Fisika Bangunan

PENDAHULUAN

Dalam dunia arsitektur fisika bangunan sangatlah penting untuk dipahai sebab tanpa memahami ilmu fisika bangunan sangatlah tidak berarti hasil karya yang diciptakan oleh seorang arsitek, selain ilmu – ilmu yang lain seperti mekanika teknik yaitu ilmu tentang perhitungan, estetika bentuk ilmu tentang keindahan. Sebagai contoh manakala seorang arsitek merancang sebuah bangunan tanpa memperhitungkan / memahami tentang ilmu fisika bangunan maka akan terjadi ketidak nyamanan penghuni, jadi ilmu fisika bangunan berkaitan dengan arsitek sangatlah penting untuk menciptakan kenyamanan penghuni. Dalam hal ini penulis dalam menyajikan makalah ini mengambil contoh penghawaan buatan. Penghawaan buatan ini sangat perlu diadakan manakala dalam merancang sebuah bangunan ditempat yang panas dan penghawaan buatan ini diadakan juga untuk mengefesienkan biaya, dengan adanya penghawaan buatan ini biaya dapat dimanage.

Fisika bangunan                                                                                                                                Yang dimaksud dengan Ilmu Fisika Bangunan adalah : Ilmu yang mempelajari keadaan ruang (sifat/kondisi fisik, non emosional) di dalam bangunan yang dapat ditangkap atau dirasakan oleh indera manusia, yang meliputi:

1.      Penciuman : berbagai aroma yang dapat dideteksi oleh hidung.

2.      Penglihatan : meliputi berbagai ujud, textur, warna yang dapat ditangkap oleh mata. Hal ini bisa terjadi bila ada cahaya yang dipantulkan oleh benda-benda tersebut. Kalau tidak ada cahaya atau gelap gulita, maka tidak akan ada benda yang kelihatan.

• Pendengaran yaitu berkaitan dengan suara dan telinga
• Peraba yaitu berbagai keadaan yang dapat dirasakan oleh kulit manusia, keras-lunak, panas-dingin, basah-kering dan lainsebagainya. Sebagian besar yang dirasakan manusia melalui media udara.
• Perasa yaitu berbagai rasa yang dideteksi oleh lidah manusia, jadi hanya khusus untuk benda yang dimakan

Dari kelima hal yang dapat dirasakan oleh panca indra manusia tersebut hanya rasa yang tidak dibahas dalam fisika bangunan, karena rasa disini hanya berkaitan dengan lidah. Jadi hanya barang-barang yang dimakan oleh manusia saja yang dapat dirasakan. Sedang aspek lain (penciuman, penglihatan, pendengaran dan peraba) dapat mempengaruhi dan dirasakan oleh manusia di dalam ruang. Interaksi antara kondisi ruang tersebut dapat melewati media udara. Alat-alat peraba kita (yang berada pada semua permukaan kulit) dapat merasakan panas, dingin, dan sebagainya, dengan media udara.Jadi yang dimaksud dengan Fisika Bangunan di sini, bukanlah fisik dari bangunan itu sendiri, melainkan kondisi fisik pada ruang yang dilingkupi oleh bangunan itu sendiri. Dan perlu diketahui pula bahwa bangunan di sini tidak berarti gedung yang tertutup rapat, melainkan dapat pula berbentuk setengah terbuka, tanpa atap, atau tanpa dinding. Yang penting kesan adanya ruang sudah terjadi.

Perancangan Bangunan                                                                                            

Yang dimaksud di sini adalah perancangan ruang atau bangunan. Jadi merupakan proses pemikiran secara lengkap dan kontinu tentang penciptaan ruang atau bangunan, baik mengenai :

1. Latar belakang, maksud, tujuan, kemampuan menyeluruh dari pihak-pihak yang terlibat dalam pembuatan ruang tersebut.
2. Juga kaitan dengan lingkungan dimana bangunan tersebut berada, dalam segala aspek (baik fisik maupun non fisik)
3. Kaitan dengan waktu, baik sebelum bangunan itu ada (jadi masih dalam tahap rencana), selama proses pembangunan, dan selama bangunan itu dipakai.

Selama kurun waktu yan tak tertentu batasnya tersebut, selalu akan teradi hal-hal yang berada diluar perhitungan. Bahwasannya rancangan yang berubah-ubah adalah hal yang wajar dalam perancangan. Tetapi semakin lengkap dan baik suatu rancangan semakin sedikit perubahan-perubahannya. Sebaliknya perancangan yang tidak baik, tentu banyak hal yang tidak jelas, mudah berubah, atau perlu rancangan baru.                                                                                                Karena itulah perancangan memerlukan banyak bahan pemikiran baik dalam aspek fisik, misalnya : Aspek geografis, Aspek biologis, Aspek seknologi Dan sebagainya. Dalam aspek non fisik, misalnya :Aspek ekonomi, Aspek social, Dan sebagainya.

Semua unsur dalam kedua aspek tersebut selalu terjadi interaksi, saling mempengaruhi dan mengikat satu dengan yang lain. Dan masing-masing unsur mempunyai elemen-elemen atau detail-detail yang lebih spesifik, kadang-kadang tiap detail memerlukan pemikiran yang amat mendalam. Misalnya hal penghawaan dalam aspek geografis.                                                                    Penghawaan dalam aspek geografis, memerlukan pengamatan secara geografis yang tidak dapat diselesaikan dalam kurun waktu yang singkat, karena memerlukan pemikiran tentang iklim setempat, kebiasaan gerakan angin, kebiasaan suhu, dan lain sebagainya. Sehingga unsur-unsur rancangan bangunan perlu mengantisipasi adanya faktor-faktor alam atau lingkungan tersebut.

Fungsi Ilmu Fisika Bangunan dalam Perancangan  

Dari uraian mengenai pengertian-pengertian di atas, sebenarnya bahwa fungsi Ilmu Fisika Bangunan dalam perancangan sudah cukup jelas. Namun di sini perlu ditambahkan beberapa hal yang mempertajam fungsi Fisika Bangunan dalam perancangan.

Sebelumnya perlu ditegaskan bahwa perancangan dikatakan berhasil secara teknis, apabila :

1. Bangunan cukup kuat, kokoh berdiri untuk menopang beban-beban yang ada selama jangka waktu tertentu sesuai dengan yang diperkirakan.
2. Penampilan bangunan sesuai dengan maksud dan tujuan atau filosofisnya.
3. Bangunan tersebut dapat menampung kegiatan atau operasional bagi pemakainya secara wajar (sesuai dengan perkiraan/perhitungannya) dengan : Aman, Lancar, Nyaman

Untuk point 1, dipertimbangkan dan diperhitungkan dalam ilmu konstruksi. Point 2, adalah penilaian dari segi arsitektur, sedang point 3 adalah kelayakan utilitas.

Tentang keamanan, kelancaran, dan kenyamanan, ketiganya saling dapat mempengaruhi. Ketiganya juga dapat mengurangi nilai kekuatan dan keindahan. Apa gunanya bangunan yang kuat dan indah tetapi tidak aman, lancar atau nyaman untuk kegiatan di dalamnya.                                        

Jadi keamanan, kelancaran dan kenyamanan merupakan unsur penting dalam perancangan bangunan.      

Titik berat bahasan kelancaran kegiatan, pada umumnya bertumpu pada tata ruang dan sirkulasi. Titik berat bahasan mengenai keamanan bertumpu pada kekuatan bangunan dan elemen-elemen utilitas lain. Sedangkan kenyamanan pada umumnya dapat diselesaikan oleh ilmu fisika bangunan. Perlu ditegaskan lagi bahwa kenyamanan di sini adalah bagi manusia yang mempergunakan bangunan tersebut secara wajar dan terbatas dalam segi fisik. Kenyamanan yang berkaitan dengan emosi atau hal-hal yang spesifik pada individu-individu tentunya tidak dapat dipertimbangkan.      

Pada awal bahasan bab ini telah diuraikan bahwa kenyamanan dapat diukur dengan indera manusia. Dan indera manusia ini relatif sama, meskipun kadang-kadang ada perbedaan, perbedaan tersebut jarang terjadi.

Misalnya seseorang merasa pengap, maka yang lain pasti juga merasa pengap. Jika seseorang merasa kedinginan, yang lain pasti juga merasa kedinginan. Daya tahan atau adaptasi manusia memang berbeda tetapi inderanya tetap sama.

Di sini, ilmu Fisika Bangunan mempelajari berbagai aspek pada ruang yang dipakai untuk kegiatan manusia, khususnya dalam bidang penghawaan, pencahayaan, dan akustik. Mungkin dapat juga seorang perancang bangunan dengan mengabaikan masalah penghawaan, pencahayaan atau akustik, dan sudah merasa bahwa hal-hal tersebut sudah didapat dengan mudah, tetapi tentunya akan lain sekali apabila ketiganya diperhitungkan dengan cermat.

            Dengan demikian jelaslah bahwa Ilmu Fisika Bangunan sangat penting dan mendukung perancangan.

Penghawaan buatan                                    

Manusia membutuhkan lingkungan udara ruang yang nyaman (thermal comfort) untuk melakukan aktivitas secara optimal. Dengan adanya lingkungan udara yang nyaman ini manusia akan dapat beraktifitas dengan tenang dan sehat. Keadaan udara pada suatu ruang aktifitas sangat berpengaruh pada kondisi dan keadaan aktifitas itu. Bila dalam suatu ruangan yang panas dan pengap, manusia yang melakukan aktivitas di dalamnya tentu juga akan sangat terganggu dan tidak dapat melakukan aktifitasnya secara baik, dan ia merasa tidak kerasan.         

Tubuh manusia seolah mesin panas yang terus-menerus menghasilkan panas. Kenyamanan termal langsung berhubungan dengan tubuh manusia yang selalu membuang panas yang berlebihan ini. Dalam keadaan-keadaan normal pemindahan panas ini terjadi antara tubuh dan udara disekitarnya. Namun demikian tubuh manusia memiliki pertahanan mekanisme alami yang terus-menerus bekerja untuk mempertahankan keseimbangan yang diperlukan antara timbulnya panas dan pembuangan panas yang dihasilkan. Mekanisme-mekanisme ini bekerja untuk mempertahankan suhu tubuh yang normal, dengan mengendalikan jumlah pembuangan panas tersebut. Bila laju kehilangan panas terlalu lambat, kita berkeringat. Keringat tersebut menambah laju kehilangan panas karena penguapan. Jika laju kehilangan panas terlalu cepat, kita mulai menggigil. Hal ini menyebabkan meningkatnya pembangkitan panas guna mengimbangi kehilangan panas. 

 Untuk mendapatkan kondisi ruangan yang memenuhi thermal comfort atau juga kondisi yang harus memenuhi persyaratan tertentu sesuai dengan yang kita inginkan, tanpa adanya ketergantungan dengan lingkungan luar, maka digunakan Penghawaan Buatan (Air Conditioning). Penghawaan buatan di sini memiliki pengertian bahwa udara dalam ruang dikondisikan berdasarkan beban kalor yang terjadi pada ruangan tersebut.                                                                   

Salah satu jaringan distribusi penting dalam sebuah bangunan ialah sistem pengadaan udara yaitu sistem pemanasan/pendinginan, ventilasi, dan air conditioning (AC). Tujuan dari sistem pengendalian penghawaan ini adalah memberikan kondisi-kondisi suhu dan suasana yang nyaman, yang dicapai dengan mengolah dan mendistribusikan udara yang disejukan ke seluruh bangunan. Sebenarnya, pengolahan suhu hanya merupakan salah satu dari pengolahan pada udara sebelum disampaikan kepada para penghuni. Penyesuaian termal mengatur suhu, kelembaban, dan distribusi udara. Penyesuaian atmosfir mengatur kebersihan dan mengendalikan bau-bau.         

Berbeda dengan jaringan-jaringan distribusi yang berlangsung di seluruh bangunan, sistem AC dan bagian-bagian komponennya menghendaki jumlah ruang yang cukup. Meskipun demikian pemahaman dan pengetahuan tentang implikasi-implikasi sistem AC untuk arsitektur sangat penting artinya untuk diperhatikan. Selain itu sistem ini pada dewasa ini mendapat perhatian khusus dalam penggunaannya dipandang dari sisi penghematan energi.

Pengertian penghawaan buatan 

Sebelum membahas tentang penghawaan buatan, kita perlu mengetahui bagaimana panas itu dapat menyebar atau berpindah. Ada empat cara pemindahan panas yakni:

a.       Konduksi. Konduksi ialah pemindahan panas yang dihasilkan dari kontak langsung antara permukaan-permukaan. Konduksi terjadi hanya dengan menyentuh atau menghubungkan permukaan-permukaan yang panas atau sejuk.

b.     Konveksi. Pemindahan panas berdasarkan gerakan cairan disebut konveksi. Dalam hal ini cairan adalah udara.

c.     Evaporasi (penguapan) Dalam pemindahan panas yang didasarkan pada evaporasi, sumber panas hanya dapat kehilangan panas. Misalnya panas yang dihasilkan oleh tubuh manusia, kelembaban dipermukaan kulit menguap ketika udara melintasi tubuh.

d.   Radiasi. Radiasi ialah pemindahan panas atas dasar gelombang-gelombang elektromagnetis. Misalnya tubuh manusia akan mendapat panas pancaran dari setiap permukaan dari suhu yang lebih tinggi dan ia akan kehilangan panas atau memancarkan panas kepada setiap obyek atau permukaan yang lebih sejuk dari tubuh manusia itu. Panas pancaran yang diperoleh atau hilang, tidak dipengaruhi oleh gerakan udara, juga tidak oleh suhu udara antara permukaan permukaan atau obyek-obyek yang memancar.

Jumlah keseluruhan panas pindahan yang dihasilkan oleh masing-masing cara hampir seluruhnya ditentukan oleh kondisi-kondisi lingkungan. Umpamanya, udara yang jenuh tak dapat menerima kelembaban tubuh; jadi pemindahan panas tak dapat terjadi melalui penguapan. Pengondisian suatu ruang seharusnya meningkatkan laju kehilangan panas bila para penghuni terlalu panas dan mengurangi laju kehilangan panas bila mereka terlalu dingin. Tujuan ini tercapai dengan mengolah dan menyampaikan udara yang nyaman dari segi suhu, uap air (kelembaban), dan velositas (gerak udara dan pola-pola distribusi). Kebersihan udara dan hilangnya bau (melalui ventilasi) merupakan kondisi-kondisi kenyamanan tambahan yang harus dikendalikan oleh sistem penghawaan buatan.

Agar memberi kondisi yang nyaman secara terus-menerus dalam suatu bangunan, sistem-sistem penghawaan harus mempertahankan keseimbangan antara kondisi-kondisi termal dan atmosfer dalam dan kondisi-kondisi iklim yang terus-menerus berubah di luar ruangan dan di dalam ruangan itu sendiri. Jika suasana panas sistem harus memberi cukup udara sejuk untuk mengatasi panas yang diperoleh dari luar. Dalam keadaan dingin ia harus memberi cukup panas untuk menggantikan panas yang hilang ke luar. Agar didapatkan suatu sistim serta kapasitas pendingin yang tepat, maka perlu diketahui besarnya beban kalor pada ruang (karena fungsi AC adalah untuk menghapus beban kalor tersebut) sehingga suhu dan kelembaban udara tetap nyaman. Besar beban kalor yang terjadi ditentukan oleh: hantaran panas radiasi matahari, hantaran panas secara transmisi, hantaran panas ventilasi atau inviltrasi, beban panas intern (manusia dan peralatan elektronik atau mesin).                Dengan memperhatikan hal di atas, maka di dalam desain ruang atau bangunan yang menggunakan penghawaan buatan, harus mengikutkan pertimbangan-pertimbangan berikut:

1.  Bentuk cenderung beraturan agar memudahkan dalam perencanan sistem penghawaannya.

2.  Bentuknya diusahakan disejajarkan dengan arah aliran angin

3. Langit-langit atau plafon dibuat relatif rendah kecuali untuk pertimbangan lain, seperti akustik dan lain-lain.

Prinsip Cara Kerja Air Conditioner

Sistem dan mekanisme AC banyak dikembangkan oleh para ahli, dan setiap perusahaan produsennya menawarkan berbagai keunggulan dalam setiap sistem yang dipakai. Keunggulan yang ditawarkan biasanya dalam hal pengoperasian dan energi yang digunakan baik sistem yang di luar ruangan (outdoor) juga sistem di dalam ruang (indoor). Secara garis besar prinsip kerja air conditioner adalah sebagai berikut:

1.     Udara di dalam ruangan dihisap oleh kipas sentrifugal yang ada dalam evaporator dan udara bersentuhan dengan pipa coil yang berisi cairan refrigerant. Dalam hal ini refrigerant akan menyerap panas udara sehingga udara menjadi dingin dan refrigerant akan menguap dan dikumpulkan dalam penampung uap.

2.     Tekanan uap yang berasal dari evaporator disirkulasikan menuju kondensor, selama proses kompresi berlangsung, temperatur dan tekanan uap refrigerant menjadi naik dan ditekan masuk ke dalam kondensor.

3.    Untuk menurunkan tekanan cairan refrigerant yang bertekanan tinggi digunakan katup ekspansi untuk mengatur laju aliran refrigerant yang masuk dalam evaporator.

4.      Pada saat udara keluar dari condensor udara menjadi panas. Uap refrigerant memberikan panas kepada udara pendingin dalam condensor menjadi embun pada pipa kapiler. Dalam mengeluarkan panas pada condensor, dibantu oleh kipas propeller.

5.     Pada sirkulasi udara dingin terus-menerus dalam ruangan, maka perlu adanya thermostat untuk mengatur suhu dalam ruangan atau sesuai dengan keinginan.

Sirkulasi (Rangkaian) Freon (Refrigerant)

• Prinsip transmisi panas pada rangkaian freon adalah :

• Cairan refrigerant dingin mengalir melalui coil evaporator dan mengabsorbsi panas dari udara yang melewati coil, sehingga timbul proses penguapan (evaporasi) dari cairan menjadi gas freon tanpa merubah temperatur freon (latent heat). Gas freon dialirkan ke kompresor agar mendapatkan freon tekanan tinggi, sehingga temperatur gas freon juga menjadi tinggi. Gas freon bertekanan dan bertemperatur tinggi dialirkan melalui condensor

Komponen-komponen penting yang dilalui sirkulasi Freon

1. Cooling Coil (evaporator), Berfungsi sebagai transmisi panas device. Udara panas yang mengalir melalui permukaan pipa refrigerat dingin, sehingga terjadi transmisi panas dari udara panas ke cairan freon melaui permikaan cooling coil.

2. Compressor (kompresor), Berfungsi mengalirkan refrigerant dari cooling coil ke condensor serta untuk meninggikan tekanan refrigerant.Ada dua proses dalam kompresor, yaitu : Suction (langkah isap) : pengisapan refrigerant dari cooling coil oleh kompresor, sehingga tekanan refrigerant pada cooling coil tetap rendah. Hal ini memungkinkan proses penguapan refrigerant pada temperatur rendah. Discharge (langkah kompressi) : penekanan uap refrigerant oleh kondensor menyebabkan tekanan uap refrigerant menjadi makin tinggi, sehingga temperatur uap refrigerant juga makin tinggi.

3. Condensor (kondensor)

• Berfungsi untuk menghilangkan panas refrigerant yang diabsorbsi pada cooling dan mengembangkan uap refrigerant menjadi phase cair. Proses pemindahan panas dan proses kondensasi dapat dilakukan dengan beberapa cara.

• Proses pendinginan dengan air (water cooled condensed)

1. Uap refrigerant dialirkan melaui coil berisi air dingin. Panas dari uap Freon ditransmisikan ke dalam cairan air melalui coil.

2. Proses pendinginan dengan udara (air cooled condenser)

3. Uap Freon melalui coil, dan udara dingin dialirkan oleh fan. Panas dari uap freon yang ditransmisikan ke udara dingin melalui refrigerant menuju condenser berupa uap panas, kemudian keluar dalam bentuj cairan refrigerant yang panas

4. Expantion Value (katup ekspansi) Berfungsi untuk menurunkan tekanan cairan refrigerant.

Jenis-Jenis Sistim AC

1. Self Contained Unit. Digunakan pada ruang kecil atau terbatas, semua unit berada pada satu bagian.
2. Split (terpisah). Digunakan pada ruang-ruang yang terpisah lokasinya atau mempunyai lokasi penghunian terpisah. Dapat terdiri dari dua bagian atau lebih (kondensor unit atau sisi panas terpisah dengan evaporator unit atau sisi dalam).
3. Central. Digunakan untuk ruang besar atau bangunan tinggi dan bangunan yang memerlukan pengkondisian udara dalam jumlah besar. Kapasitas mesin lebih besar dari 3 pk, terdiri dari: mesin pendingin (refrigerator unit)/chiller; unit pengolah udara (A.H.U.); cerobong udara (ducting); dan diffuser.

Dalam pemilihan pemakaian AC yang perlu diperhatikan adalah kapasitas mesin sekecil mungkin dengan pengoperasian yang sesingkat mungkin. Untuk itu harus memperhatikan hal-hal berikut: pemilihan sistem AC yang tepat; mempertimbangkan keterkaitan antara bentuk arsitektural dengan instalasi AC yang dipakai; mempertimbangkan bahan bangunan yang dipakai; memberikan alternatif penghematan energi dengan menggunakan sistim komputer atau otomatis.

Unitary System (pachage unit)

1. Window AC ( Room AC)

Kapasitas dari 5000-32000 BTU (0,4-2,7) TR = 1,4 – 0,5 KW
Keuntungan :                                                                         

a. Temperatur ruangan dapat dikontrol tersendiri dari masing-masing unit

b. Tidak memerlukan ducting

c. Tidak memerlukan pemipaan

d. Instalasinya sangat sederhana

Kerugian:

a. Memerlukan space pada dinding dan jendela

b. Umumnya distribusi udara tetap kapasitasnya

c. Pemasangan pada dinding luar sehingga kelihatan kurang baik.

d. Noise

e. Umur pendek ( 4 tahun)

f. Power consumtion pendek

2. Single Pachage Unit

a. Single Pachage – air cooled

• Evaporator dan condenser satu unit

• Instalasinya di atap rumah dgn dihubungkan dengan ducting ke dalam ruangan

b. Sigle pachage AC water cooled

• Evaporator dan condenser satu unit

• Colling tower terpisah

• Instalasinya dapat menggunakan ducting atau tanpa ducting

3. Split Package AC

a. Air cooled split system AC

• Condenser terpisah di luar dan evaporator dalam ruangan

• Condenser ditempatkan di atap atau di pekarangan

• Instalasinya dapat menggunakan ducting atau tanpa ducting

• Condenser didinginkan dengan udara

b. Water cooled split system AC

• Condenser terpisah di luar dan evaporator dalam ruangan

• Condenser ditempatkan di atap atau di pekarangan

• Instalasinya dapat menggunakan ducting atau tanpa ducting

• Condenser didinginkan dengan air

Sistem Refrigerasi

Sistem refrigerasi atau pendinginan memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan masyarakat sehari-harinya, diantaranya untuk pengkondisian undara dan juga pengawetan makanan. Pemrosesan produk pada dunia industri juga tidak lepas dari fefregerasi sebagai salah satu proses utamanya, seperti pembuatan oksigen dan nitrogen cair, pencairan gas alam, produksi es dan lain-lain. Tujuan utama sistem refrigerasi adalah mempertahankan temperatur sistem di bawah temperatur lingkungannya.Sistem refrigerasi memiliki beberapa tipe diantaranya tipe kompresi uap, absorbsi dan brayton.

Sistem refrigerasi kompresi uap merupakan sistem refrigerasi yang paling banyak dipakai. Sistem ini berdasarkan siklus refrigerasi carnot dengan beberapa modifikasi. Ide pokok dari sistem refrigerasi kompresi uap adalah penggunaan fluida pendingin yang menyerap panas dari lingkungan pada tekanan rendah dan melepaskan panas pada tekanan tinggi.Sistem refrigerasi kompresi uap harus memiliki minimal empat komponen utama sehingga sistem tersebut dapat beroperasi. Keempat komponen tersebut antara lain: evaporator, kompresor, kondensor dan alat ekspansi. Kompresor berfungsi untuk mensirkulasikan dan menjaga perbedaan tekanan refrigeran antara evaporator dan kondensor. Kondensor dan evaporator merupakan alat penukar panas dari refrigeran ke lingkungan ataupun sekitarnya. Pada kondensor, terjadi perubahan fase refrigeran dari fase uap panas lanjut menjadi fase cair jenuh. Pada evaporator, terjadi perubahan fase refrijeran dari campuran ke fase jenuh. Alat ekspansi berfungsi untuk menurunkan tekanan refrijeran dari tekanan kondensor ke tekanan evaporator yang biasanya diidealkan secara isontalpik. Refrijeran
Refrijeran merupakan fluida pendingin yang bersikulasi dalam siklus refrijerasi. Dalam sistem refrijerasi dikenal dua jenis refrijerasi yaitu refrijerasi primer dan sekunder.

a.      Refrijeran Primer. Refrijeran primer merupakan fluida pendingin yang bersikulasi dalam sistem refrijerasi kompresi uap dan berfungsi menyerap energi panas pada evaporator dan mele

b.      Refrijeran Sekunder. Refrijeran sekunder diapaki pada system refrijerasi chillder sebagai fluida perantara untuk menyerap panas dari lingkungan yang dikondisikan dan membawanya ke evaporator siklus refrijerasi. Ketika menyerap panas dari system yang dikondisikan temperatur refrijeran sekunder akan naik tetapi tidak sampai terjadi perubahan fase. Air dapat dipakai sebagai refrijeran sekunder apabila temperatur ruangan yang dikondisikan tidak terlalu rendah. Temperatur air sejuk keluar evaporator berkisar antara 5º-10ºC. paskan panas pada kondensor.

Karakteristik mesin refrigerasi/pengkondisian udara

Saat ini mesin refrigerasi yang paling banyak digunakan di dunia adalah dari jenis siklus kompresi uap. Sistem lain, seperti sistem magneto-kalorik, absorbsi, adsorpsi, dan efek Siebeck hingga saat ini masih terbatas penggunaannya. Mesin refrigerasi siklus kompresi uap memiliki fleksibilitas penggunaan, yakni bisa berfungsi sebagai mesin pendingin (AC) ataupun pompa kalor (heat pump) dengan mengubah arah aliran refrigerannya. Mesin refrigerasi jenis ini juga berukuran cukup kompak, sehingga tidak memerlukan ruang yang besar. Di bawah ini akan dijelaskan prinsip kerja mesin refrigerasi siklus kompresi uap.                                                                                   

 Mesin refrigerasi kompresi uap terdiri atas empat komponen utama, yakni kompresor, kondensor, katup ekspansi, dan evaporator. Kondensor dan evaporator sesungguhnya merupakan penukar kalor (heat exchanger) yang berfungsi mempertukarkan kalor diantara dua fluida, yakni antara refrigerant dengan fluida luar (bisa berupa air ataupun udara).

Air cooler hemat energi = peningkatan profit

Dengan keadaan lingkungan di Indonesia yang semakin panas maka penggunaan AC semakin banyak pula digunakan. Tetapi, penggunaan “DAYA yang TINGGI” menjadi masalah utama bagi para konsumennya. Dimana daya yang digunakan AC adalah 1/3 dari keseluruhan daya yang dipakai. Maka dari itu, untuk menanggulangi masalah tersebut ERBA Evaporative Air Cooler System adalah jawabannya.         

ERBA Evaporative Air Cooler System adalah system sirkulasi udara yang hemat energi, hemat biaya dan ramah lingkungan. Dimana daya yang digunakan HANYA 1KW/JAM atau HANYA 20% dari daya yang digunakan oleh AC konvensional dengan freon dan kompresor.

Prinsip kerja sistem evaporative air cooler               

ERBA Evaporative Air Cooler dapat digunakan untuk ruangan terbuka maupun ruangan yang setengah tertutup. Prinsip kerja dari ERBA Evaporative Air Cooler adalah menarik udara dari luar, kemudian menyaring dan mendinginkannya dengan menggunakan Cooling Pad sebagai Filter. Setelah itu, debu dan udara dengan bau yang kurang sedap akan terbawa keluar dari ruangan. Dengan menggunakan system ini maka akan terjadi pertukaran udara dari luar ke dalam ruangan, penurunan suhu dan peningkatan jumlah O2 dalam waktu yang sama. Ini berarti jumlah udara yang masuk akan sesuai dengan kapasitas unit yang dipakai.

Keistimewaan dari cooling pad “bergelombang dan berserat dengan banyak lapisan”

Bagian terpenting dari Erba Evaporative Air Cooler adalah COOLING PAD (Penguapan Langsung) “BERGELOMBANG DAN BERSERAT DENGAN BANYAK LAPISAN”. Dimana produk ini merupakan produk Lisensi SWEDIA. Adapun kelebihan dari produk ini adalah kemampuan penyerapan air dan udara yang baik, tekstur padat dan tidak ada distorsi dalam air dalam waktu yang cukup lama serta usia pakai sampai dengan 5 tahun lamanya.

CONTOH KASUS

Dalam perancangan terdapat adanya proses atau alur yang perlu diikuti agar perancangannya menjadi baik, yang secara global dapat dipaparkan sebagai berikut :

1.   Idea (goal - cita-cita – tujuan)

2.   Porblem seeking ( pencarian analisa – permasalahan)

3.   Problem solving (pencarian solusi – penyelesaian masalah)

4.   Design (Hasil konsep perancangan yang sesuai)

I.                   Idea/Tujuan

a.       Subyek/Obyek            : Bangunan Rumah

b.      Fungsi            : Rumah Tinggal

c.       Kapasitas         : Keluarga Menengah, 5 anggota keluarga

d.      Bentuk                        : Artistik, etnik timur

e.       Penghawaan    : Alami – fisik nyaman

f.       Pencahayaan   : Alami/buatan

g.      Kebisingan      : Rendah

h.      Lokasi             : Daerah Wisata Bali

II.                Problem Seeking

Pencarian permasalahan di sini mencari hal-hal yang berbeda antara harapan/tujuan dengan realita/data yang ada pada lokasi yang bersangkutan, yaitu dengan membuat rincian kriteria yang ingin dicapai tersebut.

§  Kapasitas rumah tinggal yang ingin dibangun, ditentukan oleh kebutuhan/organisasi ruang yang diperlukan, sehingga luasan bangunan dapat diperhitungkan. Apabila luasan tanah/lokasi adalah cukup, berarti tidak ada masalah di sini.

§  Bentuk yang diinginkan tentunya perlu banyak alternatif dan menurut pilihan pemakai atas saran/pertimbangan si perancang.

§  Penghawaan alami yang nyaman, kriteria, a. l. :

-          Suhu nyaman : 23 – 270 C, RH : 40 – 60%, aliran udara segar cukup, dan radiasi sesuai dengan kegiatannya.

-          Data/realita/kondisi yang ada pada lokasi tersebut sesuai dengan harapan atau tidak? Termasuk kondisi di dalam ruang nantinya. Kalu tidak sesuai, inilah permasalahan yang perlu dicarikan pemecahannya

§  Pencahayaan yang nyaman perlu memperhatikan standar kapasitas penerangan yang sesuai dengan macam kegiatannya, misal :

1.      Ruang baca                       :           300 – 500 lux,

2.      Ruang Gambar/Kerja        :           500 – 100 lux,

3.      Koridor                 :           100 – 200 lux, dsb.

4.      Seperti di atas dicari permasalahannya, yang akan diusahakan solusinya.

§  Kebisingan yang nyaman untuk rumah tinggal adalah kurang dari 40 dB.

-          Di sini juga dicari permasalahannya yang akan dibuatkan solusinya.

III.       Problem Solving

      Pemecahan atas permasalahan yang timbul segera diupayakan, sesuai bidang ilmu masing-masing. Untuk bidang menyangkut penghawaan, pencahayaan, dan kebisingan adalah dalam bidang ilmu fisika bangunan. Sebagai contoh kasus tersebut di atas, dapat dilakukan hal antara lain :

§  Penghawaan : dari kondisi lingkungan ternyata terdapat permasalahan terlalu dingin saat malam hari dan terlalu panas di siang hari. Maka pemecahannya antara lain perlu adanya atap dan plafond yang dapat menahan teriknya matahari dan ventilasi yang cukup luas guna mendapatkan aliran udara yang banyak saat siang hari. Kalau perlu dapat dihindari atap kaca (tembus cahaya). Di malam hari jendela dapat ditutup, kalau perlu rangkap, guna menahan dinginnya udara luar. Pembuatan solusi ini diwujudkan dengan analisa perhitungan yang detail, agar tidak meleset.

§  Pencahayaan : kondisi sinar matahari di lokasi cukup banyak, sehingga dapat dimanfaatkan, hanya pada malam hari perlu adanya lampu. Untuk ini besar kuat penerangan yang diperlukan perlu dianalisa pada tiap ruangan sesuai fungsinya. Luas jendela kaca atau kapasitas lampu diperhitungkan secara teliti, guna efisiensi dan mencukupi kebutuhannya.

§  Kebisingan : dari kondisi lingkungan di lokasi tersebut bila terdapat sumber kebisingan yang berlebih perlu dibuatkan solusinya, yang juga lewat analisa yang teliti.

IV.        DESIGN
Hasil Konsep Perancangan

      Selanjutnya atas dasar solusi yang diperoleh tersebut, bangunan dibuat rancangannya. Luas bangunan, bentuk atap, luas ventilasi, konstruksi jendela dan sebagainya, diimplementasikan dalam rancangan yang dibuat. Namun sering terjadi bahwa solusi yang didapatkan ternyata mempengaruhi bentuk/estetika, maka untuk ini perlu diadakan penyesuaian, mengingat syarat kenyamanan adalah syarat minimal, lebih boleh.

PENUTUP

            Demikian makalah ini kami buat sebagai tugas dalam semester pendek, sudah barang tentu banyak kekurangan, saran dan kritik sangat kami harapkan untuk perbaikan pembuatan makalah, bahkan tugas akhir nanti. Sedikit kami simpulkan mengenai fisika bangunan dan lebih sepesifik tentang penghawaan buatan.

            Seperti yang telah kami singgung dalam pendahuluan fisika bangunan sangatlah penting untuk menunjang hasil yang maksimal dari sebuah perancangan yang dibuat oleh seorang arsitek, yaitu dengan teori – teori yang sudah ada dalam pembahasan di atas, dari uraian mengenai pengertian-pengertian di atas, sebenarnya bahwa fungsi Ilmu Fisika Bangunan dalam perancangan sudah cukup jelas. Kami ulangi lagi untuk mengingatkan kembali apa yang sudah di dahas di depan, pada pembahasan Sebelumnya ditegaskan bahwa perancangan dikatakan berhasil secara teknis, apabila :

1.  Bangunan cukup kuat, kokoh berdiri untuk menopang beban-beban yang ada selama jangka waktu tertentu sesuai dengan yang diperkirakan.

2.      Penampilan bangunan sesuai dengan maksud dan tujuan atau filosofisnya.

3.      Bangunan tersebut dapat menampung kegiatan atau operasional bagi pemakainya secara wajar (sesuai dengan perkiraan/perhitungannya) dengan : Aman, Lancar, Nyaman

            sedangkan mengenai penghawaan kami kami hanya bisa berkata penghawaan sangatlah penting untuk di adakan lebih – lebih untuk menghemat biaya maka perlu di adakan dengan menciptakan penghawaan buatan. Manusia membutuhkan lingkungan udara ruang yang nyaman (thermal comfort) untuk melakukan aktivitas secara optimal. Dengan adanya lingkungan udara yang nyaman ini manusia akan dapat beraktifitas dengan tenang dan sehat. Keadaan udara pada suatu ruang aktifitas sangat berpengaruh pada kondisi dan keadaan aktifitas itu. Bila dalam suatu ruangan yang panas dan pengap, manusia yang melakukan aktivitas di dalamnya tentu juga akan sangat terganggu dan tidak dapat melakukan aktifitasnya secara baik, dan ia merasa tidak kerasan.