ISU-ISU SENI BINA TROPIKA: PENGABAIAN ASPEK REKABENTUK BERTERASKAN IKLIM PUNCA KEPADA MASALAH PENINGKATAN SUHU DALAM BANGUNAN YANG KETERLALUAN

 1.0 Pengenalan

Kita amat berbangga dengan kepesatan pembangunan negara dewasa ini. Bandar-bandar baru muncul di sana-sini. Bangunan-bangunan pencakar langit hampir-hampir memenuhi keseluruhan kawasan utama bandar-bandar besar seperti Kuala Lumpur, Johor Baharu, Pulau Pinang dan Shah Alam. Istilah-istilah baru seperti "intelligent building", "high-tech" diperkenalkan oleh para professional bagi menggambarkan kecanggihan rekaan baru. Taman-taman perumahan baru dibina di kawasan persekitaran bandar-bandar besar dan kecil. Namun pada asasnya kebanyakan bangunan-bangunan baru ini masih kurang diterapkan dengan ciri-ciri keikliman dan penjimatan tenaga. Cahaya semulajadi kurang dimanfaatkan pada waktu siang di dalam bangunan terutamanya bangunan pejabat dan kommersial untuk mengurangkan penggantungan kepada tenaga elektrik, banyak bangunan kaca tanpa peneduh dan terdedah terus kepada sinar matahari langsung, bahan-bahan yang menyerap dan menyimpan haba digunakan dengan sewenang-wenangnya tanpa penerapan kaedah penebatan yang berkesan, penghawa dingin digunakan sepenuhnya walaupun pada kawasan yang tidak kritikal dan tidak perlu kawalan aktif seratus peratus. Contoh-contoh ini menggambarkan betapa penekanan terhadap rekabentuk berteraskan iklim kurang diambil perhatian dan kemungkinan para arkitek sendiri tidak memahami dengan baik aspek penting ini. Kita sememangnya telah terlalu banyak menciplak rekabentuk bangunan dari negara luar tanpa membuat kajian tentang kesesuaiannya dengan iklim dan persekitaran negara ini terlebih dahulu.

Dalam konteks perumahan pula kita sering diajukan dengan rungutan orang ramai yang mengatakan "berehat di bawah pokok pada waktu tengah hari terasa lebih selesa daripada berehat di dalam rumah barunya". Keadaan ini memang ada benarnya kerana penekanan terhadap "Rekabentuk Berteraskan Iklim" juga kurang diberi perhatian dalam rekabentuk rumah di negara kita. Suhu dalaman sesetengah rumah kita terasa seolah-olah seperti ketuhar yang sedang mambakar roti pada waktu siang. Kipas angin terpaksa berputar 24 jam untuk mengurangkan kesan bahang panas ini. Kita kini lebih terpengaruh dengan rekabentuk dan bahan binaan baru yang kononnya lebih tahan lama tanpa menilai kesan sampingan yang dihasilkannya seperti peningkatan suhu dalaman secara keterlaluan. Rumah-rumah kampung yang dahulunya menggunakan atap nipah, rumbia atau genting tanah liat kini tidak juga ketinggalan telah digantikan dengan atap besi berombak (zing), bod simen dan genting konkrit. Sebenarnya kebanyakan bahan-bahan baru ini merupakan pengalir haba yang baik berbanding dengan bahan-bahan tradisi yang terdiri daripada bahan penebat haba. Di samping itu, faktor lain dalam rekabentuk rumah termasuklah penutupan lubang udara kekal pada bahagian bawah dan atas tingkap serta bahagian gabel bumbung; pengecilan sais tingkap, ketinggian lantai ke bumbung yang semakin rendah, orientasi bangunan yang salah dan faktor-faktor luaran seumpama penambahan keluasan kawasan berkonkrit serta pengurangan kawasan berumput dan berpokok juga turut memburukkan lagi keadaan ini. Terdapat juga pereka bentuk yang mengambil jalan pintas dengan langsung tidak mengambil kira kesan faktor iklim terhadap bangunan seperti kesan orientasi terhadap peningkatan haba matahari, menggunakan sebarang bahan binaan tanpa mengira nilai-nilai keberkesanannya dalam menangkis kemasukan haba dan elemen iklim lain. Sekiranya timbul masalah kepanasan, pendingin udara digunakan untuk mengatasinya tanpa mengambil kira keberkesanan kos tenaganya.

2.0 Faktor-faktor yang menyebabkan peningkatan suhu dalaman

Ketidakselesaan di dalam bangunan di negara kita sebahagian besarnya berpunca daripada peningkatan suhu dalaman yang terlalu tinggi dan ditambah pula oleh kadar kelembapan udara yang sememangnya telah tinggi. Badan kita akan merasa panas dan kulit kita terasa lekit berpeluh dan seterusnya melahirkan rasa rimas dan tidak selesa untuk berpakaian. Untuk memudahkan kita memahami dan meneliti masalah peningkatan suhu dalaman secara keterlaluan, eloklah kita teliti secara ringkas faktor-faktor yang menyebabkan peningkatan suhu ini. Lazimnya di negara kita suhu di dalam bangunan memang akan meningkat beberapa darjah lebih tinggi daripada suhu di luar bangunan oleh beberapa faktor seperti berikut:

i. Tambahan haba oleh kepanasan dari badan penghuni

ii. Tambahan haba oleh lampu dan peralatan elektrik dan mekanikal

iii. Haba bahangan dan konduksi dari luar menerusi dinding dan bumbung bangunan

iv. Haba matahari yang masuk menerusi tingkap dan bukaan

v. Haba perolakan oleh udara panas dari luar

Rajah 1 menunjukkan secara grafik faktor-faktor yang mempengaruhi tambahan haba dalamam sesebuah bangunan. Peningkatan suhu oleh punca (i), (ii) dan (v) agak sukar untuk dikawal sepenuhnya menerusi kaedah rekabentuk berbanding dengan punca (iii) dan (iv) yang sepatutnya boleh dikawal menerusi kaedah ini. Di Malaysia, peningkatan suhu dalaman pada waktu siang hari dalam purata 2 hingga 4 darjah Celcius adalah lumrah.. Peningkatan sebanyak ini lazimnya dapat diredakan dengan kaedah pengudaraan semula jadi atau bantuan penggunaan kipas angin. Aliran udara di dalam bangunan pada tahap kelajuan di antara 0.1 m/s hingga 1.5 m/s akan dapat memberi keselesaan sekiranya kelembapan udara berada di bawah kadar 78% (kelembapan relatif) dan suhu udara maksimum luar berada pada sekitar 28⁰C hingga 32⁰C . Alir udara oleh angin semulajadi atau buatan akan menyebabkan proses sejatan bertambah aktif, kelekitan kulit akan berkurangan dan seterusnya keselesaan akan dapat dicapai walaupun penurunan suhu tidak dapat dilakukan.

 

Rajah 1: Faktor-faktor yang mempengaruhi tambahan haba dalaman

Daripada segi rekabentuk, terdapat 2 punca utama kesalahan yang akan menyebabkan peningkatan suhu dalaman yang keterlaluan, iaitu:

i. Salah orientasi

ii. Salah pilih bahan dan rekabantuk

Anehnya kedua-dua kesalahan ini tidak dianggap serius, walhal kedua-duanya merupakan punca utama peningkatan suhu yang keterlaluan dalam bangunan. Kedua-dua kesalahan ini akan menyebabkan penigkatan suhu oleh tambahan haba secara (iii) dan (iv) dan sepatutnya boleh dikawal oleh perekabentuk bangunan dengan mudah. Sekiranya orientasi bangunan tidak betul dan bahan serta binaan jenis penyerap dan penyimpan haba digunakan, komponen tambahan haba matahari, aliran masuk haba secara bahangan dan konduksi akan bertambah dan seterusnya suhu dalaman akan meningkat melampui kelaziman. Peningkatan melebihi 4 hingga 10 darjah Celcius di atas aras suhu luar amat sukar untuk diredakan dengan kaedah semulajadi seperti tiupan angin ataupun bantuan kipas angin. Hanya penghawa dingin sahaja yang akan dapat menyelesaikan kesemua masalah ini. Walaubagaimanapun, penggunaaan penghawa dingin dalam keadaan seperti ini amat membebankan pengguna kerana bil elektriknya tentulah tinggi. Pembaziran tenaga yang disebabkan oleh pendekatan rekabentuk yang tidak tepat tidak sepatutnya dibebankan kepada pengguna tetapi sepatutnya dipertanggung jawabkan kepada pereka bentuk (Arkitek).

3.1 Salah Pilih Bahan Binaan

Suhu dalam bangunan pada waktu malam berkemungkinan akan kekal tinggi walaupun sumber utama haba iaitu matahari telahpun tiada. Hal ini terjadi kerana haba yang tersimpan pada bahan dinding dan bumbung pada waktu siang akan dipancarkan semula ke dalam ruang dalaman pula pada waktu malam. Keadaan ini menyebabkan ketidakselesaan di dalam bangunan kekal berpanjangan dari waktu siang hinggalah ke malam. Keadaan ini sepatutnya tidak berlaku sekiranya bahan bumbung dan dinding dipilih daripada bahan yang tidak menyimpan haba. Bahan-bahan seperti blok konkrit untuk dinding dan genting konkrit lebih banyak menyimpan haba jika dibandingkan dengan bata dan genting yang dipererbuat daripada tanah liat. Bahan-bahan daripada keluli untuk bumbung pula merupakan pengalir haba yang baik yang berupaya mengalirkan haba matahari kedalam ruang dalam bangunan dengan cepat. Penebatan yang sempurna diperlukan untuk menghalang pengaliran haba melalui bahan bumbung seperti ini. Jadual 1 meyenaraikan nilai U (ketransmitan udara ke udara) beberapa bahan-bahan binaan utama sebagai perbandingan. Semakin rendah nilai U sesuatu bahan dan binaan, semakin baik nilai penebatannya dan semakin baik kualiti pencegahan kemasukan habanya. Evans (1980) mencadangkan had nilai U bagi bumbung di negara beriklim panas ialah di antara 0.7 hingga 1.1 W/m²dar.C dan bagi dinding di sekitar 2.0 hingga 2.8 W/m²dar.C.

                        Jadual 1: Nilai U untuk beberapa bahan binaan utama

BAHAN BINAAN (dinding)	NILAI U (W/m2dar.C)
Blok konkrit, 203 mm, berplaster, 15 mm	3.2
Bata tanah liat, 215 mm, berplaster, 15 mm	2.3
Bata tanah liat, 215 mm dengan serat papan 13 mm di atas kasau di bahagian dalam dinding	1.19
BAHAN BINAAN (bumbung curam)	NILAI U (W/m2dar.C)
Kepingan besi berombak	7.95
Kepingan besi berombak + serat papan 13 mm	1.3
Genting tanah liat merah + serat papan 13 mm + kerajang aluminium	0.82

                      * Nilai anggaran dikira dalam kedaan malar dengan mengabaikan aliran haba berkala

                        Sumber : Koenigsberger (1976), Evans (1980), McMullan (1993)

3.2 Salah Orientasi

Sekiranya bangunan dibina dengan mengabaikan orientasi kearah matahari, tambahan haba matahari pula akan berlaku dan suhu dalaman akan meningkat lebih tinggi lagi. Dewasa ini terdapat banyak bangunan yang sengaja dibina dengan fasad panjangnya menghadap arah barat dan timur serta dengan bukaan dinding berkaca yang luas pada bahagian ini. Rajah laluan matahari untuk negara ini menghendaki bangunan menghalakan fasad yang panjang ke arah utara-selatan dan fasad pendek ke arah timur-barat. Tujuan utama kaedah ini ialah untuk mengurangkan pendedahan kepada sinar terus matahari. Orientasi salah dengan menidakkan kesan geomeri laluan matahari terhadap tambahan haba matahari sepatutnya dihindarkan. Sekiranya tiada pilihan lain yang boleh dilakukan dan pereka bentuk terpaksa menghadapai keadaan seperti ini, kaedah pencegahan seperti penyediaan alat peneduhan dan penebatan yang mencukupi perlulah disediakan. Di samping kesan haba matahari terhadap dinding dan bumbung, kesan "rumah kaca" juga akan berlaku kepada bangunan berdinding kaca yang terdedah terus kepada sinaran matahari langsung iaitu apabila sinar gelombang panjang matahari yang terperangkap di dalam bangunan tidak dapat keluar dan menyebabkan peningkatan suhu dalaman dengan berlipat ganda. Sebagai perbandingan, Rajah 2 menunjukan dua buah bangunan yang sama konfigurasinya tetapi orientasinya bertentangan (orientasi bangunan A terhadap matahari adalah salah dan orientasi bangunan B adalah betul). Seterusnya pengiraan mudah jumlah penerimaan haba matari antara kedua-dua bangunan dikemukakan untuk perbandingan

Rajah 2: Perbandingan orientasi berdasarkan matahari yang bertentangan antara dua buah bangunan yang sama konfigurasinya

 

Rajah 3: Keamatan sinar matahari yang menimpa permukaan dinding pada garis lintang 5⁰

Sumber: Evans(1980)

Berpandukan kepada Rajah 2 & Rajah 3, jumlah sinaran yang meninimpa dinding selatan dan barat bangunan A dan B dalam bulan Mac dan September adalah seperti di bawah:

Bangunan A:

DINDING UTARA DAN SELATAN

Keamatan sinaran matahari (G) = 98 W/m²

Jumlah sinaran yang menimpa dinding = 98 x 1 x 2 = 196 W/m²

DINDING TIMUR DAN BARAT

Keamatan sinaran matahari (G) = 650 W/m²

Jumlah sinaran yang menimpa dinding = 650 x 3 x 2 = 3900 W/m²

Jumlah sinaran yang diterima oleh dinding utara, selatan, timur dan barat bangunan A = 196 + 3900 = 4096 W

Bangunan B:

DINDING UTARA DAN SELATAN

Keamatan sinaran matahari (G) = 98 W/m²

Jumlah sinaran yang menimpa dinding = 98 x 3 x 2 = 588 W/m²

DINDING TIMUR DAN BARAT

Keamatan sinaran matahari (G) = 650 W/m²

Jumlah sinaran yang menimpa dinding = 650 x 1 x 2 = 1300 W/m²

Jumlah sinaran yang diterima oleh dinding utara, selatan, timur dan barat bangunan B = 588 + 1300 = 1888 W

Oleh itu jumlah haba yang diterima oleh bangunan A melebihi bangunan B sebanyak 4096-1888 = 2208 W.

Pengiraan mudah contoh bangunan di atas jelas menunjukkan bahawa bangunan yang orientasinya salah akan menerima tambahan haba melebihi dua kali ganda daripada bangunan yang betul orientasinya. Sekiranya bangunan A dilengkapi pula dengan tingkap kaca pada sisi timur dan barat, sebahagian besar haba matahari yang mengenai tingkap akan masuk ke dalam ruang tanpa halangan. Keadaan ini bertambah rumit lagi apabila kesan "rumah kaca" juga akan berlaku akibat tersekatnya sinaran gelombang panjang untuk keluar oleh kaca tingkap. Peningkatan suhu dalaman yang berlipat ganda tingginya hasil daripada kesan salah orientasi dan salah penggunaan kaca tingkap akan menyebabkan tenaga penghawa dingin diperlukan untuk menurunkan suhu ketahap yang selesa kepada penghuni bangunan sekiranya penghawa dingin digunakan juga berlipat ganda. Kaedah semulajadi untuk mengurangkan kesan haba mungkin tidak lagi berupaya mengatasi masalah ini dengan berkesan.

Disamping salah orientasi dan salah pemilihan bahan binaan, beberapa aspek rekabentuk yang sepatutnya boleh dikawal oleh perekabentuk termasuklah penutupan lubang-lubang udara kekal pada bahagian bawah dan atas tingkap serta pada bahagian gabel bumbung juga merupakan punca kepada kurangnya aliran udara semulajadi yang amat diperlukan untuk mengimbangi kesan peningkatan suhu. Sesetengah bangunan baru tidak langsung disediakan dengan lubang udara kekal pada bahagian atas tingkap disamping mempunyai ketinggian lantai ke siling yang terlalu rendah. Rekabentuk seperti ini sebenarnya tidak sesuai untuk negara beriklim panas dan lembap yang memerlukan banyak bukaan untuk pengudaraan semulajadi. Udara panas yang mempunyai ketumpatan rendah akan naik ke atas secara perolakan dan ia akan keluar menerusi lubang-lubang udara pada bahagian atas walaupun tingkap sebenar telah ditutup. Peroses pengeluaran udara panas dan penggantian dengan udara sejuk dari luar ini dikenali dengan "kesan tingkat". Di samping itu pengudaraan semulajadi hasil kesan tiupan angin akan dapat berfungsi dengan lebih berkesan bagi menggalakkan aliran udara rentas apabila terdapat bukaan yang banyak. Bantuan kipas angin boleh diterapkan apabila angin semulajadi tidak bertiup. Kipas siling dengan pepisau yang panjang didapati lebih berkesan untuk meredakan kesan kepanasan, namun pemasangan kipas siling memerlukan ketinggian lantai ke siling melebihi 3.0 meter. Sekiranya tinggi lantai ke siling terlalu rendah, iaitu di sekitar 2.5 meter, sungguhpun dapat mematuhi kehendak Undang-undang Kecil Bangunan Seragam 1984, namun bahang panas dari bumbung dan siling akan dirasai oleh bahagian atas tubuh iaitu kepala dan keadaan ini menyebabkan keadaan kurang selesa tetap dialami oleh penghuni bangunan. Satu lagi faktor yang menjadi punca peningkatan suhu dalaman yang tidak kurang penting ialah pemilihan warna komponen bangunan. Warna keputih-putihan adalah baik kerana ia kurang menyerap haba berbanding dengan warna-warna gelap yang lain. Oleh itu dinding luar yang dicat dengan warna putih akan dapat membantu mengurangkan serapan haba yang akan disimpan dan dialirkan ke ruang dalam bangunan.

4.0 Rumusan dan Kesimpulan

Perekabentuk bukan sahaja berperanan untuk menghasilkan rekabentuk bangunan yang selesa dan indah dipandang mata, tetapi perlu memainkan peranan dalam menghasilkan bangunan yang selesa untuk dihuni. Untuk menghasilkan bangunan yang selesa didiami di dalam iklim panas-lembap seperti negara kita, pencegahan peningkatan suhu dalaman yang keterlaluan amat penting sekali. Usaha-usaha ke arah ini perlu bermula sejak lukisan bangunan masih lagi berada di atas papan lukisan bukan setelah bangunan siap dibina berserta dengan masalah peningkatan suhu dalaman yang sirius barulah cara mengatasinya difikirkan. "Pencegahan adalah lebih baik daripada merawat sesudah sakit". Ruang-ruang perlu disusun agar keseluruhan orientasi bangunan tidak akan bercanggah dengan aspek pengurangan dedahan bahagian luar bangunan kepada haba terus matahari bagi mengelakkan tambahan haba matahari. Sekiranya orientasi berpandukan matahari tidak dapat dipatuhi, kaedah peneduhan dan penebatan mestilah diterapkan. Aliran udara semulajadi mestilah diutamakan berserta dengan kaedah-kaedah bantuan mudah dan murah seperti kipas angin. Penghawa dingin hanya diterapkan sekiranya kaedah semulajadi tidak dapat berfungsi dengan baik dan untuk ruang-ruang perlu sahaja. Bahan-bahan binaan yang digunakan untuk pembinaan bumbung dan dinding mestilah memiliki nilai U yang rendah dan kaedah penebatan yang mencukupi mestilah sentiasa difikirkan dengan tujuan untuk menurunkan lagi nilai U agar nilai penebatan binaaan bertambah tinggi dan aliran masuk haba kedalam dapat dikurangkan. Akhir sekali sekiranya segala faktor-faktor rekabentuk yang boleh dikawal oleh arkitek dan menjadi punca kepada peningkatan suhu dalaman yang keterlaluan dapat dambil kira diperingkat awal proses rekabentuk, penjimatan kos tenaga akan dapat ditingkatkan dan matlamat akhir iaitu keselesaan penghuni dapat dihasilkan. Faktor-faktor luaran seperti suhu udara yang semakin tinggi akibat keadaan iklim dan cuaca adalah di luar kawalan arkitek perlu ditangani di peringkat negara dan antaranegara. Namunpun begitu, sebagai insan yang cinta kepada persekitaran yang selesa dan nyaman, pembangunan yang dapat mengimbangi keperluan keselesaan manusia perlu ditekankan agar faktor luaran ini juga akan dapat ditangani dengan bijaksana.