Ketika melakukan pemindaian menggunakan infrared scanning camera pada suatu bangunan, umumnya terdapat perbedaan warna pada beberapa bagian, seperti dinding. Perbedaan warna ini menunjukkan perbedaan temperatur dan kemampuan penghantaran panas pada bagian tersebut. Namun, pada salah satu bagian dinding bangunan tersebut, terlihat warna merah (atau warna lain tergantung dengan klasifikasi warna-temperatur pada hasil pemindaian) yang menunjukkan bahwa kemampuan insulasi panas pada bagian tersebut lebih buruk dibandingkan dengan bagian lainnya. Hal ini dapat diakibatkan oleh adanya sebuah struktur bangunan yang disebut thermal bridge atau jembatan termal.
Thermal bridge adalah suatu bagian dari selubung bangunan dimana konduktivitas panasnya lebih tinggi dibandingkan dengan area di sekelilingnya. Dengan kata lain, thermal bridge merupakan jalur untuk panas mengalir (iPHA, 2020).
Thermal bridge dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu thermal bridges pada komponen bangunan dan thermal bridges antar-selubung pada komponen bangunan (Mao & Johannesson, 1997). Keduanya memiliki peran yang penting pada suatu bangunan, yaitu:
- Untuk mengubah laju aliran panas; dan
- Untuk mengubah temperatur permukaan bagian dalam
Thermal bridge juga secara umum dapat dibagi menjadi beberapa kategori, yaitu:
- Repeating thermal bridges
Repeating thermal bridges dapat terjadi ketika ada interupsi teratur pada bagian bangunan
- Linear thermal bridges
Linear thermal bridges terjadi ketika terdapat ruang antara lapisan insulasi di sekitar bukaan bangunan dimana material yang bersifat lebih konduktif akan membuat jalur melalui lapisan insulasi bangunan
- Geometrical thermal bridges
Geometrical thermal bridges terjadi ketika terdapat dua atau tiga bidang yang berbeda bertemu, contohnya pada persimpangan antara elemen bangunan yang berbeda. Hal ini biasanya terjadi di bagian bangunan yang heat loss area-nya lebih besar dibandingkan dengan permukaan bagian dalam seperti sudut-sudut bangunan.
- Point thermal bridges.
Point thermal bridges biasanya merupakan sebuah penetrasi tunggal pada sebuah selubung bangunan, contohnya seperti cerobong asap yang melalui dinding bangunan (What Is Thermal Bridging? | Kingspan GB, n.d.).
Untuk menghitung thermal bridge pada suatu bangunan, terdapat tiga langkah, yaitu:
- Menentukan laju aliran panas yang mengalir pada suatu bagian bangunan yang kokoh seperti dinding atau atap (Qreg). Qreg dapat dihitung menggunakan persamaan:
Qreg = U . A . ΔT
Dimana Qreg adalah perpindahan panas bagian bangunan, U koefisien perpindahan panas, A luas area yang dilalui, dan ΔT perbedaan temperatur antara permukaan luar dan permukaan dalam bagian (dinding) bangunan.
- Menentukan perpindahan panas pada actual building component (QWB) melalui simulasi software untuk perpindahan panas
- Menghitung koefisien thermal bridge (Ψ) dengan persamaan:
Dimana Ψ adalah koefisien thermal bridge (W/mK) (iPHA, 2020).
Saat melakukan analisis aliran panas pada thermal bridge, kita juga akan menemukan sebuah variabel yang disebut sebagai incidence factor of thermal bridge (IF). IF merupakan rasio antara jumlah panas yang melewati jembatan termal dan jumlah panas yang akan melewati permukaan yang sama jika tidak ada jembatan termal. IF ini dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti konduktivitas termal material, ketebalan material, geometri jembatan termal, dan perbedaan suhu antara dalam dan luar bangunan (Asdrubali et al., 2012). Faktor ini dapat dihitung dengan persamaan:
Dimana Qtb adalah perpindahan panas yang melalui struktur thermal bridge pada simulasi. Namun, apakah penggunaan struktur thermal bridge pada bangunan penting? Untuk mengetahui jawaban dari pertanyaan tersebut kita perlu meninjau kembali peran dari thermal bridging pada bangunan. Pada bangunan yang memiliki insulasi termal yang tidak terlalu baik, efek dari thermal bridge tidak akan terasa, tetapi pada bangunan dengan insulasi termal yang baik dan desain yang mengutamakan energy efficient, efek thermal bridge ini sangat signifikan. Perbedaan temperatur antara permukaan luar dan dalam selubung bangunan yang diakibatkan oleh tiga proses perpindahan kalor (radiasi, konduksi, dan konveksi) dapat menimbulkan heat loss yang dapat membantu untuk mengisolasi properti dan bagian dari sebuah bangunan serta berkontribusi dalam memenuhi performance gap antara expected and energy demand dari bangunan tersebut (What Is Thermal Bridging? | Kingspan GB, n.d.). Akan tetapi, kebanyakan bangunan gedung hijau yang mengutamakan efisiensi dalam penggunaan energi (penghematan energi pada bangunan), desain thermal bridge ini tidak diperlukan sehingga muncul sebuah konsep bangunan yang bebas dari thermal bridge. Pada Gambar 2 dapat dilihat sebuah skema sederhana thermal bridge free building.
Karena desain yang menawarkan tidak adanya thermal bridge, perhitungan heat balance pada bangunan dapat menggunakan asumsi tidak adanya heat loss. Desain bangunan seperti ini dibuat akibat konklusi dari penggunaan thermal bridge akan meningkatkan konsumsi energi pada bangunan sehingga struktur thermal bridge ini tidak terlalu diperlukan. Thermal bridge dapat menjadi sebuah masalah yang cukup besar pada bangunan dengan performa tinggi disebabkan oleh beberapa alasan, diantaranya:
- Heat loss;
- Unwanted heat;
- Cold internal surfaces;
- Cold spot in building fabrics; dan
- Risk to comfort and health.
Intinya, thermal bridge dapat menurunkan performa pada selubung bangunan dan menimbulkan risiko yang tidak diinginkan (Green Building Design, n.d.).
Sebuah bangunan dapat dikatakan thermal bridge free apabila pada selubung bangunan tersebut transmission losses-nya (dengan mempertimbangkan struktur thermal bridge lain) tidak lebih besar dari hasil kalkulasi menggunakan permukaan bagian luar bangunan dan U-value dari elemen building (What Defines Thermal Bridge Free Design? [Passipedia EN], n.d.). Pernyataan desain bangunan yang termasuk thermal bridge free dapat dengan mudah dipahami melalui syarat dari persamaan berikut:
atau,
Thermal bridge adalah satu variabel yang sangat berperan dalam mengevaluasi performa sebuah bangunan. Penggunaan thermal bridge sendiri juga tergantung oleh kebutuhan dari bangunan tersebut, apakah sebuah bangunan dibangun dengan sistem insulasi termal yang baik atau buruk. Namun seiring dengan berkembangnya zaman dan kebutuhan serta regulasi yang terus berubah, thermal bridge pada bangunan dinilai sebagai suatu hal yang tidak terlalu dibutuhkan karena dapat menimbulkan peningkatan konsumsi energi pada bangunan. Sehingga, konsep bangunan hijau dan berkelanjutan sekarang lebih condong ke arah desain yang bebas dari thermal bridge.
Referensi
Asdrubali, F., Baldinelli, G., & Bianchi, F. (2012). A quantitative methodology to evaluate thermal bridges in buildings. Applied Energy, 97, 365–373. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.12.054
Green Building Design: Materials & Techniques. (n.d.). Retrieved April 2, 2023, from http://www.greenspec.co.uk/building-design/thermal-bridge-free-construction/
iPHA. (2020, September 3). What is a Thermal Bridge? IPHA Blog. https://blog.passivehouse-international.org/what-is-a-thermal-bridge/
Mao, G., & Johannesson, G. (1997). Dynamic calculation of thermal bridges. Energy and Buildings, 26(3), 233–240. https://doi.org/10.1016/S0378-7788(97)00005-4
Reducing Thermal Bridging Creates Energy-Efficient UK Buildings. (n.d.). Retrieved April 2, 2023, from https://www.marmox.co.uk/applications/reducing-thermal-bridging
What defines thermal bridge free design? [Passipedia EN]. (n.d.). Retrieved April 2, 2023, from https://passipedia.org/basics/building_physics_-_basics/what_defines_thermal_bridge_free_design
What is Thermal Bridging? | Kingspan GB. (n.d.). Retrieved April 2, 2023, from https://www.kingspan.com/gb/en/knowledge-articles/what-is-thermal-bridging/
