Konsultasi untuk menciptakan aliran udara di area tubuh pengguna ruangan sehingga merasa lebih sejuk

2. NATURAL VENTILATION THERMAL
COMFORT DESIGN CONSULTATION
Canisius College Sport Hall

3. OUTLINE
• Pendahuluan
• Teori
• Pengukuran Lapangan
• Hipotesa dan Solusi Design
• Kesimpulan

4. PENDAHULUAN

5. Function, Occupancy, Time
Occupancy Waktu Outdoor Temp
Latihan Olahraga: Basket, Bulu Tangkis, Senam 1 – 100 8.00 – 21.00 26 - 34
Latihan Kesenian: Paduan suara, alat musik,
seni tari, drama, dll
1 – 100 8.00 – 21.00 26 - 34
Pertandingan Olahraga: Basket, Bulu
Tangkis
50 – 200 8.00 – 21.00 26 - 34
Pertunjukan Seni: Paduan suara, Band, Alat
musik tiup, drama
50 – 200 8.00 – 21.00 26 - 34
Acara Formal: Wisuda, misa, briefing, seminar 300 – 500 8.00 – 21.00 26 - 34

6. Latar Belakang Permasalahan
• Siang hari matahari terang ruangan terisi sampai dengan 50
orang sekitar 80% yang puas dengan kenyamanan termal
(ashrae 55-2004)
• Asumsi: Apabila ruangan terisi lebih dari 300 orang ruangan
terasa panas lebih dari 50% yang mengeluhkan ketidak-
nyamanan termal
• Aliran angin tidak boleh mengganggu kegiatan olah raga bulu
tangkis

7. Tujuan
• Menciptakan aliran udara di area tubuh
pengguna ruangan sehingga merasa lebih
sejuk

8. Sasaran
• Akseptansi kecepatan aliran udara yang tidak
menggangu aktifitas “Design with Climate, 1963”
(0.51 m/s to 1.02 m/s)
• Perputaran udara 0.43m3/minute/person
(ANSI/ASHRAE Standard 62-2001)

9. Standarisasi ASHRAE Standard 55-2004
• Ventilasi natural untuk kenyamanan termal mengacu ke ASHRAE Standard 55-2004 pada upper line 80% adaptive
comfort (garis merah)

10. Standarisasi Akseptansi Kecepatan udara
• Air velocity mengacu ke “Design with Climate, 1963” (0,51 m/s to 1,02 m/s)

11. TEORI

12. Teori
• Udara panas dalam ruangan yang menjadi lebih
panas karena konveksi panas tubuh manusia,
panas konduksi bangunan, dan peralatan di bawa
keluar dan digantikan udara luar yang lebih dingin
• Aliran udara dipermukaan kulit menyebabkan
penguapan cairan dipermukaan kulit. Proses
penguapan tersebut membuat tubuh merasa
lebih sejuk.

13. Perputaran udara dalam ruangan
• Udara bergerak melalui lubang (jendela dan bukaan lainnya) ketika ada perbedaan
tekanan di lubang udara
– Tekanan udara yang lebih besar = aliran udara yang lebih tinggi
– Luasan bukaan yang lebih besar = aliran udara yang lebih tinggi

14. Ventilasi Stack
• Perbedaan tekanan ventilasi alami didorong oleh dua mekanisme
– Perbedaan densitas udara (efek stack)
• Udara hangat kurang padat dari udara dingin (lebih apung)
• Bekerja ketika udara dalam ruangan lebih hangat dari udara luar ruangan
The potential for flow due to pressure variation with height Adjusting the location of the neutral level by adjusting the size of the
upper and lower openings

15. Ventilasi Cross
• Aliran Udara diluar bangunan menghasilkan perbedaan tekanan sehingga
tercipta aliran angin melintas di dalam ruangan
Pressure differential due to the wind

16. PENGUKURAN LAPANGAN
21 MEI 2014

17. Kecepatan Angin Pada Luar Bangunan (pk 10.00)
0,7
0,5
2,2
1,7
1,8
0,51,4
0,9
1,6

18. Kecepatan Angin Pada Luar Bangunan (pk 14.00)
0,76
1,05
0,61,270,75
0,36
0,68
0,1
1,43
1,3
0,6
0,6

19. Pengukuran Laju Udara Maksimum (m/s) pada Lubang Angin
1,25 m/s1,2 m/s

20. Pengukuran Laju Udara Maksimum (m/s) pada Lubang Angin
1,0 m/s2,3 m/s
1,8 m/s
0,7 m/s

21. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pengukuran Laju Udara (m/s) pada Lubang Angin Bawah
Titik Pukul 10 Pukul 14
1 1,1 0,65 (out)
2 1,4 0,65 (out)
3 1,33 1,37
4 1,08 1,4
5 1,46 0,21
6 0,9 1,64
7 0,83 1,01
8 1,3 1,8
9 0,72 0,9
10 0,58 0,72
Rata-rata 1,07 1,04

22. HIPOTESA DAN SOLUSI DESIGN

23. Simulasi Aliran Udara Existing Design
• Aliran udara terjadi
diatas ketinggian 4,5m
dari lantai
• Aliran udara bawah
tidak mencapai daerah
tribun penonton
• Potongan

24. Simulasi Aliran Udara Existing Design
• Pada ventilasi lubang
atas udara berputar
kembali ke inlet
• Pada ventilasi lubang
bawah aliran udara
tidak mencapai area
tribun
Ventilasi Lubang Atas Ventilasi Lubang Bawah

25. Simulasi Aliran Udara Existing Design
• Aliran udara terjadi
diatas ketinggian 4,5m
dari lantai
• Aliran udara bawah
tidak mencapai daerah
tribun penonton
• Cross ventilation tidak
bekerja

26. Simulasi Kondisi Existing
• General airflow : http://youtu.be/Z94FFZnbMKA
• Airflow low plan simulation : http://youtu.be/tDUEMhEVI_4
• Airflow mid plan simulation : http://youtu.be/sZaKMHGSR3g
• Airflow section simulation : http://youtu.be/jLk1Jv_uEks
• Airflow 3d simulation : http://youtu.be/8Ez34rE-8o0
NOTES:
• Diperlukan air flow louvre (modifikasi inlet bagian bawah agar terjadi aliran angin keseluruh ruangan)

27. Masalah Cross Ventilation
•Posisi ventilasi inlet dan outlet tidak memberikan aliran udara di area aktifitas
pengguna ruangan.
•Jendela pada area tiupan angin (pressure +) tertutup oleh kaca sehingga yang
masuk hanyalah melalui lubang bawah dan lubang atas (posisi fan-exhaust).

28. Solusi Cross Ventilation
• Lubang-lubang ventilasi ditempatkan pada dinding-dinding yang
saling berhadapan yang searah dengan aliran udara outdoo
• Tinggi letak lubang ventilasi masuk sedemikian sehingga aliran udara
masuk mengenai daerah aktivitas (living zone) pada batas ketinggian 0.30
m-1.80m diatas lantai.
• Mengubah ketinggian ventilasi inlet lebih rendah dari ketinggian bukaan
outlet
• Mengurangi Luas ventilasi inlet menjadi lebih kecil dari Luas ventilasi outlet
• Pada saat penggunaan Air Condition ventilasi yang posisi dibawah 3 meter
dapat di tutup (operable windows)

29. Masalah Stack Ventilation
• Luas ventilasi outlet lebih kecil daripada luasan inlet. Sehingga udara yang
masuk tidak dapat keluar seluruhnya

30. Solusi Stack Ventilation
Konseptual hipotesis permasalahan
Untuk mencapai stack effect yang
berjalan seperti konsep gambar diatas
maka seharusnya;
• Luasan lubang outlet (C) > lubang
inlet (A+B)
• Luasan pada bukaan pada A < B
Bukaan “B”
Bukaan “A”
Bukaan “C”
Bukaan “B1”

31. Rekomendasi Design
• Memperkecil atau menutup ventilasi inlet-outlet untuk
menciptakan perbedaan tekanan udara sehingga tercipta
aliran udara stack dan cross
• Mengubah ketinggian ventilasi inlet-outlet agar ada aliran
udara pada area pengguna ruang
• Pembuatan light-shelf dan air pressure fin pada ventilasi inlet
dinding timur untuk mendapatkan tekanan udara yang lebih
besar agar dapat mengalir kedalam lebih jauh

32. Rekomendasi Design
Solusi minimum yang dapat dilakukan:
• Bukaan pada A diperluas
• Bukaan pada B ditutup / dihilangkan
• Bukaan pada C tetap pada kondisi existing
• Bukaan pada D diperkecil
• Bukaan pada E dibuat hanya pada satu sisi
• Bukaan lainnya dapat ditutup dengan kaca agar natural lighting dapat tercapai
• Kaca dapat digantikan dengan acrilic yang dapat memblock/mereduce IR 75% dan UV
100%

33. Rekomendasi Design
Bukaan “B”
Bukaan “D”
Bukaan “E”
Bukaan “A”
Bukaan “C”
Light-shelf (1500mm)

34. Perhitungan Luas Ventilasi
Existing Design New Design
Luasan Ventilasi type A (500 mm dr lantai) 2,4 m2 (inlet-outlet) 7 m2 (inlet)
Luasan Ventilasi type B (2500 mm dr lantai) 14,4 m2 (inlet- outlet) (dihilangkan/ditutup)
Luasan Ventilasi type C (4500 mm dr lantai) 10,1 m2 (inlet) 10 m2 (inlet)
Luasan Ventilasi type D (6500 mm dr lantai) 208 m2 (inlet) 24 m2 (outlet)
Luasan Ventilasi type E (14500 mm dr lantai) 46 m2 (inlet-outlet) 46 m2 (outlet)
TOTAL Luasan Ventilasi 280,9 m2 88 m2
Jumlah aliran in/out udara (Qtotal) 114,36 m3/s
411.696 m3/h
54,6 m3/s
196.560 m3/h
Volum bangunan 10.500 m3 10.500 m3
Jumlah perputaran udara/jam 39,2 cph 18,72 cph

35. Bukaan “D”
Bukaan “E”
Bukaan “A”
Bukaan “C”
Estimasi Aliran Udara Rekomendasi Design

36. Estimasi Aliran Udara Rekomendasi Design

37. Simulasi Aliran Udara Rekomendasi Design
Potongan
• Aliran udara terjadi pada
ketinggian 30 cm dari lantai
• Aliran udara bawah dapat
mencapai daerah tribun
penonton

38. Simulasi Aliran Udara Rekomendasi Design
Ventilasi Lubang Atas Ventilasi Lubang Bawah
• Pada ventilasi lubang
atas aliran udara
dapat mencapai outlet
yang berarti terjadinya
cross-ventilation
• Pada ventilasi lubang
bawah aliran udara
mencapai area tribun

39. Simulasi Aliran Udara Rekomendasi Design
• Aliran udara terjadi
diatas ketinggian 30cm
dari lantai
• Aliran udara bawah
mencapai daerah
tribun penonton
• Stack effect & cross
ventilation bekerja
pada sistem re-design

40. Simulasi New Design
• General airflow : http://www.youtube.com/watch?v=Z94FFZnbMKA&feature=youtu.be
• Airflow low plan simulation : http://www.youtube.com/watch?v=5DoIduSGA8Y
• Airflow mid plan simulation : http://www.youtube.com/watch?v=CWucwpH4TsI&feature=youtu.be
• Airflow section simulation : http://www.youtube.com/watch?v=1MTMEwozvwg
• Airflow 3d simulation : http://www.youtube.com/watch?v=hJYsXkO5a-s&feature=youtu.be

41. KESIMPULAN

42. Kesimpulan
• Natural Cross & Stack Ventilation yang telah dire-design meningkatkan
kesejukan ruangan 1,67 dibanding kondisi existing.
• Apabila ada aliran angin di luar gedung dengan kecepatan sekitar 1 m/2
maka tercapai aliran udara 0.4m/s – 0.6m/s pada area pengguna ruangan.
Cukup untuk menyejukan akan tetapi tidak mengganggu permainan bulu
tangkis.
• Perputaran udara yang terjadi di ruangan ini adalah 196.500 m3/h
sedangkan kebutuhan perputaran udara untuk 500 orang hanya sebesar
12.750 m3/h. Jauh di atas kebutuhan.

43. Saran
• Membuat operable louvre pada bagian ventilasi bukaan “A”
(lihat gambar) untuk mencegah kebocoran pendinginan AC
apabila mengguna portable AC.
• Exhaust dipindahkan ke bukaan “E”.