Efficient Energy Use: Alternatif Strategi Perancangan Bangunan Masa Depan Ita Roihanah25213002, Hibatullah Hindami25213022 AR5121 – Arsitektur dan Teknologi, Program Studi Magister Arsitektur, SAPPK, ITB, 2013 Pendahuluan Efisiensi energi merupakan salah satu isu yang menjadi topik utama dalam pembangunan pada masa sekarang ini. Efisiensi energi menjadi trending-topic di era teknologi yang kian melesat dan terus berkembang. Tak lepas dari itu, dunia arsitektur masa kini juga terlibat dalam isu ini. Ide-ide desain yang kian beragam juga ditantang agar mampu menyelesaikan persoalan perkembangan alam menanggapi banyaknya pembangunan yang terjadi. Sebuah hal yang tak dapat dipungkiri adalah semakin canggih teknologi yang digunakan, maka akan semakin besar energi yang terkuras. Oleh karena itu, dibutuhkan sebuah inovasi teknologi masa kini dan masa yang akan datang, yang tidak menghabiskan eneri, melainkan menggunakannya secara efisien dan tepat guna. Kajian Teori Berdasarkan peraturan yang telah ditetapkan oleh Kementrian ESDM, efisiensi energi ini harus dilakukan karena tiga alasan. Pertama, dikarenakan cadangan energi fosil yang semakin banyak terkuras akan cepat habis, sedangkan hal tersebut bukan termasuk energi terbarukan, sehingga perlu dilakukan penghematan untuk cadangan ketahanan nasional. Kedua, sebagai solusi untuk pengurangan gas emisi dan kerusakan lingkungan hidup. Laporan Dewan Nasional Perubahan Iklim (DNPI) pada tahun 2009 memprediksi bahwa gas rumah (GRK) dari penggunaan listrik akan meningkat dari 110 MtCO2e ditahun 2005 menjadi 745 MtCO2e ditahun 2030 atau bertambah tujuh kali lipat dalam 25 tahun. Ketiga, dengan melakukan efisiensi energi dapat membantu pemerintah untuk mengurangi subsidi energi fosil (Kementrian ESDM, 2011). Perancangan tanggap energi, menurut Worthington dalam Ken Yeang yang dikutip oleh Priatman (2002), secara operasional bangunan dapat dikelompokkan melalui beberapa kategori seperti pada Tabel 1. Berdasarkan table tersebut dapat diketahui bahwa semakin naik tingkat operasional yang diterapkan akan semakin tinggi teknologi yang diterapkan dan energi yang dikelola. Dapat diartikan bahwa, perancangan bangunan yang menggunakan dasar pendekatan efisiensi energi dapat dilakukan dengan berbagai sistem. Ken Yeang dalam Priatman (2002) juga menjelaskan bahwa dari tingkatan tersebut dapat diketahui korelasi antara teknologi yang diterapkan dan tingkat energi yang digunakan seperti tergambar pada Diagram 1. Tabel 1. Kategori tingkatan operasional bangunan perancangan tanggap energi
Tingkat 1
Sistem Pasif (passive
mode)
Tingkat konsumsi energi paling rendah, tanpa ataupun minimal penggunaan peralatan ME (mekanikal elektrikal) dari sumber daya yang tidak dapat diperbaharui (non renewable
resources).
Arsitektur Bioklimatik (Bioclimatic/Low Energy Architecture) Berlandaskan pada pendekatan desain pasif dan minimum energi dengan memanfaatkan energi alam iklim setempat untuk menciptakan kondisi kenyamanan bagi penghuninya. Arsitektur Hemat Energi (Energy-efficient Architecture)
Sistem
Tingkat 2
Tingkat 3
Hybird (mixed mode)
Sistem Aktif (active
mode/full mode)
Sebagian tergantung dari energi (energy dependent) atau sebagian dibantu dengan penggunaan ME.
Seluruhnya menggunakan peralatan ME yang bersumber dari energi yang tidak dapat diperbaharui (energy dependent).
Berlandaskan pada pemikiran “meminimalkan penggunaan energi tanpa membatasi atau merubah fungsi bangunan, kenyamanan maupun produktivitas penghuninya “ dengan memanfaatkan sains dan teknologi mutakhir secara aktif. Arsitektur Surya (Solar Architecture) Memanfaatkan energi surya baik secara langsung (radiasi cahaya dan termal), maupun secara tidak langsung (energi angin) kedalam bangunan, dimana elemen elemen ruang arsitektur (lantai,dinding,atap) secara integratif berfungsi sebagai sistim surya aktif ataupun
(productive mode)
Increasing technology
Tingkat 4
Sistem Produktif
Sistem yang dapat mengadakan/membangkitkan energinya sendiri (on-site energy) dari sumber daya yang dapat diperbaharui (renewable resources) misalnya pada sistem sel surya (fotovoltaik) maupun kolektor surya (termosiphoning).
Productive mode (full)
sistim surya pasif. Arsitektur Hijau (Green Architecture) Berwawasan lingkungan dan berlandaskan kepedulian tentang konservasi lingkungan global alami dengan penekanan pada efisiensi energi (energy-efficient), pola berkelanjutan (sustainable) dan pendekatan holistik (holistic approach).
Full mode Mixed mode
Passive mode
Productiv e mode (partial) Increasing energy
Diagram 1. Keterkaitan antara teknologi dan energi dalam sistem operasional bangunan (Ken Yeang dalam Priatman, 2002)
Pembahasan: Studi Kasus
Studi Kasus Sistem Operasional Tingkat 1: Konsep “Continous planting spiraling up” dan desain selubung bangunan pada bangunan Menara Mesiniaga
Menara Mesiniaga merupakan kantor IBM Malaysia karya Ken Yeang yang selesai dibangun pada tahun 1992. Bangunan ini menerapkan arsitektur blioklimatik dengan mengedepankan konsep desain bangunan yang disesuaikan dengan kondisi iklim setempat (tropis). Bangunan dengan konsep lansekap vertikal ini mendapatkan penghargaan Aga Khan Award untuk kategori Award Cycle pada tahun 1995. Secara umum, bangunan ini menggunakan konsep tanggap energi pasif melalui desain selubung bangunan, penggunaan vegetasi, dan desain bukaan pada bangunan. a
b
c
Gambar 1. [a] Tampak depan Menara Mesiniaga (Sumber: Bussiness Week, 2006 ) [b] Potret sudut tanaman vertikal yang diterapkan (Sumber: Chieng, 2009 ) [c] Inovasi sky-court pada bagian atap bangunan (Sumber: Yang Square, 2008)
Bangunan Menara Mesiniaga ini menggunakan konsep “Continous planting spiraling up”. Penerapan konsep tersebut dilakukan dengan cara penempatan tanaman secara spiral; pada bagian atas ditempatkan roof-top garden yang kemudian membentuk tangga mengelilingi selubung bangunan secara spiral hingga bagian dasar bangunan. Tanaman tersebut diairi melalui kolam renang pada lantai teratas yang digunakan juga untuk menampung air hujan. Bangunan ini memiliki ekspresi
struktur yang sangat kuat pada fasad bangunan, yang terbagi menjadi tiga bagian, yakni green base yang ditinggikan, jalur tanaman hijau yang spiral, dan sebuah mahkota. Konsep desain semacam itu menimbulkan kesan fasad yang organic dan random-looking. Konsep ini dapat dilihat secara detil melalui Gambar 2.
Gambar 2. Konsep bangunan Menara Mesiniaga (Sumber: Yang Square, 2008)
Konsep bangunan semacam ini digagas oleh Ken Yeang untuk memenuhi kebutuhan tanaman hidup bagi sebuah komunitas/pribadi, bukan untuk produksi massal. Penanaman dengan menggunakan cara seperti ini dapat menjadi barier bagi bangunan tingkat tinggi. Selain itu, menurut ahli biologi, Despommier, penanaman pada bangunan tinggi dianggap lebih baik daripada penanaman pada lansekap natural karena dianggap lebih menekan energi karbon dan melindungi bangunan dari racun (Rahma, 2013). Selain menggunakan konsep tanaman vertikal, Menara Mesiniaga juga yang disesuaikan perletakannya berdasarkan alur sinar matahari dalam telah didesain dengan memperhitungkan masuknya cahaya ke dalam bagian-bagian tertentu bangunan terdapat shading menggunakan melindungi bangunan dari radiasi matahari (Gambar 4).
menerapkan desain selubung satu tahun. Denah bangunan bangunan (Gambar 3). Pada glazing curtain wall untuk
Gambar 3. Denah bangunan dan posisi matahari pada bangunan (Sumber: Dokumen Aga Khan Award, 1995)
Gambar 4. Konsep shading pada bangunan (Sumber: Dokumen Aga Khan Award, 1995)
Konsep-konsep blioklimatik yang diterapkan pada bangunan ini, meliputi vertical landscaping di seluruh selubung bangunan, semua area jendela menghadap sisi panas dari bangunan (timur dan barat), menggunakan kisi ekstrenal surya untuk shading bangunan yang berfungsi mengurangi panas pada bangunan. Sedangkan pada sisi dinding yang tidak berhadapan dengan sinar matahari langsung digunakan unshielded curtain-walled glazing untuk mengoptimalkan pencahayaan alami dan memberikan efek cahaya yang bagus pada ruangan. Lobi, area tangga, dan toilet pada semua lantai berventilasi alami dan menggunakan cahaya alami. Studi Kasus Sistem Operasional Tingkat 2: Penggunaan AiSEG (Artificial Intelligence and Smart Energy Gateway) sebagai kontrol penggunaan elektronik di hunian pintar
Konsep smart house atau rumah pintar merupakan salah satu metode saving energy dalam hunian. Konsep tersebut tidak hanya dapat diwujudkan melalui desain rancangan hunian, tetapi dapat juga melalui ragam teknologi yang diterapkan. Pada studi kasus kedua ini, diberikan contoh salah satu teknologi baru pendukung rumah pintar yang diluncurkan untuk manajemen kontrol instalasi elektronik di rumah. Panasonic mengembangkan suatu perangkat yang menunjang konsep smart house, perangkat tersebut berguna dalam mengatur jumlah energi hunian dan akan terus dikembangkan pada bangunan lain. Perangkat tersebut diberi nama AISEG. AISEG dapat di instalasi pada jaringan elektrikal bangunan untuk mengetahui dan mengontrol pemakaian maupun penggunaan energi pada fixture-fixture elektronik dalam hunian.
a
b
Gambar 5. [a] Perangkat-perangkat AISEG, terdiri dari power station, baterai, solar panel dan monitor kontrol) [b] Diagram instalasi pada jaringan elektrikal hunian (Panasonic Corporation, 2012).
Perangkat ini memiliki beberapa fitur smart house yang dapat di fungsikan setelah pengaplikasiannya (Panasonic Corporation, 2012), antara lain: 1. Menghasilkan energi cadangan saat saat terjadi black-out atau mati lampu.
Power stasion disini berguna juga sebagai power supply saat terjadi black-out pada bangunan. Power Station sebagai bagian dari "Energy Creation-storage Linked System for Home" mengintegrasikan pengkondisi daya dari sel surya dan baterai penyimpanan, menyalurkan energi surya yang tersedia dalam baterai penyimpanan selama listrik padam serta dalam keadaan normal.
Diagram 2. Sistem penyaluran energi ketika listrik dalam keadaan normal dan black-out (Panasonic Corporation, 2012).
2. Aman terhadap peralatan elektronik. Perangkat elektronik sering kali rusak ketika terjadi black-out karena terjadinya putusan arus
energi pada peralatan tersebut secara mendadak. Namun disini AISEG menempatkan sirkuit yang dapat menetralisir pemutusan arus sehingga meminimalisir kerusakan perangkat elektronik ketika terjadi pemutusan arus saat black-out.
Diagram 3. Sistem energy creation pada perangkat elektronik ketika terjadi black-out (Panasonic Corporation, 2012).
3. Penggunaan energi dari solar cell dan baterai penyimpanan ketika dalam keadaan normal, sehingga mengurangi penggunaan energi yang bersumber dari jaringan elektrikal utama. Dalam keadaan normal, pengguna dapat memilih 3 opsi yaitu mode ekonomis, mode ramah lingkungan dan mode energy saving.
Diagram 4. Sistem penggunaan energi dari solar cell dan baterai dalam keadaan normal (Panasonic Corporation, 2012).
4. Penggunaan energi dapat dipantau pada layar Viera, smartphone, dan lain-lain.
Diagram 5. Hubungan antara Wireless Energy Monitor dengan PC/Smartphone (Panasonic Corporation, 2012).
5. Fungsi ‘pendidikan lingkungan’ dibangun dalam monitor yang berguna untuk pendidikan anakanak. Alat ini, selain memiliki fungsi pendidikan lingkungan dengan cara menvisualisasikan status energi, tetapi juga memiliki bingkai foto yang lebih menyenangkan untuk upaya konservasi energi.
Diagram 6. Contoh-contoh tampilan aplikasi edukasi pada panel (Panasonic Corporation, 2012).
Studi Kasus Sistem Operasional Tingkat 3: Cube House
Proyek Rumah Cube merupakan sebuah inisiatif dari Dr. Mike Page dari University of Hertfordshire yang berkeinginan untuk membangun sebuah rumah kompak, yang tidak lebih besar dari 3x3x3 meter, dimana satu orang bisa hidup nyaman, dengan dampak yang minimal terhadap lingkungan. Rumah Cube dibuat dari bahan-bahan yang sustainable. Hunian 27 meter kubik ini terdiri atas mejakursi custom-made, tempat tidur ganda, kamar mandi, dapur (dengan kulkas hemat energi, kompor induksi, cooker hod, sink dan rak, kombinasi oven microwave, dan lemari penyimpanan), mesin cuci, serta toilet kompos. Pencahayaan yang duterapkan menggunakan lampu LED ultra-efisien dan Cube dipanaskan menggunakan pompa panas Ecodan, yang dibuat dari udara yang telah diekstraksi. Lantai rumah ini menggunakan lantai gabus (The Cube Project, 2011).
Gambar 5. Foto eksterior dan interior Cube House (Sumber: Allan Mc Donald, 2011)
Rumah Cube ini dirancang untuk menghasilkan energi rata-rata sepanjang tahun. Untuk mewujudkan hal tersebut, rumah ini menggunakan panel surya photovoltaic. Koneksi yang masih dibutuhkan oleh hunian ini adalah koneksi untuk jaringan listrik dan pasokan air dingin. Rumah ini tidak hanya memiliki desain yang unik, tetapi juga hemat energi. Pilihan elektronik yang digunakan untuk meminimalkan energi membuat bangunan ini bebas pajak di Inggris. Selain itu, konsep elektrikal dan panas yang diterapkan sangat menekan penggunaan energi. Perabot yang digunakan dalam bangunan ini juga merupakan perabotan yang ramah lingkungan. Pengolahan limbah hunian sederhana menggunakan pemilahan antara limbah cair dan padat untuk dapat dijadikan kompos. Permukann sofa yang diletakkan pada ruang tamu menggunakan kain dengan komposisi 75% wol dan 25% serat yang terbuat dari lateks alam dengan penutup kapas organik. Kemudian, pada bagian atap digunakan waterproofed yang bertema Ecoproof yang tidak mengandung racun dan cair/bukan berupa larutan (The Cube Project, 2011).
Gambar 6. Ilustrasi interior Cube House (Sumber: The Cube Project, 2011)
Studi Kasus Sistem Operasional Tingkat 4: Earthship Biotecture House
Earthship merupakan sebuah konsep yang digagas oleh Michael Ronald, arsitek yang telah 40 tahun berfokus pasa pengembangan konsep rumah dan rumah itu sendiri. Earthship lahir dari sebuah visi ‘hunian untuk merawat penduduk, bukan sebaliknya’. Hal ini diinisiasi untuk membangun nalar tentang kemanusiaan dan kebutuhan yang dikaitkan dengan budaya membangun, terutama pada negara-negara berkembang. Konsep ini dirancang bagaimana agar setiap orang dapat mengadopsi konsep bangunan earthship yang akan menyelamatkan jiwa penghuninya.
Earthship berfokus pada perancangan hunian dengan sebuah konsep dengan guideline yang telah
ditetapkan namun fleksibel untuk diterapkan dengan kondisi geografis dan budaya seperti apapun. Earthship sejauh ini berjalan sebagai sebuah konsep yang terus berkembang dan bertambah tipologi dan morfologinya berdasarkan bertambahnya jumlah earthship yang dibangun di berbagai tempat di dunia. Pada studi kasus ini, dipilih satu contoh model earthship yang menjadi basic dasar dari banyaknya tipe earthship yang ada, yakni Global Earthship Model. Model global ini adalah model yang paling mudah diadaptasi untuk dirancang sendiri. Model ini dapat dimodifikasi dengan kondisi iklim maupun ukuran yang beragam. Pada umumnya, untuk membangun satu earthship dibutuhkan waktu satu bulan oengerjaan.
Gambar 7. Teras dan ilustrasi eksterior Global Earthship Model (Sumber: Earthship Official Site)
Terdapat empat hal yang menjadi sistem utama dalam perancangan earthship ini. Diantaranya, sistem elektrikal, sistem sanitasi dan pengolahan kotoran, sistem kenyamanan di berbagai iklim, dan support produksi hasil tanaman. Secara umum, masing-masing sistem tersebut dijelaskan sebagai berikut. Sistem air yang diterapkan pada bangunan earthship bersumber dari air hujan dan salju meleleh, dan hal tersebut dilakukan empat kali. Sistem elektrikal memanfaatkan potensi sinar matahari dan angin pada site yang disimpan dalam baterai dan disupply pada outlet elektrikal melalui sistem power prepackage. Sistem pengolahan kotoran diterapkan melalui treatment pada kotoran indoor maupun outdoor yang telah ditampung, menggunakan kembali semua limbah rumah tangga ( greywater dan blackwater), dan menggunakan jenis toilet flush. Sistem kenyamanan di berbagai iklim diterapkan dnegan cara mengatur kenyamanan temperatur sepanjang tahun dengan tanpa bahan bakar fosil. Support produksi hasil tanaman berarti adanya tanaman yang sehat dan bebas, yang tumbuh dari interior dan eksterior sel botani di dalam earthship house ini. Tanaman yang ditanam adalah tanaman yang sangat fungsional dan memainkan peran langsung dalam kebutuhan sehari-hari pengguna.
Gambar 8. Ilustrasi sistem yang diterapkan pada Global Earthship Model (Sumber: Earthship Official Site)
Secara lebih detil, terdapat beberapa kekhususan sistem yang diterapkan dalam earthship ini. Terkait dengan elektrikal, earthship memproduksi wind power system sendiri, yang dinamakan Vertical Axis Dynasphere Wind Module (Gambar 9). Terkait dengan iklim, konsep bentuk dari bangunan earthship didesain untuk menangkap dan menampung sinar matahari (Gambar 10). Selain itu, agar mampu
bertahan terhadap segala iklim, dilakukan inovasi desain dalam interaksi hunian dan alam, yakni menggunakan double frontface dan thermal wrap ‘turbo change’ (Gambar 11). a
c
b
Gambar 9. [a] Wind power system [b] Vertical Axis Dynasphere Wind Module – Vertical Axis Wind Power Generation Prototype [c] Power Organizing Module (Sumber: Earthship Official Site)
Gambar 10. Konsep bentuk Earthship house yang mengedepankan kenyamanan termal pada bangunan (Sumber: Earthship Official Site)
a
b
Gambar 11. [a] Double frontface yang membuat adanya transisi antara ruang luar dan interior hunian. Ruang transisi itu yang dimanfaatkan untuk instalasi saluran air kotor dan perletakan tanaman dan menjadi barrier dan buffer zone bagi ruang dalam hunian [b] Thermal wrap berfungsi seperti fuel injection pada gasoline engine, yang dipasang untuk menjaga stabilitas suhu ruangan. (Sumber: Earthship Official Site)
Kesimpulan Berdasarkan studi di atas, dapat disimpulkan bahwa banyak hal yang dapat dilakukan dalam perancangan bangunan untuk mewujudkan arsitektur yang tanggap terhadap energi atau menghasilkan energi yang efisien. Hal tersebut bisa dilakukan dengan respon yang pasif, metode gabungan, aktif, maupun produktif. Pilihan respon yang dipilih dapat dipertimbangkan sesuai dengan kondisi dan kebutuhan desain di lapangan. Daftar Pustaka Allan Mc Donald. 2011. A Tour of The Cube. http://www.cubeproject.org.uk/ Bussiness Week. 2006. Menara Mesiniaga/IBM Tower, Kuala Lumpur (1992). http://images.businessweek.com/ss/06/07/wow_green/source/3.htm. Ditulis pada 20 Juli 2006. Chieng, Shenesse. 2009. Menara Mesiniaga Features Bioclimatics (Malaysia). http://www.solaripedia.com/13/302/3403/menara_mesiniaga_garden.html Dokumen Aga Khan Award. 1995. The Aga Khan Award for Architecture – Menara Mesiniaga.
http://www.akdn.org/architecture/pdf/1356_Mal.pdf Earthship Official Site. 2009. Earthship Biotecture. http://earthship.com. http://www.ebtke.esdm.go.id/id/energi/konservasi-energi/256-alasan-efisiensi-energi-harusdilakukan.html, Ditulis pada Kamis, 28 April 2011 08:45. Kementrian ESDM. 2011. Alasan Efisiensi Energi Harus Dilakukan. Panasonic Corporation. 2012. Panasonic to Start Accepting Orders for Energy Creation-storage Linked System for Home. http://panasonic.co.jp/corp/news/official.data/data.dir/en1202233/en120223-3.html. Ditulis pada tanggal 23 Februari 2012. Priatman, Jimmy. 2002. ”Energy-efficient Architecture” Paradigma dan Manifestasi Arsitektur Hijau. Jurnal DIMENSI Vol. 30, No. 2, Desember 2002: 167 – 175. The Cube House Project. 2011. http://www.cubeproject.org.uk/ YangSquare. 2008. Menara Mesiniaga Features Bioclimatics (Malaysia). http://www.solaripedia.com/13/302/3412/menara_mesiniaga_roof.html
