## KAJI EKSPERIMENTAL NILAI KONDUKTIVITAS TERMAL CAT DINDING BANGUNAN
WA Saputra 1 , A Y E Risano 1 , Amrizal 1 , M Irsyad 1
1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Lampung Jl. Prof. Dr. Soemantri Brojonegoro No. 1 Gedung H FT Lt. 2 Bandar Lampung 35145 Telp.(0721)3555519,Fax.(0721)704947 E-mail: muhammad.irsyad@eng,unila.ac.id

## Abstrak
Pelapisan  atau  pengecatan  pada  dinding  bangunan  akan  berdampak  pada  laju  perpindahan  panas  pada  dinding bangunan yang berasal dari radiasi matahari yang diterima oleh dinding bagian luar bangunan. Adapun jenis cat yaitu cat interior, cat eksterior dan cat waterproof dengan merk dagang yang bermacam-macam. Cat tersusun dari bahan-bahan yang berupa binder, pigmen, solvent dan additive. Pemilihan cat yang baik juga dapat mengurangi penggunaan energi untuk alat pengkondisian  udara.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  nilai  konduktivitas  termal  berbagai  jenis  cat  dinding bangunan dapat diketahui pengaruhnya terhadap laju perpindahan panas pada dinding. Elemen pemanas digunakan sebagai sumber panas dengan daya listrik sbesar 5 watt dan  cat yang dibentuk persegi dengan panjang 25mm, lebar 20mm dan tebal 5mm. Hasil yang di peroleh dalam penelitian ini adalah nilai konduktivitas termal cat interior sebesar 1,64 W/m. o C, nilai konduktivitas termal cat eksterior sebesar 1,231 W/m. o C, dan nilai konduktivitas termal cat waterproof sebesar 1,169 W/m. o C. Pemilihan  cat  dinding  bangunan  dengan  nilai  konduktivitas  termalnya  yang  kecil  maka  akan  berpengaruh  terhadap  laju perpindahan panas pada dinding yang kecil juga dan sebaliknya.
Kata kunci: Perpindahan panas, konduktivitas termal, cat

## PENDAHULUAN
Secara  geografis  Indonesia  berada  dalam garis  khatulistiwa  atau  tropis,  namun  secara temperatur tidak semua wilayah Indonesia merupakan daerah tropis. Menurut Talarosa (2005) daerah tropis berdasarkan  pengukuran  temperatur  adalah  daerah tropis  dengan  temperatur  rata-rata  20 o C,  sedangkan rata-rata  temperatur  di  Indonesia  umumnya  dapat mencapai  35 o C  dengan  tingkat  kelembaban  yang tinggi,  dapat  mencapai  85%.  Kenyamanan  bagi manusia  terdiri  dari  kenyamanan  psikis  dan kenyamanan fisik. Kenyamanan psikis yaitu kenyamanan  untuk  kejiwaan  (rasa  aman,  tenang, gembira,  dan  sebagainya)  yang  terukur  secara subyektif. Sedangkan kenyamanan fisik dapat diukur secara  obyektif,  yaitu  meliputi  visual,  auditorial  dan termal.  Kenyamanan  termal  ialah  salah  satu  unsur kenyamanan yang sangat penting, karena menyangkut kondisi  temperatur  ruangan  yang  nyaman.  Manusia dapat dikatakan nyaman secara termal ketika ia tidak dapat menyatakan apakah ia menghendaki perubahan temperatur yang lebih panas atau lebih dingin dalam suatu ruangan.
Bangunan tercatat sebagai penyumbang 40% bagian  dari  konsumsi  energi  di  dunia  dan  memiliki andil  terhadap  emisi  gas  buang  secara  global  sekitar 30%  (Eicker,2009).    Penggunaan  alat  pengkondisian udara  (air  conditioner)  merupakan  salah  satu  faktor yang  menyebabkan  besarnya  konsumsi  energi  dari suatu  bangunan.  Penggunaan  energi  secara  efisien
salah  satu  cara  untuk  mendukung  kebijakan pemerintah di sektor energi. Upaya mengurangi energi termal masuk ke dalam ruangan dengan menambahkan lapisan pada dinding dan atap (Irsyad, M., dkk. 2017).
Pengecatan  untuk  mengurangi  panas  yang berasal  dari  radiasi  matahari  yang  diterima  oleh dinding bangunan. Banyak berbagai macam cat yang tersedia  seperti  cat  interior,  cat  eksterior  dan  cat lainnya  dengan  bermacam  merk  dagang.  Pemilihan cat  yang  baik  dapat  mengurangi  penggunaan  energi untuk  alat  pengkondisian  udara.  Pengurangan  energi ini  berasal  dari  meminimalisir  panas  dari  radiasi matahari  yang  masuk  melalui  dinding  bangunan. Untuk  mengetahui  pemilihan  cat  yang  baik  untuk meminimalisir panas yang masuk, kita harus tahu nilai konduktivitas termal cat tersebut.
Perpindahan panas (heat tranfer) merupakan ilmu  yang  mempelajari  perpindahan  energi  yang terjadi  karena  adanya  perbedaan  temperatur  pada suatu  material atau benda. Perpindahan panas terjadi dari  permukaan  benda  yang  bertemperatur  tinggi menuju permukaan benda yang bertemperatur rendah, tetapi  media  penghantar  yang  tetap.  Perpindahan panas  dibagi  menjadi  beberapa  mekanisme  yaitu: perpindahan  panas  secara  konduksi,  perpindahan panas  secara  konveksi  dan  perpindahan  perpindahan panas secara radiasi.
Perpindahan panas secara konduksi merupakan  proses  perpindahan  panas  yang  bergerak dari  permukaan  yang  bertemperatur  tinggi  menuju permukaan    yang  bertemperatur  rendah  pada  suatu
padatan  ataupun  cairan  dan  gas  yang  diam. Perpindahan panas secara konduksi dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 1.Perpindahan panas secara konduksi (Cengel,2003)
Untuk  menghitung  laju  perpindahan  panas secara  konduksi    diperlukan  persamaan.  Persamaan laju perpindahan panas secara konduksi satu dimensi pada dinding datar dikenal dengan persamaan hukum fourier, dapat dilihat pada Persamaan 1.
qx =   −k. A. dT dx (1) Dimana: qx =  Laju  Perpindahan  Panas  (kJ/det, W) k = Konduktivitas Termal (W/m. ℃ ) A
= Luas Penampang (m ² ) dT = Perbedaan Temperatur ( ℃ ) dx
= Perbedaan Jarak ( m/det)
Perpindahan panas secara konveksi merupakan  perpindahan  panas  yang  terjadi  pada permukaan benda padat dengan fluida yang bergerak di sekitarnya. Fluida yang dimaksud ialah cairan atau gas.  Perpindahan  panas  secara  konveksi  dibagi menjadi  dua  macam  yaitu  perpindahan  panas  secara konveksi  alami  dan  perpindahan  panas  secara konveksi  paksa.  Perpindahan  panas  secara  konveksi alami  terjadi  karena  gerakan  fluida  menimbulkan perbedaan kerapatan temperatur. Sedangkan perpindahan  panas  secara  konveksi  paksa  terjadi karena adanya gaya dari luar, misalkan dengan kipas ataupun pompa.
Laju  perpindahan  panas  secara  konveksi dapat dihitung dengan rumus Persamaan 2.
Qconv = h. A . (Ts– T∞) (2) Dimana: qconv   = Laju Perpindahan Panas ( kJ/det, W) h
= Koefisien Perpindahan Panas Konveksi ( W/m2. ℃)
A =  Luas  Bidang  Permukaan  Perpindahan Panas (m 2 )
Ts         = Temperatur Permukaan ( ℃)
T = Temperatur lingkungan ( ℃)
Cat merupakan suatu produk yang berupa cairan ataupun bubuk, di dalamnya terkandung pigment yang ketika  diaplikasikan  pada  suatu  permukaan  akan membentuk  suatu  lapisan  tipis  yang  berfungsi  untuk memperkuat, melindungi dan memperindah permukaan  tersebut.  Pengaplikasian  cat  dapat dilakukan  dengan  cara  diusapkan,  dilumurkan, disemprotkan  dan  sebagainya  (Fajar  anugrah,2009). Pada  umumnya  cat  tersusun  dari  bahan-bahan  yang berupa  binder  (resin),  pigment  (pewarna),  solvent (pelarut) dan additive.

## METODOLOGI

## 2.1. Alat dan bahan
Adapun alat yang digunakan pada penelitian ini  adalah  Slide  regulator,  Termometer,  Elemen pemanas,  dan  wattmeter.  Termometer  menggunakan sensor  termokopel  tipe  K,  dan  data  logger  Merk Lutron tipe BTM-4208SD. Bahan uji yang digunakan berupa  cat  interior,  cat  eksterior  dan  cat  waterproof dibuat    dengan  berbentuk  persegi  dengan  ukuran panjang sebesar 25mm, lebar 20mm dan tebal 5mm.
Gambar 2. Rangkaian alat pengujian
2.2. Prosedur percobaan
Adapun  langkah-langkah  pengujian  yang  dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Mempersiapkan dan merangkai alat pengujian seperti pada Gambar 2.
2. Melakukan pengkalibrasian pada
temperatur recorder dengan waktu perekaman temperatur per detik.
3. Melakukan pengaturan pada slide regulator dengan daya keluaran sebesar 5 Watt.
4. Selanjutnya  ketika  rangkaiaan  pengujian sudah siap, maka pengujian akan dilaksanakan  dengan  meletakan  bahan  uji pada elemen pemanas yang sudah disiapkan dan memasang sensor temperatur recorder  T2  pada  permukaan  yang  dingin
dan  T1  pada  sisi  yang  bersinggungan dengan  elemen  pemanas.  Setelah  semua sensor  temperatur  terpasang  maka  akan  di lakukan  pengujian  dengan  menghidupkan slide  regulaor  yang  sudah  diatur  daya keluaran sebesar 5 watt dengan bersamaan waktu, temperatur recorder juga dihidupkan  untuk  memulai  perekaman selama pengujian.
5. Setelah data T1 dan T2 didapat maka data akan dicatat ke laptop untuk di simpan dan dihitung.
6. Pengujian  ini  dilakukan  sebanyak    3  kali pada  temperatur  ruangan  normal  (28 o C
hingga 30 o C). Sebelum mengulang pengujian  dilakukan  kalibrasi  pada  setiap alat.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1.  Penentuan  Nilai  Konduktivitas  Termal  Cat Interior
Dari  data  hasil  pengujian  diperoleh  grafik kenaikan tempertautr pada permukaan yang bersentuhan langsung dengan heater dan bidang yang terbuka  ke  udara,  seperti  yang  ditunjukan  pada Gambar  3.  Dari  data  ini  diperoleh  perbedaan temperatur  permukaan  panas  dan  dingin,  yang kemudian dibuatlkan grafik hubungan beda temperatur  terhadap  waktu  seperti  pada  Gambar  4. Grafik pada gambar 4 digunakan untuk mencari nilai beda  temperatur  pada  keadaan  konduksi  yang  stabil. Hal ini ditunjukan pada kurva grafik beda temperatur yang cenderung landai.
Gambar 3. Grafik perbandingan temperatur permukaan  panas  (T1)  dan  permukaan dingin  (T2)  terhadap  waktu  pengujian pada cat interior
Gambar 4.Grafik hubungan beda temperatur terhadap waktu pada cat interior
Data-data pada kurva grafik yang cenderung landai  dihitung  rata-ratanya.  Daerah  yang  ditandai pada  grafik  di  Gambar  4  merupakan  daerah  kurva grafik  yang  cenderung  landai.  Nilai  beda  temperatur yang  didapatkan  dari  hasil  perhitungan  nilai  beda temperatur rata-rata adalah 30,42 o C. Kemudian nilai beda temperatur tersebut dihitung untuk mencari nilai konduktivitas termal cat dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
k = (P .  dx)/(A .  ∆T) = (5 watt .  0.005 m)/(0.0005 m^2  .  30,42 ℃) = 1,643 W/m.°C
Setelah  didapatkan  nilai  konduktivitas  termal  pada pengujian  menggunakan  elemen  pemanas  dengan daya 5 watt, cat didiamkan agar temperaturnya turun. Setelah  temperatur  cat  turun  mencapai  temperatur ruangan  (28 o C  hingga  30 o C),  cat  dipanasi  kembali menggunakan  elemen  pemanas  untuk  pengujian selanjutnya dengan daya listrik yang sama. Data-data yang didapatkan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel  1.  Hubungan  beda  temperatur  terhadap  daya listrik  dan  nilai  konduktivitas  termal  pada pengujian cat interior
N o Jenis cat Daya (watt ) Beda Temperat ur ( o C) Nilai konduktivit as termal (W/m.oC) 1 Cat interio r 1 5 30,44 1,646
2 Cat interio r 2 5 29,48 1,668 3 Cat interio r 3 5 31,11 1,608
Dari  data  nilai  konduktivitas  termal  cat  interior, didapat nilai rata-ratanya sebesar 1,64 W/m. o C. 0 20 40 60 80 100 120 140 0 200 400 600 Su h u ( °C) Waktu (detik) T1 (hot) T2 (cold) 0 20 40 60 80 100 0 200 400 600 Su h u ( °C) Waktu (detik) ∆T

## 3.2.  Penentuan  Nilai  Konduktivitas  Termal  Cat Eksterior
Sama  halnya  dengan  cat  interior,  data  hasil pengujian  dibuat  dalam  bentuk  grafik  temperatur permukaan  cat  bagian  panas  dan  dingin  seperti diperlihatlan  pada  Gambar  5.  Dari  data  tersebut dihitung  perbedaan  temperatur  permukaan  cat  yang kemudian dibuat dalam bentuk grafik hubungan beda temperatur terhadap waktu seperti diperlihatkan pada Gambar  6.  Data  temperatur  permukaan  yang ditampilkan  jadi  grafik  pada  Gambar  6  digunakan untuk  mencari  nilai  beda  temperatur  pada  keadaan konduksi  yang  stabil.  Data  yang  digunakan  dalam perhitungan adalah pada kondisi beda temperatur yang cenderung landai.
Gambar 5.Grafik perbandingan temperatur permukaan  panas  (T1)  dan  permukaan dingin    (T2)  terhadap  waktu  pengujian pada cat Eksterior
Gambar 6.Grafik hubungan beda temperatur terhadap waktu pada cat eksterior
Data-data pada kurva grafik yang cenderung landai dihitung  rata-ratanya.  Daerah  yang  ditandai  pada grafik  di  Gambar  6  merupakan  daerah  kurva  grafik yang  cenderung  landai.  Nilai  beda  temperatur  yang didapatkan  dari  hasil  perhitungan  nilai  beda temperatur rata-rata adalah 42,43 o C. Kemudian nilai beda temperatur tersebut dihitung untuk mencari nilai konduktivitas termal cat dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
k = (P .  dx)/(A .  ∆T)
= (5 watt .  0.005 m)/(0.0005 m^2  .  42,43 ℃)
= 1,178 W/m.°C
Hasil  tiga  kali  pengulangan  pengujian  konduktivitas termal cat eksterior ini dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel  2.  Hubungan  beda  temperatur  terhadap  daya listrik  dan  nilai  konduktivitas  termal  pada pengujian cat eksterior
N o Jenis cat Daya (watt ) Beda Temperat ur ( o C) Nilai konduktivit as termal (W/m. o C) 1 Cat eksteri or 1 5 42,02 1,216
2 Cat eksteri or 2 5 39,73 1,259
3 Cat eksteri or 3 5 40,99 1,22
Dari  data  nilai  konduktivitas  termal  cat  eksterior, didapat nilai rata-ratanya sebesar 1,231 W/m. o C.

## 3.3. Penentuan  Nilai  Konduktivitas  Termal  Cat Waterproof
Dari  data  pengujian  temperatur  permukaan cat  waterproof  dibuat  grafik  terhadap  waktu,  seperti diperlihatkan  pada  Gambar  7.  Setelah  didapatkan grafik  seperti  yang  ditunjukan  pada  gambar  7, dibuatlah  grafik  hubungan  beda  temperatur  terhadap waktu  seperti pada Gambar 8. Grafik pada gambar 8 digunakan untuk  mencari  nilai beda temperatur pada keadaan konduksi yang stabil. Hal ini ditunjukan pada kurva grafikbeda temperatur yang cenderung landai.
Gambar 7.Grafik perbandingan temperatur permukaan  panas  (T1)  dan  permukaan dingin  (T2) terhadap waktu pengujian cat waterproof
0 20 40 60 80 100 120 140 0 200 400 600 Su h u ( °C) waktu (detik) T1 (hot) T2 (cold) 0 20 40 60 80 100 0 200 400 600 Su h u ( °C) waktu (detik) ∆T 0 20 40 60 80 100 120 140 0 500 Su h u ( °C) Waktu (detik) T1 (hot) T2 (cold)

## .
Gambar 2. Grafik hubungan beda temperatur terhadap waktu pada cat waterproof
Data-data pada kurva grafik yang cenderung landai  dihitung  rata-ratanya.  Daerah  yang  ditandai pada  grafik  di  gambar  8  merupakan  daerah  kurva grafik  yang  cenderung  landai.  Nilai  beda  temperatur yang  didapatkan  dari  hasil  perhitungan  nilai  beda temperatur rata-rata adalah 42,48 o C. Kemudian nilai beda temperatur tersebut dihitung untuk mencari nilai konduktivitas termal cat waterproof dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
k = (P .  dx)/(A .  ∆T)
= (5 watt .  0.005 m)/
(0.0005 m^2  .  42,44 ℃)
= 1,178 W/m.°C
Hasil  tiga  kali  pengulangan  pengujian  konduktivitas termal cat waterproof ini dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel  3.  Hubungan  beda  temperatur  terhadap  daya listrik  dan  nilai  konduktivitas  termal  pada pengujian cat waterproof
N o Jenis cat Daya (watt) Beda Temp eratur ( o C) Nilai konduktivitas termal (W/m. o C) 1 Cat eksterior 1 5 42,99 1,177 2 Cat eksterior 2 5 43,19 1,158 3 Cat eksterior 3 5 42,67 1,172
Dari data nilai konduktivitas termal cat waterproof , didapat nilai rata-ratanya sebesar 1,169 W/m .o C.

## KESIMPULAN
Nilai konduktivitas termal untuk masing-masing cat adalah sebagai berikut: cat interior memiliki nilai konduktivitas termal sebesar 1,64 W/m. o C; cat eksterior memiliki nilai konduktivitas termal sebesar 1,231 W/m. o C; dan cat waterproof memiliki nilai konduktivitas termal sebesar 1,169 W/m. o C. Nilai konduktivitas termal yang sudah kecil akan memberikan dampak apabila bertambah ketebalnnya

## DAFTAR PUSTAKA
[1] ASHRAE.  (1989)  Physiological  Principles, Comfort,  and  Health  ASHRAE.  Handbook  of Fundamental Chapter 8. Atlanta US: ASHRAE
[2] Cengel,  A.  Yunus.  (2003)  Heat  Transfer  2nd edition,  A  Parctical  Approach  Second  edition. Mc Graw Hill Book Company. New York
[3] Cengel,  A.  Yunus  &  Boles,  A.  Michael, Thermodynamics  An  Engineering  Approach, Fourth Edition, McGraw-Hill, New York, 2002
[4] Eicker,  U.  (2009)  Low  Energy  Cooling  for Sustainable Buildings. John Wiley & Sons, Ltd. Available
at: https://books.google.co.id/books?hl=en&l r=&id=whk53fno8CoC&oi=fnd&pg=PR5&ots= MY6_HDDW_l&sigu0FxboOtxjlAqiSYf79x8zJ I4E&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false. [5] Fajar Anugrah.(2009) “Pengertian Cat, Komponen  Penyusun  Cat,  Jenis-jenis  Cat, Kualitas Cat”.(Artikel). http:/hunter- science.com/2011/06/pengertian- cat.html.diakses pada 20 januari 2022
[6] Holman,  J.P.  (1997)  Perpindahan  Kalor  Edisi Keenam Alih Bahasa Jasifi. Jakarta. Erlangga
[7] Irsyad,  M.,  Pasek,  A.  D.,  Indartono,  Y.  S.,  dan Pratomo, A. W. “Heat transfer characteristics of building  walls  using  phase  change  material”. 60.1 (2017):012028
[8] Lippsmeier G (1994). Bangunan Tropis. Jakarta: Erlangga.
[9] R.Talbert, Paint Technology Handbook.2010.
[10] SNI  03-6389-2011.(2011)  Konservasi  Energi Selubung  Bangunan  pada  Bangunan  Gedung. Badan Standarisasi Nasional.
[11] Talarosa,  B.  (2005).  Menciptakan  kenyamanan thermal  dalam  bangunan.  Jurnal  Sistem  Teknik Industri, Vol 6, No. 3.
0 20 40 60 80 100 0 200 400 600 Su h u ( °C) Waktu (detik) ∆T