Aspek Kenyamanan Termal dalam Arsitektur Indonesia

Kenyamanan termal adalah kondisi di mana pola psikologis, fisiologis, dan perilaku seseorang membuatnya merasa nyaman untuk beraktivitas pada suhu tertentu dalam suatu lingkungan. Secara teori, manusia memiliki kemampuan untuk beradaptasi terhadap perubahan termal yang terbagi menjadi tiga kategori, yaitu adaptasi pola perilaku, adaptasi fisiologis, dan adaptasi psikologis.

Adaptasi pola perilaku manusia misalnya adalah reaksi refleks mengipas-ngipas wajah ketika berada di ruangan yang panas dan pengap. Adaptasi fisiologis terjadi misalnya ketika tangan direndam dalam air es selama lima menit lalu dimasukkan ke dalam air bersuhu ruangan, maka tangan akan merasakan air tersebut terasa hangat, begitu pula sebaliknya. Adaptasi psikologis adalah perubahan persepsi terhadap tingkat suhu yang nyaman berdasarkan ekspektasi dan pengalaman masa lalu.

Kenaikan suhu dalam suatu ruangan disebabkan oleh beberapa sumber panas. Sumber panas pertama adalah sumber panas alami, seperti matahari dan panas bumi. Sumber panas kedua adalah sumber panas biologis, seperti manusia dan hewan. Sumber panas terakhir adalah sumber panas dari perangkat mekanis-elektrik, seperti mesin, lampu, dan peralatan lainnya.

Perpindahan panas dari sumber panas ke dalam ruangan terjadi melalui radiasi panas, konveksi, dan konduksi panas. Radiasi panas adalah perpindahan panas yang terjadi melalui medium cahaya. Konveksi panas adalah perpindahan panas melalui medium yang merambat lewat cairan dan gas. Konduksi panas adalah perpindahan panas melalui medium yang merambat lewat benda padat.

Faktor-faktor yang memengaruhi kenyamanan termal seseorang adalah laju metabolisme, tingkat ventilasi, pakaian yang dikenakan, suhu ruangan, kelembapan udara ruangan, dan kecepatan udara pada permukaan kulit.

Organisasi yang kerap melakukan riset kenyamanan termal antara lain ASHRAE/ANSI. Standardisasi kenyamanan termal yang umum digunakan adalah ANSI/ASHRAE Standard 55-2010. Selain itu, standardisasi kenyamanan termal dari organisasi lain adalah EN 15251 dan ISO 7730. Standardisasi kenyamanan termal di Indonesia diterbitkan dengan nomor SNI 03-6572-2001.

Ada dua pendekatan metode riset untuk menentukan parameter kenyamanan termal, yaitu metode pemodelan statis dan metode pemodelan adaptif. Apa itu metode pemodelan statis dan metode pemodelan adaptif? Mari kita lanjutkan dengan penjelasan di bawah ini.

Model Statis Kenyamanan Termal

Model statis kenyamanan termal adalah metode pemodelan parameter kenyamanan termal yang dikembangkan dengan asumsi bahwa kondisi termal dalam suatu ruangan bersifat tetap. Model statis kenyamanan termal tidak memperhitungkan kondisi dan perubahan iklim di luar bangunan, maupun perbedaan kemampuan dan pola perilaku adaptasi terhadap lingkungan termal. Kajian ini didasarkan pada prinsip bahwa suhu ideal dalam suatu ruangan seharusnya tidak berubah meskipun terjadi perubahan iklim sepanjang empat musim. Dalam hal ini, manusia dianggap sebagai objek pasif yang tidak dapat berinteraksi dan beradaptasi dengan lingkungan termal.

Model statis kenyamanan termal dikembangkan dengan mengumpulkan data reaksi responden dalam ruangan dengan iklim buatan yang statis. Ada dua pemodelan statis kenyamanan termal, yaitu PMV (Predicted Mean Vote) dan PPD (Predicted Percentage Dissatisfied).

Kedua pemodelan ini dikembangkan oleh P.O. Fanger dengan menciptakan persamaan matematis statistik berdasarkan kajian psikologis terhadap kenyamanan termal pada permukaan kulit. Responden diberikan pertanyaan dengan skala -3 untuk menggambarkan sensasi sangat dingin hingga +3 untuk menggambarkan sensasi sangat panas, serta nilai 0 untuk menggambarkan kondisi netral atau nyaman. Nilai-nilai tersebut kemudian diolah melalui persamaan matematis yang dikembangkan Fanger untuk memperoleh nilai prediksi rata-rata parameter kenyamanan termal dari suatu kelompok responden.

Enam parameter yang digunakan adalah suhu, kenyamanan termal dalam ruangan, suhu rata-rata ruangan, kelembapan relatif, kecepatan udara, laju metabolisme, dan jenis pakaian. Nilai PMV yang direkomendasikan berada dalam zona kenyamanan termal adalah -0,5 < PMV < +0,5 dengan enam parameter batas di atas.

Riset untuk memperoleh nilai parameter kenyamanan termal dari beragam kelompok responden merupakan langkah penting untuk mendapatkan kondisi termal yang nyaman. Namun demikian, metode PMV tidak memberikan gambaran mengenai tingkat kepuasan responden terhadap suatu kondisi termal statis. Berdasarkan gagasan tersebut, Fanger kemudian mengembangkan persamaan matematis yang dapat memberikan gambaran tingkat kepuasan responden, yang dikenal dengan istilah Predicted Percentage Dissatisfied (PPD).

Model Adaptif Kenyamanan Termal

Model adaptif kenyamanan termal didasarkan pada prinsip bahwa kondisi termal di luar bangunan memengaruhi kondisi termal di dalam bangunan, dan manusia memiliki kemampuan untuk berinteraksi serta beradaptasi dengan berbagai kondisi termal. Model adaptif kenyamanan termal didasarkan pada ekspektasi seseorang terhadap kondisi lingkungan termal berdasarkan ingatan masa lalu, pola perilaku, dan kondisi termal di lingkungan sekitarnya. Perilaku adaptasi dan interaksi dengan lingkungan termal misalnya membuka atau menutup jendela, menyalakan sistem pendingin atau pemanas, mengenakan pakaian tebal atau tipis, dan sebagainya.

Hasil riset ini telah digunakan sebagai acuan dalam standardisasi ASHRAE 55-2004 sebagai model pemodelan adaptif kenyamanan termal. Grafik yang dihasilkan menggambarkan zona adaptif dengan tingkat kepuasan penghuni sebesar 80% dan 90% terhadap suhu suatu ruangan dibandingkan dengan suhu luar ruangan.

Standardisasi ASHRAE-55, 2010 menggunakan nilai suhu luar bangunan sebagai input pertanyaan kepada responden, dan tingkat kepuasan kenyamanan termal diperoleh dengan mencari nilai rata-rata aritmetik dari nilai rata-rata suhu luar ruangan selama kurang dari tiga puluh hari. Cara lain adalah dengan menghitung nilai suhu tingkat kepuasan penghuni menggunakan koefisien pembobotan yang berbeda, mengacu pada input suhu di luar bangunan. Model adaptif ini seyogianya diterapkan pada bangunan dengan ventilasi alami yang dapat dikendalikan. Namun demikian, tanpa sistem pendinginan mekanis, aktivitas penghuni dengan laju metabolisme 1-1,3 dan suhu di luar bangunan berkisar antara 10°C (50°F) hingga 33,5°C (92,3°F).

Sejumlah peneliti telah melakukan riset lapangan di berbagai negara di dunia, menanyakan kepada penghuni bangunan mengenai kondisi kenyamanan termal ideal yang diharapkan, sekaligus mengukur parameter lingkungan termal yang ada. Hasil analisis dari basis data 160 studi menyimpulkan bahwa penghuni bangunan dengan sistem sirkulasi udara alami cenderung lebih dapat menerima, bahkan terkadang lebih menyukai, perbedaan kondisi termal yang lebih besar dibandingkan penghuni bangunan dengan sistem ventilasi dan pendinginan mekanis.

Riset yang dilakukan oleh de Dear dan Brager menyimpulkan bahwa penghuni yang terbiasa tinggal di bangunan dengan sirkulasi udara alami jauh lebih toleran terhadap perubahan suhu yang besar. Hal ini disebabkan oleh kemampuan penyesuaian diri secara psikologis, fisiologis, dan pola perilaku. Standardisasi ASHRAE 55-2010 menyebutkan bahwa ada beberapa penyesuaian yang dilakukan penghuni terhadap perubahan suhu ruangan, misalnya mengenakan pakaian yang lebih hangat atau lebih sejuk, membuka jendela untuk meningkatkan aliran udara, menurunkan laju metabolisme dengan mengurangi tingkat aktivitas tubuh, atau mengubah ekspektasi psikologis.

Model adaptif kenyamanan termal juga telah distandardisasi, seperti standardisasi Uni Eropa EN 15251 dan Standar Internasional ISO 7730. Namun demikian, asumsi perilaku penghuni dan metode perhitungannya sedikit berbeda dari persamaan matematis ASHRAE 55-2004. Perbedaan yang lebih mendasar adalah standar ASHRAE hanya berlaku untuk bangunan tanpa sistem pendinginan mekanis, sedangkan EN15251 dapat diterapkan pada bangunan dengan sirkulasi alami yang dilengkapi sistem pendinginan mekanis.

Masa Depan Kenyamanan Termal di Indonesia

Sebelum merancang sebuah bangunan, kami menyarankan agar Arsitek mempertimbangkan aspek kenyamanan termal sebagai bagian dari tujuan desain bangunan. Perancang dapat menggunakan model statis kenyamanan termal, seperti PMV atau PPD, pada bangunan yang suhu ruangannya sepenuhnya dikendalikan oleh sistem tata udara. Sementara itu, untuk desain gedung perkantoran yang suhunya bergantung pada sirkulasi udara alami, dapat digunakan standardisasi model adaptif kenyamanan termal. Hingga tulisan ini dibuat, belum ada kesepakatan mengenai standardisasi mana yang lebih tepat diterapkan pada bangunan yang sebagian ruangannya dikendalikan secara mekanis atau pada waktu tertentu saja.

Sayangnya, Indonesia belum memiliki standardisasi kenyamanan termal yang dikembangkan sesuai dengan iklim, karakter masyarakat, dan arsitektur tradisional Indonesia. Standardisasi kenyamanan termal di Indonesia saat ini mengacu pada kenyamanan termal yang diterbitkan oleh SNI. Nilai parameter kenyamanan termal yang diperoleh berasal dari adopsi nilai standardisasi internasional yang diambil secara tidak menyeluruh, sehingga kehilangan esensinya.

Tantangan ke depan bagi arsitek, perancang, dan konsultan HVAC di Indonesia adalah menyusun standardisasi yang lebih sesuai dengan kondisi negara Indonesia. Idealnya, Indonesia perlu memiliki standar baku kenyamanan termal melalui riset lapangan yang disesuaikan dengan kondisi iklim berdasarkan data meteorologi dan geofisika Indonesia, pengukuran termal lapangan, pola perilaku, ekspektasi, respons psikologis, respons fisiologis, dan arsitektur tradisional Indonesia.

Untuk konsultasi, silakan hubungi kami atau isi formulir di bawah ini:
ALTA Integra
Jl. Hayam Wuruk No. 2 R – S
Jakarta Pusat, 10120
Telp: 021 351 3 351
Fax: 021 345 8 143