Jurnal Teknik Elektro dan Komputer, Vol.2, No.1, April 2014, 51-58
51
Analisa Performa Sistem Pencahayaan Ruang Kelas Mengacu Pada Standar Kegiatan Konservasi Energi Luqman Hakim Program Studi Teknik Mekatronika, Politeknik Caltex Riau Jl.Umbansari No.1 Rumbai Pekanbaru 28265 Email:
[email protected]
Abstrak Pada makalah ini akan dipaparkan hasil analisa sistem pencahayaan di dalam sebuah ruang kelas pada institusi pendidikan. Kegiatan ini dilakukan sebagai evaluasi terhadap sistem pencahayaan yang telah ada dan meninjaunya apakah sesuai dengan standar atau tidak. Standar yang digunakan dalam studi kasus ini adalah Standar Nasional Indonesia (SNI) 036197-2000 tentang konservasi sistem pencahayaan pada sebuah gedung / bangunan. Penelitian dilakukan pada enam ruang kelas yang dijadikan sampel. Pertama dilakukan pendataan jumlah lampu terpasang dan luas ruangan untuk menghitung daya terpasang per satuan luas. Langkah selanjutnya adalah melakukan pengukuran intensitas cahaya menggunakan lux meter di setiap kelas tersebut. Pengukuran dilakukan pada kondisi lampu dihidupkan dan dimatikan dan dilakukan pada beberapa titik. Hasil analisa menunjukan bahwa dari sisi desain, jenis dan jumlah lampu terpasang sudah sesuai standar SNI yaitu daya terpasang tidak lebih 15 Watt/m2 dari akan tetapi intensitas cahaya di ruang-ruang kelas rata-rata hanya 180.45 lux. Pada angka tersebut performa lampu terpasang hanya 28,4% dari yang seharusnya sehingga perlu dilakukan penggantian.
Kata kunci: lampu, lux, standar, konservasi energi Abstract In this paper will be presented the results of the analysis in the lighting system in a classroom for an educational institution. These activities are conducted as an evaluation of the existing lighting system and review whether or not in accordance with the standard. The standards used in this case study is the Indonesian National Standard (SNI) 03-6197-2000 conservation lighting systems in a buildings. The study was conducted in six classrooms sampled. The first data collection the number of lights attached and spacious room to calculate the installed power per unit area. The next step is to measure light intensity using a lux meter in each of these classes. Measurements were made on the condition of the lights turned on and off and performed at some point. The analysis shows that in terms of design, the type and number of lights have been installed according to the standard where are not installed power of over 15 Watt/m2 but the intensity of light in the classrooms averaged only 180.45 lux. At the rate of performance of the installed only 28.4% of that should be done so what needed is a replacement. Keywords: lamp, lux, standard, energy conservation 1
Pendahuluan
Pada makalah ini akan dipaparkan hasil analisa sistem pencahayaan di dalam sebuah ruang kelas pada institusi pendidikan. Kegiatan ini dilakukan sebagai evaluasi terhadap sistem pencahayaan yang telah ada dan meninjaunya apakah sesuai dengan standar yang ada. Standar yang digunakan dalam studi kasus ini adalah Standar Nasional Indonesia (SNI) 03-6197-2000 tentang konservasi sistem pencahayaan pada sebuah gedung / bangunan. Bahwasanya ruang
52
Luqman Hakim
kelas sebagai tempat kegiatan belajar para siswa atau mahasiswa selayaknya berupa tempat yang nyaman, sehat, sekaligus efisien dalam pemanfaatan energy. Sebagai tempat belajar formal, sudah selayaknya pencahayaan di dalam ruang kelas harus mencukupi kebutuhan kenyamanan dan kesehatan para peserta didik. Institusi pendidikan sebagai pusat ilmu dan peradaban sudah selayaknya menjadi contoh bagi masyarakat dalam mengembangkan nilai-nilai luhur seperti hidup hemat, efisien dan peduli pada lingkungan kehidupan. Salah satu wujud kepedulian itu adalah menerapkan pola hidup hemat energy. Oleh karena itu sudah selayaknya pemanfaatan energy di sebuah institusi pendidikan semestinya memenuhi tingkat kenyamanan dan kesehatan sekaligus optimal dan tidak berlebihan di dalam pemanfaatan energy. Berdasarkan hal tersebut di atas maka dilakukan penelitian berupa assessment untuk melihat apakah sistem pencahayaan yang telah ada telah memenuhi standar atau belum. Dalam hal ini studi kasus yang dilakukan adalah dengan melakukan assessment di ruang kelas dan laboratorium di Politeknik Caltex Riau. Hasil dari penelitian ini secara sempit ditujukan kepada pihak yang berwenang dalam hal pengelolaan gedung atau bangunan untuk membuat kebijakan yang mendukung upaya konservasi dan efisiensi pemanfaatan energy. Untuk tujuan yang lebih luas, hasil penelitian yang dipaparkan dalam makalah ini diharapkan dapat dijadikan tambahan wacana dan pengingat kepada masyarakat umum dalam upaya konservasi pemanfaatan energy listrik, khususnya untuk sistem penerangan. Inti dari upaya konservasi adalah pemanfaatan energy listrik dengan bijaksana, efisien tanpa mengurangi kualitas, kenyamanan dan kesehatan pengguna energy. 2
Dasar Teori dan Metodologi
Pada bagian ini akan dipaparkan beberapa istilah yang sering digunaan dalam teknologi pencahayaan. Pembahasan selanjutnya adalah metodologi yang digunakan dalam melakukan assessment sesuai dengan standar SNI 03-6197-2000 tentang konservasi sistem pencahayaan pada sebuah gedung / bangunan. 2.1
Istilah-istilah dalam Teknologi Pencahayaan
Beberapa istilah dan satuan yang digunakan dalam sistem pencahayaan adalah sebagai berikut: [1] a. Flux Cahaya ( ) (Luminous Flux) Flux Cahaya didefinisikan sebagai sejumlah cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Flux cahaya diukur dalam satuan lumen. Deskripsi flux cahaya dari sebuah sumber cahaya ditampilkan pada Gambar 1.
Gambar 1
Flux / Sejumlah cahaya yang dihasilkan sumber cahaya ( )
b. Efikasi Cahaya ( ) (Luminous Efficacy) Efikasi cahaya mendiskripsikan sejumlah lumen yang dihasilkan sebuah lampu dalam hubungannya dengan daya listrik P (watt) yang digunakan. Efikasi dinyatakan dalam satuan lumen per watt (lm/watt).
Analisa Performa Sistem Pencahayaan Ruang Kelas Mengacu pada…
53
........................................................................ (1) c. Jumlah Cahaya (Q) (Quantity of Light) Jumlah cahaya atau Energi cahaya (SI) adalah hasil kali antara fluks cahaya dengan satuan waktu. Energi cahaya umumnya diekspresikan dalam kilo lumen hour (klm.h). ..................................................................... (2) d. Intensitas Cahaya (I) (Luminous Intenscity) Secara ideal seharusnya flux cahaya memancar dari sebuah sumber cahaya adalah seragam merata ke seluruh arah. Akan tetapi dalam kenyataanya sebuah cahaya tidak tersebar merata tetapi akan ada perbedaan antara cahaya di sumber dengan dijalan cahaya diarahkan. Oleh sebab itu digunakan sebuah istilah untuk mempresentasikan sejumlah cahaya yang dipancarkan dengan istilah intensitas cahaya dengan satuan candela. Candela pada awalnya diamboil dari sebuah cahaya yang dihasilkan oleh sebuah lilin (candle) yang dijadikan standar. Sejak tahun 1979, Candela didefinisikan sebagai sumber radiasi yang meradiasikan 1/683 watt per steradian pada frekuensi 540.1012 Hz.
Gambar 2
Intensitas cahaya sebagai fluks cahaya per steradian
) ..................................... (3) e. Iluminasi (Iluminance) dan Luminasi (Luminance) Iluminasi didefinisikan sebagai sejumlah flux cahaya dari sumber cahaya yang jatuh pada bidang tertentu. Dalam sebuah ruangan, akan terdapat dua iluminasi yaitu iluminasi arah vertikal dan horizontal seperti digambarkan pada Gambar 3. Iluminasi rata-rata ( ) dalam stuan Lux pada sebuah area dihitung dari sejumlah fluks cahaya dibagi luas area A, seperti digambarkan pada Gambar 4. ........................................................................................ (4)
Gambar 3
Arah iluminasi
Gambar 4
Iluminasi rata-rata
54
Luqman Hakim
2.2
Standar Acuan berdasarkan SNI 03-6197-2000
Untuk daya maksimal daya listrik per meter persegi untuk sebuah ruang kelas tidak secara eksplisit disebutkan di dalam SNI 03-6197-2000, tetapi beberapa jenis ruangan disebutkan batas daya maksimal yang diperbolehkan. Di antaranya adalah ruangan-ruangan seperti ditampilkan pada Tabel 1 berikut. Tabel 1
Daya listrik maksimal untuk sistem pencahayaan Lokasi
Ruang kantor / Kelas Auditorium Ruang perkumpulan Industri
Daya maksimal termasuk rugirugi ballast ( watt / m2) 15 25 20 20
Rekomendasi tingkat pencahayaan di ruang-ruang pada institusi pendidikan ditunjukan dalam Tebel 2. Dalam SNI 03-6197-2000 telah diatur standar pencahayaan dan daya listrik yang digunakan untuk menyuplai sistem pencahayaan. Dalam SNI tersebut dijelaskan rekomendasi minimal dari tingkat pencahayaan ruangan disesuaikan dengan fungsinya. Tingkat pencahayaan rekomendasi untuk sebuah lembaga pendidikan, untuk ruang kelas tingkat pencahayaan minimal adalah 250 lux[2][3]. Tabel 2
2.3
Tingkat Pencahayaan Rekomendasi di Institusi Pendidikan Ruang
Tingkat pencahayaan (Lux)
Ruang Kelas
250
Perpustakaan
300
Laboratorium
500
Ruang Gambar
750
Metode Pengambilan Data
Pengukuran intensitas cahaya dalam penelitian yang dilakukan menggunakan Multifunction Environment Meter. Meter yang digunakan mempunyai spesifikasi Lux meter dengan spesifikasi range 20 Lux, range 200 lux, range 2000 lux, dan 20000 lux dengan masingmasing toleransi pada setiap range sebesar 5% + 10 digit. Meter telah di lulus kalibrasi laboratorium KRISBOW pada tanggal 19 -8- 2011 dengan masa berlaku 2 tahun setelah tanggal kalibrasi tersebut. Dengan pengambilan sampel pengukuran dalam rentang waktu juli sampai dengan agustus 2013, maka akurasi data dari instrumen yang digunakan dapat dipercaya tingkat akurasinya. Langkah-langkah yang akan dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Mendata keadaan eksisting lampu terpasang dan kondisi serta luas ruangan kelas. 2. Melakukan pengukuran tingkat pencahayaan pada ruangan kelas menggunakan lux meter dalam kondisi lampu mati dan kondisi lampu hidup. Pengukuran dalam kondisi lampu mati ditujukan untuk melihat profil pencahayaan alami di dalam ruang kelas tersebut. Dari hasil pengukuran dalam kondisi lampu dipadamkan ini nantinya akan terlihat apakah menghidupkan lampu di siang hari dalam ruang kelas tersebut memang diperlukan atau tidak. 3. Ketika pengukuran dilakukan pada siang hari, intensitas cahaya yang berasal dari lampu didekati dengan selisih nilai intensitas cahaya (lux) saat lampu dipadamkan dan lampu dinyalakan. Jadi pengukuran kedua kondisi tersebut dilakukan dalam waktu yang relatif bersamaan atau tidak dalam jeda yang terlalu lama.
Analisa Performa Sistem Pencahayaan Ruang Kelas Mengacu pada…
55
4. Dalam melakukan pengukuran iluminasi, pada setiap ruangan yang diobesrvasi dilakukan pengukuran pada beberapa titik sehingga diperoleh gambaran yang akurat terhadap iluminasi rata-rata dalam sebuah ruangan. 3 Hasil dan Pembahasan 3.1 Daya Terpasang Untuk Sistem Pencahayaan Pengukuran intensitas cahaya yang dilakukan pada 6 ruang ruangan yang dijadikan sampel. Data yang pertama diambil adalah data lampu terpasang dan luas ruangan yang ada untuk menghitung apakah daya terpasang untuk sistem pencahayaan tidak melebihi batas standar yang disyaratkan. Data yang diperoleh dan perhitungan daya terpasang untuk sistem pencahayaan per satuan luas ruangan ditampilkan dalam Tabel 3. Dari hasil perhitungan didapatkan rata-rata daya terpasang lampu sebesar 7,65 watt/m2. Dari hasil tersebut terlihat bahwa daya terpasang pada ruang-ruang tersebut masih memenuhi standar yaitu di bawah batas maksmumnya sebesar 15 watt/m2. Tabel 3
Data dan Perhitungan Daya Terpasang Lampu FL
Daya (Watt)
No.
Ruang
Luas (m2)
Jumlah
Per lampu
Total
1
134
70.56
15
36
540
7.65
2
137
141.12
30
36
1080
7.65
3
210
70.56
15
36
540
7.65
4
126
70.56
15
36
540
7.65
5
215
70.56
15
36
540
7.65
230
105.84
21
36
756
7.14
6
Rata-rata
Watt/m2
7.57
3.2 Intensitas Cahaya di Ruang Kelas Rata-rata data tingkat pencahayaan di setiap ruang kelas yang dijadikan sampel ditunjukan dalam Tabel 4 di bawah. Dalam Tabel terlihat bahwa nilai rata-rata tingkat pencahayaan di ruang-ruang kelas yang ada saat ini secara rata-rata ada di bawah standar. Dari data tersebut dapat dilihat tingkat pencahayaan yang ada di ruang-ruang kelas tidak memenuhi standar SNI sebesar 250 lux. Dari data intensitas cahaya yang didapatkan pada saat lampu dimatikan rata-rata hanya 46,77 lux. Hal tersebut menunjukan memang pencahayaan alami di sebuah ruang kelas rendah sehingga memang diperlukan sumber cahaya tambahan atau dengan kata lain memang seharusnya menyalakan lampu meskipun pada siang hari. Intensitas pada saat lampu dihidupkan, rata-rata hanya 180,45 lux sedangkan menurut SNI seharusnya intensitas cahaya pada sebuah ruang kelas setidaknya 250 lux. Hal ini menunjukan bahwa intensitas cahaya di ruang kelas di bawah standar yang dianjurkan oleh karena itu perlu dilakukan upaya perbaikan sehingga intensitas cahaya dalam ruang tersebut mencukupi. Analisa selanjutnya adalah melihat apakah intensitas cahaya yang kurang tersebut adalah memang salah sejak desain awal ataukah karena faktor usia lampu. Berikut adalah analisa performa lampu yang digunakan di ruang-ruang kelas tersebut di atas.
56
Luqman Hakim
Tabel 4
Intensitas cahaya rata-rata ruang kelas Intensitas Cahaya Existing (lux)
No.
Ruang Lampu Hidup
Lampu Mati
1
134
162.88
62.07
2
137
157.50
7.76
3
210
203.83
107.33
4
126
154
49.83
5
215
215.4
29.73
6
230
189.11
23.89
180.45
46.77
Rata-rata
3.3 Analisa Performa Lampu Lampu yang digunakan pada ruang-ruang kelas tersebut adalah lampu fluorescent FL 36 Watt. Dari beberapa datasheet tentang lampu jenis fluorecent (FL) daya 36 watt menghasilkan flux cahaya dalam range 3000 sampai dengan 3800 lumen. Nilai intensitas cahaya Lux dapat dihitung total lumen dibagi dengan luas area yang diterangi, sehingga nilai Lux dalam satu ruang kelas secara rata-rata dapat dihitung dari jumlah lumen yang seharusnya dihasilkan oleh seluruh lampu yang hidup dibagi dengan luas ruang kelas. Untuk perhitungan ini diambil nilai lumen yang seharusnya dihasilkan oleh setiap lampu FL 36 watt yang hidung sebesar 3000 lumen. Kemudian nilai Lux hasil perhitungan tersebut dibandingkan dengan tingkat pencahayaan (lux) pengukuran. Tingkat pencahaayn (lux) pengukuran yang digunakan dalam perhitungan adalah selisih nilai lux saat lampu hidup dan lampu mati. Hasil perhitungan ditampilkan dalam Tabel 5 di bawah. Tabel 5 No.
Perbandingan intensitas cahaya eksisting dan yang seharusnya
Ruang
Intensitas Cahaya Dari Lampu (Lux) Seharusnya
Existing
Performa
1
134
510.20
100.82
19.76%
2
137
488.95
149.74
30.62%
3
210
467.69
96.5
20.63%
4
126
340.14
104.17
30.63%
5
215
510.20
185.67
36.39%
6
230
510.20
165.22
32.38% 28.40%
Dari tabel di atas terlihat bahwa performa lampu yang ada di ruang-ruang kelas secara rata-rata hanya 28.4% dari nilai yang seharusnya. Dari nilai yang seharusnya dari lampu-lampu yang masih hidup masih lebih dari 250 lux, akan tetapi dari hasil pengukuran secara rata-rata intensitas cahaya yang dihasilkan oleh lampu jauh di bawah nilai yang seharusnya. Dengan hasil data tersebut dapat dilihat bahwa lampu-lampu yang ada sudah tidak dalam performa yang seharusnya dan sudah saatnya dilakukan penggantian. Apabila lampu yang terpasang tersebut masih dalam performa aslinya, maka pemasangan dan penggunaan lampu FL 36 watt tersebut telah memenuhi standar baik besar daya maupun intensitas cahaya yang dihasilkan. Hal yang perlu ditinjau lagi adalah berapa umur lampu yang terpasang tersebut, rata-rata umur lampu FL 36 watt adalah 20000 jam kerja.
Analisa Performa Sistem Pencahayaan Ruang Kelas Mengacu pada…
57
Dalam penelitian yang telah dilakukan juga dilakukan tinjauan terhadap kemungkinan dilakukan penggantian lampu yang ada sekarang dengan lampu LED. Dari riset pasar yang dilakukan didapatkan spesifikasi beberapa lampu LED yang ada[4][5]. Tinjauan hanya berdasarkan data spesifikasi lampu berdasarkan data yang diklaim oleh pabrikan masingmasing. Data spesifikasi lampu LED ditunjukan dalam Tabel 6 di bawah. Tabel 6 Lampu LED Ph**p
Data daya dan fluks cahaya lampu LED di pasaran Watt
Lumen
Lifetime (Jam)
Lm/Watt
11
830
2500
75.45
LED Ph**p
8
470
2000
58.75
LED Ha***chs
14
1200
15 tahun
85.71
LED Ha***chs
12
1080
15 tahun
90.00
LED H***chs
10
1000
15 tahun
100.00
LED Ha***chs
8
720
15 tahun
90.00
LED Ha***chs
6
560
15 tahun
93.33
LED Ha***chs
4
400
15 tahun
100
LED Ha***chs
2
200
15 tahun
100
Dari Tabel 6 terlihat bahwa LED Ha***ch 10 watt mempunyai spesifikasi efisiensi yang paling tinggi yang ditunjukan dengan perbandingan fluks cahaya terhadap nilai daya (watt)nya yaitu sebesar 100 Lm/watt. Jika memilih sebuah lampu, semestinya LED Hannoch 10 watt tersebut adalah pilihanya. Akan tetapi jika dibandingkan dengan lampu FL 36 watt yang menghasilkan 3000 lumen maka performa asal kedua lampu tersebut tidak jauh berbeda. Untuk menghasilkan 3000 lumen dari lampu LED 10 watt, diperlukan 3 buah lampu led 10 Watt, yang artinya total daya untuk menghasilkan 3000 lumen diperlukan 3 buah lampu LED. Dengan mempertimbangkan biaya lampu dan infrastruktur yang telah ada, maka jika dilakukan penggantian lampu masih lebih menguntungkan penggantian dengan lampu yang sejenis, yaitu FL 36 watt. 4
Penutup
Dari pemaparan diatas berdasarkan data dan hasil analisa dari data-data yang diperoleh, maka didapatkan beberapa kesimpulan yaitu: 1. Sumber pencahayaan alami pada siang hari di ruang-ruang kelas rata-rata hanya 46 lux yang artinya kurang dari intensitas cahaya yang direkomendasikan, sehingga memang sewajarnya menggunakan sumber cahaya dari lampu meskipun kegiatan di kelas dilakukan pada siang hari. 2. Dari sisi perencanaan, penggunaan lampu FL 36 watt dengan jumlah pada setiap ruangan kelas yang dijadikan sampel telah memenuhi standar Dalam SNI 03-6197-2000 di mana daya terpasang per satuan luas tidak lebih dari 15 watt/m2 dan intensitas cahaya yang dihasilkan telah lebih dari 250 lux. 3. Kondisi eksisting pada saat dilakukan penelitian menunjukan intensitas cahaya di ruang kelas kurang dari 250 lux, hal tersebut menunjukan bahwa lampu-lampu yang terpasang sudah tidak pada performa yang seharusnya sehingga disarankan untuk melakukan penggantian. 4. Dari riset spesifikasi lampu LED yang ada dipasaran saat ini, sebaiknya dilakukan penggantian dengan jenis lampu yang sama dengan sebelumnya, yaitu lampu FL 36 watt.
58
5
Luqman Hakim
Daftar Pustaka [1]. [2]. [3]. [4]. [5].
Ganslandt, Rudiger dan herald Hoffmant, Handbook of Lighting Design, ERCO Edition, 2007 Noname, SNI 03-6197-2000: Konservasi Energi Pada Sistem Pencahayaan, Badan Standarisasi nasional, 2000 William, Allison, dkk., Lighting Control in Commercials Buildings,LEUKOS, Vol 8 No.3 January 2012 Spesifikasi lampu LED Philips Spesifikasi Lampu LED Hannochs
