Desain Ventilasi pada bangunan

Dewasa ini, seiring dengan munculnya isu krisis energi, penumpukan sampah, kekurangan air dan isu-isu lingkungan lainya terkait dengan pertumbuhan populasi manusia yang terus membangun infrastruktur baik untuk rumah tinggal, pabrik, perkantoran dan lain-lain, konsep dari green building juga makin berkembang.

Green building merupakan bangunan yang memadukan produk-produk yang ramah lingkungan, mulai dari bahan-bahan yang alami, konsep untuk menghemat energi dan air, atau bahkan menggunakan material daur ulang untuk memanfaatkan material-material yang tidak dapat terurai atau terbuang. Pertimbangan desain atau produk yang berkontribusi dalam keamanan, dan kesehatan lingkungan juga merupakan bagian dari green building yang penting, salah satunya adalah desain dari Heating Ventilation and Air-conditioner (HVAC) yang baik.

Karena bangunan tersebut pada dasarnya akan dihuni oleh manusia, dan menusia membutuhkan udara yang baik untuk bernapas, maka desain dari ventilasi yang baik ini merupakan hal yang cukup esensial. Terdapat penekanan khusus untuk Indoor Environmental Quality (IEQ) pada green bulding yang harus mempertimbangkan kontrol kelembaban, penyaringan udara, kontrol kontaminasi dan tentu saja ventilasi.

Terdapat berbagai cara untuk mendapatkan ventilasi yang baik pada suatu bagungan, adapun pada green building yang sering digunakan adalah metode natural ventilation, energy recovery ventilation, whole-house fans, energy-saving eexhaust fans, dan kombinasi dari metode-metode tersebut untuk mendapatkan jumlah ventilasi yang cukup. Apapun metode yang digunakan, seorang perancang green building harus memastikan kombinasi metode atau peralatan-peralatan tersebut saling menyokong satu sama lain.

Dewasa ini green building cukup menarik perhatian banyak pihak, karena konsepnya yang menguntungkan dari segi penggunaan energi dan suatainable untuk lingkungan secara global, maupun dari segi bisnis dan marketing para pengembang bangunan. Pada dasarnya, sistem ventilasi pada bangunan pada umumnya dan green building tidak memiliki perbedaan yang signifikan, namun pada desain green building kita mengharapkan penggunaan energi yang seminimal mungkin.

Untuk mencapai ventilasi yang cukup, terkadang aliran udara pasif tidak mencukupi dan diperlukan peralatan mekanik seperti fan atau menggunakan sistem Energy Recovery Ventilator (EVR). Beberapa standar yang dapat diaplikasikan untuk mechanocal whole-house ventilation adalah harus memenuhi persyaratan ASHARAE 62.2 dengan rincian sebagai berikut:

whole-house mechanical ventilation system dan kontrol terpasang untuk mensuplay udara luar dengan rate tertentu (62,2 section 4), termasuk batasan ventilasi pada 62,2 section 4,5 (misal maksimum 7,5 cfm/100 sq.ft) untuk “warm-humid” climates sperti yang didefinisikan oleh IECC.

Transfer air (udara yang sudah digunakan pada ruangngan/ducting lain) tidak boleh digunakan.
Inlet udara ditempatkan minimal 10 feet dari sumber kontaminan. dan
Aliran udara harus diuji terlebih dahulu untuk memenuhi desain kriteria dari produsennya: misalkan untuk mengecek nilai mass flow rate udara apakah sesuai dengan spesifikasinya.

Kemudian, berdasarkan ASHARAE 62,2 section 5, exhaust ventilation lokal yang mengarah keluar ruangan harus dipasang pada tiap kamar mandi dan dapur.

Apapun metode yang digunakan untuk ventilasi, hal penting yang harus diperhatikan bagi perancang green building adalah memastikan bahwa metode-metode yang digunakan tersebut saling mendukung dan tidak mengurangi performa satu-sama lain, misalkan pemasangan exhaust fan dengan flow rate udara yang setelah diuji memiliki rate yang lebih rendah dari spesifikasinya, hal ini mungkin saja terjadi jika terdapat intervensi dari tools lain yang dipasang dengan lokasi yang tidak sesuai.

Atau mungkin pemasangan inlet udara dari blower atau fan yang aliranya tidak tersebar merata pada seluruh ruangan: ada daerah dengan kecepatan udara lokal yang tinggi namun ada juga daerah yang tidak tersentuh sirkulasi udara sama sekali dan masih banyak lagi.

Untuk menanggulangi hal-hal tersebut, perhitungan secara analitis/manual terkadang tidak mungkin karena denah bangunan yang khusus atau tipe bangunan yang baru dan belum pernah ada referensi sebelumnya, salah satu alternatif terbaik dan berkembang pesat digunakan saat ini adalah menggunakan metode komputasi komputer untuk memodelkan aliran udara atau persebaran temperatur pada ruangan, atau dikenal juga dengan Computational Fluid Dynamics (CFD).

Menggunakan metode CFD, kita dapat memodelkan tanpa batas model ruangan seperti apapun yang kita mau dan lokasi-lokasi dari tools seperti fan, exhaust, inlet, blower dan lain-lain, bahkan metode ini dapat juga memodelkan aliran konveksi natural dengan memperhitungkan bouyancy yang terjadi akibat perbedaan massa jenis akibat perbedaan temperatur udara.

Terlebih lagi, jika dibutuhkan, kita dapat memodelkan bagian luar bangunan yang diterpa angin untuk melihat seberapa banyak udara yang masuk ke bangunan dan udara yang melewati bangunan begitu saja.

Berikut adalah contoh analsisi CFD pada suatu bangunan gereja untuk melihat karakteristik aliran udara saat melewati bangunan tersebut dengan berbegai kondisi (pintu terbuka/tertutup, jendela terbuka/tertutup, ada manusia di dalam/kosong dan lain sebagainya).

simulasi aliran udara disekitar bangunan

Simulasi aliran udara di dalam ruangan dengan sistem konveksi paksa

Plot vektor kecepatan di dalam ruangan sistem inlet ventilasi

Simulasi diatas dibuat menggunakan software openFOAM CFD. Menggunakan software CFD ini, kita mampu mendapatkan insight yang lebih mendalam dan spesifik terhadap desain yang kita buat.

>>KLIK DI SINI UNTUK MEMPELAJARI DESAIN VENTILASI MENGGUNAKAN CFD!

Bagi anda mechanical engineer yang ini meningkatkan skill di bidang HVAC, Kami juga menyediakan solusi yaitu training dengan topik-topik seputar HVAC dengan trainer yang sudah sangat berpengalaman di bidangnya untuk meningkatkan skill dan kompetensi anda sebagai seorang engineer profesional. Berikut adalah beberapa topik training terkait topik HVAC:

>>Training: Air conditioning and refrigeration: operation, installation and maintenance

>>Training: HVAC system commissioning

By Caesar Wiratama