KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr. Wb. Puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan nikmat-Nya kita bisa menelesaikan laporan fisika bangunan ini. Semua bisa dilakukan karena adanya Rizki-Nya sehingga bisa menelesaikan dengan tepat waktu dan semaksimal mungkin. Selain ridho-Nya ada juga pihak pihak yang berpartisipasi berpartisipasi dalam dalam pengerjaan pengerjaan laporan laporan ini, antara antara lain: 1. Bapak Ikhwanuddin ST, MT, selaku Dosen pengampu mata kuliah Fisika Bangunan. 2. Teman – teman kelas Fisika Internasional yang ikut membantu dalam memperlancar pengerjaan laporan ini. 3. Penjaga/ teknisi laboratorium yang memperkenalkan alat – alat pengukur yang digunakan. 4. Dan tidak lupa doa orang tua yang selalu mengalir untuk memotivasi kami. Dalam penyusunan laporan ini kami mencari daya dan menyusunnya dengan semaksimal mungkin. Namun ada pepatah ―tiada gading yang tak retak‖ maka jika ada kesalahan dalam laporan ini kami mohon maaf dan besar harapan kami bahwa laporan ini berguna untuk sekarang maupun nanti.
Wassalamualaikum Wr. Wb.
Putri Kurnia Sari
11510134021
Aruf Dwi Haryadi
11510134027
Pasikun
11510134032
Tujuan
Setelah selesai mengerjakan laporan Fisika Bangunan ini Mahasiswa diharapkan mampu: 1. Menghitung panas didalam sebuah ruangan. 2. Menghitung ventilasi pada suatu ruangan. 3. Menghitung pencahayaan alami maupun pencahayaan buatan. Dasar Teori
Kalor adalah: Suatu yang dipindahkan antasa suatu system dan lingkungannya akibat perbedaan suhu. Energy yang mengalir dari suatu benda lain karena perbedaan suhu antara keduanya.
Ventilasi adalah proses pergantian udara yang telah terpakai dengan udara luar yang dengan atau tanpa alat. Ada dua jenis ventilasi: Ventilasi alami
Proses suplai dan pemindahan udara dengan menggunakan celah yang sengaja dibuat. Kekuatan angin dan tekanan akibat perubahan suhu. Ventilasi buatan
Proses suplai dan pemindahan udara dengan menggunakan peralatan mekanik yang dapat digunakan baik untuk suplai udara, pembersihan maupun keseimbangan ventilasi pada ruang terpakai.
Fungsi Dari Ventilasi
1. Untuk menyediakan udara segar oksigen bagi kebutuhan fisik manusia. 2. Untuk menciptakan tingkat pergerakan udara yang sangat penting dalam menciptakan rasa segar dan nyaman. (kecepatan udara nyaman 0,1 – 0,3 m/det) 3. Untuk memindahkan produk pernapasan (CO 2), bau badan, dan asap rokok pengguna ruang. 4. Untuk memindahkan bahan kimia berbahaya yang dihasilkan dari bahan bangunan. 5. Untuk memindahkan panas yang dihasilkan orang, lampu atau peralatan dalam ruang.
MENGHITUNG TRANSFER PANAS Transfer Panas pada banguna ada 3 (tiga) macam, yaitu: 1. Konduksi 2. Radiasi 3. Konveksi
Ruangan: ruang Belajar 5
Panjang (p)
=8m
Lebar (l)
=6m
Tinggi (t)
=3m
Luas dinding terkena panas
A=pXl =8mX6m = 24 m
2
Suhu (T)
T1 (dalam ruangan)
= ± 28°C
T2 (dalam ruangan)
= ±33° C
Tebal dinding
15 cm = 0,15 m
Pintu
Panjang (p)
= 2.15 m
Lebar (l)
= 1,80 m
Jendela
Panjang (p)
= 1,20 m
Lebar (l)
= 1,80 m
Tinggi jendela dari tanah 100cm = 1 m
Ventilasi
Panjang (p)
= 1.20 m
Lebar (l)
= 0,70 m
Q karena konduksi
A
= luas ruangan = 2 (p . l) + 2 (p . t) + 2 (l . t) = 2 (8 . 6) + 2 (8 . 3) + 2 (6 . 3) = 96 + 48 + 36 = 180
QC
= A. U . ΔT = 180 . 0,33 . (33°C - 28°C) = 297 w
Q karena radiasi
A
= luas jemdela 9 buah = 4 ( p . l) = 4 (1,2 . 0,95) 2
= 4,56 m Qrad
= A.I.ϴ = 4,56 . 580 . 0,7 = 1851,36 w
Q karena konveksi
V
= = = =
2
= 0,67 m /d Qtotal = Qc + Qrad + Qv = 297 + 1851,36 + 0,67 = 2149,03 Jadi laju kalor seluruhnya di ruang RB5 adalah 2149,03 W
PERHITUNGAN KECEPATAN VENTILASI Menghitung Kecepatan ventilasi di RB5 Jurusan PTSP Universitas Negeri Yogyakarta
I.
Hitungan kecepatan ventilasi berdasarkan Co 2 dalam ruangan
QH =
Q = Kecepatan ventilasi ( l / dt ) F = Kecepatan emisi Co 2 di dalam ruangan (l / dt) 0,047 liter / detik C 1 = Maksimal kadar Co 2 yang di izinkan (panas = 5% USA = 0,005 %)
Q per orang
QH = = =
= 450 lt/dt = 0,450 m3 /detik
II.
Pendekatan suhu nyaman Q = Kecepatan ventilasi (Cm
Qth
3 /
detik)
H = Produksi panas dalam ruangan (WJ/detik) o
Cp = Kapasitas panas udara (1025 J/Kg c) 3
P = Kerapatan udara (1,2 Kg/m ) o
T1 = Suhu luar ruangan ( C) o
T2 = Suhu dalam ruangan ( C)
H = n x Ho x A
n = Jumlah orang w
2
Ho= Aktifitas duduk (58 /m ) 2
A = Luas kulit manusia (1,7 m )
H = n x Ho x A = 45 x 58 x 1,7 j
= 4437 / s
Qth = =
=
2
= 0,72 m /dt = 720 lt/dt
QH = 450 lt/dt < Qth = 720 lt/dt
Jadi menggunakan Qth
Lubang ventilasi inlet = outlet
1=1 Cv = 1 Dengan arah angin diagonal jadi k = 0,275
A= =
o
= 26, 18
kesimpulan:
Inlet = 26,18 m
2
Outlet = 26,18 m
2
Evaluasi:
Luas nako atas
: 0,5 x 15
= 7,5 m
2
Luas nako bawah
: 0,5 x 1,25 = 7,5 m
2
Lubang ventilasi cukup karena > 12,8 Jika arah angin diagonal, hasilnya tidak sesuai atau mendekati
Sirkulasi udara dalam ruangan tiap jam
N=
N = Jumlah pertukaran udara tiap jam 3
Q = Kecepatan ventilasi (m /s atau lt/s) 3
V = Volume udara (m atau liter) Volume ruang RB5 = 144 m
N=
2
= 18 kali
Jadi pertukaran di ruang RB5 adalah 18 kali
DATA PENGAMATAN
Data yang di dapat dari ruang RB5 jurusan PTSP UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA a) b) c) d)
Panjang bangunan Lebar bangunan Tinggi bangunan Jendela Panjang Lebar e) Ventilasi
Panjang Lebar
: 800 cm (8,0 m) : 600 cm (6,0 m) : 300 cm (3,0 m) : 120 cm (1,2 m) : 95 cm (0,95 m) : 120 cm (1,2 m) : 70 cm (0,7 m)
f) Pintu Panjang
: 215 cm (2,15 m) Lebar : 180 cm (1,8 m) g) Denah ruangan RB5 terlampir h) Potongan ruangan RB5 terlampir
HITUNGAN DATA
Utara o o o o
Jendela Ventilasi Pintu Dinding
: 4 (1,2 x 0,95) = 4,56 : 4 (1,2 x 0,7) = 3,36 : 1 (2,15 x 1,8) = 3,87 : 8x3 = 24 Jendela = 4,56 Ventilasi = 3,36 Pintu = 3,87
—
= 12,21 Timur o
Dinding
: 6x3
= 18 m
2
Dinding
:6x3
= 18 m
2
Jendela Ventilasi Dinding
: 2 (1,2 x 0,95) = 2,28 : 3 (1,2 x 0,7) = 2,52 : 8x3 = 24 Jendela = 2,28 Ventilasi = 2,52
Barat o
Selatan o o o
—
= 19,2 Luas Kaca Utara
Selatan
Timur Barat
= [ 4 (2,58 x 0,82)] + [4 (2,32 x 0,68)] = 8,5 + 6,3 = 14,8 (4 kaca jendela + 4 kaca ventilasi) = [ 2 (2,58 x 0,85)] + [ 3(2,32 x 0,68)] = 4,2312 + 4,7328 = 8,964 (2 kaca jendela + 3 ventilasi) =0 =0
PERHITUNGAN PENCAHAYAAN ALAMI
Dalam menghitung pencahayaan alami kami menggunakan: metode ―split flux‖, ada 3 komponen OF, yaitu: SC, ERC, dan IRC dalam rumus yaitu: DF = SC + ERC + IRC Keterangan: DF = Day light factor C % ERC = Externally Reflected component SC = Sky component IRC = Internally Reflected Component A. Menghitung sky component (SC) menggunakan busur surya 1. Gambar denah dan potongan 2. Meletakkan busur surya pada potongan dan denah seperti pada ilustrasi 3. a. Meletakkan garis potong dari ambang luar jendela ke titik pusat busur surya b. Mencari selisih nilai persentase internal sky component (SC) dalam persen (%) c. Cari selisih sudutnya (dalam) — Busur surya A (potongan) — ISC = 5% - 0,4% = 4,6 % o o o — Sudut = 34 – 11 = 23 4. a. Membuat garis potong dari luar ambang ke titik pusat busur surya B b. Buat bujur besar sudut = Point 3C c. Baca besaran ( faktor koreksi & hitung seleksi (fk) ) — Busur surya B (Denah) — fk = 0,48 + 0,482 = 0,962 o
o
o
— Sudut = 34 – 11 = 23
5. Menghitung SC = ISC x fk = 4,6 x 0,962 = 4,4252 6. Menghitung ERC: SC tak terhalang maka ERC tidak di hitung (0)
B. Menghitung IRC (Dengan Nomogram) 1. Hitung Luas jendela (Lj), luas dinding (Ld), Luas ruangan (Lr) a. Luas jendela + Ventilasi Lj utara = 7,92 Lj barat =0 Lj selatan = 0,48 Lj timur =0 + Total = 12,72 b. Luas dinding Ld utara = 12,21 Ld barat = 18 Ld selatan = 19,2 Ld timur = 18 + Total = 67,41 c. Luas ruangan Lr = 2 (p x l) + 2 (l x t) + (p x l) = 2 (8 x 6) + 2 (6 x 3) + (8 x 6) = 96 + 36 +48 2 = 180 m 2. Mencari nilai Lj/Lr missal ―X‖ X= =
= 0,071
3. Menandai nilai X dalam skala A (nomogram) 4. Mencari nilai Ld/Lr missal ―Y‖ X= =
= 0,4
5. Menentukan nilai reflektan dinding (RD%) = Z. RD = 50% Warna dinding, Lantai, Plafond terang 6. Mencari nilai rata-rata Reflektan dinding (RRD) dari tabel kecil misal= d Wall total surface 0,4 50% RRD = 44 % 7. Menandai nilai RRD pada nomogram skala B
8. Menghubungkan skala A dan skala B, memotong di skala C dan membaca besar nilainya. C = 1,75 % (nomogran skala C) 9. Menentukan nilai MF (maintenance factor) ruang. MF adalah factor kebersihan / keburaman permukaan ruang dan penggunanya Tabel MF (maintenance factor) Jenis lokasi Jenis pekerjaan Factor perawatan Bersih Bersih 0,9 Kotor Bersih 0,8 Bersih Kotor 0,7 Kotor Kotor 0,6 10. Menentukan CF (Conversion Factor) ruang. CF adalah factor koreksi terhadap pantulan ruang Tabel CF (Conversion Factor) No Pantulan rata-rata Factor conversion 1 0,3 0,54 2 0,4 0,67 3 0,5 0,78 4 0,6 0,85 Pantulan rata-rata = RRD% = 44% = 0,44
CF = 0,67 11. Menghitung IRC = Nilai Skala C x MF x CF = 1,75 x 0,9 x 0,67 = 1,055
C. Koreksi Nilai DFor koreksi GF, FF, dan D Untuk mendapatkan nilai akhir DF yang teliti, maka DF dari SC, ERC, IRC masih harus dikalikan dengan fact DF akhir = DF awal x GF x FF x GF = Glazing (Penggunaan jenis kaca tertentu, jika kaca bersih = 1) maka GF = 1 FF = Froaming (Jenis rangka jendela rangka tepi = 1) D = Dirt (Lokasi bangunan dan kemiringan daun jendela) D = 0
DF awal = SC + SRC + IRC = 4,4252 + 0 + 1,055 = 5,48 DF akhir = DF awal x GF x FF x D = 5,32 x 1 x 1 x 0,9 = 4,932 % Intensitas cahaya
DF = E1 = =
x 100%
= 493,2 lux
Jadi daylight factor (DF) atau pencahayaan alami dalam ruangan RB 5 adalah 493,2 lux
PERHITUNGAN PENCAHAYAAN BUATAN
Kebutuhan lampu di RB5 jurusan PTSP Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta
Diketahui: Ukuran ruangan RB 5: 8 x 6 x 3 Tinggi Meja
: 70 cm = 0,7 m
3
Direncanakan ruang RB 5 berukuran (8 x 6 x 3) m menggunakan lampu TL TKI 1 x 36 watt local dengan flux cahaya 1 x 2700 lumen / armature Jawab: Data refleksi permukaan ruangan Plafon (rp)
: 0,7 Dinding (rw) : 0,3 Meja (rm) : 0,1 Tinggi meja : 70 cm Jumlah kebutuhan titik lampu jika standar pencahayaan ruang belajar = 250 lux
Ditanya : Jumlah lampu dan daya yang dibutuhkan ? Jawab
:
H = tinggi armature – tinggi meja = 3 – 0,7 = 2,3 m
Indeks ruangan [K] =
=
=
= 1,49
Untuk 1 buah TL 36 watt jumlah lumen = 36 x 75 = 2700 lumen Untuk 1 TL 36 watt jumlah lumen
= 1 x 2700 = 2700 lumen
Dari tabel K = 1,49 (1,2 – 1,5) (0,41 – 0,37) ( )
= 0,37 +
= 0,37 +
(0,41 – 0,37)
(0,04)
= 0,37 + 2,9 x 0,04 = 0,37 + 1,16 = 1,53 Lampu diganti tiap 2 tahun dengan penggunaan ruangan (LLF) = 0,8
Standar pencahayaan RB 5
= 250 lux
Flux lampu armature
= 1 x 2700 = 2700
Luas ruangan
= 8 x 6 = 48
Flux cahaya ( )
= 250
Efisiensi ruangan (n)
= 1,53
Depreslasi (LLF) 2 tahun
Iluminasi standar (E)
= 0,8 = = 312,5
N=
=
=
= 4,5 lampu 5 lampu Jadi untuk pencahayaan buatan RB 5 adalah 5 lampu dengan masing – masing lampu berdaya 36 watt, jenis lampu TL (produk lokal) panjang (neon)