Mahasiswa :

Dian Pramita Eka Laksmiyanti / 3210204003

Dosen Pembimbing : Ir. IGN Antaryama, Ph.D Dr. Ir. V. Totok Noerwasito, MT

Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya (2013)

LATAR BELAKANG

1 Permasalahan penggunaan energi di Indonesia

2 Terdapat keterkaitan antara energi dengan bentuk dan material bangunan

3

Karakteristik bangunan bertingkat

RUMUSAN MASALAH

1 Bagaimana kinerja energi pendinginan pada bangunan bertingkat menengah?

2 Bagaimana bentuk dan material bangunan bertingkat menengah yang efisien

terhadap penggunaan energi pendinginan?

TINJAUAN PUSTAKA

Yeang (1996) Bentuk bangunan dan material merupakan salah satu faktor yang

mempengaruhi besarnya energi pada sebuah bangunan

Crawford dkk

(2010) Bentuk bangunan akan mempengaruhi struktur, konstruksi dan

material yang akhirnya juga akan berpengaruh terhadap energi, baik

terhadap embodied energy maupun energi operasional bangunan.

Markus & Moris

(1980) Semakin kecil s/v ratio maka makin kecil permukaan bangunan yang

merambatkan panas ke dalam bangunan sehingga makin kecil pula

beban pendinginan bangunan.

Depecker

(2001) Konsumsi energi berbanding lurus dengan kekompakan modul

Zefros (2012) Geometri bangunan juga akan mempengaruhi beban pendinginan.

Bangunan prismatik dan bangunan dengan dinding bersudut akan

memiliki beban pendinginan yang berbeda walaupun s/v ratio yang

dimiliki sama

TINJAUAN PUSTAKA

Gratia & Herde

(2003) Penebalan insulasi pada dinding hanya memiliki sedikit pengaruh jika

dibandingkan dengan merubah bentuk bangunan itu sendiri

Priatman

(2000)

Bangunan dengan bentuk yang berbeda, akan berbeda pula

kombinasi material yang digunakan

Evaluasi

efisiensi energi

Kristensen (2010) menjelaskan bahwa negara negara Asia Tenggara

menggunakan standart EEI (Energi Efficient Index) sebesar 200

kWh/m2/Tahun

BPPT (2009) menetapkan pembagian prosentase penggunaan

energi dalam bangunan perkantoran sebagai berikut: 47% untuk AC,

25% untuk pencahayaan, 22% elevator, dan 6% untuk peralatan lain.

SNI 03-6389-2000, untuk Indonesia OTTV maksimal untuk tower

adalah 35 W/m2

METODE PENELITIAN

Tujuan Penelitian: merumusan kombinasi material yang efisien pada bangunan

bertingkat menengah

Paradigma Postpositivistik Metode Eksperimen

Variabel

Variabel bebas : Bentuk, Material

Variabel terikat : Efisiensi energi pendinginan

Simulasi

Bentuk Jumlah %

Persegi 3 11,11

Persegi panjang 17 62,96

Lingkaran 0 0,00

Oktagon 2 7,41

H 1 3,70

L 2 7,41

Modifikasi persegi 2 7,41

stratified random sampling

Persegi panjang prismatik, L prismatik, H

prismatik, oktagon prismatik, persegi

prismatik dan persegi panjang wedding

cake.

Rancangan Eksperimen

Base case Geometri : Persegi panjang prismatik Volume : 14.756m3

w/l ratio : 1:1,7

WWR : 20%

Orientasi : utara-selatan

Material : Bata konvensional dan clear glass

Perlakuan 1 :

Bentuk

Rancangan Eksperimen

Perlakuan 2 :

Material

Dinding Jendela

Base Case a Clear glass 6mm

b Stopsol dark blue

c Double clear glass

d low-e

e Double low-e

f Clear glass 6mm

g Stopsol dark blue

h Double clear glass

i low-e

j Double low-e

k Clear glass 6mm

l Stopsol dark blue

m Double clear glass

n low-e

o Double low-e

p Clear glass 6mm

q Stopsol dark blue

r Double clear glass

s low-e

t Double low-e

Kategori Kode

Bata ringan

plester +

polyurethane

board

Material

Bata plester

Bata ringan

plester

Bata ringan

plester +

Aluminium

cladding

Treatment

HASIL PENELITIAN

Analisa Data Iklim

20

30

40

50

60

70

80

90

Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Aug Sep Okt Nov Des

Temperatur tinggi

Radiasi tinggi

sQc tinggi

sQs tinggi

Indoor

temp.

tinggi

Pengaruh Iklim pada Bangunan Bertingkat

Luas dinding besar

Luas dinding besar

HASIL PENELITIAN

Kinerja Energi

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1 2 3 4 5 6 7

kWh

Model

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

1 2 3 4 5 6 7

Be

ban

Pe

nd

ingi

nan

(k

Wh

/Tah

un

)

Model

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1 2 3 4 5 6 7

Day

a lis

trik

(

kWh

/m²/

tah

un

)

Model

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1 2 3 4 5 6 7

Luas

Lan

tai (

m²)

Model

HASIL PENELITIAN

Pengaruh Bentuk terhadap Beban Pendinginan

55.000

60.000

65.000

70.000

75.000

80.000

0,15 0,20 0,25 0,30

Be

ban

Pe

nd

ingi

nan

(k

Wh

/tah

un

)

s/v ratio

0,21

0,24

0,27

0,18

0,21

0,23

0,30

1 2 3 4 5 6 7

400

500

600

700

800

900

1.000

1.100

1.200

1.300

1500 2000 2500 3000 3500

sQc

(kW

h)

Luas Dinding (m²)

2476

2749

3443

1781

2566

2701

2786

1 2 3 4 5 6 7

• s/v ratio kecil belum tentu memiliki beban

pendinginan kecil

• Beban pendinginan bangunan

dipengaruhi oleh luas dinding total dan

perbandingan luas dinding terhadap

selubung

• Makin besar luas dinding barat makin

besar sQs

HASIL PENELITIAN

Pengaruh Bentuk terhadap Energi Pendinginan

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

0,17 0,22 0,27

Day

a Li

stri

k

(kW

h/m

²/Ta

hu

n)

s/v ratio

0,21

0,24

0,27

0,18

0,21

0,23

0,30

1 2 3 4 5 6 7

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

1500 2000 2500 3000 3500

Day

a Li

stri

k (

kWh

/m²/

tah

un

)

Luas Dinding (m²)

2476

2749

3443

1781

2566

2701

2786

1 2 3 4 5 6 7

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

400 500 600 700 800 900 1000

Day

a lis

trik

(k

Wh

/m²/

Tah

un

)

Luas Lantai

608

730

606

914

529

936

527

1 2 3 4 5 6 7

Dengan volume yang sama bangunan yang lebar

dan pendek akan lebih baik dibanding bangunan

tinggi dengan luas lantai kecil.

HASIL PENELITIAN

Pengaruh Material Dinding terhadap Energi Pendinginan

0,00200,00400,00600,00800,00

1000,001200,001400,00

Bata Plester bata ringanplester

bata ringan +aluminium

cladding

Bata ringan +panel insulasi

sQc

(kW

h)

Material Dinding

Model 1 Model 2 Model 3 Model 4

Model 5 Model 6 Model 7

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800

sQc

(kW

h)

A opaque wall (m2)

Bata Plester bata ringan plester

bata ringan + aluminium cladding Bata ringan + panel insulasi

406080

100120140160180200

Bata Plester bata ringanplester

bata ringan +aluminium

cladding

Bata ringan +panel insulasi

sQs

(kW

h)

Material Dinding

Model 1 Model 2 Model 3 Model 4

Model 5 Model 6 Model 7

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40

sQs

(kW

h)

A opaque (barat+timur)/S

Bata Plester bata ringan plester

bata ringan + aluminium cladding Bata ringan + panel insulasi

Model 1

(Base

case) Model 2 Model 3 Model 4 Model 5 Model 6 Model 7

Luas dinding

tidak tembus

cahaya 1.980,41 2.199,25 2.754,45 1.425,10 2.053,01 2.160,99 2.228,98

Properti material opaque wall

a. Bata plester

b. Bata ringan

c. Bata ringan

dengan cladding

d. Bata ringan

dengan panel

insulasi

sQc

a. Bata plester 579,65 739,70 1.253,86 525,36 661,26 880,14 798,40

b. Bata ringan 590,94 753,71 1.268,69 528,06 667,47 850,66 803,08

c. Bata ringan dengan cladding295,08 348,46 609,82 223,97 283,13 414,37 409,78

d. Bata ringan dengan panel insulasi275,59 320,13 587,89 207,07 256,26 383,86 384,46

sQs

a. Bata plester 104,16 113,83 173,34 90,88 127,70 119,33 85,72

b. Bata ringan 104,11 113,83 180,51 84,47 129,35 121,86 88,47

c. Bata ringan dengan cladding75,40 91,83 136,51 60,27 104,60 94,64 72,52

d. Bata ringan dengan panel insulasi71,39 80,83 134,31 60,27 101,30 87,98 68,12

Beban pendinginan

a. Bata plester 65.688,48 69.502,85 76.788,02 59.988,30 63.888,20 73.305,60 73.219,46

b. Bata ringan 66.315,05 75.178,18 83.981,55 60.490,69 69.186,33 78.883,22 77.823,90

c. Bata ringan dengan cladding48.780,49 52.769,40 55.879,26 48.826,22 48.257,34 56.775,79 39.638,62

d. Bata ringan dengan panel insulasi47.610,94 53.749,16 54.099,84 48.089,76 46.931,46 55.379,99 38.486,32

Energi Pendinginan

a. Bata plester 141,79 124,95 166,26 86,15 158,50 102,78 145,65

b. Bata ringan 143,14 135,15 181,84 86,88 171,64 110,60 193,80

c. Bata ringan dengan cladding105,29 94,87 120,99 70,12 119,72 79,61 98,71

d. Bata ringan dengan panel insulasi102,77 96,63 117,14 69,07 116,43 77,65 95,84

Kinerja

Energi

Variabel Parameter

Material

Dinding

Dinding bata plester, U-value = 3,02W/mK, Dcr factor = 0,83, Abs = 0,3

Dinding bata ringan plester, U-value = 2,34W/mK, Dcr factor = 0,92, Abs =

0,3

Dinding bata ringan dengan cladding, U-value = 0,41W/mK, Dcr factor =

0,69, Abs = 0,26

Dinding bata ringan dengan panel insulasi, U-value = 0,22W/mK, Dcr factor

= 0,65, Abs = 0,28

• Semakin luas bidang dinding pada

sebuah bangunan, bangunan

tersebut memerlukan material

dinding dengan u-value dan

decrement factor makin kecil.

• Bangunan dengan luas dinding barat

dan timur besar juga memerlukan

dinding dengan u-value, decrement

factor, absorbtance dan Rso yang

lebih kecil.

HASIL PENELITIAN

Pengaruh Material Kaca terhadap Energi Pendinginan

0,00200,00400,00600,00800,00

1000,001200,001400,00

Clear glass6mm

Stopsol darkblue

Doubleclear glass

low-e Double low-e

sQc

(kW

h)

Material Kaca

Model 1 Model 2 Model 3Model 4 Model 5 Model 6Model 7

200

400

600

800

1000

1200

1400

300 400 500 600 700 800

sQc

(kW

h)

Luas Kaca

Clear glass 6mm Stopsol dark blue Double clear glass

low-e Double low-e

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0,022 0,032 0,042 0,052 0,062 0,072 0,082 0,092 0,102

sQs

(kW

h)

A glass (barat+timur)/S

Clear glass 6mm Stopsol dark blue Double clear glass

low-e Double low-e

0

50

100

150

200

Clear glass6mm

Stopsol darkblue

Double clearglass

low-e Double low-e

sQs

(kW

h)

Material Kaca

Model 1 Model 2 Model 3 Model 4

Model 5 Model 6 Model 7

Model 1

(Base

case) Model 2 Model 3 Model 4 Model 5 Model 6 Model 7

Luas dinding

tembus cahaya 1.980,41 2.199,25 2.754,45 1.425,10 2.053,01 2.160,99 2.228,98

Properti material fenestration wall

a. Clear glass

b. Stopsol

c. Double clear

glass

d. Low-e

e. Double low-e

sQc

a. Clear glass 579,65 739,70 1.253,86 525,36 661,26 880,14 798,40

b. Stopsol 593,67 754,49 1.259,40 541,08 721,90 954,67 813,40

c. Double clear glass 412,34 646,28 944,07 440,95 595,13 788,34 703,72

d. Low-e 413,05 647,06 949,85 431,61 588,52 789,11 704,51

e. Double low-e 332,93 558,31 829,34 380,33 502,55 701,90 614,56

sQs

a. Clear glass 104,16 113,83 173,34 90,88 127,70 119,33 85,72

b. Stopsol 55,45 49,19 121,01 31,13 72,34 47,24 30,82

c. Double clear glass 92,10 88,64 158,20 74,17 118,99 107,49 70,97

d. Low-e 44,25 35,99 101,02 27,69 68,19 33,49 28,55

e. Double low-e 48,49 38,64 102,26 27,69 72,34 38,82 28,29

Beban pendinginan

a. Clear glass 65.688,48 69.502,85 76.788,02 59.988,30 66.888,20 73.305,60 73.219,46

b. Stopsol 66.850,79 70.500,98 78.048,34 54.231,09 67.819,99 74.286,36 58.194,65

c. Double clear glass55.713,49 63.284,78 68.907,77 46.830,38 61.006,22 67.111,18 57.175,63

d. Low-e 55.764,85 63.337,30 68.974,12 46.883,61 61.055,25 67.162,82 57.209,69

e. Double low-e 49.970,83 57.348,50 61.408,99 40.816,83 55.467,52 53.328,38

Energi Pendinginan

a. Clear glass 141,79 124,95 166,26 86,15 165,94 102,78 182,34

b. Stopsol 144,30 126,74 168,99 83,58 168,25 104,16 135,05

c. Double clear glass 120,26 113,77 149,20 82,11 151,35 94,10 116,62

d. Low-e 120,37 113,87 149,34 82,16 151,47 94,17 116,75

e. Double low-e 107,86 103,10 132,96 76,59 137,61 85,92 101,64

Kinerja

Energi

Variabel Parameter

Material

Dinding

Clear glass, u-value = 6W/mK, asg = 0,47

Stopsol, U-value = 6,38 W/mK, asg = 0,15

Double clear glass, u-value = 3,6W/mK, asg = 0,42

Double low-e, u-value = 1,34 W/mK, asg = 0,12

Low-e, u-value = 3,62 W/mK, asg = 0,11

• Merubah base case menjadi model 4

menyebabkan bangunan menjadi efisien

dengan material kaca apapun

• Merubah base case menjadi model 6

dengan mengganti material kaca

menggunakan double low-e akan

menjadikan bangunan tersebut efisien

Pengaruh Kombinasi Material Dinding dan Kaca terhadap Energi Pendinginan

Dinding Jendela

a Clear glass 6mm 55,61 55,55 57,98 56,90 57,13 55,78 43,66

b Stopsol dark blue 42,53 42,50 43,65 43,14 43,25 42,61 37,23

c Double clear glass 45,79 45,75 47,47 46,71 46,87 45,92 37,51

d low-e 50,21 50,16 52,30 51,35 51,55 50,36 39,75

e Double low-e 38,59 38,56 39,81 39,26 39,37 38,68 43,56

f Clear glass 6mm 54,85 54,79 57,22 56,15 56,37 55,03 42,90

g Stopsol dark blue 41,77 41,74 42,89 42,39 42,49 41,85 36,47

h Double clear glass 45,04 44,99 46,72 45,96 46,11 45,16 36,75

i low-e 49,09 49,04 51,18 50,59 50,43 49,24 38,63

j Double low-e 37,83 37,80 39,05 38,50 38,61 37,92 42,81

k Clear glass 6mm 35,63 35,57 38,00 36,93 37,15 35,80 23,68

l Stopsol dark blue 32,99 32,94 35,08 23,16 34,33 33,14 17,25

m Double clear glass 25,81 25,77 27,49 26,73 26,89 25,94 17,53

n low-e 30,23 30,18 32,32 31,37 31,57 30,38 19,77

o Double low-e 18,61 18,58 19,83 19,28 19,39 18,70 23,58

p Clear glass 6mm 33,74 33,68 36,10 35,08 35,25 33,91 21,79

q Stopsol dark blue 20,66 20,63 21,78 21,32 21,38 20,74 15,36

r Double clear glass 23,92 23,88 25,60 24,89 25,00 24,04 15,63

s low-e 28,34 28,28 30,42 29,53 29,67 28,49 17,88

t Double low-e 16,72 16,69 17,94 17,43 17,50 16,81 21,69

Bentuk 3 Bentuk 6 Bentuk 7

Bata

Plester

bata

ringan

plester

Bentuk 4 Bentuk 5

Bata

ringan +

panel

insulasi

Bentuk 1 Bentuk 2

bata

ringan +

aluminium

cladding

Skena

rio

Material

Memenuhi

Standar

Tidak

memenuhi

standar

Keterangan

Pengaruh Bentuk dan Material terhadap Energi Pendinginan

Dinding Jendela

a Clear glass 6mm 141,79 124,95 166,26 86,15 158,50 102,78 182,34

b Stopsol dark blue 135,66 126,74 168,99 83,58 160,81 104,16 135,05

c Double clear glass 120,26 113,77 149,20 82,11 143,90 94,10 116,62

d low-e 120,37 113,87 149,34 82,16 144,03 94,17 116,75

e Double low-e 107,86 103,10 132,96 76,59 130,16 85,92 101,64

f Clear glass 6mm 143,14 135,15 181,84 86,88 171,64 110,60 144,00

g Stopsol dark blue 141,82 136,95 184,57 87,80 173,95 111,98 146,52

h Double clear glass 127,74 123,82 164,59 81,01 157,05 101,92 128,09

i low-e 127,85 123,91 164,74 81,06 157,17 101,99 128,22

j Double low-e 116,18 113,30 148,36 75,48 143,31 93,74 113,11

k Clear glass 6mm 105,29 94,87 120,99 70,12 119,72 79,61 98,71

l Stopsol dark blue 107,01 96,66 123,72 71,05 122,03 80,98 101,23

m Double clear glass 92,78 83,53 103,75 64,26 105,12 70,92 82,80

n low-e 92,88 83,63 103,89 64,30 105,24 70,99 82,93

o Double low-e 81,21 72,86 87,51 58,73 91,37 62,74 82,80

p Clear glass 6mm 102,77 96,63 117,14 69,07 116,43 77,65 95,84

q Stopsol dark blue 104,68 94,11 119,87 69,99 118,74 79,02 98,36

r Double clear glass 90,46 80,98 99,89 63,20 101,83 68,96 79,93

s low-e 90,56 81,07 100,04 63,25 101,95 69,04 80,06

t Double low-e 78,89 70,31 83,66 57,67 88,08 60,78 64,95

Bentuk 3 Bentuk 6 Bentuk 7

Bata

Plester

bata

ringan

plester

Bentuk 4 Bentuk 5

Bata

ringan +

panel

insulasi

Bentuk 1 Bentuk 2

bata

ringan +

aluminium

cladding

Skena

rio

Material

Efisien

Tidak

efisien

Keterangan

KESIMPULAN

Bangunan paling efisien adalah bangunan dengan bentuk oktagon dengan material bata konvensional dan clear glass.

Dinding tidak tembus cahaya Dinding tembus cahaya

Persegi panjang, prismatik Bata ringan dengan cladding aluminium Double glass atau low-e

bentuk L, prismatik Bata ringan dengan cladding aluminium Double glass atau low-e

Bentuk H, prismatik Bata ringan dengan cladding aluminium Kaca double low-e

Oktagon, prismatik Bata konvensional atau bata ringan Clear glass

Persegi prismatik Bata ringan dengan cladding aluminium Kaca double low-e

Persegi panjang, wedding cake Bata konvensional atau bata ringan Kaca double low-e

Bata ringan dengan cladding aluminium Clear glass

Persegi panjang, inclined Bata ringan dengan cladding aluminium Double glass atau low-e

Material

Bentuk

1

Bagaimana kinerja energi pendinginan pada bangunan bertingkat menengah?

Kinerja energi pada bangunan bertingkat menengah di Surabaya buruk

2

Bagaimana bentuk dan material bangunan bertingkat menengah yang efisien terhadap

penggunaan energi pendinginan?

KESIMPULAN

No Variabel Teori

Hasil

Penelitian

1 BentukMeningkatnya s/v ratio mengakibatkan naiknya beban

pendinginan (Markus & Morris, 1980)X

2 BentukBentuk dengan dinding bersudut atau bidang lipat akan memiliki

beban pendinginan lebih rendah (Zefros, 2012)V

3 BentukOrientasi dan volume tidak terlalu banyak berpengaruh pada

energi operasional bangunan (Craford dkk, 2011)X

4Bentuk dan

Material

Merubah bentuk akan memiliki pengaruh yang lebih besar

terhadap beban pendinginan dari pada meningkatkan kualitas

material dinding (Gratia & Herde, 2003)

V

SARAN

Untuk pemahaman yang lebih dalam berkaitan dengan pengaruh bentuk dan material

Keterbatasan:

• Bentuk

• Material

• Variabel

• Software

SARAN

1. Bangunan perkantoran bertingkat menengah sebaiknya dibangun dengan bentuk

oktagon karena dengan volume yang sama, bentuk ini memiliki luas dinding yang

lebih kecil dari luas atapnya. Dengan demikian pada jam kerja heat loss dari atap

akan lebih besar (jika atap yang digunakan adalah atap beton).

2. Sebaiknya luas sisi timur dan barat bangunan lebih kecil dari dinding utara dan

selatan

3. Bangunan dengan dinding bersudut dapat membantu mengurangi radiasi matahari

yang menerpa bangunan

4. Untuk bangunan yang memiliki luas dinding timur dan barat yang besar, sebaiknya

menggunakan dinding dengan u-value dan decrement factor kecil dan kaca dengan

u value dan asg rendah.

Untuk mencapai efisiensi energi pada perkantoran bertingkat menengah