Penerapan Computational Fluid Dynamics dalam Analisis Kenyamanan Termal

 Kenyamanan Termal Menurut ASHRAE (1989)

Kenyamanan termal baik di dalam maupun di luar bangunan dibutuhkan tubuh agar dapat beraktivitas dengan baik. Tingkat kenyamanan sangat bergantung pada variabel iklim, seperti radiasi akibat paparan matahari, suhu udara, kelembaban udara, dan juga kecepatan angin di sekitar bangunan. Computational fluid dynamic (CFD) merupakan salah satu metode yang bisa digunakan untuk menentukan tingkat kenyamanan termal dalam suatu bangunan berdasarkan beberapa variabel tersebut.

Meningkatnya suhu bumi akibat pemanasan global mengakibatkan manusia di berbagai negara memiliki kecenderungan untuk menciptakan berbagai rekayasa pengkondisian udara guna memperoleh temperatur ruangan yang nyaman.

Computational Fluid Dynamics (CFD) merupakan sebuah perangkat lunak yang sering digunakan untuk memprediksi dan menganalisis secara kuantitatif aliran fluida, perpindahan panas, transfer fenomena dan reaksi kimia. Analisis aliran fluida dalam suatu sistem menggunakan program CFD merupakan analisis numerik dengan kontrol volume sebagai elemen dari integrasi persamaan - persamaan, yaitu persamaan keseimbangan massa, momentum dan energy.

Setiap analisis masalah dengan CFD didefinisikan sebagai kondisi awal dan kondisi batas. Oleh karena itu, pengguna CFD sebaiknya memahami dasar-dasar dari penentuan kondisi-kondisi tersebut beserta peranannya. Hal yang paling mendasar mengapa konsep CFD (software CFD) sangat banyak digunakan di dalam industri adalah karena program CFD dapat melakukan analisa terhadap suatu sistem dengan cepat dan akurat sehingga dapat menghemat banyak biaya serta waktu yang diperlukan untuk melakukan eksperimen. Dalam arti lain, program CFD dapat membuat tahap desain engineering menjadi lebih singkat.

Hal lain yang mendasari penggunaan metode CFD adalah dapat memahami lebih dalam masalah yang sedang dianalisis serta mampu memahami karakteristik aliran fluida dengan melihat hasil berupa grafik, vektor, kontur dan bahkan animasi dengan lebih detail dan akurat.

Untuk menciptakan kenyamanan termal pada suatu ruang, dibutuhkan sebuah penelitian computational fluid dynamics (CFD) mengenai kinerja bukaan jendela serta pengaruhnya terhadap kenyamanan termal yang kemudian berlanjut pada solusi desain bukaan jendela yang sesuai untuk kebutuhan tersebut.

Menurut ASHRAE (American society of heating, refrigerating and air conditioning engineers, 1989), kenyamanan termal merupakan kondisi dimana seseorang merasa nyaman dengan keadaan suhu lingkungannya, yang apabila digambarkan maka seseorang tidak merasakan suhu udara terlalu panas maupun terlalu dingin.

Menurut ASHRAE (1989), kenyamanan termal dipengaruhi oleh 6 faktor diantaranya:

1. Suhu Udara

Suhu udara merupakan faktor utama dari kenyamanan termal walaupun hal ini tergantung pada ciri perasaan subjektif dan kenyamanan berperilaku setiap individu. Standar kenyamanan termal untuk kategori hangat nyaman menurut SNI 03-6572-2001 adalah 25,8 ℃ – 27,1 ℃.

Ansys CFD

2. Kelembaban Udara

Kelembaban udara relatif untuk daerah tropis menurut SNI 03-6572-2001 adalah sekitar 40% - 50%. Untuk ruangan yang memiliki kapasitas padat seperti ruang pertemuan, kelembaban udara relatif yang dianjurkan adalah antara 55%-60%.

3. Kecepatan Angin

Kecepatan udara yang baik menurut SNI 03-6572-2001 adalah 0,25 m/s. Kecepatan udara tersebut dapat dibuat lebih besar dari 0,25 m/s tergantung dari kondisi suhu udara kering dalam ruang.

Ansys CFD

4. Temperatur Udara

Radiasi matahari mempunyai pengaruh yang besar terhadap sensasi termal.

5. Insulasi Pakaian

Jenis dan bahan pakaian yang digunakan oleh individu dapat berpengaruh terhadap kenyamanan termal. Manusia dapat memilih dan menentukan jenis pakaian yang dikenakan sesuai kondisi lingkungan sekitar.

6. Aktivitas

Segala aktivitas yang dilakukan manusia akan memberikan pengaruh terhadap peningkatan metabolisme tubuh. Semakin tinggi metabolisme tubuh maka semakin besar panas atau termal yang dihasilkan.