## Simulasi Termal pada Rumah Adat di Gorontalo
Disusun Oleh :

## Muhdi Attaufiq
Dosen Program Studi Arsitektur Sekolah Tinggi Teknik (STITEK) Bina Taruna Gorontalo INDONESIA bukustitek@yahoo.com

## ABSTRAK
Sebuah rumah adat tradisional Gorontalo yang berukuran cukup besar dan berkonstruksi kayu  dikenal  dengan  nama  lokal  Bantayo  poboide,  diuji  kinerjanya  terhadap  kenyamanan  termal dalam  ruang.  Lokasi  bangunan  terletak  di  pusat  Kota  Limboto  Gorontalo  yang  beriklim  tropis lembab. Metode yang diterapkan meliputi pengukuran lapangan, simulasi perhitungan perpindahan panas  dan  kuisioner.    Pengukuran  suhu,  kelembaban  udara,  kecepatan  dan  arah  angin  dilakukan didalam  dan  diluar  ruang,  saat  pagi  hingga  sore  hari  selama  satu  hari  penuh,  pada  bulan  April 2014.  Perangkat  lunak  TRNSYS,  program  MATAHARI  dan  VENTILA    dipakai  untuk merealisasikan  perhitungan  perpindahan  panas  dan  ventilasi  pada  bangunan.  Kemudian dilanjutkan dengan perhitungan kenyamanan termal menerapkan skala PMV  dan DISC. Hasilnya menunjukkan,  bahwa  suhu  udara  dalam  ruang  mencapai  angka  yang  cukup  tinggi  sekitar  30 hingga 34 0 C baik melalui cara pengukuran maupun perhitungan. Respon kenyamanan termal oleh pemakai  ruang  menunjukkan  skala  nyaman  (netral)  pada  pagi  hari,  hingga  rasa    tidak  nyaman (panas)  saat  siang  hari.  Hasil  perhitungan  kenyamanan  termal  dengan  skala  DISC  menunjukkan keterdekatan  dengan  hasil  kuisioner.  Sedangkan  hasil  perhitungan  dengan  skala  PMV menunjukkan perbedaan sekitar satu hingga 2 skala lebih tinggi dibandingkan kuisioner.
Keywords : Gorontalo, Iklim Tropis Lembab, Perpindahan Panas, Kenyamanan Termal.

## PENDAHULUAN
Rumah adalah salah satu alat pemenuh kebutuhan  lahiriah  manusia,  selain  pakaian dan  makanan.    Sebagai  tempat  tinggal, rumah  perlu  dirancang  dan  dibangun  secara matang  dan  cermat.  Hal  ini  erat  kaitannya dengan  kekuatan,  keawetan,  keamanan  dan kenyamanan,  serta  estetika  arsitekturalnya. Untuk itu dalam membangun rumah, banyak faktor yang harus dipertimbangkan. Diantaranya  adalah  faktor  desain  rumah, kualitas  dan  kuantitas  bahan  bangunan, faktor geologis, dan faktor iklim, di samping faktor  budaya  setempat  (tradisi)  serta arsitektur  lokal  dan  arsitektur  kota  dimana bangunan tersebut berada.
Tulisan  ini  berisi  laporan  hasil  studi kinerja  termal  pada  salah  satu  jenis  rumah tradisional di Kota Gorontalo yang berukuran  besar  dan  berkonstruksi  kayu. Rumah  yang  dikenal  dengan  nama Bantayo Poboide (dari bahasa Gorontalo yang artinya
Rumah  Musyawarah)  terletak  di  pusat  Kota
Limboto Gorontalo, dibangun oleh
Pemerintah Daerah pada tahun 1985 sebagai bentuk  manifestasi  atas  penghargaan  pada budaya Gorontalo. Saat ini Bantayo Poboide difungsikan sebagai  tempat berkumpul bagi masyarakat  Kabupaten  Gorontalo.  Berbagai upacara  adat,  penerimaan  tamu  kenegaraan, pesta  perkawinan  adat,  sampai  kegiatan sosial  dan  keagamaan  kerap  dilangsungkan di  tempat  itu.    Kota  Limboto  merupakan ibukota  Kabupaten  Gorontalo,  terletak  di Pulau  Sulawesi  pada  posisi  0,30°  -  1,0°  LU dan  121°  -123,3  BT  yang  secara  geografis berada  pada  daerah  tropis  dan  cukup lembab.  Karakteristik  iklim  kota  dengan radiasi matahari yang besar, berdampak pada suhu  udara  yang  panas,  menimbulkan  rasa tidak  nyaman  (panas)  bagi  manusia  saat siang  hari.  Tujuan  studi  adalah  untuk mengidentifikasi fluktuasi suhu udara didalam  ruangan  saat  siang  hari  dan  untuk mengetahui  tingkat  kenyamanan  termalnya, baik  secara  teoretik maupun melalui pengukuran langsung di lokasi.
Bantayo  poboide sebagai  obyek  kasus merupakan  rumah  besar  yang  menurut
klasifikasi    tradisional  termasuk  dalam kelompok  tradisi  bangsawan  (kelompok atas). Sebagai catatan, oleh Suharjanto (2011), dari hasil ringkasannya terhadap tulisan Amos
Rapoport  (1969),  dikemukakan  adanya  dua kelompok  tradisi  yaitu grand-tradition (tradisi  megah)  dan folk-tradition (tradisi rakyat).  Kemegahan  Istana  dan  bangunan
keagamaan  digolongkan  ke  dalam grand- tradition .  Sementara architecture    without architects digolongkan  sebagai  bangunan folk-tradition . Bantayo  poboide merupakan tipe  rumah  panggung,  berkonstruksi  kayu, memiliki banyak ruangan, berukuran 31 m x 18  m,  dengan  tinggi  panggung  2    m  dari muka tanah (Gambar 1 s/d 4.).
Gambar.1. Tampak Depan  Bantayo Pobide
Gambar .2. Denah Bantayo Poboide (ket “2”: Ruang sebagai Studi Kasus)
Gambar.3. Potongan Melintang Bantayo poboide “ 2 ”
Gambar.4. Potongan Memanjang Bantayo poboide

## TINJAUAN TEORI DAN KEPUSTAKAAN
Terdapat sejumlah peneliti mempublikasikan  hasil  kajiannya  tentang kinerja  termal  dan  kenyamanan  termal  pada sejumlah tipe rumah tradisional di
Indonesia.  Diantaranya  adalah  studi  oleh Sangkertadi,  dkk  (2008)  ,  Harimu  (2010), Fitriaty  dkk (2011), Juhana (2000), Riyanto
(2000). Kesemuanya
menghasilkan kesimpulan  yang  mirip,  dimana  saat  siang hari senantiasa terdapat situasi tidak nyaman pada  beberapa  jam,  khususnya  di  musim panas  (kemarau).  Faktor  hembusan  angin pada  tubuh  menjadi  penting  bagi  upaya peningkatan  rasa  kenyamanan  termal  di daerah  beriklim  tropis  lembab,  melalui perannya untuk mendukung proses evaporasi  keringat  manusia  (Sangkertadi, 2006). Orientasi ke matahari ikut menentukan intensitas panas yang masuk ke dalam ruangan suatu bangunan yang terletak didaerah  tropis.  Orientasi  ke  matahari  erat kaitannya  dengan  fasad  ( façade )  bangunan. Mengingat  ruangan  setiap  bangunan  pada umumnya  berbentuk  prisma  segi  empat maka  dengan  sendirinya  bangunan  tersebut memiliki  empat  buah  pasade  dan  setiap pasade  berbentuk  pesegi  panjang  atau persegi.  Menurut  Satwiko  (2004)  sumbu panjang bangunan setidaknya sejajar dengan sumbu timur barat. Dengan sumbu bangunan yang  menghadap  atau  sejajar  dengan  arah Timur-  Barat  maka  permukaan  bangunan yang terkena sinar
matahari akan terminimalkan.
Perpindahan  panas  pada  bangunan  di daerah  tropis,  khususnya  yang  menerapkan sistim  pasif  dan  mengandalkan  sistim ventilasi  alami,  selain  tergantung  pada  jenis material selubung bangunannya, juga bergantung pada debit ventilasinya. Tentang kenyamanan termal, sejumlah peneliti sepakat  dengan  definisi  oleh  Fanger  (1970), bahwa  kenyamanan  termal  adalah  kondisi seseorang merasa nyaman terhadap lingkungannya. Kemudian, dilakukan pemodelan empiric  untuk  mendapatkan  formula  yang menunjukkan  suatu  skala  kenyamanan termal terkait dengan rasa atau persepsi fisik dari  manusia  terhadap  keadaan  iklim sekitarnya.    Terdapat  sejumlah  model perhitungan kenyamanan termal yaitu PMV, Tset,  ET,  Tsens  dan  DISC  yang  sering dipakai  oleh  para  peneliti  dan  juga  dari sejumlah  referensi  seperti  dari  ASHRAE (2009).  Namun  khusus  untuk  daerah beriklim  tropis  lembab,  direkomendasikan oleh  Sangkertadi  (1994,  2006),  bahwa sebaiknya dipergunakan model DISC karena lebih  sensitive  terhadap  factor  konvenktif dan  hasilnya  lebih  mendekati  situasi  nyata. Sedangkan  model  PMV  (Predicted  Mean Vote)  yang  direkomendasikan  oleh  ISO (International  Standard  Organization)  lebih sesuai  untuk  diterapkan  di  daerah  beriklim sedang  (mediteranian).  Dua  model  untuk perhitungan kenyamanan termal, yakni PMV Sangkertadi  (2006)  dan  DISC  Sangkertadi (2006) disajikan berikut ini.
du A cp Q Act e PMV
     
      
028 . 0 1 . 2 303 . 0
dan Edif Eress Eresl C R M cp Q       Kemudian 3348 . 0 0158 . 0 9338 . 3    Ds Mcut
DISC dimana Act : Jenis aktifitas (met) e : Bilangan eksponensial Adu : Luas kulit tubuh (m2) M : Metabolsme Termal (W) R : Perpindahan Panas Radiasi (W) C :  Perpindahan  Panas  Convective (W) Eres
:  Perpindahan  Panas  Respiratif
Laten (W) Eress :  Perpindahan  Panas  Respiratif Sensibel (W) Edif :  Perpindahan  Panas  Difusi  Kulit (W) Mcut :  Prosentase  Kulit  Basah  Keringat (%) Ds : Debit Keringar (g/h)
Prosedur  perhitungan  Adu,  M,  C,R,  Eress, Eresl  dan  Edis,  serta  Mcut  dan  Ds,  dapat diketahui dari sejumlah referensi seperti dari Sangkertadi  (2006.),  Fanger  (1970),  dll. Adapun definisi perseptif dari hasil pehitungan  PMV  dan  DISC  dapat  dilihat pada Tabel.1.
Tabel.1. Definisi skala PMV dan DISC
PMV DISC Arti 3 3 Sangat Panas (Sangat Tidak Nyaman 2 2 Panas (Tidak Nyaman) 1 1 Agak Panas (Agak Tidak Nyaman 0 0 Netral (Nyaman) -1 Agak Dingin -2 Dingin -3 Sangat Dingin

## METODE
Adapun alur metodik pada studi ini dijelaskan  melalui  Gambar  5  (Diagram  Alir Proses Studi) Kegiatan pengukuran dilakukan  pada  tanggal  8  April  2014  dari pukul  07.00  s/d  18.00,  meliputi  pengukuran suhu  udara,  kelembaban  udara,  kecepatan dan  arah  angin  didalam  dan  luar  ruangan (Tabel  4).  Alat  yang  dipergunakan  meliputi thermohygrometer, anemometer
dan kompas. Software yang dipergunakan
meliputi TRNSYS versi 14 (Lisensi Fakultas Teknik  UNSRAT),  program  MATAHARI (HKI  oleh  Sangkertadi  tahun  2009)  dan program  VENTILA  (Sangkertadi,  1998). TRNSYS  membutuhkan  data  masukan berupa radiasi matahari yang didapat melalui simulasi  dengan  program  “Matahari”. Sedangkan  masukan  debit  ventilasi  didapat dari  hasil  kalkulasi  menggunakan  program „Ventila”.  Target  keluaran  dari  kalkulasi dengan  TRNSYS  adalah  Suhu  udara  dan kelembaban  ruang  dalam  (ruang  kasus),
termasuk ruang atap. Selanjutnya berdasarkan  keluaran  suhu  udara  dan kelembaban, dilakukan perhitungan kenyamanan termal menurut skala PMV dan DISC.  Kuisioner  kenyamanan  termal  juga diberikan  kepada  sebanyak  5  orang  dewasa
yang menempati ruang dalam (ruang kasus), pada  saat  pengukuran  dilakukan  (selama satu  hari  penuh  dari  pagi  jam  7  hingga 18.00). Kemudian dilakukan analisis
komparasi  antara  hasil  perhitungan  dengan PMV, DISC dan kuisioner. Gambar.5. Diagram alir proses studi Keterangan  gambar  2  adalah  sebagai berikut: To : Suhu udara luar Ti : Suhu udara ruang dalam (kasus) HR : Kelembaban udara luar r : Kelembaban Absolut v :  Kecepatan  angin  dalam  ruang kasus q : sudut arah angin masuk bukaan HRi : Kelembaban relatif dalam ruang C : Keadaan awan
Adapun  beberapa  tampilan  layar  dengan program TRNSYS, MATAHARI, dan VENTILA, disajikan melalui gambar-
gambar berikut.
Gambar.6. Tampilan awal start TRNSYS dengan IISIBAT dan Pre Bid TRNSYS
Gambar 7. Tampilan TRNSHELL dalam paket TRNSYS dan Program Matahari
Gambar.8. Tampilan Program VENTILA
Adapun  karakteristik  termik  dari  Rumah Bantayo  poboide pada  bagian  ruang  rumah panggung  dan  atap,  dijelaskan  melalui
Tabel.2 dan 3, yang  menunjukkan sifat-sifat
material  terkait  dengan  proses  input  untuk perhitungan  perpindahan  kalor  melalui TRNSYS.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Tabel.4. Perbandingan Suhu hasil Ukur dan Simulasi TRNSYS
Waktu Suhu  Ukur  Rg Luar Suhu  Ukur  Rg. Tengah Suhu  Simulasi  Rg. Tengah (TRNSYS) 7.00 30 30.8 30.5 8.00 30.5 30.2 31.5 9.00 31.6 31.1 32.6 10.00 32.8 32.7 33.1 11.00 32.5 32.8 34.0 12.00 34.7 34.2 35.4 3.00 35.5 34.9 35.4 14.00 34.2 34.3 34.8 15.00 33.8 33.5 33.9 16.00 32 31.9 32.8 17.00 31.8 31.5 32.3 18.00 31.3 31.3 31.4
Gambar.11. Perbandingan Suhu Udara Hasil ukur dan Simulasi TRNSYS
Suhu  udara antara hasil ukur ruang luar dan ruang  dalam  menunjukkan  perbedaan  yang sangat kecil, atau nyaris sama. Hal ini dapat terjadi  karena  debit  ventilasi  udara  yang cukup  besar.    Debit  ventilasi  yang  cukup besar  akan  mempengaruhi  suhu  konvektif dalam  ruang  sehingga  suhu  resultan  dalam ruang  akan  nyaris  sama  dengan  suhu  udara ruang  luar.  Sedangkan  perbedaan  antara suhu  udara  hasil  simulasi  dan  hasil  ukur
terjadi  karena  kemungkinan  angka  debit ventilasi  yang  diterapkan  pada  TRNSYS, tidak  sama  dengan  fakta.  Adapun  angka debit  ventilasi  yang  diterapkan  di  TRNSYS diperolah melalui perhitungan dengan program  VENTILA.  Besarnya  debit  dalam satuan  ACH  ( Air  Change  per  Hour )  yang diterapkan  pada TRNSYS ,  ditunjukkan  pada Gambar .12.
27 29 31 33 35 37 7 :0 0 8 :0 0 9 :0 0 1 0 :0 0 1 1 :0 0 1 2 :0 0 1 3 :0 0 1 4 :0 0 1 5 :0 0 1 6 :0 0 1 7 :0 0 1 8 :0 0 ( 0 C) Jam (Waktu) Perbandingan Suhu Pengukuran dan Simulasi - TRNSYS
Suhu Ukur Rg.Luar Suhu Ukur Rg.Tengah  (Rg No 2)
Suhu Simulasi  Rg.Tengah (dng TRNSYS)
Tabel.5. Debit ventilasi (ACH) dan Radiasi Total yang diterapkan pada TRNSYS Jam ACH (1/h) Radiasi Total (KJ/h) 7 18 441.40 8 18 1189.79 9 21 1901.62 10 24 2468.20 11 27 3065.77 12 30 3190.64 13 30 3065.77 14 27 2699.40 15 24 2121.45 16 27 1189.79 17 27 441.40 18 27 0.27
Gambar. 12. Debit ventilasi yang diterapkan sebagai input untuk TRNSYS
Setelah mendapatkan hasil simulasi TRNSYS  yakni  suhu  dan  kelembaban beserta kecepatan angin (tabel 6), maka kita akan memntukan kenyamanan termal
penghuni. Penghitungan kenyamanan termal menggunakan  rumus  Sangkertadi  (2006), DISC dan PMV maka kita dapat mengetahui tingkat kenyamanan termal penghuni yakni :
Tabel 6 Hasil Suhu dan Kelembaban TRNSYS dan Kecepatan Angin (Ukur) Jam Suhu (oC) Kelembaban (RH) Kecepatan  Angin (Ukur) 7 30.53 62.4 0.05 8 31.48 59.6 0.05 9 32.59 54.8 0.07 10 33.13 55.8 0.1 11 33.95 54 0.02 12 35.39 46.2 0.1 13 35.39 43.8 0.2 14 34.76 46 0.1 15 33.91 48.5 0.8 16 32.77 51 0.7 17 32.28 51.7 0.5 18 31.36 52.9 0.7
Tabel 7. Skala DISC, PMV, dan Kuesioner
Jam DISC PMV x y 7 1 2 8 1 2 9 1 2 10 1 2 11 2 3 12 2 3 13 2 3 14 2 3 15 2 3 16 1 2 17 1 2 18 1 2
Studi  simulasi  ini  bertujuan  untuk memprediksi  perubahan  temperatur  udara dalam  ruang  dari  sebuah  rumah  tradisional. Studi tentang rumah tradisional telah banyak dilakukan diantaranya  oleh Juhana (2000) di wilayah  pesisir  Bajo  yang  menunjukkan bahwa  kondisi  nyaman  terjadi  pada  range pukul  18.00  –  08.00  menunjukan  kondisi nyaman,  sedangkan  pada  range  08.00-18.00 menunjukkan  kondisi  panas.  Pengukuran dilakukan pada ruang dalam dan ruang luar.
Sedangkan
Sangkertadi (2008) yang
membandingkan kondisi termal antara
rumah  tradisional  dan  modern  di  Manado menunjukkan  bahwa  pada  range  waktu pukul 07.00-09.00 penghuni rumah tradisional  merasa  nyaman  di  banding dengan penghuni rumah modern. Sedangkan pada  pukul  10.00  –  05.00  penghuni  rumah modern  merasa  lebih  hangat  disbanding penghuni rumah tradisional.
Sedangkan  menurut  Fitryaty  (2012),  bahwa kondisi  termal  rumah  tambi  berada  pada
skala  puncak  pada  siang  hari,  sedangkan pada malam hari para penduduk menggunakan  perapian  untuk  mereduksi ketidanyamanan termal akibat kondisi underheating pada malam hari.

## Kesimpulan
Penggunaan  simulasi  numerik  perpindahan panas TRNSYS dimaksudkan sebagai sebuh studi  utnuk  memprediksi  pola  aliran  panas. Studi  simulasi  ini  tentunya  dibandingkan dengan  pola  pengukuran  lapangan.  Yang dimana  hasil  dari  perbandingan  antara  hasil pengukuran  lapangan  dan  simulasi  tidak terdapat  perbedaan  terlalu  jauh,  sehingga dianggap layak untuk dipakai untuk
mengevaluasi performa termal pada
bangunan  tropis,  dengan  tingkat  ketelitian yang cukup memadai.
Dengan perbandingan studi simulasi tersebut,  maka  diukurlah  skala  kenyamanan termal  rumah  adat  tradisional  Gorontalo. Dari  hasil  perhitungan    kenyamanan  termal dengan skala DISC menunjukkan
keterdekatan dengan hasil kuisioner.
Sedangkan  hasil  perhitungan  dengan  skala PMV  menunjukkan  perbedaan  sekitar  satu hingga  2  skala  lebih  tinggi  dibandingkan kuisioner.  Sehingga  skala  DISC  lebih  tepat digunakan untuk mengukur
skala kenyamanan termal iklim tropis lembab.

## DAFTAR PUSTAKA
Fanger  (1970), Thermal  Comfort,  Analysis and  Aplications  in  Environmental Engineering, Fitriaty, Puteri (2012),
Aspek Termal Rumah Tambi. Institut Teknologi Sepuluh November.  Surabaya  (Tesis,  Tidak Dipublikasikan)
Firiaty  P,  Antaryama  IGN,  Sri-Nastiti  NE,
2011,  Thermal  Performance  of Traditional  House  in  the  Upland Central  Celebes,  Indonesia,  IPTEK – The Journal for Technology and
Harimu  DAJ,  2010,  Thermal  Comfort  at
Stilt  House  in  Manado,  Proceeding 2 nd International Seminar on Tropical Eco Settlements. Research Institut  for  Human  Settlement, Indonesia. Juhana,  .  (2000), Pengaruh  Bentukan Arsitektur  dan  Iklim  terhadap Kenyamanan Thermal Rumah Tinggal  Suku  Bajo  di  Wilayah Pesisir  Bajo  Kabupaten  Bone Sulawesi Selatan. Universitas Diponegoro. Semarang Rapoport,  Amos.  (1969), House  Form  and Culture, Prentice-Hall Inc., Cambridge,  The  United  States  of America Riyanto, Bambang (2000). Pengaruh Komponen  Bangunan  terhadap Pengkondisian Termal pada Rumah  Tradisional  Nelayan  di Demak.  ( Studi  Kasus  Perumahan Nelayan  di  Pantai  Morodemak) Universitas Diponegoro. Semarang
Sangkertadi,  Syafriny  R,  Tungka  A, 2008 , Thermal  Comfort  Comparison  of Traditional Architecture and Modern  Style  Housing  in  North
Sulawesi  –  Indonesia ,  Proceeding of  SENVAR  9th  &  ISESEE08, Shah Alam, Nopember 2008.
Sangkertadi, Megri, AC, 2006, Contribution of  Air  Velocity  on  Thermal Comfort  in  Hot  and  Humid Climate ,  Journal  of  Architecture and  Environment,  Vol.5,  No.2, October, 2006, pp.143-162
Sangkertadi,  2006 Peran  Kecepatan  Angin terhadap Peningkatan Kenyamanan  Termis  Manusia  di Lingkungan Beriklim Tropis
Lemb a b ,  Jurnal  Manusia  dan Lingkungan  Vol.13,  No.2,  Juli 2006,  pp.71-89.
Sangkertadi, Tungka, Syafrini, (2008)
Thermal  Comfort  Comparison  of
Traditional Architecture
and Modern  Style  Housing  in  North
Sulawesi  –  Indonesia .  SENVAR + 2nd ISESEE, Selangor, Malaysia