Konfigurasi Bukaan pada Fasad Bangunan Dengan Densitas Tinggi Ditinjau Dari Aspek Kualitas Udara Kasus: Ruang Kelas Sekolah Dasar Negeri Kota Medan

Abstract

The indoor CO2 concentration becomes the reference to the adequacy of ventilation in the classroom. The lack of ventilation cause the indoor CO2 concentration is higher than the outdoor. Carbondioxyde concentration exceeding 1000 ppm has negative impacts on students’ health and learning performance, especially students in early stage development because their immune systems are still vulnerable to the pollutants' existence. Therefore, a sufficient supply of fresh air through ventilation (natural, mechanical, and hybrid) is important to maintain classroom air quality. The classrooms of public elementary schools in Medan generally use cross natural ventilation system with opening component of top hung casement window, side hung casement window, and doors, which are combined with permanent ventilation or jalousie above it. Both window types can be opened-closed and operated manually. The configuration of openings on the facade vary and classified into four different configurations, namely (a) top hung casement window with jalousies on two side parallel walls; (b) jalousie on corridor side, top hung casement window with jalousie on the wall in front of it; (c) top hung casement window with jalousie on corridor side walls, jalousie on the wall in front of it; and (d) jalousie on corridor side walls, side hung casement window with jalousie on the wall in front of it. The windows are located at 90 to 140 cm height, while jalousie are put at 200 to 210 cm above the floor surface. The objective of this research was (a) to discover the CO2 concentration in classrooms with configuration of openings as above-stated, (b) to find out the correlation and effects of openings configuration on CO2 concentration in classrooms, and (c) to recommend the proper openings configuration to maintain air quality in classrooms. This research employed experimental method on ten classrooms as the research objects which were selected puposively. It empirically measures indoor-outdoor CO2 concentration for two to eight days, simultaneously during learning-teaching process. The monitoring device was able to record CO2 concentration in the air every two seconds in form of table and graph. These data were used to estimate the number of ventilations in each room; and to analyze the correlation and effects of ventilation and opening configurations on CO2 concentration. The results of the research proved that the median of CO2 concentration in all classromms did not exceed 1000 ppm. The air flow rate in the rooms varied from 28.0 littre/second per person until 495.2 littre/second per person, far exceeding the standard recommended to maintain CO2 in classrooms to be less than 1000 ppm i.e. 8 littre/second per person. It proved the potential of natural ventilation in maintaining classroom air quality from CO2. The minimum median air exchange rate of 0.6 ach-1 (estimated 0.6 ach-1 until 9.3 ach-1) can maintain CO2 concentration less than 1000 ppm. It is concluded that classrooms with opening configuration combined with top hung casement window and jalousie with horizontal lattice above it, placed on two parallel walls at 120 cm above floor surface, with a ratio of the area of the casement top hung window to the floor area at least 5 %, gives the best supply of fresh air to maintain the air quality of the classromms with CO2 concentration as the indicator.

Konsentrasi CO2 udara di dalam ruang kelas menjadi acuan kecukupan ventilasi. Kekurangan ventilasi dapat meningkatkan konsentrasi CO2 udara ruang kelas lebih tinggi dari konsentrasi CO2 udara luar. Konsentrasi CO2 melampaui 1000 ppm berdampak negatif terhadap kesehatan dan performa belajar siswa yang masih dalam masa pertumbuhan sebab sistem kekebalan tubuhnya masih rentan terhadap keberadaan polutan. Oleh sebab itu kecukupan pasokan udara segar melalui ventilasi (alami, mekanis, atau hybrid) penting untuk mempertahankan kualitas udara ruang kelas. Ruang kelas sekolah dasar negeri di Kota Medan umumnya menggunakan sistem ventilasi alami silang dengan komponen bukaan berupa jendela tipe gantung atas, jendela tipe gantung samping (dapat dibuka-tutup dan dioperasikan secara manual); dan pintu. Masing-masing komponen bukaan dikombinasikan dengan jalousie di atasnya. Konfigurasi bukaan pada fasade ruang kelas bervariasi yaitu: (a) jendela gantung atas dengan jalousie pada dua sisi dinding yang saling berhadapan; (b) jalousie pada dinding sisi koridor, jendela gantung atas dengan jalousie pada dinding di hadapannya; (c) jendela gantung atas dengan jalousie pada dinding sisi koridor, jalousie pada dinding dihadapannya; dan (d) jalousie pada dinding sisi koridor, jendela gantung samping dengan jalousie pada dinding dihadapannya. Jendela berada pada ketinggian 90–140 cm sedangkan jalousie pada ketinggian 200–210 cm di atas permukaan lantai. Penelitian bertujuan untuk (a) mengidentifikasi konsentrasi CO2 udara ruang kelas dengan konfigurasi bukaan sebagaimana disebutkan di atas, (b) mengetahui hubungan antara konsentrasi CO2 udara ruang kelas dengan konfigurasi bukaan, serta (c) merekomendasikan konfigurasi bukaan yang tepat untuk mempertahankan kualitas udara ruang kelas. Penelitian dilakukan menggunakan metode eksperimental, secara empiris mengukur konsentrasi CO2 udara sepuluh ruang kelas obyek studi yang dipilih secara purposive dan CO2 udara luar secara simultan. Monitoring dilakukan selama proses belajar-mengajar, dua hingga delapan hari, menggunakan alat yang memiliki kemampuan merekam kandungan CO2 udara setiap dua detik dalam bentuk tabel dan grafik. Data digunakan untuk mengestimasi jumlah ventilasi udara ruang; dan menganalisis hubungan/pengaruh ventilasi serta konfigurasi bukaan dengan konsentrasi CO2 udara ruang. Hasil studi membuktikan median konsentrasi CO2 udara seluruh ruang kelas obyek studi tidak melampaui 1000 ppm. Jumlah laju aliran udara ruang bervariasi 28,0 liter/detik per orang hingga mencapai 495,2 liter/detik per orang, jauh melampaui standar yang direkomendasikan untuk mempertahankan konsentrasi CO2 udara ruang kelas kurang dari 1000 ppm, yaitu 8 liter/detik per orang. Median pertukaran udara ruang sejumlah 0,6 ach-1 (estimasi 0,6–9,3 ach-1), mampu mempertahankan konsentrasi CO2 udara ruang tidak melampaui 1000 ppm. Hal ini membuktikan potensi ventilasi alami untuk mempertahankan kualitas udara ruang dari CO2. Hasil studi menyimpulkan ruang kelas dengan konfigurasi bukaan kombinasi jendela gantung atas dan jalousie dengan kisi-kisi horisontal di atasnya, yang ditempatkan pada dua dinding yang saling berhadapan pada ketinggian 120 cm di atas permukaan lantai, dengan rasio luas jendela gantung atas terhadap luas lantai minimal 5 %, paling baik memberi pasokan udara segar untuk mempertahankan kualitas udara ruang dengan indikator konsentrasi CO2.