Cara Mendinginkan Ruangan di Rumah Tanpa Menyalakan AC

AMERIKA SERIKAT, SATUHARAPAN.COM - Seiring dengan meningkatnya suhu musim panas global, makin banyak bangunan memasang pendingin udara yang memakan energi: kontributor utama perubahan iklim. Tetapi apakah ada cara untuk mendinginkan ruangan tanpa menyalakan AC?

Sekilas, pemandangan itu bisa disalahartikan sebagai lengkungan bukit Hobbit, lengkap dengan pintu bundar sempurna yang terbuka keluar ke arah lereng bukit hijau nan subur.

Tapi pintu-pintunya terbuat dari kaca, dan di dalamnya bukan lubang hobbit yang nyaman, melainkan sederet lengan baja mekanik besar dan tuas, yang menahan beberapa pintu terbuka.

Bukit-bukit itu adalah bagian dari atap Akademi Ilmu Pengetahuan California di San Francisco, AS. Atap hijau bergelombang itu adalah salah satu dari rangkaian fitur teknik dan desain yang menjadikan akademi itu sebagai salah satu ruang berventilasi pasif terbesar di AS. Ini berarti bahwa, di puncak musim panas pun sebagian besar bangunan ini bergantung pada manipulasi elemen yang cerdas agar tetap dingin, nyaris tanpa AC.

Atap seperti ini adalah salah satu cara bagaimana arsitek, insinyur dan desainer,  memikirkan kembali cara agar bangunan bisa tetap dingin tanpa AC.

Tantangannya menjadi semakin mendesak,  tahun ini adalah tahun yang sangat panas, dengan gelombang panas menggulung Australia, Asia selatan, Amerika Utara dan Eropa. Untuk menghadapi gelombang panas, yang lebih sering terjadi akibat perubahan iklim, jumlah unit AC diperkirakan meningkat lebih dari tiga kali lipat di seluruh dunia pada tahun 2050.

Selain boros listrik, unit AC mengandung zat pendingin yang merupakan gas rumah kaca yang kuat. Zat pendingin ini sebenarnya sumber emisi gas rumah kaca yang tumbuh paling cepat di setiap negara di Bumi.

Tetapi ada alternatif, banyak. Dari desain bangunan kuno yang telah dicoba dan diuji lebih dari 7.000 tahun, hingga teknologi mutakhir di California Academy of Sciences, sangat mungkin membuat bangunan yang tetap dingin tanpa kebutuhan energi sama sekali.

Di akademi, atap kubah berumput mengalihkan aliran udara alami di dalam gedung. Saat angin berhembus, satu sisi bukit berada pada tekanan negatif, yang membantu menyedot udara melalui jendela atap yang dikontrol secara otomatis, sehingga udara masuk ke dalam gedung. Fakta bahwa atap ditutupi dengan vegetasi,  juga membantu menurunkan suhu di ruang bawah, serta menyediakan habitat bagi satwa liar di atas.

"Kami mulai dengan sikap: seberapa jauh kita bisa merancang bangunan dengan asumsi kita tidak akan memakai AC," kata Alisdair McGregor, pemimpin global untuk teknik mesin di Arup, yang terlibat dalam desain bangunan, yang dilansir bbc.com, pada Senin (4/9).

Tetapi jarang untuk bisa sepenuhnya mengendalikan iklim seluruh bangunan dengan pendekatan itu, ia menambahkan. Mungkin ada jalan tol yang bising di sebelah gedung, sehingga tidak memungkinkan untuk membuka jendela. Atau gedung itu punya banyak peralatan panas,  atau dihuni orang dengan kebutuhan khusus, seperti di rumah sakit. Tapi setidaknya itu berarti bahwa AC, bersama dengan biaya dan emisinya, dikurangi seminimal mungkin.

California Academy of Sciences adalah puncak karya desain pasif. Tapi itu juga proyek hampir setengah miliar dolar dengan akses ke insinyur dan arsitek terbaik dalam pembangunan berkelanjutan. Bagaimana dengan bangunan biasa, di mana kita menghabiskan sebagian besar waktu kita, bisakah pendinginan pasif juga membuatnya tahan gelombang panas?

Air

Salah satu bentuk pendinginan pasif yang paling sederhana adalah,  memanfaatkan perubahan suhu di udara ketika air menguap. Air membutuhkan energi untuk beralih dari cair menjadi uap, dan dibutuhkan energi dari udara dalam bentuk panas.

"Pendinginan evaporatif adalah fenomena alami," kata Ana Tejero Gonzalez, seorang insinyur di Universitas Valladolid di Spanyol utara. "Kita bisa melihat banyak contoh di alam di mana ini terjadi." Ini bisa mendinginkan permukaan dan juga udara, seperti kulit Anda saat Anda berkeringat, atau lidah anjing saat terengah-engah.

Di wilayah Gonzalez di Spanyol, wadah tradisional yang disebut botijo, menggunakan prinsip yang sama. Botijo adalah kendi besar yang terbuat dari tanah liat berpori, dan digunakan untuk membawa air atau anggur, yang akan dibawa oleh buruh tani ke ladang. Sejumlah kecil cairan menguap melalui pori-pori di dinding tanah liat, menjaga cairan di dalamnya tetap dingin bahkan di bawah matahari Spanyol yang panas.

Di bidang arsitektur, penggunaan sistem pendinginan evaporatif telah ada sejak masa Mesir dan Romawi kuno. Namun ada contoh yang lebih rumit yang berasal dari arsitektur Arab, berupa struktur yang disebut mashrabiya. Mashrabiya adalah elemen arsitektur tradisional berkisi kayu yang diukir dengan desain ornamen rumit.

Posisi mashrabiya dapat ditempatkan di luar maupun di dalam bangunan. Selain memberikan keteduhan, pada musim panas mashrabiya akan menjadi tempat meletakkan pot tembikar, seperti botijo, yang diisi dengan air. Pot ini akan membantu mendinginkan ruangan saat angin sepoi-sepoi mengalir melalui mashrabiya dan melewati pot.

Tetapi selain itu bahkan ada cara lain yang lebih sederhana untuk memanfaatkan pendinginan evaporatif di dalam atau di luar ruang. Sebuah instalasi air di halaman, kolam, air mancur atau saluran air terbuka, akan dapat memberikan manfaat yang sama. Dan di dalam ruangan, menempatkan pot tembikar berisi air di dekat jendela atau tempat berangin akan dapat membantu mendinginkan ruangan tersebut.

Bumi

Jika saat ini iklim di kawasan utara bumi akan semakin sering menghadapi cuaca panas ekstrem yang menjadi rutinitas, maka sebenarnya ada banyak pelajaran terkait itu yang bisa dipelajari dari bangunan, baik kuno maupun modern, dari kawasan selatan bumi, demikian kata Manit Rastogi, rekanan pendiri firma perusahaan arsitektur Morphogenesis yang berbasis di India.

"Kawasan bumi wilayah sini selalu panas," kata Rastogi. Sistem pendingin pasif,  telah menjadi kebutuhan selama ribuan tahun. "Sebagian besar rancangan arsitektur yang kami lakukan secara tradisional di sini adalah contoh fenomenal untuk mencapai kondisi dingin tanpa sarana mekanis."

Bahkan dalam iklim yang terbuka, panas dan gersang, suhu yang lebih dingin tidak pernah sulit diperoleh. Di Jaipur, ibukota negara bagian Rajasthan di India utara, suhu siang hari secara teratur mencapai 40 derajat celsius di bulan-bulan musim panas.

Tetapi hanya beberapa meter di bawah tanah, suhu bumi di wilayah itu jauh lebih lembut yaitu di kisaran 25 derajat celcius, bahkan ketika mereka sedang melalui musim panas yang paling parah.

Solusinya ada di bawah tanah, kata Rastogi, yang merancang bangunan The Pearl Academy of Fashion di Jaipur,  dengan menggunakan prinsip ini. Rastogi dan rekan-rekannya menggunakan tangga sumur (stepwell) tradisional India,  yang disebut baoli, di halaman teduh di bangunan akademi tersebut.

Deretan anak tangga batu kelabu, dibuat menuju ke tepi kolam besar penampungan air hujan besar,  sekaligus untuk mengolah air limbah dari gedung. Kolam, didinginkan oleh suhu di bawah tanah, menyerap sejumlah besar panas dari halaman, menjaga udara tetap segar. "Menggali ke bawah tanah sangat, sangat efektif," kata Rastogi.

Meskipun ini mungkin solusi yang menarik, sebenarnya tidak perlu menggali sumur besar di dalam properti anda untuk mendapatkan fenomena yang sama.

Sistem pemanas dan pendingin sumber tanah komersial,  juga memanfaatkan suhu bumi yang stabil sepanjang tahun dengan cara memompa cairan melalui pipa yang terkubur dari luar.

Temperatur cairan turun menyesuaikan suhu di bawah tanah, dan kemudian dipompa kembali ke dalam, di mana ia mengalir melalui pipa di bawah lantai untuk mendinginkan rumah. Sistem ini dapat digunakan untuk memanaskan bangunan di musim dingin dan mendinginkannya di musim panas.

Penggunaan sistem ini secara global untuk pemanasan memang masih sedikit, tetapi ia populer untuk sistem pendingin, terutama di kota-kota Cina utara di musim panas.

Selain dengan baoli, The Pearl Academy of Fashion di Jaipur,  menggunakan beberapa trik lain untuk menjaga suhu tetap rendah. Dimulai dengan bentuk bangunannya yang berupa persegi panjang sederhana, yang mungkin tidak terlihat elegan, tetapi memiliki manfaat memaksimalkan jumlah ruang internal untuk area permukaan eksternal, karena setiap meter persegi yang terpapar matahari artinya juga menyerap panas.

Bangunan itu juga diselimuti dengan jaali, atau "kulit" batu berlubang sekitar empat meter dari dinding luar, yang membantu menaungi bangunan dan menahan suhu.

"Banyak dari strategi ini adalah tentang bersahabat dengan alam dan memahami cara kerjanya," kata Rastogi. "Pahami lokasi dan tipologi khususnya, maka pekerjaan kita akan jadi jauh lebih mudah."

Hasilnya adalah suhu dalam ruang di akademi rata-rata hanya 29 derajat celsius bahkan di bulan-bulan terpanas, ketika suhu di luar dapat mencapai lebih dari 40 derajat celsius. Hal ini memungkinkan pendingin udara untuk digunakan dengan sangat hemat, hanya seperlunya.

Angin

Kota Yazd di Iran, dikenal sebagai "kota badgir". Badgir atau penangkap angin ini adalah menara dengan jendela kaca melengkung yang didirikan di atas bangunan beratap datar, menghadap ke arah angin yang bertiup.

Selama berabad-abad, menara-menara ini telah menangkap angin sepoi-sepoi dan menyalurkannya ke dalam bangunan tempat tinggal, dibagi menjadi beberapa saluran dengan serangkaian bilah pipa di dalam menara.

Atap badgir yang melengkung membantu mendorong sirkulasi udara,  bahkan ketika tidak ada angin kencang bertiup. Terkadang udara dailirkan melalui baskom air, atau bahkan reservoir dalam di ruang bawah tanah untuk mendorong pendinginan lebih lanjut.

Penangkap angin Yazd adalah salah satu bentuk arsitektur yang paling beragam dan kreatif di Timur Tengah, menurut penelitian oleh Mahnaz Mahmoudi Zarandi, asisten profesor arsitektur dari Universitas Azad Islam Qazvin di Teheran.

Analisis penangkap angin Yazd menemukan bahwa model yang paling efektif menurunkan suhu udara dalam ruangan dari 40 derajat celsius ke 29,3 derajat.

Di gedung-gedung biasa yang tidak cukup beruntung memiliki penangkap angin, masih ada pilihan lain, kata Arup's McGregor. Memiliki jendela yang terbuka di sisi bangunan yang berbeda pada ketinggian yang berbeda dapat membantu menarik udara masuk. "Anda kadang-kadang dapat melihat efek dari jendela itu terlalu banyak, dan Anda nyaris mendapatkan badai yang melolong," kata McGregor.

"Misalnya, atrium tinggi dengan lubang di bagian atas dan pintu di bagian bawah. Tetapi dengan variasi bukaan, Anda dapat mengontrol aliran udara melalui bangunan."

Hutan Beton

Jika hanya berpikir dalam skala individual bangunan, sepintar apapun rancangannya, hanya dapat membuat suhu ruangan turun sepersekian. Tetapi jika mampu memahami cara bangunan berinteraksi dengan lanskap perkotaan lainnya, kita akan dapat membantu menurunkan suhunya lebih jauh.

Gedung pencakar langit London yang dikenal sebagai "walkie-talkie" memberikan pelajaran tentang bagaimana merancang dan membangun secara salah.

Bangunan itu memiliki satu sisi cekung raksasa. Meskipun mungkin terlihat mewah, ada alasan bahwa pencakar langit yang melengkung ke dalam tidak terlalu umum. Sebelum bangunan itu selesai, ditemukan bahwa permukaan cekung mengkilap yang luas itu berfungsi seperti kaca pembesar, memfokuskan sinar matahari pada satu area kecil.

Fokus itu kebetulan adalah trotoar beberapa meter di luar sebuah bangunan salon penata rambut dan restoran Vietnam. Hasilnya adalah suhu yang sangat panas sehingga cat meleleh, bagian-bagian mobil melepuh dan melengkung, ubin hancur retak dan keset terbakar

Masalah itu,  sekarang telah diperbaiki berkat tindakan di menit-menit akhir pembangunan berupa penambahan soleil brise atau kerai raksasa,  yang terbuat dari bilah aluminium.

Tapi itu menunjukkan betapa kesalahan desain dapat mengubah suhu lanskap perkotaan. Bahkan tanpa kaca pembesar berukuran gedung pencakar langit yang membakar trotoar, ada masalah efek pulau panas perkotaan.

Beton abu-abu kusam, menyerap panas matahari dan memancarkannya kembali ke pejalan kaki yang kepanasan, seperti botol air panas yang sangat tidak perlu.

Kita mungkin menganggap,  efek pulau panas sebagai masalah yang biasa terjadi di musim panas di sebuah kota. Tapi sebenarnya tata ruang kota bisa disesuaikan untuk menguranginya.

Salah satu cara yang paling efektif adalah dengan menanam beberapa tumbuhan. Kita semua tahu ini secara intuitif, itu adalah perbedaan antara jalan-jalan rindang yang ditumbuhi pepohonan di kota seperti Palma dan Majorca, dibandingkan dengan teriknya trotoar terbuka di New York.

Di Medellín, Kolombia, pemerintah kota telah bereksperimen dengan "koridor hijau" yang membelah kota. Mereka mengembangkan 30 koridor hijau di bagian-bagian kota yang sebelumnya suram, memanfaatkan tepian 18 jalan dan 12 saluran air.

Jalur hijau ini menurunkan suhu hingga 2 derajat celsius. Sebuah studi oleh Monica Turner, seorang ahli ekologi di University of Wisconsin-Madison, menunjukkan bahwa tutupan pohon yang lebih luas dapat mengurangi suhu perkotaan hingga 5 derajat celsius.

Banyak kota mengambil langkah serupa. Otoritas kota Milan berencana untuk menanam tiga juta pohon di dalam kota mereka hingga tahun 2030. Melbourne, Australia, juga telah memulai program penanaman pohon untuk menjaga kota ini masih dapat ditinggali,  meskipun dilalui gelombang panas di masa depan.

Dan kota-kota baru, seperti Kota Hutan Liuzhou China telah merancang tutupan vegetasi sejak awal.

Jalan Keluar

Tentu saja, bahkan di gedung yang didinginkan secara pasif di kota yang dirancang dengan baik, kadang-kadang desain cermat ini tidak akan cukup.

Di rumah sakit yang penuh dengan peralatan penghasil panas dan orang-orang yang rentan, akan ada persyaratan pendinginan yang tidak bisa dicapai oleh sistem pasif.

"Di sini, kami tidak terlalu peduli dengan energi - kami hanya perlu mencapai kondisi termal yang tepat di dalam ruangan," kata Tejero González dari Universitas Valladolid.

Tetapi intinya adalah bahwa AC konvensional harus menjadi pilihan terakhir, bukan penopang utama. Mungkin hal yang paling menjanjikan tentang pendinginan pasif, McGregor menambahkan, adalah bahwa ia menawarkan jalan keluar dari lingkaran setan yang saat ini kita jalani dengan pendingin udara.

Kita menggunakan teknologi agar tetap dingin, padahal teknologi tersebut justru berkontribusi untuk memanaskan dunia.