PENCAHAYAAN ALAMI DAN BUATAN Pencahayaan merupakan salah satu faktor untuk mendapatkan keadaan lingkungan yang aman dan nyaman dan berkaitan erat dengan produktivitas manusia. Pencahayaan yang baik memungkinkan orang dapat melihat objek-objek yang dikerjakannya secara jelas dan cepat. Menurut sumbernya, pencahayaan dapat dibagi menjadi dua yaitu sistem pencahayaan alami dan sistem pencahayaan buatan. SISTEM PENCAHAYAAN ALAMI SIANG HARI PADA GEDUNG Pencahayaan alami adalah sumber pencahayaan yang berasal dari sinar matahari. Sinar alami mempunyai banyak keuntungan, selain menghemat energi listrik juga dapat membunuh kuman. Untuk mendapatkan pencahayaan alami pada suatu ruang diperlukan jendela-jendela yang besar ataupun dinding kaca sekurang-kurangnya 1/6 dari pada luas lantai. Dalam usaha memanfaatkan cahaya alami, pada selang waktu antara pukul 08.00 s/d 16.00, perlu direncanakan dengan baik sedemikian sehingga hanya cahaya yang masuk ke dalam ruangan, sedangkan panas diusahakan tidak masuk ke dalam ruangan. Panas yang masuk ke dalam ruangan selain akan menyebabkan warna permukaan interior akan cepat pudar, juga akan menyebabkan bertambahnya beban pendinginan dari sistem tata udara, sehingga tujuan penghematan energi tidak tercapai. Sumber pencahayaan alami kadang dirasa kurang efektif dibanding dengan penggunaan pencahayaan buatan, selain karena intensitas cahaya yang tidak tetap, sumber alami menghasilkan panas terutama saat siang har i. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan agar penggunaan sinar alami mendapat keuntungan, yaitu: o Variasi intensitas cahaya matahari o Distribusi dari terangnya cahaya o Efek dari lokasi, pemantulan cahaya, jarak antar bangunan o Letak geografis dan kegunaan bangunan gedung Departemen Pemukiman dan Prasarana Wilayah mewakili pemerintah, asosiasi profesi, konsultan, kontraktor, supplier, pengelola bangunan gedung dan perguruan tinggi, menyusun standar "tata cara perancangan sistem pencahayaan alami pada bangunan gedung" yang selanjutnya dibakukan oleh Badan Standardisasi Nasional menjadi : SNI 03-0000-2001. Pencahayaan alami siang hari dapat dikatakan baik apabila : 1. Pada siang hari antara jam 08.00 sampai dengan jam 16.00 waktu seternpat terdapat cukup banyak cahaya yang masuk ke dalam ruangan. 2. Distribusi cahaya di dalam ruangan cukup mer ata dan atau tidak menimbulkan kontras yang mengganggu Faktor Pencahayaan Alami Siang Hari: Faktor pencahayaan alami siang hari adalah perbandingan tingkat pencahayaan pada suatu titik dari suatu bidang tertentu di dalam suatu ruangan terhadap tingkat pencahayaan bidang datar di lapangan terbuka yang merupakan ukuran kinerja lubang cahaya ruangan tersebut. Faktor pencahayaan alami siang hari terdiri dari 3 komponen meliputi : 1. Komponen langit (faktor langit-fl) yakni komponen pencahayaan langsung dari cahaya langit. 2. Komponen refleksi luar (faktor refleksi luar - frl) yakni komponen pencahayaan yang berasal dari refleksi benda-benda yang berada di sekitar bangunan yang bersangkutan. 3. Komponen refleksi dalam (faktor refleksi dalam frd) yakni komponen pencahayaan yang berasal dad refleksi permukaan-permukaan dalam ruangan, dad cahaya yang masuk ke dalam ruangan akibat refleksi benda-benda di luar ruangan maupun dad cahaya langit (lihat gambar).
Faktor pencahayaan alami siang had ditentukan oleh persamaan-persamaan berikut ini keterangan : L = lebar lubang cahaya efektif. H = tinggi lubang cahaya efektif. D = jarak titik ukur ke lubang cahaya Keterangan : • (fl)p = faktor langit jika tidak ada penghalang. • Lrata-rata = perbandingan antara luminansi penghalang dengan luminansi rata-rata langit. • Tkaca = faktor transmisi cahaya dad kaca penutup lubang cahaya, besarnya tergantung pada jents kaca yang nilainya dapat diperoleh dad katalog yang dikeluarkan oleh produsen kaca tersebut. • A = luas seluruh permukaan dalam ruangan • R = faktor refleksi rata-rata seluruh permukaan • W = luas lubang cahaya. • Rcw = faktor refleksi rata-rata dari langit-langit dan dinding bagian atas dimulaidari bidang yang melalui tengah-tengah lubang cahaya, tidak termasuk dinding dimana lubang cahaya terletak. • C = konstanta yang besarnya tergantung dad sudut penghalang. • Rfw = faktor refleksi rata-rata lantai dan dinding bagian bawah dimulai dad bidang yang melalui tengahtengah lubang cahaya, tidak termasuk dinding dimana lubang cahaya terletak.
Langit Perancangan a) Dalam ketentuan ini sebagai terang langit diambil kekuatan terangnya langit yang dinyatakan dalam lux. b) Karena keadaan langit menunjukkan variabilitas yang besar, maka syarat-syarat yang harus dipenuhi
oleh keadaan langit untuk dipilih dan ditetapkan sebagai Langit Perancangan adalah : 1. Bahwa langit yang demikian sering dijumpai. 2. Memberikan tingkat pencahayaan pada bidang datar di lapangan terbuka, dengan nilai dekat minimum, sedemikian rendahnya hingga frekuensi kegagalan untuk mencapai nilai tingkat pencahayaan ini cukup rendah. 3. Nilai tingkat pencahayaan tersebut tidak boleh terlampau rendah sehingga persyaratan tekno konstruktif menjadi terlampau tinggi. c) Sebagai Langit Perancangan ditetapkan : 1. Langit biru tanpa awan atau 2. Langit yang seluruhnya tertutup awan abu-abu putih. d) Langit Perancangan ini memberikan tingkat pencahayaan pada titik-titik di bidang datar di lapangan terbuka sebesar 10.000 lux. Untuk perhitungan diambil ketentuan bahwa tingkat pencahayaan ini asalnya dari langit yang keadaannya dimana-mana merata terangnya (uniform luminance distribution). Faktor Langit Faktor langit (fl) suatu titik pada suatu bidang di dalam suatu ruangan adalah angka perbandingan tingkat pencahayaan langsung dad langit di titik tersebut dengan tingkat pencahayaan oleh Terang Langit pada bidang datar di lapangan terbuka. Pengukuran kedua tingkat pencahayaan tersebut dilakukan dalam keadaan sebagai-berikut: 1. Dilakukan pada saat yang sama. 2. Keadaan langit adalah keadaan Langit Perancangan dengan distribusi terang yang merata di manamana. 3. Semua jendela atau lubang cahaya diperhitungkan seolah-olah tidak ditutup dengan kaca. Lubang Cahaya Efektif Bila suatu ruangan mendapatkan pencahayaan dad langit metalui lubang-lubang cahaya di beberapa dinding, maka masing-masing dinding ini mempunyai bidang lubang cahaya efektifnya sendiri-sendiri lihat gambar 4 ).
Umumnya lubang cahaya efektif dapat berbentuk dan berukuran lain daripada lubang cahaya itu sendiri. Hal ini, antara lain dapat disebabkan oleh: 1. Penghalangan cahaya oleh bangunan lain clan atau oleh pohon. 2. Bagian-bagian dari bangunan itu sendiri yang karena menonjol menyempitkan pandangan ke luar, seperti balkon, konstruksi "sunbreakers" dan sebagainya. 3. Pembatasan-pembatasan oleh letak bidang kerja terhadap bidang lubang cahaya . 4. Bagian dari jendela yang dibuat dari bahan yang tidak tembus cahaya.
SISTEM PENERANGAN BUATAN PADA GEDUNG Pencahayaan buatan adalah pencahayaan yang dihasilkan oleh sumber cahaya selain cahaya alami. Pencahayaan buatan sangat diperlukan apabila posisi ruangan sulit dicapai oleh pencahayaan alami atau saat pencahayaan alami tidak mencukupi. Fungsi pokok pencahayaan buatan baik yang diterapkan secara tersendiri maupun yang dikombinasikan dengan pencahayaan alami adalah sebagai berikut: 1. Menciptakan lingkungan yang memungkinkan penghuni melihat secara detail serta terlaksananya tugas serta kegiatan visual secara mudah dan tepat 2. Memungkinkan penghuni berjalan dan bergerak secara mudah dan aman 3. Tidak menimbukan pertambahan suhu udara yang berlebihan pada tempat kerja 4. Memberikan pencahayaan dengan intensitas yang tetap menyebar secara merata, tidak berkedip,
tidak menyilaukan, dan tidak menimbulkan bayang-bayang. 5. Meningkatkan lingkungan visual yang nyaman dan meningkatkan prestasi. PENERANGAN BUATAN DIPERLUKAN BILA : Tidak tersedia cahaya alami siang hari Tidak tersedia cukup cahaya alami dari matahari Cahaya alami matahari tidak dapat menjangkau tempat tertentu di dalam ruangan yang jauh dari jendela. Diperlukan cahaya merata pada ruang lebar Diperlukan intensitas cahaya konstan. Diperlukan pencahayaan dengan warna dan arah penyinaran mudah diatur. Cahaya buatan diperlukan untuk fungsi khusus. Diperlukan cahaya dengan efek khusus. Disamping hal-hal tesebut di atas, dalam perencanaan penggunaan pencahayaan untuk suatu lingkungan kerja maka perlu pula diperhatikan hal-hal berikut ini: 1) Seberapa jauh pencahayaan buatan akan digunakan, baik untuk menunjang dan melengkapi pencahayaan alami. 2) Tingkat pencahayaan yang diinginkan, baik untuk pencahayaan tempat kerja yang memerlukan tugas visual tertentu atau hanya untuk pencahayaan umum 3) Distribusi dan variasi iluminasi yang diperlukan dalam keseluruhan interior, apakah menyebar atau tefokus pada satu arah 4) Arah cahaya, apakah ada maksud untuk menonjolkan bentuk dan kepribadian ruangan yang diterangi atau tidak 5) Warna yang akan dipergunakan dalam ruangan serta efek warna dari cahaya 6) Derajat kesilauan obyek ataupun lingkungan yang ingin diterangi, apakah tinggi atau rendah. Sistem pencahayaan buatan yang sering dipergunakan secara umum dapat dibedakan atas 3 macam yakni: 1. Sistem Pencahayaan Merata Pada sistem ini iluminasi cahaya tersebar secara merata di seluruh ruangan. Sistem pencahayaan ini cocok untuk ruangan yang tidak dipergunakan untuk melakukan tugas visual khusus. Pada sistem ini sejumlah armatur ditempatkan secara teratur di seluruh langi-langit. 2. Sistem Pencahayaan Terarah Pada sistem ini seluruh ruangan memperoleh pencahayaan dari salah satu arah tertentu. Sistem ini cocok untuk pameran atau penonjolan suatu objek karena akan tampak lebih jelas. Lebih dari itu, pencahayaan terarah yang menyoroti satu objek tersebut berperan sebagai sumber cahaya sekunder untuk ruangan sekitar, yakni melalui mekanisme pemantulan cahaya. Sistem ini dapat juga digabungkan dengan sistem pencahayaan merata karena bermanfaat mengurangi efek menjemukan yang mungkin ditimbulkan oleh pencahayaan merata. 3. Sistem Pencahayaan Setempat Pada sistem ini cahaya dikonsentrasikan pada suatu objek tertentu misalnya tempat kerja yang memerlukan tugas visual. Sistem pencahayaan ini sangat bermanfaat untuk: Memperlancar tugas yang memerlukan visualisasi teliti Mengamati bentuk dan susunan benda yang memerlukan cahaya dari arah tertentu. Melengkapi pencahayaan umum yang terhalang mencapai ruangan khusus yang ingin diterangi Membantu pekerja yang sudah tua atau telah berkurang daya penglihatannya. Menunjang tugas visual yang pada mulanya tidak direncanakan untuk ruangan tersebut. Tipe Penerangan Buatan Menurut Siswanto (1993:18) penerangan yang digunakan dapat dibedakan menjadi 3 macam sistem/tipe penerangan yaitu : 1. Pencahayaan Umum (General Lighting) Sistem pencahayaan ini harus menghasilkan iluminasi yang merata pada bidang kerja dan bidang ini biasanya terletak pada ketinggian 30-60 inchi diatas lantai. Untuk memenuhi persyaratan itu maka armatur harus dipasang simetris, dan jarak lampu satu dengan lainnya perlu diperhatikan, dianjurkan antara 1,5-2 kali jarak antara lampu dan bidang kerja.
2. Pencahayaan Terarah (Localized General Lighting) Pada tipe ini diperlukan bila intensitas penerangan yang merata tidak diperlukan untuk semua tempat kerja tetapi hanya bagian tertentu saja yang membutuhkan tingkat iluminasi, maka lampu tambahan dapat dipasang pada daerah tersebut. 3. Pencahayaan Lokal (Local Lighting) Sistem pencahayaan lokal ini diperlukan khususnya untuk pekerjaan yang membutuhkan ketelitian. Kerugian dari sistem pencahayaan ini dapat menyebabkan kesilauan, maka pencahayaan lokal perlu dikoordinasikan dengan penerangan umum. Menurut Suma’mur PK (1998:10) ada beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam pencahayaan buatan antara lain: 1. Pembagian lumensi dalam lapangan penglihatan Lapangan penglihatan yang baik adalah dengan kekuatan terbesar ditengah pada daerah kerja yang dilakukan. Perbandingan terbaik antara lumensi pusat, daerah sekitar pusat dan lingkungan sekitarnya adalah 10:3:1. Kondisi penerangan dinyatakan baik atau tidak bila memenuhi syarat jika perbedaan lumensi melebihi perbandingan 40:1 baik di lapangan penglihatan pekerjaan maupun terhadap lingkungan luar. 2. Kesilauan Terjadi bila perbedaan penyebaran luminensi melebihi perbandingan 40 :1, namun pada umumnya terjadi karena keterbatasan kemampuan penglihatan.Kepekaan retina seluruhnya menyesuaikan dengan luminensi rata-rata sehingga pda lapangan penglihatan dengan luminensi berbeda, retina terlalu peka untuk luminensi yang tinggi, tetapi sangat kurang peka untuk daerah yang samar-samar. 3. Arah Cahaya Sumber cahaya yang cukup jumlahnya sangat berguna dalam mengatur pencahayaan yang baik. Cahaya dari berbagai arah dapat meniadakan gangguan oleh bayangan. 4. Warna Cahaya Warna cahaya dan komposisi spektrumnya sangat penting dalam membandingkan dan mengkombinasikan warna-warna dalam lingkungan kerja atau tempat kerja sebagai akibat pencahayaan yang menentukan rupa dari lingkungan. Dengan adanya kombinasi tata warna dan dekorasi yang serasi maka akan menimbulkan suasana kerja yang nyaman sehingga kegairahan kerja akan meningkat.
5. Panas akibat sumber cahaya. Baik sumber pencahayaan alam maupun pencahayaan buatan dapat menimbulkan suhu udara di tempat kerja. Pertambahan suhu yang berlebihan dapat mengakibatkan ketidaknyamanan bekerja dan akan merupakan beban tambahan. Jenis Lampu Sumber Penerangan Buatan Menurut Siswanto (1989:22) ada 3 jenis lampu sebagai sumber penerangan buatan yaitu: 1. Lampu Pijar (Incandescent Lamp) Cahaya sebagian besar terdiri dari infra merah yang dapat mencapai 75- 80% sedangkan ultra violet pada lampu pijar umumnya diabaikan. Pemanfaatan lampu pijar sebagai sumber penerangan buatan mempunyai kerugian yaitu memancarkan radiasi dan suhu permukaan dapat mencapai 60° C atau lebih sehingga ruangan terasa tidak nyaman dan lampu pijar memberikan kesan psikis hangat karena warna cahayanya kuning kemerahan. 2. Lampu Pelepasan Listrik Bertekanan Rendah (Electric Dicharge Lamp atau Flourescen Lamp) Lampu jenis ini lebih dikenal dengan nama lampu fluorescent atau lampu TL (Tube Lamp), cahayanya berasal dari proses transformasi energi listrik menjadi ultra violet pada saat aliran listrik melalui gas-gas misalnya Argon, Neon, uap Mercuri, tergantung dari zat-zat fluorescent maka lampu TL dapat dibuat sehingga cahayanya menyerupai cahaya lampu pijar, cahaya matahari. 3 Lampu Pelepasan Listrik Bertekanan Tinggi (Mercury Vapor Lamp)
Secara prinsip lampu ini sama dengan lampu TL, tetapi dengan tekanan tinggi radiasi cahayanya tergantung dari jenis gas dan tekanan yang diisikan. Pada lampu Mercuri memancarkan cahaya dalam empat panjang gelombang yang berwarna ungu, biru, kuning, dan hijau. Warna cahaya yang dipancarkan oleh lampu mercuri adalah tergantung oleh tekanan uapnya. Lampu mercuri dapat dikombinasikan dengan lampu pijar atau lampu tabung mercuri diberi lapisan zat fosfor untuk mengubah radiasi ultra violet menjadi cahaya yang berwarna merah. Lampu ini dapat menurun sampai 30%. Bila mengalami kenaikan diatas 5% maka lampu akan rusak karena panas. Menurut Achmad sujudi (1999:26) agar pencahayaan memenuhi persyaratan kesehatan perlu dilakukan tindakan sebagai berikut : 1) Pencahayaan alami maupun buatan diupayakan agar tidak menimbulkan kesilauan dan memiliki intensitas sesuai dengan peruntukannya. 2) Kontras sesuai kebutuhannya, hindarkan terjadinya kesilauan atau bayangan. 3) Untuk ruang kerja yang mempergunakan peralatan berputar untuk tidak menggunakan lampu neon. 4) Penempatan bola lampu dapat menghasilkan penyinaran yang optimum dan sering dibersihkan. Bola lampu yang mulai tidak berfungsi dengan baik segera diganti. 5 Sistem Penerangan o Sistem penerangan langsung o Penerangan semi langsung o Penerangan diffus o Penerangan semi tidak langsung o Penerangan tidak langsung Dari sistem penerangan tersebut ternyata ada yang diserap, direfleksikan dan ditransmisikan Absorbsi Sebahagian dari cahaya yang mengenai suatu permukaan akan diserap oleh permukaan itu. Refleksi Jumlah cahaya yang dipantulkan tidak ditentukan oleh mengkilatnya suatu permukaan, tetapi oleh sifatsifat dan permukaan bahannya. Transmisi Bahan tembus cahaya seperti kaca dan seluloida akan memantulkan atau menyerap hanya sebagian saja dari cahaya yang mengenai.
Secara keseluruhan, untuk suatu permukaan bahan berlaku ketentuan: a + r + t =1 Secara umum ada tiga jenis lampu yang beredar di pasaran : 1. Lampu pijar (incandescent), cahaya dihasilkan oleh filamen dari bahan tungsten (titik lebur > 2200º C) yang berpijar karena panas. 2. Lampu fluorescent, cahaya dihasilkan oleh pendaran bubuk fosfor yang melapisi bagian dalam tabung lampu. 3. Lampu HID (High-Intensity Discharge lamps), cahaya dihasilkan oleh lecutan listrik melalui uap zat logam. Satuan-satuan teknik penerangan Steradian Kandela Fluk cahaya : Satuannya lumen (lm) Rumus : Q = F x t dimana : Q = jumlah cahaya F = fluk cahaya
t = waktu Intensitas cahaya Satuannya kandela (Cd) Rumus : ω = 4π steradian, maka F = 4π I lumen Intensitas penerangan Satuannya lux Rumus : Luminansi atau brightness Satuannya cd/m2 Rumus : 1 cd/cm2 = 1 stilb = 10000 cd/m2 Hukum penerangan Hukum Kuadrat Rumus : Catatan : rumus ini hanya berlaku untuk penerangan suatu titik tertentu dari bidang yang diterangi
Penyelesaian : F = 1200 lumen r = LB = cos α = Intensitas penerangan titik B = = 0,764 lux
Contoh perhitungan penerangan suatu bangunan Suatu ruangan laboratorium dengan ukuran 12 x 10 m dan tinggi lampu dari meja 2,6 m, yang akan diberi penerangan dengan ketentuan sebagai berikut : 1. Tentukan jenis lampu dan armatur yang digunakan. Ruangan ini direncanakan armatur tipe TMX 200 dengan lampu 2 x TLD 36 W/54. Menurut standar Philip lampu TL 36 W warna putih fluk cahayanya 2 x 2500 lumen per armatur. 2. Tentukan faktor-faktor refleksi rp = 0,7 rw = 0,5 rm = 0,3 3. Tentukan indeks bentuk ruangan Lampu dipasang pada langit-langit dan bidang kerjanya berada pada kira-kira 0,90 m di atas langit maka h = 2,6 m.
4. Tentukan efisiensi penerangan (tabel XIII) dengan nilai k = 2,1 Pada tabel, untuk k = 2 → 0,69 untuk k = 2,5 → 0,75 maka untuk k = 2,1 dilakukan interpolasi = 5. Intensitas penerangan (berdasarkan tabel), untuk labor = 350 lux 6. Hitung fluk cahaya yang diperlukan F armatur = 2 x 2500 = 5000 lumen 7. Tentukan faktor depresiasi, pada contoh ini kalau lampu-lampu diperbarui setiap 2 tahun, maka d = 0,8 (tabel).
Jadi, jumlah armatur :
Jumlah ini dapat dibagi atas 3 deret pemasangannya, masing-masing 5 armatur. Penempatan meja laboratorium harus diperhatikan dan sebaiknya meja dipasang 3 deret dan jumlahnya 15 buah. Gambar layout penempatan lampu : 10
Menghitung Kebutuhan Cahaya (Penerangan Buatan) Dengan Metoda Lumen Hitung kebutuhan cahaya, bila dirancang dua armatur (2 bh lampu) pada ruang tamu ukuran 3 x 4 M. Direncanakan memakai lampu jenis SL Jawab : Berdasarkan tabel intensitas cahaya (kuat penerangan) untuk R Tamu dibutuhkan E (kuat penerangan) = 50 lux Indeks ruangan k = = = 0,6 Menurut Tabel k, Eff = 0,38 Karena pengotoran ringan maka untuk faktor depresiasi masa 2 th pemakaian = 0,8 Jadi Flux Cahaya yang dibutuhkan : = = = 1973,6 Lumen Karena dirancang dua armatur dg 2 bh lampu, maka Flux cahaya tiap lampu = = 986,8 lumen Lihat tabel Flux cahaya; bagi lampu SL yang ada hanya 1050 Lumen untuk SL 25 W Jadi dipakai SL 25 W sebanyak 2 buah lampu per Armatur Perhitungan lanjutan Berdasarkan perhitungan kebutuhan cahaya pada sebuah Rumah Kediaman diperoleh ; Untuk jaringan kelompok I, melayani : Jaringan kelompok II, melayani : 1. R Tamu, TL 20 W = 20 W 1. Gang, Pijar = 4 x 15 W = 60 W 2. R Makan, TL 20 W = 20 W 2. Dapur, TL 10 W = 10 W 3. K Tidur, Pijar 15 & 5 W = 20 W 3. WC, Pijar 15 W = 15 W 4. KM/WC, Pijar 15 & 30 W = 45 W 4. K Pelayan, Pijar 5 W = 5 W 5. Teras, Pijar 30 W = 30 W 5. Garasi, Pijar 15 W = 15 W 6. K.K = 2 x 150 W = 300 W 6. K.K = 2x150 W = 300 W Jumlah = 435 W Jumlah = 405 W Rekapitulasi daya : Kelompok Pijar TL KK/150W Jumlah 5 W 15 W 30 W 20 W 10 W I 1 2 2 2 - 2 435 W II 1 6 - - 1 2 405 W IN1 = = 2,47 A; Isekering = 1,25 IN = 1,25 x 2,47 = 3,09 A 4A IN2 = = 2,3 A; Isekering = 1,25 IN = 1,25 x 2,3 A = 2,87 A 4A Untuk MCB IN Total = = 4,77 A IMCB = 1,25 x IN = 1,25 x 4,77 A = 5,96 A 6A 6A 4A 4A
