Penggunaan Energi Berkelanjutan Pada Arsitektur
archidose – Arsitektur berkelanjutan adalah arsitektur yang berupaya meminimalkan dampak negatif lingkungan dari bangunan dengan efisiensi dan moderasi dalam penggunaan bahan, energi, ruang pengembangan, dan ekosistem secara luas. Arsitektur berkelanjutan menggunakan pendekatan sadar untuk energi dan konservasi ekologi dalam desain lingkungan binaan.
Ide keberlanjutan, atau desain ekologi, adalah untuk memastikan bahwa penggunaan sumber daya yang tersedia saat ini tidak berakhir dengan efek merugikan pada kesejahteraan kolektif kita atau tidak memungkinkan untuk mendapatkan sumber daya untuk aplikasi lain dalam jangka panjang.
Penggunaan Energi Berkelanjutan Pada Arsitektur
Penggunaan energi berkelanjutan
Dikutip dari detik.com, efisiensi energi selama seluruh siklus hidup sebuah bangunan adalah tujuan terpenting dari arsitektur berkelanjutan. Arsitek menggunakan banyak teknik pasif dan aktif yang berbeda untuk mengurangi kebutuhan energi bangunan dan meningkatkan kemampuannya untuk menangkap atau menghasilkan energinya sendiri.
Penggunaan Energi Berkelanjutan Pada Arsitektur – Untuk meminimalkan biaya dan kompleksitas, arsitektur berkelanjutan memprioritaskan sistem pasif untuk memanfaatkan lokasi bangunan dengan elemen arsitektur yang digabungkan, dilengkapi dengan sumber energi terbarukan dan kemudian sumber bahan bakar fosil hanya jika diperlukan. Analisis lokasi dapat digunakan untuk mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya lingkungan lokal seperti siang hari dan angin sekitar untuk pemanas dan ventilasi.
Efisiensi sistem pemanas, ventilasi dan pendingin
Banyak strategi arsitektur pasif telah dikembangkan dari waktu ke waktu. Contoh strategi tersebut termasuk penataan ruangan atau ukuran dan orientasi jendela dalam sebuah bangunan, dan orientasi fasad dan jalan atau rasio antara tinggi bangunan dan lebar jalan untuk perencanaan kota.
Elemen penting dan hemat biaya dari sistem pemanas, ventilasi, dan AC (HVAC) yang efisien adalah bangunan yang terisolasi dengan baik. Bangunan yang lebih efisien membutuhkan lebih sedikit pembangkit atau pembuangan panas, tetapi mungkin memerlukan lebih banyak kapasitas ventilasi untuk mengeluarkan udara dalam ruangan yang tercemar.
Sejumlah besar energi dibuang dari bangunan melalui aliran air, udara, dan kompos. Dari rak, teknologi daur ulang energi di tempat dapat secara efektif mengambil kembali energi dari air panas limbah dan udara basi dan mentransfer energi itu ke air dingin segar atau udara segar yang masuk. Pengambilan kembali energi untuk keperluan selain berkebun dari kompos meninggalkan bangunan membutuhkan digester anaerobik terpusat.
Sistem HVAC didukung oleh motor. Tembaga, dibandingkan dengan konduktor logam lainnya, membantu meningkatkan efisiensi energi listrik motor, sehingga meningkatkan keberlanjutan komponen bangunan listrik.
Baca Juga : Sejarah Teknologi arsitektur dalam praktiknya
Orientasi situs dan bangunan memiliki beberapa pengaruh besar pada efisiensi HVAC bangunan.
Desain bangunan surya pasif memungkinkan bangunan memanfaatkan energi matahari secara efisien tanpa menggunakan mekanisme surya aktif seperti sel fotovoltaik atau panel air panas surya. Biasanya desain bangunan bertenaga surya pasif menggabungkan material dengan massa termal tinggi yang menahan panas secara efektif dan isolasi kuat yang berfungsi untuk mencegah pelepasan panas.
Desain energi rendah juga membutuhkan penggunaan pelindung matahari, dengan menggunakan tenda, tirai atau penutup jendela, untuk menghilangkan panas matahari di musim panas dan untuk mengurangi kebutuhan akan pendinginan buatan. Selain itu, bangunan berenergi rendah biasanya memiliki rasio luas permukaan terhadap volume yang sangat rendah untuk meminimalkan kehilangan panas.
Ini berarti bahwa desain bangunan bersayap banyak yang luas (sering dianggap terlihat lebih “organik”) sering dihindari demi struktur yang lebih terpusat. Bangunan iklim dingin tradisional seperti desain kotak garam kolonial Amerika memberikan model historis yang baik untuk efisiensi panas terpusat di bangunan skala kecil.
Jendela ditempatkan untuk memaksimalkan masukan cahaya yang menghasilkan panas sambil meminimalkan hilangnya panas melalui kaca, isolator yang buruk. Di belahan bumi utara, ini biasanya melibatkan pemasangan sejumlah besar jendela yang menghadap ke selatan untuk mengumpulkan sinar matahari langsung dan sangat membatasi jumlah jendela yang menghadap ke utara.
Jenis jendela tertentu, seperti jendela berinsulasi kaca ganda atau tiga lapis dengan ruang berisi gas dan pelapis emisivitas rendah (E rendah), memberikan isolasi yang jauh lebih baik daripada jendela kaca satu panel.
Mencegah keuntungan matahari berlebih melalui perangkat peneduh matahari di bulan-bulan musim panas penting untuk mengurangi kebutuhan pendinginan. Pohon gugur sering ditanam di depan jendela untuk menghalangi sinar matahari yang berlebihan di musim panas dengan daunnya tetapi membiarkan cahaya masuk di musim dingin saat daunnya rontok.
Louver atau rak lampu dipasang untuk memungkinkan sinar matahari masuk selama musim dingin (saat matahari lebih rendah di langit) dan menyimpannya di musim panas (saat matahari tinggi di langit). Tanaman jenis konifera atau cemara sering ditanam di sebelah utara bangunan untuk melindungi dari angin utara yang dingin.
Di iklim yang lebih dingin, sistem pemanas adalah fokus utama untuk arsitektur berkelanjutan karena biasanya merupakan salah satu penguras energi tunggal terbesar di gedung.
Di iklim yang lebih hangat di mana pendinginan menjadi perhatian utama, desain surya pasif juga bisa sangat efektif. Bahan bangunan dari pasangan bata dengan massa termal tinggi sangat berharga untuk mempertahankan suhu sejuk di malam hari sepanjang hari. Selain itu, pembangun sering memilih struktur satu lantai yang luas untuk memaksimalkan luas permukaan dan kehilangan panas. Bangunan sering kali dirancang untuk menangkap dan menyalurkan angin yang ada, terutama angin sejuk yang datang dari perairan terdekat. Banyak dari strategi berharga ini diterapkan dalam beberapa cara oleh arsitektur tradisional daerah hangat, seperti gedung misi barat daya.
Dalam iklim dengan empat musim, sistem energi terintegrasi akan meningkatkan efisiensi: ketika bangunan diisolasi dengan baik, ketika ditempatkan untuk bekerja dengan kekuatan alam, ketika panas ditangkap kembali (untuk digunakan segera atau disimpan), ketika panas pembangkit listrik yang mengandalkan bahan bakar fosil atau listrik lebih efisien dari 100%, dan ketika energi terbarukan digunakan.
Pembangkit energi terbarukan
Panel surya
Perangkat surya aktif seperti panel surya fotovoltaik membantu menyediakan listrik yang berkelanjutan untuk penggunaan apa pun. Keluaran listrik panel surya bergantung pada orientasi, efisiensi, garis lintang, dan iklim — penguatan matahari bervariasi bahkan pada garis lintang yang sama. Efisiensi khusus untuk panel PV yang tersedia secara komersial berkisar dari 4% hingga 28%. Efisiensi rendah dari panel fotovoltaik tertentu dapat secara signifikan mempengaruhi waktu pengembalian modal pemasangannya. Efisiensi yang rendah ini tidak berarti bahwa panel surya bukanlah alternatif energi yang layak. Di Jerman misalnya, Panel Surya biasa dipasang pada konstruksi rumah hunian.
Atap sering miring ke arah matahari untuk memungkinkan panel fotovoltaik terkumpul dengan efisiensi maksimum. Di belahan bumi utara, orientasi menghadap ke selatan benar-benar memaksimalkan hasil untuk panel surya. Jika true-south tidak memungkinkan, panel surya dapat menghasilkan energi yang cukup jika disejajarkan dalam 30 ° dari selatan. Namun, pada lintang yang lebih tinggi, hasil energi musim dingin akan berkurang secara signifikan untuk orientasi non-selatan.
Untuk memaksimalkan efisiensi di musim dingin, kolektor dapat dibuat miring di atas garis lintang horizontal + 15 °. Untuk memaksimalkan efisiensi di musim panas, sudutnya harus Lintang -15 °. Namun, untuk produksi maksimum tahunan, sudut panel di atas horizontal harus sama dengan garis lintangnya.
Turbin angin
Penggunaan turbin angin berukuran kecil dalam produksi energi dalam struktur berkelanjutan memerlukan pertimbangan banyak faktor. Dalam mempertimbangkan biaya, sistem angin kecil umumnya lebih mahal daripada turbin angin yang lebih besar dibandingkan dengan jumlah energi yang mereka hasilkan. Untuk turbin angin kecil, biaya pemeliharaan dapat menjadi faktor penentu di lokasi dengan kemampuan pemanfaatan angin marjinal.
Di lokasi dengan angin rendah, pemeliharaan dapat menghabiskan banyak pendapatan turbin angin kecil. Turbin angin mulai beroperasi saat angin mencapai 8 mph, mencapai kapasitas produksi energi pada kecepatan 32-37 mph, dan dimatikan untuk menghindari kerusakan pada kecepatan melebihi 55 mph. Potensial energi turbin angin sebanding dengan kuadrat panjang bilahnya dan pangkat tiga dari kecepatan putaran bilahnya.
Meskipun turbin angin tersedia yang dapat menambah daya untuk satu bangunan, karena faktor-faktor ini, efisiensi turbin angin sangat bergantung pada kondisi angin di lokasi bangunan. Untuk alasan ini, agar turbin angin menjadi efisien, mereka harus dipasang di lokasi yang diketahui menerima jumlah angin yang konstan (dengan kecepatan angin rata-rata lebih dari 15 mph), daripada lokasi yang menerima angin secara sporadis. Turbin angin kecil dapat dipasang di atap.
Masalah pemasangan kemudian mencakup kekuatan atap, getaran, dan turbulensi yang disebabkan oleh langkan atap. Turbin angin atap skala kecil telah diketahui mampu menghasilkan listrik dari 10% hingga 25% dari listrik yang dibutuhkan untuk hunian rumah tangga biasa. Turbin untuk penggunaan skala perumahan biasanya berdiameter antara 7 kaki (2 m) hingga 25 kaki (8 m) dan menghasilkan listrik pada tingkat 900 watt hingga 10.000 watt pada kecepatan angin yang diuji.
Pemanasan air tenaga surya
Pemanas air tenaga surya, juga disebut sistem air panas domestik tenaga surya, dapat menjadi cara yang hemat biaya untuk menghasilkan air panas untuk rumah. Mereka dapat digunakan dalam iklim apa pun, dan bahan bakar yang mereka gunakan — sinar matahari — gratis.
Ada dua jenis sistem air tenaga surya – aktif dan pasif. Sistem kolektor surya aktif dapat menghasilkan sekitar 80 hingga 100 galon air panas per hari. Sistem pasif akan memiliki kapasitas yang lebih rendah.
Ada juga dua jenis sirkulasi, sistem sirkulasi langsung dan sistem sirkulasi tidak langsung. Sistem sirkulasi langsung memutar air rumah tangga melalui panel. Mereka tidak boleh digunakan di iklim dengan suhu di bawah titik beku. Sirkulasi tidak langsung memutar glikol atau cairan lain melalui panel surya dan menggunakan penukar panas untuk memanaskan air rumah tangga.
Dua jenis panel kolektor yang paling umum adalah Flat-Plate dan Evacuated-tube. Keduanya bekerja dengan cara yang sama kecuali bahwa tabung yang dievakuasi tidak kehilangan panas secara konvektif, yang sangat meningkatkan efisiensinya (5% -25% lebih efisien). Dengan efisiensi yang lebih tinggi ini, kolektor surya tabung terevakuasi juga dapat menghasilkan pemanas ruangan bersuhu lebih tinggi, dan bahkan suhu yang lebih tinggi untuk sistem pendingin absorpsi.
Pemanas air tahan listrik yang umum digunakan di rumah saat ini memiliki kebutuhan listrik sekitar 4.500 kW · h / tahun. Dengan penggunaan kolektor surya, penggunaan energi berkurang setengahnya. Biaya di muka untuk memasang kolektor surya tinggi, tetapi dengan penghematan energi tahunan, periode pengembalian modal relatif singkat.
Baca Juga : Sumber Daya Alam TN Rawa Aopa Watumohai
Pompa panas
Pompa panas sumber udara (ASHP) dapat dianggap sebagai AC yang dapat dibalik. Seperti AC, ASHP dapat mengambil panas dari ruang yang relatif dingin (misalnya rumah dengan suhu 70 ° F) dan membuangnya ke tempat yang panas (misalnya di luar pada suhu 85 ° F). Namun, tidak seperti AC, kondensor dan evaporator dari ASHP dapat berganti peran dan menyerap panas dari udara luar yang sejuk dan membuangnya ke dalam rumah yang hangat.
Pompa panas sumber udara tidak mahal dibandingkan dengan sistem pompa panas lainnya. Namun, efisiensi pompa panas sumber udara menurun bila suhu luar ruangan sangat dingin atau sangat panas; oleh karena itu, mereka hanya benar-benar berlaku di daerah beriklim sedang.
Untuk daerah yang tidak terletak di daerah beriklim sedang, pompa panas dari sumber tanah (atau panas bumi) memberikan alternatif yang efisien. Perbedaan antara kedua pompa panas adalah bahwa sumber arde memiliki salah satu penukar panasnya yang ditempatkan di bawah tanah — biasanya dalam pengaturan horizontal atau vertikal. Sumber tanah memanfaatkan suhu bawah tanah yang relatif konstan dan ringan, yang berarti efisiensinya bisa jauh lebih besar daripada efisiensi pompa panas sumber udara. Penukar panas dalam tanah umumnya membutuhkan area yang cukup luas. Desainer telah menempatkannya di area terbuka di samping gedung atau di bawah tempat parkir.
Pompa panas sumber tanah Energy Star bisa 40% hingga 60% lebih efisien daripada pompa sumber udara. Mereka juga lebih tenang dan juga dapat diterapkan ke fungsi lain seperti pemanas air panas rumah tangga.
Dalam hal biaya awal, biaya sistem pompa kalor sumber tanah sekitar dua kali lipat biaya pemasangan pompa kalor sumber udara standar. Namun, biaya di muka dapat diimbangi dengan penurunan biaya energi. Penurunan biaya energi terutama terlihat di daerah dengan musim panas yang biasanya panas dan musim dingin yang dingin.
Jenis pompa kalor lainnya adalah sumber air dan udara-bumi. Jika bangunan terletak di dekat badan air, maka kolam atau danau bisa digunakan sebagai sumber panas atau wastafel. Pompa panas udara-bumi mengedarkan udara gedung melalui saluran bawah tanah. Dengan kebutuhan daya kipas yang lebih tinggi dan perpindahan panas yang tidak efisien, pompa panas udara-bumi umumnya tidak praktis untuk konstruksi besar.