STUDI SIMULASI ALIRAN UDARA PADA BANGUNAN

Secara Makro kondisi thermal di wilayah Indonesia adalah panas dengan tingkat kelembapan  rata – rata  80% dalam satu tahun, sedangkan rata – rata tingkat kenyaman akan kelembapan yang dibutuhkan manusia adalah berkisar antara 20% – 70%. Didalam beraktifitas, manusia menghasilkan emisi berupa gas dan panas tubuh yang jumlahnya sangat tergantung dengan jenis aktifitas yang dilakukan, dimana emisi – emisi tersebut perlu dikondisikan agar diperoleh hasil yang sesuai dengan tingkat kenyamanan yang dibutuhkan manusia untuk beraktivitas sehingga dengan kondisi diatas dibutuhkan pengkondisian udara di lingkungan sekitar kita, terutama pada interior bangunan dimana manusia sangat membutuhkan kenyamanan untuk beraktifitas.

Salah satu faktor yang dapat dikaji lebih mendalam untuk mengurangi efek dari tingkat kelembapan yang berlebihan adalah dengan mengkondisikan tingkat aliran udara ( air flow ) pada ruang interior. Dalam mengkondisikan aliran udara dalam ruang, kondisi internal ruang maupun ekternal dari ruang atau bangunan memiliki keterkaitan satu sama lain, pada kondisi internal ada dua faktor penting yang perlu diperhatikan yaitu, suhu pada bagian – bagian ruangan dan tekanan udara dalam ruang. Sedangkan pada kondisi eksternal, faktor besar, suhu, kecepatan dan arah datangnya angin kemudian kondisi lingkungan sekitar bangunan memiliki pengaruh pada kualitas dan kuantitas udara yang akan masuk kedalam ruang interior.

Tentunya permasalahan kenyamanan thermal dapat diatasi dengan mudah jika menggunakan sistem pengaturan udara dalam ruang seperti air conditioner, yang dapat mengatur tingkat suhu, kelembapan dan besar aliran angin, namun dengan permasalahan – permasalahan global yang saat ini muncul akibat penggunaan sistem air conditioner  yang tidak optimal, para arsitek sebagai salah satu penentu kebijakan dalam penggunaan sistem dalam bangunan juga memanggul tanggung jawab atas kemungkinan – kemungkinan yang akan terjadi pada masa depan, dengan cara menghasilkan desain yang lebih sustainable.

Salah satu program simulasi yang dalam beberapa tahun belakangan ini mulai dikenal luas adalah CFD ( Computational Fluid Dynamics ), yang dapat digunakan dalam melakukan analisis faktor – faktor yang berpengaruh pada kenyamanan thermal.

 Q. Chen and J. Srebric - " Application of CFD Tools for Indoor  and Outdoor Environment Design"

Bangunan yang menjadi objek studi analisa aliran udara dalam bahasan ini adalah ruang ibadah bangunan Gereja Paroki St. Yohanes Rasul Pringwulung, Yogyakarta. 

Bangunan ini memiliki bukaan ventilasi alami pada sekeliling dinding parameter ruang, dengan luasan kurang lebih 50% dari luasan dinding. Selain itu juga terdapat wall fan yang berfungsi sebagai input udara kedalam bangunan dan exhaust fan. Berikut adalah letak dan arah hembusan angin dari wall fan yang ada pada bangunan.

Berikut adalah gambar model eksisting dan model – model alternatif desain hasil analisa berdasarkan teori-teori penghawaan alami, yang kemudian akan digunakan dalam proses simulasi.

Dari model-model diatas ditentukan titik-titik koordinat analisa nilai kecepatan angin

Berikut adalah hasil-hasil simulasi pada kondisi eksisting dan model-model alternatif desain

 

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Dari hasil simulasi kemudian diperoleh nilai kecepatan aliran udara pada titik-titik analisa sesuai koordinat yang ditentukan sebelumnya beserta perbandingan grafik peningkatan dan atau penurunan nilai dari kondisi eksisting.

________________________________________________________________

Setelah dilakukan simulasi dan rekap data pada titik-titik koordinat analisa dan analisa terhadap grafik sebaran dan tingkat pemerataan kecepatan angin dalam ruangan, maka diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Hasil simulasi terhadap keempat model alternatif menunjukan adanya peningkatan dan penurunan nilai kecepatan angin pada titik – titik analisa dengan model alternatif 4 sebagai model dengan peningkatan nilai terbaik meskipun pada 2 titik analisa mengalami penurunan nilai. Sedangkan jika dilihat dari aspek pemerataan kontur dan pergerakan angin, model alternatif 2 dan 4 dikategorikan cukup baik jika dibandingkan dengan model alternatif 1 dan 3. 
2. Analisa perbandingan hasil simulasi dari kondisi eksisting dan keempat alternatif model menunjukan bahwa model alternatif 4 merupakan model terbaik, dengan penekanan aspek pembanding pada pemerataan kontur dan pergerakan angin serta peningkatan dan penurunan nilai pada titik – titik analisa.
3. Dari keseluruhan proses simulasi dan analisa terhadap hasil simulasi dari keseluruhan model alternatif, dapat diambil kesimpulan bahwa penambahan elemen – elemen mekanis serta pemilihan arah hembusan yang tepat sangat berpengaruh terhadap peningkatan pergerakan aliran udara dalam ruangan.
4. Sebagai suatu program simulasi, CFD dapat sangat membantu bagi perancang dalam proses pengambilan keputusan – keputusan dalam desain, khususnya dalam bidang perancangan ventilasi alami maupun mekanis pada bangunan.

Semoga Bermanfaat.......