Climate Responsive Design

Pada tahun 1377, sejarawan Arab, Ibnu Khalddum, dalam pembahasannya tentang arsitektur, menekankan alasan mendasar dari desain bangunan yang perlu merespons terhadap iklim, sama seperti bahan bangunan harus merespons hukum statika. Dalam artikel ini, perhatian diarahkan pada implikasi dari strategi ini dalam hal desain yang responsif terhadap iklim. Climate Responsive Design memiliki dasar pertama dalam konteks desain berkelanjutan yang lebih luas dan kedua dalam praktik arsitektur melalui manajemen desain yang efektif. Hal ini melibatkan pemilihan dan evaluasi strategi yang berlaku untuk masalah desain tertentu.

Keberlanjutan dan Climate Responsive Design

Desain Berkelanjutan

Desain yang responsif terhadap iklim merupakan bagian dari pendekatan lingkungan terhadap pembangunan gedung yang disebut desain berkelanjutan ekologis (Ecologicaly Sustainable Design): 'Konsep pembangunan berkelanjutan ekologis, yang berkaitan dengan konstruksi gedung, dapat diilustrasikan dengan merujuk pada proyek-proyek yang dibangun. Bangunan-bangunan ini dapat dianalisis dengan cara yang memperluas kriteria penilaian bangunan dan pada saat yang sama menggambarkan sifat ESD yang beraneka ragam.'²

Pentingnya pendekatan ini muncul dari meningkatnya perhatian di kalangan profesi desain terhadap lingkungan saat membuat keputusan desain terkait pemilihan bahan dan sistem bangunan.³ Perhatian ini telah mengarah pada pengembangan metode untuk menilai bahan dan sistem ini dalam hal penggunaan energi. Penggunaan energi telah menjadi isu penting karena sebagian besar energi yang digunakan untuk menggerakkan industri berasal dari sumber yang tidak terbarukan dan dengan demikian dianggap tidak berkelanjutan. Sejumlah konsep telah dikembangkan untuk menilai energi yang digunakan dalam bangunan. Pertama, 'energi yang terkandung' telah dikembangkan sebagai cara untuk menilai energi yang digunakan untuk memproduksi bahan bangunan.⁴ Ini adalah bagian dari sistem analisis lingkungan yang lebih luas dan mencakup 'energi operasional', yaitu energi yang digunakan untuk mengoperasikan bangunan.⁵

Gambar 2 Climate Responsive Design dipandang sebagai bagian dari desain lingkungan yang mengkaji hubungan holistik antara bangunan dan lingkungan. Batas tanggung jawab arsitek dapat ditarik di sekitar bangunan dan lokasi. Faktor-faktor utama yang direpresentasikan adalah sebagai berikut: kiri: pengurangan limbah dan daur ulang, penggunaan sumber energi yang ramah lingkungan, penggunaan material yang efisien dan energi yang terkandung kanan: meminimalkan dampak lokasi, kesehatan dan kesejahteraan manusia, kenyamanan termal.

Faktor-faktor ini juga dilengkapi dengan serangkaian faktor lingkungan lainnya seperti dampak bangunan terhadap kesehatan manusia dan dampak lingkungan yang lebih luas. Kerangka kerja analisis yang lebih luas ini dapat diperiksa tidak hanya dalam hal dimensi fisik tetapi juga dimensi temporal. Masalahnya adalah bagaimana faktor-faktor lingkungan berinteraksi dari waktu ke waktu. Kerangka kerja ini dapat dimodelkan dalam hal 'penilaian siklus hidup' (LCA).⁶

Jelas bahwa kompleksitas interaksi dan luasnya faktor dalam kerangka kerja LCA memberikan dilema bagi sebagian besar desainer. Pada tingkat filosofis, sebagian besar arsitek akan menganut pandangan holistik ini, namun pada tingkat pragmatis, bagaimana luasnya masalah lingkungan dapat diintegrasikan dalam desain?

Salah satu metode penyelesaian masalah ini adalah dengan menggunakan kerangka kerja lingkungan.

Kerangka Kerja Lingkungan

Kerangka kerja lingkungan berasal dari prinsip penilaian siklus hidup, yang menganalisis sifat intervensi lingkungan. Ini terbentuk dari banyak bagian yang saling terkait dan sangat kompleks. Inti dari proses penilaian dimulai dengan mengidentifikasi bagian-bagian penyusun intervensi dan mendefinisikan batasan tanggung jawab di sekitar aspek-aspek tersebut. Jadi, jika sebuah bangunan diperiksa sebagai intervensi, aspek apa yang menjadi tanggung jawab arsitek dalam siklus hidup bangunan tersebut?

Jelas bahwa mereka tidak bertanggung jawab untuk memperhatikan sistem pembangkit listrik dan dampaknya dalam hal emisi karbon dioksida. Namun, sejauh mana arsitek bertanggung jawab atas limbah dan penggunaan energi dalam pembuatan dan penggunaan bahan bangunan dan komponen dalam proses konstruksi? Lebih jauh, mengingat luasnya dampak lingkungan, diperlukan kerangka kerja yang mulai mendefinisikan area batas dalam proses pembangunan dan tanggung jawab untuk area ini. Manajemen desain yang baik memerlukan pemahaman yang jelas tentang tingkat tanggung jawab dan batasan tempat desainer bekerja. Disarankan bahwa hal ini dapat dicapai melalui penggunaan kerangka kerja desain dan proses yang cenderung mengurangi dampak lingkungan yang negatif.

Gambar 3 Museum Kemsey oleh arsitek Glen Murcutt, 1990. Bangunan ini dirancang agar menyatu dengan lokasi. Banyak ide desainnya yang dihasilkan dari keanekaragaman hayati flora dan fauna alami di lokasi tersebut. Strategi Climate Responsive Design yang menjadi bagian dari pendekatan ESD ini berarti mengurangi penggunaan energi dengan memanfaatkan sebaik-baiknya cahaya matahari yang tersedia, pemanasan surya pasif, dan pendinginan pasif melalui ventilasi.

Gambar 4 Habitat House: Richard Hyde dan Mark French, 1997. Desain prototipe rumah ramah lingkungan menggunakan ringkasan lingkungan untuk mengembangkan desain. Penggunaan strategi modifikasi iklim memanfaatkan energi alami dari iklim mikro yang menghasilkan nol energi operasional untuk pemanasan dan pendinginan.

Tabel 1 Fitur Desain Prototipe Rumah Lingkungan Habitat

Organisasi spasial yang memberikan kenikmatan termal, konektivitas lingkungan sambil memenuhi kebutuhan pengguna dan pilihan gaya hidup

Luas bangunan kecil untuk meminimalkan area tapak yang digunakan oleh bangunan, sehingga memaksimalkan retensi vegetasi yang ada

Orientasi timur laut memberikan naungan dan memaksimalkan angin sepoi-sepoi di musim panas, juga menyediakan akses matahari di musim dingin dan pengecualian matahari di musim panas

Kulit bangunan yang ringan dan berorientasi ke arah timur laut untuk memberikan peningkatan panas yang cepat di musim dingin

Konstruksi massa yang terhubung dengan tanah ke lantai bawah untuk menyediakan 'kolam dingin' untuk kehidupan siang hari di musim panas dan 'kolam hangat' untuk kehidupan malam di musim dingin

Bentuk denah tipis dengan bagian terbuka untuk menyediakan ventilasi silang untuk pendinginan musim panas

Penggunaan atrium untuk meningkatkan pendinginan konektif pada kondisi musim panas yang tenang dan untuk menyediakan cahaya pada ruang dengan denah yang dalam

Pemanfaatan sistem rangka rangka yang memiliki energi terwujud rendah, buatan pabrik dan dibuat terlebih dahulu dengan kualitas tinggi, menggunakan sambungan momen untuk menahan beban rak dan memberikan fleksibilitas perencanaan internal serta memaksimalkan bukaan untuk ventilasi.

Pemanfaatan diafragma atap kayu komposit, baja dan tripleks yang menggunakan konstruksi monocoche untuk menahan beban angin dan panas - Pemanfaatan material yang memiliki emisi gas buang dan dampak terhadap kesehatan manusia yang minimal

Menyediakan penyimpanan dari sistem hidrolik seperti air hujan dan air limbah untuk daur ulang dan irigasi lokasi sehingga meminimalkan penggunaan air utama.

Pemasangan sistem PV (fotovoltaik) yang terhubung ke jaringan untuk mengekspor daya ke jaringan pada siang hari dan mengimpor daya pada malam hari

Pemilihan peralatan hemat energi yang meminimalkan penggunaan daya

Sistem pemantauan bangunan otomatis untuk mengaudit kinerja dan keamanan

Penggunaan bahan bakar gas untuk pemanas untuk mengurangi produksi karbon

Gambar 5 Habitat House: Richard Hyde dan Mark French, 1997. Bagian kiri bangunan menunjukkan fasad kulit tunggal yang ringan dengan sedikit isolasi termal. Peneduh disediakan pada fasad untuk memungkinkan pemanasan musim dingin di siang hari tetapi mencegah masuknya panas matahari melalui dinding selama musim panas. Lantai kayu yang digantung memungkinkan akses ke tangki penyimpanan air di bawah lantai. Bagian kanan menunjukkan kolam 'dingin' di lantai dasar. Ini terbuat dari pasangan bata dengan lantai beton, massa termal dalam elemen ini membantu menurunkan suhu di musim panas. Pasangan bata terlindung dari masuknya panas oleh bahan pelapis dan isolasi untuk mencegah masuknya panas dari luar.

Kembali ke kutipan sebelumnya, dikemukakan bahwa bangunan harus dinilai dan dirancang berdasarkan serangkaian kriteria yang lebih luas, yang membentuk kerangka kerja berikut:

1. Geografi situs dan sejauh mana lanskap telah dimodifikasi untuk mengakomodasi bangunan
2. Tingkat di mana struktur bangunan telah mewujudkan energi yang melebihi energi yang mungkin diperlukan dengan menggunakan bentuk konstruksi alternatif, termasuk bahan daur ulang.
3. Iklim di lokasi dan kebutuhan energi operasional
4. Potensi penggunaan kembali dan/atau daur ulang bahan dan/atau rakitan7

Seperti yang dapat dilihat dari kerangka kerja ini, iklim terkait baik secara langsung maupun tidak langsung dengan prinsip-prinsip ini. Topografi lokasi merupakan isu utama karena hal ini memengaruhi iklim mikro dan energi yang digunakan untuk memodifikasi lokasi. Oleh karena itu, praktik umum untuk membuat landasan di lokasi adalah dengan menggunakan mesin untuk meratakan lokasi agar menjadi platform datar. Hal ini memiliki sejumlah konsekuensi lingkungan:

Gambar 6 Habitat House: Richard Hyde dan Mark French, 1997. Energi yang terkandung dihitung untuk rumah berdasarkan unsur-unsur. Hal ini berguna karena modifikasi terhadap unsur-unsur dapat dilakukan pada tahap perincian dalam desain dengan mengganti bahan-bahan berenergi rendah dan dengan desain komponen yang cermat.

Gambar 7 Pembandingan energi terwujud yang digunakan di Rumah Habitat memungkinkan perancang untuk membandingkan dengan bangunan serupa lainnya mengenai dampak lingkungan relatif dalam hal energi terwujud. Data tersebut didasarkan pada karya Bill Lawson.

1. Perusakan vegetasi alami dan perubahan iklim mikro.
2. Penggunaan energi tak terbarukan untuk memodifikasi situs, dan emisi karbon dioksida terkait
3. Penggunaan teknologi mahal seperti dinding penahan untuk memberikan dukungan struktural pada tanah yang ditahan.
4. Dampak pada drainase bawah tanah dan limpasan air yang meningkatkan infrastruktur hidrolik.

Maka dari itu, pentingnya aspek ini adalah bahwa pekerjaan tapak yang besar mungkin membuat proses pembangunan menjadi lebih mudah tetapi memiliki efek merusak yang serius pada lanskap dan bahkan dapat menciptakan lebih banyak masalah daripada yang dipecahkannya, baik dalam hal penggunaan energi maupun dampak tapak pada tumbuhan dan satwa liar.

Area perhatian berikutnya terkait dengan material. Dalam pemilihan material, ada dua area yang perlu diperhatikan, yaitu energi yang digunakan untuk memproduksi material dan dampak material terhadap kesehatan penghuni. Penggunaan material memiliki masalah yang sama dengan pekerjaan di lokasi. Proses produksi menggunakan energi primer dan dengan demikian menimbulkan masalah emisi karbon dioksida jika energi yang digunakan tidak terbarukan. Penggunaan material yang memiliki energi pemrosesan rendah dan berasal dari sumber terbarukan sangatlah ideal, sehingga kayu menyediakan material yang bermanfaat bagi lingkungan dari perspektif ini.⁸

Selain itu, bahan daur ulang dianggap lebih aman. Sebagian besar energi yang terkandung di dalamnya telah digunakan pada kehidupan pertama mereka dan dengan demikian dapat dianggap kurang berbahaya pada kehidupan daur ulang kedua mereka. Oleh karena itu, bahan daur ulang dapat menawarkan alternatif yang bermanfaat; biasanya dikatakan bahwa bahan-bahan ini memiliki sedikit energi yang terkandung selain yang digunakan dalam proses daur ulang. Selain itu, limbah dari proses pembangunan berkurang, sehingga secara kuantitatif, kontribusi bahan-bahan ini terhadap anggaran energi untuk bangunan menjadi kecil. Kekhawatiran terhadap kualitas udara di dalam bangunan telah meningkat. Pelepasan gas dari bahan dan kualitas udara bangunan ber-AC adalah dua masalah penting yang memengaruhi kesehatan dan kesejahteraan manusia.⁹

Akhirnya, penggunaan lokasi dan iklim yang berkaitan dengan efisiensi energi memiliki potensi lebih lanjut untuk mengurangi konsumsi energi, yaitu energi operasional bangunan. Strategi efisiensi energi harus dimasukkan ke dalam konteks dengan mempertimbangkan anggaran energi nasional untuk negara-negara berkembang. Penggunaan energi bangunan merupakan hingga 50 persen dari konsumsi energi nasional, dan perumahan menyumbang hingga 60 persen dari energi bangunan tersebut.¹⁰ Kerangka lingkungan ini diterapkan dan dibawa ke tahap selanjutnya dengan pengembangan prototipe rumah ramah lingkungan.

Rumah Habitat : Prototipe Bangunan Ramah Lingkungan

Rumah Habitat, yang dirancang oleh Richard Hyde dan Mark French, merupakan hasil kerja sama erat dengan pengembang properti untuk merancang bangunan demonstrasi ESD untuk daerah pinggiran kota. Pembangunan Habitat merupakan subdivisi di area Bridgemond Downs di Brisbane. Pengembang telah mengambil langkah-langkah khusus untuk menghasilkan pendekatan yang peka terhadap lingkungan terhadap desain subdivisi dengan gangguan lokasi yang minimal termasuk penggunaan penyangga lanskap dan meminimalkan penggalian dan penimbunan.

Salah satu masalah yang umum di Brisbane adalah ketersediaan lahan datar yang berkurang dengan cepat dan pembangunan di lahan dengan lereng curam menjadi lebih umum. Lahan Habitat adalah lereng bukit yang bergelombang curam dan ditumbuhi pepohonan. Sayangnya, sebagian besar pembangunan di lahan ini tampaknya mengikuti praktik lahan datar dengan penggunaan sistem bangunan di atas tanah yang luas, baik dengan metode potong dan timbunan maupun pelat. Pengembang sangat memperhatikan praktik ini dan ingin menggunakan pendekatan pembangunan yang meminimalkan strategi ini. Desain rumah Habitat memerlukan fase pengarahan yang ekstensif untuk mengembangkan baik pengarahan arsitektur maupun pengarahan lingkungan. Dengan jenis rumah ini, perlu diputuskan masalah lingkungan apa yang dapat secara layak dan praktis ditangani dalam proyek. Pengarahan lingkungan 'ideal' yang bersifat nosional dibuat, yang kemudian disesuaikan dengan persyaratan khusus klien dan lahan.

Kerangka kerja lingkungan disusun dengan mempertimbangkan persyaratan klien dan berbagai masalah lingkungan.

Pertama, berkenaan dengan masalah pemanfaatan lokasi dan dampak lingkungan, dilakukan upaya untuk mempertahankan topografi dan vegetasi guna meminimalkan dampak lingkungan dari bangunan. Hal ini sulit dilakukan pada konstruksi skala besar. Rumah yang ditinggikan dirancang dengan pondasi bantalan untuk meminimalkan penggalian dan penimbunan serta gangguan lokasi. Hal ini menyediakan platform di atas lokasi yang ditopang oleh kolom-kolom untuk membangun rumah. Masalah lebih lanjut ditemukan pada pemanfaatan sumber daya lokasi dan daur ulang limbah. Tujuannya adalah untuk membuat lokasi tersebut sedapat mungkin independen dari infrastruktur dewan untuk tujuan konservasi air. Selain itu, beberapa fungsi ganda elemen digunakan untuk manfaat ekonomi serta tujuan lingkungan. Tangki air hujan dan air limbah dirancang untuk diintegrasikan sebagai dinding penahan di area yang memerlukan penggalian. Tanah diperlakukan sebagai saluran untuk mengarahkan air daripada sebagai bendungan untuk menampung limpasan air permukaan, dengan demikian berupaya membatasi dampak pada aliran air alami di lokasi tersebut. Tanah bagian atas dipertahankan dan digunakan kembali untuk mempertahankan kumpulan gen dan flora alami di lokasi tersebut guna mendorong keanekaragaman hayati yang ada.

Kedua, penilaian energi terwujud dari material dan dampaknya terhadap kesehatan manusia merupakan isu utama. Dalam laporan lingkungan, data kuantitatif tentang energi terwujud dan pelepasan gas disederhanakan menjadi serangkaian strategi untuk kemudahan penerapan. Ini adalah pendekatan yang jauh lebih sederhana dan menghindari kalkulasi yang panjang dalam tahap desain. Kuantifikasi terperinci tentang energi terwujud yang digunakan dalam komponen utama dan dampak material terhadap kesehatan manusia dinilai pada akhir desain. Ini digunakan sebagai tolok ukur terhadap bangunan serupa lainnya untuk menilai manfaat relatif dari desain.

Ketiga, efisiensi energi ditangani melalui penggunaan strategi Climate Responsive Design. Parameter iklim Brisbane menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk merancang rumah tanpa pemanas atau pendingin, sehingga masalah penggunaan energi operasional dapat dihindari sehingga mengurangi dampak lingkungan ini. Kuantifikasi manfaat dihitung untuk menunjukkan manfaat pendekatan tersebut.

Akhirnya, perincian komponen untuk memenuhi kriteria siklus hidup dan kinerja lingkungan menjadi perhatian utama. Hal ini menyebabkan demonstrasi tentang bagaimana komponen dipasang, toleransi, pembuatan elemen bangunan dan kemungkinan pembongkaran. Masalah ketahanan dan siklus hidup yang berkaitan dengan perincian adalah yang terpenting, khususnya perincian untuk kinerja lingkungan. Contoh dari hal ini ditemukan di kaca. Area kaca laminasi yang luas di gedung tersebut menimbulkan penalti yang cukup besar terkait dengan energi terwujud yang lebih tinggi dan biaya penggantian jika pecah. Oleh karena itu, panel kecil dengan kaca apung standar digunakan untuk mengurangi biaya siklus hidup dan energi terwujud. Dengan demikian, filosofi perincian mengharuskan desainer untuk bekerja kembali ke prinsip lingkungan dan iklim untuk menghasilkan solusi yang optimal.

Singkatnya, dalam bidang desain lingkungan, iklim adalah cara yang baik untuk menyediakan kesejahteraan penghuni, melalui kenyamanan termal dan kualitas udara dengan dampak lingkungan yang minimal. Dampak negatif lain dari bangunan adalah melalui emisi karbon dioksida, ini menjadi perhatian lebih lanjut dan ukuran kinerja lingkungan. Selain itu, masalah sekunder terjadi melalui emisi selama proses produksi bangunan. Ini adalah prinsip lingkungan yang penting untuk membangun dan mengoperasikan bangunan secara efisien. Ini dapat mengurangi energi terwujud dan energi operasional; ini meminimalkan dampak penggunaan sumber energi tak terbarukan dan dengan demikian mengurangi emisi gas rumah kaca seperti karbon dioksida dan efek iklim terkait.

Strategi Climate Responsive Design

Strategi desain yang responsif terhadap iklim merupakan bagian dari desain lingkungan. Pertanyaan yang muncul adalah bagaimana hal ini sebaiknya dilakukan. Pendekatan yang dikemukakan di sini adalah salah satu pendekatan desain strategis di mana proses desain dipandang sebagai pengambilan sejumlah keputusan untuk mengoptimalkan hubungan antara manusia dan iklim melalui media lokasi, struktur bangunan, pabrik, dan peralatan.

Strategi adalah arahan desain untuk memecahkan masalah tertentu yang diajukan oleh ringkasan desain dan memiliki manfaat yang nyata dan tidak nyata. Yang nyata dapat diukur dalam istilah fisik sedangkan yang tidak nyata, dari sudut pandang prosaik dan puitis. Kompleksitas proses desain menekankan kebutuhan untuk memilih, mengintegrasikan, dan mengevaluasi strategi alternatif yang sering kali bersaing dan bertentangan. Ada sejumlah cara untuk mencapainya, dengan mengurutkan dan memprioritaskan strategi, mengelompokkan strategi ke dalam model tertentu, dan memilih strategi yang sesuai untuk model dan jenis iklim tertentu.

Gambar 8 Rumah Prosser, Gold Coast, Queensland, Australia, 1999. Arsitek Richard Hyde dan Upendra Rapashka. Rumah ramah lingkungan ini dibangun dengan bagian terbuka yang besar untuk memaksimalkan aliran udara dan menggunakan material yang memiliki kualitas emisi gas buang yang rendah. Hal ini menanggapi kebutuhan klien akan 'rumah kesehatan' untuk meminimalkan masalah kesehatan terkait bangunan. Jika memungkinkan, desain yang responsif terhadap iklim dapat mengatasi masalah lingkungan lainnya yang menekankan sifat holistik ESD.

Prioritas Strategi Climate Responsive Design

Pengurutan strategi Climate Responsive Design menunjukkan bahwa beberapa strategi memiliki dampak yang lebih besar pada respons iklim daripada yang lain dan hal ini memengaruhi fokus proses pengambilan keputusan desain. Ide ini muncul dari penelitian yang meneliti bangunan sebagai penyaring iklim, di mana mekanisme penyaringannya terkait dengan tiga set faktor.¹¹

• iklim mikro, iklim makro dan topografi
• bentuk bangunan dan kain
• pabrik dan peralatan

Hasilnya menunjukkan bahwa berbagai faktor ini memainkan peran yang berbeda. Diusulkan bahwa iklim, bentuk bangunan, dan struktur menyediakan bentuk kontrol yang 'kasar' dalam proses penyaringan, sedangkan 'kontrol yang lebih halus' adalah yang terakhir, pabrik dan peralatan. Dua contoh disebutkan. Pertama, kasus bangunan di puncak bukit yang sangat terbuka. Masalah lingkungan ini dapat diperbaiki dengan struktur bangunan saja dengan menyediakan lapisan yang sangat defensif. Selain itu, modifikasi iklim untuk menciptakan iklim mikro yang memoderasi paparan juga dapat dicapai. Upaya gabungan dari strategi ini adalah untuk menekankan kebutuhan akan pabrik dan peralatan. Kedua, kasus bangunan kotak kaca – strategi hanya menggunakan pabrik dan peralatan untuk menyediakan lingkungan yang nyaman dan tetap mempertahankan tingkat efisiensi energi bermasalah. Dalam kasus terakhir ini, strategi kontrol yang lebih halus digunakan untuk kontrol kasar. Oleh karena itu, cara penerapan strategi perlu dipertimbangkan jika respons iklim ingin dioptimalkan.¹²

Gambar 9 Rumah Prosser, Gold Coast, Queensland, Australia, 1999. Arsitek Richard Hyde dan Upendra Rapashka. Lokasi ini dikelilingi oleh bangunan dan memanfaatkan ketinggian untuk mendapatkan akses angin guna pendinginan. Area atap pop-up menyediakan ventilasi pada periode panas dan tenang saat ventilasi yang digerakkan angin tidak tersedia. Kisi-kisi kayu digunakan untuk mencegah silau dan masuknya panas ke ruang atap saat ditutup.

Perpanjangan dari argumen ini adalah dengan menyatakan bahwa ada tingkat hierarki dalam pengambilan keputusan. Keputusan tingkat pertama adalah keputusan yang menyangkut strategi desain lingkungan yang terkait dengan modifikasi lingkungan makroiklim untuk menghasilkan lingkungan mikroiklim yang menguntungkan bagi bangunan. Keputusan tersebut meliputi penempatan bangunan sehubungan dengan iklim mikro dan perencanaan elemen utama untuk keuntungan iklim. Keputusan tingkat kedua menyangkut bentuk dan manipulasi struktur bangunan. Keputusan tingkat ketiga menyangkut pemilihan dan penempatan peralatan dan perlengkapan layanan.

Pendekatan desain ini dijelaskan oleh Hassan Fathy. Seorang arsitek yang membuat tungku surya pada gedungnya dan menggantinya dengan memasang mesin pendingin yang besar, mendekati masalah tersebut dengan cara yang tidak tepat dan kita dapat mengukur ketidaktepatan solusi yang dicobanya dengan jumlah kilo kalori berlebih yang ia masukkan ke dalam gedung secara tidak berguna.'¹³

Model Modifikasi Iklim Aktif dan Pasif

Mungkin berguna, sebagai cara lebih lanjut untuk mengartikulasikan pendekatan penataan ini, untuk mengelompokkan aspek bangunan dari modifikasi iklim dalam bentuk model aktif dan pasif. Model pasif memanfaatkan 'energi alami'¹⁴ di lingkungan yang tersedia untuk bangunan melalui penggunaan keputusan tingkat pertama dan kedua, yaitu, iklim mikro serta bentuk dan struktur bangunan digunakan untuk memodifikasi iklim. Dalam model aktif, keputusan tingkat ketiga dan energi buatan manusia terutama digunakan untuk mencapai modifikasi iklim. Penyusunan strategi dengan cara ini memungkinkan pendekatan intelektual terhadap masalah desain. Akhirnya, model ketiga dapat diusulkan yang menggunakan kombinasi kedua model ini.

Gambar 10 Model bangunan pasif dan aktif yang menunjukkan dampak pada konsumsi energi untuk tiga jenis strategi Climate Responsive Design yang tersedia – terkait lokasi dan iklim – bentuk dan struktur bangunan – instalasi dan layanan mekanis Dua sumber utama yang dipertimbangkan, energi tak terbarukan dan terbarukan Model ini adalah alat konseptual untuk menjelaskan trade-off energi. Bangunan model pasif mungkin memerlukan pendekatan canggih terhadap bentuk dan struktur bangunan yang mengonsumsi energi terwujud dalam jumlah besar tetapi sedikit energi operasional. Model aktif dapat mengorbankan energi terwujud untuk energi operasional Penggunaan pendekatan ini membantu tolok ukur strategi Climate Responsive Design.

1. Model Bangunan Pasif: Model ini tidak menggunakan pabrik atau peralatan untuk memodifikasi iklim. Bangunan ini disebut free running karena suhu internalnya mengikuti suhu iklim. Hal terbaik yang dapat dicapai dengan bangunan ini adalah kinerja termalnya akan tetap pada suhu naungan eksternal. Masalah dengan jenis bangunan ini terjadi ketika ada keuntungan kasual yang tinggi yang menambah beban lingkungan. Karakteristik kinerja bervariasi dan perancang perlu menilai jumlah hari dalam setahun ketika kondisi internal melebihi kriteria kenyamanan dan apakah ini dapat diterima oleh klien dan pengguna bangunan. Jadi di gedung sekolah mungkin dapat diterima untuk menggunakan semua sistem pasif karena sepanjang sebagian besar tahun kondisinya mungkin berada dalam zona nyaman, dan hanya beberapa hari yang bermasalah dalam hal melampauinya. Pada hari-hari ketika tingkat kenyamanan terlampaui, modifikasi perilaku dapat digunakan untuk meminimalkan ketidaknyamanan termal.
2. Model Bangunan Aktif: Model ini terutama menggunakan peralatan dan perlengkapan untuk memodifikasi iklim. Bangunan-bangunan ini disebut 'bangunan ber-AC' dan menjamin tingkat kenyamanan termal melalui sistem aktif. Masalah kinerja pada bangunan-bangunan ini bukanlah kenyamanan termal global – yang secara teori disediakan oleh peralatan dan perlengkapan – tetapi kondisi kenyamanan lokal dan efisiensi energi. Dalam banyak kasus, perancang mengabaikan keputusan tingkat pertama dan kedua, lebih banyak mengandalkan peralatan dan perlengkapan. Konsekuensinya di sini adalah efisiensi yang buruk. Selain itu, penggunaan peralatan dan perlengkapan dalam sistem ini dapat menyebabkan sering kali terjadi kelebihan ukuran dan redundansi dalam penggunaan peralatan ini untuk mengakomodasi beban lingkungan. Masalah kenyamanan termal lokal terjadi dengan keseimbangan yang buruk antara peralatan dan perolehan panas lokal dari beban lingkungan.
3. Model Bangunan Hibrida: Model ini memiliki strategi bangunan aktif dan pasif untuk memodifikasi iklim. Hal ini selalu memerlukan penggunaan pabrik dan peralatan untuk memodifikasi iklim dalam kondisi ekstrem, yang dihasilkan baik melalui keuntungan kasual yang berlebihan dari penghuni atau dari beban lingkungan. Selain itu, penggunaan iklim mikro dan struktur untuk menyediakan kontrol pasif mengurangi energi. Istilah 'arsitektur energi rendah pasif' terutama berlaku untuk pendekatan ini. Secara teori sistem ini terdengar ideal, tetapi kompleksitas perubahan iklim diurnal dan musiman menjadikannya masalah kompleks dalam manajemen bangunan. Penggunaan sistem pemantauan bangunan dapat membantu mengatasi masalah ini. Ini adalah sistem komputer, yang memantau kinerja bangunan saat digunakan dan dapat secara otomatis mengatur fitur kontrol bangunan dalam upaya untuk mengoptimalkan proses ini dan mencapai tingkat efisiensi bangunan.

Tabel 2 Tipe iklim, strategi modifikasi iklim dan taktik pembangunan di daerah beriklim hangat

Jenis Iklim	Unsur Iklim Yang Merugikan	Metode Iklim	Strategi Respons
Sedang	Hujan	Meminimalkan kehilangan panas di musim dingin	Insulasi yang baik
	Salju	Memungkinkan akses matahari di musim dingin	Jendela besar menghadap matahari musim dingin dengan akses cahaya matahari
	Angin musim dingin	Meminimalkan insulasi di musim panas	Overhang/atap untuk meniadakan sinar matahari musim panas
	Panas dan kelembaban tinggi	Memanfaatkan ventilasi di musim panas	Ventilasi atap atau atap berventilasi Bukaan besar dengan ventilasi silang
Panas Kering	Insulasi	Meminimalkan kehilangan panas di musim dingin dan perolehan panas di musim panas	Overhang/atap untuk meniadakan sinar matahari musim panas
	Variasi suhu diurnal yang besar	Memanfaatkan variasi suhu diurnal untuk pendinginan musim panas, pemanasan musim dingin	Tembok tebal dengan jeda waktu yang besar
	Pasir dan debu yang tertiup angin	Memberikan penghalang debu pada bukaan	Penyaringan
	Kekeringan	Memanfaatkan sedikit hujan dan kelembaban rendah	Fitur air untuk meningkatkan pendinginan evaporatif ke udara masuk
Panas Lembab	Hujan	Meminimalkan perolehan panas	Denah tipis dengan sumbu timur-barat
	Panas kelembaban tinggi	Memaksimalkan ventilasi	Ventilasi silang, langit-langit yang tinggi
	Insulasi Variasi diurnal kecil	Memaksimalkan pembayangan	Atap berventilasi Jendela pembayang sepanjang tahun Beranda pembayang

Gambar 11 Rumah Prosser yang menunjukkan strategi desain iklim dalam perencanaan rumah. Bangunan ini berorientasi pada lokasi untuk mencapai orientasi optimal dan dibagi menjadi dua paviliun untuk meningkatkan ventilasi dari angin yang bertiup. Sebuah jalan berangin digunakan untuk memungkinkan ventilasi silang ke dek eksternal. Sejumlah strategi lain digunakan untuk menghindari masuknya panas dari barat. Kamar mandi dan ruang yang tidak layak huni berada di zona sisi barat rumah, ceruk digunakan untuk memungkinkan jendela menghadap utara-selatan sehingga mengurangi penetrasi matahari dan bahan reflektif serta penghalang radiasi digunakan untuk mencegah masuknya panas melalui struktur bangunan.

Selain itu, zona termal yang berbeda dapat ditemukan di dalam bangunan; zona pasif dapat ditemukan berdekatan dengan permukaan bangunan, yang dapat menyediakan ventilasi dan cahaya matahari bagi penghuni di area ini. Biasanya, ukuran zona pasif diukur sebagai dimensi dari fasad ke interior. Dimensi ini diambil sebagai jarak yang sama dengan dua kali tinggi langit-langit ruang. Zona yang tidak memiliki kontribusi dari lingkungan eksterior disebut zona aktif dan memerlukan pendingin udara, ventilasi mekanis, dan pencahayaan buatan.¹⁵ Konsep zona termal ini berguna untuk perencanaan karena desainer dapat bertujuan untuk membuat zona pasif di dalam bangunan seluas mungkin dan mengurangi zona aktif sebagai strategi untuk menghemat energi.

Langkah berikutnya adalah mengkaji model dan strategi ini dalam kaitannya dengan iklim tempat model dan strategi tersebut berada. Sejumlah strategi umum diberikan untuk cara mengubah iklim dan batasan yang dapat dicapai dengan menggunakan cara pasif. Oleh karena itu, jenis strategi dapat dikaitkan dengan jenis iklim seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2. Aspek dasar yang merugikan dari iklim diidentifikasi. Hal ini kemudian dikaitkan dengan strategi untuk mengubah iklim dan keputusan desain taktis yang tepat terkait bentuk dan struktur bangunan. Dengan cara ini, perancang dapat mulai memikirkan hubungan dalam argumen untuk pemilihan strategi yang tepat dalam desain bangunan.

Tabel 3 Climate Responsive Design dibandingkan dengan Desain Bioklimatik

Climate Responsive Design	Desain Bioklimatik
Tahap 1: Contoh Bangunan	Langkah 1: Data Iklim
Tahap 2: Kajian Tapak	Langkah 2: Evaluasi
Tahap 3: Sketsa Usulan	Langkah 3: Metode Perhitungan
Tahap 4: Refleksi dan pengujian desain	Langkah 4: Temuan
	Langkah 5: Contoh Arsitektural
	Langkah 6: Aplikasi Sintetis

Catatan: kegiatan dugaan, analisis dan pengujian dapat digunakan untuk membantu desain konseptual bangunan untuk membantu mengintegrasikan strategi berorientasi iklim.

Jadi, dalam iklim yang panas dan lembap, unsur-unsur yang merugikan adalah kelembaban tinggi, insolasi, dan suhu tinggi dengan rentang suhu diurnal yang kecil. Konsekuensi dari hal ini adalah menghasilkan sejumlah aspek taktis seperti bentuk denah yang tipis untuk memaksimalkan ventilasi dan naungan untuk mengurangi insolasi. Penataan informasi desain semacam ini penting untuk diintegrasikan dalam pendekatan desain. Bagian selanjutnya mengkaji integrasi pemikiran strategis dalam proses desain.

Pendekatan Climate Responsive Design

Pada bagian sebelumnya telah dikemukakan bahwa desain yang responsif terhadap iklim merupakan hasil dari pemilihan strategi yang sesuai untuk berbagai jenis iklim. Ada sejumlah keputusan tingkat pertama yang harus diambil berkenaan dengan modifikasi iklim menjadi iklim mikro, kemudian keputusan sekunder mengenai struktur bangunan, dan terakhir pabrik dan peralatan. Dalam dunia yang ideal, ada tingkat 'kesesuaian' antara iklim dan respons bangunan yang optimal dan bahwa ini terutama merupakan tujuan dari desain yang responsif terhadap iklim. Dua kesulitan khusus muncul dengan pendekatan ini.

Pertama, proses desain bersifat khusus dan khusus bagi perancang, dan oleh karena itu pendekatannya dapat bertentangan dengan filosofi dan tujuan desain masing-masing. Selain itu, banyak pendekatan desain yang melibatkan desain iklim telah sangat deterministik dan analitis dengan dasar pada metode ilmiah. Penekanan pada isu desain kuantitatif telah menimbulkan kekhawatiran akan penekanan yang diberikan pada model matematika yang mendasari analisis iklim ketika pemahaman tentang strategi umum dan implikasi desain diperlukan. Misalnya dengan pendekatan bioklimat, perancang menggunakan proses bertahap untuk menginterpretasikan data iklim. Prosesnya dimulai dari data iklim yang dievaluasi, direpresentasikan melalui metode perhitungan dan diterapkan pada aplikasi praktis dan sintetis, lihat Tabel 3. Pendekatan ini menyeluruh dan menyeluruh. Pendekatan ini telah dilakukan oleh banyak arsitek sejak pertama kali dikembangkan dengan penekanan pada aspek deskriptif dan analitis dari faktor iklim dan biologis. Di sini diusulkan untuk lebih menekankan pada bagian sintesis dari proses khususnya pada bagaimana perancang mengakomodasi secara konseptual strategi desain iklim dan implikasi praktis yang menyertainya.

Kedua, selain masalah sintesis, semakin penting untuk menunjukkan manfaat desain yang responsif terhadap iklim. Selain itu, ada juga kesulitan dalam menguji apakah strategi yang diterapkan akan memenuhi persyaratan kinerja. Klien dan pengguna memerlukan bukti kuantitatif bahwa strategi yang diterapkan akan memberikan tingkat modifikasi iklim yang diantisipasi. Pendekatan terhadap desain iklim yang dimulai dengan pandangan kualitatif tentang iklim dan kemudian bergerak melalui pemikiran strategis, hingga penyediaan bukti kuantitatif merupakan arah yang diinginkan.

Dugaan, Analisis dan Pengujian

Kesulitan pertama dari pendekatan desain dapat diatasi sebagian dengan menggunakan prosedur desain yang mencerminkan kompleksitas desain iklim. Sejumlah model prosedural tersedia yang memiliki penekanan bervariasi; beberapa fokus pada analisis, beberapa mencerminkan proses dugaan, yang lain lebih fokus pada pengujian solusi desain bangunan. Advokasi di area ini jelas sulit untuk dijalankan karena metode desain khusus untuk perancang dan karenanya sulit untuk ditentukan. Lebih mudah untuk menyarankan bahwa ada aktivitas desain yang memiliki manfaat dalam membantu memecahkan masalah desain yang terkait dengan penggunaan strategi Climate Responsive Design. Desain bangunan dapat dilihat sebagai proposisi yang dikritik sebagai metode penyelesaian masalah; desain mengikuti sejumlah siklus iteratif yang menyelesaikan masalah dan mengerjakan ulang proposisi.

Gambar 12 Bangunan besar memerlukan kerja tim multidisiplin dan analisis untuk menguji strategi yang diadopsi. Kiri: Analisis mahasiswa terhadap bangunan tinggi yang diusulkan menunjukkan efek aliran udara di sekitar bangunan. Analisis seperti ini berguna untuk menilai implikasi keputusan penataan massa. Efek aliran udara di bidang tanah dapat menyebabkan ketidaknyamanan bagi pejalan kaki; dengan analisis semacam ini modifikasi pada bentuk bangunan atau melalui kain seperti penambahan tenda dapat dilakukan untuk menghindari masalah seperti ini. Kanan: Raffles City, Singapura, arsitek IM Pei. Penggunaan podium dengan skala yang lebih kecil daripada bangunan tinggi membantu mengurangi massa visual di permukaan jalan tetapi dapat menjadi strategi yang berguna untuk mengurangi masalah dari aliran udara yang kuat dari bangunan yang lebih tinggi.

• hipotesis: mengembangkan usulan bangunan, berdasarkan serangkaian isu desain tertentu dan desain iklim bangunan yang memanfaatkan sejumlah strategi modifikasi iklim.
• menganalisis: identifikasi dan pemeriksaan faktor-faktor iklim yang relevan dengan usulan.
• pengujian: mengevaluasi usulan dalam hal efektivitas strategi yang dipilih untuk menanggapi faktor iklim dan penyediaan bukti kualitatif dan atau kuantitatif dari efektivitas respons.

Sama pentingnya dengan kebutuhan untuk mempertimbangkan substansi strategi desain iklim, adalah penerapan strategi ini dalam tahap desain lainnya seperti resolusi dan praktik desain. Sejumlah isu muncul yang terkait dengan efektivitas integrasi strategi Climate Responsive Design. Pertama, tahap di mana ini dipertimbangkan, apakah pada tahap konseptual atau nanti dalam tahap resolusi desain. Kedua, sifat tim desain dan organisasi interdisipliner sejauh mana ini memberikan tingkat optimalisasi berkenaan dengan kinerja. Ketiga, metode evaluasi dan pengujian hasil dari keputusan desain ini. Inisiatif oleh pemerintah untuk memperkenalkan kode energi untuk mengurangi konsumsi bahan bakar fosil dan dengan demikian membatasi emisi gas rumah kaca, berarti bahwa semakin banyak prediksi kinerja bangunan diperlukan sebelum konstruksi. Hal ini telah menyebabkan berbagai alat yang membingungkan untuk membantu perancang memberikan bukti kinerja bangunan yang digunakan.

Pemikiran Konseptual dan Resolusi Desain

Dua pergeseran praktik selanjutnya ini memperkuat argumen untuk pemikiran yang lebih strategis tentang iklim pada tahap awal ketika keputusan desain utama dibuat. Terlalu sering masalah desain iklim diabaikan atau dibiarkan hingga setelah desain konseptual bangunan selesai. Dalam kasus ini, desain menggunakan sistem aktif dengan inefisiensi energi yang menyertainya, atau gabungan sistem pasif dan aktif.

Suatu kasus ditemukan pada desain bangunan kompleks yang besar dan telah menyebabkan sejumlah masalah:

Gambar 13 Prosser House, arsitek Richard Hyde dan Upendra Rapashka. Rumah ini terletak di daerah perkotaan di Broad Beach di Gold Coast, Australia. Kiri: bangunan dan bangunan di sekitarnya dimodelkan menggunakan saluran air untuk menguji efek iklim mikro pada strategi ventilasi. Pewarna dimasukkan ke dalam bangunan untuk menunjukkan arah udara. Kanan: Analisis grafis digunakan untuk mencatat efek pemodelan. Pendekatan ini memungkinkan pengujian strategi desain iklim serta keputusan desain yang lebih rinci tentang ukuran dan posisi pintu dan jendela untuk meningkatkan pendinginan.

1. Kurangnya perhatian terhadap dampak bangunan terhadap tapak dan buruknya kondisi iklim mikro di sekitar bangunan menyebabkan kurangnya kenyamanan di ruang luar
2. Kurangnya perhatian terhadap dampak bangunan terhadap konteks perkotaan dan konteks perkotaan terhadap bangunan
3. Strategi perencanaan yang tidak menilai dampak luas lantai kotor dalam hal cakupan lokasi dan tapak bangunan
4. Strategi perencanaan yang tidak menghormati orientasi untuk pemanasan pasif, pendinginan atau efisiensi energi
5. Strategi perencanaan yang meningkatkan kedalaman rencana sekaligus mengurangi ketinggian langit-langit dan tidak memaksimalkan zona pasif di dalam gedung
6. Penggunaan strategi yang luas dan kompleks untuk modifikasi iklim melalui kulit, misalnya, penggunaan perangkat peneduh dan kaca surya, yang berbiaya tinggi dan memiliki masalah kinerja akibat kompleksitas teknis bangunan.
7. Desain kulit bangunan yang tidak memenuhi persyaratan kinerja untuk paparan sinar matahari, kedap udara, pengendalian kelembapan, perpindahan panas, dan penglihatan
8. Pabrik dan peralatan yang memiliki tingkat redundansi tinggi untuk memenuhi kebutuhan bangunan dan pengguna dan menimbulkan masalah integrasi layanan
9. Kurangnya fasilitas di dalam gedung untuk memfasilitasi apresiasi iklim, menyediakan kesehatan dan keselamatan serta mengakomodasi gaya hidup pengguna yang berbeda
10. Kurangnya kontrol pengguna terhadap kondisi kenyamanan lokal di dalam dan luar gedung.¹⁶

Tim Desain Interdisipliner

Kompleksitas desain iklim telah menyebabkan pengakuan akan perlunya pendekatan interdisipliner terhadap desain bangunan. Ini melibatkan tim profesional yang bekerja dalam kelompok multidisipliner. Yang menarik adalah semakin diakuinya manfaat lingkungan dari pendekatan ini dan pergeseran fokus masalah interdisipliner.

Manfaat pendekatan interdisipliner terletak pada resolusi holistik yang dapat dicapai. Agar desain lingkungan berhasil, diperlukan profesional dari berbagai bidang keahlian untuk memecahkan masalah guna menyeimbangkan kebutuhan lingkungan dengan kebutuhan kendala ekonomi proyek. Seringkali kebutuhan yang saling bersaing ini bekerja dalam arah yang berbeda. Efisiensi energi adalah contoh yang baik, telah ditemukan bahwa pengurangan penggunaan energi dan peralihan ke bentuk pasokan energi yang lebih bersih dan lebih ramah lingkungan dapat mengurangi penggunaan energi dan emisi gas rumah kaca, pengurangan emisi yang signifikan dapat dicapai melalui desain yang lebih baik. Bahkan tanpa perbaikan teknis baru yang tersedia, tim desain dan tim manajemen gedung dapat mengurangi permintaan dan memasok energi yang digunakan di gedung dengan lebih efisien. Hal ini dipandang sebagai potensi utama yang belum dimanfaatkan dalam desain banyak bangunan besar.

Realisasi ini telah menyebabkan pergeseran dalam apa yang dianggap sebagai fokus masalah desain interdisipliner. Secara historis, atmosfer perkotaan dengan polusi dan kebisingannya menyebabkan bangunan kotak tertutup dengan sistem mekanik dan listrik canggih untuk menyaring udara dan menyediakan cahaya buatan. Masalah desain awal adalah integrasi, untuk mengakomodasi pabrik dan peralatan dengan cara yang rasional dan terstruktur. Namun konsekuensi dari pendekatan ini adalah penggunaan energi yang semakin tinggi dan peralihan ke 'desain energi rendah.' Ironisnya hal ini menyebabkan masalah lingkungan lebih lanjut, penyaringan efek luar dari iklim melalui isolasi tinggi, jendela kecil, tirai Venesia dan penyediaan fasilitas yang sangat sedikit.¹⁷

Tantangan dan fokus baru adalah untuk mulai menyeimbangkan faktor-faktor negatif dan positif dari iklim guna mencapai kenyamanan dan penggunaan sumber daya yang efisien. Sebagian orang melihat ini sebagai tugas desain yang mengacu pada model-model dari masa lalu seperti arsitektur vernakular, sebagian lainnya pada pendekatan perangkat lunak. Pendekatan ini kurang berfokus pada perangkat keras seperti spesifikasi pabrik dan peralatan dalam sebuah bangunan dan lebih pada fenomena iklim seperti pencahayaan alami, respons termal, dan ventilasi alami. Dengan demikian, memahami dinamika respons bangunan sebagai tugas multidisiplin dipandang sebagai tantangan baru yang signifikan. Telah muncul profesional desain baru untuk menghadapi tantangan ini, 'insinyur iklim' adalah deskripsi dari seorang profesional yang kini berpengalaman dalam keterampilan pemodelan dan desain dengan iklim dan mengembangkan cara-cara baru untuk menggunakan strategi energi alami serta yang menggunakan energi buatan manusia.¹⁸

Penilaian Desain dan Pemodelan Bangunan

Pergeseran fokus dalam area masalah interdisipliner ini telah menyebabkan perlunya prediksi yang lebih baik terhadap kinerja bangunan selama desain. Teknik desain yang melibatkan penilaian desain dan pemodelan komputer kini mulai diterima secara umum sebagai layanan yang diperlukan yang akan diberikan oleh tim untuk memvalidasi konsep desain.

Ukuran kinerja utama yang dapat digunakan untuk menilai respons bangunan terhadap iklim adalah faktor pencahayaan, termal, dan ventilasi. Desainer dapat menilai dampak strategi desain iklim melalui analisis komparatif baik melalui pengukuran lapangan bangunan atau dengan simulasi komputer. Yang pertama memberikan data luas tentang kinerja bangunan untuk serangkaian kondisi iklim tertentu. Hal ini juga berguna untuk mengukur radiasi matahari, kelembaban, dan suhu naungan eksternal serta kecepatan angin untuk membantu membuat perbandingan antar hari. Penggunaan data ini hanya berlaku untuk kasus tertentu yang diperiksa dan sulit untuk membuat generalisasi yang lebih luas. Yang terakhir lebih banyak digunakan adalah metode simulasi komputer. Ini melibatkan input data tentang desain. Model matematika kemudian digunakan untuk menghitung kinerja yang diberikan kondisi iklim.

Sebuah studi simulasi komputer parametrik oleh Coldicutt dan Williamson tentang bentuk dasar rumah menunjukkan dampak perubahan strategi desain pada suhu internal. Hal ini memberikan indikasi kepada perancang tentang kemungkinan dampak keputusan desain. Perlu diingat bahwa generalisasi berdasarkan informasi ini harus diperiksa terkait dengan bagaimana penerapan strategi yang diusulkan bervariasi dengan contoh yang diberikan. Studi ini juga menggunakan simulasi komputer dan oleh karena itu suhu merupakan indikasi kinerja yang mungkin.¹⁹

Ada kekhawatiran luas tentang kegunaan alat simulasi komputer ini sebagai salah satu teknik yang digunakan oleh arsitek untuk penilaian desain. Banyak alat yang mengklaim dapat membantu arsitek tetapi tidak umum bagi desainer untuk menggunakan studi simulasi komputer pada bangunan. Hal ini khususnya berlaku untuk tahap konseptual awal dari proses desain. Kompleksitas masukan ke dalam alat dan tingkat evaluasi semacam ini memerlukan tingkat resolusi desain yang tinggi untuk memperoleh hasil praktis. Pekerjaan telah dilakukan untuk mengklarifikasi protokol interdisipliner untuk mengintegrasikan strategi iklim dalam bangunan dan untuk mencocokkan jenis alat dengan protokol.

Tiga jenis alat utama dapat ditemukan:

1. Alat Pemeringkatan: alat ini memiliki input yang disederhanakan dan menggunakan kriteria standar untuk menilai desain bangunan. Biasanya, alat ini diberikan dalam bentuk bintang dengan cara yang mirip dengan pemeringkatan energi untuk lemari es. Alat ini sangat berguna untuk studi dasar dengan klien guna memberikan informasi umum tentang kinerja bangunan. Terdapat masalah dengan asumsi yang dibuat dalam mesin simulasi dan kriteria, oleh karena itu skema pemeringkatan untuk iklim hangat kemungkinan besar tidak berlaku untuk iklim dingin.
2. Alat Penilaian Desain Konseptual: alat ini mirip dengan alat penilaian tetapi tidak mengunci kriteria, melainkan memberikan data kinerja pada indikator utama seperti penggunaan energi, emisi karbon dioksida, atau kenyamanan termal. Model bangunan dapat dibangun menggunakan antarmuka desain berbantuan komputer yang dapat dinilai oleh mesin alat. Keluaran dari ini memungkinkan penilaian perkiraan strategi iklim yang digunakan cukup untuk menempatkan bangunan di 'lapangan bola yang tepat' untuk desain yang optimal.
3. Alat Evaluasi Pengembangan Desain: alat ini digunakan untuk membantu menentukan ukuran spesifik pabrik dan peralatan serta memberikan evaluasi terperinci mengenai keputusan utama mengenai energi dan struktur bangunan. Alat ini dapat melibatkan alat simulasi komputer yang canggih, misalnya penggunaan studi dinamika fluida komputer untuk menguji aliran udara di atrium dan penggunaan alat pencahayaan untuk mengoptimalkan cahaya matahari dan pencahayaan listrik.²⁰

Tabel 4 Ukuran kinerja termal yang digunakan untuk membandingkan dampak perubahan variabel desain bangunan terhadap suhu internal

	Orientasi Optimal	Orientasi Yang Merugikan	Denah Bujur Sangkar	Denah Persegi Panjang
Puncak Suhu Udara Ruang Luar	40	40	40	40
Puncak Suhu Udara Ruang Dalam	37,5	37	37,5	37,5
Perbedaan Suhu Udara	2,5	3	2,5	2,5

Nilai penggunaan perangkat ini didasarkan pada tiga argumen.

Pertama, perangkat ini menyediakan data kuantitatif kinerja di suatu area kepada perancang dan klien, yang sebagian besar merupakan pengambilan keputusan subjektif dan tidak ambigu.

Kedua, aktivitas desain tradisional seperti penggunaan prinsip dalam desain hanya dapat membawa desainer sedikit saja di sepanjang jalur desain. Peningkatan signifikan dalam desain dapat dicapai melalui keterkaitan faktor-faktor desain utama. Misalnya kebutuhan untuk mengoptimalkan pencahayaan alami dan pencahayaan listrik yang melibatkan penyeimbangan faktor-faktor desain seperti naungan, area kaca, dan kedalaman ruangan. Metode perhitungan manual sederhana untuk mencapai hal ini lambat, tetapi dengan alat desain, pendekatan pengoptimalan dapat digunakan yang jauh lebih efektif.

Ketiga, perangkat memberikan implikasi penggunaan berbagai strategi terkait kulit dan bentuk bangunan. Manfaat pendekatan ini adalah dapat mulai menunjukkan penyelesaian holistik teknologi untuk mengatasi masalah lingkungan. Dengan cara ini, desainer tidak hanya mempelajari konsep dasar terkait teknologi lingkungan tetapi juga cara mengembangkan strategi teknis untuk mengatasi masalah lingkungan.

Penerapan yang lebih luas dari prosedur dugaan, analisis, dan pengujian memerlukan fokus yang cermat pada pertanyaan tentang analisis dan pengujian. Hal ini didasarkan pada sejumlah ukuran kinerja dan evaluasi yang dapat digunakan untuk menyoroti kemanjuran usulan bangunan. Bagian selanjutnya mengkaji beberapa ukuran yang dapat digunakan sebagai bukti untuk mendukung manfaat integrasi strategi desain iklim dalam masalah desain.

Sejumlah ukuran konkret dapat digunakan untuk menunjukkan kemungkinan kinerja iklim bangunan. Profesional lain cukup menjelaskan deskripsi yang luas tentang ukuran-ukuran ini, dan oleh karena itu hanya masalah-masalah utama yang disajikan. Ukuran-ukuran evaluasi dapat diterapkan pada sejumlah tingkatan:

Gambar 14 Perbandingan suhu netralitas termal untuk kenyamanan termal dengan suhu eksternal untuk menunjukkan efek aklimatisasi.

Tingkat global: ukuran yang memberikan informasi khusus untuk ruang di dalam dan luar gedung.

Tingkat lokal: khusus untuk area, zona, dan komponen bentuk bangunan dan elemen terkaitnya

Tingkat personal: pengalaman individu dan kelompok dalam suatu ruang dan respons perilaku yang terkait

Ukuran Kinerja Desain

Ukuran kinerja yang digunakan selama tahap desain bervariasi dengan strategi yang digunakan. Jika bangunan beroperasi secara bebas dengan menggunakan sistem pasif, maka kenyamanan termal dapat digunakan sebagai indikator utama kinerja. Jika menggunakan sistem aktif, maka sistem mekanis memberikan kenyamanan termal, dalam hal ini indikator utamanya adalah penggunaan energi.

Kenyamanan Termal

Kenyamanan dapat didefinisikan sebagai kesejahteraan fisik dan mental yang lengkap.²¹ Kenyamanan termal merupakan bagian dari definisi kenyamanan yang luas dan berkaitan dengan faktor manusia dan lingkungan. Secara mendasar, ini merupakan bidang studi yang kompleks, tetapi bagi perancang, isu-isu utama berkaitan dengan faktor bangunan dan lingkungan yang memengaruhi kenyamanan karena faktor-faktor ini dapat dimanipulasi dalam desain bangunan. Faktor lingkungan utama yang memengaruhi kenyamanan termal adalah sebagai berikut:

• suhu udara
• radiasi
• kecepatan udara dan pergerakan udara
• kelembaban

Penelitian telah menunjukkan bahwa respons fisiologis dasar terhadap kenyamanan termal dimoderasi oleh aklimatisasi terhadap kondisi iklim masing-masing, sehingga orang yang tinggal di daerah beriklim sedang mungkin memiliki sensasi iklim yang berbeda dengan orang yang tinggal di daerah beriklim tropis. Sifat kenyamanan yang spesifik bagi setiap orang berarti bahwa mendefinisikan tingkat kenyamanan yang tepat untuk bangunan penuh dengan kesulitan. Meskipun ada kesulitan ini, penelitian telah menghasilkan beberapa metode yang memungkinkan perancang untuk mengukur kinerja bangunan dalam hal kenyamanan termal.

Efek global didefinisikan sebagai tingkat kenyamanan yang diberikan oleh lingkungan tempat bangunan berada. Jadi, untuk suhu dan kelembapan udara tertentu, zona kenyamanan dapat ditemukan. Metode untuk menilai kenyamanan berdasarkan suhu eksternal bulanan rata-rata juga tersedia. Sejumlah peneliti, menggunakan penelitian empiris, telah mengembangkan rumus untuk mengubah suhu ini menjadi suhu internal, yang membuat orang merasa nyaman. Ini menghasilkan suhu netralitas termal internal, suhu di mana seseorang tidak boleh terlalu panas atau terlalu dingin. Dari suhu netralitas, zona kenyamanan dapat didefinisikan sebagai 2 derajat C di atas dan di bawah suhu netralitas. Suhu netralitas untuk iklim hangat dapat didasarkan pada karya analitis Bromberek.²²

Mengingat suhu global pada suhu udara sekitar. Namun, jelas bahwa jika suhu udara eksternal melebihi tingkat kenyamanan, maka diperlukan upaya untuk memodifikasi iklim tersebut guna mengurangi suhu internal di bawah suhu sekitar. Strategi pasif yang menggunakan keputusan tingkat pertama terkait modifikasi iklim mikro dan keputusan tingkat kedua yang menggunakan struktur bangunan untuk mencapainya memang diinginkan tetapi sulit untuk dicapai. Oleh karena itu, bangunan harus beralih dari kondisi bebas ke kondisi yang terkondisi.

Efek lokal pada kenyamanan termal ditemukan di bagian-bagian tertentu bangunan dan harus dianggap sebagai efek negatif dan positif. Misalnya, efek radiasi dari kaca surya merupakan masalah umum di gedung-gedung tinggi yang tidak dapat diatasi dengan mengurangi suhu udara dan memerlukan desain struktur bangunan yang cermat.²³

Kinerja Energi

Dengan meningkatnya perhatian terhadap penggunaan energi, argumen telah dikembangkan untuk membantu penghematan penggunaan energi melalui biaya siklus hidup. Pada prinsipnya, ini melibatkan perhitungan biaya modal bangunan dan biaya pengoperasian bangunan selama masa pakainya yang diproyeksikan. Biaya energi sering kali melebihi biaya modal bangunan dari waktu ke waktu, kondisi ini telah memfokuskan upaya desain untuk mengurangi kebutuhan dan penggunaan sistem aktif. Sering kali biaya pabrik dan peralatan sekitar 40 persen dari biaya modal bangunan yang kompleks dan oleh karena itu strategi yang dapat mengurangi permintaan untuk jenis peralatan ini akan mengurangi biaya modal. Selain itu, kebutuhan untuk menghemat energi operasional dalam menjalankan sistem aktif telah memfokuskan perhatian pada keputusan desain yang berkontribusi pada penghematan energi.

Gambar 15 Perhitungan biaya siklus hidup bangunan yang menunjukkan perbandingan biaya operasi dengan biaya modal; perhatikan bahwa biaya operasi melebihi biaya modal dan biaya desain relatif kecil. Argumen untuk lebih banyak sumber daya untuk desain guna mengurangi biaya operasi muncul dari analisis semacam ini (R. Flanagan dan G. Norman, Perhitungan Biaya Siklus Hidup untuk Konstruksi, RICS, London, 1983).

Penggunaan energi dapat dibagi menjadi dua kelompok faktor untuk tujuan efisiensi, yaitu efisiensi sisi permintaan dan efisiensi sisi pasokan. Efisiensi sisi pasokan berasal dari elemen-elemen bangunan yang mendorong kebutuhan daya di dalam bangunan, sedangkan efisiensi sisi permintaan terkait dengan elemen-elemen yang menggunakan daya.

Cara penting pertama untuk menghemat energi adalah dengan mengurangi penggunaannya, jadi tujuan pertama adalah memangkas permintaan, dan tujuan kedua adalah menyediakan daya dengan cara yang ramah lingkungan (menggunakan sumber energi terbarukan) dan seefisien mungkin. Oleh karena itu, penilaian sisi permintaan penggunaan energi pada bangunan sebaiknya dilakukan pada tahap konseptual dalam proses desain. Pada tahap inilah ringkasan dapat dipertanyakan terkait kebutuhan daya. Bentuk dan wujud bangunan melalui penerapan strategi arsitektur pasif hemat energi dapat memberikan desain optimal untuk mengurangi penggunaan energi. Setelah penerapan strategi ini, cara penting kedua untuk memberikan efisiensi adalah melalui pemilihan pabrik dan peralatan untuk memenuhi kebutuhan layanan secara efisien. Cara menilai dampak efisiensi sisi permintaan yang dihasilkan dari keputusan struktur dan bentuk tersedia bagi perancang. Cara ini dapat memberikan data kuantitatif tentang efisiensi energi bangunan. Hal ini dapat dicapai melalui simulasi komputer, tetapi proses ini rumit dan memakan waktu. Alat yang disederhanakan tersedia untuk digunakan pada tahap konseptual yang lebih sesuai bagi perancang.²⁴ Pendekatan ini dilambangkan oleh eksperimen sederhana: dua usulan bangunan diperiksa. Yang pertama adalah gedung perkantoran dengan denah persegi dan dalam; yang kedua adalah kantor dengan denah sempit. Yang pertama memiliki inti di tengah; yang terakhir memiliki inti di timur dan barat.

Gambar 16 Gambar rencana lantai dalam dan sempit pada gedung perkantoran yang digunakan untuk membandingkan efisiensi energi.

Tabel 5 Langkah-langkah efisiensi yang dapat dilakukan dalam permintaan dan penyediaan energi pada bangunan

Sisi Permintaan	Sisi Pasokan
Perencanaan Bangunan Mengoptimalkan orientasi	Generasi di tempat
Core yang berventilasi alami Pemblokiran sinar matahari oleh core	Sistem Photo Voltaik Terintegrasi
Kedalaman denah bangunan tipis	Generasi Alternatif
Memaksimalkan Zona Pasif	Sel Bahan Bakar Gas
Menambah ketinggian langit-langit	Penyimpanan Energi Panas
Desain Selubung Bangunan	Penyimpanan Es
Pendinginan Pasif	Kontrol Pengguna
Pendinginan Alami
Kinerja Termal
Kontrol Perkacaan
Pembayangan

Dengan menggunakan bangunan dengan denah sempit dan orientasi bangunan dengan inti timur dan barat, zona pasif ditingkatkan dan zona aktif dikurangi. Lebih jauh lagi, dengan ventilasi dan pencahayaan alami pada inti, area ruang ber-AC dapat dikurangi. Kedua bangunan ini digunakan untuk membandingkan kebutuhan energi guna menetapkan pengaruh keseluruhan bentuk dan orientasi. Variabel lainnya tetap sama. Iklim yang dipilih digunakan untuk membandingkan kedua situasi defisit panas dan surplus panas.

Gambar 17 Perbandingan penggunaan energi untuk berbagai jenis rencana dan iklim. Perhatikan bahwa geometri rencana yang sempit dioptimalkan untuk respons iklim dan untuk mencapai efisiensi energi. Akibatnya, penggunaan energi sekitar 30 persen lebih sedikit. Penghematan energi berasal dari energi pencahayaan.

1. Denah lebar, iklim sejuk
2. Denah sempit, iklim dingin
3. Denah lebar, iklim Mediterania
4. Denah sempit, iklim Mediterania

Analisis ini menggunakan alat desain energi yang disebut Metode LT

Hasil dari percobaan menunjukkan bahwa penghematan sekitar 30 persen dapat dicapai dengan menggunakan strategi denah sempit dengan langit-langit tinggi, inti berventilasi alami di timur dan barat, dibandingkan dengan bangunan persegi, denah dalam dengan langit-langit rendah dan inti tengah. Ini tidak berarti bahwa denah sempit adalah solusi optimal dalam semua kasus; ini menunjukkan bahwa penggunaan alat energi yang disederhanakan dapat memberikan saran yang berarti kepada desainer tentang efisiensi energi bangunan pada tahap konseptual. Selain itu, alat ini merupakan alat yang iteratif dan komparatif. Ketika strategi modifikasi iklim diterapkan, iterasi desain lebih lanjut dibuat dan konsekuensi energi dibandingkan. Harus diakui bahwa alat yang disederhanakan ini merupakan latihan pengurangan model dan dengan demikian hanya memberikan kinerja indikatif tetapi berguna pada tahap konseptual ketika strategi umum dievaluasi.²⁵

Kenyamanan Visual

Pencahayaan diperlukan untuk tujuan fungsional dalam bangunan agar dapat menyelesaikan tugas visual dan demi keselamatan manusia. Prinsip untuk memenuhi persyaratan ini tidak bergantung pada iklim.

Masalah yang bergantung pada iklim berasal dari kualitas dan kuantitas cahaya matahari yang ditemukan di berbagai iklim. Hal ini pada gilirannya terkait dengan kondisi langit dan tingkat radiasi matahari, yang bervariasi dalam berbagai jenis iklim hangat. Iklim lembap yang panas cukup berawan sepanjang tahun, dengan tutupan 60–90 persen.

Iluminasi dari langit cerah tinggi namun berkurang dengan kondisi mendung menjadi sekitar 12 persen dari kondisi langit cerah. Radiasi matahari kurang dari itu untuk iklim panas kering dan sedang. Kelembaban yang tinggi dapat mengurangi transparansi atmosfer, yang menyebabkan radiasi matahari lebih rendah. Langit cerah Kondisi di daerah beriklim sedang dan panas kering memberikan tingkat radiasi matahari yang tinggi radiasi.²⁶

Jelas dari Tabel 6 bahwa terdapat cukup cahaya matahari untuk pencahayaan dalam ruangan, namun sejumlah besar radiasi matahari yang masuk ke dalam gedung merupakan perhatian utama. Terutama di daerah beriklim sedang dimana terdapat periode langit cerah dalam jangka waktu yang panjang kondisi ini merupakan masalah yang sulit. Misalnya skylight 1m2 persegi akan menerima hingga hingga 1000 W panas, setara dengan beban panas sensibel dan laten enam hingga tujuh pekerja kantoran. Di daerah beriklim sedang terdapat banyak sekali makanan alami: tantangan bagi desainer adalah memanfaatkan cahaya alami ini untuk menghindari pencahayaan listrik tanpa penambahan panas.²⁷

Tabel 6 Tingkat pencahayaan dan radiasi matahari tipikal untuk iklim hangat

	Panas Lembab	Panas Kering	Sedang
Pencahayaan langit yang khas, lumins
Terang Langit	7500	10800	100000
Mendung	9000	9000	2000-
Radiasi matahari yang khas, W m2
Terang Langit	750	1080	1000
Mendung	90	90	200

Gambar 18 Kingfisher Bay Resort, Guymer Bailey Architects 1991, Optimalisasi pencahayaan adalah dicapai untuk memberikan tingkat kenyamanan visual. Kontrol lingkungan eksternal melalui lansekap dan beranda mengurangi pantulan cahaya dan panas. Area kaca yang luas dapat digunakan memberikan transparansi antara dalam dan luar, Jendela lantai yang bening membawa cahaya matahari bagian tengah bangunan dan diberi naungan untuk mengurangi silau langit. Pencahayaan listrik digunakan untuk melengkapi pencahayaan alami dan menghindari kondisi eksternal yang kontras.

Kualitas cahaya di iklim ini juga sangat bervariasi. Di daerah beriklim sedang, kecerahan cahaya iklim, karena intensitasnya yang tinggi, memberikan kontras yang tinggi antara sinar matahari dan daerah yang teduh. Kontras ini dapat menyebabkan tingkat silau yang tinggi dari permukaan yang sangat reflektif. Masalah utama terjadi pada ruang interior di mana tingkat cahaya digunakan. Silau dapat ditemukan dari kontras antara cahaya eksterior tingkat, silau langit, dan permukaan dinding di sekitar jendela.

Pencahayaan dapat dipisahkan menjadi pencahayaan listrik dan pencahayaan siang hari. Perbedaan lebih lanjut juga harus diperhatikan mengenai sinar matahari dan cahaya yang menyebar. Pencahayaan alami dapat mengandung cahaya matahari dan cahaya menyebar. Cahaya menyebar adalah cahaya tidak langsung yang merupakan cahaya dipantulkan dari permukaan luar, sedangkan sinar matahari merupakan cahaya langsung dari langit cerah. Kekhawatiran utama dengan pencahayaan alami di iklim hangat adalah akses sinar matahari ke dalam gedung membawa panas dan sinar ultraviolet. Penggunaan kaca menjebak panas dengan berdasarkan efek rumah kaca dan dengan demikian berkontribusi terhadap beban panas. Oleh karena itu perlu menaungi bukaan untuk mengurangi akses sinar matahari langsung dan meningkatkan jumlah cahaya yang menyebar. Namun strategi sederhana ini menunjukkan tingkat kompleksitas yang tinggi, yangberpusat pada persyaratan kinerja dan strategi desain untuk jendela,

Memang ada peningkatan perhatian terhadap desain jendela untuk iklim hangat yang timbul dari persyaratan kinerja yang saling bertentangan. Aynsley menunjukkan bahwa:

'Sayangnya, di banyak bangunan baru di daerah perkotaan yang berkembang pesat, udara hangat dan lembab, di daerah tropis, terlihat sedikit usaha desain yang berkaitan dengan desain jendela. Pada perumahan, bukaan jendela tertentu sering dibentuk pada dinding yang tidak diberi naungan dan dilengkapi dengan kusen geser aluminium berbiaya paling rendah. Hal ini menyebabkan pemasangan cepat di dalam ruangan kepanasan, silau dalam ruangan yang ekstrem, dan berkurangnya aliran udara sebagai area geser yang efektif jendela hanya 50 persen.'²⁸

Kekhawatiran yang dikemukakan oleh Aynsley didasarkan pada kebutuhan untuk mengurai berbagai kendala yang saling bertentangan yang terlibat dalam desain jendela. Ada kebutuhan untuk menyediakan masuknya cahaya tetapi juga pengurangan silau. Tingkat cahaya siang hari yang tinggi ditemukan di daerah beriklim hangat berasal dari kondisi langit yang cerah. Hal ini menimbulkan kebutuhan akan naungan untuk mengurangi beban termal melalui kaca tetapi sistem naungan juga mengurangi jumlah cahaya matahari. Hal ini pada gilirannya dikompensasi dengan penggunaan lampu listrik. Optimalisasi desain pembayang, pencahayaan alami dan pencahayaan listrik adalah perhatian utama dalam desain jika efisiensi energi ingin dicapai. Jendela juga dapat diharapkan dapat memberikan ventilasi, aliran udara, pandangan serta privasi akustik dan visual. Jadi jelas bahwa mengingat kompleksitas persyaratan ini, tidak mengherankan bahwa desain elemen-elemen ini kurang memuaskan. Strategi yang lebih baik adalah mengakomodasi masing-masing sebagai sistem kontrol lingkungan yang terpisah oleh elemen-elemen yang terpisah dan tidak mencoba untuk mengintegrasikan semuanya menjadi satu elemen. Jadi beberapa 'jendela' mungkin untuk hanya untuk ventilasi saja, ada yang untuk pencahayaan alami, dan ada yang sebagai panel penglihatan. Hal ini mungkin tidak menyederhanakan masalah namun hal ini memfokuskan desainer pada peran dan masalah yang terkait dengan desain kulit bangunan. Climate Responsive Design memiliki permasalahan desain yang berkaitan dengan pencahayaan alami adalah:

Gambar 19 Jenis sistem ventilasi mekanis yang digunakan dalam bangunan. Kiri: kipas meja atau kipas pedestal, digunakan untuk membawa info udara luar ke dalam gedung jika ditaruh dekat jendela kanan : plafon Kipas angin digunakan untuk mengalirkan udara, keseimbangan kipas angin ini penting untuk menghindari kebisingan dan mengurangi efisiensi. Jumlah dan kemiringan bilah juga menyebabkan kebisingan, untuk area yang sensitif terhadap kebisingan pertimbangkan 4 jenis bilah. Motor reversibel tersedia untuk penggunaan musim dingin untuk menghindari statisifikasi udara panas dari langit-langit, Untuk penggunaan musim panas kipas langit-langit dapat dihubungkan ke kontrol termostatik dengan cara yang sama seperti sistem pengkondisian udara. Ini disarankan untuk malam hari waktu nyaman ketika suhu pagi hari turun di bawah zona nyaman.

1. Cahaya yang menyebar: gunakan cahaya yang menyebar jika memungkinkan, daripada sinar matahari langsung, untuk hindari perolehan panas dan degradasi ultraviolet pada bahan interior dan perabot.
2. Keuntungan panas dari kaca: penyediaan naungan eksternal untuk mengurangi sinar matahari langsung memperoleh tetapi memungkinkan pencahayaan yang cukup untuk pencahayaan alami; mengoptimalkan rasio kaca untuk menyediakan kondisi pencahayaan alami yang sesuai, dan menyediakan ventilasi untuk menghilangkan panas yang berhubungan dengan area kaca
3. Silau: gunakan bahan dan warna untuk menghindari kontras tinggi pada bagian luar dan dalam. kondisi pencahayaan internal: elemen seperti lansekap, kaca berwarna dan layar berguna sebagai penyangga untuk menyeimbangkan kondisi internal dan eksternal.
4. Transisi cahaya dan ambang batas: dalam situasi di mana kontras terjadi, hindari kontras dalam tingkat cahaya untuk menghindari silau; mengatur ambang batas pencahayaan listrik untuk transisi halus dari cahaya alami.²⁹

Strategi Ventilasi

Ventilasi dapat diartikan sebagai efek pergerakan udara di dalam gedung. Ada tiga fungsi utama ventilasi. Fungsi yang pertama adalah penyediaan kualitas udara yang cukup dan kuantitas udara bagi proses dan aktivitas kehidupan manusia. Oleh karena itu, penyediaan ventilasi yang sehat, udara yang bebas dari polutan atau zat berbahaya lainnya zat-zat. Juga, dalam kasus lokasi perkotaan, di mana bangunan dibangun di sebelah area tingkat polusi akustik dan atmosfer yang tinggi seperti di sekitar jalan raya, Lokasi masukan udara segar ke dalam bangunan harus dipilih dengan cermat untuk meminimalkan dampak efek negatif ini.

Fungsi utama kedua dari ventilasi adalah untuk memberikan penghuninya kenyamanan pribadi yaitu pendinginan: kadang-kadang ini disebut ventilasi kenyamanan termal yang diciptakan oleh bagian udara di seluruh tubuh mereka. Hal ini terkait dengan ketersediaan dan kecepatan udara pendingin dari luar gedung. Kecepatan udara untuk mencapai kenyamanan termal meningkat dengan suhu sampai suhu permukaan kulit mencapai sekitar 35 derajat C. Di daerah beriklim panas dan kering, hal ini menjadi masalah. Suhu udara musim panas dapat mencapai puncaknya pada suhu 42 derajat C, dalam hal ini udara kering dan berdebu, serta di atas zona nyaman, dan membawa udara ini ke dalam gedung merupakan masalah bagi pribadi pendinginan, Bentuk pendinginan lain yang diperlukan seperti pendinginan evaporatif atau pendinginan massal.

Gambar 20 Jenis Sistem Ventilasi Mekanis. Kiri: penggunaan kipas aksial yang dipasang di atap untuk melayani ruang; ruang atap digunakan sebagai ruang pleno untuk membawa udara dingin dari ventilasi atap pelana, kulit atap harus sangat terisolasi dengan radiasi penghalang untuk mengurangi kenaikan panas ke plenum, ruangan dapat diberi tekanan dengan cara ini yang mengusir serangga. Kanan: sistem saluran menggunakan kipas aksial jarak jauh, ini mengurangi kebisingan kipas dan memberikan bentuk energi dari pendingin udara tanpa pendinginan refrigeran.

Gambar 21 Di unit-unit di Sunshine Coast di Queensland, AC telah menggantikan fitur desain iklim untuk unit orientasi barat ini, ini mentransfer beban panas kesistem pendingin udara dan menciptakan penggunaan energi yang lebih tinggi.

Fungsi utama ketiga ventilasi adalah untuk mendinginkan struktur bangunan, umumnya disebut pendinginan struktural. Jumlah pendinginan yang diberikan oleh udara akan bergantung pada suhu relatif bahan dan udara. Udara yang masuk ke dalam gedung yang lebih dingin akan menyerap panas dari bahan dan sebaliknya.³⁰

Konsekuensi dari fungsi ventilasi menunjukkan bahwa ventilasi sangat penting konteks spesifik; tingkat umum aliran udara dari kecepatan angin rata-rata dimodifikasi oleh situs dan melalui kulit bangunan melalui penempatan elemen. Selain itu penghuni bersaing untuk mendapatkan pendinginan pribadi dengan kebutuhan pendinginan struktural bangunan. Dengan demikian, jumlah massa, volume aliran udara melalui bangunan sebagai serta perbedaan suhu merupakan parameter penting untuk efektivitas ventilasi. Jadi dalam merancang ventilasi, isu utamanya adalah paparan angin yang disediakan oleh tapak, jumlah transparansi pada kulit bangunan dan fungsi ventilasi, yaitu untuk mendinginkan orang atau bangunan atau keduanya, Ada dua jenis utama ventilasi: ventilasi alami dan mekanis.

Ventilasi alami dihasilkan oleh perbedaan tekanan di dalam dan di sekitar bangunan. Perbedaan tekanan ini berasal dari pergerakan udara yang dihasilkan oleh udara suhu dan angin. Ventilasi yang digerakkan oleh suhu biasanya lebih rendah tekanan dari keduanya, dan dengan demikian keduanya diharapkan terjadi pada saat yang sama tekanan angin akan menang. Ventilasi yang digerakkan oleh suhu disebut 'efek cerobong' karena menggunakan daya apung alami udara panas untuk naik dan menggantikan udara yang lebih dingin. Stratifikasi akan terjadi di ruang dengan udara panas di bagian atas dan dingin di bagian bawah. Keuntungan diambil pada bangunan dimana suhu luar lebih rendah dari suhu dalam. suhu internal, Udara internal akan naik dan keluar dari gedung, membawa udara segar. Di daerah beriklim hangat, efektivitas cerobong asap masih dipertanyakan, perbedaan suhu antara bagian dalam dan luar kecil. Karena tumpukan digerakkan oleh perbedaan suhu, tekanannya kecil. Ventilasi yang digerakkan oleh angin karenanya umumnya digunakan di daerah beriklim hangat. Faktor desain yang mempengaruhi ventilasi adalah sebagai berikut:

Gambar 22 Di unit-unit ini di Sunshine Coast di Queensland, desain unit generik direplikasi untuk orientasi angka, Rasio kaca yang tinggi pada kulit bangunan mengurangi termal efisiensi bangunan untuk mengakomodasi sudut matahari rendah yang ditemukan di timur dan barat orientasi. Hal ini dapat menyebabkan perubahan suhu udara internal yang tinggi sehingga memerlukan AC untuk mencapai kenyamanan. Instalasi dan peralatan AC yang dipasang di bagian luar pembangunan dapat menyebabkan masalah integrasi layanan (saluran eksternal dan trunking), pemeliharaan dan polusi visual.

1. Pengurangan kedalaman denah dan peningkatan keterbukaan bagian untuk memfasilitasi aliran silang dan aliran udara vertikal
2. Orientasi ruangan yang optimal terhadap arah angin dan keterhubungan antar sisi bawah angin dan sisi atas angin untuk memanfaatkan perbedaan tekanan
3. Memaksimalkan kekeruhan kulit melalui jumlah dan ukuran bukaan, tunggal, bukaan dua atau tiga sisi ke dalam ruangan, penumpukan horizontal versus vertikal pembukaan
4. Pengurangan hambatan internal
5. Pemilihan lokasi dan situasi bangunan untuk meningkatkan paparan efek aliran udara.³¹

Pada prinsipnya, yang terbaik adalah menganggap ruangan dan ruang sebagai saluran besar yang dapat aliran udara sedang dan langsung. Setiap halangan akan mengarahkan atau menghalangi aliran udara dan memberikan gesekan, mengurangi energinya. Idealnya, angin mengalir dari sisi angin ke sisi bawah angin oleh perbedaan tekanan melalui penghubungan ruang internal. Semakin dalam bangunan dan semakin seluler bentuk internalnya. semakin banyak gesekan dan oleh karena itu aliran udara lebih sedikit.

Dalam situasi dimana karena alasan fungsional, seperti terdapat keuntungan yang besar dari penghuni dan kebutuhan akan ruang seluler, ventilasi alami mungkin tidak dapat digunakan disediakan secara layak. Selain itu, ketika kekuatan alam gagal maka mekanik bantuan untuk ventilasi alami diperlukan. Hal ini dapat diberikan dalam sejumlah bentukan:

Tabel 7: Penilaian sistem pendingin udara berdasarkan kinerja dan integrasi teknis. Penggunaan energi tidak dipertimbangkan karena hal ini bergantung pada pabrik tipe dan konteks bangunan

Sistem	Biaya Modal Terkecil	Kemudahan Retrofit	Generasi Suara Rendah	Pengurangan Kelembapan yang Efisien	Penyediaan Udara Segar	Pembuangan Kondensat yang Efisien	Total
Kecepatan Berkelanjutan	1	1	5	5	5	5	22
Koil Kipas Air Dingin	3	3	3	1	4	1	15
Koil / Kipas Terpisah	4	5	5	4	0	1	19
Kondisioner Jendela	5	3	0	3	3	1	15

1. Kipas yang dipasang di lantai atau meja dapat digunakan untuk membawa udara luar jika ditempatkan di samping jendela, ini berguna untuk memberikan pendinginan individual karena pergerakan udara lokal.
2. Kipas angin yang terpasang di langit-langit, yang mendaur ulang udara dalam ruangan dan memberikan pergerakan udara. Ini tidak dapat menurunkan suhu udara di dalam ruangan tetapi memberikan pendinginan karena pergerakan udara melintasi kulit, Secara subyektif suhu udara internal adalah berkurang hingga 3 derajat C.
3. Kipas pembuang angin, yang menyedot udara dari dalam ruangan dan menarik udara luar ke dalam ruangan menyediakan pendinginan.
4. Saluran udara menggunakan kipas input untuk membawa udara luar ke dalam ruangan. Efisiensi sistem ini akan lebih baik jika udara dapat didatangkan dari lokasi yang dingin. Jenis sistem ini berguna untuk memoderasi beban puncak dari lingkungan atau tinggi keuntungan kasual. Sebuah studi simulasi komputer di ruang kelas sekolah di Queensland, Australia, menggambarkan penerapan sistem ini. Pada hari-hari di tempat yang anginnya sedikit, suhu internal puncak ditemukan melebihi zona nyaman sebesar 5-10 derajat C. Penggunaan sistem udara saluran ditemukan dapat menurunkan suhu puncak hingga 1-2 derajat di atas suhu sekitar suhu.³² Penggunaan udara eksternal yang disalurkan juga merupakan cara yang lebih hemat energi bentuk pengkondisian udara yang lebih baik daripada pengkondisian udara penuh, Hal ini karena dengan pengkondisian udara penuh, energi diperlukan untuk pergerakan udara dan untuk suhu pengurangan. Pada udara eksternal yang disalurkan, hanya energi yang dibutuhkan untuk pergerakan udara. Pada penggunaan sistem ini yang terbaik hanya dapat membawa suhu eksternal ke suhu udara sekitar namun tetap menyediakan suhu ini secara konsisten. Oleh karena itu, dalam kondisi desain di mana modifikasi perilaku tidak dapat dilakukan, yaitu ruang kelas, konsistensi suhu ini merupakan faktor penting, Dengan cara ini ' ventilasi alami dapat dilengkapi dengan ventilasi mekanis dengan komponen energi lebih rendah daripada AC penuh.

Ventilasi Mekanis dan Pendingin Udara

Ventilasi alami bergantung pada kualitas lingkungan eksternal bangunan untuk menyediakan udara bersih dan segar untuk memenuhi kebutuhan kualitas udara dan pendinginan gedung dan penghuninya. Pada akhir abad kesembilan belas, revolusi industri dan kepadatan penduduk menyebabkan menurunnya kualitas lingkungan luar. Kebisingan dan polusi udara, terutama di kota-kota, mengurangi kapasitas lingkungan untuk menyediakan sumber energi untuk melayani bangunan.³³

Konsekuensi dari hal ini adalah penyediaan ventilasi mekanis, yang menjadi tersedia pada akhir abad kesembilan belas dan diadopsi dalam iklim penting solusi responsif seperti Larkin Building karya Frank Llovd Wright. Ventilasi mekanik memungkinkan penyegelan bangunan untuk mengurangi penetrasi eksternal kebisingan yang dihasilkan, dan penggunaan filter untuk menghilangkan polutan.

Fasilitas untuk menyediakan udara dalam ruangan yang kering dan stabil suhunya telah tersedia sejak tahun 1930-an, Dengan perkembangan ini muncul kemampuan untuk tidak hanya menyaring udara luar tetapi mendinginkan dan menghilangkan kelembapannya. Beban panas internal yang tinggi dari orang dan peralatan, yang disebut keuntungan kasual, dapat dihilangkan untuk menciptakan lingkungan yang stabil. kenyamanan dan keuntungan komersial dari perkembangan teknis ini menyebabkan percepatannya penetrasi ke industri bangunan. Manfaat AC di daerah panas iklim serupa dengan penyediaan pemanas untuk bangunan di daerah beriklim sedang. Solusi energi semakin dilihat sebagai prasyarat untuk modifikasi iklim.

Konsekuensi lebih lanjut pada abad kedua puluh adalah perluasan bangunan yang dilayani secara mekanis. Untuk melayani jenis bangunan ini, diperlukan peralatan canggih program dukungan teknis untuk desain dan manajemennya diperlukan. Selain itu, kompleksitas pekerjaan interdisipliner membutuhkan tim arsitek, insinyur dan pembangun untuk memungkinkan sintesis desain dan masalah teknis yang sukses diselesaikan. Pengembangan sistem pemanas, ventilasi, dan pendingin udara terpadu sistem HVAC (HVAC) berasal dari sejumlah faktor, terutama inovasi dalam desain berbagai jenis peralatan dan sistem mekanik serta tersedianya peralatan yang murah energi untuk menjalankan sistem ini. Selain itu, status sosial yang melekat pada jenis ini bangunan meningkat dan menjadi simbol kuat perkembangan industri dan kemajuannya.

Pendapat yang berlaku adalah bahwa AC di gedung adalah hal yang relatif baru dan mahal, memberikan kenyamanan sepanjang tahun. Tidak seperti pemanas, yang dilihat sebagai kebutuhan dasar kebutuhan di daerah beriklim dingin, AC dianggap sebagai sebuah hak istimewa dan oleh karena itu membutuhkan justifikasi.³⁴ Lima alasan utama yang digunakan oleh desainer untuk membenarkan pemasangan dari pendingin udara:

• fleksibilitas desain: penggunaan AC menghilangkan strategi perencanaan terkait dengan penyediaan akses ke lingkungan eksternal untuk pendinginan pasif, yaitu penerapan denah lantai yang tipis, ukuran jendela yang besar, penggunaan peneduh matahari, penerapan orientasi optimum
• pemanfaatan tapak: memungkinkan cakupan tapak yang padat, strategi pemanfaatan tapak 'cocok' dapat digunakan sebagai saluran, sumur udara dan beranda tidak diperlukan untuk pencahayaan dan ventilasi
• kualitas udara konstan melalui kontrol suhu dan kelembaban: kenyamanan termal dapat diatur, dengan menggunakan pendinginan dalam sistem mekanis, untuk menyediakan udara ke dalam satu derajat di bawah atau di atas zona kenyamanan yang diinginkan, dan dalam 5 persen dari kelembaban yang diinginkan. Di kantor komersial, hal ini dianggap dapat mengurangi absensi dan di sektor ritel dipasarkan sebagai komoditas dan sebagai perlindungan termal. Ini juga dapat digunakan untuk melindungi orang-orang yang sensitif terhadap iklim dan pabrik dan peralatan.
• kenyamanan termal di daerah berpenduduk padat: dalam kondisi dimana terdapat kepadatan penduduk yang tinggi kepadatan orang yang menggunakan suatu ruang, misalnya pada kondisi kurang dari 1m2 per orang, maka keuntungan yang diperoleh dari kecelakaan lalu lintas dan penurunan kualitas udara yang tinggi, mengharuskan penggunaan pendingin udara.³⁵

Masalah yang dihadapi desainer saat memasang dan mengintegrasikan AC berkisar dari kompleksitas teknis dalam mengakomodasi pabrik dan peralatan di gedung terhadap masalah kualitas udara dan penggunaan energi. Selain itu, penggunaan AC juga mendapat perhatian dari pihak-pihak yang mendukung penggunaan AC dan pihak-pihak yang tidak mendukung penggunaan AC karena peduli dengan dampak lingkungan. Produsen pabrik dan peralatan dengan mudah mempromosikan manfaat kenyamanan di media dan televisi. Sebuah ruangan kecil AC dilengkapi dengan remote control seperti televisi dan VCR. Seseorang dapat tingkatkan tingkat kenyamanan optimal dari kursi berlengan Anda sambil menonton acara favorit film, AC menjadi standar di mobil Anda bersama dengan kantung udara dan rem anti-lock. Hak istimewa memiliki dan menggunakan udara tidak ada lagi; itu telah dianggap sebagai suatu kebutuhan.

Dampak awal yang dimulai di gedung-gedung komersial dengan cepat menyebar ke domestik yang sebelumnya sudah menggunakan sistem pasif. Hal ini menjadi perhatian dunia yang sadar energi, dimana energi murah untuk menggerakkan sistem ini berasal dari sumber yang tidak terbarukan dan berkontribusi terhadap emisi gas rumah kaca. Hal ini berasal dari perspektif efisiensi energi ini bahwa banyak kritik terhadap AC adalah kekhawatiran tambahan muncul dari sudut pandang kesejahteraan manusia: Udara 'bersih' yang terus-menerus disaring tampaknya tidak seberbahaya yang dipikirkan sebelumnya dan teknologi mengalami kesulitan dalam memberikan kualitas yang diharapkan dengan biaya modal yang wajar.

Kritik-kritik utamanya adalah:

• Penetrasi pasar yang tinggi terhadap sistem HVAC yang canggih telah berkembang pesat di biaya sistem yang lebih hemat energi.
• Untuk menghindari konsumsi energi yang tinggi, lebih sedikit udara segar yang ditarik ke dalam sistem dan lebih banyak udara daur ulang yang digunakan sehingga meningkatkan kekhawatiran tentang kualitas udara.
• Kontrol suhu terpusat telah digunakan untuk mengurangi permintaan dengan mencegah pengguna dari mengubah termostat dan bagian lain bangunan untuk pengendalian iklim mikro. Secara khusus, jendela disegel untuk mencegah gangguan.
• AC telah dirancang untuk menggantikan kebutuhan fitur desain iklim pada bangunan yang menciptakan desain termal yang buruk dan penggunaan energi yang tinggi. Biaya modal pengurangan pendekatan ini ditransfer ke biaya energi siklus hidup yang lebih tinggi dan dampak negatif lingkungan.
• Kualitas udara akibat daur ulang yang berlebihan dan pemeliharaan pabrik yang buruk telah menyebabkan sindrom bangunan sakit dimana kualitas udara dalam ruangan telah menyebabkan masalah kesehatan pengguna.
• Kekhawatiran terhadap kesejahteraan jangka panjang dari meningkatnya aktivitas di dalam ruangan, yang tidak banyak bergerak populasi yang sudah terbiasa dengan konstannya penggunaan AC. Dipostulatkan bahwa hal ini akan mengurangi suhu tubuh fisiologis pasien mekanisme, meningkatkan risiko noda iklim ketika kembali ke daerah yang lebih hangat kondisi eksternal.³⁶

Jelas bahwa kekhawatiran ini berkaitan dengan masalah desain yang terkait dengan pendingin udara juga ada kritik keras yang ditujukan pada manajemen ini. Hal ini berasal dari praktik, mirip dengan 'determinisme iklim', menggunakan suhu dan kelembaban yang konstan yang ditentukan setiap hari dan sepanjang hari dan sepanjang tahun.³⁷ Hasilnya adalah bangunan tersebut terpisah dari tempat di mana ia berada dan dari siklus alami, mendorong berbagai perilaku pada manusia yang mirip dengan yang dari kekurangan sensorik. Hal ini ditunjukkan dalam umpan balik dari satu survei pengguna gedung ber-AC. Masalahnya adalah sebagai berikut:

1. Keyakinan yang dimiliki oleh penghuni adalah bahwa AC berhubungan dengan kesehatan. masalah, namun terdapat sedikit hubungan klinis antara penyebab lingkungan dan efek kesehatan.
2. Masalah kesehatan mungkin lebih terkait dengan hipotesis psikogenik kekurangan sensori.
3. Kurangnya pengendalian iklim mikro lingkungan, pengelola gedung disamakan dengan 'penjaga kebun binatang' karena mereka cenderung dianggap mengatur lingkungan atas nama penghuni dan membatasi kebebasan.
4. Perbedaan suhu yang besar antara bagian dalam dan luar ruangan dapat menyebabkan stres termal dan kurangnya kenyamanan.³⁸

Survei juga menunjukkan bahwa preferensi terhadap bangunan ber-AC masih rendah. lebih dari 2 non-AC; penghuni di bangunan pasif seperti bangunan pasif, dan hal serupa juga terjadi di gedung ber-AC. Satu temuan penting adalah bahwa preferensi didasarkan pada pengalaman iklim, dan ini memiliki peran penting dalam menentukan preferensi pengguna. Misalnya, hanya 18 persen dari penduduk kota Darwin (daerah tropis yang panas dan lembab), lebih menyukai AC di daerah yang sejuk musim sementara di kota Brisbane (iklim sedang), 68 persen lebih memilih AC di musim hangat. Musim hangat di Brisbane memiliki suhu yang mirip dengan musim dingin di Darwin. Ini menunjukkan penduduk mengukur suhu kenyamanan termal mereka terhadap kondisi ekstrem musiman dan bukan terhadap kriteria kenyamanan absolut.³⁹

Tampaknya juga ada beberapa kebetulan antara penerapan energi langkah-langkah efisien dalam pengelolaan gedung ber-AC dan dampaknya terhadap kesehatan manusia. Dari pengalaman penulis, hal ini merupakan kombinasi dari kurangnya pengendalian pengguna dan penggunaan langkah-langkah efisiensi energi. Misalnya, pengukuran suhu dan kelembaban diambil di salah satu kamar hotel di daerah tropis yang panas dan lembab iklim menunjukkan masalah tertentu. Suhu udara internal di dalam ruangan ditemukan suhu 19 derajat C dan kelembaban relatif 60 persen. Kecepatan udara dari kecepatan udara masuk sekitar 1,5 m ^s-1 Kontrol termostatik tidak berfungsi. Bahkan dengan penulis yang mengenakan lapisan pakaian tambahan, ruangan menjadi tidak nyaman dan dikosongkan. Selain itu, kondensasi muncul di di luar jendela dan menghalangi pandangan. Dalam kasus ini, jelas udara suhu diturunkan untuk mengurangi kelembaban dari udara yang masuk tetapi untuk energi alasan penghematan udara ini tidak dipanaskan kembali ke tingkat yang nyaman.⁴⁰ Tekanan termal dan frustrasi dengan bentuk manajemen sistem pendingin udara ini adalah jelas bermasalah. Hal ini memerlukan penelitian lebih lanjut mengenai hubungan antara kenyamanan termal dalam pendingin udara dan langkah-langkah efisiensi energi yang terkait dengan pengalaman iklim penghuninya. Ada teknologi dan pengetahuan untuk menciptakan lingkungan internal yang sesuai dengan kebutuhan kenyamanan yang berbeda. Tampaknya "penjaga kebun binatang" harus menyadari bahwa ada berbagai macam hewan di kebun binatang dan bahwa kondisi harus mencerminkan kebutuhan mereka. Bukti dari hal tersebut di atas mengarah pada beberapa rekomendasi:

• tujuan utama dari AC adalah untuk memberikan kenyamanan termal. Oleh karena itu tampaknya merugikan diri sendiri untuk mencapai penghematan energi melalui praktik manajemen yang mengorbankan kenyamanan dan kesejahteraan manusia; pernyataan serupa dapat dikatakan tentang sistem pasif.
• penghematan energi harus dicapai dengan menerapkan strategi desain yang mengendalikan penggunaan energi melalui desain yang efektif dari bentuk dan struktur bangunan, pabrik dan sistem pengiriman.
• AC per luasan merupakan solusi teknis untuk permasalahan pendinginan di daerah hangat iklim dan tidak berbahaya jika dirancang dan digunakan secara efektif. Penggunaan sumber energi tak terbarukan secara global untuk menyediakan energi listrik guna menggerakkan sistem ini tidaklah baik, dan mungkin tidak memungkinkan untuk menyalakan sistem ini dari sumber yang bersih. sumber seperti sistem fotovoltaik di lokasi karena konsumsi daya yang tinggi. Oleh karena itu, jika tidak ada langkah-langkah pengendalian bangunan, perancang memiliki tanggung jawab etis tanggung jawab untuk mengurangi sisi permintaan konsumsi listrik melalui desain dan manajemen bangunan yang tepat.
• biaya energi untuk menjalankan sistem ini rendah dibandingkan dengan biaya penggunaan sistem pasif untuk mencapai tujuan yang sama, sehingga ada sedikit insentif untuk menyelidiki atau menerapkan sistem pasif yang inovatif atau memang desain pasif bangunan.⁴¹
• perubahan etika dalam masyarakat dan profesi desain yang mendukung perubahan yang lebih baik praktik ini mengarah pada pengembangan pendekatan alternatif, termasuk lebih banyak sistem pendingin udara yang efisien dan pengelolaan yang lebih sedikit pemborosan untuk mengatasi masalah kenyamanan manusia dan keluhan kesehatan dari bangunan tertutup
• pengembangan model desain dan alat untuk arsitek yang dapat memfasilitasi dan mengintegrasikan strategi efisiensi energi yang tersedia saat ini. Alat-alat tersebut harus sesuai dengan tahap konseptual dan menunjukkan manfaat dari setiap efisiensi kepada klien dan pengguna. Pendekatan terpadu dalam desain konseptual saat ini kurang, sehingga menimbulkan masalah dalam perbaikan langkah-langkah efisiensi energi selama resolusi desain jika ada.

Penerapan AC Pada Bangunan Skala Domestik

Penerapan AC dikaji dalam kaitannya dengan bangunan skala kecil karena prinsip dan konsep yang ditemukan dalam jenis ini berfokus pada berbagai hal yang berlaku pilihan praktik. Praktik yang umum dilakukan adalah tidak memasang AC di rumah pribadi, apartemen, sekolah dan gedung institusi kecuali di daerah beriklim ekstrim kondisi.⁴² Praktik ini tampaknya berubah seiring dengan peningkatan efisiensi pabrik pendingin udara, pengurangan biaya dan perubahan gaya hidup. sistem pendingin ruangan 'window rattler' tradisional yang memiliki satu paket unit tanaman yang terletak di bukaan jendela, dilengkapi dengan ketersediaan sistem kipas split dan kondensor dimana instalasi penanganan udara (kipas dan kumparan) ditempatkan secara internal dan terpisah dari instalasi pendingin (kondensor). Biaya yang dikeluarkan relatif sama, AC jendela dibuat ulang untuk tentang A$1500 terpasang dan menarik sekitar 15 amp; sistem split 20 amp yang dapat dingin sekitar 20 m2, dijual seharga sekitar A$2500, sudah terpasang sepenuhnya. AC ruang portabel yang dapat dihubungkan ke soket listrik ruangan tersedia untuk ruangan ber-AC dan memiliki biaya yang sama dengan AC ruangan.

Strategi dengan sistem ini adalah menggunakannya tidak harus untuk pengkondisian udara penuh, tetapi untuk pengkondisian udara sebagian di ruangan tertentu di dalam gedung. juga terdapat strategi manajemen yang berbeda untuk sistem ini. Menariknya, pendekatan ini tampaknya menyediakan penggunaan yang terputus-putus, mirip dengan menyediakan tempat yang sejuk berlindung di dalam gedung, sebagai sebuah alternatif untuk metode tradisional. Metode tradisional tempat perlindungan seperti beranda dan kolam dapat diganti dengan ruangan ber-AC. Selain ada keuntungan praktis, ada juga biaya keuntungan. Pembangunan kolam dan beranda bisa menghabiskan biaya minimum dari A$4000. Biaya operasional dan pemeliharaan beranda adalah yang paling sedikit; kolam memiliki lebih banyak perawatan daripada sistem pendingin udara.

Penerapan sistem pendingin udara pada bangunan berskala domestik adalah hal yang serupa proses untuk bangunan kompleks besar kecuali bahwa beban termal berbeda. Dengan beberapa pengecualian masalah yang dominan adalah beban lingkungan dari udara suhu, kelembaban dan radiasi matahari. Perancang harus menyelesaikan sejumlah permasalahan ini dapat dikelompokkan menjadi masalah-masalah yang berhubungan dengan pabrik dan peralatan, seperti pemilihan sistem pendingin udara dan persyaratan pemeliharaannya, hal tersebut berkaitan dengan bentuk bangunan dan perencanaan serta desain dan spesifikasi selubung bangunan. Selain itu ada pula permasalahan lain yang menyangkut pengelolaan gedung dan pabrik untuk memenuhi pilihan gaya hidup.

Tabel 3.8 Prioritas desain untuk perencanaan, bentuk bangunan dan struktur bangunan skala kecil ber-AC

Prioritas desain untuk karakteristik iklim hangat dan strategi bangunan
Prioritas 1: biaya energi untuk AC di gedung dapat dikurangi dengan mengurangi permintaan melalui pendingin udara parsial. Strategi: bagi bangunan menjadi beberapa ruangan dan area yang ber-AC dan bebas berjalan. Gunakan perubahan suhu musiman untuk membentuk zonasi, misalnya beberapa bagian dalam sehari atau tahun bangunan tersebut dapat dikondisikan sementara yang lain berjalan bebas.
Prioritas 2: udara panas memiliki daya apung alami sementara udara dingin padat dan tenggelam. Strategi: penggunaan kepadatan dan daya apung alami untuk menahan udara dingin di kolam untuk berbagai acara membutuhkan pendinginan. Hindari wastafel dingin di mana udara dingin mengalir dari gedung karena kurangnya penahanan. Ini adalah pemborosan energi dan dapat dihindari dengan lobi rancangan.
Prioritas 3: perbedaan suhu udara luar terhadap zona nyaman kecil, 5-15 derajat, kurangnya gradien termal yang besar antara bagian dalam dan luar mengurangi jumlah energi diperlukan untuk mendinginkan bangunan. Oleh karena itu, hanya ada sedikit keuntungan untuk melakukan isolasi super bangunan, karena biaya penghematan energi tidak mungkin dapat menutupi biaya tambahan isolasi. Strategi: menyediakan insulasi massal dalam jumlah nominal pada dinding dan langit-langit. Hindari jembatan dingin antara bagian dalam dan luar tempat terjadinya kondensasi, yaitu tempat elemen bangunan didinginkan oleh udara internal dan menonjol dari bagian dalam ke bagian luar.
Prioritas 4: tingkat radiasi matahari yang tinggi, baik pada sudut datang rendah maupun tinggi, berarti bahwa terdapat beban panas yang signifikan dari perolehan sinar matahari. Strategi: menggunakan cara pasif untuk mencapai orientasi dan naungan optimal untuk mengurangi panas matahari beban pada bangunan, permukaan reflektif dengan isolasi foil reflektif penting terutama pada bagian atap.
Prioritas 5: di iklim lembab dan hangat terdapat perbedaan tekanan uap sebesar 2 antara bagian dalam dan luar keluar. Kelembapan akan bergerak ke dalam jika beberapa bentuk penghalang pencegahan tidak disediakan. Strategi: gunakan penghalang uap pada sisi hangat insulasi. Sediakan segel udara pada bangunan, termasuk lobi rancangan, rial di luar bangunan menyebabkan kondensasi dan pertumbuhan jamur.
Prioritas 6: pendinginan udara lokal dapat disediakan khususnya di daerah beriklim panas dan kering, dengan melembabkan udara. Di daerah beriklim sedang atau panas, hal ini dapat dicapai melalui tirai udara pendingin. Strategi: bila diperlukan pendinginan lokal pada satu orang atau 2 kelompok kecil orang, maka unit tanaman kecil dapat digunakan.

Pemilihan Sistem

Pilihan mengenai pemilihan sistem pendingin udara sangat bergantung pada biaya versus kinerja sistem, tetapi ada juga masalah lain mengenai kemudahan sistem tersebut untuk diintegrasikan ke dalam struktur bangunan. Perancang memiliki pilihan mulai dari unit pendingin terpusat yang besar hingga unit yang lebih kecil unit desentralisasi independen, untuk bangunan skala kecil beberapa bentuk paket sistem digunakan. Pilihannya adalah sebagai berikut:

1. Sistem volume konstan: sistem ini menggunakan pendinginan refrigeran melalui pendinginan langsung ekspansi dan menyediakan kecepatan udara yang konstan, yang didistribusikan secara tidak langsung melalui saluran ke register langit-langit, biasanya dari ruang pabrik pusat.
2. Sistem koil kipas: sistem ini menggunakan air dingin dari pabrik pendingin pusat yang didistribusikan ke unit koil kipas di ruang yang akan didinginkan.
3. Sistem kipas dan kondensor split: keduanya mirip dengan koil kipas tetapi menggunakan refrigeran sebagai pengganti air dingin; udara didistribusikan langsung dari koil kipas unit yang terletak di dinding internal, kompresor dan kondensor dipisahkan dari fan coil dan disambungkan dengan pipa refrigeran: kompresor dan kondensor, yang merupakan elemen berisik, dapat ditempatkan di lokasi yang sejuk dan terpencil untuk menghindari gangguan dan meningkatkan efisiensi.
4. AC jendela: ini menggunakan pendinginan refrigeran dan memiliki kompresor dan kondensor terintegrasi dengan kipas dan koil dalam satu unit; itu adalah biasanya terletak di dinding luar atau jendela sehingga udara dapat ditarik masuk unit dari luar, udara ber-AC didistribusikan langsung ke kamar

Dalam pemilihan sistem, perancang harus mempertimbangkan sejumlah faktor seperti sistem kecepatan konstan terpusat berkinerja terbaik dalam hal memberikan kinerja teknis tingkat tinggi tetapi menderita sehubungan dengan biaya modal yang lebih tinggi. Area atau ruangan pabrik terpusat biasanya. Unit terdesentralisasi juga dapat disediakan sebagai alternatif yang berlokasi di keran atap, di langit-langit palsu atau sebagai unit paket berbasis lantai, Sistem terpusat ini mempunyai keuntungan skala ekonomis dibandingkan dengan banyak unit tunggal yang terdesentralisasi. Kerugiannya berasal dari masalah integrasi distribusi saluran melalui bangunan berskala domestik. Ini dapat disalurkan melalui rongga langit-langit dan bagian luar gedung tetapi sering kali terdapat kesulitan dimana kedalaman konstruksi lantai tipis. Air dingin atau refrigeran adalah distribusi yang lebih nyaman sistem, karena pipa relatif kecil dibandingkan dengan saluran dan dapat dengan mudah terintegrasi di kedalaman lantai.

Sistem split memiliki keunggulan biaya dibandingkan sistem terpusat. Kerugian utamanya adalah tidak memberikan pasokan udara segar dan memerlukan penghilangan kondensat. Unit penanganan udara memiliki elemen koil kipas yang biasanya ditempatkan di dinding internal dan hanya mendaur ulang udara internal. Ada ketergantungan pada infiltrasi untuk menyediakan udara segar dan ini bisa menjadi masalah jika bangunan disegel secara termal dengan tidak ada fasilitas ventilasi tetes (ventilasi permanen kecil melalui dinding atau ventilasi jendela). Penurunan kualitas udara akan terjadi akibat sistem ini jika ventilasi tidak disediakan. Salah satu metode alternatif untuk ventilasi tetes adalah dengan membersihkan secara berkala udara dalam ruangan. Hal ini dicapai dengan membuka bangunan saat sistem tidak digunakan.

Gambar 23 Kenyamanan termal atau aktivitas domestik berdasarkan suhu lingkungan.⁴⁵

Masalah lainnya adalah dengan limbah air dari unit penanganan udara internal didinginkan oleh koil, terjadi kondensasi. Ini dikumpulkan dan disambungkan ke dalam pipa pembuangan gravitasi berdiameter kecil (25 mm) ke saluran pembuangan. Pemasangan pipa jenis ini secara visual bermasalah dan tidak memadai. Pembuangan limbah menyebabkan pertumbuhan jamur, bakteri dan serangga.

Sistem split memiliki beberapa manfaat untuk lingkungan lembab dan di mana ruangan kecil jumlah ruangan yang memerlukan pendinginan karena pendinginan refrigeran dapat secara efektif menampung beban panas laten dari dehumidifikasi. Masalah utama dengan sistem pendingin kipas dengan menggunakan air dingin merupakan sistem yang efektif untuk mengatasi panas laten beban yang timbul akibat kelembaban di kondisi tropis, terutama di tempat dengan volume besar udara memerlukan pendingin. Juga diperlukan air dingin, biasanya dilayani dari pabrik pendingin terpusat. Jenis sistem ini ideal jika ada instalasi pendingin terpusat untuk air dingin dan sejumlah skala domestik kecil bangunan yang membutuhkan pendinginan.

Terakhir, pendingin jendela telah lama digunakan sebagai solusi murah dan praktis untuk kebutuhan pendinginan yang terdesentralisasi. Masalah gangguan visual dan kebisingan terlihat jelas baik di dalam maupun di luar gedung. Di mana sejumlah orang bekerja di sekali di dinding ada polusi suara yang cukup besar. Pembuangan kondensat adalah sama saja, jika tidak lebih, bermasalah dibandingkan dengan sistem split, karena lokasi jendela berarti pipa-pipa harus membentang di sepanjang fasad bangunan sehingga menyebabkan kurangnya integrasi. Selain itu, kondisioner jendela ini dapat dengan mudah menjadi kelebihan beban dan menggunakan energi yang berlebihan dalam kondisi lembab saat mereka bekerja mengurangi kelembaban dan suhu secara terus menerus dalam jangka waktu yang lama. Siklus ekonomi dalam sistem ini dirancang untuk membawa udara eksternal ketika suhu rendah. Dalam lingkungan dengan kelembaban tinggi, hal ini menyebabkan kebutuhan masuknya udara lembab yang menyebabkan kondisi lembab. Siklus ekonomi lebih cocok untuk kondisi kering dengan kelembaban rendah dimana udara luar dapat masuk bangunan tanpa berdampak pada kenyamanan.⁴⁴

Gambar 24 Bagian dari ruang keluarga untuk menunjukkan penggunaan sistem AC split; menggabungkan keuntungan dari infestasi tanah dan konstruksi yang lebih masif untuk mengurangi panas beban dari kulit bangunan.

Pemeliharaan

Kurangnya pemeliharaan mengurangi efisiensi dan konsumsi daya minimum sistem dan meningkatkan biaya operasional. Sejumlah aturan perawatan dasar adalah:

• jaga agar filter tetap bersih untuk meminimalkan hambatan filter dan memungkinkan penyerapan air yang maksimal. aliran udara.
• jaga agar kumparan tetap bersih untuk memungkinkan perpindahan panas yang efisien - pertahankan tingkat refrigeran yang cukup dalam sistem untuk memaksimalkan perpindahan panas.
• gunakan panduan produsen untuk jadwal penggunaan dan pemeliharaan.⁴⁶

Tingkat Kenyamanan, Bentuk Bangunan, dan Perencanaan

Strategi perencanaan bangunan di daerah beriklim dingin pada dasarnya bersifat defensif menghemat panas dan mengatasi masalah suhu udara rendah dan suhu termal tinggi gradien antara bagian dalam dan luar. Hal ini menimbulkan kebutuhan untuk menciptakan ruang yang kompak bangunan yang meminimalkan dinding luar. Ada keuntungan dalam menyediakan tinggi tingkat isolasi di dalam selubung bangunan, mengurangi ukuran jendela dan infiltrasi untuk menghindari kehilangan panas. Seringkali bentuk dan perencanaan bangunan ber-AC di daerah beriklim hangat diperkirakan mirip dengan strategi-strategi ini. Namun ada perbedaan yang jelas dalam parameter iklim. Faktor iklim utama untuk iklim hangat mungkin tidak tidak harus berasal dari suhu udara luar tetapi bisa juga berasal dari sumber lain seperti radiasi matahari yang tinggi atau kelembaban yang tinggi. Perilaku udara dingin juga berbeda dengan udara panas dan ini mengarah pada prioritas yang berbeda dalam bentuk dan perencanaan.

Penerapan prioritas ini bergantung pada sejumlah isu yang berkaitan dengan gaya hidup, tingkat aktivitas dan kondisi kesehatan individu yang akan diakomodasi di dalam gedung ber-AC. Prioritas pertama adalah merasionalisasi kebutuhan AC berdasarkan kebutuhan penghuni. Zona kenyamanan bervariasi tergantung pada kebutuhan-kebutuhan tersebut, misalnya untuk orang lanjut usia atau orang sakit; mungkin perlu menggunakan tingkat kenyamanan termal yang lebih rendah dari biasanya dan ini mungkin memerlukan AC. Sejumlah kasus telah ditemukan di mana telah terjadi sintesis yang cermat antara bentuk bangunan, perencanaan dan pemilihan sistem pendingin udara untuk memenuhi kebutuhan ini.

Kasus pertama didasarkan pada penelitian yang dilakukan untuk menentukan tingkat yang dapat diterima kenyamanan untuk aktivitas rumah tangga.⁴⁵ Batas atas zona kenyamanan untuk tidur adalah antara 22-24 derajat C (suhu lingkungan) tergantung pada kelembaban, Dengan kelembaban relatif yang lebih tinggi, 70 persen atau lebih, zona kenyamanan berkurang menjadi 22 derajat C. Di banyak daerah beriklim panas dan lembab, suhu malam hari mungkin hanya 25 derajat C tetapi kelembaban relatif berada pada kisaran 80 - 90 persen. Dalam kondisi ini penghuni menemukan kesulitan yang cukup besar untuk tidur bahkan dengan tingkat ventilasi. Hal ini diperburuk di daerah perkotaan dengan kepadatan bangunan yang tinggi, kebisingan eksternal yang tinggi dan sedikit angin untuk ventilasi. Kondisi lingkungan dalam situasi ini biasanya mendikte perlunya AC jendela. Dengungan kipas menghasilkan suara putih untuk menutupi suara eksternal sementara pengkondisian terutama mengurangi kelembaban. Dengan cara ini kenyamanan akustik dan termal dapat disediakan. Jadi, sementara sisa-sisa rumah atau apartemen secara alami berventilasi, area tidur yang penting dikondisikan.

Gambar 25 Dalam hal ini, untuk iklim panas dan lembab, bangunan tersebut dizonasi untuk menyediakan ruangan ber-AC tertentu. Dalam hal ini, AC jendela ditempatkan di dinding untuk mendinginkan ruangan. kamar tidur untuk pekerja shift yang perlu tidur di siang hari. Konstruksi kulit tunggal menawarkan resistensi termal yang lebih rendah dan kemungkinan masalah kondensasi dalam kelembaban tinggi kondisi meskipun kayu keras menawarkan beberapa isolasi.

Kasus kedua melibatkan penggunaan AC di ruang keluarga dan kantor di rumah, Perubahan gaya hidup berarti bahwa rumah menjadi multifungsi bangunan yang perlu mengakomodasi kegiatan kerja, rumah tangga dan rekreasi dan membutuhkan koneksi ke sistem komunikasi elektronik yang lebih luas. Untuk misalnya, salah satu klien yang sedang membangun rumah baru ingin bisa menyalakan AC-nya ketika sedang pergi dinas ke luar negeri sehingga ketika ia sampai di rumah, AC-nya akan tetap menyala dan merasa nyaman. Kegiatan dan cara pengelolaan ini bergantung pada berbagai faktor peralatan listrik dan memerlukan kondisi kenyamanan termal yang berbeda di dalam gedung. Masalah yang timbul dari hal ini berasal dari kebutuhan untuk melindungi peralatan yang berharga dan seringkali peralatan yang canggih. Oleh karena itu, ada kebutuhan untuk menyediakan umur panjang untuk berbagai barang-barang rumah tangga seperti buku dan peralatan seperti komputer. Ini adalah perhatian, terutama di daerah beriklim panas dan lembab. Dengan bangunan yang bebas bergerak, tingkat kelembaban yang tinggi dapat menyebabkan jamur di area yang minim cahaya, merusak buku dan mengurangi umur peralatan sensitif. Hal ini dapat dicapai dengan pasif berarti dengan menggunakan sistem penyimpanan dehumidifikasi tetapi seringkali AC dianggap sebagai alternatif yang lebih mudah. Strateginya adalah mengumpulkan material dan peralatan sensitif di satu area yang dapat disegel dan diberi AC secara terus-menerus.

Dimana alasan penggunaan AC berasal dari kebutuhan untuk menyediakan kenyamanan termal, kebutuhan penggunaannya dan efektivitas biaya pemasangannya harus diperiksa. Hal ini dapat dilihat dengan memeriksa zona kenyamanan untuk area tempat tinggal di gedung rumah tangga. Dalam kasus ini batas kenyamanan atas adalah 27 derajat C (suhu lingkungan) dengan kelembaban maksimum 70 persen. Ketersediaan angin dapat memperpanjang suhu ini hingga 2 derajat C. Di lokasi pembangunan atau lokasi tidak dapat menyediakan pendinginan pasif yang dibenarkan oleh AC (penyediaan ventilasi semacam ini pada bangunan sulit dilakukan terutama di daerah tropis di mana periode tenang lazim terjadi). Masalah biaya versus kinerja dapat diukur dari jumlah hari dimana kondisi kenyamanan ini akan terlampaui dan apakah biaya pemasangan instalasi lebih besar daripada manfaatnya. Pembenaran datang dari situasi dimana para terdakwa tidak mempunyai pilihan lain untuk mencari keadilan tempat perlindungan termal, tempat orang-orang diharuskan untuk tetap tinggal karena kebutuhan kesehatan atau fungsional mereka lokasi mereka.

Gambar 26 Sebuah bangunan kayu ringan di Cairns menggunakan platform serat yang ditinggikan. Hutan hujan pengaturan menciptakan tingkat kelembaban yang tinggi. Bahan yang digunakan dalam konstruksi tidak higroskopis oleh karena itu tidak mendorong kelembaban palsu, mengurangi jamur dan merespons dengan cepat perubahan suhu. Aliran udara dapat bergerak di bawah rumah untuk menciptakan pendinginan tambahan. Pendingin udara yang dipilih di gedung ini terutama mengurangi kelembaban dan bukannya pengurangan suhu. Konstruksi kulit tunggal yang ringan tidak efisien untuk mengurangi aliran panas jika suhu internal rendah diperlukan.

Salah satu strategi perencanaan yang sangat berguna adalah ketika ruang keluarga digunakan sebagai perlindungan termal. Seringkali berguna untuk mengintegrasikan manfaat AC dengan efek pasif dari pendinginan tanah. Dalam situasi ini, lantai bawah rumah dapat ber-AC sementara sisanya dibiarkan berjalan bebas.⁴⁶ Salah satu cara untuk mencapai hal ini adalah menggunakan sistem split karena unit penanganan udara dapat ditempatkan di dinding internal dan kondensor, kipas angin, dan kompresor yang ditempatkan di area teduh dan sejuk di belakang rumah. Integrasi bumi mengurangi beban panas ke udara internal, sehingga meningkatkan energi efisiensi. Lokasi unit penanganan udara sehingga baling-baling mengarahkan udara dingin ke penghuninya juga memungkinkan pengurangan titik setel. Perhatian harus diberikan pada memilih sistem dengan kapasitas rendah dan kecepatan kipas tinggi untuk menghindari kebisingan dan angin.

Dalam beberapa situasi, hal ini diinginkan dari sudut pandang arsitektur dan fungsional, tidak sepenuhnya menahan udara yang dikondisikan di dalam suatu ruangan. Biasanya udara dingin ditampung di dalam suatu ruang oleh lapisan pertahanan, yang digunakan untuk memoderasi hilangnya energi akibat panas transfer dan infiltrasi. Semakin banyak yang berpendapat bahwa pendekatan kotak segel ini dengan kondisi steady state tidak dapat diterima dari sisi kesehatan manusia dan kontrol pengguna perspektif. Selain itu fleksibilitas yang lebih besar dapat diberikan jika pendekatan penggunaan campuran digunakan, yaitu ventilasi alami dan pendingin udara dicampur. Prioritas 2 menyarankan pemanfaatan daya apung alami udara panas dan kepadatan udara dingin. Salah satu cara untuk melakukan hal ini, tanpa menggunakan energi yang berlebihan, adalah dengan membuat kolam dingin di bangunan.⁴⁷ Dalam pengaturan ini, kepadatan alami udara dingin digunakan untuk menciptakan penutup terisolasi dangkal yang dikondisikan. Karena udara hangat diciptakan oleh penghuni di kolam, udara naik dan dikeluarkan melalui ventilasi. Keuntungannya adalah:

Gambar 27 Bagian dari strategi desain kolam pendingin yang terintegrasi dalam sebuah bangunan. Hal ini bergantung pada efek cerobong agar udara panas naik melalui gedung dan keluar pada tingkat yang lebih tinggi. Pendinginan dapat dikirim ke kolam dengan AC perpindahan. Sistem ini ideal di mana pendinginan intermiten diperlukan karena bangunan dapat beroperasi secara pasif ketika panas internal bebannya kecil.

1. Di daerah beriklim panas dan lembab dengan penggunaan AC secara berkala, hal ini akan menimbulkan bau yang tidak sedap, kelembaban, kondensasi dan rendahnya tingkat ventilasi.
2. Biaya energi berkurang karena berkurangnya volume udara.
3. Pengurangan beban pendinginan hanya pada beban panas sensibel, sehingga menghindari kondensasi.
4. Penyediaan ventilasi alami, tersedia saat kolam dalam kondisi baik dan saat kolam beroperasi secara bebas.⁴⁸

Masalah utama yang berkaitan dengan desain adalah bahwa kenaikan panas ke kolam terjadi dari dua sumber, melalui dinding kolam dan dari udara bebas yang mengalir di atasnya permukaan kolam, yang bercampur dengan udara kolam yang dingin melalui turbulensi. Pedoman desain untuk pendekatan jenis ini adalah sebagai berikut:

• pertahankan aliran udara pada maksimum 1,5 m/s 2 untuk mengurangi pemanasan akibat turbulensi.
• proporsi kedalaman terhadap panjang 0,1 hingga 0,25 untuk meminimalkan pusaran dan turbulensi antara ventilasi udara dan udara di kolam dingin.
• menggunakan kisi-kisi untuk mengontrol dan mengarahkan masuknya aliran angin.
• gunakan atap yang teduh untuk mengendalikan kenaikan panas.
• penurunan suhu udara tidak dapat dikurangi di bawah titik embun; jika tidak, kondensasi lokal dapat terjadi.

Masalah lebih lanjut adalah terjadinya kondensasi. Di daerah beriklim sedang dan di daerah beriklim panas dan kering, tingkat kelembaban udaranya berada pada kisaran 60-70 persen. Suhu bola kering eksternal 33 derajat C pendinginan dapat mengurangi udara suhu di kolam sebesar 5 derajat C tanpa masalah kondensasi. Kondisi lembab dimana kelembaban relatif lebih tinggi maka marginnya lebih kecil, 2,5 derajat C.⁴⁹ Dengan demikian, penggunaan kolam dingin dapat memberikan cara untuk menyediakan pendinginan lokal untuk kegiatan tanpa memerlukan pendingin udara penuh. Mereka memberikan manfaat mengurangi konsumsi energi dan menggunakan ventilasi alami untuk meningkatkan kualitas udara. Masalahnya terletak pada daerah dengan kelembaban tinggi dimana kondensasi lokal dapat terjadi jika batas pendinginan tidak dipertahankan.

Gambar 28 Bagian dari strategi desain kolam pendinginan. Pembakaran dapat digunakan untuk menyediakan massa dan membantu mengisolasi kolam pendingin. Kolam pendingin memerlukan penahanan udara di tiga sisi, pintu ke kolam harus memiliki lobi draft untuk menghindari hilangnya udara karena rembesan gravitasi. Pendinginan dapat dikirim ke kolam dengan mendinginkan lantai dan dinding. Masalah kondensasi terjadi pada permukaan ini jika suhu berkurang di bawah titik embun Sistem paling efektif; aliran udara laminar di seluruh kolam dipertahankan untuk menghindari gangguan dan pencampuran udara kolam yang lebih dingin dan ventilasi udara.

Gambar 29 Batas pendinginan 'Kolam Dingin' bervariasi dengan suhu eksternal dan kelembapan. Suhu internal tidak dapat diturunkan di bawah titik embun untuk menghindari kondensasi. Dalam hal ini grafik untuk suhu eksternal 33 derajat C efek perbedaan kelembaban diberikan. Jadi, pada kelembaban 60 persen, pengurangan suhu sebesar 5 derajat dapat tercapai, pada kelembaban 80 persen, hanya 2,5 derajat 15 yang mungkin.

Selubung Bangunan / Kulit Bangunan

Prioritas keempat dan kelima adalah mengenai selubung bangunan. Tingkat paparan sinar matahari yang tinggi radiasi, baik pada sudut datang rendah maupun tinggi berarti terdapat panas yang signifikan beban dari perolehan tenaga surya. Penggunaan sarana pasif melalui orientasi dan naungan dapat mengurangi beban panas matahari pada bangunan, permukaan reflektif dengan reflektif isolasi foil penting terutama untuk atap. Oleh karena itu strategi penting adalah membuat elemen bangunan bersifat defensif terhadap perolehan panas.

Selain itu, di daerah beriklim hangat dan lembab terdapat perbedaan tekanan uap antara bagian dalam dan luar. Kelembapan akan bergerak ke bagian dalam jika ada bentuk penghalang pencegahan tidak disediakan. Strategi penyegelan udara dan penggunaan uap penghalang pada sisi hangat isolasi adalah penting. Selain itu penyediaan segel udara ke gedung termasuk lobi draft untuk menghindari infiltrasi diperlukan. Masalah yang signifikan adalah penggunaan material 'dingin' yang berpori di bagian luar bangunan yang dapat menyebabkan kondensasi dan pertumbuhan jamur pada permukaan luar.

Pendinginan Terlokalisasi

Penggunaan pendinginan udara lokal dapat disediakan dan khususnya seperti pulau di bangunan untuk memberikan kenyamanan bagi kelompok kecil atau individu. Penggunaan kipas langit-langit adalah digambarkan sebagai cara untuk menyediakan pendinginan jenis ini dan merupakan bentuk umum dari pendinginan sistem rendah energi yang digunakan untuk menyediakan pendinginan melalui pergerakan udara. Pilihan lainnya adalah tersedia dengan menggunakan unit pengkondisian skala kecil yang berdiri sendiri. Misalnya di iklim panas dan kering dapat menghasilkan pendinginan dengan melembabkan udara. Jadi, unit pendingin udara evaporatif dapat digunakan untuk mengarahkan udara ke bawah untuk menciptakan pulau dingin di ruang terbuka yang lebih besar. Kesejukan akan segera menghilang karena pergerakan dengan udara yang lebih kering, ini memberikan sistem biaya minimum. Penggunaan pendekatan ini tidak terlalu hemat energi tetapi dalam situasi seperti kegiatan ritel, hal ini diperlukan. Penyediaan penghalang terhadap masuknya panas ke dalam ruangan ber-AC dapat dilakukan dicapai dengan menggunakan lobi rancangan. Namun, pintu ganda yang digunakan di lobi ini menciptakan pemisahan antara bagian dalam dan luar, sehingga mengurangi potensi pemasaran. Sering kali fasad terbuka diperlukan untuk memudahkan sirkulasi manusia merupakan suatu keharusan. Dalam kondisi sedang atau iklim panas lembab efisiensi energi dapat dicapai dengan tirai udara refrigeran. Udara dingin dihembuskan ke bawah di depan bukaan dari unit kumparan kipas kecil.

Gambar 30 Kipas aksial yang dipasang di atap dapat digunakan untuk menyediakan pendinginan lokal ke area dalam gedung. Dalam kasus ini, unit pendingin evaporatif dipasang pada kipas. Ini efektif dalam cuaca panas dan kering. iklim dan menyediakan area sejuk di ruang terbuka yang lebih luas. Ini ideal untuk ritel operasi di mana terdapat satu titik kontrol dan pendinginan diperlukan di sekitar area tersebut Baling-baling di bawah unit dapat mengarahkan udara secara horizontal dan vertikal jika diperlukan. Di bawah ini: sebuah kipas kabut yang digunakan untuk menyediakan pendinginan luar ruangan lokal di Singapura ditampung dalam tempat berlindung eksternal.

Serangkaian prioritas di atas belum tentu menjadi prioritas dalam desain bangunan, semuanya strategi sama pentingnya, prioritas penting dalam waktu dan urutan pertimbangan desain. Jadi prioritas 1 dan 2 terutama adalah pengarahan dan masalah perencanaan yang dipertimbangkan pada tahap konseptual, sementara masalah lain seperti desain selubung lebih ditekankan pada tahap pengembangan desain. Dengan demikian, kita memperoleh beberapa pengertian tentang pentingnya faktor-faktor yang berkaitan dengan urutan desain memberi tatanan lebih lanjut pada proses manajemen desain.

Manajemen Sistem dan Kenyamanan

Setelah keputusan untuk memasang AC pada gedung telah diambil untuk menyelesaikan satu masalah tertentu, masalahnya adalah untuk memberikan kenyamanan dan/atau perlindungan terhadap barang-barang milik, perawatan harus dilakukan diambil bukan untuk menciptakan yang lain. Hal ini sering kali merupakan hasil dari sintesis desain yang buruk dan/atau kurangnya perhatian terhadap pengelolaan sistem yang tepat.

Pada kondisi terakhir, ditemukan masalah pada cara penggunaan sistem pendingin udara yang terputus-putus dan bagaimana kelembaban udara ditampung. Pada kondisi ini, di mana sistem pendingin udara digunakan secara terputus-putus, baik melalui kontrol termostatik dan/atau pemilihan pengguna, lingkungan bangunan harus perubahan dari kondisi bebas berjalan ke kondisi ber-AC. Misalnya di mana terjadi penurunan tajam suhu udara internal dan peningkatan uap air, hal ini dapat menyebabkan udara sering terasa lembap dan dingin. Hal ini diperburuk oleh aklimatisasi terhadap kondisi tropis. Kisaran harian dan musiman yang kecil di suhu cenderung membuat tubuh jauh lebih sensitif terhadap suhu dan perubahan kelembaban. Solusi untuk hal ini adalah pengaturan titik setel (pengaturan termostat) yang cermat untuk memenuhi kondisi kenyamanan setempat. Demikian pula ketika AC sistem dimatikan, perabotan internal kain bangunan relatif dingin dibandingkan dengan udara sisi potong dan oleh karena itu kondensasi dapat terjadi sebagai udara hangat yang lembab memasuki gedung.⁵⁰ Kesimpulan dari diskusi praktik ini adalah bahwa manajemen bangunan sama pentingnya dengan sintesis desain bentuk dan perencanaan bangunan jika solusi terpadu terhadap masalah kenyamanan pada bangunan ber-AC ingin dicapai.

Referensi

1. P. O'Sullivan, “The Building as a Climatic Filter’, Built Environment, July 1972, pp. 267- 269.

2. B. Lawson, ‘Embodied Energy of Building Materials’, Environment Design Guide, Pro.2, RIAL 1995, pp. 1-6.

3. V. Papanek, The Green Imperative: Ecology and Ethics in Design and Architecture, Thames and Hudson, London, 1994.S. Curwell, ‘Greenprint for the Future: Environmental Design’, Architects’ Journal, Vol. 192, No. 24, 1990, pp. 45-48.

4. G. Treloar, ‘Assessing the Embodied Energy Savings from Recycling Alternate Materials in Buildings', Solar o5, Renewable Energy: The Future is Now, 23rd Annual Meeting, Tasmania, 29 Nov.-1 Dec. 1995, pp. 213-218.

5. Treloar, op. cit., p. 214.

6. P.A, Mitchell, ‘Ecological Sustainability and Innovative Potential of Plywood’, 1995, Plywood Association of Australia Annual Convention, Gold Coast, Qld., Nov. 1995. pp. 24-26.

7. Lawson, op. cit., p. 68.

8. S. Baggs and J. Sand. The Healthy Flouse, Harper Collins, 1996, p. 153.

9. S. Baggs and Sand, op. cit., pp. 217-220.

10. Lawson, op. cit., p. 62.

11. Pittz G, Energy Efficient Housing — A Timber Frame Approach, Timber Research and Development Association, 1987, p. 8.

12. O'Sullivan, op. cit., p. 267.

13. H. Fathy, Nafural Energy and Venacular Architecture, Principles and Examples in Hot Arid Climates, University of Chicago Press, 1986, p. 9.

14. Ibid.

15. MN.V. Baker and K. Steemers, ‘LT Method 3.0 - A Strategic Energy Design Tool for Southern Europe’; Energy and Buildings, Vol. 23, 1996, pp. 251-256.

16. R.A. Hyde, ‘Lighting, thermal and ventilation (LTV) design tool for non-domestic buildings in tropical and subtropical regions: preliminary assessment of design integration’, Procesdings of the ANZAScA Conference, The Universityof Queensland, 1998, pp. 41-48.

17. Michael Hopkins and Pariners, ‘Research into Sustainable Architecture’, Architectural Design, 1997, BD. 27-38.

18. M. Hiller and M. Schuler, ‘Energy concepts for low energy buildings-an interdisciplinary process’, in Proceedings of Solar 99, Geelong, Australia, 1999.

19. S. Coldicutt S. and T.J. Williamson, Design Guide for Energy Efficient Housing Adelmide, Department of Architecture, The Universityof Adelaide, 1986.

20. R.A. Hyde and A. Pedrini, ‘An architectural design tool (LTV) for nondomestic buildings in tropical and subtropical regions: critique of the solar design strategies for energy efficiency,’ proceedings of the Solar 99 Conference, Geelong, Australia, 1999, p. 52.

21. S. Szokolay, Climate Comfort and Energy, Archifectural Science Unif, The Department of Architecture, The University of Queensland, 1994, p. 16.

22. Z. Bromberek, ‘Passive climate control for tourist facilities in the coastal tropics’, unpublished PhD thesis, The Department of Architecture, The University of Queensland, 1995: P. 257.

23. E. Harkness, Precast Concrete Energy — Cost-Effective Building Facades, The Precast Concrete Mannfacturers Association of New South Wales, 1987.

24. Baker and Steemers, op. cit., p. 273.

25. R.A. Hyde, ‘An architectural energy conservation tool (LTV) for nondomestic buildings in subtropical and tropical climates,’ presentation

at the Australian Building Energy Council seminar on Energy Tools, Dec. 1999.

26. O.H. Keonigsberger et al, Manual of Tropical Housing and Building, 1973, Longman. p. 23.

27. I. Edmunds, ‘Advanced glazing svstems for subtropical and tropical climates’, unpublished paper, School of Physics, Queensland University of Technology, 1997.

28. R. Aynslev, ‘Tropical daylighting strategies’, Australian Institute of Tropical Architecture. James Cook University, unpublished paper, 1997, p. 1. Aynsley, op. cit.. pp.1-3.

29. N.V. Baker, Energy and Environment in Non-domestic Buildings, Cambridge Architectural Research, 1994.

30. B. Givoni, Man, Climate and Archifecture, Van Nostram Eeinhold, 1969, p. 250.

31. Givoni, op. cit., Chapter 15.

32. R.A. Hyde and M. Docherty, Computer Simulafion Study of Queensland Schools, Education Portfolio, Queensland State Government, 1998.

33. R. Thomas, ed. Environmental Design, E FN Spon, 1996, p. 119.

34. R.P. Parlour, Building Services: Engineering for Archifects, 1944, Intezral Publizhing, p. I.

35. Parlour, op. cit., pp. 2-4.

36. R. de Dear and A. Auliciems, Air-conditioning in Australia IT — User Attitudes,’ Architectural Science Review, Vol. 31, 1998, pp. 10-27.

37. de Dear, ‘Criteria for the management of indoor climates’, unpublished paper, the National University of Singapore.

38. De Dear and Auliciems, op. cit., pp. 19-27.

39. Ibid.

40. Discussion with Profeszor Peter Woods on air-conditioning practice in hot humid climates.

41. R. Thomas, ed. op. cit.. p. 120.

42. Parlour, op. cit., p. 4.

43. Ibid.

44. J.B. Jones et al, Energy Conscious Residential Design for a Tropical Isle, Guam Energy Office, 1989, p. 59.

45. T.J. Williamson and A.B. Coldicutt, ‘Comparizons of Performance of Conventional and Solar Houses - Computer Simulation Study’, in Proceedings of the Institution of Mechanical Engineering Symposium on Solar Energy Utilisation in Dwellings, Melbourne, 1974.

46. Jones et al, op. cit., p. 76.

47. R. Aynsley, ‘Cool Pools for Buildings in Warm Climates’, in Designing the Well Tempered Environment, ANZASeA Conference, Perth, 1992, pp. 121-125.

48. Aynsley, op. cit,, p. 124.

49. Ibid.

50. Jones et al, op. cit., p. 77.