Perpustakaan Digital ITB

Dalam menghadapi fenomena perubahan iklim pada masa kini, desain arsitektur tidak lagi hanya bertumpu pada upaya pencegahan melainkan juga penanggulangan. Krisis pendinginan adalah salah satu dampak perubahan iklim yang harus ditanggulangi, dimana pendinginan atau penghawaan buatan seperti Air Conditioner (AC) menjadi kebutuhan untuk kenyamanan termal. Krisis pendinginan bersifat signifikan untuk negara berkembang di iklim tropis yang menerima lebih banyak sinar matahari seperti Indonesia. Di Jakarta sendiri pembangunan yang bersifat padat (densifikasi) menciptakan fenomena Urban Heat Island (UHI) yang menciptakan peningkatan temperatur pada kota yang padat dibandingkan dengan wilayah pedesaan, dan berpotensi menjadi semakin parah akibat perubahan iklim. Rusunawa adalah bentuk pemukiman memadat vertikal di kota sebagai solusi dari kurangnya hunian yang layak khususnya untuk Masyarakat Berpenghasilan Rendah dan tidak terhindarkan dari dampak UHI. Berbagai Post-occupancy Evaluation menunjukkan isu pendinginan yang dirasakan penghuni rusunawa yang berusaha ditanggulangi dengan pemasangan AC maupun isu lainnya seperti pencahayaan alami. Dalam contoh studi rusunawa Pengadegan, isu ini bersifat kritis karena penggunaan AC berpotensi membebani penghuni—Masyarakat Berpenghasilan Rendah—yang memiliki keterbatasan ekonomi. Tetapi pemasangan tersebut tidak dapat terhindarkan, karena ketiadaan AC dapat menciptakan ketidaknyamanan termal pada penghuni. Dengan demikian tercipta urgensi untuk mengurangi biaya operasional penggunaan AC dalam menanggulangi krisis pendinginan khususnya pada Rusunawa Pengadegan di Jakarta, dengan tetap memperhatikan isu lainnya seperti pencahayaan alami dan efisiensi lahan. Optimisasi desain pasif—orientasi, massa bangunan dan elemen pembayang—berpotensi mengurangi panas yang masuk ke dalam unit hunian sehingga kinerja kompresor AC dapat lebih efisien yang dapat mengurangi biaya energi listrik. Ditemukan kompromi dimana dengan mengurangi sinar matahari yang masuk—selain panas matahari—cahaya yang masuk juga berkurang (daylighting), demikian juga faktor efisiensi lahan dan efisiensi penggunaan material (dalam hal ini adalah efisiensi luas permukaan desain pembayang) sehingga dibutuhkan solusi yang dapat menyeimbang faktor-faktor tersebut. Perkembangan teknologi memberikan pendekatan baru pada tahap perancangan yang efisien, efektif dan cepat yakni metodologi Desain Generatif Optimisasi Multi-objektif atau Multi-objective Optimization (MOO) yang berpotensi menyelesaikan masalah multi kriteria yang kompleks. Pendekatan Desain Generatif dilakukan dalam 2 tahap, dengan masing-masing tahap menghasilkan alternatif-alternatif rancangan dalam bentuk ruang keputusan desain atau design space khususnya massa lantai unit hunian tipikal yang membentuk massa bangunan serta elemen pembayang. Ruang keputusan desain dalam optimisasi desain pasif bertujuan memperlihatkan kompromi antara performa energi yang diwakilkan dengan meminimalkan beban pendinginan melalui prediksi End-use Intensity Cooling (EUI); pencahayaan alami yang diwakilkan dengan memaksimalkan nilai Useful Daylight Illuminance (UDI100?2000lux); efisiensi lahan; dan efisiensi desain pembayang. Tahap 1 dalam optimisasi mengeksplorasi 90 generasi dan 30 individu per generasi (2700 individu total) dan mengidentifikasi 34 solusi Pareto Front, PCP-A dan Wallacei Selection yang dikerucutkan menjadi 14 solusi dengan K-means Clustering. Dari 14 solusi tersebut ditemukan rancangan lantai hunian tipikal dengan rentang performa: EUI dengan pemborosan sebesar -1,63% hingga penghematan sebesar 7,92%; UDI dengan penurunan performa -22,08% hingga peningkatan performa sebesar 9,58% dan penambahan jumlah unit sebesar 0 hingga 5 unit per lantai hunian tipikal. Solusi dari tahap 1 menjadi dasar untuk tahap 2. Tahap 2 mengeksplorasi 60 generasi dan 30 individu per generasi (1800 individu total) dan mengidentifikasikan 34 solusi yang juga dikerucutkan menjadi 14 solusi. Dari 14 solusi ditemukan rancangan desain pembayang dengan rentang performa: EUI dengan penghematan sebesar 1,48—11,09%; UDI dengan penurunan performa -44,76 hingga -0,78%; dan variasi luas permukaan elemen pembayang sebesar 59,11—331,96 m2. Diidentifikasi solusi final berupa rancangan massa lantai tipikal dan desain pembayang dengan performa: penghematan EUI sebesar 11,91% (48,58 kWh/m2) dan penurunan performa UDI sebesar -23,71% (59,38%) dengan penambahan jumlah unit tiap lantai hunian tipikal sebesar 2 unit (15 unit) dan luas permukaan elemen pembayang tiap lantai hunian tipikal sebesar 331,96 m2. 2700 individu tahap 1 dan 1800 individu tahap 2 masing-masing dilakukan analisis korelasi dengan metode Spearman, menghasilkan keterkaitan positif untuk nilai EUI dan UDI baik di tahap 1 dan 2; keterkaitan negatif untuk nilai EUI atau UDI dengan jumlah unit di tahap 1, dengan luas permukaan pembayang di tahap 2. Pada tahap 1 EUI atau UDI memiliki keterkaitan positif dengan orientasi dan negatif dengan jumlah unit utara-selatan; sedangkan pada tahap 2 keterkaitan positif dengan dimensi tinggi pembayang sisi barat dan negatif untuk hampir semua variabel. Hasil riset dan simulasi ini diolah menjadi model BIM dan produk akhir tesis desain berupa gambar prarancangan dengan Rhino Inside Revit.