IKLIM, UNSUR-UNSUR, DAN KOMPONEN PEMBENTUKNYA
Proses Terjadinya Iklim
Iklim adalah perubahan kondisi cuaca yang relatif tetap dan secara berkala karena pengaruh perputaran bumi (diteliti 10-20 tahun sekali), hasilnya berupa: tropis, sub tropis, dingin dan lain-lain. Sedangkan cuaca merupakan perubahan kondisi udara yang sifatnya setempat, dalam kurun waktu pendek, dan terjadi akibat bentang alam seperti pantai gunung dan padang rumput.
Iklim suatu lingkungan atau regional merupakan suatu keadaan atmosphere yang dipengaruhi oleh lima buah unsur penting berikut:
1. Suhu udara
2. Kelembaban
3. Angin
4. Curah hujan
5. Radiasi matahari
Unsur-unsur di atas tidak dapat dipisahkan satu sama lainnya. Saling tergantung dalam memberikan karakter dari iklim daerah tersebut.
Ada 3 pelaku yang perlu mendapat perhatian, yaitu:
1. Iklim
· Sinar matahari (MRT)
· Angin (v m/dt)
· Kelembaban (RH%)
· Curah hujan (mm/thn)
· Suhu udara (toC)
2. Modifier
· Pohon
· Dinding
· Screen
3. Manusia
Iklim Makro dan iklim Mikro
Iklim mikro adalah faktor-faktor kondisi iklim setempat yang memberikan pengaruh langsung terhadap kenikmatan (fisik) dan kenyamanan (rasa) pemakai di sebuah ruang bangunan. Sedangkan iklim makro adalah kondisi iklim pada suatu daerah tertentu yang meliputi area yang lebih besar dan mempengaruhi iklim mikro. Iklim makro dipengaruhi oleh lintasan matahari, posisi dan model geografis, yang mengakibatkan pengaruh pada cahaya matahari dan pembayangan serta hal-hal lain pada kawasan tersebut, misalnya radiasi panas, pergerakan udara, curah hujan, kelembaban udara, dan temperatur udara.
Iklim mikro dipengaruhi oleh faktor-faktor:
- Orientasi bangunan
- Ventilasi (lubang-lubang pembukaan di dalam ruang untuk masuknya penghawaan)
- Sun shading (penghalang cahaya matahari)
- Pengendalian kelembaban udara
- Penggunaan bahan-bahan bangunan
- Bentuk dan ukuran ruang
- Pengaturan vegetasi
Pembagian Iklim
Hingga saat ini klasifikasi iklim banyak berdasarkan penggunaan dalam ilmu pertanian. Untuk aplikasi arsitektural, pembagian iklim lebih erat hubungannya dengan faktor kenyamanan atau comfort. Dalam hat ini iklim selanjutnya dapat dibagi menjadi empat bagian:
1. Iklim Dingin (Cold Climate)
Masalah utama dari iklim ini adalah kurangnya panas dari radiasi matahari Suhu udara rata-rata -15o C, dengan kelembaban relatif yang rata-rata tinggi selama musim dingin.
2. Iklim Moderat
Iklim ini ditandai dengan variasi panas yang berlebihan dan dingin yang berlebihan pula, namun tidak terlalu menyolok. Suhu udara rata-rata terendah pada musim dingin ialah -15o C dan suhu terpanas adalah sekitar 25o C.
3. Iklim Panas Kering
Iklim ini ditandai dengan panas yang berlebihan, udara kering, suhu udara rata-rata 25o C – 45o C terpanas dan 10o C terdingin disertai dengan kelembaban relatif yang sangat rendah.
4. Iklim Panas Lembab
Iklim ini ditandai dengan panas yang berlebihan disertai dengan kelembaban relatif yang tinggi pula. Suhu udara rata-rata di atas 20o C dengan kelembaban relatif sekitar 80-90 %.
Komponen-komponen Iklim
Komponen-komponen iklim terdiri atas:
1. Angin (Air Movement)
2. Kelembaban
3. Curah Hujan
IKLIM DAN ARSITEKTUR
Iklim dan arsitektur adalah bagian dari sains bangunan dan sains arsitektur. Sains bangunan adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara manusia dan lingkungannya. Bangunan dan shelter dalam hal ini berlaku sebagai perubah (modifier) lingkungan luar (outdoor environment) menjadi lingkungan dalam (indoor environment) yang mempunyai atau memenuhi syarat habitasi dan penghunian bagi manusia.
Faktor-faktor yang harus diperhatikan antara lain:
· iklim setempat
· lingkungan panas, suara dan penerangan
· manusia dan cara habitasinya
· sistem lay-out bangunan
· bentuk bangunan
· sistem konstruksi bangunan
· pemilihan material bangunan
Teori Bentuk Secara Ekologi
Ekologi adalah ilmu yang mempelajari tempat tinggal makhluk hidup atau organisme. Antara Ekologi dan Arsitektur dan antara evolusi dan perancangan (desain) terdapat hubungan yang sangat erat. Berdasarkan hubungan yang konseptual ini maka timbullah prinsip perancangan secara pre skriptis dengan dasar-dasar teori bentuk secara deskriptif dalam alam ini.
Arsitektur dapat digambarkan sebagai bentuk dari strategi adaptasi manusia dengan alam, gambaran tersebut bersifat suatu kesatuan yang menyeluruh, keseimbangan yang dinamis dan penyempurnaan hal-hal yang relatif dan tidak jelas.
Dari prinsip-prinsip di atas maka terjadilah tiga prinsip utama dari penurunan bentuk, yaitu:
· kesatuan yang utuh antara manusia dan tempat atau lingkungan
· keseimbangan yang dinamis dari yang teratur dan tak teratur
· penyempurnaan energi dan informasi
Bentuk Tata Lingkungan
Iklim mempengaruhi bentuk tata lingkungan, hal ini dapat dilihat dari karakteristik tata lingkungan pada beberapa daerah sesuai dengan iklim yang berlaku di tempat tersebut:
· Untuk daerah beriklim tropis lembab atau panas lembab, jarak antara bangunan mempunyai pengaruh yang sangat besar. Luasan dinding bangunan dengan pembukaan untuk ventilasi sebanyak mungkin berhubungan dengan luar sangat menguntungkan. Hal ini disebabkan karena kenyamanan di daerah tropis lembab hanya dapat dicapai dengan bantuan aliran angin yang cukup pada tubuh manusia. Perancangan landscape harus memperhatikan prinsip kelancaran angin yang mengalir.
· Sebaiknya untuk di daerah panas kering, luasan dinding bangunan dikurangi sebanyak mungkin untuk tidak berhubungan langsung dengan ruang luar. Antara bangunan dihindari adanya ruang luar, satu sama lain kompak, sehingga sinar matahari sangat sedikit yang menimpa langsung bangunan. Bila harus ada ruang di antara bangunan pun diusahakan agar antara dinding bangunan yang satu dengan yang lain saling membayangi terhadap sinar matahari. Oleh sebab itu kecenderungannya bangunan lebih efisien kalau rendah dan masif.
Oleh sebab itu kepadatan bangunan di daerah tropis lembab kecenderungannya rendah. Kepadatan bangunan tinggi untuk daerah tropis kering. Untuk di daerah dingin, bentuk susunan bangunannya cenderung kompak, padat dan mempunyai luasan jendela yang luas agar dapat menerima panas matahari yang lebih banyak.
Morfologi Kota dalam kaitannya dengan Iklim
Analisa Iklim dalam Arsitektur
Untuk mengetahui lebih jauh tentang pengaruh iklim terhadap arsitektur, maka analisa dapat dilakukan, yang meliputi:
1. Analisa Lahan
Analis ini meliputi adaptasi terhadap lingkungan.
2. Analisa Orientasi
Dicari arah yang terbaik agar didapat lingkungan yang sesuai dengan yang disyaratkan.
3. Analisa Bentuk
Meliputi analisa dari rancangan bangunan dan komposisi kelompok bangunan. Design bangunan secara tunggal berpengaruh pada terbentuknya suatu lingkungan dalam bangunan tersebut yang merupakan suatu modifikasi lingkungan luar yang dibentuk oleh kelompok bangunan. Bentuk dari kelompok bangunan ini mempunyai pengaruh pada lingkungan luar yang terjadi. Kepadatan bangunan mempunyai pengaruh besar pada pembentukan iklim lingkungan luar.
4. Analisa Sistem Konstruksi
Sistem konstruksi berpengaruh pada proses modifikasi iklim atau lingkungan luar menjadi lingkungan dalam yang terhuni dengan baik. Dengan analisa-analisa di atas dapat diketahui gradasi pengaruh iklim pada setiap langkah perencanaan
PENGARUH IKLIM TERHADAP MANUSIA
Usaha untuk menyeimbangkan antara iklim dan arsitektur, dilakukan dengan memanfaatkan unsur-unsur iklim yang ada, seperti angin, suhu udara, dan lain-lain, sehingga akhirnya manusia dapat memperoleh kenyamanan yang diharapkan.
Kenyamanan dapat dikategorikan dalam tiga bentuk, yaitu:
1. Kenyamanan thermal
2. Kenyamanan visual
3. Kenyamanan Audial
Dalam hal ini terutama membahas masalah kenyamanan termal pada bangunan kecil (tempat tinggal).
Tingkat Perencanaan Lingkungan Binaan dalam Aspek Kenyamanan Thermal
Aspek kenyamanan thermal untuk perencanaan lingkungan binaan mencakup:
1. Eksterior bangunan
2. Interior
3. Selubung bangunan
Perencanaan untuk Bangunan Satu Lantai Eksterior Bangunan
Gubahan massa bangunan, merupakan hal penting yang harus diperhatikan dalam perencanaan. Gubahan massa sendiri dipengaruhi oleh:
· Bentuk bangunan
· Jarak bangunan
· Ketinggian bangunan
· Kondisi bangunan di sekitarnya
· Vegetasi (penutup tanah, perdu, pohon, dan lain-lain)
· Bentang alam (danau, sungai, tebing, bukit, dan jurang)
· Kondisi iklim mikro
· Perkerasan tanah.
Gubahan massa bangunan bertujuan untuk:
· Mengendalikan radiasi matahari
· Mengendalikan angin dan kelembaban.
Pada bangunan satu lantai, udara yang masuk adalah udara lembab yang menimbulkan dan meningkatkan kelembaban udara dalam ruangan. Penambahan vegetasi pada ruang luar harus diperhitungkan supaya pengaliran udara ke dalam bangunan dapat berfungsi.
Interior Bangunan
Pada siang hari terjadi proses pemanasan, dan pada malam hari terjadi pelepasan panas (pendinginan). Proses pendinginan secara berantai (melalui fase-fase) pada bangunan satu lantai tetap efektif, tapi tidak untuk bangunan berlantai banyak. Massa udara menghambat radiasi dan konduksi, digantikan dengan konveksi. Kondisi ini disebut dengan efek termos. Jadi, semakin banyak udara akan menguntungkan.
Untuk memahami secara baik bagaimana pengaruh lingkungan luar terhadap bangunan, dapat diketahui dengan memahami bagaimana perambatan panas yang terjadi pada bangunan.
Perambatan panas tersebut berupa:
1. Konveksi
2. Radiasi
3. Konduksi (atap – dinding)
4. Evaporasi
Bentuk bangunan, seperti bentuk atap, dapat mempengaruhi perambatan panas pada bangunan. Bangunan dengan bentuk atap datar akan menghantarkan radiasi yang lebih besar daripada bangunan dengan bentuk atap miring. Selain bentuk bangunan, bentuk ruangan juga berpengaruh terhadap kenyamanan. Berikut ini. kita lihat perbandingan kenyamanan pada beberapa bentuk ruang dengan luas yang sama.
Selubung Bangunan
Aspek interior, eksterior dan selubung bangunan dapat saling mempengaruhi dalam perencanaan bangunan. Untuk memperoleh kenyamanan, bangunan yang mempunyai ruang kecil-kecil akan mempunyai dinding yang tebalnya berbeda dengan bangunan yang mempunyai ruang-ruang yang besar.
Hal ini disebabkan karena bangunan dengan ruang-ruang yang kecil, dindingnya akan menyimpan panas yang lebih besar. Sedangkan bangunan dengan ruang yang lebih besar, lebih lambat panas dan lambat dingin (time lag besar).
Manusia dan Kenyamanan Thermal
Agar manusia survive maka keseimbangan panas (thermal balance) harus terjaga baik, yang artinya heat loss (panas yang hilang) harus sama dengan heat production (panas yang dihasilkan) dari tubuh.
Thermal comfort dipengaruhi oleh dua faktor:
1. Faktor fisik (physical environment)
· suhu udara
· kelembaban relative
· kecepatan angin
2. Faktor non fisik (non physical environment)
· jenis kelamin
· umur atau usia
· pakaian yang dipakai
· jenis aktivitas yang sedang dikerjakan
Di wilayah Indonesia sendiri, khususnya di daerah Jawa, nenek moyang kita sejak zaman purbakala selalu menghadapkan pintu utama rumahnya ke arah selatan atau utara. Orang Minangkabau memilih bentuk atap rumahnya yang tinggi serta curam. Hal ini dilakukan untuk mengisolir teriknya matahari yang berlebihan dan memudahkan pengaturan air hujan yang seringkali jatuh dalam jumlah besar. Rumah-rumah di Kalimantan, Sulawesi, Irian dan Priangan umumnya didirikan di atas tiang-tiang atau umpak. Hal ini baik untuk mengurangi dan menghilangkan kelembaban di dalam ruangan.
Pada dasarnya, ada tiga faktor terpenting yang menyangkut bahan-bahan pemikiran dalam melaksanakan suatu perencanaan bangunan, yaitu:
1. Manusia dengan kebutuhannya
2. Pengaruh iklim
3. Bahan bangunan
Faktor-faktor yang mempengaruhi kenyamanan ruang:
1. Pergerakan udara
2. Suhu udara
3. Kelembaban udara
4. Radiasi
Lingkungan Thermis
Faktor penting yang berpengaruh dalam perancangan lingkungan panas untuk bangunan ialah:
1. Batasan minimum dan maksimum dan kenyamanan thermis (thermal comfort) pemakai bangunan. Misalnya thermal comfort untuk orang Indonesia ialah antara 25,4 – 28,9 derajat Celcius.
2. Gambaran tentang iklim setempat, yaitu suhu udara, kecepatan angin, kelembaban relatif dan solar radiasi.
3. Prosedur perancangan serta kelakuan fisik dari material bangunan dan sistem konstruksi bangunan.
Faktor penting yang menentukan respon panas dari bangunan ialah:
1. Kemampuan menyimpan panas dari semua elemen bangunan
2. Kemampuan mengisolasi panas dari semua elemen bangunan
3. Radiasi matahari langsung dan tak langsung
4. Sistem penghawaan
5. Produksi panas dalam ruang, misalnya dari manusia, sistem penerangan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi udara luar
1. Radiasi matahari
Daerah di sekitar garis khatulistiwa akan memperoleh radiasi matahari lebih besar dan sering sehingga suhu udara daerah tropis relatif lebih tinggi dibanding daerah lain.
2. Letak atau ketinggian daerah
Daerah pantai suhu udara relatif lebih tinggi dibandingkan dengan daerah pegunungan.
3. Kepadatan kota
Jika sangat padat oleh gedung, jalan, sedikit tanaman atau taman kota g suhu udara lebih tinggi dibanding kebalikannya.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi udara dalam
1. Ketebalan dinding
Makin tebal dinding makin kecil pengaruh suhu udara luar terhadap suhu udara di dalam ruangan.
2. Bahan bangunan
· Berkaitan dengan konduktivitas thermis (k)
· Jika ‘k’ kecil g menghasilkan kalor konduksi yang kecil pula.
3. Jendela kaca
· Jenis kaca jendela (bahan, tebal)
· Luas jendela
· Warna kaca
4. Atap bangunan
Pada daerah bangunan tropis pengaruh radiasi terbesar terletak pada atap bangunan.
5. Warna
· Mempengaruhi suhu dalam ruangan yang disebabkan oleh penyerapan radiasi matahari.
· Koefisien penyerapan radiasi (L) makin besar (mendekati: 1) untuk warna hitam (gelap) dan sebaliknya.
Strategi Perencanaan Thermal
1. Ventilasi
Lubang yang dibuat pada dinding ruang dapat digunakan untuk ventilasi. Fungsi ventilasi antara lain:
· Menjaga kualitas udara di dalam ruangan
· Menghasilkan kenyamanan penghuninya
· Mempermudah/memperbesar gerakan udara dalam ruangan.
· Untuk memperlancar penyaluran kalor dari dalam ruangan ke luar bangunan.
2. Thermal Insulation
Tipe insulasi berbeda-beda, menurut karakter iklim dan beban panas pada bangunan. Tipe-tipe tersebut adalah :
· Reflective : reflector solar radiation
· Resistive : lapisan convective atau conductive
· Capasitive : kesenjangan panas dan masa tunggu (waktu tunda)
Letak lapisan insulasi sangat penting artinya dalam proses perambatan panas. Letak lapisan insulasi seharusnya sedekat mungkin dengan lingkungan luar. Pemakaian lapisan insulasi pada dinding dan atap perlu diperhatikan. Bila dinding dan atap sudah cukup mampu menahan, maka lapisan insulasi tidak diperlukan lagi. Jika tetap dipasang insulasi, maka apabila ada kelebihan panas di dalam, justru kelebihan panasnya terhambat dilepas keluar, sehingga mengakibatkan suhu naik.
3. Pembayangan
Pembayang sinar matahari adalah satu-satunya cara yang efisien untuk mengurangi beban panas, walaupun rambatan panas juga dapat dikontrol dengan perancangan luas jendela.
Pembayang sinar matahari merupakan usaha pengkondisian thermal dengan menyeleksi sinar matahari yang masuk ke dalam bangunan dengan menggunakan sun shading (pembayang matahari). Hal-hal yang perlu diketahui sehubungan dengan pembayangan:
· Sinar langsung yang membawa panas harus dibayangi
· Sinar diffuse/tidak langsung/refleksi/terang langit (yang tidak menyilaukan) bila masuk ke dalam bangunan untuk kebutuhan penerangan alami.
· Kita perlu mempelajari SBV (Sudut Bayangan Vertikal) dan SBH (Susut Bayangan Horisontal)
· Alat bantu lainnya, Solar Chart (diagram matahari, seperti bola dunia di tengah dan kita melihat dari atas.
DAFTAR PUSTAKA
1. Fry, Maxwell and Drew, Jane (1964), Tropical Architecture in The Humid Zone, New York, Reinhold Publishing Corp.
2. F.L. Jeffrey; Climate and Architecture, New York, Reinhold Publishing Corp.
3. Martin, Evans (1980); Housing, Climate and Comfort, London, The Architecture Press.
4. Lippsmeller, George (1994); Bangunan Tropis (terjemahan), Jakarta, Penerbit Erlangga.
5. Olgay & Olgay (1980); Solar Control and Shading Devices
6. Setyo Soetiadji S, Ir, (1986); Anatomi Utilitas, Jakarta, Djambatan
7. Anderson, Bruce (1977); Solar Energy, Fundamentals in Building Design, Mc. Graw Hill Company
8. Boutet, Terry S; Controlling Air Movement, Mc. Graw Hill Book Corp., New York
9. International Passive and Hybrid Cooling Conference, Proceedings; Passive Cooling, University of Del ware
10. Melaragno, Michele (1982); Wind Architectural and Environmental Design, Van Nostrand, New York.
11. M. Faizal, ST, Resume Catatan Perkuliahan; Tugas Metode Perancangan II
12. Materi kuliah Teknik Arsitektur Untag Surabaya, Metode Perancangan II, Tahun Ajaran 1999/2000
13. Mas Santoso, Dr; Diktat Kuliah Building Science, ITS, Surabaya
