ars 99270108

DIMENSI TEKNIK ARSITEKTUR Vol. 27, No. 1, Juli 1999 : 64 - 75

Jurusan Teknik Arsitektur, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan - Universitas Kristen Petrahttp://puslit.petra.ac.id/journals/architecture/

64

STRATEGI “DAYLIGHTING” PADA BANGUNAN MULTI-LANTAIDIATAS DAN DIBAWAH PERMUKAAN TANAH

Danny Santoso MintorogoStaf Pengajar Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Arsitektur – Universitas Kristen Petra

ABSTRAK

Strategi hemat energi sangat erat hubungan dengan faktor penerangan dalam bangunan, lebih-lebih padabangunan berlantai banyak diatas atau dibawah permukaan tanah. Untuk menghemat pemakaian energi listrikdari penerangan ini, maka strategi-strategi penerangan alami “Daylighting” terus dikembangkan. Tulisan inibertujuan memaparkan berbagai strategi daylighting pada bangunan yang berlantai banyak yang dibangun diatasmaupun dibawah permukaan tanah.

Kata kunci : daylighting , energi

ABSTRACT

One of the common factor for Energy Saving on buildings has dealed a lot with the lightings on building,especially for multi level floors above and below grade. In order for saving energy on lightings, manydaylighting strategies on multi floors building are being used and under-developed by many architects. Thispaper discusses the strategies of the daylighting techniques on multi floors building both above and below grade.

Keyworsd : daylighting, energy

PENDAHULUAN

Jika kita banyak berdiskusi atau cobamengaplikasikan berbagai teknik/teori untukusaha penghematan energi1 pada bangunanrendah maupun tinggi, jenis dan fungsibangunan tersebut, maka faktor “penerangan”pada bangunan sangat memegang perananpenting dalam strategi hemat energi. Faktorpenerangan akan sangat mempengaruhi kinergikerja penghuni dan penghematan energi bagibangunan komersial seperti : perkantoran,apartemen, institusional. Penerangan padabangunan pada lazimnya dilakukan denganpenerangan aktip-penerangan buatan denganmengandalkan berbagai jenis lampu dari sumberlistrik, sedangan penerangan pasip- peneranganalami “daylighting” dengan mengandalkanberbagai strategi dan teknik pemantulansinar/cahaya dari matahari kedalam bangunanguna memperkuat atau mereduksi pemakaianenergi penerangan buatan.

Sebuah lembaga “Lawrence BerkeleyLaboratory di Amerika meneliti besaran (%)pemakaian energi tahunan dari sebuah bangunan

1 Konsumsi energi dari : listrik, thermal, beban pen-dinginan dan pemanasan, penerangan buatan.

perkantoran yang berlantai sepuluh diSingapura. Didapatkan bahwa, untuk sistimpenerangan sebesar 38%, untuk sistimpendinginan bangunan sebesar 36%, sistimpendukung tata udara sebesar 17.4%, sertasistim pendukung servis bangunan sebesar8.6%2. Ternyata pemakaian energi listrik ter-banyak.

Pandangan dari sudut hemat energi listrik :penerangan buatan — listrik pada bangunankomersial (perkantoran) akan jauh lebih besarmengkonsumsi energi listrik dari pada bangunanperumahan. Maka perencanaan tata cahaya —baik strategi “electric lighting” maupun“daylighting” harus sudah menjadi poin dariarsitektur programming pada tahap awal konsepperancangan.

Chart 1 dibawah ini memberi gambaranbesaran konsumsi energi listrik antara unitperumahan dengan unit perkantoran di Amerikasekitar tahun 1980 di mana teknik-teknikdaylighting masih terus disempurnakan dandikembangkan sampai sekarang oleh paraarsitek.

2 Priatman, Jimmy. Efisiensi Energi melalui ArsitekturBangunan Tinggi. Laporan seminar pada UniversitasKristen Petra, Jurusan Teknik Arsitektur, hal 3, Surabaya1997.

STRATEGI ‘DAYLIGHTING” PADA BANGUNAN MULTI-LANTAI DIATAS DAN DIBAWAH PERMUKAAN TANAH(Danny Santoso Mintorogo)


65

Chart 1. Perbandingan Konsumsi EnergiListrik % per tahun

Sumber : Majalah “Solar Age, p.14, Agustus 1980

Sedangkan dari sudut pandangan hematenergi dari faktor kuat cahaya (lumen per watt)antara berbagai sumber cahaya dengan cahayamatahari, maka kuat penerangan dari “daylight”jauh lebih kuat dari pada sebuah lampulistrik neon (fluorescent) sebesar 40 watt. (lihatChart 2)

Chart 2. Perbandingan Kuat Cahaya(lumen/watt)

Sumber : Majalah “Solar Age, p.15, Agustus 1980

Cahaya matahari langsung sekitar 10.000footcandle, atau akan berkisar antara 90 lumensampai 150 lumen per watt. Kaidah PerancanganKasar (Rule of Thumb) adalah ± 100 lumen perwatt. Dengan rule of thumb ini, makadaylighting dapat diaplikasikan dengan tujuanuntuk desain dan hemat energi “energyconscious and design conscious”.

KLASIFIKASI STRATEGI DAYLIGHTING

Ada 2 strategi daylighting yang seringdiaplikasikan, yaitu :

A. Strategi Daylighting Klasik (ClassicalDaylighting Strategies).

Daylighting ini dalam arsitektur banyakmengandalkan bidang vertikal dari facade

bangunan—jendela dengan kaca, yang berusahamemasukkan cahaya alami (sinar matahari,pantulan langit) sebanyak, sedalam mungkinkedalam suatu ruangan untuk kepentinganpencahayaan general (ambient lighting) ataupenguatan pencahayaan suatu aktifitas (tasklighting—seperti:membaca, menulis, dansebagainya). Sinar/cahaya dari matahari dapatdipantulkan , dibelokkan, diteruskan, danbahkan disebarkan dengan bantuan sebuahbidang datar, cembung, atau cekung. Bidang-bidang tersebut dapat berupa lembaran metal,cermin, lensa, lembaran plastik tipis, fiber optik,solid acrylic bahkan kaca prisma atau diamond.

Strategi daylighting secara klasik ini dapatdilakukan dengan sistim aktip (dengan motorpenggerak) atau pasip atau gabungan keduasistim tersebut.

Elemen-elemen strategi daylighting klasikdapat berupa :

a. Light Shelf (bidang datar sebagai pemantulcahaya/sinar matahari); dapat dilakukan secaraekterior maupun interior, atau menerus (lihatgambar 1).

Sumber : SunWorld, Vol.10, No. 1, p.11, 1986

Gambar 1. Variasi Sistim Light Shelves

Jika light shelf didesain pada ekteriorbangunan, maka dapat juga berfungsi sebagaibidang penahan sinar matahari yang melindungifacade jendela kaca dari panas thermal matahari.Terkadang dijumpai beberapa desainer me-rancang bidang penahan sinar matahari“oversteak” yang berbentuk kisi-kisi (terputus-putus) dengan harapan udara panas yangterjebak di dekat jendela kaca dapat tertiupudara melalui kisi-kisi tersebut, tetapi hal inijustru tidak membantu dalam aplikasi“daylighting” yang memanfaatkan bidang atasoversteak memantulkan cahaya matahari jauhkedalam ruangan pada bagian jendela kaca atas—cleastory. ( lihat gambar 2).

heating andcooling 64%

other32,5%

electric lighting

RESIDENTIAL

3,5%

heating andcooling 30%

clothing lighting50%

OFFICE

other20%



66


Gambar 2. Aplikasi Sistim Light Shelf danOversteak yang Benar

Strategi Ekterior Light Shelf juga dapatditerapkan pada bangunan tinggi denganruangan perkantoran sistim “terbuka” atau“tertutup” dengan pembatas ruangan sebelahdalam bagian atas berupa jendela kaca (untukjalur cahaya).

b. Reflektor (cermin pemantul/pengumpul/pe-nyebar cahaya/sinar matahari); dapat dilakukanpada sisi-sisi bidang facade bangunan vertikal—sidelighting atau pada bidang atap—top lighting(lihat gambar 3).


Gambar 3. Single & Two Direction SkylightReflector

Teknik Reflektor ini dapat juga dikatakansebagai strategy direct beam daylighting3,karena menggunakan cermin-cermin reflektoryang memantulkan sinar/cahaya matahari ke alatpenerus atau penyebar cahaya.

Teknik sistim reflektor ini dapat atau masihlayak diterapkan pada bangunan tinggi untukmenerangi lantai paling bawah dengan melaluisistim atrium4. (lihat lampiran 1). 3penggunaan bidang datar/cekung/cembung untukmeneruskan sinar matahari secara langsung ke segalapenjuru dalam bangunan atau ruangan.4 • berfungsi sebagai “Sumur Cahaya”untuk memantulkan

cahaya matahari dari skylight ke ruang-ruangdiperimeter atrium;

Atrium ditinjau dari sudut “Energy Strategies” :

Contoh Bangunan yang menetrapkan HighTechnology Struktur - Energi-Daylightingyaitu : “HongKong Bank” , dengan arsitek:Sir. Norman Foster, di HongKong yangberlantai 47; dimana Atrium sebagai BankingEntrance Hall setinggi 11 lantai dan inginmenghadirkan efek “celebration of Daylight” diAtrium tersebut (lihat lampiran 2), maka konsep“Skylighting” diterapkan, tetapi karenakedudukan atrium masih dibawah lantai-lantairuangan perkantoran, sehingga digunakan PanelReflektor — “Sunscoop”5 yang dipasang dieksternal bangunan maupun internal di atasatrium untuk memantulkan sinar mataharikebawah atrium (lihat gambar 4 & 5 danlampiran 3).

Sumber : Process Architecture, No. 70, p.78, September 1986

Gambar 4. Eksternal Sunscoop pada BagianSelatan Bangunan

• berfungsi sebagai “Daylighting Control”• berfungsi sebagai “Climate Control”• berfungsi sebagai “ Fire Control”5 1 buah eksternal Sunscoop terbuat dari lempengancermin-cermin, dan 1 buah internal sunscoop darilempengan cermin juga, yang terpasang diatas atrium.



67


Gambar 5. Structure of External Sunscoop

Ada 2 Sunscoop, eksternal dan internal.Ukuran eksternal suscoop—panjang 30, lebar 5,dan tebal 1,5 meter, yang terbagi dalam 20bagian yang tiap bagiannya terdiri dari 24lempengan cermin yang posisinya dipasangberdasarkan study matahari sepanjang tahundengan bantuan komputer (lihar gambar 6 dan7). Sunscoop ini pasip tidak digerakkan denganpelacak matahari, untuk menghindari beayayang mahal.


Gambar 6. Computer Model of Sun-Study forSunscoop System


Gambar 7. Zoom of External Sunscoop

Internal Sunscoop berfungsi meneruskanpantulan sinar matahari dari cermin-cermineksternal sunscoop ke Atrium. Internal sunscoopjuga terdiri dari lempengan cermin-cermin yangdibuat dan diatur sedemikian posisinya agarsinar/cahaya matahari dapat mencapai dengantepat disekitar dan dasar lantai Atrium ( lihatgambar 8 dan 9 )

Sumber : Sir Norman Foster, Taschen, p.71, 1997

Gambar 8. Internal Sunscoop over Atrium



68


Gambar 9 . Detail Back of Internal Sunscoop

B. Strategi Daylighting Teknologi(Technology Daylighting Strategies).

Strategi ini dapat diterapkan untukbangunan multi lantai diatas maupun dibawahpermukaan tanah—underground. Strategidaylighting ini banyak menggunakan reflektoraktip—”Sun Tracking System” yang lazimnyadisebut : “Heliostat”6 (dilengkapi motor pelacaklintasan matahar) (lihat gambar 10 dan 11),sebagai pemantul sinar matahari langsungmaupun pemantulan pemandangan sekitarbangunan keruang perkantoran atau ruanglaboratorium bawah tanah (lihat gambar 12 danlampiran 4).

Sumber : SolarAge, Vol. 5, No. 8, p.28, Agustus 1980

Gambar 10. Diagram of Heliostat

6 Berupa panel cermin bundar berderet pada ruang kacayang memantulkan sinar matahari ke “shaft cahaya”;perbandingan ratio yang baik antara lebar cahaya distribusidengan diameter cermin heliostst = 30 cm : 60 cm.

Sumber : SolarAge, Vol. 5, No. 8, p.28, Agustus 1980

Gambar 11. Diagram of Light DistributionSystems

Sumber : Underground Space Design. Carmody, John. p.252,1996

Gambar 12 . Underground Daylighting Strategic

Core Daylighting Systems merupakan salahsatu kategori daylighting teknologi tinggi dalampengontrolan daylight ke ruang-ruang interiorbangunan; sistim ini sangat mengandalkan posisimatahari langsung untuk mendapatkan sinar/cahaya matahari dari alat pelacak pemantulsinar matahari melalui shaft/core/sumur cahayadalam bangunan, ke ruang-ruang.

Elemen-elemen yang dibutuhkan untuksistim ini :1. sistim kolektor sinar matahari (heliostst)2. sistim jalur transport cahaya3. sistim penerima/penyebar cahaya

Sistim kolektor ini berdasarkan baikcermin datar/cekung atau lensa untukmemantulkan, memfokuskan sinar matahari



69

langsung ke jalur-jalur sistim transport sinarmatahari. Dengan mengandalkan rancangan alatpelacak posisi matahari yang digerakkan motorAC atau DC, yang umumnya ditempatkan diatap bangunan agar tidak terhalangan bayanganbangunan sekitar bangunan—dapat diatur dalam“Right of the SolarTime”; dalam ruangan/shelterdari kaca khusus yang dilengkapi filter infra-redtransparan untuk menghilangkan/memantulkanspektrum solar dari sinar matahari yang akanditeruskan ke bangunan.

Sistim transportasi sinar/cahaya mataharidari heliostast pada core sistim ini dapatberupa:

1. open light well or atria (atrium sebagaisumur/shaft cahaya yang terbuka). Agarcahaya/sinar matahari dari atap atrium me-nembus lebih dalam ruang-ruang, maka reflektoratau lensa/cermin dapat ditempatkan pada sisi-sisi bidang overstack yang kemiringannyadidesain khusus agar pemantulan sinar/cahayamatahari mencapai ruang-ruang lebih dalam(lihat gambar 13).

2. a hollow reflective light guides, yaitusebuah pipa berbentuk segi-empat yang berisipipa transparan beserta beberapa prisma kecilpanjang, dan dipasang sejajar pipa hollow,kemudian diujung pipa diberi sebuah lensauntuk memantulkan kembali sinar matahari kefeature-feature lampu secara diffuse (lihatgambar 14).

Sumber : SolarAge, Vol.5, No. 8, p.30, August 1980

Gambar 13 : Atrium Study for Daylighting

Sumber : Passive Solar Commercial and Institutional Buildings,Hastings, S.R, p.204, 1994

Gambar 14. Plastic Light Pipe

3. optical fibers guides, dengan mengambilhukum dasar pemantulan internal dari bahantransparan atau air. Sistim optical fiber inipaling mahal dalam pelaksaanan “direct corelighting” tetapi keuntungannya hanya mem-butuhkan sedikit ruangan untuk utilitas pipa-pipa fiber dan dapat dengan mudah beradaptasidengan sistim struktur suatu bangunan karenabentuk fiber optic tersebut.

KOMENTAR

1. Aplikasi Daylighting sudah dikembangkansampai taraf teknologi tinggi hampir 10tahun silam dengan tujuan menghemat energibaik pada bangunan-bangunan yang meng-gunakan banyak energi listrik maupun dalamskala hemat energi Nasional.

2. Daylight level pada lokasi Stature Squaredapat mencapai 120.000 lux dan pada QuenRoad kira-kira 100.000 lux. Tersedianyasinar matahari antara 9 AM sampai 5 PMpada tahun 1981 yang dapat memerangiAtrium sebanyak 966 jam per tahun.Sedangkan jika di hitung secara kasar jumlahsinar matahari di Surabaya (2 musim;sedangkan HongKong 4 musim) yang dapatdimanfaatkan antara 8 AM sampai 4 PMselama 6 bulan ( Mei s/d Oktober ) padamusim kemarau, maka akan didapat kira-kira( 6 x 26 hari kerja x 8 jam = 1248 jam/tahun).

Jumlah jam “Sun-light” ini tidak diman-faatkan secara “optimal” oleh “kita—designer”di Surabaya-Indonesia untuk mengaplikasikanberbagai macam strategi daylighting padabangunan komercial maupun institusi lainnya.

Ironisnya, sampai sekarang, kita masih sulitmenjumpai bangunan di Surabaya bahkanNasional yang secara sadar “desain hoslitiksains”; mengetrapkan berbagai “AplikasiDaylighting” baik strategi daylighting klasik,apalagi strategi daylighting teknologi pada“middle atau high-rise buildings.



70

DAFTAR PUSTAKA

1. Anderson, Bruce., SolarAge, Manchester,SolarVision Inc., Vol.5, No. 8, 1980.

2. Bunji, Murotami., Process Architecture,Foster Tower: HongKong Bank, A Re-evaluation of Tall Buildings, Tokyo, ProcessArchitecture Publishing Co. Ltd., No. 70,1986.

3. Carmondy, John and Reymond Sterling.,Underground Space Design, A Guide toSubsurface Utilization and Design for Peoplein Underground Spaces, New York, VanNostrand Reinhold, 1996.

4. Carroll, Debra D. and Everett D. Howe.,SunWorld, Victoria, International SolarEnergy Society, Vol. 10, No.1, 1986.

5. Hastings, S.R., Passive Solar Commercialand Institutional Buildings, A Sourcebook ofExamples and Design Insights, New York,John Wiley & Sons, 1994.

6. Jodidio, Philip., Sir Norman Foster, Koln,Benedikt Taschen Verlag Gmbh, 1997



71

Lampiran 1

ars 99270108

Documents