1 Analisa Aspek Daya dan Ekonomis Perancangan Pencahayaan Ruang Kelas Menerapkan Konsep Bangunan Hijau Nanang C Darmawan, Andi Rahmadiansah, Wiratno Argo A Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: andi@ep.its.ac.id, wiratno@ep.its.ac.id Abstrak Konsep bangunan hijau adalah program unggulan yang sedang dicanangkan oleh ITS. Perancangan sistem pencahayaan yang baik merupakan salah satu bagian dari aspek pendukung terwujudnya konsep bangunan hijau. Perancangan pencahayaan ini meninjau segi ekonomis serta penggunaan energi tanpa mengganggu kenyamanan aktivitas yang ada di dalamnya. Pada tugas akhir ini dilakukan evaluasi dan perancangan sistem pencahayaan ruang kelas di ITS dengan studi kasus ruang C-125. Hasil pengukuran distribusi pencahayaan menunjukkan bahwa kuat pencahayaan di dalam kelas C-125 masih di bawah standar pencahayaan minimum, yaitu 181 lux, sehingga beberapa perbaikan perlu dilakukan. Upaya perbaikan yang dirancang adalah mengubah tinggi armatur lampu, menambah daya pantul setiap dinding dan memanfaatkan pencahayaan alami untuk siang hari. Hasil simulasi pencahayaan ruang dengan rancangan tersebut mampu menghasilkan tingkat pencahayaan rata-rata hingga 234 lux untuk 10 armatur. Dengan demikian hasil rancangan ini dapat memenuhi kenyamanan pencahayaan yang dibutuhkan untuk bangunan hijau. Kata Kunci Konsep bangunan hijau, kuat pencahayaan, sistempencahayaan, Dialux, lux. PENDAHULUAN G reen kampus adalah program ramah lingkungan yang sedang dicanangkan oleh seluruh kampus di Indonesia khususnya di ITS. Program ini memiliki konsep yaitu tentang kampus yang peduli dan berbudaya lingkungan. Salah satu yang perlu diperhatikan adalah penggunaan energy yang efektif, baik dari segi biaya, beban yang digunakan tanpa mengganggu aktivitas yang akan dilakukan. hal yang perlu diperhatikan adalah, bagaimana kita akan menganalisa pencahayaan ruang kuliah yang efektif tanpa menggau aktivitas yang akan dilakukan di dalamnya. Analisa pencahayaan yang akan diteliti adalah cengan menggunakan beberapa jenis lampu yang memiliki spesifikasi berbeda, berdasarkan harga lampu, kuat pencahayaan, serta energy yang digunakan. Sehingga nantinya ruang kuliah yang kita gunakan diharapkan lebih ramah lingkungan dan mahasisawa dapat belajar lebih nyaman. Penelitian ini menitiberatkan pada pencahayaan di dalam ruangan sebagai peluang penghematan, dalam hal Penggunaan energi untuk pencahayaan serta dari segi rupiag per KWH, sehingga hasil dari penelitian ini dapat diterapkan untuk di implementasikan di kampus, khususnya di ITS. Studi kasus dalam penerangan ruang kuliah. Ruang kuliah yang akan di teliti adalah salah satu ruangan kuliah yang dimiliki jurusan teknik fisika its, dmana ruyang kuliah tersebut masih membutuhkan pencahayaan buatan agar sesuai dengan standart ruang kuliah pada umumnya. Dan nantinya akan dibuat perancangan sistem pencahayaan ruang kuliah dengan memperhatikan biaya operasional dan meminimalisir kebutuhan energy dari setiap lampu yang akan digunakan. I. METODOLOGI PENELITIAN Dalam pembuatan tugas akhir ini, adapun beberapa langkah yang harus kita lakukan. Antara lain: 1. Menyiapkan alat dan bahan 2. Melakukan pengambilan data pencahayaan 3. Melakukan perhitungan 4. Melakukan simulasi dengan perangkat lunak dialux 3.1 Alat dan Bahan Alat-alat yang dibutuhkan dalam pengambilan data ini antara lain: Lux meter Merteran PC yang sudah terinstal Perangkat Dialux
2 3.2 Pengambilan Data Pencahayaan Gambar 4.1 area pengambilan data di kelas C125 Gambar diatas adalah denah pengambilan data di ruang kelas c125, dimana setiap titik pengambilan berjarak 90 cm, dengan tinggi 75 cm. sesuai dengan SNI. A/1 A B C D E F G 1 A1 B1 C1 D1 E1 F1 G1 2 A2 B2 C2 D2 E2 F2 G2 3 A3 B3 C3 D3 E3 F3 G3 4 A4 B4 C4 D E4 F4 G4 5 A5 B5 C5 D5 E5 F5 G5 6 A6 B6 C6 D6 E6 F6 G6 7 A7 B7 C7 D7 E7 F7 G7 8 A8 B8 C8 D8 E8 F8 9 A9 B9 C9 D9 E9 F9 10 A10 B10 C10 D10 E10 F10 abel conto h peng ambil an data Perhitungan manual disini adalah sebagai validasi antara PErangkat lunak dialux, dengan perhitungan dari beberapa literature yang kita dapatkan, 3.4 Simulasi dengan MenggunakanPerangkat Lunak Dialux Sebelum melakukan perhitungan kita lakukan dulu validasi perangkat lunak ini dengan mensimulasikan data di lapangan dengan desain yang kita rancang. Setelah itu barulah kita menghitung untuk desain dalam bentuk rekomendasi apa saja yang akan kita lakukan di ruangan kelas C125 tingkat pencahayaan dalam ruang kelas tersebut sesuai dengan SNI.Hasil dan pembahasan Analisa Data dan Pembahasan 4.1 Hasil Pengukuran Intensitas Pencahayaan Dalam pembuatan tugas akhir ini terdapat dua pengukuran intensitas pencahayaan ruangan kelas C125, yaitu dengan menggunakan pengambilan data langsung, dan menggunakan simulasi perangkat lunak dialux. 4.1.1 hasil pengukuran berdasarkan pengambilan data dilapangan Data pengukuran pertama kuat pencahayaan di ruang kelas C125 setelah melakukan 5 kali pengambilan data, sedangkan keempat data hasil pengukuran saya cantumkan pada lampiran A Tabel 4.1 hasil pengukuran data pertama T A/1 A B C D E F G 1 47 56 54 50 55 60 52 2 76 88 79 77 73 86 81 3 120 135 131 137 140 120 120 4 144 190 199 198 200 200 150 5 199 220 250 229 254 225 245 6 200 200 255 240 280 269 239 7 210 272 238 250 248 250 245 8 220 240 260 280 260 238 9 236 266 280 270 242 202 10 150 160 159 160 150 153 3.3 Perhitungan Manual
3 Gambar 4.1 contur hasil data menggunakan Perangkat lunak Matlab Gambar diatas menjelaskan tentang area pencahayaan dari setiap titik pengukuran yang saya ambil di ruang kelas, dengan skala warna dengan satuan lux. biru misalnya menjelaskan daerah tersebut memiliki tingkat pencahayaan yang kurang dari 50 lux, begitu juga sampai merah tua yang menjelaskan area tersebut dibawah atau sama dengan 250 lux. 5 kali data pemantulan dan didapatkan factor reflektansinya adalah 45%, begitu juga dengan jendela, lantai serta atapnya, masing2 dicari persentase pemantulan darisetiap bidang yang terdapat di kelas C125 Tabel 4.6 nilai rata-rata dari hasil pengukuran Rata rata hasil pengukuran data pertama 181.6619 Rata rata hasil pengukuran data kedua 181.7905 Rata rata hasil pengukuran data ketiga 181.5333 Rata rata hasil pengukuran data keempat 181.9929 Rata rata hasil pengukuran data kelima 180.2952 Setelah proses pengambilan data serta memploting hasil rendering dengan menggunakan perangkat lunak matlab dapat kita simpulkan bahawa kelas c125 belum memenuhi standart pencahayaan menurut SNI, yang harusnya tingkat pencahayaan rata-rata adalah 250 lux. 4.1.2 Hasil simulasi pengukuran berdasarakan perangkat dialux Untuk mendapatkan hasil simulasi pencahayaan kelas C125 dengan perangkat lunak dialux, hal yg pertama dilakukan adalah mengidentifikasi daerah kerja, mulai dari jumlah lampu, jumlah armature, jumlah jendela, sampai reflektansi dari setiap dinding, atap serta lantai. Gambar 4.2 desain hasil simulasi menggunakan Dialux. Gambar diatas adalah hasil dari simulasi perangkat lunak dialux, dengan indentifikasi ruangan terdiri dari: 11 buah phlips TMS028 2xTL-D36W HFP +GMS028 L Luminous flux (luminaire) = 2450 Lominuos flux (lamp) (2x36W) = 3500 Dinding kelas dengan Reflektansi = 45% 21 jendela dengan Reflektansi 9% Atap kelas dengan Reflektansi 73% Lantai dengan Reflektansi 30% Jadi, setelah melakukan indentifikasi diatas kita menggunakan lampu philps TL dengan panjang 1,22 M, dengan 11 buah armature yang setiap armature berisikan 2 buah lampu Philips 36 W. dengan setiap dinding diambil Gambar 4.2.1 contour tingkat pencahayaan dari hasil simulasi Dari hasil identifikasi diatas, didapatkan sebuah hasil bahwa tingkat pencahayaan di ruang kelas C125. Kurang dari standart SNI yang harusnya memiliki tingkat pencahayaan rata rata 250 lux, sedangkan dari hasil simulasi memiliki tingkat pencahayaan rata- rata adalah 181 lux. Dan masih terlihat kurang merata di bagian depan kelas. 4.2 Desain Pencahayaan Setelah dilakukan pengambilan data dan melakukan analisa bisa dikatakan bahwa tingkat pencahayaan di ruang kelas C125 kurang memenuhi standar. Oleh karena itu perlu dilakukan perhitungan dengan penambahan atau penggantian lampu agar ruang kuliah lebih nyaman serta memenuhi standar yang direkomendasikan. Perhitungan desain pencahayaan dilakukan dengan mengitung manual dan juga akan disimulasikan dengan menggunakan perangkat lunak dialux. 4.2.1 Desain pencahayaan dengan menghitung manual Dalam menghitung tingkat pencahayaan dalam ruangan hal pertama yang harus dilakukan adalah dengan menghitung jumlah titik lampu. Untuk menghitung jumlah titik lampu itu sendiri bisa menggunakan rumus Sesuai dengan SNI tingkat pencahayaan rata-rata di dalam kelas adalah E=250 lux, luas ruangan adalah 126,23 m, nilai Kp sesuai dengan yang ada pada merek armature adalah 0,9. Sedangkan Kd sendiri adalah 0,8.
4 F Total = 43829, 86111 dari pemerataan kelas dan menyesuaikan dengan bentuk bangunan kelas c125. jadi apa bila kita menggunakan lampu jenis sama dengan keadaan sebenarnya yaitu menggunakan lampu Philips TL 2 x 36 W, dengan luminaire satu buah lampu adalah 1750. Jadi setelah melakukan perhitungan maka armatur yang dibutuhkan adalah 16 buah. Dalam mendesain tingkat pencahayaan ruang kelas ini saya membandingkan 4 buah lampu yang berbeda dan nantinya akan dipilih dari keempat lampu tersebut manakah yang paling efektif tingkat pencahayaannya dari segi daya, jumlah lampu, serta dari lumen atau tingkat pencahayaan terbaik. Yang nantinya akan dipilih lampu manakah yang memiliki tingkat ekonomis paling rendah. Penggantian lampu yang akan digunakan antara lain, lampu Philips TL 2 x 36 W (dalam 1 amatur dengan 2 buah lampu), lampu TL 2x 58 W (1 armatur dengan 2 buah lampu), Lampu TL 1 x58 W (1 armatur 1 buah lampu), dan lampu PL 2x18 W 4.2.2 Desain pencahayaan dengan menggunakan perangkat lunak dialux Untuk mendapatkan hasil yang sama, kita harus melakukan desain interior yang semirip mungkin dengan keadaan di lapangan, seperti dalam hitungan manual untuk desain yang paling efektif adalah desain dengan lampu TL 2 x 36 W (1 armatur dengan 2 buah lampu). Untuk desain yang lain bisa dilihat pada lampiran B keadaan jumlah titik lampu jumlah daya tingkat pencahayaan rata-rata simulasi 11 792 181 TL 2 x 36 W 16 1152 250 TL 2 x 58 W 10 1160 239 TL 1 x 58 W 20 1160 252 PL 2 x 18 W 46 1656 230 Dalam simulasi saya menggunakan 12 titik lampu (dengan satu titik berisi 2 buah lampu), karena memperhatikan Gambar diatas adalah gambar false colour rendering, yaitu adalah gambar yang menunjukkan tingkat pencahayaan di setiap daerah dengan menggunakan skala berupa warna, nah dari gambar diatas bisa kita lihat sebagian besar daerah kelas memiliki pencahayaan sebesar 250 lux bahkan diatas 250. Dari hasil rendering simulasi didapatkan tingkat pencahayaan rata-rata pada kelas sebesar 236 lux, dengan tingkat pencahayaan maksimum adalah 316 lux, sedangkan pencahayaan minimum adalah 65 lux. Walaupun tingkat pencahayaan rata-rata kurang dari standar, namun saya rasa cukup karena sebagian besar daerah di sekitar tempat duduk mahasiswa bisa kita lihat dari gambar diatas memenuhi standar pencahayaan sebesar 250 lux, sedangkan daerah yang memiliki pencahayaan kurang dari standar adalah sebagian besar di pojok kelas. 4.3 Kalkulasi Perhitungan nilai ekonomis Setelah melakukan perhitungan manual kebutuhan lampu dan dengan menggunakan simulasi, setelah itu kita menghitung kembali, serta memilih dari keempat keadaan yang kita uji, keadaan seperti apakah yang nantinya bisa menjadi rekomendasi atau keadaan manakah yang paling efektif, baik dari segi penggunaan energy, serta dari tingkat pencahayaan, juga dari jumlah titik lampu yang di pasang. Dari tabel dan grafik diatas bisa kita lihat bahwa keadaan dengan menggunakan lampu tl 2 x 36 W adalah keadaan yang paling tepat untukdipilih, walaupun dari jumlah daya yg dibutuhkan lebih besar dari pada hasil simulasi, tetapi untuk lampu tl 2 x 36 W memiliki tingkat pencahayaan rata-rata yang sudah sesuai dengan standart, yaitu 250 lux. Jadi apabila kita misalkan setiap harinya lampu di kelas menyala selama 10 jam, bisa kita hitung daya yang digunakan selam sebulan. Yaitu 1152 x 10 jam x 5 hari x 4 minggu = 230400 W/h Jadi daya yang dibutuhkan dalam waktu sebulan adalah 230400 W dalam setiap jamnya
5 4.4 Penerapan perancangan dengan konsep bangunan hijau Dari hasil perhitungan telah kita dapatkan hasil bahwa desain yang paling efektif adalah desain pencahayaan menggunakan lampu tl 2 x 36W yang berjumlah 16 armatur, namun disini dirasa beban daya yang harus kita gunakan terlalu besar, sehingga kita perlu menambah atau mengganti beberapa elemen yang mempengaruhi pencahayaan agar nantinya bisa mnjadi peluang penghematan dan bisa mengurang biaya operasiaonal di dalam ruang kuliah tersebut. Adapun elemen yang diganti meliputi: - Cat dari dinding di ganti dengan warna yang lebih cerah sehingga mempunyai daya pantul yang lebih besar. Disini saya mengganti dengan cat berwarna putih terang dengan daya pantul 85% - Tinggi lampu yang terpasang di ubah untuk mengurangi jumlah armature yang akan digunakan, tinggi lampu saya ganti menjadi 3 meter dari lantai. - Penambahan cahaya matahari alami dari luar ruangan. Berikut pengambilan data pada pencahayan alami pada siang hari yang cukup terik. Untuk kaca jendela bagian belakang: Terang langit luar = 15987 lux Titik Ukur Utama = 99 lux Titik ukur samping 1 = 45 lux Titik ukur samping 2 = 44 lux Fl = Untuk kaca jendela bagian depan: Terang langit luar = 5870 lux Titik ukur utama = 52 lux Titik ukur samping 1 = 28 lux Titik ukur samping 2 = 32 lux FL = Tabel 4.4.1 hasil nilai dari simulasi dialux Inilah hasil dalam bentuk angka setelah nilai reflektansi dari dinding atap yang telah diganti dan armature yang digunakan berjumlah 10 armatur. Setelah dilakukan simulasi, dengan penambahan daya pantul, dan pengurangan ketinggian jumlah armature yang dibutuhkan adalah 10 buah armature dengan menggunakan lampu 36 watt. Sehingga desain yang saya gunakan bisa menghemat jumlah daya serta energi dalam kelas tersebut. Setelah dilakukan simulasi dan telah muncul daya yang dihasilkan, maka dengan membagi daya total dengan luas ruangan maka akan didapatkan kepadatan daya (W/m 2 ). Jadi apabila kelas digunakan selama 10 jam per hari dan 360 dalam setahunnya maka kepadatan daya dalam setahun adalah: W/m 2 per tahun Untuk memaksimalkan terang langit yang ada disini saya mencoba untuk mendesain pencahayaan dengan mematikan lampu, sehingga nantinya dengan mematikan lampu bisa menghemat penggunaan daya pada siang hari, lampu yang akan saya matikan adalah lampu dengan kota A dan kotak B (sesuai pada gambar 4.4.4). jadi yang kita lakukan adalah menghitung nilai tingkat pencahayaan rata-rata dengan menggunakan simulasi dialux.
6 Gambar 4.4.5 kontur simulasi dengan pencahayaan alami kota A dan kotak B dimatikan lampunya Dari gambar diatas bisa kita lihat cahaya diterangi dengan pencahayaan alami sinar matahari masuk melalui jendela. Nantinya kita dapat menghitung berapa nilai terang langit yang dibutuhkan. Tabel 4.4.2 nilai tingkat pencahayaan apabila lampu dimatikan DAFTAR PUSTAKA [1] Standar Nasional Indonesia. (2001), Tata Cara Perancangan Sistem Pencahayaan Alami pada Bangunan Gedung, Badan Standardisasi Nasional. [2] Standar Nasional Indonesia. (2004), Pengukuran Intensitas Pencahayaan di Tempat Kerja, Badan Standardisasi Nasional. [3] Stein&Reynolds. (1992), Mechanical and Electrical Equipment for Bildings, John Wiley&Sons Inc, New York. [4] Bayu Surya Argasamita. (2008). Perancangan Pencahayaan Pada Jalan Utama Perumahan Pury Galaxy, Jurusan Teknik Fisika FTI ITS Surabaya. [5] Members of staff of Philips Lighting. (1993), Lighting Manual fifth edition, PHILIPS [6] Lighting Images Pty Ltd. (1998). Focus On Indoor Lighting. ISBN 0730988104. [7] Philips Lighting Academy. (2008). Basic of Light and lighting, Philips. [8] Zumtobel Staff. (2004), The Lighting Handbook first editon, Zumtobel staff lighting Ltd. Dari tabel diatas bisa kita lihat bahwa nilai rata-rata ruang kelas apabila lampu dimatikan adalah sebesar 150 lux. Kekuarangan 100 lux agar niai tingkat oencahayaan rata-rata sesuai dengan SNI. Jadi untuk terang langit yang dibutuhkan agar lampu bisa dimatikan dan tingkat pencahayan rata-rata sesuai dengan standart adalah. lux untuk cahaya dari jendela belakang. lux untuk cahaya dari jendela depan Kesimpulan Dan Saran Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil setelah melakukan perhitungan dan simulasi maka didapatlah: 1. Perhitungan dan hasil simulasi menunjukkan bahwa keadaan kelas yang skr ini belum memenuhi standart pencahayaan dengan tingkat pencahayaan rata-rata yaitu 250lux, tetapi dalam keadaan sebenarnya hanya memiliki tingkat pencahayaan rata-rata adalah181 lux. 2. Dilakukan perhitungan dengan beberapa keadaan agar ruang kelas sesuai dengan standart yang sudah ditentukan. 3. Keadaaan yang paling efektif baik dari segi biaya dan tingkat pencahayaan adalah keadaan dengan menggunakan lampu TL 2 x 36 W dengan tingkat rata-rata pencahayaan 250 lux, dan membutuhkan 1152 W. Saran 1. Agar lebih optimal maka harusnya dilakukan perawatan yang baik seperti sering di bersihkan armatur lampu yang ad. Lampu kalau sudah 5 tahun diganti.