BAB 2 KAWALAN

TERMAL

KAWALAN TERMAL

Sumber haba

bangunan

Sumber haba dari

luar bangunan

Sumber haba dari

dalam bangunan

1. Haba di struktur

binaan

2. Pancaran/bahangan

matahari

3. Haba panas udara

luar melalui

pengudaraan dan

penyusupan

1. Haba dari

manusia/penghuni

itu sendiri

2. Haba dari

pekakasan elektrik

yang digunakan di

dalam bangunan

3. Contoh, lampu,

pemampat, heater,

lperalatan memasak

dll.

Haba semulajadi-

matahari

Haba ciptaan - lampu

PRINSIP PEMGALIRAN HABA DALAM BANGUNAN

Proses pengaliran dan pertukaran haba

Haba mengalir dari jasad yang panas ke jasad sejuk.

Panas Sejuk

Pengalir haba Penebat haba

Proses pengaliran haba ke

dalam bangunan

Vapor

ConductionSolid

Radiation

convection

liquid

Convection current

flame

PENGALIRAN HABA DIPENGARUHI OLEH :

Keadaan jirimPepejal

Gas Cecair

1. Gerakan rawak &

bebas & kelajuan

tinggi

2. Ikut bentuk bebas

1. Gerakan secara rawak &

kelajuan sederhana

2. Bentuk tak tetap. Isipadu

malar ttpi ikut bekas

1. Gerakan atom

setempat

2. Bentuk tegar serta

mempunyai

bentuk tertentu

Suhu

1. Disukat dalam º C ºF & K (Haba disukat dalam

Btu(1Btu = 1.055kJ)

2. Takat suhu : 37ºC : 100ºC : 0ºC

1. tak sama dengan haba

2. Suhu sukat darjah kepanasan

3. Alat sukat : termometer

Cth :

Suhu 1 butir bara

Suhu 1 baldi air panas

Haba 1 butir bara

Haba 1 baldi air panas

Haba1. Pengaliran dari suhu ke suhu

2. Proses perpindahan/pengaliran haba

3. Unit haba dalam joule & unit pengaliran haba dalam Watt@ J/s

1. Tiada haba mengalir – adiabatik

2. Bila ditebat dgn baik sehingga

terlalu sedikit @ tiada haba terlepas

Q tve

Q -ve

Q = 0

PRINSIP PEMGALIRAN HABA DALAM BANGUNAN

Proses pengaliran dan pertukaran haba

Panas Sejuk

Pengalir haba Penebat haba

Rintangan terhadap pengaliran haba (heat resistance)

R-value Semakin rintangan terhadap

pengaliran haba

Pengukuran pengaliran haba melalui sesuatu bahan yang

diberikan suhu kedua dua belah.

Tenaga yang menerusi 1 kaki persegi bahan dalam masa 1

jam bagi setiap darjah F perbezaan suhu

( Unit Btu/ft²hrºF)

R-value U faktor penebat yang baik

Pemindahan haba, Rintangan Haba & Penebat

Pemindahan HabaU = Q

T1 – T2

Q = jumlah haba merentasi

seunit luas

T1 = suhu luar

T2 = suhu dalam

Rintangan HabaR = 1

U

Contoh :

Penambahan ketebalan konkrit daripada 6 inci ke 8 inci (

33%++) hanya akan menambah R dari 1.66 ft²hºF (Btu)

kepada 1.88 ft²hºF (Btu) (Btu) sahaja

Tetapi sekiranya penggunaan 2 bahan sebagai dinding :

Seperti contoh :

2“ wool/bulu fibre R = 9.07 1.88 ft²hºF (Btu)

+ 6” konkrit R = 1.66 1.88 ft²hºF (Btu)

Jadi RT = 10.73 1.88 ft²hºF (Btu)

Soalan :

Kirakan kadar rintangan dinding sebuah bangunan sekiranya

diberikan

m = 3600g

T1 = 31ºF

T2 = 26ºF

Specific heat =0.88 joule/gºC

Pengiraan

1. Q = mcΔT

= 3600g (0.88)(31-26)

= 15843 Watt

= 15.843 kWatt

2. U = Q

T1 – T2.

= 15.843

31 – 26

= 3.1686

3. R = 1

U

= 1

3168.6

= 0.316 Btu

Dinding ini bukan penebat

yang baik.

BAHAN PENEBAT

1. Penting dalam kawalan termal

di dalam bangunan terutama

dalam kawasan beriklim sejuk

2. Ianya juga menjimatkan

tenagaSuhu dapat disederhanakan

melalui kaedah

Bahan penebat Rongga/ lapisan udara

Pemantul yang baik1. Bahan yang

perangkap udara

panas

2. Cth bahan penebat

yang baik :

Kayu, gabus,

fibre ringan,

wool,

polystren,

foam

1. Pemantul yang baik

adalah penebat yang

baik

2. Contoh:

Bright metal foil

diletakkan dibawah

bumbung

1. Udara yang

terperangkap boleh

digunakan semula

dalam penebatan

bangunan

2. Contoh :

Pengudaraan

diloteng,

dinding dwi

lapisan

PEMINDAHAN TENAGA MELALUI DINDING BERONGGA

PENEBAT DINDING BERONGGA

1. Dinding bangunan dibina dinding berongga terdiri dpd 2 barisan

dinding dan lapisan kosong atau berisi bahan penebat

2. Udara akan memindahkan haba melalui perolakan/ convection

melalui rongga

PROSES PEMINDAHAN HABA DALAM DINDING BERONGGA

1. Mengurangkan kehilangan tenaga/haba melalui rongga

2. Dinding ini lebih effisien dalam penebatan haba apabila rongga

tersebut dipenuhi bahan yang poros dan berongga

3. Haba tidak boleh dipindahkan melalui perolakan kerana ruang

udara telah digantikan dengan foam/wool (contoh insulator)

4. Bahan bahan insulator ini merupakan bahan penebat yang baik

- oleh itu pengaliran haba tidak dapat berlaku.

PENEBATAN DINDING BERONGGA

Dinding

luarDinding

dalam

1. Bahan penebat/insulator

yang poros memerangkap

haba yang datang dari luar.

2. Haba yang terperangkap ini

tidak dapat dialirkan ke

dinding dalam bangunan

Bahan penebat

Bahan penebat

Penebat lembapan/

vapor barier

Plaster board

MASA UNTUK HABA MENGALIR MELALUI DINDING

Dinding tidak bertebat, kekisi

keluli

Dinding kayu (25 mm)

Dinding konkrit (200mm)

Dinding marmar & batu kapor

Beberapa saat

20 minit

3 jam

3 hari

BAHAN PENEBAT

Galvanised hexagon

wire netting Kaca gentian

Sheep wool

Aluminum foil

Eco insulator Reflective thin

insulator

PEMBEBASAN HABA DARI BANGUNAN

25%

35%

15%

15%

10%

PENEBATAN BUMBUNGObjektif :

1. Jimat kos & bil elektrik

2. Penebatan haba – good investment

Pitched roof/ bumbung rabung1. Bahan penebat : fibreglass, mineral

fibre yang diletakkan antara gelagar

bumbung & dihampar sekeping2.

2. Satu lagi kaedah penebatan

bumbung : Fibre glass/ mineral fibre

disemburkan kedalam attik , didlm

dan diluar gelegar.

Pitched roof/ bumbung rata1. Bergantung kepada struktur bumbung

2. Konkrit slab baru – papan separa

penebat spt polystyrene phenolic foam

board diletakkan di bawah lapisan

bumbung

3. Struktur kayu baru --- kepingan fibre

glass diantara roof slab.

PENEBATAN TINGKAP

1. Elemen paling lemah

dalam mengekalkan

haba dari dalam

ataupun luar

2. Single glaze window

memindahkan haba

10X dari dinding

berpenebat

3. Kaedah mengawal

thermal

a. Limit

bilangan

tingkap

b. Limit saiz

tingkap

c. berpenebat

KEAMATAN PANCARAN SURIA DI DALAM BANGUNAN

Masalah utama pancaran suriaTidak dapat memisahkan antara haba dan cahaya yang datang

dari sumber yang sama.

Kaedah pencegahan haba masuk terus ke

dalam bangunan

Penggunaan alat

peneduhan mencukupi

Pemilihan warna dan

bahan komponen luar

bangunan

Orientasi bangunan yang

sesuai

1. Tumbuh an

2. Awning/juntaian

3. bidai1. Tingkap/dinding -

konkrit, steel @ kayu

2. Warna – gelap/legap

(serap haba/cahaya) &

cerah berkilat (balik

haba/cahaya)

1. Bukaan tidak

menghadap

matahari pagi dan

petang

CARA/KAEDAH SINARAN MATAHARI MASUK KE

DALAM BANGUNAN

Teresap cahaya langit

Cahaya matahari pantulan luar

Cahaya matahari pantulan dlm

Cahaya matahari langsung

Cahaya matahari langsung

BAHAN PENGHADANG PANCARAN SURIA

Permukaan LutsinarBahan yang memancarkan

sebahagian besar cahaya.

Permukaan LegapBahan yang halang laluan

cahaya dan bentuk bayang

dibelakang nya

Permukaan

lutcahayaBahan yang sebarkan cahaya

ke semua arah untuk hasilkan

cahaya resap

PENDEDAHAN SAMPUL BANGUNAN KEPADA ELEMEN

IKLIM

Bangunan rendah – bumbung kritikal

Bangunan tinggi – dinding kritikal

ANGIN

ANGIN

HUJAN

SURIA

HUJAN

SURIA

ANGIN

ANGIN

HUJAN

SURIA

PENGALIRAN HABA DALAM RUANGAN

Haba PengaliranHaba yang serap ke dalam bangunan melalui dinding,

bumbung, tingkap(kaca)

Bergantung kepada

a. perbezaan suhu

b. Jenis bahan

c. Luas permukaan

Q = A X U X TD

Q = Jumlah pengaliran haba

A = Luas permukaan bahan

U = Faktor U

TD= Perbezaan suhu luar dan dalam

U = 1/ ((X1/K1) + (X2/K2) + (X3/K3) + ….

Rsi = Jumlah pengaliran haba

A = Luas permukaan bahan

U = Faktor U

TD= Perbezaan suhu luar dan dalam

FAKTOR U

Dikenali sebagai pekali pemindahan haba

Kuantiti haba yang mengalir dalam 1 bahan pada keluasan 1m²

U = 1 / Rt

U = 1 / (Rsi + R1 + R2 + Rso)

Rt = (X1/K1) + (X2/K2) + (X3/K3) + ….

Sebuah dinding diperbuat daripada kayu pine

0.3m, kertas atap 0.02m dan papan asbestos

0.01m. Kirakan faktor U dinding tersebut.

Diberikan : k kayu pine = 0.546

k kertas atap = 0.378

k asbestos = 0.546

Sebuah bumbung rata yang mengandungi konkrit setebal

150mm yang diselaputi 20mm asphalt dan berada dalam

keadaaan terlindung. Hitungkan penghantaran haba (U)

bagi bumbung itu.

Diberikan : k asphalt = 1.2 kJ/hr/m/ºC

k konkrit = 1.4 kJ/hr/m/ºC

Rintangan haba : permukaan dalam = 0.11

permukaan luar = 0.07

PENINGKATAN HABA DI DALAM

BANGUNAN/RUANGAN

1. Haaba Pengaliran

2. Haba pengudaraan dan penyusupan

3. Haba dari dalam ruangan

HABA PENGALIRAN

1. Haba matahari yang menyerap ke dalam bangunan

melalui kaca, dinding & bumbung

2. Bergantung kepada perbezaan suhu luar dan dalam

3. Haba yang mengalir bergantung kepada jenis bahan

binaan dan keluasan permukaan

4. Setiap jenis bahan mempunyai faktor penghantaran haba

(faktor U) yang berlainan

Q = A X U X TDDimana Q = jumlah pengaliran haba

A = luas permukaan

U = U faktor

TD= perbezaan suhu

Sebuah dinding batu bata bersaiz

9m X 3m dengan ketebalan 105 mm

mempunyai u faktor 3.0. Suhu diluar

pada ketika itu adalah 32 ºC dan

suhu di dalam ruangan adalah 22ºC.

Kirakan jumlah pengaliran haba .

Lantai sebuah bilik yang dinyamankan

berukuran 4m X 2m dan diperbuat

daripada mortar, konkrit dan jubin. Suhu

bumi dianggarkan 32ºC dan suhu di

dalam bilik dirancangkan ialah 26ºC.

Jika diberikan faktor U bagi lantai ialah

6.72 . Kirakan haba bocor melalui lantai.

HABA PENGUDARAAN DAN PENYUSUPAN

1.Udara luar mengandungi haba pendam dan haba deria

2.Udara ini membawa haba secara menyusup dicelah celah bukaan

pintu

3.Berapa banyak haba/kadar kelembapan yang masuk kedalam

ruangan bergantung kpd kelajuan angin, saiz tingkap & pintu

4.Sumber haba dari luar bergantung kepada keadaan cuaca, matahari

dan masa

5.Penggunaan pelindung dapat mengurangkan kemasukan haba ke

dalam ruang

6.Penggunaan pelindung luar dapat mengurangkan pengaliran haba

secara terus kedlm ruang sebanyak 25% berbanding bukaan tingkap

7.Penggunaan pelindung dalam dapat mengurangkan sebanyak 65%

haba

Q = A X U X TD X faktor pelindung

Dimana Q = jumlah pengaliran haba

A = luas permukaan

U = U faktor

TD= perbezaan suhu

Andaikan sebuah pejabat mempunyai 4 tingkap. Tiap satu

tingkap seluas 1.5m². Dua daripada tingkap tersebut terletak

disebelah barat & berpelindungan dalam manakala 2 tingkap

sebelah utara dan selatan tidak berpelindungan. Andaikan

faktor U kaca adalah 6. Hitungkan gandaan haba suria pada

tingkap tersebut. Waktu perkiraan adalah pada pukul 4 petang.

Jadual persamaan Perbezaan suhu suria bagi kaca pada pukul 10 pagi

dan 4.0 ptg.

ARAH TERDEDAH PERBEZAAN SUHU

10.00 PAGI 4 PETANG

sELATAN 9 9

TENGGARA 26 9

TIMUR 59 8

TIMUR LAUT 86 8

UTARA 57 18

BARAT LAUT 8 68

BARAT 8 97

BARAT DAYA 8 80

HABA DARI DALAM RUANGAN

1. Haba yang wujud di dalam ruangan itu sendiri

2. Contoh : haba yang dikeluaarkan manusia dan pekakasan

elektrik

3. Haba yang dikeluarkan manusia berbeza mengikut saiz,

jantina & aktiviti fizikal

Q = Bil penghuni X Haba Pendam+ haba deria) X jam

BUTIRAN WATT

HABA DERIA HABA PENDAAM

Pengering rambut (serkup) 550 100

Pengering rambut semburan 800 200

Penulas kopi kecil 260 65

Penulas kopi saiz 5kW 1900 600

Pemanas makanan (setiap m luas) 1000 1000

Mesin elektronok Watt masuk -

Motor Watt masuk -

Peti sejuk Watt masuk -

Lampu pendarflour Kadar watt X 1.25 -

Lmpu pijar Watt masuk -

Sebuah pejabat mempunyai 15 orang

pekerja dengan suhu bilik 24 ºC dan haba

pendam & haba deria yang dihasilkan

setiap aktiviti adalah 75W dan 65 W.

Hitung haba yang terhasil dipejabat

tersebut.

PRINSIP ASAS PENERAPAN PENCAHAYAAN

SEMULAJADI DI DALAM BANGUNAN

• Masalah utama pencahayaan semulajadi adalah pemisahahn

antara tenaga haba dan cahaya (datang dari sumber yang sama)

• Kaedah pencegahan haba matahari terus masuk ke dalam

bangunan:

1. pemilihan bahan dan komponen luar bangunan yang betul

2. penggunaan alat peneduhan yang mencukupi

3. orientasi bangunan yang sesuai

• Sumber utama waktu siang adalah matahari tetapi ianya perlu

ditangkis oleh elemen luar bangunan.

• Cahaya resapan/cahaya yang tidak langsung daripada kecerahan

langit merupakan cahaya yang diperlukan utk pencahayaan di

dalam bangunan.

•Cara/ kaedah cahaya tiba daripada matahari :

Teresap cahaya langit

Cahaya matahari pantulan luar

Cahaya matahari pantulan dlm

Cahaya matahari langsung

Cahaya matahari langsung

Cahaya yang teruju ke suatu objek disebarkan dalam 3 cara

•Terpantul , r

•Teresap , a

•Terpancar , t

r

t

a

Dalam semua kes , r + a + t = 1

Dalam kes bjek legap , t = 0

r + a = 1

Kebaikan cahaya semulajadi1. Memberikan kesan 3 D yang berkualiti terhadapa objek yang dilihat

2. Menyediakan satu gambaran yang jelas atau kesedaran tentang

keadaan diluar

3. Memberikan nilai keamatan pada tahap 500 lux dipermukaan tanah

pada keadaan langit yang cerah

Keburukan cahaya semula jadi1. Perubahan diluar kawalan baik dari segi kualiti mahupun kuantiti

2. Bahagian cahaya yang masuk adalah terhad kepada saiz bukaan

3. Banyak kehilangan haba melalui tingkap samada secara biasan /

pantulan

Cahaya ciptaan /ciptajadi

Faktor pemilihan jenis pencahayaan1. Kuantiti cahaya

2. Cahaya semulajadi

3. Penggunaan tenaga

4. Kos

5. Sifat sifat fizikal

Sifat sifat lampu1. Jangka hayat lampu

2. Penonjolan warna

3. Suhu dan warna

Kebaikan pengabungan antara pencahayaan

semulajadi dan cahaya ciptaan1. Pencahayaan dalaman yang bebas dpd masalah silau

2. Menghasilkan suasana yang lebih hidup dan tidak membosankan

3. Memberikan pencahayaan yang sempurna utk bekerja

4. Berupaya menghasilkan persekitaran visual yang selesa

5. Penggunaan siling yang rendah dan bilik yang lebih dalam dapat

diterapkan

Merekabentuk alat alat

peneduhanSudut tuju bahangan matahari

terbahagi kepada 2

1. Sudut altitud suria (γ)

Sudut tegak pada titik

pemerhatian di antara satah

mengufuk dengan garisan yang

menghubungkan matahari

dengan pemerihati.

2. Sudut azimut matahari

Sudut pada titik pemerhati yang

disukat pada satu satah

mengufuk diantara satah utara

dengan satu titik pada bulatan

ufuk tempat persilangan lengkuk

bulatan tegak melalui jenis dan

kedudukan matahari

θ

U

θ