I. PENDAHULUAN
Semakin maju perekonomian sebuah bangsa/negara maka akan semakin banyak dilaksanakan pembangunan gedung-gedung pemerintah, gedung-gedung komersial, infrastruktur juga fasilitas umum lainnya. Apalagi di kota-kota besar, harga tanah semakin mahal sehingga perluasan tempat tinggal secara vertikal tidak bisa dielakkan lagi. Pencarian tanah untuk kawasan tempat tinggal semakin sulit dan mahal. Pembangunan gedung tingkat tinggi (high rise buildings) merupakan sebuah solusi untuk menjawab permintaan konsumen yang semakin tinggi.
Salah satu jenis bangunan adalah gedung untuk kegiatan perkantoran. Bagian sebuah gedung yang sangat penting agar sebuah gedung dapat beroperasi dengan lancar adalah sistim utilitas gedung. Salah satu bagian dari sistim utilitas gedung adalah sub-sistim ventilasi. Dengan adanya sistim ventilasi yang baik maka penghuni gedung perkantoran akan dapat melaksanakan pekerjaannya secara produktif dan efisien.
Menurut YB Mangunwijaya dalam bukunya Pasal-pasal Penghantar Fisika Bangunan (PT Gramedia Jakarta, 1980), tingkat pergantian yang ideal bagi ruang hunian adalah antara 70 sampai 90 meter kubik per jam. Sementara kecepatan angin yang ideal/nikmat dalam ruangan yang berventilasi adalah sekitar 0,1 m/detik hingga 0,15 m/detik. Dari kedua angka tersebut bisa dibuat hitungan besaran ventilasi yang dibutuhkan. Namun sekali lagi, bukan hanya besaran yang menentukan berhasilnya suatu sistem penghawaan alami. Penempatan dari lubang-lubang ventilasi tersebut juga menentukan baik buruk aerodinamika dalam ruangan yang hendak diventilasikan.
Ventilasi pada bangunan diperlukan untuk mengolah udara secara serempak dengan mengendalikan temperatur, kelembaban, kebersihan, dan distribusinya untuk memperoleh kenyamanan penghuni dalam ruang yang dikondisikan. Indikator yang digunakan untuk mengetahui kualitas ventilasi adalah PMV (Predicted Mean Vote) dan PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied. Kenyamanan termal yang dinilai dengan menggunakan pendekatan psikologis yang mengartikan kenyamanan termal sebagai kondisi pikiran yang mengekspresikan tingkat kepuasan seseorang terhadap lingkungan termalnya. Indikator yang digunakan untuk mengetahui tingkat kenyamanan termal antara lain kualitas udara dalam bangunan, sick building syndrome, dan personal.
Sistim ventilasi udara yang saat ini banyak dipergunakan di gedung-gedung perkantoran masih bisa lebih ditingkatkan lagi unjuk kerjanya. Disisi lain penghuni suatu gedung dalam kesehariannya rata-rata akan tinggal didalam gedung selama lebih dari 10 jam. Oleh sebab itu keberhasilan sistim ventilasi udara yang efektif diharapkan akan dapat lebih meningkatkan kenyamanan, kesehatan dan produktivitas kerja penghuni pada sebuah gedung perkantoran.Keberhasilan sistim ventilasi tersebut sangat tergantung kepada faktor-faktor temperatur, kecepatan dan tingkat kontaminasi udara yang terjadi pada sebuah ruangan.
II. TEORI
Ventilasi merupakan proses untuk mencatu udara segar ke dalam bangunan gedung dalam jumlah yang sesuai kebutuhan. Udara yang mengalir dan selalu berganti memang dibutuhkan oleh sistem pendingin tubuh manusia yang mengandalkan pelepasan panas tubuh melalui permukaan kulit. Udara dengan kejenuhan tinggi yang tidak mengalir di permukaan kulit kita tentu akan menghambat sistem pelepasan kalor panas dari tubuh kita. Diperlukan udara pengganti yang kurang jenuh untuk memperlancar pelepasan panas dari tubuh. Di sinilah pentingnya udara yang mengalir di satu ruangan bagi kenyamanan kita.
Hal tersebut dapat kita siasati dengan pembuatan ventilasi pada bangunan-bangunan Hunian, dimana ventilasi tersebut mempunyai banyak fungsi. Fungsi pertama adalah untuk menjaga agar aliran udara di dalam rumah tersebut tetap segar. Hal ini berarti keseimbangan O2 yang diperlukan oleh penghuni rumah tersebut tetap terjaga. Kurangnya ventilasi akan menyebabkan kurangnya O2 di dalam rumah yang berarti kadar CO2 yang bersifat racun bagi penghuninya menjadi meningkat. Disamping itu tidak cukupnya ventilasi akan menyebabkan kelembaban udara di dalam ruangan naik karena terjadi proses penguapan cairan dari kulit dan penyerapan. Kelembaban akan merupakan media yang baik untuk bakteri-bakteri patogen (bakteri-bakteri penyebab penyakit).Fungsi kedua daripada ventilasi adalah membebaskan udara ruangan dari bakteri-bakteri terutama bakteri patogen karena disitu selalu terjadi aliran udara yang terus-menerus. Bakteri yang terbawa oleh udara akan selalu mengalir. Fungsi lainnya adalah untuk menjaga agar ruangan rumah selalu tetap didalam kelembaban (humudity) yang optimum.
Tujuan utama dari sebuah sistem ventilasi udara adalah untuk dapat menyediakan sebuah kondisi iklim mikro yang dapat diterima didalam sebuah ruangan, baik dari aspek kenyamanan maupun kesehatan bagi para penghuni ruangan (occupant). Dalam hal ini, iklim mikro mengacu pada lingkungan termal dan kualitas udara ruang dalam (IAQ, Indoor Air Quality). Dua faktor ini wajib dipertimbangkan pada desain sebuah sistem ventilasi udara untuk sebuah ruang atau pada sebuah gedung karena faktor-faktor tersebut sangat berpengaruh terhadap kenyamanan dan kelayakan tempat beraktivitas bagi penghuni manusia atau untuk sebuah kualitas dari hasil sebuah proses industri.
Pada sebuah masyarakat modern, manusia menghabiskan waktu lebih dari 90% seluruh waktunya berada didalam lingkungan buatan (artificial environment), mungkin rumah, tempat kerja ataupun sebuah kendaraan. Sebagai reaksi dari gerakan penghematan energi yang terjadi pada awal 1970 an hal tersebut selanjutnya akan menghasilkan lingkungan ruang dalam (indoor) yang mengalami perubahan radikal, beberapa positif namun sebagian negatif. Dari sisi positif, meningkatkan tingkat kenyamanan termal dengan melalui pengembangan isolasi termal dan juga peralatan penyejukan udara atau desain sistem pemanasan. Sisi negatifnya adalah penurunan kualitas udara ruang dalam (indoor air quality) yang dialami khususnya pada gedung-gedung fasilitas umum. Istilah ‘sick building syndrome’ semakin menjadi fenomena buruk pada era penghematan energi. Permasalahan kualitas udara ruang dalam ini berkaitan dengan perawatan instalasi yang rendah, konsentrasi tinggi dari polutan yang tumbuh secara internal dan laju pemasukan (supply) udara luar rendah.
Penjelasan mengenai kenyamanan termal sebuah ruangan telah diuraikan dengan cukup baik oleh McIntyre (1980) dan pada ASHRAE Handbook (1985) juga oleh Awbi (1991). Sebelumnya, Madsen (1976) juga menjelaskan peralatantermal comfort meter yang telah tersedia secara komersial.
Ø Tujuan Ventilasi Ruangan :
1. Menghilangkan gas-gas yang tidak menyenangkan yang ditimbulkan oleh keringat dan sebagainya dan gas-gas pembakaran (CO2) yang ditimbulkan oleh pernafasan dan proses-proses pembakaran.
2. Menghilangkan uap air yang timbul sewaktu memasak, mandi dan sebagainya.
3. Menghilangkan kalor yang berlebihan.
4. Membantu mendapatkan kenyamanan termal.
Ø Jenis Ventilasi :
1. Ventilasi Alami
Ventilasi alami terjadi karena adanya perbedaan tekanan di luar suatu bangunan gedung yang disebabkan oleh angin dan karena adanya perbedaan temperatur, sehingga terdapat gas-gas panas yang naik di dalam saluran ventilasi.
Ventilasi alami yang disediakan harus terdiri dari bukaan permanen, jendela, pintu atau sarana lain yang dapat dibuka, dengan jumlah bukaan ventilasi tidak kurang dari 5% terhadap luas lantai ruangan yang membutuhkan ventilasi dan arah yang menghadap ke halaman berdinding dengan ukuran yang sesuai, daerah yang terbuka keatas, teras terbuka, pelataran parkir, atau ruang yang bersebelahan.
Jika suatu ruangan terdapat kloset atau kamar mandi, maka tidak boleh terbuka langsung ke arah dapur atau pantri, ruang makan umum atau restoran, ruang pertemuan, ruang kerja lebih dari satu orang.
2. Ventilasi Mekanik
Sistem ventilasi mekanis harus diberikan jika ventilasi alami yang memenuhi syarat tidak memadai. Beberapa persyaratan dalam sistem ventilasi mekanik adalah:
a. Penempatan Fan harus memungkinkan pelepasan udara secara maksimal dan juga memungkinkan masuknya udara segar atau sebaliknya.
b. Sistem ventilasi mekanis bekerja terus menerus selama ruang tersebut dihuni.
c. Bangunan atau ruang parkir tertutup harus dilengkapi sistem ventilasi mekanis untuk membuang udara kotor dari dalam dan minimal 2/3 volume udara ruang harus terdapat pada ketinggian maksimal 0,6 meter dari lantai.
d. Ruang parkir pada ruang bawah tanah (besmen) yang terdiri dari lebih satu lantai, gas buang mobil pada setiap lantai tidak boleh mengganggu udara bersih pada lantai lainnya.
e. Besarnya pertukaran udara yang disarankan untuk berbagai fungsi ruangan harus sesuai ketentuan yang berlaku.
Kebutuhan Ventilasi Mekanis
Tipe
|
Catu udara segar minimum
|
Pertukaran udara/jam
|
M3/jam per orang
|
Kantor
|
6
|
18
|
Restoran / Kantin
|
6
|
18
|
Lobi, koridor, tangga
|
4
|
|
Kamar mandi
|
10
|
|
Perancangan sistem ventilasi mekanis adalah menentukan kebutuhan udara ventilasi yang diperlukan sesuai fungsi ruangan, menentukan kapasitas fan, dan merancang sistem distribusi udara, baik menggunakan cerobong udara (ducting) atau fan yang dipasang pada dinding/atap.
Untuk mengambil perolehan kalor yang terjadi di dalam ruangan, diperlukan laju aliran udara dengan jumlah tertentu untuk menjaga supaya temperatur udara di dalam ruangan tidak bertambah melewati harga yang diinginkan. Jumlah laju aliran udara V (m3/detik) tersebut, dapat dihitung dengan persamaan :
V = q / f.c.(tL – tD)
dimana :
V = laju aliran udara (m3/detik).
q = perolehan kalor (Watt).
f = densitas udara (kg/m3).
c = panas jenis udara (joule/kg.0C).
(tL – tD ) = kenaikan temperatur terhadap udara luar (0C)
Ø Ventilasi Gaya Angin
Faktor yang mempengaruhi laju ventilasi yang disebabkan gaya angin termasuk adalah : kecepatan rata-rata, arah angin yang kuat, variasi kecepatan dan arah angin musiman dan harian, dan hambatan setempat, seperti bangunan yang berdekatan, bukit, pohon dan semak belukar.
Liddamnet (1988) meninjau relevansi tekanan angin sebagai mekanisme penggerak. Model simulasi lintasan aliran jamak dikembangkan dan menggunakan ilustrasi pengaruh angin pada laju pertukaran udara. Kecepatan angin biasanya terendah pada musim panas dari pada musim dingin. Pada beberapa tempat relatif kecepatannya di bawah setengah rata-rata untuk lebih dari beberapa jam per bulan. Karena itu, sistem ventilasi alami sering dirancang untuk kecepatan angin setengah rata-rata dari musiman.
Persamaan di bawah ini menunjukkan kuantitas gaya udara melalui ventilasi bukaan inlet oleh angin atau menentukan ukuran yang tepat dari bukaan untuk menghasilkan laju aliran udara :
Q = CV.A.V
dimana :
Q = laju aliran udara, m3 / detik.
A = luas bebas dari bukaan inlet, m2.
V = kecepatan angin, m/detik.
CV = effectiveness dari bukaan (CV dianggap sama dengan 0,5 ~ 0,6 untuk angin yang tegak lurus dan 0,25 ~ 0,35 untuk angin yang diagonal).
Inlet sebaiknya langsung menghadap ke dalam angin yang kuat. Jika tida ada tempat yang menguntungkan, aliran yang dihitung dengan persamaan tersebut akan berkurang, jika penempatannya kurang lazim, akan berkurang lagi.
Ø Ventilasi Gaya Termal
Jika tahanan di dalam bangunan tidak cukup berarti, aliran disebabkan efek cerobong dapat dinyatakan dengan persamaan :
Q = K.A. √2g. Dh NPL.(T i-To) / T i
dimana :
Q = laju aliran, m3 / detik.
K = koefisien pelepasan untuk bukaan.
DhNPL= tinggi dari tengah-tengah bukaan terendah sampai NPL , m
Ti = Temperatur di dalam bangunan, K.
To = Temperatur luar, K.
Persamaan ini digunakan jika Ti > To , jika Ti < To , ganti Ti dengan To, dan ganti (Ti-To) dengan (To – Ti). Temperatur rata-rata untuk Ti sebaiknya dipakai jika panasnya bertingkat. Jika bangunan mempunyai lebih dari satu bukaan, luas outlet dan inlet dianggap sama.
Ø Zona Kenyamanan Ruangan
Temperatur efektif didefinisikan sebagai indeks lingkungan yang menggabung kan temperatur dan kelembaban udara menjadi satu indeks yang mempunyai arti bahwa pada temperatur tersebut respon termal dari orang pada kondisi tersebut adalah sama, meskipun mempunyai temperatur dan kelembaban yang berbeda, tetapi keduanya harus mempunyai kecepatan udara yang sama.
Standar ASHRAE untuk temperatur efektif ini didefinisikan sebagai temperatur udara ekuivalen pada lingkungan isotermal dengan kelembaban udara relatif 50%, dimana orang memakai pakaian standar dan melakukan aktifitas tertentu serta menghasilkan temperatur kulit dan kebasahan kulit yang sama.
Untuk memperoleh daerah zona yang dapat diterima sebagai daerah temperatur operatif dan kelembaban udara relatif yang memenuhi kenyamanan untuk orang melakukan aktifitas ringan dengan met kurang dari 1,2 , serta memakai pakaian dengan clo = 0,5 untuk musim panas dan clo = 0,9 untuk musim dingin.
Pada musim dingin, temperatur operatif tOP berkisar antara 200 C ~ 23,50 C pada kelembaban udara relatif 60% dan berkisar antara 20,50 C ~ 24,50 C pada 200 C dew point dan dibatasi oleh temperatur efektif 200 C dan 23,50 C. Sedangkan untuk musim panas, temperatur operatif tOP berkisar antara 22,50 C ~ 260 C pada kelembaban udara relatif 60% dan berkisar antara 23,50 C ~ 270 C pada 200 C dew point dan dibatasi oleh temperatur efektif 230 C dan 260 C. Zona kenyamanan termal untuk orang Indonesia umumnya diambil : 250C ± 10C dan kelembaban udara relatif 55 % ± 10 %.
III. PENUTUP
Sebuah sarana tempat tinggal manusia baik berupa sebuah rumah, gedung, kapal, pesawat terbang ataupun fasilitas umum lainnya akan dapat berfungsi dengan baik jika sistem utilitasnya dapat bekerja dengan optimal. Salah satu bagian penting dari sistem utilitas selain sub-sub sistem air bersih (plumbing), pencahayaan dan kelistrikan adalah sub-sistem ventilasi udara.
Ada dua buah indikator keberhasilan sistem ventilasi udara yang sedang diimplementasikan yaitu selain dengan dapat diwujudkannya kenyamanan termal bagi penghuni ruangan juga dapat dihasilkannya sebuah kualitas udara ruang (dalam) yang tidak terkontaminasi melebihi ketentuan aspek kesehatan.
Sistim ventilasi udara yang saat ini banyak dipergunakan di gedung-gedung perkantoran masih bisa lebih ditingkatkan lagi unjuk kerjanya. Disisi lain penghuni suatu gedung dalam kesehariannya rata-rata akan tinggal didalam gedung selama lebih dari 10 jam. Oleh sebab itu keberhasilan sistim ventilasi udara yang efektif diharapkan akan dapat lebih meningkatkan kenyamanan, kesehatan dan produktivitas kerja penghuni pada sebuah gedung perkantoran. Keberhasilan sistim ventilasi tersebut sangat tergantung kepada faktor-faktor temperatur, kecepatan dan tingkat kontaminasi udara yang terjadi pada sebuah ruangan. Ketiga faktor tersebut diatas sangat dipengaruhi oleh parameter-parameter kapasitas/laju ventilasi, jumlah dan besar sumber panas, tinggi plafon, pergerakan orang (penghuni ruang), total laju/emisi gas kontaminan serta penempatan difusor.
Oleh sebab itu aspek-aspek tersebut perlu diteliti agar didapatkan sistim ventilasi yang terbaik, sehingga akan diperoleh suatu rancang bangun sistim ventilasi yang efektif dalam peningkatan kenyamanan dan penjagaan kesehatan bagi penghuni ruangan.
IV. DAFTAR PUSTAKA
1. Mangunwijaya YB, Pasal-pasal Penghantar Fisika Bangunan, PT Gramedia Jakarta, Jakarta, 1980.
2. Chen, Q. 1988, “Indoor Airflow, Air Quality and Energy Consumption of Buildings”. Ph.D. Thesis, Delft University of Technology, The Netherlands.
3. ASHRAE Handbook : Fundamentals, 1997, ASHRAE,Inc.
