Analisis Pengaruh Geometri dan Orientasi Bangunan terhadap Beban Pendinginan dan Beban Pemanasan pada Kota-kota Besar di Dunia

Suluh Bagaspati, Dr. Eng. Ir. Mohammad Kholid Ridwan, S.T., M.Sc. IPU., GP; Ir. Ressy Jaya Yanti, S.T., M.Eng., GP

2024 | Skripsi | FISIKA TEKNIK

Sistem HVAC diperlukan untuk menjaga kenyamanan termal suatu bangunan. Beban pendinginan dan beban pemanasan menjadi parameter dalam rekayasa perpindahan energi panas pada sistem HVAC. Kedua beban tersebut dipengaruhi oleh geometri, orientasi, dan letak geografis dari bangunan. Penentuan geometri dan orientasi bangunan yang tepat pada kota-kota besar di dunia diperlukan sehingga konsumsi energi bangunan optimal. Penghitungan beban pendinginan dan pemanasan dalam penelitian ini dilakukan dengan simulasi termal dinamis menggunakan IESVE. Model bangunan yang digunakan yaitu setengah bola, tabung, prisma segi delapan, prisma segi enam, balok, bentuk L, bentuk T, dan bentuk U yang nantinya divariasikan orientasinya. Berdasarkan hasil penelitian, didapati Zona iklim 0A, 0B, 1A, 1B, 2A, dan 2B memiliki beban pendinginan >50% sedangkan zona iklim 3A, 3B, 3C, 4A, 5A, dan 6A memiliki beban pemanasan >50%. Bentuk setengah bola dengan rasio S/V 1,185 paling kompak sehingga memiliki beban total terendah. Kemudian, orientasi lebih mempengaruhi beban pendinginan dibandingkan dengan beban pemanasan yang ditunjukkan selisih rerata kedua beban 0,4988-11,9964 KWh. Bentuk selubung dalam penelitian ini lebih berpengaruh terhadap beban total bangunan daripada orientasi yang ditunjukkan dengan rerata kenaikan dari nilai terendah yaitu 73,83%-115,42% untuk bentuk selubung dan 0,0474%-1,6158% untuk orientasi.

An HVAC system is essential for maintaining a building's thermal comfort. The cooling and heating loads, which are crucial for managing heat energy transfer in air conditioning systems, are affected by the building's geometry, orientation, and geographical location. To optimize energy consumption in buildings across major cities worldwide, it's important to determine the appropriate geometry and orientation. In this study, the calculation of cooling and heating loads was performed using dynamic thermal simulation with IESVE. The building models included hemisphere, cylinder, octagonal prism, hexagonal prism, rectangular cuboid, L-shape, T-shape, and U-shape, each of which was varied in orientation. The research results indicated that climate zones 0A, 0B, 1A, 1B, 2A, and 2B have cooling loads exceeding 50%, while climate zones 3A, 3B, 3C, 4A, 5A, and 6A have heating loads exceeding 50%. The hemispherical shape, with an S/V ratio of 1.185, is the most compact and thus has the lowest total load. Additionally, orientation has a greater impact on cooling load than on heating load, with an average difference between the two loads ranging from 0.4988 to 11.9964 kWh. The study found that the building's envelope shape has a more significant influence on the total load than orientation, with the average increase from the lowest value being 73.83%-115.42% for the envelope shape and 0.0474%-1.6158% for the orientation.

Kata Kunci : Konsumsi Energi Bangunan, Beban Pendinginan, Beban Pemanasan, HVAC, Simulasi Termal Dinamis