Menyelami Harmoni Alam: Mengungkap Pengaruh Iklim dalam Arsitektur Bangunan dan Kota

Konsep kota tahan iklim - mengembangkan taman, jalan raya, dan ruang rekreasi yang akan membantu menyerap air hujan, menahan gelombang badai, dan menyediakan lebih banyak akses ke aset tepi laut.

Gambar: https://www.architecturaldigest.com

Iklim adalah kondisi cuaca yang biasanya terjadi dalam jangka waktu yang panjang di suatu wilayah. Faktor-faktor iklim ini berperan penting dalam menentukan desain bangunan agar penghuninya merasa aman dan nyaman.

Konsep Passive Building

Pemanfaatan iklim dalam arsitektur dikenal sebagai konsep "passive building" yaitu serangkaian pendekatan desain yang berfokus pada pemanfaatan lingkungan alami untuk menyediakan pemanas, pendingin, ventilasi, dan penerangan pada bangunan. 

Konsep desain pasif dalam rancangan bangunan
Gambar: https://greenhome.osu.edu/passive-design

Kunci pengembangan bangunan pasif adalah memanfaatkan sepenuhnya iklim setempat. Metode desain pasif memanfaatkan potensi energi fisik bangunan berdasarkan lokasinya, iklim daerah sekitarnya, dan sifat bahan yang digunakan dalam konstruksi.

Di daerah dengan iklim dingin, bangunan pasif akan dirancang untuk meminimalkan kehilangan panas dan memaksimalkan pemanfaatan panas matahari. Di daerah dengan iklim panas, bangunan pasif akan mengurangi pemanasan internal dan mengoptimalkan sirkulasi udara alami untuk pendinginan.

Variabel Iklim dan Desain Bangunan

Untuk memahami pengaruh iklim terhadap desain bangunan, penting untuk memahami berbagai variabel yang mempengaruhi iklim tersebut, seperti suhu, curah hujan, angin, dan sinar matahari.

Suhu Udara

Suhu merujuk pada pengukuran panas di suatu daerah tertentu. Rata-rata suhu dalam jangka waktu tertentu akan menentukan jenis isolasi, material konstruksi, dan persyaratan ventilasi yang diperlukan dalam suatu bangunan.

Misalnya, di daerah dengan suhu tinggi, diperlukan isolasi yang lebih tebal agar para penghuni bangunan tetap merasa nyaman.

Presipitasi

Presipitasi mengacu pada jumlah air di atmosfer yang terbagi menjadi dua jenis - cair (hujan) dan beku (salju dan es). 

Curah hujan cair, seperti hujan akan berpengaruh terhadap sistem drainase bangunan dan kemampuannya dalam menghadapi cuaca buruk. Di sisi lain, curah hujan beku, seperti salju dan hujan es, juga akan mempengaruhi integritas eksterior bangunan.

Arah dan Kecepatan Angin

Angin adalah pergerakan udara dan merupakan faktor penting dalam merancang bangunan. Daerah yang sering terkena angin kencang membutuhkan struktur yang lebih kuat guna menjaga stabilitas dan keamanan bangunan.

Angin kencang juga akan mempengaruhi sistem ventilasi bangunan, serta pemasangan turbin angin dan panel surya untuk memanfaatkan energi terbarukan.

Penyinaran Matahari

Sinar matahari adalah cahaya yang dipancarkan oleh matahari dan memiliki peran penting dalam orientasi dan desain bangunan.

Bangunan yang tidak terarah dengan baik tidak akan memanfaatkan pencahayaan alami secara optimal, sehingga suhu di dalamnya bisa terlalu panas atau terlalu dingin. Selain itu, sinar matahari yang cukup juga akan mempengaruhi penempatan panel surya dan sumber energi terbarukan lainnya.

Iklim adalah faktor kompleks yang mempengaruhi desain dan kenyamanan penghuni bangunan. Suhu, curah hujan, angin, dan sinar matahari merupakan faktor utama yang menentukan iklim dan berdampak pada arsitektur bangunan.

Karenanya, diperlukan pendekatan holistik saat membuat analisis dampak iklim pada desain bangunan dan perkotaan. Para arsitek, insinyur, dan profesional desain lainnya harus mempertimbangkan efek langsung dan jangka panjang perubahan iklim pada desain yang mereka hasilkan. 

Iklim dan Arsitektur Kota

Iklim memiliki pengaruh tidak saja terhadap bangunan namun secara kompleks meliputi perencanaan perkotaan, dan desain permukiman, serta dapat memicu strategi untuk meningkatkan efisiensi kenyamanan termal, baik di luar maupun di dalam ruangan.

Sebaliknya, lingkungan yang terbentuk karena adanya bangunan dan gedung perkotaan, memiliki dampak terhadap perubahan iklim lokal dan regional, yang pada gilirannya dapat memengaruhi kenyamanan dan kesehatan para penduduknya.

Hal ini tentu mendorong perlunya pertimbangan lebih lanjut dalam desain dan perencanaan serta strategi bangunan perkotaan untuk mengurangi dampak yang tidak diinginkan dari perubahan iklim yang terjadi kemudian.

Jika kita tidak terus mempertimbangkan faktor iklim tersebut, pada daerah seperti kota-kota tropis, konsekuensinya adalah potensi risiko kematian berlebihan akibat gelombang panas, penurunan tingkat kenyamanan, peningkatan biaya pendinginan bangunan, dan masalah banjir yang parah, serta dampak buruk lainnya.

Beberapa hal  terkait perencaan kota terkait dengan timbal balik terhadap iklim sebagai berikut.

1. Desain Bangunan dan Efisiensi Energi

Iklim setempat secara langsung mempengaruhi desain bangunan, termasuk orientasi, bentuk, dan materialnya. Di iklim panas, misalnya, bangunan dapat menggabungkan perangkat peneduh dan sistem ventilasi alami untuk mengurangi ketergantungan pada pendinginan mekanis.

Di iklim dingin, bangunan dirancang untuk memaksimalkan pemanfaatan sinar matahari dan memasukkan isolasi untuk meminimalkan kehilangan panas. Perencanaan perkotaan mempertimbangkan faktor-faktor ini untuk mempromosikan bangunan yang efisien energi yang sesuai untuk iklim setempat.

2. Efek Kubah Panas Perkotaan

Kubah panas perkotaan
Gambar: https://www.climatecentral.org

Efek kubah panas perkotaan merujuk pada fenomena di mana kota mengalami suhu yang lebih tinggi dibandingkan dengan daerah pedesaan di sekitarnya. Efek ini terutama disebabkan oleh konsentrasi bangunan, jalan, dan material yang menyerap panas, serta kurangnya vegetasi.
Perencanaan perkotaan bertujuan untuk mengurangi efek pulau panas perkotaan melalui strategi seperti menggabungkan ruang hijau, meningkatkan tutupan vegetasi, menerapkan material atap dan paving yang dingin, dan mengoptimalkan tata letak bangunan untuk meningkatkan ventilasi alami dan peneduh.

3. Kenyamanan dan Ruang Publik di Luar Ruangan

Iklim sangat mempengaruhi kegunaan dan kenyamanan ruang publik di dalam kota.

Perencanaan perkotaan mempertimbangkan iklim setempat untuk merancang taman, alun-alun, dan area luar lainnya yang memberikan peneduh, perlindungan dari angin, dan fasilitas yang sesuai dengan kondisi cuaca yang dominan.

Pertimbangan iklim juga mempengaruhi desain jalan yang ramah bagi pejalan kaki, trotoar, dan jalur sepeda, memastikan kenyamanan dan keamanan bagi penduduk.

4. Pengelolaan Air

Kondisi iklim mempengaruhi ketersediaan air, pola curah hujan, dan potensi terjadinya peristiwa cuaca ekstrem seperti badai dan banjir.

Perencanaan perkotaan mencakup strategi pengelolaan air yang efektif, termasuk sistem drainase air hujan, pengelolaan dataran banjir, dan sistem pasokan air yang berkelanjutan. Hal ini membantu mengurangi dampak risiko terkait iklim dan memastikan ketangguhan kota.

5. Transportasi dan Mobilitas

Kondisi iklim dapat mempengaruhi sistem transportasi dan mobilitas di dalam kota.

Di daerah dengan suhu ekstrem atau cuaca dingin, perencanaan perkotaan mempertimbangkan penyediaan area tunggu yang teduh, fasilitas transportasi publik dengan pengaturan iklim, dan trotoar pejalan kaki yang tercover.

Selain itu, perencanaan untuk pilihan transportasi berkelanjutan seperti berjalan kaki, bersepeda, dan transportasi umum membantu mengurangi emisi gas rumah kaca dan beradaptasi dengan perubahan kondisi iklim.

6. Ketahanan dan Adaptasi

Perubahan iklim menghadirkan tantangan signifikan bagi kota, termasuk peningkatan frekuensi dan intensitas peristiwa cuaca ekstrem.

Perencanaan perkotaan memainkan peran penting dalam meningkatkan ketahanan dan kapasitas adaptif kota dengan menggabungkan proyeksi perubahan iklim dan mempertimbangkan langkah-langkah seperti peningkatan infrastruktur, zonasi penggunaan lahan, dan strategi manajemen keadaan darurat.

Arsitektur Bangunan dan Rejim Iklim

Iklim Tropis

Iklim tropis ditandai dengan kondisi panas dan lembap. Ini umumnya ditemukan dalam sebuah pita hingga lintang 10-15° di utara dan selatan khatulistiwa, yang mencakup sebagian besar negara berkembang atau negara-negara Dunia Ketiga.

• Klasifikasi Iklim Menurut Koppen, Indonesia Masuk Tipe Apa?
• 10 Kota Terpanas dan Terdingin di Indonesia serta Ciri Iklimnya Berdasarkan Catatan Terbaru
• Mengenal Paleoklimatologi dalam Rekonstruksi Perubahan Iklim

Di negara-negara ini, mayoritas penduduk tidak mampu membeli solusi modern seperti penggunaan AC untuk mengatasi cekaman kondisi iklim. Oleh karena itu, solusi untuk masalah iklim dalam lingkungan yang dibangun haruslah terjangkau dan mengoptimalkan respon bangunan terhadap iklim. 

Wilayah dengan iklim panas dan lembap dapat dibagi menjadi berbagai zona, tetapi ada beberapa karakteristik iklim umum yang berlaku untuk menciptakan lingkungan yang nyaman. 

Salah satunya adalah suhu udara ambien yang tinggi sepanjang tahun, dengan suhu rata-rata sekitar 27°C dan variasi bulanan hanya sekitar 1-3°C. Rentang suhu harian yang sempit sekitar 6-10°C dan suhu maksimum rata-rata sekitar 30°C memberikan sedikit kenyamanan bagi penduduk di daerah ini. 

Curah hujan rata-rata berkisar antara 200 hingga 600 mm per bulan, yang sering menyebabkan banjir yang merusak infrastruktur dan mengganggu mobilitas di kota dan perkotaan. Radiasi matahari juga bisa sangat intens di hari-hari cerah, dan pada hari-hari dengan radiasi difus tinggi, terdapat variasi jam yang signifikan.

Contoh rumah modern tropis di Jakarta
Gambar: https://indonesiadesign.com/

Strategi yang paling efektif untuk mengurangi tekanan iklim bagi penduduk di wilayah panas dan lembap adalah mengurangi penerimaan radiasi matahari, menyediakan ventilasi atau memaksimalkan ventilasi yang ada, dan mengurangi bahaya yang dapat timbul dari banjir. 

Saat mendesain di daerah tropis, jenis jendela yang digunakan dan penempatannya sangatlah penting. Dengan menempatkan jendela secara cermat, tingkat kenyamanan termal yang ideal dapat dicapai. Kelembaban juga perlu diturunkan untuk mengurangi ketidaknyamanan.

Iklim Sedang

Daerah dengan iklim sedang menghadapi curah hujan sedang, musim panas yang sejuk hingga hangat, dan musim dingin yang sejuk hingga dingin.

Saat mendesain untuk wilayah ini, desain pasif harus bertujuan untuk menolak panas matahari di musim panas dan mengumpulkan, menyimpan, dan mendistribusikan energi matahari di musim dingin.  

Contoh rumah dengan konsep pasif desain pada daerah dengan ciri iklim sedang
Gambar: https://www.yourhome.gov.au/

Di belahan bumi utara, jumlah jendela di sisi utara bangunan dikurangi. Hanya ada jendela kecil yang terletak di fasad utara yang terisolasi dengan baik untuk memberikan pencahayaan alami sambil menghindari kehilangan panas.

Jendela besar yang berlapis kaca biasanya terletak di bagian selatan hunian untuk memungkinkan pemanasan matahari pasif pada musim dingin yang berkontribusi pada penghematan energi yang signifikan.

Solusi yang sama juga berdampak positif terhadap pencahayaan interior selama musim dingin, yang merupakan isu kritis untuk kesejahteraan penghuni di iklim sedang dan lintang lebih tinggi.

Iklim Dingin

Beberapa karakteristik iklim dingin yang harus diingat oleh para desainer antara lain:

• Suhu Rendah: Arsitek perlu memastikan bahwa bangunannya terinsulasi dengan baik untuk mempertahankan suhu dalam ruangan yang layak huni. Strategi desain pasif lainnya seperti orientasi bangunan dan penempatan jendela juga dapat membantu dalam hal ini.
• Kelembaban: Ada dua jenis iklim dingin - dingin kering dan dingin lembab. Kriteria ini harus diingat saat merancang.
• Curah hujan (hujan dan salju): Sering kali, iklim yang lebih dingin dikaitkan dengan hujan lebat dan salju. Desainer harus memastikan bahwa atap mereka tahan terhadap beban ekstra salju dan mengatasi kebocoran.
• Angin: Daerah dengan angin kencang sering membutuhkan penghalang angin dan penyangga untuk mengurangi tekanan angin.

Konsep desain pasif untuk rumah pada rejim iklim dingin di belahan bumi utara
Gambar: https://www.novatr.com

Penyerapan sinar matahari yang optimal sangat penting untuk kenyamanan termal di iklim dingin. Inilah sebabnya mengapa proyek harus diorientasikan sedemikian rupa sehingga memanfaatkan matahari sepenuhnya selama musim panas dan musim dingin.

Untuk iklim dingin di bumi belahan utara, bangunan yang memanjang sepanjang sumbu timur-barat, akan mendapat tambahan penyerapan sinar matahari di sisi selatan selama musim dingin.

Ini dapat mengatasi suhu rendah adalah dengan memaksimalkan perolehan panas di sisi selatan pada siang hari.

Di iklim dingin dengan kebutuhan pemanasan tinggi, massa termal yang tinggi dapat mendukung pemanasan pasif.

Misalnya, dinding Trombe yang diletakkan di depan jendela yang menghadap ke selatan dapat menyerap radiasi matahari pada siang hari dan kemudian melepaskannya kembali secara perlahan ke ruang tertutup pada malam hari.

Bahan umum lainnya yang digunakan termasuk beton, batu bata, dan ubin. Bahan-bahan ini memiliki massa termal yang tinggi dan dapat menyerap dan menyimpan panas di siang hari dan memancarkannya saat suhu turun di sore hari sepanjang malam.

Terakhir, estetika harus diingat saat mendesain untuk iklim dingin. Rancangan bangunan harus mencerminkan lingkungannya dan disesuaikan dengan kebutuhan unik iklim dingin.

Ini biasanya mencakup peningkatan insulasi, jendela dan pintu yang dapat dioperasikan, dan elemen lain yang membantu meminimalkan kehilangan panas. Menggunakan material alami, seperti kayu dan batu, juga dapat membantu menciptakan suasana hangat dan mengundang meski suhu di luar dingin.

Iklim Kering

Kurangnya curah hujan, kelembaban rendah, dan suhu hangat mencirikan iklim kering. Karena kondisi lingkungannya yang unik, desain bangunan di iklim kering memerlukan perhatian khusus pada berbagai faktor. 

Teknik pendinginan pasif untuk meningkatkan kinerja termal dan menurunkan konsumsi energi pada bangunan tempat tinggal di iklim panas dan gersang
Gambar: https://www.novatr.com

Salah satu pertimbangan utama adalah kebutuhan untuk mengurangi jumlah panas yang masuk ke dalam gedung. Untuk melakukan ini, bahan dan teknik konstruksi yang tepat harus digunakan untuk memberikan keteduhan dan insulasi yang cukup pada bangunan.

Penggunaan alat peneduh seperti overhang dan awning sangat dianjurkan untuk membatasi sinar matahari langsung mengenai jendela bangunan. Strategi lain, seperti penggunaan material berwarna terang, juga dapat membantu meminimalkan jumlah panas yang masuk ke dalam gedung.

Selain itu, bahan yang digunakan untuk membangun bangunan harus tahan terhadap kondisi iklim yang intens, seperti suhu tinggi dan angin kencang. Sirkulasi udara juga harus diperhatikan, karena kurangnya kelembapan dapat menyebabkan lingkungan yang tidak nyaman di dalam rumah.

Unsur-unsur lain dari desain bangunan di iklim kering, seperti menggunakan medan yang ada untuk insulasi alami dan menggabungkan lanskap untuk memberikan pendinginan, harus diperhitungkan. 

Selain itu, air harus digunakan dengan hemat untuk menghemat sumber daya, dan perangkat hemat air, seperti toilet dan keran dengan aliran rendah, harus digabungkan jika memungkinkan.

Referensi

Disadur dan diolah dari:

• Applied climatology: principles and practice/ Russell D. Thompson and Allen Perry
• https://blog.novatr.com
• https://www.researchgate.net/publication/276936877_Bioclimatic_architecture
• https://www.planning.org/blog/9202574/7-ways-to-plan-a-stronger-climate-change-response/
• https://www.architecturaldigest.com/story/climate-change-design-urban-planning
• https://whereisthenorth.com/tag/climate-responsive-architecture

Climate4life.info mendapat sedikit keuntungan dari penayangan iklan dan digunakan untuk operasional blog ini.

Jika menurut anda artikel ini bermanfaat, maukah mentraktir kami secangkir kopi melalu "trakteer id"?