BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 KONDISI UMUM LOKASI

2.1.1 Keadaan Geografis

Desa Kanekes merupakan salah satu desa di Kecamatan Leuwidamar,

kabupaten daerah tingkat II Lebak yang berada di Provinsi Banten. Desa ini

terletak pada posisi 6o35‟43”-6

o41‟43” LS dan 106

o12‟49”-106

o16‟1” BT. Desa

Kanekes merupakan desa terluas di Kecamatan Leuwidamar, yaitu mencapai

5.101 Ha. Jenis tanah pada sebagian besar wilayah tersebut merupakan jenis tanah

latosol cokelat. Jenis tanah ini sangat rentan terhadap pembukaan vegetasi

(penutup lahan). Apabila vegetasi tersebut ditebang maka sangat rawan timbulnya

erosi tanah (Solihin 2003, diacu dalam Septiawan 2008).

2.1.2 Iklim

Curah hujan rata-rata tahunan di wilayah Baduy umumnya mencapai 4.000

mm/tahun. Daerah Baduy memiliki curah hujan tertinggi dibandingkan dengan

daerah-daerah lain di Kecamatan Leuwidamar. Sedangkan musim kemarau terjadi

pada bulan Juni-September dan bulan Oktober-Mei terjadi musim hujan. Pada

daerah tersebut juga terdapat bulan-bulan kering dengan curah hujan kurang dari

60 mm dan suhu rata-rata bulanan lebih besar dari 18oC (Purnomohadi 1985,

diacu dalam Septiawan 2008).

2.2 LOKASI PEMUKIMAN BADUY

Pemukiman masyarakat Baduy di Desa Kanekes dibedakan menjadi dua

kelompok, yaitu Baduy Dalam yang terdiri dari Kampung Cibeo, Kampung

Cikertawan, dan Kampung Cikeusik, sedangkan Baduy Luar terdiri dari 59

kampung yang terletak di sekeliling wilayah Baduy Dalam. Sebagian besar

wilayah Baduy merupakan wilayah perbukitan dengan kemiringan lahan yang

cukup curam. Letak pemukiman masyarakat Baduy biasanya berada di daerah

datar di lembah-lembah bukit. Hal ini dimaksudkan supaya terlindung dari angin

ketika terjadi badai. Disamping itu, sebagian besar pemukiman dekat dengan

aliran sungai sehingga memudahkan untuk memenuhi kebutuhan air (Solihin

2003, diacu dalam Septiawan 2008).

Beberapa meter dari wilayah pemukiman biasanya dibangun leuit atau

lumbung padi yang jumlahnya dapat mencapai ratusan buah. Leuit ini merupakan

milik masing-masing pribadi penduduk yang diwariskan secara turun temurun.

Letak leuit agak berjauhan dengan pemukiman dengan maksud apabila terdapat

musibah kebakaran di pemukiman tidak akan sampai menghabiskan leuit

(Septiawan 2008).

2.3 RUMAH DI INDONESIA

Kondisi iklim merupakan salah satu faktor penentu untuk bentuk

bangunan. Masalah utama untuk bangunan di Indonesia adalah pada radiasi

matahari yang berlebih sehingga temperatur di dalam bangunan tinggi. Penentuan

jenis material dan arah orientasi bangunan yang tepat akan dapat mengatasi

masalah tersebut. Orientasi bangunan yang tepat adalah Utara-Selatan

(Surjamanto 2000).

Beberapa daerah di Indonesia memiliki curah hujan dan kelembaban yang

tinggi yang berpengaruh terhadap bangunan. Menurut Surjamanto (2000),

kelembaban yang tinggi biasanya diatasi dengan meninggikan lantai rumah seperti

pada rumah-rumah di Sumatera (makin ke daerah Timur, lantai semakin turun).

Curah hujan yang tinggi diatasi dengan model atap yang curam sehingga air hujan

dapat cepat turun dan tidak sempat meresap. Pada rumah di daerah tropis basah,

dinding perlu memiliki lubang agar udara dapat mengalir dan mengurangi

kelembaban udara dalam ruangan, sehingga mempermudah penguapan.

Pentingnya lubang pada bangunan agar udara dapat mengalir di dalam seluruh

ruangan minimal setinggi badan manusia.

2.4 RUMAH TRADISIONAL DAN MODERN

Rumah tradisional dan Modern walaupun memiliki fungsi yang sama

sebagai naungan namun terdapat beberapa perbedaan dilihat dari segi penggunaan

bentuk, material bangunan, dan penataan denah. Rumah tradisional merupakan

rumah dengan bentuk dan konstruksi yang telah diwariskan secara turun temurun.

Material yang dipergunakan pada rumah tradisional adalah material yang berasal

dari alam dengan konstruksi ringan yang kapasitas panasnya rendah. Pada rumah

Modern material yang digunakan umumnya adalah batu dan semen (Surjamanto

2000).

Tata ruangan untuk rumah tradisional memiliki bentuk menyebar

sedangkan rumah Modern tersusun rapih dengan jarak antar rumah yang saling

berdekatan. Bentuk tatanan rumah yang acak menjamin kecepatan angin pada

rumah di bagian akhir akan tidak mengalami pengurangan. Pada tatanan rumah

Modern yang disusun berbaris akan menghalangi aliran angin (Surjamanto 2000).

Gambar 1. Tata ruang rumah tradisional dengan Modern.

Rumah tradisional memiliki serambi yang lebar sehingga areal vertikal

rumah yang terekspose lebih sedikit. Pada rumah Modern sinar matahari masuk

secara langsung (Surjamanto 2000).

Gambar 2. Bagian yang terkena matahari.

2.5 RUMAH TRADISIONAL JAWA BARAT

Orang Sunda merupakan masyarakat yang umumnya berdomisili di daerah

Jawa Barat. Daerah asal orang Sunda tersebut biasa juga sebut dengan sebutan

Tanah Pasundan. Umumnya pemukiman untuk masyarakat Jawa Barat ada yang

menyebar dan ada pula yang berkelompok. Secara tradisional rumah orang Sunda

berbentuk panggung yang tingginya 0.5-0.8 meter atau 1 meter di atas permukaan

tanah. Pada rumah-rumah yang sudah tua usianya, tinggi kolong ada yang

mencapai 1.8 meter, karena digunakan untuk tempat mengikat binatang-binatang

peliharaan seperti sapi, kuda atau untuk menyimpan alat-alat pertanian seperti

cangkul, bajak, garu dan sebagainya. Untuk menaiki rumah disediakan tangga

yang disebut Golodog terbuat dari kayu atau bambu, biasanya tidak lebih dari tiga

anak tangga. Golodog berfungsi pula untuk membersihkan kaki sebelum naik ke

dalam rumah (Halimah 2007).

Rumah-rumah orang Sunda memiliki nama yang berbeda-beda tergantung

pada bentuk atap dan pintu rumahnya. Secara tradisional ada atap yang bernama

suhunan jolopong, tagong anjing, badak heuay, perahu kemureb dan jubleg

nangkub dan buka pongpok. Ruangan-ruangan yang ada pada bangunan rumah

tradisional pada umumnya terdiri atas :

1. Tepas (ruang depan)

2. Tengah imah (ruang tengah/ruang keluarga)

3. Pangkeng (kamar tidur)

4. Pawon (dapur)

5. Goah/padaringan (tempat menyimpan beras)

6. Kamar cai (kamar mandi).

2.6 KENYAMANAN TERMAL

Kenyamanan dikategorikan dalam tiga bentuk yaitu kenyamanan termal,

kenyaman visual, dan kenyamanan audio (Surjamanto 2000). Fanger (1972) diacu

dalam Heerwagen (2004) menyatakan bahwa kenyamanan termal adalah suatu

kondisi yang menyatakan kepuasan terhadap lingkungan termal di sekitar. Yaglou

(1968) diacu dalam Heerwagen (2004) menyatakan bahwa kenyamanan termal

adalah kondisi udara yang nyaman dimana seseorang dapat mengatur

keseimbangan yang normal antara produksi dan kehilangan panas (heat loss),

pada suhu tubuh yang normal tanpa mengeluarkan keringat.

Kenyamanan termal erat kaitannya dengan kenyamanan fisiologis

manusia. Menurut Priyono (2001), ketidaknyamanan fisiologis yang dirasakan

setiap orang sangatlah kualitatif dan relatif.

Parameter-parameter yang mempengaruhi kenyamanan termal adalah

faktor lingkungan (suhu, kelembaban, tingkat radiasi, dan angin) dan faktor

pribadi (aktivitas, jenis pakaian, jenis kelamin, bobot badan) (Heerwagen 2004).

Gambar 3. Daerah kenyamanan (Frick 2007).

Standart-standart Internasional yang berhubungan dengan kenyamanan

termal adalah ISO/TC 159 SC5 mengenai Ergonomics of the Physical

Environment: Summary of work. Standart kenyamanan termal utamanya adalah

ISO 7730 yang berdasarkan pada Predicted Mean Vote (PMV) dan Predicted

Percentage of Dissatisfied (PPD). PMV merupakan index yang dikenalkan oleh

Professor Fanger dari University of Denmark yang mengindikasikan sensasi

dingin (cold) dan hangat (warm) yang dirasakan oleh manusia pada skala +3

sampai -3. PMV berhubungan dengan 6 parameter dan merupakan nilai rata-rata

yang menggambarkan bagaimana yang dirasakan oleh orang banyak mengenai

cold dan warm. Perbedaan individual dihubungkan dengan hubungan antara PMV

dan PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) (Anonim 2008).

Tabel 1. Hubungan antara PMV, PPD, dan sensasi

Sumber : Anonim, 2008.

Gambar 4. PMV vs PPD.

Nilai PPD sebesar 0% secara teoritis tidak akan tercapai mengingat adanya variasi

individu dalam kelompok seperti halnya kurus, gemuk, dan sebagainya (Sutanto

2007).

2.7 FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KENYAMAN TERMAL

Kenyamanan termal saat ini dikembangan melalui dua pendekatan yaitu

pendekatan statik dan pendekatan adaptif.

2.7.1 Suhu dan Kelembaban (RH)

Suhu udara dibedakan menjadi dua macam yaitu suhu udara biasa (air

temperature) dan suhu radiasi. Kelembaban udara adalah kandungan uap air di

dalam udara. Persentase yang menunjukkan besar kelembaban udara didapat dari

perbandingan antara keadaan kenyataan uap air dan jumlah maksimum uap air

yang dapat dikandung oleh udara pada kondisi ruang dan suhu yang sama (Frick

2007).

Manusia merupakan makhluk berdarah panas yang suhu tubuhnya akan

selalu tetap dalam kondisi lingkungan yang berubah-ubah. Panas tubuh manusia

harus tetap dijaga pada suhu 37oC (Priyono 2004). Di daerah subtropics menurut

Neufert suhu ruangan yang paling nyaman bagi manusia dalam posisi istirahat

ialah antara 18-20oC dan pada waktu bekerja antara 15-18

oC sesuai dengan

gerakannya. Kelembaban yang nyaman bagi manusia antara 50-60%. Menurut

Frick (2007) kelembaban udara yang nyaman bagi manusia adalah 30%-70%.

Kelembaban udara dalam ruangan yang terlalu tinggi akan menimbulkan

pembentukan air keringat, benih penyakit, jamur, dan pengalihan dingin

pembusukan.

Standart kenyamanan termal di Indonesia yang berpedoman pada standar

Amerika [ANSI/ASHRAE 55-1992] merekomendasikan suhu nyaman 22.5-26oC

pada suhu operasi (To), atau disederhanakan menjadi 24oC + 2

oC To, atau

rentang antara 22oC To hingga 26

oC To (Karyono 2001). Surjamanto (2000)

menyatakan bahwa suhu yang nyaman untuk orang Indonesia ialah antara 25.4-

28.9oC. Berdasarkan penelitian CEP Brookes dikutip oleh Olgyay dalam Karyono

(2001) menyatakan bahwa masyarakat yang tinggal di kawasan tropis mencapai

tingkat nyaman pada suhu udara 23.4oC-29.4

oC, dan pada kelembaban 30-70%.

Suhu udara dalam ruangan yang panas dan lembab menyebabkan keringat

tidak dapat berevaporasi, kulit tubuh tetap basah, dan panas tubuh meningkat.

Kondisi seperti ini dirasakan sebagai bentuk ketidaknyamanan (discomfort).

Tanda-tanda ketidaknyamanan terjadi secara bertahap, antara lain: tubuh akan

merasa gerah karena kulit basah oleh keringat, terjadi stress, tubuh lesu,

penurunan gairah kerja, dan timbulnya perasaan jengkel (Priyono 2004).

2.7.2 Pergerakan Udara

Pergerakan udara merupakan aspek penting untuk kenyamanan termal,

terlebih di daerah panas, seperti di daerah tropis. Di daerah dingin pergerakan

udara tidak terlalu berpengaruh. Pergerakan udara atau angin yang menyapu

permukaan kulit mempercepat pelepasan panas secara konveksi (Frick 2007).

Pergerakan udara di dalam ruangan dapat diakibatkan oleh angin ataupun

oleh perbedaan suhu pada bagian yang terkena matahari dengan bagian yang

ternaungi. Angin dan penyegaran udara silang (cross-ventilation) merupakan

udara bergerak yang menghasilkan penyegaran terbaik. Proses penyegaran

tersebut dapat menurunkan suhu pada kulit manusia (Frick 2007).

Tabel 2. Kecepatan angin

Kecepatan Angin

(m/detik)

Pengaruh Atas Kenyamanan Efek Penyegaran

(Pada Suhu 30oC)

< 0.25 Tidak dapat dirasakan 0oC

0.25 – 0.5 Paling nyaman 0.5 – 0.7oC

0.5 – 1 Masih nyaman, tetapi gerakan udara dapat

dirasakan 1.0 – 1.2

oC

1 – 1.5 Kecepatan maksimal 1.7 – 2.2oC

1.5 – 2 Kurang nyaman, berangin 2.0 – 3.3oC

> 2 Kesehatan penghuni terpengaruhi oleh

kecepatan angin yang tinggi 2.3 – 4.2

oC

Sumber : Frick, 2007.

2.7.3 Laju Metabolisme

Laju metabolisme untuk tiap individu bervariasi tergantung dari jenis

aktivitas yang dilakukannya, jenis kelamin, tinggi dan berat badan. Laju

metabolisme dinyatakan dalam satuan „met‟ (metabolic rate atau laju

metabolisme), yang didefinisikan sebagai laju metabolisme per satuan luas tubuh

manusia dalam keadaan istirahat (duduk dan diam). Nilai 1 met setara dengan

58.15 W/m2 permukaan tubuh dan luas permukaan tubuh untuk orang dewasa

normalnya adalah 1.7 m2 (Heerwagen 2004).

2.7.4 Jenis/Tahanan Panas Pakaian (Clothing Insulation, clo)

Jenis pakaian yang dipakai seseorang akan berpengaruh pada pertukaran

panas pada tubuh dengan lingkungan. Pakaian yang dikenakan akan menghambat

proses pelepasan panas dari tubuh ke lingkungan sekitar.

2.8 VENTILASI ALAMIAH

Ventilasi merupakan salah satu dari beberapa metode yang digunakan

untuk mengontrol lingkungan di dalam bangunan yang mencakup dua fungsi

utama yaitu mengkontrol temperatur dan kelembaban di dalam bangunan.

Ventilasi sangatlah penting untuk mengatur kecukupan oksigen dan untuk

memindahkan gas-gas lain, debu, dan bau (Bengtsson 1986).

Ventilasi alamiah merupakan pergerakan udara melalui lubang bangunan

yang terbuka oleh penggunaan gaya alamiah yang dihasilkan oleh angin dan

perbedaan suhu. Kesederhanaan sistem, biaya awal yang murah dan biaya energi

yang rendah merupakan faktor utama yang membuat tipe ventilasi ini sering

digunakan. Bagaimanapun juga, ventilasi yang tergantung gaya alamiah ini

memiliki sifat yang berbeda-beda dan memiliki banyak keterbatasan. Faktor yang

berpengaruh adalah cuaca, lokasi geografis, daerah, penghalang angin,

persyaratan lingkungan, dan lainnya yang harus diperhatikan dalam perancangan

sistem ventilasi alamiah dan pengaturan-pengaturan selanjutnya (Hellickson

1983). Ventilasi alam seperti bukaan pada dinding sangatlah diperlukan untuk

memperlancar angin dan pengudaraan ruangan.

Ventilasi untuk memenuhi kebutuhan kesehatan tidak tergantung dari

keadaan cuaca. Hal ini akan dipengaruhi perancangan lubang ventilasi dimana

diperlukan lubang ventilasi yang harus mutlak harus ada untuk memenuhi

kebutuhan kesehatan, dan lubang ventilasi yang bukaanya dapat diatur sesuai

kondisi diluar ruangan untuk membantu memenuhi kebutuhan kenyamanan

termal. Dalam iklim tropis lembab pada siang hari sering terjadi laju aliran udara

yang melebihi kebutuhan ventilasi untuk kesehatan, tetapi meskipun demikian

tidak mampu untuk memenuhi kebutuhan kenyamanan termal karena terlalu

banyaknya panas yang harus dipindahkan ke luar ruangan (Soegijanto 1999).

Pada hakekatnya ventilasi memliki tiga fungsi yaitu (Sangkertadi 1999):

1) Fungsi kesehatan : untuk memenuhi kebutuhan pergantian udara bersih pada

suatu ruangan (terdapat ketentuan WHO yang mensyaratkan angka pergantian

udara minimal pada setiap tipe ruangan).

2) Fungsi pendinginan ruang : diharapkan bahwa udara segar dan bersuhu lebih

rendah dari pada suhu udara dalam ruang, dapat menghambat naiknya suhu

udara dalam ruang melalui proses konveksi.

3) Fungsi kenyamanan aerotermal : melalui hembusan angin pada kulit manusia,

diharapkan adanya peningkatan kenyamanan melalui proses evaporasi

keringat pada kulit manusia.

2.9 PINDAH PANAS

Pindah panas merupakan proses perpindahan energi ketika dua buah

sistem atau lebih dengan temperatur yang berbeda mengalami kontak. Hal ini

berdasarkan pada hukum pertama termodinamika “energi tidak dapat

diciptakan atau dihancurkan melainkan hanya berubah dari satu bentuk

kebentuk lainnya”. Proses pindah panas dapat dibedakan menjadi 3 macam yaitu

konveksi, konduksi, dan radiasi (Kreith 1976).

2.10 COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

Computational Fluid Dynamics (CFD) adalah suatu sistem analisis yang

meliputi aliran fluida, pindah panas dan massa, serta fenomena lain seperti reaksi

kimia dengan menggunakan simulasi berbasis komputer. CFD telah digunakan

sejak tahun 1960 untuk mendesain mesin jet dan aircraft. CFD merupakan

pemanfaatan komputer untuk memprediksi secara kuantitatif apa yang terjadi

pada saat fluida mengalir sehingga prediksi aliran fluida pada berbagai sistem

dapat dilakukan dengan biaya murah dan waktu relatif singkat dibandingkan

dengan metode eksperimen. Program CFD harus dapat menyelesaikan persamaan

yang mengatur aliran fluida untuk memprediksi aliran fluida pada kondisi tertentu

sehingga pemahaman tentang sifat-sifat dasar aliran fluida sangat penting. Metode

CFD menggunakan analisis numerik yang terdiri atas persamaan keseimbangan

massa, momentum dan energi, sehingga penyelesaian persamaan untuk benda dua

atau tiga dimensi lebih cepat dan dapat dilakukan secara simultan/bersamaan.

2.10.1 Komponen Utama CFD

CFD mengandung tiga komponen utama, yaitu: pre-processor, solver, dan

post-processor.

1) Pre-processor

Pre-processing merupakan tahapan awal dalam membangun dan

menganalisa dengan menggunakan teknik CFD. Pada tahapan ini dilakukan

pendefinisian masalah dengan membentuk geometri. Hal-hal yang dilakukan pada

tahap ini meliputi:

a. Mendefinisikan geometri dari daerah yang dianalisis

b. Penentuan jenis aliran (eksternal atau internal)

c. Pemilihan fenomena kimia dan fisik yang diperlukan seperti gravitasi,

kecepatan angin, jenis material, dan sebagainya.

d. Menentukan sifat-sifat fluida (konduktivitas, viskositas, massa jenis,

panas jenis, dan sebagainya)

e. Penentuan mesh

f. Penentuan domain

g. Menentukan kondisi batas yang sesuai

h. Menentukan goal atau keluaran yang ingin dicapai

Pemecahan masalah aliran (kecepatan, tekanan, temperatur, dan lain-lain)

didefinisikan pada titik (nodal) di dalam tiga sel. Ketepatan CFD dibentuk oleh

sejumlah sel dalam grid. Secara umum semakin besar jumlah sel maka ketelitian

hasil pemecahan akan semakin baik. (Tuakia 2008, diacu dalam Ni‟am 2008).

2) Solver

Proses pada solver merupakan proses pemecahan dalam CFD secara

matematika melalui analisis numerik tiga dimensi dengan metode volume melalui

pemisalan variabel-variabel aliran yang belum diketahui ke dalam fungsi-fungsi

sederhana, diskretisasi dengan cara menggantikan pemisalan tadi menjadi

persamaan aliran atur dan menguraikan persamaan matematis tersebut dan

menyelesaikan persamaan matematis tersebut dengan metode iterasi (membuat

sebuah tebakan nilai variabel-variabel dan terus dilakukan sampai selisih antara

ruas kiri dengan ruas kanan persamaan mendekati nol (konvergen)). Solution

adalah tahap penyelesaian masalah berupa proses iterasi hingga mencapai harga

yang diinginkan atau mendekati nol (konvergen).

3) Post-processor

Tahapan terakhir adalah menampilkan dalam post-processing seluruh hasil

dimana dilakukan pada tahapan sebelumnya yang meliputi:

a. Tampilan geometri domain dan grid

b. Plot vektor

c. Plot permukaan 2D dan 3D

d. Tracking partikel

e. Manipulasi pandangan

f. Output berwarna