!"#"$% '%()*(%(
!"#$% '(') ! !"#$%# '"$()*)+ '"$()*)+))$ ))$ ),)-% ) ,)-% ./0 12)!)$ 12)!)$
Tujuan Pembelajaran 1. Mampu memahami standar pencahayaan, metode dan kriteria pencahayaan 2. Mampu merekayasa optimalisasi kualitas pencahayaan buatan 3. Mampu merekayasa optimalisasi kualitas pencahayaan alami
Substansi 1. Prinsip-prinsip tata pencahayaan 2. Teknik Perancangan Pencahayaan Buatan 3. Teknik Perancangan Pencahayaan Alami
Waktu Pertemuan Minggu ke-7 3 sks (3 x 50 menit)
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
+4+
+4,
7
!"#"$% '%()*(%(
TEKNIK PENCAHAYAAN ALAMI dan BUATAN
7.1 Prinsip-prinsip tata pencahayaan Prinsip-prinsip tata pencahayaan dapat merujuk pada berbagai standar yang tersedia baik yang berlaku internasional maupun nasional. Dalam modul pembelajaran Fisika Bangunan ini, prinsip-prinsip akan mengacu pada Standard Nasional Indonesia (SNI).
S"#"#
!"#
<.9<( O%.%.9<(-. /*.:(-9 I%.%0-.:-.
Standar Nasional Indonesia (SNI) pada bidang pencahayaan dibuat sebagai petunjuk teknis dalam membuat sistem pencahayaan pada interior bangunan gedung, baik dari perencanaan, pelaksanaan, pengawasan, dan pengelolaan bangunan gedung, sehingga sistem pencahayaan dan kenyamanan di dalam bangunan gedung dapat dilakukan seefektif mungkin [7]. SNI tersebut dibuat dengan tujuan untuk melengkapi peraturan-peraturan kenyamanan dan konservasi energi yang telah ada dan merupakan persyaratan minumum bagi bangunan gedung. Pembahasan pada SNI tersebut meliputi kriteria perancangan, cara perancangan pencahayaan alami siang hari, pengujian, dan pemeliharaan.
S"#"! W0*9%0*- I%.8-F-E--. Pencahayaan dalam ruang setidaknya harus memenuhi fungsi berikut [16]: a. Menjamin keamanan dari orang-orang yang berada di ruangan tersebut b. Memfasilitasi kinerja tugas visual c. Membantu penciptaan lingkungan visual yang tepat Sistem pencahayaan mempengaruhi keamanan, performansi kerja, dan juga lingkungan visual. Keamanan dipastikan dengan membuat berbagai hal bahaya menjadi terlihat. Performansi akan terfasilitasi dengan membuat detail yang relevan terhadap pekerjaan mudah untuk dilihat. Lingkungan visual yang berbeda dapat diciptakan dengan mengubah kondisi pencahayaan dan memberi penekanan relatif terhadap berbagai objek dan material interior ruangan. Dalam pencahayaan ruang, orang-orang cenderung lebih senang dengan pencahayaan alami (daylight) yaitu pencahayaan alami dari sinar matahari, entah melalui lubang cahaya atau jendela. Tetapi pada prakteknya, prakteknya, beberapa gedung tidak mendapati mendapati pencahayaan pencahayaan alami yang
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
!"#"$% '%()*(%(
+4-
memadai sehingga membutuhkan pencahayaan buatan pada siang hari. Untuk membuat sistem pencahayaan yang efisien, pencahayaan buatan dan pencahayaan alami harus disusun secara komplementer agar tercipta sistem pencahayaan yang efisien baik secara energi maupun performansi. Hal ini berarti menambah satu kriteria lagi dalam sebuah perancangan sistem pencahayaan, yaitu memiliki efisiensi dari sisi konsumsi energi.
7.2 Faktor-faktor Perancangan Cahaya Buatan Untuk penerangan buatan di dalam ruangan digunakan SNI 03-6574-2011: Tata cara perancangan sistem pencahayaan buatan pada bangunan gedung [6]. Petunjuk teknis sistem pencahayaan buatan digunakan sebagai pegangan dalam merancang sistem pencahayaan buatan dan sebagai pegangan pemilik/pengelola gedung didalam mengoperasikan dan memelihara sistem pencahayaan buatan. Hal ini dimaksudkan agar diperoleh sistem pencahayaan buatan yang sesuai dengan syarat kesehatan, kenyamanan, keamanan, dan memenuhi sistem ketentuan yang berlaku untuk bangunan gedung. Standar tersebut mencakup persyaratan minimal sistem pencahayaan buatan dalam bangunan gedung. Acuan dari standar ini yaitu: a. National Electric Code (NEC) b. Illuminating Engineering Society (IES) c. Internasional Electrotechnical Comission (IEC) d. Australian Standard Pada SNI ini, diberikan standar tingkat pencahayaan minimum dan renderasi warna yang direkomendasikan untuk berbagai fungsi ruangan. 1. Tingkat pencahayaan minimum Tingkat pencahayaan minimum dan renderasi warna yang direkomendasikan untuk berbagai fungsi ruangan: Tabel 7.1 Tingkat pencahayaan minimum dan renderasi warna menurut fungsi ruangan [6] Fungsi Ruangan Rumah Tinggal Teras Ruang tamu
Tingkat Pencahayaan (Lux)
Kelompok Renderasi Warna
60 120 – 250
1 atau 2 1 atau 2
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
Keterangan
+4.
!"#"$% '%()*(%(
Ruang makan Ruang kerja Kamar tidur Kamar mandi Dapur Garasi
120 – 250 120 – 250 120 – 250 250 250 60
1 atau 2 1 1 atau 2 1 atau 2 1 atau 2 3 atau 4
Perkantoran Ruang direktur Ruang kerja Ruang komputer
350 350 350
1 atau 2 1 atau 2 1 atau 2
Ruang rapat Ruang gambar
300 750
1 atau 2 1 atau 2
Gudang arsip 150 Ruang arsip aktif 300 Lembaga Pendidikan
3 atau 4 1 atau 2
Ruang kelas Perpustakaan Laboratorium Ruang gambar
1 atau 2 1 atau 2 1 1
250 300 500 750
Gunakan armatur berkisi untuk mencegah silau akibat pantulan layar monitor Gunakan pencahayaan setempat pada meja gambar
Gunakan pencahayaan setempat pada meja gambar
Kantin 200 Hotel dan Restauran
1
Lobby, koridor
100
1
Pencahayaan pada bidang vertikal sangat penting untuk menciptakan suasana / kesan ruang yang baik
Ballroom/ruang sidang
200
1
Sistem pencahayaan harus dirancang untuk menciptakan suasana yang sesuai. Sistem pengendalian “switching” dan “dimming” dapat digunakan untuk memperoleh berbagai
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
!"#"$% '%()*(%(
+4/
sistem pencahayaan Ruang makan Cafetaria Kamar tidur
250 250 150
1 1 1 atau 2
Dapur 300 Rumah Sakit / Balai Pengobatan
1
Ruang rawat inap Ruang operasi/bersalin
1 atau 2 1
250 300
Laboratorium 500 Ruang rekreasi 250 Pertokoan / Ruang Pamer
1 atau 2 1
Ruang pamer dengan objek berukuran besar
500
1
Toko kue dan makanan Toko buku dan alat tulis/gambar Toko perhiasan, arloji Toko barang kulit, sepatu Toko pakaian Pasar swalayan
250
1
300
1
500
1
500
1
500 500
1 1 atau 2
Toko alat listrik Tempat Umum
250
1 atau 2
Ruang parkir Gudang Pekerjaan kasar Pekerjaan sedang Pekerjaan halus Pekerjaan amat halus
50 100 100 – 200 200 – 500 500 – 1000 1000 – 2000
3 3 2 atau 3 1 atau 2 1 1
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
Diperlukan lampu tambahan pada bagian kepala tempat tidur dan cermin
Gunakan pencahayaan setempat pada tempat yang diperlukan
Tingkat pencahayaan ini harus dipenuhi pada lantai. Untuk beberapa produk tingkat pencahayaan pada bidang vertikal juga penting
Pencahayaan pada bidang vertikal pada rak barang
+40
!"#"$% '%()*(%(
Pemeriksaan warna
750
1
Masjid
200
1 atau 2
Gereja vihara
200 200
1 atau 2 1 atau 2
Rumah Ibadah
Untuk tempat-tempat yang membutuhkan tingkat pencahayaan yang lebih tinggi dapat digunakan pencahayaan setempat Idem Idem
Sumber cahaya putih dikelompokkan 3 kelompok menurut tampak warna yang dihasilkan dari temperatur warna. Hubungan dari tingkat pencahayaan dan temperatur warna akan mempengaruhi tingkat kenyamanan visual. Tabel 7.2 Kategori warna berdasarkan temperatur [6] Temperatur Warna K (Kelvin) > 5300 3300 – 5300 < 3300
Tampak Warna
Dingin Sedang Hangat
Tabel 7.3 Hubungan tingkat pencahayaan dengan tingkat kenyamanan visual [6] Tingkat pencahayaan (Lux) < 500 500 – 1000 1000 – 2000 2000 – 3000 > 3000
Tampak warna lampu Hangat Sedang
Dingin
Nyaman Nyaman Stimulasi Stimulasi Tidak Alami
Dingin Dingin Netral Netral Nyaman
Netral Netral Nyaman Nyaman Stimulasi
Renderasi warna dikelompokkan menjadi 4 nilai berdasarkan nilai rentang indeks renderasi warna (Ra) yang dimiliki oleh suatu sumber cahaya. Tabel 7.4 Pengelompokkan renderasi warna [6] Kelompok Renderasi Warna
Rentang Indeks Renderasi Warna (Ra)
Tampak Warna
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
!"#"$% '%()*(%(
1
Ra > 85
2
70 < Ra < 85
3 4
40 < Ra < 70 Ra < 40
+41
Dingin Sedang Hangat Dingin Sedang Hangat
Nilai renderasi warna (Ra) ditentukan dari temperatur warna dan jenis lampu dari sumber cahaya. Tabel 2.9 adalah beberapa contoh nilai Ra dari beberapa jenis lampu. Tabel 7.5 Nilai Ra untuk beberapa jenis lampu [6] Lampu Fluoresen standar White Cool daylight Flouresen super Warm white Cool white Cool daylight Merkuri tekanan tinggi Natrium tekanan tinggi Halida metal
Temperatur Warna (K)
Re
4200 6200
60 70
3500 4000 6500 4100 1950 4300
85 85 85 50 25 65
Pemasangan lampu terhadap armatur (rumah lampu) mempengaruhi intensitas cahaya yang dipaparkan oleh lampu itu ke arah mana sebaran lampu tersebut dipaparkan. Tabel 7.6 Jumlah cahaya terpapar terhadap kelas armatur Jumlah cahaya Kelas armatur
langsung
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
ke arah atas (%)
ke arah bawah (%)
0 ~ 10
90 ~ 100
+42
!"#"$% '%()*(%(
semi langsung
10 ~ 40
60 ~ 90
difus
40 ~ 60
40 ~ 60
langsung-tidak langsung
40 ~ 60
40 ~ 60
semi tidak langsung
60 ~ 90
10 ~ 40
tidak langsung
90 ~ 100
0 ~ 10
Pengkajian awal harus dibuat terhadap jenis pencahayaan yang dibutuhkan, seringkali keputusan dibuat sebagai fungsi dari estetika dan ekonomi.
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
!"#"$% '%()*(%(
Mulai
Tentukan tingkat pencahayaan maksimum
Fungsi ruangan
Tentukan sumber cahaya yang paling efisien sesuai dengan penggunaan
Tentukan warna muda untuk langit-langit & dinding
Tentukan armatur yang efisien
Upayakan koefisien penggunaan (Kp) besar
Tentukan tata letak armatur
Lakukan pemeliharaan kebersihan terjadwal armatur & ruang
Upayakan koefisien depresiasi (Kd) besar
Hitung: E = (F/A) x Kp x Kd
Diperoleh jumlah armatur dan jumlah lampu
Lakukan pengendalian, pengelompokkan, penyalaan, dan disesuaikan dengan cahaya alami siang hari
Diperoleh konfigurasi sistem pencahayaan
Tentukan pencahayaan merata dan setempat
Diperoleh daya yang 2 diperlukan Watt/m
Periksa Watt/m2 < Target
STOP
Gambar 7.1 Flowchart perancangan sistem pencahayaan pada SNI [7]
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
+43
++4
!"#"$% '%()*(%(
S"!"# /*.:(-9 I%.8-F-E--. $-9-K0-9- =R> Tingkat pencahayaan (iluminansi) pada suatu ruangan secara umum didefinisikan sebagai tingkat pencahayaan rata-rata pada bidang kerja. Bidang kerja yang dimaksud pada perhitungan iluminansi rata-rata ialah bidang horizontal imajiner yang membentang di seluruh area yang dihitung. Ketika seseorang duduk terletak pada 0,75 – 0,9 m di atas lantai seluruh ruang, sedangkan bila berdiri, bidang kerja terletak pada 0,85 – 1,2 m di atas lantai. Pada perhitungan ini, nilai bidang kerja diletakkan pada asumsi yang sama, yaitu 0,75 m di atas lantai dengan asumsi tinggi tersebut merupakan tinggi optimal dari pencahayaan yang diterima oleh okupan pada bidang kerja. Maka dari itu, iluminansi rata-rata (E av) dapat diketahui dengan:
!!"
!!"!#$ !
!
(1.6)
!" !!"
E av
= Rata-rata iluminansi horizontal (lux)
! total
= Total flux luminansi yang menerangi bidang kerja (lumen)
A
= Luas ruangan (m 2)
UF
= Faktor utilitas
MF
= Faktor maintenance
Gambar 7.2 Skema zona dalam ruangan [16]
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
!"#"$% '%()*(%(
+++
S"!"! Q-(940 V9*'*9-) =VQ> Faktor Utilitas ( UF ) adalah faktor cahaya yang hilang karena diserap oleh permukaan ruangan. Faktor utilitas bergantung pada 3 faktor [17]: 1. Tipe dari luminaire Luminaire dengan cahaya yang arahnya terkonsentrasi pada bidang kerja akan
memiliki UF dibandingkan dengan luminaire dengan cahaya yang tersebar.
2. Indeks Ruangan ( RI ) Nilai indeks ruangan bergantung kepada panjang ( L) dan lebar (W ) ruangan, dan juga tinggi dari peletakan luminaire dari bidang kerja ( H m).
Gambar 7.3 Indeks ruangan [18]
Pada bidang horisontal: !!
!
(1.7)
!!! !!
Pada bidang vertikal: !!
!
!!!! ! ! !!!!
(1.8)
Maka, untuk mendapatkan nilai indeks ruangan:
!"
!
!! !!
(1.9)
! !! !
!! ! ! !!!
!
3. Reflektansi dari permukaan ruangan Warna permukaan yang cerah dengan tingkat reflektansi yang tinggi akan menimbulkan UF yang juga tinggi. Faktor utilitas yang tinggi berarti jumlah lampu yang dibutuhkan akan semakin sedikit, sehingga energi yang digunakan akan lebih efisien.
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
++,
!"#"$% '%()*(%(
Tabel 7.7 Tipikal Reflektansi [17]
Warna
Reflektansi
Putih, Cream
0,7 atau 0,8
Kuning
0,6
Hijau muda, Pink
0,5
Biru langit, Abu-abu
0,4
Krem, Coklat
0,3
Tabel 7.8 Nilai tipikal UF [17] Reflektansi Ruang C W F 0,7 0,5 0,2 0,3 0,1 0,5 0,5 0,2 0,3 0,1 0,3 0,5 0,2 0,3 0,1 0,0 0,0 0,0
Indeks Ruang (RI) 0,75 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A
1,00 0,61 0,58 0,56 0,60 0,58 0,56 0,59 0,57 0,55 0,54
1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 0,65 0,67 0,70 0,71 0,73 0,74 0,75 0,62 0,64 0,67 0,69 0,71 0,73 0,74 0,59 0,62 0,65 0,68 0,69 0,72 0,73 0,63 0,65 0,68 0,69 0,70 0,72 0,73 0,61 0,63 0,66 0,68 0,69 0,71 0,72 0,59 0,61 0,64 0,66 0,68 0,69 0,71 0,62 0,64 0,66 0,67 0,68 0,69 0,70 0,60 0,62 0,64 0,66 0,67 0,68 0,69 0,58 0,60 0,63 0,65 0,66 0,68 0,68 0,57 0,58 0,61 0,62 0,63 0,65 0,65
Nilai reflektansi biasanya dapat diperoleh di datasheet yang diberikan oleh manufaktur dari cat dan furniture yang dipakai. Dari ketiga faktor tersebut, untuk mendapatkan nilai UF , maka langkah yang harus dilakukan adalah: 1.
Ketahui nilai faktor reflektansi pada langit-langit (ceiling) , dinding (wall) , dan lantai (floor)
2.
Ketahui data manufaktur untuk lumanaire yang diteliti
3.
Hitung nilai indeks ruang ( RI )
4.
Cari nilai UF berdasarkan pada Tabel 7.8
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
!"#"$% '%()*(%(
++-
S"!"6 Q-(940 O-*.9%.-.8% =OQ> Faktor maintenance (biasa disebut koefisien depresiasi atau koefisien pemeliharaan) merupakan perbandingan antara tingkat pencahayaan setelah jangka waktu tertentu dari instalasi pencahayaan digunakan terhadap tingkat pencahayaan pada instalasi baru . Pada SNI, faktor maintenance memiliki nilai standar yaitu 0,8.
S"!"H I%0F*9<.:-. [<1'-F A<1*.-*0% =@> Untuk menghitung jumlah luminaire yang dibutuhkan, berikut adalah metode yang digunakan: !
! ! ! !
!!!!!"!!"
N
= Jumlah luminaire yang dibutuhkan
E
= Iluminansi rata-rata yang dibutuhkan (lux)
A
= Luas ruangan
Φ
= Jumlah lumen pada lampu (lm)
n
= jumlah lampu per luminaire
(1.11)
MF = Faktor maintenance UF = Faktor utilitas
Jumlah luminaires yang dibutuhkan dapat didapatkan menggunakan Persamaan (1.11). Tetapi, perhitungan ini tidak dapat memberikan variasi iluminansi dalam bidang kerja karena nilai yang dihitung berdasarkan nilai iluminansi rata-rata yang diberikan oleh standar.
S"!"J O%.:F*.,-0* Z'-0%Y7*'-< Setiap luminer akan memiliki ruang yang direkomendasikan terhadap perbandingan tinggi. Pada metodologi perancangan sebelumnya, perbandingan keseragaman, yakni perbandingan terang minimum terhadap terang rata-rata dijaga pada 0,8 dan ruang yang cocok untuk perbandingan tinggi ditentukan untuk mencapai keseragaman. Dalam perancangan modern memadukan efisiensi energi dengan tugas pencahayaan, konsep yang muncul adalah memberi keseragaman 1/3 hingga 1/10 tergantung pada tugasnya. Nilai luminer diatas yang direkomedasikan adalah 1,5. Jika perbandingan aktual lebih dari nilai yang direkomendasikan, keseragaman pencahayaan akan menjadi lebih kecil. Contoh untuk peralatan yang pantas,
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
++.
!"#"$% '%()*(%(
mengacu ke gambar 12. Luminer yang lebih dekat ke dinding besarnya harus setengah atau lebih kecil dari jarak spasi. •
Jarak spasi antara luminer = 10/3 = 3,33 meters
•
Tinggi mounting = 2,0 m
•
Perbandingan jarak spasi terhadap tinggi = 3,33/2,0 = 1,66
•
Nilai ini mendekati batas yang ditentukan, jadi diterima.
Akan lebih baik bila memilih luminer dengan SHR yang lebih besar. Hal ini akan mengurangi jumlah peralatan dan beban pencahayaan yang terhubung.
7.3 Faktor-faktor Perancangan Cahaya Alami Tingkat pencahayaan alami dalam ruang ditentukan oleh intensitas cahaya matahari pada bidang datar di ruang terbuka pada saat yang sama. Perbandingan tingkat pencahayaan alami di dalam ruangan dengan di ruang terbuka ditentukan oleh: a. Hubungan geometris antara titik ukur dan lubang cahaya b. Ukuran dan posisi lubang cahaya c. Distribusi terang langit d. Bagian langit yang dapat dilihat dari titik ukur Komponen dari faktor pencahayaan ada tiga, yaitu: a. Faktor langit ( fl), yaitu komponen pencahayaan langsung dari cahaya langit. b. Faktor refleksi luar ( flr), yaitu komponen pencahayaan yang berasal dari refleksi benda di sekitar bangunan. c. Faktor refleksi dalam ( fld ), yaitu komponen pencahayaan yang berasal dari refleksi permukaan benda di dalam ruangan. Faktor langit ( fl) adalah faktor pada suatu titik pada suatu bidang di dalam suatu ruangan dimana merupakan perbandingan tingkat pencahayaan langsung dari langit di titik tersebut dengan intensitas cahaya alami di ruang terbuka. Pengukuran ini dilakukan pada saat yang sama, dengan tidak memperhitungkan hambatan pada jendela (jendela dianggap tidak ada). Dalam perhitungan faktor langit, tingkat intensitas matahari di ruang terbuka pada keadaan puncak (cerah) dianggap sama dan merata ( uniform luminance distribution) , yaitu 10.000 lux. Jika langit berawan atau
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
!"#"$% '%()*(%(
++/
mendung, maka diambil rasio dari Tabel 3.5 diatas. Untuk mendapatkan faktor langit, dipakai perbandingan nilai lebar lubang cahaya dan tinggi cahaya dengan titik ukur (3.12), lalu hasil dari perhitungan dicocokan dengan tabel yang ada pada SNI Pencahayaan Alami yang telah dipaparkan pada Bab II (lihat Tabel 2.4): ! !
!
!
(1.12)
!
L
= lebar lubang cahaya efektif
H
= tinggi lubang cahaya efektif
D
= jarak titik ukur ke lubang cahaya
Faktor langit menjadi dasar sebagai perhitungan faktor pencahayaan alami, meskipun pada suatu ruang tidak hanya memperhitungkan faktor langit, tetapi juga faktor refleksi. Faktor refleksi, baik refleksi luar atau refleksi dalam, menurut SNI pencahayaan alami diabaikan untuk mempermudah perhitungan. Faktor pencahayaan alami adalah perbandingan tingkat pencahayaan pada suatu titik dari suatu bidang tertentu di dalam suatu ruangan terhadap tingkat pencahayaan bidang datar di ruang terbuka yang merupakan ukuran kinerja lubang cahaya tersebut. Dengan mengetahui nilai iluminansi di luar ruangan, dapat dilakukan verifikasi dalam pengukuran faktor pencahayaan alami dengan menggunakan Persamaan (3.13). !" !"
!
!"
!
!""#
DF = Faktor pencahayaan alami Ei = Iluminansi indoor (di dalam ruangan) Eo = Iluminansi outdoor (di luar ruangan)
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
(3.13)
++0
!"#"$% '%()*(%(
Gambar 7.4 Komponen faktor pencahayaan alami [5]
S"6"# 79-.,-0, 9-9- 8-0- 5%0-.8-.:-. )*)9%1 5%.8-F-E--. -'-1* SNI 03-2396-2001: Tata cara perancangan sistem pencahayaan alami pada bangunan gedung [5] Standar tata cara penerangan sistem pencahayaan alami pada bangunan dimaksudkan sebagai pedoman bagi perancang dan pelaksana pembangunan gedung di dalam merancang sistem pencahayaan alami siang hari dan bertujuan agar diperoleh sistem pencahayaan alami siang hari yang sesuai dengan syarat kesehatan, kenyamanan, dan sesuai dengan ketentuan-
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
!"#"$% '%()*(%(
++1
ketentuan lain yang berlaku. Standar ini mencakup persyaratan minimal sistem pencahayaan alami siang hari dalam bangunan gedung. Acuan dari standar ini yaitu: 1. SNI no. 03-2396-1991: Tata cara perancangan penerangan alami siang hari untuk rumah dan gedung 2. Natuurkundige
Grondslagen
Voor
Bouurvorrschriften,
1951,
Deel
11,
“Dagverlivhting Van Woingen, (N BG 11195 1) 3. Hopkinson (et.al), 1966, Daylighting, London 4. Adhiwiyogo. M.U, 1969, Selection of the Design Sky for Indonesia based on the Illumination Climate of Bandung, Symposium of Enviromental Physics as Applied to Building in the Tropics Persyaratan teknis tentang pencahayaan alami siang hari diatur berdasarkan klasifikasi pada kualitas pencahayaan. Klasifikasi ini dibagi menjadi: 1. Kualitas A: kerja halus sekali, pekerjaan secara cermat terus menerus, seperti menggambar detail, menggravir, menjahir kain warna gelap, dan sebagainya. 2. Kualitas B: kerja halus, pekerjaan cermat tidak secara intensif terus menerus, seperti menulis, membaca, membuat alat atau merakit komponen-komponen kecil, dan sebagainya. 3. Kualitas C: kerja sedang, pekerjaan tanpa konsentrasi yang besar dari si pelaku, seperti pekerjaan kayu, merakit suku cadang yang agak besar, dan sebagainya. 4. Kualitas D: kerja kasar, pekerjaan dimana hanya detil-detil yang besar harus dikenal, seperti pada gudang, lorong lalu lintas orang, dan sebagainya. Setelah diketahui kualitas ruangan, maka selanjutnya ditentukan nilai faktor langit (fl) dalam ruangan tersebut. Nilai fl dari suatu titik ukur dalam ruangan harus memenuhi syarat: 1. Sekurang-kurangnya memenuhi nilai-nilai faktor langit minimum (flmin) yang tertera pada Tabel 2.1, Tabel 2.2, dan Tabel 2.3, dan dipilih menurut klasifikasi kualitas pencahayaan yang dikehendaki dan dirancang untuk bangunan tersbut. 2. Nilai flmin dalam prosen untuk ruangan-ruangan dalam bangunan umum untuk TUU, adalah seperti tertera pada Tabel 2.1; dimana d adalah jarak antara bidang
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
++2
!"#"$% '%()*(%(
lubang cahaya efektif ke dinding seberangnya, dinyatakan dalam meter .
Faktor langit minimum untuk TUS nilainya diambil 40% dan flmin untuk TUU dan tidak boleh kurang dari 0,10 d. Tabel 7.9 Nilai faktor langit untuk bangunan gedung [5]
Klasifikasi Pencahayaan Fl min TUU A 0,45.d B 0,35.d C 0,25.d D 0,15.d Tabel 7.10 Nilai faktor langit untuk bangunan sekolah [5] Jenis Ruangan fl min TUU flmin TUS Ruang kelas biasa 0,35.d 0,20.d Ruang kelas khusus 0,45.d 0,20.d Laboratorium 0,35.d 0,20.d Bengkel kayu/besi 0,25.d 0,20.d Ruang olahraga 0,25.d 0,20.d Kantor 0,35.d 0,15.d Dapur 0,20.d 0,20.d Tabel 7.11 Nilai faktor langit untuk bangunan tempat tinggal [5] Jenis Ruangan Ruang tinggal Ruang kerja Kamar tidur Dapur
fl min TUU 0,35.d 0,35.d 0,18.d 0,20.d
flmin TUS 0,16.d 0,16.d 0,05.d 0,20.d
Petunjuk teknis dalam penetapan faktor langit diatur dengan didasarkan atas keadaan langit yang terangnya merata atau kriteria langit perancangan untuk Indonesia yang memberikan kekuatan pencahayaan titik dibidang datar di lapangan terbuka sebesar 10.000 lux. Besar faktor langit untuk titik ukur pada bidang kerja di dalam ruangan dilakukan dengan menggunakan metode analisis dimana nilai fl dinyatakan sebagai fungsi dari H/D dan L/D seperti tercantum pada Tabel 2.4.
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
!"#"$% '%()*(%(
++3
Gambar 7.5 Penjelasan dari tabel tentang nilai faktor langit [5]
Posisi titik ukur U, yang jauhnya D dari lubang cahaya efektif berbentuk persegi panjang OPQR (tinggi H lebar L). Ukuran H dihitung dari 0 ke atas dan ukuran L dihitung dari 0 ke kanan, atau dari P ke kiri. H adalah tinggi lubang cahaya efektif, L adalah lebar lubang cahaya efektif, dan D adalah jarak titik ukur ke bidang lubang cahaya efektif. Tabel 7.12 Faktor langit sebagai fungsi H/D dan L/D [5] L/D H/D 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 6,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0,02 0,06 0,13 0,22 0,32 0,42 0,52 0,62 0,71 0,79 1,10 1,27 1,37 1,43 1,47 1,49 1,51 1,53 1,54
0,03 0,12 0,26 0,43 0,62 0,82 1,02 1,22 1,40 1,56 2,17 2,51 2,70 2,82 2,90 2,96 2,99 3,02 3,06
0,05 0,17 0,37 0,62 0,91 1,20 1,50 1,78 2,04 2,29 4,13 4,80 3,98 4,16 4,28 4,36 4,41 4,46 4,51
0,06 0,22 0,48 0,80 1,17 1,55 1,93 2,29 2,64 2,95 4,13 4,80 3,98 4,16 4,28 4,36 4,41 4,46 4,51
0,07 0,27 0,57 0,96 1,39 1,85 2,31 2,75 3,17 3,56 4,99 5,81 6,29 6,59 6,78 6,91 7,01 7,07 7,17
0,08 0,30 0,65 1,09 1,59 2,12 2,64 3,26 3,63 4,09 5,77 6,74 7,31 7,66 7,89 8,04 8,15 8,24 8,34
0,09 0,33 0,72 1,20 1,76 2,34 2,93 3,50 4,04 4,55 6,45 7,56 8,22 8,62 8,89 9,07 9,20 9,29 9,49
0,09 0,36 0,77 1,30 1,90 2,53 3,18 3,80 4,39 4,95 7,05 8,29 9,03 9,49 9,79 10,00 10,15 10,25 10,45
0,10 0,38 0,82 1,38 2,02 2,69 3,38 4,05 4,69 4,29 7,58 8,94 9,76 10,27 10,60 10,83 11,00 12,12 12,28
0,10 0,40 0,86 1,44 2,11 2,83 3,55 4,26 4,94 5,57 8,03 9,51 10,40 10,96 11,33 11,58 11,76 11,90 11,07
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
+,4
!"#"$% '%()*(%(
L/D H/D 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 6,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
6,0
0,11 0,45 0,97 1,63 2,40 3,22 4,07 4,90 5,71 6,47 9,52 11,44 12,64 13,41 13,93 14,30 14,56 15,75 15,01
0,12 0,47 1,01 1,71 2,52 3,39 4,29 5,18 6,04 6,87 10,23 12,43 13,85 14,78 15,42 15,88 16,21 16,45 16,79
0,12 0,48 1,03 1,74 2,57 3,46 4,39 5,31 6,04 7,06 10,59 12,96 14,52 15,58 16,31 16,84 17,23 17,52 17,92
0,12 0,48 10,04 1,76 2,60 3,50 4,40 5,37 6,20 7,16 10,79 13,26 14,92 16,06 16,87 17,45 17,89 18,22 18,68
0,12 0,48 1,04 1,77 2,61 3,52 4,47 5,41 6,28 7,22 10,90 13,44 15,16 16,36 17,22 17,85 18,30 18,69 19,20
0,12 0,48 1,05 1,78 2,63 3,54 4,48 5,43 6,33 7,25 10,97 13,55 15,32 16,56 17,46 18,13 18,63 19,03 19,58
0,12 0,48 1,05 1,78 2,63 3,54 4,50 5,45 6,36 7,28 11,05 13,62 15,42 16,70 17,64 18,32 18,85 19,26 19,85
0,12 0,48 1,05 1,78 2,63 3,54 4,50 5,45 6,39 7,28 11,05 13,67 15,49 16,79 17,74 18,46 19,01 19,44 20,06
0,12 0,49 1,05 1,78 2,63 3,55 4,51 5,46 6,40 7,30 11,08 13,73 15,58 16,91 17,89 18,63 19,21 19,67 20,33
7.4 Simulasi Pencahayaan Untuk memberi model sistem pencahayaan, digunakan metode simulasi dari komputer dengan software, yaitu DiaLux 4.11. DiaLux adalah software open source yang dikembangkan oleh DIAL untuk perencanaan sistem pencahayaan profesional dengan database dari seluruh perusahaan manufaktur luminaire. Software ini dibuat oleh planner untuk dapat digunakan oleh planner lain. [21]
Dalam melakukan komputasi distribusi persebaran cahaya, DiaLux menggunakan metode radiosity . Versi terakhir dari DiaLux menggunakan metode raytracing untuk memvisualisasi
hasil rendering permodelan 3D pada DiaLux.
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
!"#"$% '%()*(%(
+,+
Gambar 7.6 Metode komputasi pada DiaLux [21]
Radiosity adalah algoritma iluminansi global yang digunakan dalam grafis komputer 3D rendering untuk menyelesaikan intensitas pada titik diskrit dalam sebuah scene. Metode ini
dipakai untuk memvisualisasikan iluminansi dengan cara mendifusi cahaya dari path iluminansi agar didapat hasil visualisasi yang realistis. Keuntungan menggunakan DiaLux diantaranya adalah: a. Sederhana dan efektif untuk perancangan dan simulasi pencahayaan profesional. b. Mendapatkan update terakhir dari database luminaire dari perusahaan manufaktur luminaire dari seluruh dunia.
c. Gratis. d. Memiliki fungsi yang lengkap untuk kalkulasi sistem pencahayaan hingga energy evaluation.
e. Memiliki mode lightscenes (skenario pencahayaan) yang dapat dikondisikan sesuai dengan keinginan planner.
S"H"# 79-.,-0 W-'(<'-)* P*-A
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
+,,
!"#"$% '%()*(%(
tentang penggunaan sistem pencahayaan pada berbagai fungsi ruang, dan termasuk juga modelling untuk simulasi pencahayaan. Perhitungan pencahayaan yang diatur pada standar tersebut memakai sistem grid pada permukaan bidang kerja ruangan. Grid tersebut akan mengindikasi nilai iluminansi yang dikalkulasi dan terverifikasi. Preferensi bentuk dari grid biasanya adalah kotak, dengan rasio panjang dan lebar grid antara 0,5 m sampai 2 m. Pengukuran nilai iluminansi diatur dengan persamaaan yang sama dengan Persamaan (3.6) dengan mengambil zonasi-zonasi bidang kerja pada gird yang telah ditentukan. Nilai faktor utilitas dan faktor maintenance didapatkan dengan metode yang sedikit berbeda. Nilai faktor utilitas diantur pada standar EN-1264 berdasarkan fungsi ruangan. Nilai faktor maintenance diatur berdasarkan dokumen dari luminaire yang akan dipasang. Nilai faktor utilitas dan faktor maintenance memerlukan perhitungan numeris yang lebih kompleks, tetapi akan didapatkan data yang lebih akurat. [25]
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
!"#"$% '%()*(%(
+,-
Latihan Soal 7 Topik : Perancangan sistem pencahayaan
Tugas perorangan adalah membuat perhitungan terhadap aplikasi desain sistem pencahayaan di ruang kerja pada sebuah kantor dengan data: •
Luas area
120 m2
•
Panjang
15 m
•
Lebar
10 m
•
Tinggi langit-langit
2,8m
•
Tinggi bidang kerja
0,8 m
Kemudian, ditentukan iluminansi rata-rata yang diinginkan sesuai dengan standar kenyamanan pada ruang kerja, dengan sumber pencahayaan luminaire terbenam dengan louvre lampu flourscent (TL) 2x36W. Lampu TL tersebut memiliki Flux 2250 lumen. Kondisi reflektansi langit-langit 0,8, reflektansi dinding 0,5, dan reflektansi lantai 0,3. Tentukan desain sistem pencahayaan yang baik sesuai dengan standar kenyamanan yang diminta, dan juga hitung daya yang dibutuhkan.
!"#$%&' !"!)$*% +$%,'- !$.- ,.!/.- 01.2 0345367 !89:; $<=>;= ?;@;=6 +&,
