Fisika Bangunan, Pengertian dan Kegunaannya dalam Perancangan Bangunan

Fisika Bangunan – Jika kita ingin merancang sebuah bangunan, sangatlah penting bagi kita untuk mempelajari cara merancang bangunan agar nyaman  dihuni, awet dan tahan lama. Dengan memanfaatkan ilmu fisika bangunan, pemakaian energi listrik pada bangunan yang kita rancang akan menjadi lebih efisien. Dimana hal itu akan membuat bangunan kita menjadi ramah lingkungan, karena mampu memanfaatkan energi listrik secara optimal.

Penghematan energi listrik, otomatis akan menjadikan biaya operasional gedung menjadi lebih murah dan terjangkau. Selain itu, pengaplikasian ilmu fisika pada bangunan akan menjadikan bangunan tersebut menjadi hunian yang mendukung kesehatan dan akan mampu meningkatkan produktivitas penghuninya. Hal itu dikarenakan bangunan dirancang dapat optimal memanfaatkan sumber energi yang disediakan oleh alam.

Fisika bangunan merupakan kumpulan ilmu pengetahuan yang digunakan untuk menganalisa dan berfokus untuk mengendalikan fenomena fisika yang memiliki pengaruh pada bangunan dan rancangan arsitektur. Secara sederhana, fisika bangunan mempelajari hal-hal yang berkaitan dengan bahan-bahan bangunan, ventilasi, sistem pengkondisian udara, akustik, perlindungan terhadap bencana, dan pemakaian energi di dalam bangunan.

Menurut sejarah, ilmu ini pertama kali berkembang di Eropa, terutama di Candinavia yang sekarang menjadi dua negara yaitu Norwegia dan Swedia. Ilmu ini sendiri sering disebut dengan nama Fisika Bangunan atau Building Physics, ada juga menyebutnya Ilmu Bangunan atau Science Building.

Hal-hal yang Harus Diperhatikan dalam Fisika Bangunan

Seperti yang telah dijelaskan diatas, ilmu ini berguna untuk mengetahui fenomena-fenmena fisika yang memiliki pengaruh terhadap bangunan. Fenomena fisika ini sangat berhubungan dengan kenyamanan dan indera perasa manusia seperti indera penglihatan, pendengaran, penciuman, dan peraba.

Dengan memperhatikan ke-empat indera manusia tersebut, kita akan dapat mengetahui pengaruh desain bangunan terhadap kenyamanan yang dirasakan manusia di dalam bangunan. Dimana kenyaman itu bisa didapatkan dengan mengendalikan beberapa hal yang akan saya jelaskan lebih lanjut pada tulisan di bawah ini.

1. Pengendalian Suhu

Dengan cara memperhatikan aliran panas yang masuk ke dalam gedung dan yang keluar dari dalam gedung. Kita akan mampu untuk mengatur suhu ruangan sesuai dengan keinginan kita. Dimana hal ini juga berhubungan dengan indera peraba manusia, dimana kondisi bangunan seperti rasa panas dan dingin dapat dirasakan oleh manusia. Perasaan ini biasanya disebabkan oleh interaksi kulit manusia dengan lingkungan melalui media udara.

Dengan mengendalikan suhu, kita akan dapat mengatur temperatur ruangan di dalam gedung sehingga akan meningkatkan kenyamanan, kesehatan, dan produktivitas orang yang berada di dalam bangunan tersebut. Pengaturan temperatur ruangan juga memiliki pengaruh yang besar terhadap ketahanan dan juga terhadap pertumbuhan jamur di dalam ruangan tersebut.

Pengendalian suhu juga sangat dibutuhkan dalam melakukan penghematan energi yang digunakan untuk mengatur suhu seperti AC dan kipas angin. Dengan begitu akan mengurangi dampak lingkungan yang didapat dari pemakaian energi tersebut.

Pemahaman mengenai perpindahan panas perlu diketahui sebagai dasar untuk mengendalikan panas. Sebagai contoh perpindahan panas melalui udara, perpindahan panas melalui dinding atau selubung bangunan, dan radiasi sinar matahari yang menambah panas di dalam gedung. Jika sudah mampu memahaminya, maka kita akan dengan mudah mengendalikan suhu bangunan.

Gambar di atas menunjukkan sebuah taman yang ditumbuhi banyak tanaman kaktus. Padahal taman tersebut berlokasi di Singapura, yang bukan merupakan habitat asli dari tanaman tersebut. Tidak hanya itu, di dalam bangunan tersebut juga terdapat berbagai tanaman yang berasal dari dataran tinggi tropis yang tumbuh dengan subur dan indah menghiasi taman tersebut.

Semuanya bisa terjadi, karena bangunan ini dirancang dengan memperhatikan kebutuhan suhu setiap tanaman. Bangunan ini berbentuk kubah yang seluruhnya dibuat dari kaca. Bukan sembarang kaca, kaca yang digunakan dirancang khusus agar mampu meneruskan sinar ultraviolet dan mampu mencegah panas matahari masuk ke dalam bangunan.

2. Pengendalian Kelembaban

Dalam mengatasi jamur dan bau dalam ruangan, perlu diperhatikan pengaruh kelembaban yang menjadi faktor utama berkembang biak nya jamur di suatu tempat. Semakin lembab suatu tempat maka semakin banyak kandungan molekul air di tempat itu.

Dimana hal ini akan menimbulkan berbagai permasalahan bau dikarenakan interaksi molekul air dengan benda-benda di dalam ruangan. Misalkan interaksi air dengan besi yang akan menimbulkan karat, inilah alasan mengapa di setiap ruangan komputer biasanya dipasangi AC.

Kelembaban bisa berasal dari berbagai hal misalnya dari air hujan, salju, air tanah, uap air, atau dari kandungan air di dalam bangunan. Jadi, sebuah gedung yang memiliki kelembaban yang tinggi menandakan terjadinya penurunan kualitas bangunan.

Kelembaban adalah banyaknya kandungan air di dalam udara, terdapat 2 jenis kelembaban yang biasa digunakan.

Pertama, Humiditas Spesifik (Spesific Humidity) adalah besarnya massa uap yang tekandung di dalam campuran setiap massa udara dalam campuran.

Kedua, Humiditas Relatif (Relatif Humidity) adalah Perbandingan antara nilai tekanan uap dan tekanan uap saturasi pada kondisi dimana besarnya suhu dan tekanan total sama.

3. Aliran Udara

Sirkulasi udara pada sebuah bangunan memiliki dampak yang besar dalam membawa debu, kotoran, panas, suara, dan molekul air ke dalam bangunan. Oleh sebab itu sangatlah penting untuk melakukan pengendalian aliran udara pada sebuah bangunan. Karena hal tersebut mampu meningkatkan kenyamanan, mencegah debu dan kotoran masuk, dan mengoptimalkan penggunaan energi untuk mengatur aliran udara.

Perpindahan aliran udara biasanya dipengaruhi oleh suhu lingkungan. Udara akan bergerak jika terdapat perbedaan tekanan antara tekanan di luar bangunan dan di dalam bangunan. Pergerakan aliran udara ini kita bisa atur dengan mengatur letak ventilasi udara atau dengan menembahkan ventilasi buatan seperti air conditioner (AC) jika memang diperlukan.

Sebagaimana yang ditunjukkan oleh gambar diatas, sebuah masjid yang dibangun dengan banyak lubang udara agar udara dari luar masjid mampu masuk ke dalam masjid. Hal ini karena masjid berada di daerah perbukitan sehingga udara yang masuk ke dalam masjid mampu menjadikan masjid ini terasa lebih sejuk dan nyaman.

4. Iklim Lingkungan

Dapat kita amati bersama bahwa disetiap negara atau daerah memilki bentuk bangunan yang berbeda-beda. Salah satu faktor yang mempengaruhi hal itu adalah iklim di daerah tersebut. Desain bangunan biasanya disesuaikan dengan memperhatikan kondisi iklim lingkungan seperti bangunan di wilayah tropis yang hanya memiliki musim hujan dan panas yang banyak memiliki ventilasi.

Berbeda dengan negara yang memiliki musim salju, dimana bangunan dibuat lebih tertutup agar mampu melewati musim salju yang dingin.

Tidak hanya itu resiko terjadinya bencana alam seperti banjir, gempa, angin topan akan menyebabkan bentuk bangunan berubah menyesuaikan kondisi lingkungan tempat bangunan itu dibangun.

5. Akustik

Manusia merasakan suhu melalui indera peraba dan merasakan bau melalui indera penciuman, yang semuanya itu dapat dibuat terasa nyaman dengan mengendalikan suhu, kelembaban, dan aliran udara pada bangunan. Selain itu juga terdapat indera pendegaran yang juga merupakan salah satu hal yang penting untuk diperhatikan agar bangunan memiliki akustik ruang yang bagus.

Akustik ruang sangat dibutuhkan pada bangunan yang membutuhkan pengendalian bising agar dapat berkomunikasi secara secara langsung dengan suara. Seperti di gedung pertemuan, teater, ruang kelas dan hampir di setiap banguan yang dibuat sebagai tempat berkumpul.

Akustik ruang mempelajari dari mana suara itu muncul, bagaimana perjalanan suara tersebut, dan bagaimana suara tersebut didengar oleh telinga manuusia. Sebagai contoh, bangunan yang berada di tepi jalan raya akan mengalami gangguan yang timbul dari suara kendaraan bermotor, sehingga dibutuhkan barrier agar perjalanan suara tersebut terpotong, sehingga manusia di dalam gedung tidak mendengar suara bising dari mobil dan motor yang melintas.

6. Pencahayaan

Pencahayaan sangat erat hubungannya dengan kenyamanan visual atau indera penglihatan manusia yaitu mata. Dimana juga terdapat standarisasi nilai iluminasi pada bangunan yang mengatur besarnya penggunaan cahaya pada berbagai macam bangunan. Semisal pada bangunan yang diperuntukkan sebagai tempat belajar mengajar, membutuhkan pencahayaan yang agar murid dapat melihat dengan jelas tulisan di papan dan mampu mebaca dan menulis dengan baik.

Sumber cahaya sendiri terbagi menjadi dua, yaitu pencahayaan buatan dan alami. Pencahayaan buatan berasal dari lampu, sedangkan pencahayaan alami berasal dari sinar matahari. Penggunaan sinar matahari akan mampu menghemat listrik, karenanya bentuk bangunan yang terbuka akan mampu dengan optimal memanfaatkan cahaya matahari, tapi perlu diingat bahwa cahaya matahari juga berpengaruh terhadap suhu di dalam ruangan.

Penggunaan lampu juga perlu diatur agar dapat digunakan secara efisien. Mulai dari mengatur letak lampu, sudut kemiringan lampu, daya lampu, iluminasi lampu, dan jumlah lampu. Dimana kesemuanya itu akan membuat lampu dapat digunakan secara optimal dan tidak menghabiskan banyak energi listrik.