SIMULASI PENERANGAN ALAM BANGUNAN PENDIDIKAN

Transkripsi

1 SIMULASI PENERANGAN ALAM BANGUNAN PENDIDIKAN FX Teddy Badai Samodra Jurusan Arsitektur Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS Sukolilo, Surabaya Abstrak Aplikasi model sebagai peluang desain arsitektur dalam aplikasi penerangan alam merupakan pendekatan observasi fisik terhadap aspek lingkungan dengan penyederhanaan spesifik yang diarahkan tidak mengurangi keakuratan kalkulasi dan kuantifikasi. Dalam pendekatan model terhadap objek bangunan pendidikan (ruang dosen/kantor) Jurusan Arsitektur-ITS (7.2 LS), representasi penyederhanaan terhadap kondisi eksisting dilakukan dengan simulasi komputer. Untuk menelaah kondisi ekstrim daerah tropis, maka ditentukan bulan Maret sebagai waktu simulasi karena pada kondisi bulan itu posisi matahari berada pada garis khatulistiwa. Dengan penggunaan simulasi Superlite v.2.0, kondisi lingkungan dalam bulan observasi dapat dideteksi sehingga secara grafis dapat digambarkan pola-pola efek penerangan alam dalam ruangan bangunan pendidikan pada titik-titik tertentu berupa daylight contour dan DF (daylight Factor) pada jam-jam ekstrim (pk.06.00, pk.12.00, dan pk.17.00). Dengan modifikasi overhang, kontribusi penerangan alam dalam ruangan akan lebih merata dan dapat menghindari efek glare (kesilauan). Dari hasil simulasi tersebut dapat digambarkan bahwa kondisi eksisting maupun modifikasi menunjukkan optimasi dengan memenuhi batas minimum kenyamanan DF = 2%. Elemen jendela utama pada ruang observasi mengindikasikan nilai transmisi lebih besar dari refleksi, sedangkan elemen lain (wall, floor, ceiling, ground, overhang) nilai transmisi lebih kecil dari refleksi. Kata kunci: bangunan pendidikan, kenyamanan fisik, penerangan alam, simulasi LATAR BELAKANG Fenomena iklim tropis lembab merupakan hal yang sulit diselesaikan secara arsitektural untuk mendapatkan kondisi dalam bangunan yang memenuhi syarat hunian. Kontribusi penerangan alami diarahkan memperhatikan tolok ukur pemakai lingkungan dan atau bangunan, yaitu manusia. Kenyamanan dapat dalam bentuk apapun yang berhubungan dengan kaidah manusia, namun kenyamanan fisik merupakan ukuran yang subjektif. Aplikasi model merupakan pendekatan observasi fisik terhadap aspek lingkungan dengan penyederhanaan spesifik pada sekuen tertentu yang diarahkan tidak mengurangi keakuratan kalkulasi dan kuantifikasi. Dalam pendekatan model terhadap objek bangunan pendidikan (ruang dosen/kantor) jurusan Arsitektur ITS (7.2 LS) merupakan representasi penyederhanaan terhadap kondisi eksisting baik bangunan maupun iklim. Simulasi dengan software computer diimplementasikan untuk mempermudah permutasi bangunan eksisting dan modifikasi dalam kinerja bangunan (building performances). Beberapa hal yang dapat diilustrasikan dalam simulasi ini sebagai bentuk deskripsi input dan output running kinerja bangunan sebagai berikut: I. 41 Universitas Teknologi Yogyakarta

2 o Lokasi (letak geografi, solar time, gradien angin) o Data input (material, konstruksi) o Building geometry (dimensi elemen, volume, orientasi, zona kontrol) o Mathematical model (kalkulasi dan strategi penyederhanaan) o Visualisasi output (angka/tabulasi dan grafik) Dari kondisi dasar input yang dibutuhkan oleh sofware dalam kinerja bangunan, indikasi permasalahannya adalah bagaimana fenomena lingkungan penerangan alami eksisting bangunan pendidikan dapat dimodifikasi dengan strategi/metode yang relevan pada masing-masing simulasi kearah yang lebih baik sesuai standard kenyamanan fisik setiap aspek lingkungan. KONDISI LANGIT EKSISTING (TROPIS) Selama Bulan Maret (matahari berada pada garis khatulistiwa), dalam sehari rata-rata penyinaran matahari hanya terjadi kurang dari 5 jam dan kondisi langit hampir selalu berawan (93 %). Gambar 1 Kondisi Langit eksisting Kondisi ini membawa pengaruh pada intesitas daylight terhadap ruang. Luminance pada Zenit (Lz) dan Horizon (Lh) dan Sky component memiliki nilai besar, merupakan potensi penerangan alam secara langsung maupun refleksi (Gambar 1). Di sini, solar Component = 0, efek glare dapat dihindari. Pada bulan ini, meskipun posisi matahari tepat pada equator, efek glare pada daerah Surabaya kecil (7.2º LS). (a). (b). Gambar 2 Luminasi Langit dan Pengaruh pada Bangunan I. 42 Universitas Teknologi Yogyakarta

3 Berdasarkan konversi dari irradiance, pada pk terjadi illuminasi maksimum, dengan rentang penerangan pk s/d pk (Gambar 2). Hal ini terjadi karena posisi matahari kurang lebih berada pada letak lintang eksisting. Belahan utara akan menerima penerangan dengan intensitas paling tinggi karena Surabaya berada pada 7.2º LS. Posisi tersebut berada pada bagian selatan khatulistiwa dan bagian utara ruang-ruang dalam bangunan akan rentan dengan pencahayaan alami yang tinggi meskipun sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan setempat (mikro). (a). (b) Gambar 3 Distribusi Penerangan Alam pada Ruang DAYLIGHT CONTOUR Observasi titik sampel daylight pada ruang studi kasus bangunan pendidikan (Gambar 2b) ditetapkan 60 titik. Berdasarkan keluaran grafis dengan operasi software Superlite v.2.0, semua bagian terdistribusi dengan area pada baris 2 dan kolom D s/d G memiliki intensitas paling tinggi (Gambar 3). Bangunan eksisiting (3a) memiliki performa yang mendekati bangunan modifikasi (3b). Bangunan modifikasi merupakan bangunan eksisitng dengan penambahan overhang pada front wall-nya. Kontur penerangan pada ruang dosen, dalam jam kritis terdeteksi pk memiliki intensitas paling tinggi (Gambar 4). Gambar 4 Distribusi Penerangan Alam Pada Jam Kritis I. 43 Universitas Teknologi Yogyakarta

4 Penerangan ruang oleh daylight (eksisiting / modifikasi), didominasi oleh D-D (Daylight-Direct) pada tengah ruang (baris 2), dan D-R pada tepi ruang (Daylight- Reflected). Jadi, pada bagian tengah ruang bangunan, cahaya langit mengarah langsung dan bagian tepi ruang, kombinasi material refleksi mengakibatkan pembahan pencahayaan yang tidak terakomodasi oleh cahaya langsung (Gambar 5). Area tengah ruang memiliki intensitas Illuminance (ft-candle) paling tinggi(= persentase DF). Distribusi pada ruang modifikasi berkurang karena adanya shading oleh Sides Overhang Tepi ruang (baris 1 dan 2-6) mendapatkan pantulan dari elemen ruang (atap,lantai) dan outdoor (Ground dan Overhang) dan baris 2 memiliki penerangan lebih karena mendapat D-D paling besar. Gambar 5 Kinerja Daylight pada Ruang Observasi I. 44 Universitas Teknologi Yogyakarta

5 Gambar 6 Kinerja Daylight pada Ruang Observasi Berdasarkan standard penerangan ( ), total illuminance > 30 ftcandle, dan semua titik pengukuran dalam ruang dosen memenuhi persyaratan tersebut. Persentase kenyamanan penerangan alam pada semua titik ruang dalam bidang kerja 80 cm = 100% (Gambar 6). DAYLIGHT FACTOR (DF) Dalam analisis faktor langit (DF), standard penerangan ( ), distribusi daylight untuk kantor dalam bangunan pendidikan ini memiliki batas minimum DF = 2%. Gambar 7 menunjukkan bahwa dalam ruang bangunan eksisting dan modifikasi, semua bagian titik observasi memenuhi persyaratan minimum kebutuhan penerangan alam. Gambar 7 Pengukuran Faktor Langit I. 45 Universitas Teknologi Yogyakarta

6 Rasio ukuran bukaan dan ruang terhadap front wall relatif kecil, sehingga semua bagian ruang terdistribusi daylight sesuai batas comfort. Pada jendela, besaran transmisi melebihi nilai refleksi sedangkan elemen lain seperti wall, floor, ceiling, ground, dan overhang berlaku sebaliknya, nilai transmisi kurang dari refleksi (Gambar 8). Kondisi ini memberikan pengaruh masuknya penerangan dari terang langit cukup besar ke dalam ruangan secara langsung, sehingga memungkinkan semua titik pengukuran dalam ruang dosen, memiliki nilai DF >2% (eksisiting/modifikasi). Gambar 8 Observasi Elemental KESIMPULAN Berdasarkan fakta klimatik dan hasil simulasi untuk memperoleh nilai total illuminance dan Dayllight Factor, dan simulasi tipe Overhang (top dan side) bangunan, ada beberapa konsep dan fenomena dalam simulasi penerangan: 1. Selama Bulan Maret, dalam sehari rata-rata penyinaran matahari hanya terjadi kurang dari 5 jam dan kondisi langit hampir selalu berawan (93 %). Kondisi ini membawa pengaruh pada intesitas daylight terhadap ruang. Belahan utara (Surabaya) akan menerima penerangan dengan intensitas paling tinggi 2. Luminance pada Zenit (Lz) dan Horizon (Lh)dan Sky component memiliki nilai besar, merupakan potensi penerangan alam secara langsung maupun refleksi. 3. Area tengah ruang memiliki intensitas Illuminance (ft-candle) paling tinggi = persentase DF. Distribusi pada ruang modifikasii berkurang karena adanya shading oleh Sides Overhang 4. Tepi ruang (baris 1 dan 2-6) mendapatkan pantulan dari elemen ruang (atap,lantai) dan outdoor (Ground dan Overhang) dan baris 2 memiliki penerangan lebih karena mendapat D-D paling besar. 5. Rasio ukuran bukaan dan ruang /front wall relatif kecil, sehingga semua bagian ruang terdistribusi daylight sesuai batas comfort, hal ini terjadi karena: - Jendela, Transmisi >Refleksi - Elemen lain (wall, floor, ceiling, groung, overhang),transmisi <Refleksi 6. Rekomendasi: - Orientasi dapat menambah distribusi daylight atau menguranginya untuk menghindari glare (permukaan ground dan obstruction) - Strategi modifikasi material bangunan dapat dilakukan dengan: i. Mengurangi nilai DF dengan menambah shading overhang (syarat = memenuhi batas min penerangan ruang) untuk menghindari glare. I. 46 Universitas Teknologi Yogyakarta

7 ii. Menambah nilai DF dengan menurangi/menghilangkan overhang untuk memenuhi batas minimal standard penerangan. - Distribusi daylight dalam ruang dapat dioptimalkan dengan menambah nilai transmisi jendela dan refleksi elemen ruang (wall, ceiling, floor) dan outdoor (ground, overhang). DAFTAR PUSTAKA Cowan H., Smith P. Environmental Systems. Van Nostrand Reinhold. Melbourne: 1983 Hawkes, D. The Environmental Tradition. E & FN Sopon. London: 1996 Markus,T.A, Morris, E.N. Building, Climate, and Energy. Pitman Published Limited. London: 1998 Olgyay, V. Design with Climate. Van Nostrand Reinhod. New york: 1992 Szokolay, S.V. Thermal Design of Buildings. RAIA Education Division. Australia: (Desember 2004) I. 47 Universitas Teknologi Yogyakarta