ALUR ALIRAN PANAS (HEAT FLUX) PADA MATERIAL NON-TRANSPARAN


Aliran panas pada material non-transparan (opaque material) memiliki 2 tahapan :

  1. Pada permukaan luar material
  2. Pada bagian dalam material

Proses aliran panas pada permukaan luar material melibatkan dua properti termal yakni reflectivity dan emmisivity. Kontrol untuk mereduksi sinar radiasi  matahari yang masuk ke dalam bangunan dapat dilakukan dengan menggunakan material yang memiliki tingkat reflektansi yang tinggi (reflectivity) dan memancarkan balik radiasi yang diserap (emmisivity) sehingga mampu melepaskan panas dari bangunan. Namun proses pemancaran balik tidak akan terjadi bila permukaan lahan sekitar bangunan lebih panas.

Contoh :

Dinding bata yang dicat putih memiliki nilai reflectivity-nya 0,71. Misalnya irradiasi matahari pada jam tertentu sebanyak 100 W/m2. Berarti sinar matahari yang diserap menjadi panas sebanyak 29 W/m2. Dengan tingkat emmisivity 0,89 maka panas yang dipancar balik 25,81 W/m2 dan yang akan merambat tinggal 3,19 W/m2. Namun bila permukaan lahan di sekitar bangunan lebih panas, maka panas yang akan merambat tetap  29 W/m2.

Bandingkan dengan dinding aluminum yang memiliki reflectivity 0,85. Pada irradiasi matahari 100 W/m2, panas yang diserap lebih kecil yakni 15 W/m2. Namun dengan emmisivity 0,08 panas yang dipancar balik hanya 1,2 W/m2, sehingga panas yang merambat lebih tinggi yakni 13,8 W/m2. Pada lingkungan dengan permukaan lahan lebih panas, dinding aluminum lebih baik dibandingkan bata putih karena merambatkan panas 15 W/m2.

Untuk memudahkan penilaian saat ini sudah ada parameter gabungan antara reflectivity dan emmisivity yang diistilahkan dengan Solar Reflectance Index yang sudah diterapkan oleh BCA Singapore pada sistem rating green buildingnya yakni Green Mark. Perhitungan SRI mengacu pada ASTM Designation: E 1980-01

Pada bagian dalam material terdapat dua properti termal yang terlibat, yakni resistance-insulation dan capacity-insulation. Resistance-insulation terkait dengan U-value, semakin kecil nilai U-value suatu material maka akan semakin kecil aliran panas yang bisa masuk ke dalam bangunan. U-value sendiri dipengaruhi oleh nilai thermal conductivity, tebal material, resistan permukaan luar dan resistan permukaan dalam.

Sedangkan capacity-insulation mempengaruhi waktu tunda aliran panas atau dikenal dengan istilah Time lag atau Thermal Lag. Nilai Time lag dipengaruhi oleh thermal conductivity, tebal material, resistan permukaan luar, specific heat dan density suatu material.

Dalam bukunya Design With Climate, Victor Olgyay merekomendasikan kombinasi resistance-insulation dan capacity-insulation pada bangunan untuk setiap tipe iklim.

Tipe Iklim                                             resistance-insulation                      capacity-insulation

Tropis (0o -15 o L)                               low                                                         dinding ringan

Kepulauan Tropis (10 o -20 o L)     low                                                         dinding ringan

Hot Humid (15 o -25 o L)                  low                                                         no lag

Hot Arid (15 o -30 o L)                       high                                                       dinding tebal

Temperate (35 o – 42 o L)               low di sisi lainnya                              dinding tebal di sisi barat

Cool (45 o – 50 o L)                             high di sisi barat                                dinding tebal di sisi barat

Cold (di atas 50 o L)                           low di sisi luar                                    dinding tebal

Dengan kombinasi resistance-insulation dan capacity-insulation seperti di atas maka material yang harus dipilih pada bangunan Tropis ataupun Hot Humid adalah material dengan U-value rendah agar rambatan panas yang masuk ke dalam bangunan menjadi rendah, dengan nilai timelag yang rendah agar dapat dengan segera melepaskan panas dari dalam bangunan pada malam harinya. Namun pada iklim Hot Arid dimana suhu siang hari bisa mencapai 45 o C sedangkan pada malam hari bisa sangat dingin hingga mencapai 5 o C maka U-value harus tinggi agar panas yang merambat masuk tetap tinggi dengan nilai time lag yang tinggi juga agar rambatan panas dapat ditunda sampai malam hari sehingga pada siang hari ruangan tidak panas dan pada malam harinya ruangan menjadi hangat. Pada iklim Temperate dan Cool dimana suhu cukup dingin, panas matahari dari barat perlu dimanfaatkan untuk malam hari sehingga dinding pada bagian barat harus memiliki U-value yang tinggi dengan time lag yang tinggi sedangkan dinding utara, selatan dan timur harus memiliki U-value yang rendah agar panas tidak lepas dari bangunan. Pada iklim Cold semua dinding harus tebal dan U-value rendah di bagian luar agar berkurang panas yang keluar dari bangunan.

Untuk menghitung nilai U-value bisa dilakukan oleh software Ecotect keluaran Autodesk, sedangkan untuk menghitung Timelag bisa memakai software ESP keluaran studio Gentra Bandung.

Ref :

Olgyay, V., (1962), Design With Climate: Bioclimatic approach to architectural regionalism, (Princeton: Princeton University Press).

Lippsmeier, G., (1994), Bangunan Tropis, (Jakarta: Erlangga).

BCA Green Mark for Landed House Version 1.0

About dezainarch

always keep in green
This entry was posted in Uncategorized. Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s