Ilmu Iklim dalam Merancang Sebuah Bangunan

Ilustrasi rumah kluster. Foto: Shutterstock

Seorang arsitek dalam merancang sebuah bangunan selalu mempersiapkan aspek dasar untuk mendirikan sebuah bangunan. Aspek tersebut antara lain; jenis bangunan seperti tempat tinggal (rumah), kantor, rumah ibadah, toko dan lain sebagainya. Selanjutnya aspek lokasi bangunan seperti di pusat kota, di pinggir pantai, di pegunungan dan lain sebagainya. Aspek berikutnya adalah biaya. Selain tiga aspek tadi ada satu lagi yang sangat penting untuk dipertimbangkan yakni aspek iklim.

Pakar yang pertama kali merealisasikan pentingnya pengaruh cuaca pada bangunan adalah Profesor Page (1958) dari Universitas Sheffield. Pada tahun 1963 UNESCO mendukung adanya simposium khusus mengenai iklim di dalam gedung untuk daerah kering dan lembab.

Unsur iklim yang diperlukan dalam merancang sebuah gedung antara lain:

A. Panas

Untuk mempertimbangkan dengan benar mengenai bebas panas terhadap sebuah bangunan, maka perlu diketahui besaran unsur dalam persamaan keseimbangan panas dan perlu mengetahui besaran unsur iklim untuk musim yang berbeda. Unsur iklim yang dibutuhkan dalam pertimbangan panas ini adalah suhu udara, radiasi matahari, kelembaban udara dan kecepatan angin.

B. Angin

Tekanan angin pada bangunan adalah pertimbangan lain yang sangat penting untuk bangunan yang akan dirancang tahan angin maksimum. Tekanan angin sebanding dengan kuadrat kecepatan angin dikalikan dengan factor yang bergantung pada bentuk konstruksi.

C. Sinar matahari

Unsur iklim memainkan peranan penting dalam masalah “cahaya alam” pada bangunan. Karena sangat sedikit pengukuran nilai cahaya matahari dalam pustaka maka informasi ini harus dikonversikan dari data radiasi matahari atau durasi penyinaran matahari.

D. Aspek hujan dan kelembaban

Curah hujan kelihatan pengaruhnya pada bagian luar bangunan, yang mempengaruhi bahan bangunan. Jika curah hujan disertai dengan angin kencang, kemungkinan dapat mempengaruhi bagian dalam bangunan.

Dari semua variabel iklim yang digunakan untuk merancang bangunan tersebut, yang dicari tidak lain adalah tingkat kenyamanan di dalam bangunan tersebut.

Bangunan untuk Daerah Tropis

Tidak semua daerah tropis rancang bangunannya sama karena daerah tropis memiliki lima bagian utama antara lain: terik-lembab, kepulauan tropis, terik-kering, savana atau padang rumput dan tanah tinggi.

Di daerah terik-lembab banyak terdapat tumbuh-tumbuhan yang rapat sehingga ketersediaan kayu memungkinkan penduduk membangun rumah untuk melindungi diri dari binatang buas dan serangga.

Daerah kepulauan tropis banyak mempunyai pola yang sama dengan daerah terik-lembab, hanya bedanya di sini pengaruh angin laut dan angin darat lebih tegas. Rumah biasanya dibuat dengan bambu yang dapat dengan mudah dinaikkan pada waktu hujan lebat dan kemudian diturunkan kembali. Rumah biasanya berupa rumah panggung yang berfungsi selain menghindari pengaruh hujan lebat juga untuk memperoleh kecepatan angin tambahan.

Pada daerah terik-kering, setengah kering (semiarid) dan gurun radiasi matahari sangat kuat sehingga perlu dilindungi. Rumah dibangun dari bata merah yang berfungsi memberikan isolasi. Rumah dibangun dengan banyak loteng untuk memanfaatkan angin dan memberi bayangan pada bagian bawah. Rancangan harus sedemikian rupa untuk menjauhi panas siang hari sehingga diperoleh bayang-bayang (tempat yang teduh) misalnya jendela kecil, atap dan dinding dicat putih. Jendela kecil juga bertindak sebagai perlindungan terhadap badai pasir pada badai debu yang menyerang.

Rumah di daerah savana menggabungkan karakteristik daerah terik-lembab dan terik-kering. Di daerah savana biasanya terdapat pohon kayu dan belukar tetapi pada kenyataannya potongan kayu berukuran besar dan bahan lainnya mengandung air cukup banyak sehingga merekah karena efek perubahan musim. Oleh karena itu, tempat tinggal mereka dibuat dari bahan campuran antara lumpur dan rumput dan dibangun di bawah perlindungan bayangan pohon yang dikelilingi oleh duri untuk melindungi dari binatang buas. Di beberapa tempat, kulit juga dipakai untuk pembangunan rumah mereka.

Di daerah tanah tinggi, yaitu tempat yang suhunya berkurang dengan bertambahnya ketinggian, diperoleh kenyamanan.Untuk melindungi dan menghindari udara malam yang dingin, rumah dibangun dengan isolasi yang baik sehingga terlindungi dari angin yang lazim terdapat di daerah ini.

Kenyamanan Bangunan

Implementasi agar tata gedung dan tata kota lebih menekankan aspek lokal geografis adalah tetap tidak mengabaikan kenyamanan suatu bangunan berdasarkan lokasi kota. Kota yang berada di pinggir pantai, di perbukitan, di lembah mempunyai iklim lokal yang berbeda. Sehingga tingkat kenyamanan dalam mengatur tata gedung dan kota tetap harus mengutamakan bentuk bangunan, orientasi dan kondisi terhadap naungan, ukuran dan lokasi jendela untuk ventilasi serta pengaruh ventilasi tersebut untuk kondisi suhu udara di dalam ruangan. Sehingga pemakaian bahan bangunan seperti bata, beton dan aspal yang dapat menyerap dan menyimpan panas juga harus diperhatikan.

Perhitungan pemakaian bahan bangunan tersebut sedapatnya juga memikirkan lokasi geografis, karena kebutuhan panas daerah pinggir pantai dan perbukitan pasti berbeda. Contoh: ketebalan bata yang digunakan sebagai dinding rumah di daerah pantai tidak dibuat sama dengan daerah perbukitan. Daerah yang selalu kena pengaruh orografis, pemakaian bahan bangunannya juga tidak sama dengan lokasi di daerah lereng di balik bukit. Namun demikian, tidak dapat dipungkiri bahwa aktivitas manusia di perkotaan dapat mengubah cuaca secara tidak sengaja.

Perkembangan kota menyebabkan lapisan atmosfer di atasnya menjadi tercemar oleh partikel debu atau asap kendaraan bermotor, asap industri, pembakaran domestik dan lain sebagainya. Partikel ini akan naik konsentrasinya pada musim kemarau dan menurun pada musim hujan. Partikel debu dan asap dapat menaikkan suhu udara di atas kota dan mencemari udara di sekitarnya. Di kota besar kabas dapat terjadi, sehingga terjadi fenomena pulau panas atau Urban Heat Island (UHI). Hal ini akan mempengaruhi tingkat kenyamanan suatu kota.

Kondisi siang hari dan malam hari tentu sangat berpengaruh terhadap tingkat kenyamanan. Kenyamanan di malam hari lebih dipentingkan dibandingkan siang hari karena pada umumnya malam digunakan untuk istirahat. Sedangkan siang manusia cenderung beraktifitas. Ketika malam hari bumi meradiasikan gelombang panjang ke atmosfer, namun karena kondisi udara yang telah tercemar maka radiasi ini terperangkap dan memantul kembali ke bumi. Hal ini akan menyebabkan peningkatan suhu dan fenomena UHI.

Penulis: Dr. Nofi Yendri Sudiar/Doktor pada prodi Klimatologi Terapan IPB dan dosen Fisika Universitas Negeri Padang.