Perancangan Sistem Pencahayaan Lapangan Futsal Indoor ITS

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6

1

Perancangan Sistem Pencahayaan Lapangan Futsal Indoor ITS Kresna Eka Nugraha, Andi Rahmadiansah Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: [email protected]

Abstrak— Lapangan futsal indoor ITS merupakan salah satu fasilitas olah raga yang dimiliki Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya (ITS). Sebagaimana fungsi dari lapangan futsal indoor ini, maka penggunaan pada malam hari tentunya menggunakan pencahayaan buatan. Pencahayaan buatan yang sudah terpasang berdasarkan pengalaman pengguna fasilitas ini masih kurang memuaskan dalam arti kurang terang. Pendapat tersebut diperkuat berdasarkan fakta hasil pengukuran nilai iluminasi lapangan futsal indoor ITS sebesar 87 lux. Agar memenuhi kenyamanan visual para pemain futsal maupun penonton, kuat pencahayaannya harus memenuhi standar yang direkomendasikan (minimal 200 lux). Berdasarkan latar belakang terbut, maka dalam tugas akhir ini dilakukan suatu perancangan sistem pencahayaan yang sesuai standar di lapangan futsal indoor ITS. Perancangan ini mula–mula mensimulasikan kondisi nyata lapangan futsal dan kemudian merancang sistem pencahayaan dengan membandingkan 3 jenis lampu yang berbeda yaitu MPK450 1xHPI-P250W-BU, 4ME550 P-MB 1xHPI-P400W-BUP SGR +9ME100 R D550, HPK888 P-WB 1xSON400W PR. Data–data lain yang menunjang perhitungan dimasukkan ke dalam perangkat lunak untuk dilakukan penghitungan lampu mana yang paling optimal dan efisien untuk dipasang. Dari hasil kalkulasi dan simulasi, lampu yang direkomendasikan adalah lampu 4ME550 P-MB 1xHPI-P400W-BU-P SGR +9ME100 R D550, jumlah 12 buah, Eave = 262 lux, Emin = 139 lux, Emax= 329 lux, Emin/Eave= 0.530 lux, Emin/Emax= 0.422 lux, ketinggian = 16.951 m, total luminaire = 413100, total P[W] = 5640, dan specific connected load = 2.41 W/m2, luas area = 2340.75 m2. Kata Kunci— Lapangan futsal indoor, kuat pencahayaan, sistem pencahayaan.

setidaknya lapangan futsal indoor ITS memiliki iluminasi minimal 200 lux. Aspek lain yang tidak kalah penting adalah konsumsi daya untuk pencahayaan. Pemilihan dan penempatan dari lampu yang digunakan akan mempengaruhi jumlah lampu yang digunakan, secara otomatis juga dapat menghemat konsumsi daya yang digunakan. Berdasarkan latar belakang yang melandasi tugas akhir ini, adapun permasalahan yang muncul adalah bagaimana merancang suatu sistem pencahayaan yang sesuai dengan standar dan kebutuhan yang ada sehingga bisa memberikan kenyamanan bagi pemain maupun penonton. Adapun batasan masalah yang digunakan pada penelitian ini adalah penelitian dan pengambilan data hanya dilakukan pada lapangan futsal indoor ITS, kondisi lapangan pada waktu pengukuran adalah malam hari, lapangan kering, dan tidak ada pemain dan penonton, luminansi lingkungan diabaikan, pencahayaan yang digunakan adalah pencahayaan buatan, perhitungan parameter pencahayaan lapangan futsal indoor menggunakan perangkat lunak, dan perhitungan optimasi tidak sampai mengenai biaya instalasi. Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk mengetahui seberapa besar beban pencahayaan dan merancang suatu sistem pencahayaan yang sesuai dengan standar dan kebutuhan yang ada pada lapangan futsal indoor ITS. Hasil dari penelitian ini juga dapat digunakan petugas fasor atau pihak ITS untuk memodifikasi atau memperbaiki sistem pencahayaan yang sekarang ini pada lapangan futsal indoor ITS dinilai kurang nyaman bagi pemain maupun penonton

I. PENDAHULUAN

S

istem pencahayaan dalam ruangan olahraga perlu diperhatikan karena berpengaruh pada kenyamanan visual dan keamanan orang yang sedang melakukan olahraga maupun penonton pada ruangan tersebut. Pengukuran lapangan dilakukan untuk mengetahui data-data berupa dimensi ruangan, keadaan ruangan beserta spesifikasi lampu yang digunakan dibutuhkan untuk menganalisa kebutuhan pencahayaan pada ruangan tersebut. Selain untuk memberikan kenyamanan visual dan keamanan para pemain, melihat pertandingan olahraga dapat juga dinikmati melalui media televisi. Sarat utama adalah pencahayaan untuk mendapatkan kualitas rekaman video. Berdasarkan standar perekaman video untuk olahraga maka

II. METODOLOGI PENELITIAN Pada bab ini akan dijelaskan mengenai langkah – langkah dan prosedur penelitian pada tugas akhir.

Gambar. 1. Lapangan futsal indoor ITS

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6

2

Untuk membuat sistem pencahayaan pada lapangan futsal indoor ITS yang sesuai dengan standar rekomendasi, ada beberapa data yang diperlukan antara lain denah dan ukuran lapangan futsal indoor ITS, spesifikasi ruangan yang melingkupi bahan dan warna dinding, bahan dan warna atap/ langit–langit, bahan dan warna lantai dan yang ketiga data dan spesifikasi lampu yang terpasang dan yang berpengaruh terhadap pencahayaan lapangan futsal indoor ITS A. Denah dan Ukuran Lapangan Stadion futsal indoor ITS merupakan bangunan baru yang terletak disamping lapangan tenis ITS yang memiliki luas 2557,44 m2 dan memiliki lapangan futsal yang luasnya 836 m2. Terdiri dari 2 lapangan futsal kecil (apabila dikomersialkan) yang memiliki ukuran 16 x 22 m.

Gambar. 2. Lapangan futsal indoor ITS

masing – masing sudut stadion, jadi tiap – tiap sudut terpasang 3 lampu yang disusun berdamping. Lampu ini yang berfungsi menyorot lapangan jadi lampu ini dipasang dengan sudut kurang lebih 45 derajat. Pemasangan lampu seperti berikut :

Jenis lampu MPK450 1xHPIP250WBU MD450

Jumlah 20 12

Tabel 2. Data Teknis Lampu Daya Daya Luminous Lampu Total flux (lm) (watt) (watt) 374 7480 5015 274

3288

10620

Fitting

SON 100W/220 HPI-P P250W

Gambar. 3. Posisi Lampu Terhadap Lapangan Futsal Indoor ITS

B. Spesifikasi Ruangan

Spesifikasi ruangan stadion futsal dijelaskan pada Tabel 1 sebagai berikut:

indoor

ITS

Tabel 1, Spesifikasi Ruangan Futsal Indoor Faktor Koefisien

Karakteristik

Data

Dinding

Tembok (Depan) Tembok (Kanan) Tembok (Kiri) Tembok (Belakang) Metal/Alumunium Keramik Polypropylene MPK450 1xHPI-P250WBU M-D450 MPK450 1xHPI-P250WBU M-D450 Panjang Lebar Tinggi

Krem Krem Krem Krem Abu – abu Coklat Biru 20 buah

Langit - langit Lantai Luminair

Ruangan

Lapangan Futsal

D. Pengambilan Data Intensitas Cahaya Untuk pengukuran intensitas pencahayaan digunakan alat yang bernama luxmeter merk Mastech model MS6610. Alat ini sudah dikalibrasi dan dalam kondisi baik.

12 buah 59,20 m 43,20 m 22,66 m 1 unit

C. Data Teknis dan Spesifikasi Lampu Terpasang Luminair pertama yang terpasang di stadion futsal ITS terdiri 20 buah lampu HPI 374 watt yang terpasang tergantung dengan ketinggian 40,419 feet dari permukaan lantai dan arah penyinaran vertikal kebawah, lampu ini berfungsi untuk menerangi tempat duduk pemain. Luminair kedua yang terpasang terdiri dari 12 lampu HPI 274 watt yang terpasang di

Gambar 4. Luxmeter

Dengan spesifikasi yaitu Photodetector adalah One silicon Photodiode dengan filter, panjang Photodetector lead 150 cm, ukuran Photodetector 83 x 52 x 20.5 mm Untuk pengukuran kuat pencahayaan digunakan metode pengukuran dengan acuan SNI 16-7062-2004. Luas Lapangan futsal indoor ITS 836 m2, maka menurut acuan standar SNI tersebut, harus dibuat titik potong garis horizontal panjang

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6

3

ruangan dan garis vertikal lebar ruangan pada jarak setiap 6 m. Pengukuran akan dilakukan pada titik-titik potong tersebut.

3. Klik Room 1 dan pilih workplane untuk menginputkan data workplane yaitu tinggi 1 meter. Pilih Floor klik tab material. Pada baris material, pilih sesuai dengan jenis lantai dan pilih warna biru yang sesuai dengan warna lapangan futsal. Pilih ceiling dan pilih standar ceiling pada baris material. Pada wall surface ada pilihan masing– masing spesifikasi untuk masing–masing sisi. 4. Menambahkan obyek pada ruangan. Pertama impor file 3ds hilangin centang Merge all selected meshes/layers to one obyek.

Gambar 5. Titik – Titik Pengukuran

E. Pengambilan Data Reflektansi Pengambilan data reflektansi didapatkan didalam perangkat lunak dialux. Dalam perangkat lunak terdapat database berbagai macam jenis bahan material dan spesifikasi yang berupa reflektansi, kekasaran, ataupun transparansi. F. Aplikasi Perangkat Lunak Untuk Simulasi Desain Pencahayaan Pada tugas akhir ini, disimulasikan 3 jenis lampu yang berbeda yaitu

1. MPK450 1xHPI-P250W-BU 2. 4ME550 P-MB 1xHPI-P400W-BU-P +9ME100 R D550 3. HPK888 P-WB 1xSON400W PR

SGR

Langkah – langkah untuk melakukan simulasi adalah sebagai berikut : 1. Buka program dan pilih Insert New Room. Setelah itu masukkan nilai panjang, lebar dan tinggi ruangan. Halaman akan tampak seperti ini

Gambar 7. Import dan edit 3D file

Setelah itu klik pada beberapa object untuk dipindah kan kedalam Room 1. Untuk mengedit karakteristik objek bisa dilakukan persis seperti langkah ke–3 5. Menentukan jenis lampu. Pilih select luminaire, apabila belum memiliki database maka perlu mendownload database dari internet. Pilih Phillips pilih lampu  klik add 6. Menentukan posisi lampu dan jumlah lampu. Klik field arrangement, pilih tab Mounting untuk memasukkan jumlah lampu. Untuk jumlah lampu terdiri dari jumlah baris x kolom. Untuk persebaran lampu menggunakan koordinat awal dan akhir. Untuk tinggi lampu secara manual, mounting type diganti user defined. 7. Menentukan hasil kalkulasi dan simulasi. Pilih output pilih configurate output, centang outputan apa saja yang diinginkan, setelah itu pilih output dan start calculation Keluaran pada perangkat lunak ini dapat disimpan dalam pdf, setelah kalkulasi selesai  klik gambar pdf pada toolbar. Langkah 1–7 diulang sama untuk jenis lampu yang berbeda. III. HASIL DAN PEMBAHASAN Standar parameter yang digunakan pada perancangan pencahayaan adalah British Standard EN 12193

Gambar 6. Tampilan Awal Perangkat Lunak

2. Pilih file -> Import, untuk mengimport DWG atau 3D file apabila diperlukan, setelah diimport kita perlu menyamakan dimensi ruangan terhadap file yang kita import

Tabel 3, Nilai Standar Kriteria Pencahayaan Lapangan Futsal Standar Kriteria Pencahayaan Nilai Eave 200 – 500 lux Emin/Eave 0.5 Ra 20

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 A. Perhitungan Intensitas Pencahayaan Rata - Rata Untuk menentukan intensitas pencahayaan rata – rata tiap titik pengukuran, dapat digunakan persamaan: n

Erata −rata = ∑ Ex / n x =1

…1)

4 B. Simulasi Menggunakan Dialux Hal yang pertama dilakukan adalah mensimulasikan kondisi lapangan futsal ITS dengan spesifikasi yang ada ke dalam perangkat lunak Dialux. Dengan 20 lampu yang berfungsi untuk pencahayaan bangku penonton dan 12 lampu yang berfungsi untuk pencahayaan lapangan, maka seperti berikut:

Tabel 4 Data Pengukuran Iluminasi (lux)

Titik

Rata-rata

1 2

Ke - 1 90.00 95.00

Ke - 2 90.00 94.00

Ke - 3 90.00 96.00

90.00 95.00

3

98.00

91.00

97.00

95.33

4 5

86.00 87.00

87.00 86.00

88.00 90.00

87.00 87.67

6

87.00

86.00

85.00

86.00

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

98.00 97.00 92.00 91.00 85.00 83.00 83.00 83.00 88.00 89.00 91.00 92.00 88.00 87.00 82.00 80.00 85.00 84.00 71.00 72.00 70.00 74.00 82.00 81.00 80.00 81.00 85.00 86.00 84.00 82.00 93.00 92.00 92.00 91.00 92.00 91.00 93.00 93.00 105.00 104.00 93.00 94.00 82.00 83.00 Rata-rata Total

96.00 93.00 84.00 84.00 88.00 93.00 89.00 80.00 83.00 73.00 72.00 82.00 81.00 84.00 83.00 93.00 90.00 91.00 92.00 104.00 95.00 82.00

97.00 92.00 84.00 83.33 88.33 92.00 88.00 80.67 84.00 72.00 72.00 81.67 80.67 85.00 83.00 92.67 91.00 91.33 92.67 104.33 94.00 82.33 87.61

Gambar 9. Posisi lampu 1 dan 2 terhadap lapangan

No. 1 2

Tabel 5. Total Luminaire dan Wattage Jenis Luminair Jumlah Φ (Luminaire) [lm] MPK450 1xHPI20 5015 P250W-BU MPK450 1xHPI12 10620 P250W-BU Total 227740

P (W) 374 274 10768

Dari tabel 4 dapat diketahui bahwa jenis luminaire 1 dan 2 sama tetapi dalam pemakaian lampunya berbeda, hal itu yang menyebabkan nilai luminaire maupun wattage-nya berbeda, yang jenis pertama lebih kecil luminare maupun wattage-nya daripada yang kedua. Adapun hasil rendering 3D:

Data hasil pengukuran kuat pencahayaan untuk seluruh area ruangan stadion futsal ITS (titik 1 sampai dengan titik 28) dapat dilihat pada grafik dibawah ini:

Gambar 10. Hasil 3D rendering

Gambar 8. Grafik Pengukuran kuat pencahayaan lapangan futsal

Dari hasil rendering diatas dapat dilihat bahwa hasil simulasi menujukkan pencahayaan pada stadion futsal telah merata karena dapat dilihat bahwa tempat duduk penonton terlihat lebih terang daripada lapangan itu sendiri, tapi perlu dilakukan tes lagi yaitu tes false colour rendering untuk menunjukkan bahwa lapangan futsal sudah termasuk dalam kategori kelas III yaitu 200 lux dan didapatkan:

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6

5 Hasil lainnya berupa tinggi = 16.951 m, total luminaire = 520380, total P[W] = 13426, Specific connected load = 5,74 W/m2 (ground area = 2340,75 m2) D. Simulasi kedua Lampu ke - 1 Simulasi ini menggunakan lampu 4ME550 P-MB 1xHPIP400W-BU-P SGR +9ME100 R D550, lampu ini memiliki data teknis yaitu luminous flux (Luminaire) = 34425 lm, luminous flux (Lamp) = 42500 lm, Luminaire Wattage = 470.0 W

0 9.7 20.5 30.1 40 49.5 Gambar 11. False Colour Rendering

60.3

70

79.6 lux

Dari gambar false colour rendering dapat dilihat bahwa pada lapangan futsal indoor ITS belum memenuhi standar pencahayaan kelas III yaitu untuk sekedar digunakan latihan apalagi untuk even–even nasional (sebesar 200 lux). Hal ini bisa disebabkan beberapa hal yaitu posisi lampu, jenis lampu, dan juga jumlah lampu. Maka dari itu perlu dilakukan pencahayaan ulang melalui simulasi dengan perangkat lunak.

Untuk mendapatkan kuat pencahayaan rata – rata sebesar 200 lux maka diperlukan 12 lampu yang disusun 3 x 4 dan lampu ini posisinya menghadap vertikal lurus kebawah menghadap lapangan. Salah satu hasil adalah bentuk isoline :

C. Simulasi Pertama Simulasi pertama yang dilakukan adalah merubah posisi lampu dengan jenis lampu yang sama yaitu lampu jenis MPK450 1xHPI-P250W-BU dan pemasangan lampu vertikal ke bawah, lampu disusun 7 x 7 secara simetri. Hasil isoline adalah seperti berikut: Gambar 14. Isoline simulasi kedua lampu ke – 1

Dari hasil isoline dapat dilihat bahwa cahaya luminair terdistribusi maksimal di bagian lapangan futsal tetapi pada bagian tempat duduk penonton terlihat gelap terutama yang bagian atas. Dari gambar diatas juga dapat dilihat bahwa bahwa seluruh lapangan futsal telah mendapatkan pencahayaan yang sempurna, tetapi hanya pada tempat duduk yang depan saja yang mendapatkan cukup penerangan. Hasil keluaran simulasi :

Area Seluruh stadion Lapangan Gambar 12. Isoline Simulasi Pertama

Dari gambar diatas bahwa dapat disimpulkan bahwa pencahayaan pada lapangan hampir merata sudah sesuai dengan standar dan memerlukan 49 lampu untuk jenis yang sama pada kondisi lampu futsal sekarang ini dan tempat duduk penonton tidak terdistribusi cahaya secara merata. Hasil output simulasi adalah sebagai berikut:

Area Seluruh stadion Lapangan

Satuan lux lux

Tabel 6. Kalkulasi Simulasi Pertama ave min max min/ave 167 7.56 318 0.045 243

140

318

0.58

min/max 0.024 0.446

Tabel 7. Kalkulasi Simulasi kedua lampu ke-1 Satuan ave min max min/ave Lux 171 4.26 329 0.025

min/max 0.013

Lux

0.422

262

139

329

0.530

Hasil lainnya berupa tinggi = 16.951 m, total luminaire = 413100, total P[W] = 5640, Specific connected load = 2.41 W/m2 (ground area = 2340,75 m2) Dari tabel 6 yang merepretasikan hasil perhitungan atau kalkulasi desain pencahayaan lampu ke–1 dengan perangkat lunak dapat diketahui bahwa E rata–rata untuk seluruh stadion lebih kecil daripada E rata–rata lapangan. Hal ini dikarenakan posisi lampu yang memang difokuskan untuk menerangi lapangan. Dapat dilihat juga bahwa pencahayaan (Eave) pada gambar diatas sudah memenuhi standar yaitu di atas 200 lux, tetapi untuk pemerataan intensitas pencahayaannya pada seluruh stadion maupun lapangan futsal belum bisa merata, karena nilai min/ave ≤ 0,80.

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 E. Simulasi Kedua Lampu ke - 2 Simulasi ini menggunakan lampu HPK888 P-WB 1xSON400W PR. Lampu ini memliki data teknis yaitu luminous flux (Luminaire) = 41280 lm, luminous flux (Lamp) = 48000 lm, Luminaire Wattage = 433.0 W

6 Hasil lainnya berupa tinggi = 16.951 m, total luminaire = 495360, total P[W] = 5196, Specific connected load = 2.21 W/m2 (ground area = 2340,75 m2). Dari Tabel 7 yang merepresentasikan hasil perhitungan atau kalkulasi desain pencahayaan lampu ke–2 dengan perangkat lunak dapat diketahui bahwa E rata–rata untuk seluruh stadion lebih kecil daripada E rata–rata lapangan. Hal ini dikarenakan posisi lampu yang memang difokuskan untuk menerangi lapangan. Dan dapat dilihat juga bahwa pencahayaan (Eave) pada gambar diatas sudah memenuhi standar yaitu diatas 200 lux, tetapi untuk pemerataan intensitas pencahayaannya pada seluruh stadion maupun lapangan futsal belum bisa merata, karena nilai min/ave ≤ 0,80. IV. KESIMPULAN DAN SARAN

Gambar 15. Polar diagram lampu ke–2

Dari Gambar 15 bahwa pola luminaire maksimal 30o. Efek dari persebaran ini adalah meratanya pencahayaan terhadap lapangan dan sekelilingnya. Dari hasil perhitungan kasar simulasi didapatkan bahwa untuk mencapai standar yang diinginkan yaitu 200 lux diperlukan 12 buah lampu sejenis. Hasil isoline digambarkan sebagai berikut:

Berdasarkan hasil perhitungan dan simulasi menggunakan perangkat lunak Dialux dengan membandingkan penggunaan 3 lampu yang berbeda spesifikasinya maka dapat disimpulkan bahwa ketiga simulasi yang dilakukan telah memiliki nilai kriteria diatas standar rata–rata pencahayaan untuk class III untuk penggunaan latihan sebesar 200 lux. Tetapi dari ketiga simulasi tersebut ada yang memiliki nilai standar yang paling efisien dan optimal. Simulasi tersebut adalah simulasi kedua lampu ke–1 yang menggunakan jenis lampu 4ME550 P-MB 1xHPI-P400W-BU-P SGR +9ME100 R D550 yang berjumlah 12 buah dan memiliki nilai (lapangan) Eave = 262 lux, Emin = 139 lux, Emax= 329 lux, Emin/Eave= 0.530 lux, Emin/Emax= 0.422 lux, ketinggian = 16.951 m, total luminaire = 413100, total P[W] = 5640, dan specific connected load = 2.41 W/m2, luas area = 2340.75 m2. Saran yang dapat diberikan untuk kedepannya untuk perbaikan kualitas kuat pencahayaannya adalah melakukan pergantian lampu seperti yang telah dilakukan pada Tugas Akhir ini. Selain itu perlu apabila penggunaan lapangan futsal indoor ITS ini digunakan untuk pertandingan skala nasional maupun internasional, perlu dilakukan perancangan sistem pencahayaan untuk kelas I sebesar 750 lux (pertandingan internasional) dan kelas II sebesar 500 lux (pertandingan nasional atau regional).

Gambar 16. Isoline Lampu ke–2

Gambar isoline diatas menunjukkan bahwa Dari gambar diatas bahwa dapat disimpulkan bahwa pencahayaan pada lapangan hampir merata sudah sesuai dengan standar. Hasil output simulasi: Tabel 8. Simulasi Kedua Lampu ke–2

DAFTAR PUSTAKA [1]

[2] [3]

Area

Satuan

Ave

Min

Max

Min/ave

Min/max

Seluruh stadion

Lux

162

5.32

323

0.033

0.016

Lapangan

Lux

225

116

323

0.515

0.359

[4]

[5] [6] [7] [8]

Standar Nasional Indonesia. (2001), Tata Cara Perancangan Sistem Pencahayaan Alami pada Bangunan Gedung, Badan Standardisasi Nasional. Standar Nasional Indonesia. (2004), Pengukuran Intensitas Pencahayaan di Tempat Kerja, Badan Standardisasi Nasional. Stein&Reynolds. (1992), Mechanical and Electrical Equipment for Bildings, John Wiley&Sons Inc, New York. Bayu Surya Argasamita. (2008). Perancangan Pencahayaan Pada Jalan Utama Perumahan Pury Galaxy, Jurusan Teknik Fisika FTI ITS Surabaya. Members of staff of Philips Lighting. (1993), Lighting Manual fifth edition, PHILIPS Lighting Images Pty Ltd. (1998). Focus On Indoor Lighting. ISBN 0730988104. Philips Lighting Academy. (2008). Basic of Light and lighting, Philips. Zumtobel Staff. (2004), The Lighting Handbook first editon, Zumtobel staff lighting Ltd.