PENGARUH DESAIN CLERESTORIES TERHADAP KINERJA DAYLIGHT PADA GOR BULUTANGKIS ITS DI SURABAYA GUNA MENDUKUNG KONSEP GREEN BUILDING

Transkripsi

1 PENGARUH DESAIN CLERESTORIES TERHADAP KINERJA DAYLIGHT PADA GOR BULUTANGKIS ITS DI SURABAYA GUNA MENDUKUNG KONSEP GREEN BUILDING John Victor Lewi S 1), Sri Nastiti N. Ekasiwi 2), dan Ima Defiana 3) 1) Mahasiswa Magister Jurusan Arsitektur, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan 2 & 3) Dosen Jurusan Arsitektur, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya, 60111, Indonesia john_lewi@hotmail.com ABSTRAK Sebagai Arena GOR yang digunakan setiap hari, GOR Bulutangkis ITS selalu menggunakan dan mengandalkan pencahayaan buatan saat digunakan untuk beraktivitas pada pagi, siang dan sore hari. Hal tersebut tentu saja bertolak belakang dengan progam Eco Campus ITS yang menerapkan konsep Green Building. Penggunaan energi listrik untuk kebutuhan penerangan buatan merupakan salah satu bentuk pemborosan energi pada bangunan. Perlu dipahami bahwa Bangunan Gedung GOR ITS berbentang lebar, sehingga timbullah area yang nilai illuminan serta uniformitynya kurang dan tidak merata. Kekurangan nilai Daylight Factor (DF) dan illuminan menyebabkan lapangan menjadi gelap dan dapat menurunkan kualitas visual comfort untuk kegiatan berolahraga. Dalam menghadapi fenomena tersebut, peneliti berupaya untuk mengusulkan solusi melalui strategi desain pencahayaan atap yang berbentuk clerestories. Clerestories tersebut disimulasikan dengan perbedaan parameter dimensi lebar bukaan dan jumlah bukaan clerestories. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa pengaplikasian clerestories dapat berpengaruh meningkatkan nilai DF antara 54% - 135% di dalam Bangunan Gedung GOR ITS. Kata kunci: Distribusi Daylight, Kinerja Pencahayaan Alami, Sistem Pencahayaan Pasif. PENDAHULUAN Latar Belakang Penelitian Pencahayaan alami ( daylight) tidak dapat diandalkan sepenuhnya karena ketergantungan terhadap kondisi langit saat itu dan cahaya alami tidak dapat diterima saat kondisi langit sedang mendung atau kondisi malam hari. Pada daerah dengan iklim tropis lembab seperti Kota Surabaya, kondisi langit yang biasa terjadi adalah clear sky dengan kuat penerangan yang dihasilkan mencapai lux (Lechner, 2009). Gedung GOR Bulutangkis ITS memiliki dimensi fisik 42 x 28 x 11,5 meter, room depth yang dimiliki oleh Gedung GOR ITS terlalu dalam sehingga distribusi cahaya tidak maksimal. Umumnya setiap bangunan berupaya untuk memanfaatkan energi daylight untuk memenuhi kebutuhan pencahayaannya, tetapi sangat disayangkan bahwa sistem pencahayaan yang diadaptasi oleh bangunan Gedung GOR Bulutangkis ITS justru sepenuhnya berasal dari artificial lighting yang mengakibatkan pemborosan energi pada bangunan. Menurut Green Building Council Indonesia (GBCI, 2011) dalam Greenship Existing Building ver 1.0 yang merupakan salah satu tolak ukur dalam mendukung progam green B-14-1

2 building, mengemukakan bahwa suatu bangunan haruslah didesain tanggap terhadap iklim setempat dan mengurangi jumlah beban penggunan energi terbarukan (energi listrik). II. Tujuan Penelitian Menjelaskan pengaruh hubungan beberapa pengkondisian desain clerestories terhadap peningkatan kinerja daylight dalam mencapai standart kebutuhan aktivitas berolahraga dengan nilai daylight factor (DF) sebagai acuan kontrol. METODE Metode Penelitian Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen, dengan bantuan progam komputer Ecotect Analysis Observasi lapangan yang dilakukan meliputi pengamatan dan pencatatan ukuran dimensi fisik bangunan beserta fenomena-fenomena yang terjadi di lapangan sebagai data awal dan untuk kebutuhan verifikasi data penelitian. Data pengukuran lapangan diselengarakan pada: Hari / tanggal : Senin - Jumat / tanggal Oktober 2015 Waktu : Pukul WIB Tempat : Gedung GOR Bulutangkis ITS Alat : Lux Meter Jarak Pengukuran : 2 meter Durasi Pengukuran : ± 10 menit Anggota Tim : 4 orang Gambar 1. Pengkondisian Lapangan Utama Untuk Proses Penelitian Lapangan Tabel 1. Data Nilai Iluminan, Uniformity Ratio dan DF Hasil Pengukuran Lapangan Lapangan Utama Bulutangkis Waktu Iluminan iluminan Uniformity Standart Iluminan lux Pengukuran minimal rata-rata Ratio < 200 lux lux > 400 lux pukul % Lapangan Utama Bulutangkis 1.10% 0% Waktu Nilai Iluminan nilai iluminan Rata-Rata iluminan Standar iluminan Lapangan olahraga Pengukuran minimal maksimal pada bidang kerja lux (Philips, 1986) pukul Lapangan Utama Bulutangkis x (tidak memenuhi) Waktu Nilai DF Nilai DF Rata-Rata DF Rentan DF Standar DF Pengukuran minimal maksimal pada bidang < 2 % 2-4 % > 4 % 2-4 % pukul % 0% 0% x (tidak memenuhi) B-14-2

3 Dari data yang didapatkan menunjukkan bahwa pada lapangan utama memiliki kinerja pencahayaan yang buruk dan berada di bawah standar pencahayaan. Variabel Penelitian Variabel dalam proses penelitian ini terbagi menjadi dua, yaitu variabel bebas dan variabel terikat. Adapun penjelasan dari masing-masing variabel adalah: Variabel bebas Merupakan variabel pengkontrol yang dapat diubah sesuai dengan kondisi yang ditetapkan pada obyek penelitian. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah clerestroies yang dibagi menjadi sub-variabel dengan parameter berikut: Clerestories, menurut Lechner (2009: 442) merupakan modifikasi pada atap bangunan dengan membuat bukaan. Clerestories digunakan untuk memaksimalkan distribusi cahaya ke ruangan yang jauh dari jangkauan sidelighting. Cahaya daylight yang masuk melalui clerestories cenderung lebih besar dan merata persebarannya. Clerestories akan dikembangankan dengan sub-variabel yaitu: Dimensi tinggi bukaan clerestories pada atap Tinggi bukaan yang dimaksud adalah ukuran besar bukaan lubang clerestories yang berada di atap bangunan. Tinggi dari lubang tersebut akan dibagi menjadi dua jenis yaitu 50 dan 100 cm. Gambar 2. Illustrasi Tinggi Bukaan Clerestories pada Atap Bangunan Jumlah bukaan clerestories pada atap Jumlah bukaan yang dimaksud adalah total jumlah bukaan lubang clerestories yang diaplikasikan pada atap bangunan. Jumlah bukaan ini cenderung tidak memiliki nilai yang pasti karena dimensi kedalam ruangan antara tiap bangunan tidaklah sama. Jumlah bukaan tersebut haruslah terlebih dahulu diseuaikan dengan luasan area ruangan dan posisi area yang dirasakan gelap sehingga perlu diberi clerestories pada bagian atapnya. Gambar 3. Illustrasi Jumlah Clerestories pada Atap Bangunan Variabel terikat dan Definisi Operasionalnya Variabel terikat adalah variabel yang dipengaruhi oleh variabel bebas dan merupakan variabel utama yang akan diamati pengaruhnya. Variabel terikat pada penelitian ini difokuskan pada pengamatan kinerja pencahayaan alami dengan parameter sebagai berikut: Distribusi cahaya alami Distribusi cahaya alami digunakan untuk menentukan persebaran nilai DF nya merata atau tidak pada suatu ruangan. Walaupun nilai DF pada suatu titik telah memenuhi standar, tetapi perlu ditinjau ulang pada titik lainnya apakah telah memenuhi standar atau tidak. B-14-3

4 Nilai DF Nilai DF berfungsi untuk menentukan kebutuhan pencahayaan alami terkait aktivitas penghuni dalam ruangan. Nilai DF 2-4% digunakan sebagai standar untuk kebutuhan beraktivitas olahraga di dalam Gedung GOR. Rancangan Eksperimen Proses eksperimen dan simulasi komputer dilakukan pada beberapa model tertentu untuk mengetahui hubungan sebab akibat dengan cara memperlakukan suatu kondisi pada objek eksperimen dan membandingkan satu objek dengan lainnya maupun yang tidak diberikan perlakuan (eksisting). Tabel 2. Pengkodisian 1: Eksisting Pengkodisian Bangunan Gedung GOR ITS dengan kondisi eksisting. Hasil data simulasi digunakan untuk proses verifikasi data dengan data yang didapatkan dilapangan Denah Tampak Atas Eksisting Potongan A-A Permodelan Pengondisian 1 Tabel 3. Pengkodisian 2: Modifikasi Penambahan Clerestories Clerestories tersebut akan dibagi menjadi 2 jenis berdasarkan tinggi dimensi bukaannya dan jumlahnya. Hasil tersebut akan digunakan untuk mengetahui ukuran clerestories yang optimum untuk meningkatkan nilai DF. Untuk lebar bukaan clerestories adalah 80 cm. Bahan penutup yang digunakan sebagai sisi bukaan adalah kaca. Panel kaca diletakan diposisi dengan sudut vertikal 0 dengan nilai reflektansi: 0,5. Ketinggian bukaan clerestories adalah 50 dan B-14-4

5 100 cm. Denah Tampak Atas Modifikasi Atap Clerestories : a. Atap dengan 3 CL dan tinggi bukaan 50 cm b. Atap dengan 3 CL dan tinggi bukaan 100 cm Potongan A-A (Penambahan 3 CL dan 5 CL pada atap bangunan) c. Atap dengan 5 CL dan tinggi bukaan 50 cm Permodelan Pengondisian 2 (Penambahan 3 CL dan 5 CL pada atap bangunan) d. Atap dengan 5 CL dan tinggi bukaan 100 cm HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh penambahan bukaan clerestories pada atap bangunan terhadap kinerja daylight dalam ruangan dilakukan dengan membandingkan rata-rata iluminan, uniformity ratio dan daylight factor yang dihasilkan dari proses simulasi. Untuk mengetahui kinerja pencahayaan alami yang dihasilkan dilakukan perbandingan terhadap pengkodisian 1 dan pengkodisian 2. B-14-5

6 Tabel 4. Perbandingan Hasil Simulasi Pengkodisian 1 dan Pengkodisian 2 Pengko Pengkondisian 2: Atap CL ndisian 1 A.3 CL / T 50 cm B.3 CL / T 100 cm C.5 CL / T 50 cm D.5 CL / T 100 cm A. Rata-Rata iluminan - lux B. Uniformity Ratio C. Rata-Rata Daylight Factor - % Dari Tabel 3 kuantitas pencahayaan alami yang dihasilkan melalui pengaplikasian clerestories (pengondisian 2) memiliki nilai rata-rata iluminan yang lebih tinggi dibandingkan kondisi bukaan pengondisian 1. Kenaikan nilai tersebut disebabkan karena jumlah cahaya daylight yang masuk kedalam ruangan lebih besar dan tersebar secara merata ke area - area yang tidak terjangakau oleh cahaya. Dengan memasukan cahaya daylight dari atap bangunan tentunya akan terbebas dari gangguan obstruksi di sekitar lingkungan bangunan seperti pepohonan dan bangunan-bangunan lainnya. Pada pengkodisian 2 terjadi peningkatan nilai iluminan sebesar 53% hingga 139% terhadap pengkodisian 1. Pengaplikasian clerestories dapat membantu memperbaiki kinerja daylight dalam bangunan yang berbentang lebar khusunya pada bagian area ruangan yang sulit mendapatkan distribusi cahaya alami dari jendela sidelighting, pintu, dan roster. Selanjutnya pada pengkodisian 2D terjadi peningkatan uniformity ratio sebesar 7.1 % terhadap pengkodisian 1. Sedangkan pada pengkodisian 2A 2B terjadi penurunan sebesar 20% - 14,3% terhadap pengkodisian 1. Hal ini disebabkan karena pada pengkodisian 2A 2B hanya terdapat 3 CL, sehingga jumlah iluminan yang berada di lapangan sedikit dan tidak merata persebarannya. Berbeda dengan pengkodisian 2C 2D yang terdapat 5 CL, sehingga jumlah illimunan yang masuk kedalam lapangan besar dan merata persebarannya. Untuk Gambar 4 menunjukkan grafik potongan isokontur DF yang diperoleh dari pengondisian 1 dan pengondisian 2. Q P O N M L K J I H G F E D C B A Peng.1 Peng.2 A Peng.2 B Peng.2 C Peng.2 D Gambar 4. Grafik Potongan Isokontur DF pada Pengkodisian 1 dan 2 (Sumber: John, 2015) B-14-6

7 Dari grafik potongan isokontur DF yang didapatkan, pengaplikasian clerestories menghasilkan kuantitas DF yang tinggi khususnya pada pengkodisian 2D. Pada grafik isokontur, kuantitas pencahayaan alami yang dihasilkan memiliki rentan nilai DF yang tidak jauh antara tiap titik. Kondisi tersebut menyebabkan rasio keseragaman pada tiap ruangan lebih merata dam tidak terdapat area dalam ruang yang terlalu gelap maupun terlalu terang. Kondisi pencahayaan alami yang lebih seragam dapat mengurangi terjadinya discomfort glare pada area yang dekat dengan bukaan terhadap area di sekitarnya. Terjadi peningkatan 54% - 94% - 93% - 135% antara pengkondisian 2A 2B 2C 2D dengan pengkondisian 1. DF terbesar terjadi pada pengkondisian 2D dan terendah terjadi pada pengkondisian 2A. Pada pengkondisian 2D rata-rata nilai DF di semua titik pengukuran sudah berada di atas nilai 3%, sehingga sudah dapat memenuhi standart kebutuhan untuk berolahraga. Dari hasil penelitian didapatkan hasil bahwa pengaplikasian clerestories terbukti mampu meningkatkan nilai DF pada bangunan Gedung GOR bulutangkis ITS. Posisi clerestories pada atap memungkinkan daylight dapat terdistribusikan lebih merata hingga ke bagian ruangan sesuai dengan pembagian area bukaan. Pengaplikasian desain clerestories dapat memperbaiki kuantitas pencahayaan alami dalam ruang, pengguna lapangan atau pemain tidak perlu menggunakan pencahayaan buatan ( artificial lighting) pada pagi hingga siang hari karena performa pencahayaan yang didapat dari bukaan clerestories dapat memenuhi standar pencahayan untuk beraktivitas olahraga. Hal tersebut didukung oleh dua teori dari Evans (1981) yaitu nilai iluminan dalam suatu ruangan akan meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah bukaan dan luasan bukaan dalam bangunan dan teori strategi peningkatan daylight dengan cara memasukan cahaya dari bukaan atas dengan ketinggian tertentu dan membiarkannya menyebar secara merata untuk menerangi ruangan didalamnya. Data peta isokontur distribusi DF pada semua pengkondisian ditampilkan pada Gambar 5 hingga Gambar 9 Gambar 5. Peta Isokontur Distribusi DF - Pengkodisian 1 B-14-7

8 Gambar 6. Peta Isokontur Distribusi DF - Pengkodisian 2A Gambar 7. Peta Isokontur Distribusi DF - Pengkodisian 2B B-14-8

9 Gambar 8. Peta Isokontur Distribusi DF - Pengkodisian 2C Gambar 9. Peta Isokontur Distribusi DF - Pengkodisian 2D KESIMPULAN DAN SARAN Pengaplikasian clerestories dapat membantu memperbaiki kinerja daylight dalam bangunan yang berbentang lebar khusunya pada bagian area ruangan yang sulit mendapatkan distribusi cahaya alami dari jendela sidelighting, pintu, dan roster. Pengaplikasian clerestories terbukti mampu meningkatkan nilai DF sebesar 54% hingga 135% pada bangunan Gedung B-14-9

10 GOR bulutangkis ITS. Posisi clerestories pada atap memungkinkan daylight dapat terdistribusikan lebih merata hingga ke bagian ruangan sesuai dengan pembagian area bukaan. Secara umum aplikasi clerestories dapat digunakan sebagai komplemen terhadap fungsi sidelighting pada bangunan yang berdimensi bentang lebar agar memiliki kinerja daylight yang baik. Penambahan luasan bukaan turut serta meningkatkan distribusi cahaya alami dalam ruang, semakin banyak bukaan maka semakin banyak area yang mendapatkan pencahayaan sesuai dengan teori yang dikemukakan oleh Evans (1981) bahwa nilai iluminan dalam suatu ruangan akan meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah bukaan dan luasan bukaan dalam bangunan. Dengan meningkatnya kinerja kualitas pencahayaan pada Gedung GOR bulutangkis ITS maka menurunkan beban pengunaan energi untuk kebutuhan lampu penerangan. Secara langsung hal tersebut akan mendukung konsep Green Building dalam bangunan yaitu memanfaatkan green energy resources dan design with the natural environment. Pengaplikasian clerestories pada atap bangunan merupakan solusi yang tepat untuk meningkatkan masuknya cahaya daylight kedalam ruangan. Pengaplikasian fungsi clerestories hampir memiliki fungsi yang sama dengan sumur cahaya (lightwell). Clerestories berfokus untuk memasukan daylight melalui bukaan toplighting dengan dimensi bukaan yang cenderung tidak besar agar menghindari masuknya sinar radiasi panas matahari yang berlebih. Sedangkan lightwell lebih berfokus untuk memasukan daylight dan pertukaran sirkulasi udara didalam bangunan. Dimensi bukaan lightwell yang cenderung besar dan didesain sangat arsitektural agar dapat memasukan sinar radiasi panas matahari dan mengalirkan pertukaran udara baik kedalam maupun keluar bangunan. Saran untuk penelitian lanjutan adalah penelitian ini dilakukan dengan menggunakan program Autodesk Ecotect Analysis 2011 untuk melihat performa kuantitas dan distribusi pencahayaan alami secara umum. Untuk penelitian selanjutnya yang membutuhkan visualisasi pencahayaan pada bidang interior dalam ruangan secara detail dapat menggunakan program software lainnya dengan basis visualisasi tiga dimensi seperti Superlite, Radiance dan Daysim. DAFTAR PUSTAKA Ander, Gregg D, (1995), Daylighting Performance and Design, John Wiley & Sons, Inc, Canada. Badminton Design Guide, (2011), Sport England and Badminton England, London. Egan, M.David dan Olgay, Victor W, (2002). McGraw-Hill Company, NewYork. Architectural Lighting, Second Edition, Evans, Benjamin H, AIA. (1981), Daylight in Architecture, McGraw-Hill, Inc, New York. Kido, Hideaki, (2013), Characteristics of Indoor Lighting Environment Using Daylight with a Light Shelf. Vol. 4, No. 6, December 2013, Japan. Lam, William M.C, (1986), Sunlighting as Formgiver for Architecture, Van Nostrad Reinhold Company, New York. GBCI, (2011), Green Building Council Indonesia. Greenship Existing Building ver 1.0 untuk Gedung Terbangun. Lewi, John, (2015), Tesis Pengaruh Desain Light Shelves dan Clerestories Terhadap Kinerja Daylight pada GOR Bulutangkis ITS di Surabaya. Indonesia B-14-10