STUDI PENGEMBANGAN RANCANGAN BUKAAN PENCAHAYAAN PADA PIPA CAHAYA HORISONTAL
Disusun Oleh: Ryani Gunawan, ST., MT.
Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Universitas Katolik Parahyangan 2014
DAFTAR ISI
Daftar Isi Abstrak BAB I Pendahuluan.....................................................................................................1 BAB II Kajian Pemanfaatan Sistem Penyalur Cahaya................................................6 BAB III Metodologi Penelitian............................................................................... ..28 BAB IV Hasil Analisis Kinerja Bukaan Pencahayaan............................................ .34 BAB V Potensi Penggunaan Pipa Cahaya Horisontal...............................................39 BAB VI Kesimpulan dan Saran ................................................................................42 BAB VII Jadwal Pelaksanaan ..................................................................................44 Daftar Pustaka ...........................................................................................................45
STUDI PENGEMBANGAN RANCANGAN BUKAAN PENCAHAYAAN PADA PIPA CAHAYA HORISONTAL oleh Ryani Gunawan, ST., MT.
ABSTRAK Penelitian ini mengembangkan suatu konsep bukaan pencahayaan pada sistem penyalur cahaya untuk dapat meneruskan cahaya sedalam mungkin ke ruangan yang memerlukan cahaya. Pada prinsipnya jenis bukaan ini dapat digunakan untuk meneruskan cahaya matahari langsung maupun cahaya buatan. Pada penelitian kali ini sumber cahaya yang digunakan adalah cahaya buatan. Model bukaan dirancang dengan memanfaatkan kaidah pemantulan. Penelitian ini membandingkan kinerja dua model bukaan pencahayaan dengan ukuran dan bentuk yang sama namun dengan dengan material bukaan yang berbeda. Model bukaan pertama menggunakan material cermin sedangkan model bukaan kedua menggunakan material akrilik. Kedua model bukaan diuji dengan skala model 1: 1 dengan menggunakan lampu sorot sebagai sumber cahayanya. Sebuah pipa penyalur cahaya dengan material reflektif digunakan sebagai penyalur cahaya. Kinerja model bukaan kemudian dibandingkan dengan dan tanpa penyalur cahaya. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa model bukaan dengan material cermin menghasilkan tingkat pencahayaan yang lebih tinggi dibandingkan dengan model bukaan dengan material akrilik. Namun model bukaan cahaya dengan material akrilik memiliki keunggulan karena sifatnya yang transparan yang memungkinkan penghuni ruang melihat ke luar bangunan. Model bukaan ini tepat digunakan pada bangunan dengan koridor di tengah, bangunan ruko dan bangunan bangunan tebal lainnya. Kata Kunci: bukaan pencahayaan, bangunan tebal, pemantulan
Bab I I.1
Pendahuluan
Latar Belakang
Krisis energi dan pemanasan global menyadarkan para arsitek agar lebih bijak dalam menata lingkungan binaan dan untuk lebih memanfaatkan semua potensi energi terbarukan yang tersedia dengan melimpah di alam. Sebelum lampu ditemukan, arsitek pada zaman dahulu sudah memanfaatkan pencahayaaan alami sebagai satu-satunya sumber pencahayaan pada bangunan di siang hari. Namun pencahayaan alami konvensional melalui bukaan jendela memiliki keterbatasan seperti keterbatasan daya jangkau, potensi menimbulkan silau dan keterbatasan dalam distribusi keseragaman cahaya dalam ruang.[1] Perkembangan teknologi saat ini dengan penemuan light pipe system memungkinkan untuk memasukkan cahaya matahari ke dalam bangunan dengan lebih merata tanpa memasukkan panas dan efek silau dari sinar matahari langsung. Kepadatan lingkungan dan semakin terbatasnya lahan membuat banyak bangunan hunian satu lantai memiliki ruang tanpa bukaan jendela sama sekali. Begitu pula dengan bangunan rumah susun atau apartemen. Beberapa ruang yang tidak berbatasan langsung dengan jendela harus mengandalkan pencahayaan buatan melalui energi listrik di sepanjang hari. Efek visual dari pencahayaan adalah bagian yang penting dari keseluruhan kehidupan dan lingkungan kerja. Penggunaan pencahayaan alami sebagai sumber utama atau sekunder dari penerangan memiliki keuntungan dalam hal penghematan energi, meningkatkan produktivitas dan kesehatan. Penggunaan pencahayaan alami dapat mengurangi beban penerangan dan pendinginan secara signifikan dan meningkatkan preferensi penghuni, keleluasaan visual, dan efek yang menyenangkan.[2] I.2
Rumusan masalah 1. Pencahayaan alami pada gedung tebal melalui penggunaan jendela samping tidak memadai. 1
2. Terdapat ruang yang yang tidak mendapatkan cahaya matahari pada bangunan tebal. I.3
Pertanyaan penelitian
Penelitian ini menitikberatkan pada upaya pemanfataan cahaya matahari langsung dengan teknik side lighting sebagai sumber pencahayaan alami siang hari pada gedung tebal yang dapat melengkapi sistem pencahayaan alami melalui jendela samping. Pertanyaan penelitian ini adalah bagaimana penerapan rancangan bukaan pencahayaan dengan pemanfaatan cahaya matahari langsung. I.4
Tujuan penelitian 1. Menghasilkan
suatu
strategi
penerapan
rancangan
pasif
yang
memanfaatkan cahaya matahari langsung dengan orientasi Timur dan Barat. 2. Menguji rancangan bukaan pencahayaan dalam ruang simulasi untuk melihat kinerja tingkat pencahayaan dan kedalaman penetrasi
2
I.5
Diagram penelitian
Latar belakang
Kajian teoritik
Rumusan masalah Hipotesis
Tujuan penelitian
Studi Pengembangan Rancangan Bukaan Pencahayaan pada Pipa Cahaya Horisontal
Penelitian sebelumnya
Batasan penelitian Uji Laboratorium
Analisa Hasil Pembahasan
Kesimpulan
Saran
I.6
Batasan penelitian
Dalam penelitian ini terdapat beberapa batasan seperti: 1. Faktor termal dari radiasi matahari tidak diperhitungkan. 2. Bangunan tidak terbayangi oleh bangunan atau lingkungan sekitar. 3. Perubahan sudut datang cahaya matahari secara horisontal atau HSA (Horizontal Shadow Angle) tidak diperhitungkan. Penelitian menggunakan asumsi bahwa cahaya matahari langsung yang datang sejajar dengan pipa
3
cahaya horisontal (HSA = 0) dan baru mengkaji perubahan sudut datang cahaya matahari secara vertikal atau VSA (Vertical Shadow Angle). 4. Sudut datang harian yang digunakan diwakili oleh pukul 09.00 dengan sudut datang 45° I.7
Hipotesis
Hipotesis dari penelitian ini diantaranya: Pemanfaatan kaidah refleksi dan refraksi dapat mengakomodir dan membelokkan pergerakan sudut datang vertikal cahaya matahari langsung untuk mencapai posisi horisontal agar dapat diteruskan sedalam mungkin ke tengah gedung. I.8
Kontribusi penelitian 1. Menghasilkan suatu kaidah penerapan rancangan bukaan pencahayaan pada pipa cahaya horisontal dalam upaya melengkapi pencahayaan alami samping melalui jendela pada gedung tebal. 2. Meningkatkan pemanfaatan teknik penyaluran cahaya pada bangunan dengan karakteristik tebal yang dapat mengurangi konsumsi energi listrik.
I.9
Sistematika Pembahasan
Pembahasan tesis ini disusun dengan sistematika sebagai berikut: Bab I adalah Pendahuluan, berisi tentang uraian latar belakang penelitian yang meliputi latar belakang pemilihan topik dan objek penelitian berupa gedung tebal, upaya pemanfataan cahaya matahari langsung sebagai sumber pencahayaan alami pasif pada bangunan tebal. Bagian pendahuluan ini juga berisi tentang perumusan masalah, tujuan penelitian, kontribusi penelitian, batasan penelitian, serta sistematika pembahasan. Bab II adalah Kajian Pemanfaatan Sistem Penyalur Cahaya yang berisi tentang perkembangan teori dan penelitian tentang pencahayaan alami khususnya permasalahan pencahayaan alami pada gedung tebal. Berbagai penelitian terkait
4
juga akan dibahas untuk menggambarkan perkembangan penelitian yang membahas permasalahan ini. Bab III adalah Metodologi Penelitian yang berisi tentang variabel-variabel penelitian, langkah-langkah penelitian, objek penelitian, desain penelitian, metoda pengumpulan data, dan rancangan model yang akan diuji. Bab IV adalah Hasil Analisa Kinerja Bukaan Pencahayaan. Bab ini membahas hasil dari simulasi di laboratorium Bab V adalah Potensi Penggunaan Pipa Cahaya Horisontal. Bab ini membahas beberapa aplikasi dari penggunaan model pada beberapa tipe gedung tebal. Bab VI adalah Kesimpulan dan Saran. Pada bab ini dinyatakan kesimpulan dari hasil penelitian ini dan saran-saran berupa hal-hal yang perlu dikembangkan pada penelitian selanjutnya. Bab VII adalah Jadwal Pelaksanaan. Bab ini berisi jadwal pelaksanaan penelitian.
5
Bab II
Kajian Pemanfaatan Sistem Penyalur Cahaya
II.1 Sistem Pencahayaan Optik Strategi penerangan alami yang paling efektif adalah mengoptimasi orientasi dan bentuk bangunan, sama halnya seperti optimasi perletakan dan ukuran jendela. Namun kepadatan bangunan membuat pencahayaan alami sulit masuk ke ruang dalam. Perkembangan teknologi yang tersedia saat ini memungkinkan sinar matahari masuk ke inti ruang dalam bangunan. Sejumlah pengembangan terakhir menawarkan peluang baru untuk sumber pencahayaan optik yang lebih realistis dengan aplikasi yang lebih luas dan efektivitas yang lebih tinggi. Perkembangan material baru membuat penggunaan sistem pencahayaan optik untuk pencahayaan pasif menjadi lebih sederhana, lebih tepat dan relatif tidak mahal. Pipa cahaya atau light pipe dikenal juga dengan sebutan tubular skylight, sunscoop, atau tubular daylighting device. Dibandingkan dengan jendela dan skylight konvensional, light pipe memiliki alat insulasi panas yang lebih baik dan penerapan di dalam bangunan lebih fleksibel. Namun kelemahannya adalah tidak ada kontak visual dengan lingkungan luar. Light tubes atau light pipes digunakan untuk mendistribusikan sinar cahaya alami maupun cahaya buatan. Di dalam penerapan pencahayaan alami, sering disebut sun pipes, solar pipes, solar light pipes, atau daylight pipes.[2]
Figur 1. Light Pipe System
6
Sistem pencahayaan optik terutama bergantung pada komponen langsung dari sinar matahari sebagai sumber cahaya. Semua pipa cahaya berdasarkan ukurannya, menumpukan sistem kerjanya pada reflektifitas specular (cermin). Material yang digunakan dalam sistem pengangkutan cahaya, merupakan faktor penting dan harus memiliki tingkat efisiensi reflektifitas yang tinggi, untuk memastikan bahwa hanya sedikit cahaya yang terbuang pada saat perjalanan cahaya menuju ruangan. Tingkat pemantulan dalam sistem perjalanan cahaya adalah 95%. Seberkas cahaya akan kehilangan cahaya sebesar 5% ketika mengalami perjalanan pemantulan dalam tabung pantul. Hal ini tergantung dari jenis material reflektor yang digunakan, misalnya reflektor alumunium yang akan kehilangan 15% cahayanya.[3] Tabel 1. Berbagai produk Light Pipe System di Amerika dan Eropa
7
Pipa cahaya ini mampu menghasilkan penyinaran dengan spektrum penuh yang natural, cahaya berwarna putih yang tidak panas, menghasilkan distribusi yang lebih optimal pada interior. Lensa penyaring sinar ultra violet menghasilkan cahaya yang memiliki efek menyehatkan. Pipa cahaya dapat menghasilkan cahaya yang bervariasi menurut fungsinya sesuai dengan kondisi sinar matahari yang ada dan dimensi dari tabung tersebut. Pipa cahaya yang memiliki diameter 8 inchi mampu menyediakan cahaya untuk area seluas 15m2, sementara diameter 12 inchi akan menyinari 30m2. Dengan menggunakan ukuran 8 inchi dapat memberikan penerangan yang hampir sama dengan bola lampu pijar 100 watt, sedangkan ukuran 12 inchi sama dengan penerangan dari 250 watt lampu pijar.[3] Untuk ruangan yang lebih besar, biasanya digunakan kombinasi beberapa alat untuk hasil yang lebih baik. Berdasarkan ukuran rata-rata campuran bahan bakar di Amerika Serikat (AS), dari setiap kWh yang digunakan akan menghasilkan 1,5 pon CO2.[4] Sehingga penghematan bahan bakar untuk pembangkit tenaga listrik dapat mengurangi efek pemasanan global
Secara teoritis, jaringan transmisi membawa sinar cahaya yang terkumpul 4 sampai 8 lantai dengan penyebaran di tiap lantai dan diperpanjang sejauh 15 meter secara horisontal ke seluruh bagian bangunan melalui alat pemantul atau alat optik. Cahaya yang ditransmisikan dapat dipantulkan ke daerah yang dihuni, atau cahaya dapat diarahkan melalui pipa untuk disalurkan ke daerah kerja dengan kekuatan cahaya 500 lux.[1]. Light pipes adalah alat yang pintar untuk mengantarkan pencahayaan alami masuk ke bangunan. Light pipe yang paling efektif adalah yang lurus dan pendek dengan aspek rasio yang rendah.[5] Hasil penelitian menunjukkan light pipe dengan diameter yang lebih besar kemungkinan akan lebih efektif. Dalam sebuah studi eksperimental dari kinerja light pipe pada kondisi iklim musim dingin di U.K. dapat menghasilkan penghematan energi sebesar 30% dimana penghematan tersebut akan meningkat pada saat musim panas.[6]
8
Tabel 2. Pipe sizes and maximum light output (www.sunpipe.co.uk)
Beberapa keunggulan light pipe system dibandingkan dengan penggunaan skylight untuk kasus pada bangunan ini adalah: 1. Light pipe system lebih mudah perawataan dibandingkan dengan penggunaan sklylight kaca. 2. Light pipe system lebih mudah pemasangannya karena tidak perlu membuat kontruksi atap baru. 3. Light pipe system lebih fleksibel perletakannya mengikuti kebutuhan ruang yang memerlukan cahaya. 4. Light pipe system tidak banyak mengubah tampak atap bangunan. Pemanfaatan light pipe system akan meghasilkan penghematan untuk biaya listrik untuk penerangan di siang hari. Namun hal yang lebih penting adalah bahwa light pipe system menghasilkan cahaya matahari alami yang menghasilkan kesan yang menyenangkan secara psikologis dibandingkan penggunaan penerangan buatan. Pemanfaatan light pipe system di masa yang akan datang memiliki potensi yang sangat besar untuk masalah penerangan alami pada ruang yang tidak memiliki bukaan. Keterbatasan informasi dan keterlambatan perkembangan teknologi di Indonesia membuat sistem ini menjadi sulit untuk berkembang. Secara teori, light pipe system memiliki banyak keuntungan dalam hal meningkatkan kenyamanan visual, termal dan psikolgis. Namun secara praktek perlu diuji dengan pengukuran dan simulasi supaya memperoleh data yang lebih akurat dan dapat dipertanggung jawabkan.
9
II.2 Prinsip Perjalanan Cahaya Bila cahaya melalui batas dua media maka terdapat tiga peristiwa yang dapat terjadi yaitu: II.2.1. Refleksi Refleksi adalah peristiwa terpantulnya cahaya bila mengenai suatu permukaan. Jumlah cahaya yang direfleksikan permukaan ditunjukkan dengan besaran faktor refleksi (p) yaitu perbandingan fluks cahaya yang dipantulkan dibandingkan dengan fluks cahaya yang diterima permukaan. Terdapat berbagai macam refleksi yang tergantung pada sifat permukaan yaitu: 1. Refleksi spekular Refleksi spekular merupakan peristiwa khusus refleksi. Refleksi ini mengikuti hukum Snellius yaitu sudut datang cahaya θi sama dengan sudut pantul θm. Peristiwa ini terjadi pada permukaan rata dan datar misalnya pada permukaan cermin. Peristiwa refleksi spekular dapat dilihat pada Gambar II.9.
Figur 2. Refleksi spekular 2. Refleksi menyebar Refleksi menyebar merupakan peristiwa refleksi yang biasa terjadi. Cahaya yang datang pada suatu permukaan akan dipantulkan secara menyebar tetapi masih di sekitar sudut pantul bila terpantul secara spekular. Peristiwa refleksi menyebar dapat dilihat pada Gambar II.10.
Figur 3. Refleksi menyebar
10
3. Refleksi difus Peristiwa refleksi ini terjadi pada permukaan yang kasar atau acak dan dapat dilihat pada Gambar II.11. Distribusi intensitas tidak harus sama ke segala arah. Intensitas yang sama ke segala arah dapat terjadi bila permukaan pada cahaya datang sangat acak.
Figur 4. Refleksi difus II.2.2. Absorbsi Peristiwa absorbsi merupakan peristiwa terserapnya cahaya oleh suatu bahan. Harga absortansi tergantung karakteristik bahan. Penyerapan cahaya oleh bahan dapat lihat pada faktor absorbsi (α) bahan yaitu perbandingan fluks cahaya yang diserap dengan fluks cahaya yang datang. II.2.3. Transmisi Transmisi adalah peristiwa penjalaran cahaya melewati suatu medium ke medium ng lain. Cahaya akan mengalami pembiasan bila melewati medium yang mempunyai indeks bias yang berbeda. Cahaya akan dibiaskan mendekati garis normal bila memasuki medium dengan indeks bias lebih tinggi dan akan menjauhi gans normal bila memasuki medium dengan indeks bias lebih rendah. Pada peristiwa transmisi diperoleh faktor transmisi (τ) yaitu fluks cahaya yang ditransmisikan dibanding dengan fluks cahaya yang datang pada bahan tersebut. Macam transmisi: 1. Transmisi spekular Transmisi spekular mengikuti hukum Snellius yaitu: n1 sin Өi = n2 sin Өm dengan n1
= indeks bias medium 1
11
n2
= indeks bias medium 2
Өi
= sudut datang cahaya
Өm
= sudut bias cahaya
Transmisi spekular dapat dilihat paga Gambar II.12
Figur 5. Transmisi spekular Bila cahaya datang dengan sudut Өi1 akan dibiaskan mendekati garis normal. Hal ini terjadi karena n2 > n1. Kemudian cahaya diteruskan dan memasuki medium yang mempunyai indeks bias n3. Pada medium ini cahaya dibiaskan menjauhi garis normal karena n3 < n2. Jika n1 = n3 maka Өm2 = Өi. Transmisi spekular akan menghasilkan cahaya transmisi pada satu arah tertentu tanpa mengalami penyebaran cahaya. 2. Transmisi menyebar Cahaya transmisi yang terjadi tidak hanya pada satu arah tetapi penyebarannya masih pada arah tertentu. Peristiwa ini dapat dilihat pada Gambar II.13
Figur 6. Transmisi menyebar
12
3. Transmisi difus
Figur 7. Transmisi difus Transmisi difus dapat dilihat pada Gambar II.14. Cahaya transmisi mempunyai arah sebaran ke segala arah. Transmisi difus terjadi bila melewati batas permukaan medium yang sangat acak. II.3 Sistem Pencahayaan Alami Siang Hari Kischkoweit (2002) membagi sistem daylighting menjadi matriks sebagai berikut: II.3.1 Shading system primary using diffuse skylight Sistem ini memblok cahaya matahari langsung tetapi transparan untuk terang langit. Tabel 3. Macam-macam shading system primary using diffuse skylight Sistem Prismatic panels
Gambar
Iklim Semua Iklim
Aplikasi Jendela vertikal, skylight
Prisms and venetian blinds
Temperate climate
13
Kriteria Mencegah silau View ke luar Potensi penghematan Perlu tracking
Jendela Vertical Mencegah vertikal silau Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan
Sun protecting mirror elements
Temperate climate
Skylight, glazed roofs
Anidolic zenithal opening
Temperate climate
Skylight
Directional selective shading system with concentrating HOE
Semua Iklim
TransparentV ertical shading system with HOE based on total reflection
Temperate climate
Jendela vertikal, skylight, glazed roofs
Jendela vertikal, skylight, glazed roofs
yang homogen Potensi penghematan Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan Mencegah silau Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan Mencegah silau View ke luar Potensi penghematan Perlu tracking
Mencegah silau View ke luar Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan Perlu tracking
II.3.2 Shading systems primary using direct sunlight Menyebarkan cahaya matahari langsung atau memantulkan cahaya matahari langsung ke langit-langit atau di atas ketinggian mata.
14
Tabel 4. Macam-macam shading systems primary using direct sunlight Sistem Light guiding shade
Gambar
Iklim Aplikasi Iklim Jendela panas, vertikal langit cerah di atas ketinggia n mata
Louvers and blinds
Semua iklim
Jendela vertikal
Kriteria Mencegah silau View ke luar Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan Mencegah silau Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Perlu tracking
Lightshelf for redirection of sunlight
Semua iklim
Jendela vertikal
View ke luar Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan
Glazing with reflecting profiles
Temperate climates
Jendela vertikal, skylight
Mencegah silau View ke luar Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen
(Okasolar)
15
Koefisien variable perolehan panas matahari Skylight with Skylights Laser Cut Panels
Iklim panas, langit cerah, low latitudes
Skylight
Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan
Turnable lamellas
Temperate climates
Jendela vertikal, skylight
Mencegah silau Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan Perlu tracking
II.3.3 Diffuse light guiding systems Tabel 5. Macam-macam diffuse light guiding systems Sistem Lightshelf
Gambar
Iklim Temperate climate, langit berawan
Aplikasi Jendela vertikal
16
Kriteria View ke luar Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan
Anidolic Integrated System
Temperate climate
Jendela vertikal
View ke luar Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan
Anidolic ceiling
Temperate climate, langit berawan
Fasad vertikal di atas jendela
View ke luar Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan
Fish System
Temperate climate
Jendela vertikal
Mencegah silau View ke luar Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan
Zenith light guiding elements with Holographic Optical Elements
Temperate climate, langit berawan
Jendela View ke luar vertikal Menghantarka (terutama n cahaya ke pada ruang yang court dalam yard), Tingkat skylight pencahayaan yang homogen Potensi penghematan
17
II.3.4 Direct light guiding systems Tabel 6. Macam-macam direct light guiding systems Sistem Laser Cut Panel (LCP)
Iklim
Aplikasi Jendela vertikal, skylight
Prismatic panels
Semua Iklim
Jendela vertikal, skylight
Kriteria View ke luar Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan View ke luar Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Potensi penghematan
Holographic Optical Element In the skylight
Skylight
View ke luar Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan
Light guiding glass
Jendela vertikal, skylights
Mencegah silau View ke luar Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan
Semua Iklim
18
II.3.5 Scattering system Tabel 7. Macam-macam scattering system Sistem Scattering system (light diffusing glass, capillary glass, frosted glass)
Iklim Semua iklim
Aplikasi Jendela vertikal, skylight
Kriteria Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan
II.3.6 Light Transport / Penyalur cahaya Tabel 8. Macam-macam Light Transport / Penyalur cahaya Sistem Heliostat
Iklim Semua iklim, Langit cerah
Light Pipe
Semua iklim, Langit cerah
Aplikasi
Atap
Solar Tube
Semua iklim, Langit cerah
19
Kriteria Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Potensi penghematan Perlu tracking Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Potensi penghematan
Fibres
Semua iklim, Langit cerah
Light guiding ceiling
Temperate climates, Langit cerah
Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Perlu tracking Potensi penghematan Menghantarka n cahaya ke ruang yang dalam Tingkat pencahayaan yang homogen Potensi penghematan
II.4 Sistem penyalur cahaya Penelitian ini membahas rancangan bukaan pencahayaan pada sistem penyalur cahaya. Berikut ini adalah gambaran dari sistem penyalur cahaya secara umum.
Figur 8. Contoh desain pipa cahaya horizontal pada potongan bangunan Sistem penyalur cahaya umumnya terdiri dari tiga komponen yaitu bagian paling luar sebagai penangkap cahaya (inlet), penyalur cahaya (transmitter), dan emitter (extractor) untuk mendistribusikan cahaya ke dalam ruangan. 1. Penangkap cahaya (inlet) Penangkap cahaya merupakan peralatan untuk menangkap cahaya dan mengarahkannya pada penyalur cahaya. Penangkap berada di luar bangunan, 20
biasanya letak di atap. Penangkap bisa berupa sistem yang dinamis seperti tracking heliostat, rooftop active-tracking maupun sistem statis seperti prismatic glazing, reflecting louvers, light shelves. Penangkap dinamis adalah penangkap yang dapat bergerak mengikuti arah datang cahaya.
Sistem
ini
bekerja
dengan
melakukan
penjejakan
kemudian
mengumpulkan dan mengarahkan cahaya ke dalam penyalur. Sistem dinamis lebih mahal biaya pembuatannya dan membutuhkan kontrol serta pemeliharaan yang kompleks. Ukuran sistem dinamis relatif besar. Dengan melihat cara kerjanya sistem ini hanya efektif untuk cahaya matahari langsung. Pada saat penangkap menangkap dan mengkonsentrasikan cahaya, energi panas pun akan terkonsentrasi.Panas ini dapat mengakibatkan kerusakan (melelehkan/meretakkan) penyalur. Sebagai konsekuensinya harus dipasang filter (spectral selective glass) pada lubang masukan penyalur. Penangkap statis memiliki desain yang lebih sederhana sehingga biaya konstruksi dan pemeliharaan lebih murah. Tetapi penangkap ini tidak seefektif penangkap dinamis karena hanya berfungsi untuk mengubah arah cahaya datang. Sehingga penangkap harus didesain dengan memperhatikan arah datang cahaya matahari yang dominan. Pada penelitian ini, penangkap cahaya dibuat statis dengan memanfaatkan kaidah refraksi (pembiasan) dan refleksi (pemantulan) dari prisma yang terbuat dari akrilik. 2. Penyalur (transmitter) Penyalur merupakan alat untuk menyalurkan cahaya pada ruang setelah cahaya tersebut ditangkap. Bentuk paling dasar penyalur adalah saluran kosong. Adapun bentuk-bentuk lain seperti yang telah diuraikan pada teknik penyaluran cahaya. Fenomena penyaluran cahaya pertama kali diperkenalkan oleh John Tyndall pada hun 1870. Tyndall mengarahkan cahaya pada sebuah bejana air dan bila air dialirkan melalui lubang pada sisi bejana cahaya akan dihantarkan sepanjang aliran air. Studi khusus tentang penyalur cahaya semakin lama semakin
21
berkembang, dimana telah lakukan beberapa percobaan mengenai teknik penyaluran cahaya II.5 Penelitian sebelumnya Edmonds (1993) mengembangkan teknologi material yang mengkombinasikan kemampuan membelokkan cahaya dengan transparansi material sehingga masih memungkinkan melihat view ke luar. Material tersebut diperoleh dengan memotong dengan laser lapisan tipis pada lembar akrilik menjadi susunan blok persegi panjang dengan permukaan yang reflektif diantara blok tersebut. Tujuan utama penggunaan laser cut deflecting panel pada inlet pipa cahaya horisontal adalah untuk membuat cahaya matahari yang datang dibelokan lebih langsung sehingga sejajar dengan aksis pipa.
Figur 9. Pembelokkan cahaya pada prisma transparan
Figur 10. Susunan elemen prisma pada light deflecting panel
Figur 11. Foto light deflecting panel saat mendapat cahaya matahari langsung
22
Edmonds (1995) meneliti efektivitas penggabungan light pipe dan deflecting panel dalam pencahayaan pada beberapa lantai bangunan berdasarkan teori dan eksperimen. Hasil penelitiannya mendemonstrasikan bahwa laser cut panel dapat ditambahkan pada inlet dari pipa cahaya horisontal untuk meningkatkan tingkat pencahayaan untuk semua sudut datang sinar matahari dibawah 60°. Beltran (1997) menstudi kinerja kombinasi light shelves dan light pipe untuk meningkatkan tingkat iluminasi pencahayaan alami dengan minimum perolehan panas dari matahari. Temuannya menunjukkan bahwa kombinasi paling baik adalah light shevels lengkung dengan plafond lengkung. Penelitian Nurkasanah (1998) menyimpulkan bahwa pemanfaatan cahaya langit dalam ruangan dapat dioptimalkan dengan menggunakan sistem penyalur cahaya. Untuk mendapatkan hasil distribusi illuminansi pada ruangan yang merata dibutuhkan pemasangan penyalur lebih dari satu. Bentuk penangkap cahaya yang paling efisien adalah penangkap yang mempunyai kemiringan dua sudut yang berbeda. Distribusi illuminansi pada ruang dipengaruhi oleh sudut penangkap dan panjang bukaan sedangkan harga illuminansi tergantung pada bukaan penangkap dengan memperhatikan panjang bukaan. Pengaturan bidang pemantul dan lubang distribusi penting untuk penyaluran cahaya pada ruangan tak berlubang cahaya. Penelitian Soelami (2000) menunjukkan bahwa penangkap cahaya statis pada penggunaan pipa cahaya horisontal tidak efektif untuk menangkap cahaya matahari global. Canziani (2004) mengembangkan model light pipe system yang dapat diintegrasikan pada tampak bangunan. Pipa cahaya biasanya bekerja dengan peralatan yang diletakkan di luar yang bertujuan untuk mengumpulkan, memantulkan, dan dalam beberapa kasus mengkonsentrasikan atau mengatur sudut datang cahaya dan peralatan yang diletakan di dalam yang dapat mentransmisikan cahaya matahari ke dalam bangunan dan mendistribusikannya ke dalam area yang dalam untuk mendapatkan distribusi tingkat pencahayaan yang lebih baik.
23
Figur 12. Denah dan potongan pipa cahaya yang diusulkan Penelitian ini mengusulkan suatu pipa cahaya yang dilengkapi dengan sistem penangkap datar yang cocok diintegrasikan dalam fasad bangunan tanpa tonjolan pada selubung bangunan.
Fidur 13. Komponen pipa cahaya: (a) reflecting chamber; (b) reflector; (c) diffusing chamber dan (d) glazing openings Sistem ini terdiri dari element planar tertutup, pengumpul dan pembelok cahaya matahari yang mengoptimasikan cahaya matahari yang datang karena variasi posisi matahari, dukting persegi dengan peralatan optik yang cocok untuk
24
mengantarkan cahaya matahari dan mengantarkannya ke ruang yang perlu diterangi.
Figur 14. Denah, tampak dan isometri ruang yang akan diteliti Tabel 9. Hasil percobaan yang menunjukkan tingkat pencahayaan rata-rata didaerah yang berjarak dari jendela (Ei,p) dan di daerah yang dekat jendela(Ei,a)
Chirarattananon (2008) meneliti penggunaan reflektor statis dan dinamis untuk meningkatkan penangkapan dan penyaluran cahaya matahari langsung melalui pipa cahaya. Hasil
percobaan dan pengukurannya menunjukan bahwa
pencahayaan alami melalui pipa cahaya dapat menyediakan tingkat pencahayaan yang memadai untuk ruang yang dalam hampir sepanjang hari dalam kondisi langit cerah dan sedikit berawan. Penelitiannya juga menunjukkan bahwa penggunaan pipa cahaya dan sistem reflektor yang melengkapi memanfaatan 25
pencahayaan alami dari cahaya matahari langsung yang dapat meneruskan cahaya matahari ke dalam ruangan yang lebih dalam. Rosemann (2008) mengembangkan core daylighting system dengan teknologi yang aplikatif karena keterbatasan daylighting hanya pada perimeter area. Penelitiannya membuat model fisik light pipe
dengan outlet berupa armatur
lampu yang sekaligus berfungsi sebagai extractor cahaya alami maupun cahaya buatan dengan inlet berupa sistem solar canopy. Solar canopy mengumpulkan dan memantulkan
cahaya
matahari
langsung
melalui
armatur
yang
dapat
mendistribusikan pencahayaan alami sekaligus pencahayaan buatan. Hasil temuannya menyimpulkan bahwa sistem ini dapat menghasilkan pencahayaan memadai dengan bantuan kontrol dengan sistem DALI.
Figur 15. Pemasangan armatur cahaya pada plafond (a), Kondisi ruang dengan armatur cahaya sebagai outlet (b)
Figur 16. Pemasangan sistem canopy sebagai inlet pada ruang simulasi 26
Kwok, CM., et al., (2008) menunjukkan bahwa pipa cahaya horisontal dapat membantu
untuk
meningkatkan
pencahayaan
alami
dan
memperbaiki
keseragaman distribusi cahaya dari pencahayaan alami siang hari sekalipun menggunakan peralatan pembayangan sinar matahari karena pipa cahaya horisontal mengambil cahaya dari fasad bangunan. Cahaya matahari langsung dan cahaya langit dapat berjalan melalui pipa cahaya horisontal ke ruang yang jauh dari jendela dimana sangat sedikit pencahayaan alami dari jendela yang dapat mencapainya. Pipa cahaya horisontal yang didesain dengan baik dapat mengurangi ketergantungan terhadap pencahayaan buatan yang secara tidak langsung juga turut menghemat energi.
27
Bab III
Metodologi Penelitian
III.1 Pendahuluan Penelitian ini mengembangkan suatu konsep bukaan pencahayaan pada sistem penyalur cahaya untuk dapat meneruskan cahaya sedalam mungkin ke ruangan yang memerlukan cahaya. Pada prinsipnya jenis bukaan ini dapat digunakan untuk meneruskan cahaya matahari langsung maupun cahaya buatan. Pada penelitian kali ini sumber cahaya yang digunakan adalah cahaya buatan. Model bukaan dirancang dengan memanfaatkan kaidah refleksi dan refraksi. Penelitian ini membandingkan kinerja dua model bukaan pencahayaan dengan ukuran dan bentuk yang sama namun dengan dengan material bukaan yang berbeda. Model bukaan pertama menggunakan material cermin sedangkan model bukaan kedua menggunakan material akrilik. Kedua model bukaan diuji di laboratorium dengan skala model 1:1 dengan menggunakan lampu sorot sebagai sumber cahayanya. Sebuah pipa penyalur cahaya dengan material reflektif digunakan
sebagai
penyalur
cahaya.
Kinerja
model
bukaan
kemudian
dibandingkan dengan dan tanpa penyalur cahaya.
ruang antara balok struktural dan rangka plafond / plenum
Figur 17.
Perletakan inlet dan pipa cahaya horisontal pada potongan gedung tebal
28
Penelitian ini mengkaji peristiwa pemantulan/ refleksi pada cermin dan pemantulan dan pembiasan pada akrilik sebagai bukaan atau inlet pipa cahaya horisontal yang dipasang pada fasad bangunan. III.2 Batasan Penelitian Penelitian ini merupakan bagian awal dari serangkaian penelitian besar yang memerlukan beberapa tahapan dan proses untuk terus dikembangkan. Karena keterbatasan waktu penelitian maka untuk penelitian kali ini ditentukan beberapa kondisi sebagai batasan penelitian. Beberapa kondisi tersebut adalah sebagai berikut: 1. Sumber cahaya matahari langsung yang digunakan diwakili oleh lampu sorot pada pengukuran di laboratorium 2. Sumber cahaya matahari langsung yang digunakan adalah cahaya matahari pada pukul 09.00 WIB. Matahari terbit pukul 06.00 WIB dan terbenam pukul 18.00 WIB sehingga sudut datang harian vertikal cahaya matahari langsung bergeser sebesar 15⁰ pada setiap jamnya Dengan kata lain sudut datang cahaya matahari langsung pada pukul 09.00 WIB = 45⁰. 3. Sudut datang cahaya matahari langsung dikondisikan tegak lurus dengan bidang lubang cahaya. Rancangan model bukaan pencahayaan dengan ini berlaku dengan asumsi HSA (Horisontal Shadow Angel) sama dengan nol dengan kata lain belum mengakomodasi pergerakan cahaya matahari secara horisontal. 4. Pengaruh termal dari cahaya matahari langsung tidak termasuk dalam pembahasan kajian ini. 5. Bukaan pencahayaan pada bangunan tidak terbayangi oleh objek lain dengan kondisi langit cerah. III.3 Langkah Penelitian III.3.1 Tahap Pendahuluan Pada tahap pendahuluan dilakukan kajian teoritik untuk memberikan gambaran perkembangan penelitian dan keilmuan di bidang pencahayaan alami pasif khususnya yang berkaitan dengan sistem light transport melalui pipa cahaya 29
horisontal. Kemudian studi model dikembangkan berdasarkan kerangka teori dan hipotesis yang telah dibangun sebelumnya. Terdapat dua model desain lubang pencahayaan. III.3.2 Tahap Perancangan Model Bukaan Pencahayaan Model yang dibuat dengan mengembangkan konsep pemantulan cahaya. Sudut datang akan dipantulkan sama besar melalui bidang pantul. Sehingga bila sudut datang
Figur 18. Konsep pemantulan cahaya melalui bidang pantul
Figur 19. Konsep pemantulan cahaya pada model bukaan Model yang dibuat adalah model dengan skala penuh. Ketinggian model lubang bukaan pada fasad bangunan disesuaikan dengan rencana perletakan pipa cahaya horisontal dalam bangunan tebal bertingkat banyak. Pipa cahaya horisontal diletakkan dengan memanfaatkan ruang antara balok struktural dengan rangka plafon (ruang plenum). Pada bangunan tebal bertingkat banyak terdapat ruang antara balok struktural dengan rangka plafon yang umumnya digunakan sebagai
30
ruang untuk meletakkan berbagai peralatan utilitas bangunan seperti duckting AC, pipa, kabel listrik dan lain sebagainya. Tinggi model ditetapkan tidak lebih dari 3 daun jendela kaca nako atau sama dengan 40 cm. Penentuan lebar model dilakukan dengan pertimbangan efisiensi material, waktu dan biaya pengerjaan. Untuk kemudahan operasional pengukuran di laboratorium maka lebar model ditentukan 30 cm.
Figur 20. Dua buah model bukaan pencahayaan III.3.3 Tahap Pengujian Laboratorium Model diuji pada percobaan laboratorium dengan menggunakan lampu sebagai pengganti cahaya matahari langsung. Pada pengukuran laboratorium ini digunakan lampu sorot 450 lumen. Seting pengukuran laboratorium ini mengambil kondisi dengan sudut datang 45⁰.
Figur 21. Pengukuran laboratorium dengan lampu sorot
31
Figur 22. Pengukuran di laboratorium dengan posisi bukaan dan pipa cahaya berada di lantai Untuk kemudahan proses pengukuran dan pemasangan pipa cahaya, maka posisi lubang bukaan dan pipa cahaya dibuat secara terbalik. Lubang bukaan diletakan di posisi lantai dan posisi bidang kerja berada 75 cm dari plafon. Pengukuran tingkat pencahayaan dilakukan setelah kedalaman 4 meter. Jarak 4 meter ini diasumsikan adalah jarak yang masih mungkin dicapai oleh pencahayaan alami melalui jendela samping sehingga tidak memerlukan pencahayaan melalui pipa cahaya horisontal. Pengukuran tingkat pencahayaan dilakukan di setiap jarak dengan kelipatan 0,8 meter dari jarak 4 meter sampai mencapai 8 meter dari bukaan pencahayaan.
Figur 23. Pengukuran di laboratorium dengan posisi bukaan dan pipa cahaya berada di lantai III.3.4 Tahap Data Hasil Pengukuran dan Analisis Analisis dilakukan untuk uji refleksi dan refraksi menggunakan cahaya lampu sorot. Analisis meliputi analisa tingkat pencahayaan pada setiap titik pengukuran, dan juga analisa efisiensi tingkat pencahayaan.
32
III.3.5 Tahap Pembahasan Bab pembahasan akan mengintrepetasi hasil analisis dan implementasi sistem pencahayaan pada bangunan- bangunan yang berkarakter tebal. III.3.6 Tahap Kesimpulan dan Saran Bab kesimpulan berisi hasil pembahasan yang menunjukkan model usulan terbaik dan saran bagi pengembangan penelitian lebih lanjut.
33
Bab IV IV.1
Hasil Analisis Kinerja Bukaan Pencahayaan
Analisis uji refleksi dan refraksi dengan cahaya lampu sorot
Hasil pengujian dengan cahaya lampu sorot pada model bukaan pencahayaan menunjukkan bahwa terjadi pembelokkan cahaya pada sehingga dihasilkan cahaya yang dapat mencapai posisi horisontal dan kemudian dipantulkan secara vertikal ke bidang horisontal. Pengujian ini dilakukan pada kedua model bukaan.
Figur 24. Contoh hasil pengujian pada model bukaan pencahayaan dengan material cermin
Figur 25. Contoh hasil pengujian pada model bukaan pencahayaan dengan material akrilik Hasil dari pengujian ini menvalidasi bahwa model ini bisa digunakan dalam percobaan laboratorium maupun percobaan lapangan. 34
IV.2
Analisa Tingkat Pencahayaan pada Setiap Titik Ukur
Figur 26. Pengukuran di setiap titik ukur Pengukuran dilakukan pada dua ketinggian sekaligus di titik ukur yang sama. Pengukuran pertama dilakukan pada ketinggian meja kerja (75 cm) dan pada lantai bangunan yang berjarak 3,5 meter dari pipa cahaya. IV.2.1
Analisis tingkat pencahayaan pada model dengan material cermin
Hasil pengukuran dengan model pertama yang menggunakan material cermin menunjukkan hasil yang cukup signifikan, dimana tingkat pencahayaan yang dihasilkan pada jarak 8 meter dari bukaan pencahayaan masih memadai yaitu sebesar 214 lux.
Figur 27. Grafik hasil pengukuran model dengan material cermin
35
IV.2.2
Analisis tingkat pencahayaan pada model dengan material akrilik
Hasil pengukuran pada model dengan material akrilik menunjukkan tingkat pencahayaan sebesar 57 lux pada kedalaman 8 meter dari bukaan pencahayaan. Pada kedalaman yang sama, model bukaan pencahayaan dengan material cermin menghasilkan tingkat pencahayaan sebesar 214 lux.
Figur 28. Grafik hasil pengukuran model dengan material akrilik Tingkat pencahayaan yang dihasilkan oleh bukaan pencahayaan dengan material akrilik lebih rendah dibandingkan dengan tingkat pencahayaan yang dihasilkan oleh model bukaan pencahayaan dengan material akrilik. Hal ini disebabkan karena berkas cahaya pada model bukaan pencahayaan dengan material akrilik tidak dipantulkan seluruhnya tetapi sebagian besar diteruskan. Di sisi lain, bukaan pencahayaan dengan material akrilik memiliki keunggulan karena sifatnya yang transparan masih memungkinkan penghuni ruang mendapatkan view ke luar bangunan. Namun terdapat kendala perawatan untuk bukaan pencahayaan dengan material akrilik karena paparan sinar matahari langsung dari luar bangunan akan membuat tingkat transparansi material berkurang sehingga akan menguning di kemudian hari. Desain bukaan pencahayaan dengan material akrilik perlu dikembangkan kembali agar lebih sesuai dengan konteks iklim tropis dengan paparan sinar matahari yang cukup tinggi.
36
IV.3
Analisa Efisiensi Tingkat Pencahayaan pada Setiap Titik Ukur
Analisa efisiensi tingkat pencahayaan dilakukan dengan membandingkan tingkat pencahayaan yang dihasilkan di dalam ruangan setelah diteruskan melalui pipa cahaya dengan tingkat pencahayaan yang diterima model bukaan pencahayaan. IV.3.1 Analisis efisiensi tingkat pencahayaan pada model dengan material cermin
Figur 29. Ilustrasi efisiensi tingkat pencahayaan pada setiap titik pengukuran
Figur 30. Grafik efisiensi tingkat pencahayaan model dengan material cermin Model bukaan pencahayaan dengan material cermin memiliki potensi yang tinggi sebagai inlet pada sistem penyalur cahaya dengan tingkat efisiensi yang cukup signifikan. Grafik laju penurunan efisiensi tingkat pencahayaan cukup landai sehingga menunjukkan kinerja model bukaan kedalaman 8 meter.
37
bekerja dengan baik sampai
IV.3.2 Analisis efisiensi tingkat pencahayaan pada model dengan material akrilik
Figur 31. Ilustrasi efisiensi tingkat pencahayaan pada setiap titik pengukuran
Figur 32. Grafik efisiensi tingkat pencahayaan model dengan material akrilik Model bukaan dengan material akrilik menunjukkan kinerja yang tidak terlalu signifikan walaupun masih dapat meneruskan cahaya sampai kedalaman 8 meter. Penggunaan material akrilik sebagai bukaan pencahayaan pada fasad bangunan perlu dipertimbangkan kembali karena beberapa aspek selain aspek perawatan dan aspek efisiensinya terhadap tingkat pencahayaan yang dihasilkan. Secara umum dapat disimpulkan bahwa grafik penurunan efisiensi tingkat pencahayaan tidak terlalu drastis dibandingkan dengan grafik penurunan tingkat pencahayaan pada pencahayaan alami melalui jendela samping.
38
Bab V V.1
Potensi Penggunaan Pipa Cahaya Horisontal
Potensi penggunaan pipa cahaya horisontal pada berbagai bangunan tebal dengan sumber cahaya matahari langsung
Setelah mengkaji model bukaan pencahayaan dengan material cermin dan akrilik, dilakukan beberapa simulasi pada beberapa contoh bangunan tebal untuk menunjukkan potensi penggunaannya dalam bangunan. Model bukaan pencahayaan ini dapat diterapkan baik untuk sumber cahaya alami berupa sinar matahari langsung maupun sumber cahaya buatan berupa lampu sorot.
Figur 33. Contoh aplikasi model bukaan pencahayaan pada sistem penyalur cahaya dengan sumber sinar matahari langsung Pada bangunan tebal, penambahan bukaan pencahayaan di atas jendela dapat berfungsi untuk mmberikan penerangan pada ruang yang tidak mendapatkan sinar matahari sama sekali maupun juga dapat ditambahkan pada ruangan yang sudag mendapatkan pencahayaan alami melalui jendela samping untuk meningkatkan keseragaman distribusi cahaya dalam ruangan tersebut. Sistem penyalur cahaya ini dapat dilakukan baik secara horisontal melalui penggunaan pipa cahaya maupun secara vertikal melalui atrium atau void di dalam bangunan.
39
V.2
Potensi penggunaan pipa cahaya horisontal pada berbagai bangunan tebal dengan sumber cahaya matahari langsung atau cahaya buatan
Untuk beberapa contoh kasus dalam bangunan, model bukaan pencahayaan ini dapat digunakan baik untuk sumber cahaya alami maupun buatan. Sehingga bukaan pencahayaan ini berfungsi pada siang hari maupun malam hari. Sistem ini berpotensi untuk mengurangi beban penerangan bangunan yang dapat berdampak pada pengurangan konsumsi listrik dalam bangunan.
Figur 34. Contoh aplikasi model bukaan pencahayaan pada sistem penyalur cahaya dengan sumber sinar matahari langsung atau cahaya buatan Dalam contoh ini, penerapan sistem penyalur cahaya bermanfaat untuk penerangan ruang bawah tanah seperti ruang basement maupun ruang semibasement. Untuk area perkotaan yang padat dengan tingkat kebutuhan ruang parkir yang besar maka ruang-ruang bawah tanah menjadi tidak terhindarkan. Dengan pemanfaatan sistem penyalur cahaya ini, ruang-ruang yang tidak berhadapan langsung dengan cahaya alami dapat memperoleh pantulan cahaya alami.
40
V.3
Potensi penggunaan pipa cahaya horisontal pada berbagai bangunan tebal dengan cahaya buatan
Figur 35. Contoh aplikasi model bukaan pencahayaan pada sistem penyalur cahaya dengan sumber cahaya buatan Pemanfaatan sumber cahaya alami dengan sistem penyalur cahaya tidak bisa dilakukan untuk fasad ruangan yang mengalami pembayangan pada bukaan pencahayaannya. Untuk kasus ruangan seperti ini, sistem penyalur cahaya tetap bisa digunakan dengan sumber cahaya berupa cahaya buatan berupa lampu sorot.
41
Bab VI
Kesimpulan dan Saran
VI.I Kesimpulan Berdasarkan rangkaian penelitian yang telah dikaji pada bab sebelumnya, maka kesimpulan utama dari penelitian ini adalah: 1.
Rancangan model bukaan pencahayaan dengan material cermin pada sistem penyalur cahaya dapat menghasilkan tingkat pencahayaan yang jauh lebih dari model bukaan pencahayaan dengan material akrilik.
2.
Rancangan model bukaan pencahayaan pada sistem ini dapat digunakan baik untuk sumber cahaya yang berupa cahaya matahari langsung maupun sumber dari cahaya buatan dari lampu sorot.
3.
Rancangan model bukaan pencahayaan pada sistem penyalur cahaya ini dapat digunakan untuk memperbaiki kualitas pencahayaan pada ruangan dengan jendela samping juga untuk ruangan yang tidak memiliki jendela sama sekali. jendela
Utara
jendela + light shelves + pipa cahaya horisontal
jendela + light shelves Utara
Utara
: outlet pipa cahaya horisontal Figur 36. Perbaikan gradien iluminasi dengan penggunaan light shelves dan pipa cahaya horizontal
42
VI.II Saran 1.
Penelitian ini merupakan bagian dari penelitian besar dari sistem pencahayaan alami dengan penggunaan pipa cahaya. Untuk memperoleh suatu rancangan sistem yang integratif dan optimum perlu penelitian yang mengkaji desain pipa penyalur dan outlet dari pipa cahaya tersebut.
2.
Perlu penelitian lanjutan untuk mengakomodir pergerakan sudut datang horisontal cahaya matahari langsung.
3.
Pipa penyalur dapat dibuat transparan sehingga dapat dibuat untuk menyalurkan cahaya juga. yang lebih baik
perlu
dilanjutkan
oleh
penelitian berikutnya sehinggi efektifitas dari luas prisma terhadap tingkat pencahayaan yang dihasilkan. 4.
Perlu penelitian lanjutan untuk mengkaji perngaruh aspek termal dari radiasi matahari pada ruangan yang menggunakan pipa cahaya horisontal.
43
Bab VI
Feb
Mar Apr
Jadwal Pelaksanaan
Mei Jun
Studi Literatur Studi Modeling Pembuatan Modeling Pengujian Laboratorium Analisa & Kesimpulan Presentasi Hasil dan Laporan
44
Jul
Ags
Sep
Okt
Nov
DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17]
[18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25]
[26]
Beltran LO., et al., 1997, Advanced optical daylighting systems: light shelves and light pipes. Journal of the Illuminating Engineering Society, 26 (2) pp 91–104 Kim, G. & Kim, J.T., 2009 Overview and new developments in optical daylighting systems for building a healthy indoor environment. Building and Environment, 45 (2010), pp. 256-269 Aplikasi Tabung Cahaya Atap Untuk Pencahayaan Dan Ventilasi Ruangan, Jurusan Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta [Online]. Available: http://ajichrw.wordpress.com [18 Maret 2010] Turbin Angin Tekno 200 watt http://www.alpensteel.com Oakley G, Riffat SB, Shao L. Daylight performance of light pipes. Solar Energy. 2000;69(2):89–98. Shao L, Riffat SB, Hicks W,Yohannes I. A study of performance of lightpipes under cloudy and sunny conditions in the UK. In: Proceedings of fourth European conference. An Energy-Efficient Lighting; 199. p.155–9. www.sunpipe.co.uk Canziani R. (2004) : Daylight and energy performance of a new type of light pipe. Energy and Buildings, 35, 1163–1176. Chirarattananon, S. (2008) : An experimental study of a facade mounted light pipe, Lighting Research and Technology, 41, 123-142. Edmonds, I.R. (1993) : Performance of laser cut light deflecting panels in daylighting applications, Solar Energy Materials and Solar Cells, 29, 1 26. Jenkins, D., Newborough, M. (2007) : An approach for estimating the carbon emissions associated with office lighting with a daylight contribution, Applied Energy, 84, 608–622. Kischkoweit, M. (2002) : An Overview of Daylighting Systems, Solar Energy, 2, 77-82 Kwok, CM. (2008) : Computer simulation study of a horizontal light pipe integrated with laser cut panels in a dense urban environment, Lighting Research and Technology, 40, 287-305. Lechner, N. (2001) : Heating, Cooling, Lighting-Design Method for Architect, Willey, New York. Li, D.H.W., Lam, T.N.T., Wong, S.L. (2006) : Lighting and energy performance for an office using high frequency dimming controls, Energy Conversion and Management, 47, 1133– 1145. Lippsmeier, G. (1997) : Bangunan Tropis, Erlangga, Jakarta, 22 Nurkasanah, S. (1998) : Studi Sistem Pencahayaan Alami MenggunakanPenyalur Cahaya pada Suatu Model Bangunan, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Fisika, Institut Teknologi Bandung. Philips, R.O. (1987) : Sunshine and Shade in Australia, National Building Technology Centre, 8, 29-30. Rosemann, A. (2008) : Cost-effective controlled illumination using daylighting and electric lighting in a dual-function prism light guide, Lighting Research and Technology, 40, 77-88. Shao, L. (1988) : Measurement and modeling of light pipe for energy efficient lighting, CIBSE National Lighting Conference, 410-419. Soelami, N. (2000) : Studi Penggunaan Sistem Penyalur Cahaya Alami dalam Rangka Konservasi Energi dalam Bangunan, Fakultas Teknologi Industri Institute Teknologi Bandung. Swift, PD. (1995) : Cylindrical mirror light pipes, Solar Energy Materials and Solar Cells, 36, 159-168. Syamsuddin, S. (1983) : Penyalur Cahaya dengan Deretan Lensa, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Fisika, Institut Teknologi Bandung. Tanny, H. (1984) : Penyalur Cahaya dengan Pipa Gelas, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Fisika, Institut Teknologi Bandung. Veitch, J. (2006) : Lighting for high-quality work-places. In: ClementsCroome, Derek (Ed.), Creating the Productive Workplace, second ed.Taylor & Francis, London, pp. 206– 222. Wah Tong To, D., Sing, L.K., Chung, T.M., Leung, C.S. (2002) : Potential energy saving for a side-lit room using daylight-linked fluorescent lamp installations, Lighting Research and Technology, 34, 121–133.
45
