Ditulis oleh Fijar Muhamad Fathurohman

Pandemi COVID-19 telah memicu paradigma baru dalam desain arsitektur, terutama terkait dengan kualitas lingkungan dalam ruangan atau Indoor Environmental Quality (IEQ). Perubahan ini tidak hanya didorong oleh permintaan ruang yang sehat tetapi juga sebagai hasil pemahaman mengenai kecukupan aliran udara dan kebutuhan untuk memanfaatkan cahaya alami yang sangat penting untuk mengurangi kemungkinan terjangkit penyakit yang menular lewat udara. Transformasi paradigma ini telah mengubah fokus desain bangunan yang tidak hanya menarik secara visual tetapi juga memperhatikan aspek fungsional dan keamanan bagi para pengguna. Bukti ilmiah menunjukkan bahwa penyebaran COVID-19 terutama melalui transmisi aerosol, menekankan pentingnya penerapan teknologi pengendalian udara seperti sistem ventilasi yang dimodifikasi dan teknologi ionisasi untuk meningkatkan kualitas udara dalam ruangan dan mengurangi risiko penyebaran penyakit menular​ (Navaratnam et al., 2022).

Peningkatan kualitas lingkungan dalam ruang telah menjadi prioritas utama dalam desain bangunan kontemporer, mengingat manusia banyak menghabiskan waktu mereka di dalam ruangan. Berdasarkan data dari The Nation Human Activity Pattern Survey (NHAPS): A Resource for Assessing Exposure to Environmental Pollutans (2001), sebanyak 87% manusia menghabiskan waktunya di dalam ruangan dengan tambahan 6% di dalam kendaraan tertutup (Gambar 1). Kualitas udara yang buruk dan pencahayaan yang tidak memadai memiliki korelasi langsung dengan penurunan kesehatan fisik, penurunan kinerja kognitif, dan produktivitas penghuni. Optimalisasi IEQ dapat menurunkan tingkat absensi hingga 35% dan meningkatkan produktivitas kerja sebesar 15%. Temuan ini diperkuat oleh penelitian longitudinal yang menunjukkan hubungan signifikan antara kualitas lingkungan dalam ruang dengan kesejahteraan penghuni secara holistik (Putri et al., 2020).

Gambar 1. Diagram Lingkaran Statistik Studi NHAPS

Integrasi teknologi cerdas dalam sistem ventilasi dan pencahayaan dapat menjadi solusi kunci dalam mencapai standar IEQ yang optimal. Penggunaan sensor, otomatisasi, dan sistem kontrol terpadu memungkinkan bangunan untuk merespons secara dinamis terhadap perubahan kondisi lingkungan dan kebutuhan penghuni. Kemajuan dalam teknologi Internet of Things (IoT) dan kecerdasan buatan semakin memperluas kemungkinan optimalisasi sistem melalui pembelajaran mesin dan analisis data real-time. Dalam konteks ini, penelitian oleh Navaratnam et al. (2022) menunjukkan bahwa peningkatan kualitas udara dalam ruangan/IEQ melalui penggunaan teknologi seperti sistem HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) yang dilengkapi dengan filter HEPA (High-Efficiency Particulate Air), teknologi bipolar ionization, dan UVGI (Ultraviolet Germicidal Irradiation) dapat secara signifikan mengurangi risiko penularan penyakit dan meningkatkan kesehatan penghuni.

Analisis Kondisi Eksisting

Pandemi telah mengungkapkan berbagai kelemahan dalam sistem ventilasi konvensional yang ada di sebagian besar bangunan. Saat ini, sistem yang dirancang terutama untuk kenyamanan termal ternyata kebanyakan tidak memadai dalam menangani risiko penularan patogen melalui udara. Lebih dari 60% sistem ventilasi yang ada tidak memenuhi standar minimum pertukaran udara yang direkomendasikan WHO untuk ruang publik. WHO merekomendasikan standar pertukaran udara minimum 6-12 kali per jam dengan perbedaan tekanan negatif yang direkomendasikan sebesar =2.5Pa (0,01 inci water gauge) untuk memastikan bahwa udara mengalir dari koridor ke ruangan untuk mengurangi risiko infeksi melalui udara dalam ruang tertutup yang ramai. Hasil audit kualitas udara di berbagai gedung perkantoran mengungkapkan bangunan dengan ventilasi dan kualitas udara yang buruk mengakibatkan tingginya konsentrasi polutan seperti CO2 dan partikulat (PM2.5) yang melampaui ambang batas aman.

Saat ini, penggunaan sistem ventilasi yang dimodifikasi seperti HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) telah menjadi kebutuhan yang sangat penting dan esensial untuk menciptakan lingkungan nyaman dan sehat. Peningkatan filter dengan standar MERV 13 dan penggunaan filter HEPA portabel dapat membantu mengurangi virus di udara, sementara Bipolar Ionization dapat menonaktifkan 84-99% virus dalam 10-30 menit (Navaratnam et al., 2022). Selain itu, penggunaan permukaan tembaga dan cat antimikroba dapat mengurangi pertumbuhan mikroorganisme, serta penerapan UVGI (Ultraviolet Germicidal Irradiation) mampu menginaktivasi hingga 90% virus, menciptakan lingkungan menjadi lebih sehat (Navaratnam et al., 2022).

.

Tabel 1. Situasi penularan infeksi di ruangan tertutup dan ramai.

Desain pencahayaan dan ventilasi pada bangunan saat ini sering kali terbatas pada pendekatan statis yang tidak dapat beradaptasi dengan perubahan kebutuhan. Sistem pencahayaan manual dan bukaan ventilasi tetap yang umum ditemukan di banyak bangunan terbukti tidak efektif dalam mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya alami. Keterbatasan ini mengakibatkan pemborosan energi yang signifikan dan menciptakan kondisi yang tidak nyaman bagi penghuni (Metallidou & Psannis, 2020).

Dampak kualitas udara dan pencahayaan yang buruk terhadap kesehatan penghuni telah terdokumentasi dengan baik melalui berbagai studi epidemiologi. Sick Building Syndrome (SBS) contohnya, penelitian oleh Saffanah dan Pulungan (2022) menemukan bahwa faktor-faktor seperti kecepatan aliran udara yang rendah dan kurangnya pergantian udara segar meningkatkan risiko SBS, terutama di gedung perkantoran. Gejala umum SBS meliputi kelelahan, iritasi pada mata, hidung, dan tenggorokan, serta gangguan pernapasan banyak dialami oleh penghuni gedung dengan ventilasi buruk​.

Inovasi Transformatif

Teknologi terkini seperti Smart Ventilation System dengan sensor CO2 terintegrasi merepresentasikan lompatan besar dalam teknologi ventilasi modern. Sistem ini dilengkapi dengan jaringan sensor canggih yang secara kontinyu memantau berbagai parameter kualitas udara, termasuk konsentrasi CO2, kelembaban, suhu, dan keberadaan polutan (Zaniboni & Albaticci, 2022). Data real-time yang dikumpulkan dianalisis menggunakan algoritma cerdas untuk mengoptimalkan laju ventilasi secara otomatis. Sensor-sensor ini juga dilengkapi dengan kemampuan deteksi patogen yang dapat memicu peningkatan ventilasi saat dibutuhkan. Integrasi dengan sistem manajemen bangunan memungkinkan pemantauan dan pengendalian terpusat yang efisien (Zaniboni & Albatici, 2022).

Implementasi bukaan otomatis yang responsif terhadap kualitas udara memberikan solusi adaptif untuk ventilasi alami yang lebih efektif. Sistem ini menggunakan kombinasi sensor lingkungan dan algoritma pembelajaran mesin untuk mengoptimalkan pola bukaan berdasarkan data historis dan kondisi real-time. Mekanisme otomatis dapat menyesuaikan posisi dan sudut bukaan untuk memaksimalkan aliran udara segar sambil meminimalkan kehilangan energi. Sistem kontrol cerdas mempertimbangkan berbagai parameter seperti arah angin, suhu luar, dan tingkat polusi untuk mengambil keputusan optimal.

  Integrasi dengan sistem HVAC menciptakan sinergi yang meningkatkan efisiensi energi secara signifikan melalui pendekatan sistem hybrid yang canggih. Platform terpadu mengoordinasikan operasi ventilasi alami dan mekanis untuk mencapai target kualitas udara dengan konsumsi energi minimal (Zaniboni & Albatici, 2022). Sistem manajemen energi cerdas mengoptimalkan penggunaan ventilasi alami saat kondisi lingkungan menguntungkan dan beralih ke mode mekanis saat diperlukan (Zaniboni & Albatici, 2022). Data historis dan prediksi cuaca juga digunakan untuk mengantisipasi kebutuhan ventilasi dan mengoptimalkan pengoperasian sistem.

Gambar 2. Prototype Smart Ventilation System

Selanjutnya, inovasi pencahayaan seperti Dynamic Daylighting Control juga memiliki kontribusi dalam optimalisasi IEQ. Sistem ini menggunakan smart shading devices yang dapat menyesuaikan posisi dan transparansi secara otomatis berdasarkan kondisi pencahayaan alami. Penerapan perangkat IoT seperti sensor cahaya yang terhubung dengan jaringan cloud membantu memantau intensitas dan distribusi cahaya matahari secara real-time yang memungkinkan sistem untuk mengoptimalkan kenyamanan visual penghuni dan mengurangi penggunaan energi yang berlebihan (Metallidou et al, 2020). Selain itu, algoritma prediktif yang dimiliki sistem ini akan mengantisipasi perubahan posisi matahari dan kondisi cuaca untuk menyesuaikan pengaturan shading device secara proaktif.

Sistem pencahayaan hibrida yang mengintegrasikan pencahayaan alami dan buatan melalui kontrol otomatis sangat efisien dalam manajemen energi bangunan. Penggunaan sensor cahaya ambient dan sensor okupansi dengan penyesuaian otomatis level pencahayaan buatan dapat memastikan pencahayaan optimal sepanjang hari. Sistem pencahayaan yang dikendalikan oleh perangkat lunak pintar dapat mengurangi konsumsi energi dengan memanfaatkan kombinasi pencahayaan alami dan teknologi dimmer otomatis untuk mengatur intensitas lampu (Metallidou et al, 2020).

Optimasi orientasi dan desain bukaan dapat dilakukan melalui analisis computational fluid dynamics dan simulasi pencahayaan yang menyeluruh. Studi parametrik menggunakan perangkat lunak canggih membantu mengoptimalkan posisi, dimensi, dan konfigurasi bukaan untuk memaksimalkan ventilasi silang. Data iklim lokal dan pola penggunaan ruang diintegrasikan ke dalam proses desain untuk menghasilkan solusi yang tepat. Analisis bayangan dan radiasi matahari membantu mengoptimalkan desain sun shading untuk menyeimbangkan pencahayaan alami dan kontrol termal.

Selain inovasi mekanis yang sudah dijelaskan, terdapat pula inovasi yang mengedepankan elemen-elemen alami yaitu Biophilic Design. Inovasi ini menawarkan alternatif berkelanjutan dalam meningkatkan kualitas lingkungan dalam ruang tertutup. Salah satu contoh dari inovasi tersebut adalah vertical gardens dan green walls, yang tidak hanya mempercantik ruang tetapi juga memberikan manfaat kesehatan yang signifikan. Integrasi biophilic design melalui vertical gardens dan green walls menciptakan sistem filtrasi udara alami yang efektif. Penggunaan tanaman hijau dapat meningkatkan kualitas udara dengan menyerap polutan dan menghasilkan oksigen. Disertai dengan sistem irigasi otomatis dan monitoring kesehatan tanaman memastikan keberlanjutan elemen hijau.

Kesimpulan dan Rekomendasi

Transformasi desain ventilasi dan pencahayaan alami melalui integrasi teknologi cerdas merupakan respons strategis terhadap tuntutan era pasca pandemi. Manfaat yang mencakup peningkatan kesehatan, produktivitas, dan efisiensi energi memberikan nilai tambah yang signifikan bagi seluruh pemangku kepentingan. Urgensi implementasi sistem ini semakin relevan mengingat tantangan kesehatan publik yang berkelanjutan dan tuntutan akan bangunan yang lebih resilient. Bukti empiris dari implementasi awal menunjukkan hasil yang sangat menjanjikan dalam menciptakan lingkungan dalam ruang yang lebih sehat dan berkelanjutan.

Implementasi teknologi cerdas membutuhkan pendekatan bertahap yang sistematis dan terencana dengan baik. Strategi adopsi harus dimulai dari area-area kritis dengan dampak tertinggi dan secara bertahap diperluas ke seluruh fasilitas. Pelatihan komprehensif bagi pengguna dan tim operasional menjadi kunci keberhasilan implementasi jangka panjang. Kerjasama erat antara arsitek, engineer, dan facility manager diperlukan untuk memastikan integrasi sistem yang mulus dan optimalisasi kinerja. Monitoring dan evaluasi berkelanjutan harus dapat menyesuaikan dan meningkatkan sistem berdasarkan data operasional yang actual.

Perkembangan teknologi sensor, kecerdasan buatan, dan Internet of Things membuka peluang inovasi yang lebih luas dalam optimalisasi Indoor Environment Quality (IEQ). Integrasi yang lebih lanjut dengan sistem manajemen bangunan dan pengembangan algoritma pembelajaran yang lebih canggih akan memungkinkan tingkat adaptasi dan efisiensi yang lebih tinggi. Tren menuju digitalisasi dan automasi bangunan akan terus mendorong evolusi sistem ventilasi dan pencahayaan cerdas. Investasi dalam penelitian dan pengembangan teknologi baru akan menjadi kunci dalam mempertahankan relevansi dan efektivitas system ini di masa depan.

.

DAFTAR PUSTAKA.

Ding, J., Yu, C. W., & Cao, S. J. (2020). HVAC systems for environmental control to minimize the COVID-19 infection. Indoor and Built Environment, 29(9), 1195-1201.

Keneth, J., & Yuono, D. (2021). Pendekatan Konsep Biophilic Design Dalam Perancangan Tempat Publik. Jurnal Sains, Teknologi, Urban, Perancangan, Arsitektur (Stupa), 3(2), 2435-2448.

Metallidou, C. K., Psannis, K. E., & Egyptiadou, E. A. (2020). Energy efficiency in smart buildings: IoT approaches. IEEE Access, 8, 63679-63699.

Navaratnam, S., Nguyen, K., Selvaranjan, K., Zhang, G., Mendis, P., & Aye, L. (2022). Designing post COVID-19 buildings: Approaches for achieving healthy buildings. Buildings, 12(1), 74.

Pramono, A., Primadani, T. I. W., & Febriantono, M. A. (2023). Smart Mechanical Ventilation and Artificial Lighting Implementation in the Restroom for Energy Efficiency. In E3S Web of Conferences (Vol. 426, p. 01086). EDP Sciences.

Putri, C. P. A., Rahardjo, M., & Wahyuningsih, N. E. (2020). Hubungan Kualitas Udara Dalam Ruang dengan Kejadian Sick Building Syndrome (SBS) pada Karyawan PT PLN (Persero) Unit Distribusi Jawa Tengah Dan DI Yogyakarta. MEDIA KESEHATAN MASYARAKAT INDONESIA, 19(3), 219-225.

Roberts, T. (2016, December 15). We Spend 90% of Our Time Indoors. Says Who?. Retrieved from https://www.buildinggreen.com/blog/we-spend-90-our-time-indoors-says-who

Saffanah, S., & Pulungan, R. M. (2017). Faktor risiko gejala sick building syndrome pada pegawai BPPSDM Kesehatan RI. Jurnal Ilmu Kesehatan, 3(1), 8-15. https://jik.stikesalifah.ac.id

Susanto, A., Winardi, W., Hidayat, M. & Wirawan, A. (2021). The use of indoor plant as an alternative strategy to improve indoor air quality in Indonesia. Reviews on Environmental Health, 36(1), 95-99.

Zaniboni, L., & Albatici, R. (2022). Natural and mechanical ventilation concepts for indoor comfort and well-being with a sustainable design perspective: a systematic review. Buildings, 12(11), 1983.