandung secara intrinsik pada bahan atau material bangunan yang berbeda-beda dengan nilai yang bebeda-beda pula. Sehingga memilih material bangunan yang memiliki nilai absorbsi radiasi matahari yang rendah merupakan salah satu langkah desain yang dapat mengurangi nilai perpindahan termal menyeluruh pada bangunan.

Selain meninjau pada material bangunan, salah satu pendekatan desain sederhana yang dapat mengurangi nilai absorbsi radiasi matahari sehingga mengurangi nilai perpindahan termal menyeluruh adalah dengan menggunakan warna-warna yang cerah pada permukaan-permukaan yang terekspos secara langsung terhadap radiasi panas sinar matahari. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Department Of Energy National Laboratory U.S. bidang-bidang eksterior bangunan yang berwarna gelap menyerap 70% hingga 90% dari energi radiatif matahari yang mengenai permukaan-permukaan luar bangunan.^[1] Dari Tabel 1.1. yang bersumber pada Badan Standardisasi Nasional, Jakarta, maka kita dapat membandingkan nilai absorbsi radiasi matahari dari warna-warna cat yang berbeda-beda sehingga kita tidak hanya dapat memilih warna demi faktor estetika, namun juga sebagai pertimbangan objektif untuk strategi mendesain bangunan yang nyaman secara termal.

Tabel 1.

Sumber: SNI 6389:2011, tentang konservasi energi selubung bangunan pada bangunan gedung, Badan Standardisasi Nasional, Jakarta.

Berdasarkan Tabel di atas, maka desain pada dinding bangunan kami gunakan pernis putih untuk meminimalisir absorbsi radiasi matahari pada dinding. Selanjutnya hal ini akan mengurangi nilai perpindahan termal menyeluruh.

• Atap

Radiasi matahari yang masuk kedalam bangunan melalui atap merupakan sumber panas bangunan terbesar yang bersumber dari matahari. Hal ini dikarenakan oleh atap merupakan bidang luas yang tegak lurus terhadap sinar matahari secara langsung. Hasil penelitian dari Department Of Energy National Laboratory U.S. mengemukakan bahwa sekitar sepertiga dari panas bangunan yang tidak diinginkan yang berakumulasi di dalam bangunan masuk ke dalam bangunan melalui atap.^[1] Sehingga dengan besarnya porsi radiasi panas matahari yang berpenetrasi melewati atap, maka melakukan pendekatan desain terhadap atap merupakan salah satu pendekatan strategis yang dapat berdampak dalam porsi yang berpengaruh besar terhadap nilai perpindahan termal secara menyeluruh.

Kalkuasi nilai OTTV pada atap serupa dengan kalkulasi OTTV pada dinding, sehingga atap dapat dianggap sebagai bagian dari dinding yang menghadap ke arah vertikal. Pada atap yang berhubungan langsung dengan matahari akan lebih strategis dan dapat mengurangi panas yang masuk ke dalam bangunan jika memilih atap yang berwarna cerah. Pada desain bangunan kami, atap dilapisi dengan pernis putih sebagai cat yang memiliki absorbsi radiasi matahari yang sangat rendah.

Daftar Pustaka

^[1]National Renewable Energy Laboratory (NREL), 1994: “Cooling your home naturally”, DOE National Laboratory U.S., 1994