LAPORAN KONSERVASI ENERGI PENCAHAYAANDisusun untuk memenuhi salah satu tugasMata Kuliah Konservasi Energi

Disusun oleh:Akbar KurniaAzhar Fadhilah KMila Minhatul MMitha SelviyanaDEPARTEMEN TEKNIK KONVERSI ENERGIPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2015

BAB IPENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Konservasi sistem pencahayaan pada bangunan gedung di Indonesia dimulai sejak tahun 1985 dengan diperkenalkannya program konservasi sistem pencahayaan oleh DOE (Departemen of Energy, USA) dan di Indonesia dilakukan oleh Departemen Pekerjaan Umum. Sistem pencahayaan digunakan ketika penerangan alami tidak dapat memenuhi persyaratan penerangan ruang dalam bangunan. Kondisi pencahayaan pada suatu ruangan rata-rata memiliki sistem pencahayaan yang kurang efisien dalam segi penggunaan daya listrik. Contohnya pada waktu siang hari cahaya matahari yang masuk kedalam ruangan sudah cukup memadai namun lampu tetap menyala sehingga energi yang digunakan banyak terbuang. Optimasi sistem pencahayaan perlu dilakukan agar menghemat energi dan biaya operasionalnya tidak terlalu besar. Perbedaan jenis lampu sangat mempengaruhi terhadap energi listrik yang dibutuhkan, oleh karena itu perlu dilakukannya konservasi sistem pencahayaan agar cahaya yang dihasilkan oleh lampu sesuai dengan standar namun tetap hemat dalam penggunaan energi listrik maupun biaya operasionalnya. Untuk dapat memenuhi persyaratan tersebut standar yang digunakan dalam sistem pencahayaan di Indonesia adalah SNI 03-6197-2000. Standar ini memuat ketentuan pedoman pencahayaan pada bangunan gedung untuk memperoleh sistem pencahayaan dengan pengoperasian yang optimal sehingga penggunaannya efisien tanpa harus mengurangi dan atau mengubah fungsi bangunan, kenyamanan, dan produktivitas kerja penghuni serta mempertimbangkan aspek biaya.

1.2 TUJUANa. Dapat memahami rangkaian praktikum konservasi pencahayaan.b. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi sistem pencahayaan.c. Mengetahui perbedaan antara lampu Neon, LED, dan LHE.d. Mengoptimalkan penggunaan energi listrik pada sistem pencahayaan.e. Dapat melakukan konservasi pada sistem pencahayaan dengan beberapa metode.

BAB IIDASAR TEORISistem penerangan adalah sistem yang mengatur pencahayaan sesuai dengan kebutuhan visual yang dibutuhkan. Sistem penerangan harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat memanfaatkan cahaya matahari sebagai cahaya sumber alami secara maksimal. Hal ini dimaksudkan agar pemakaian energi listrik untuk pencahayaan bisa seminimal mungkin.Persyaratan pencahayaan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :a. Sistem pencahayaan buatan yang dirancang Tingkat pencahayaan minimalnya sesuai yang direkomendasikan. Daya listrik untuk pencahayaan sesuai maksimum yang diijinkan. Memenuhi tingkat kenyamanan visual.b. Sistem pencahayaan alami yang dirancang memanfaatkan semaksimal mungkin pencahayaan siang hari.2.1Penggunaan Energi Untuk Pencahayaan BuatanPencahayaan energi untuk pencahayaan buatan dapat diperkecil dengan mengurangi daya terpasang, melalui pemilihan lampu dengan efikasi tinggi serta ballast dan armatur yang efisien.Pada bangunan publik atau lainya, cahaya dapat diperoleh dari sumber alami (matahari) maupun sumber buatan (lampu). Lampu elektrik yang dipergunakan untuk bangunan gedung antara lain jenis bulb dan fluorescent/TL. Lampu bulb menghasilkan cahaya melalui kawat filamen yang dilalui arus listrik. Cahaya tersebut melepaskan panas secara radiasi dalam daerah tampak dari spektrum radiasi yang dihasilkan. Kualitas warna cahaya dibedakan menjadi : Warna cahaya lampu ( Cotrrelated Colour Temperature = CCT )Warnanya sendiri tidak merupakan indikasi tentang efeknya terhadap warna objek, tetapi lebih kepada memveri suasana. Dua lampu yang saling mirip warna cahayanya dapat berbeda komposisi distribusi spektralnya sehingga akan berbeda juga efeknya kepada warna obyek yang diterangi. Warna cahaya lampu dibedakan menjadi : Warna putih kekuning-kuningan ( warm-white )Kelompok 1 ( 5300 K ) Warna cool daylightKelompok 4 ( 6200 K )

Pemilihan warna lampu bergantung pada tingkat iluminasi yang diperlukan agar diperoleh pencahayaan yang nyaman. Makin tinggi tingkat iluminasi yang diperlukan, maka warna lampu yang digunakan adalah jenis lampu dengan CCT sekitar > 5000 K ( daylight ) sehingga tercipta pencahayaan yang nyaman.Sedangkan untuk kebutuhan tingkat iluminasi yang tidak terlalu tinggi, maka warna lampu yang digunakan < 3300 K ( warm white ).

Renderansi WarnaDisamping warna cahaya lampu, perlu diketahui efek suatu lampu kepada warna obyek, untuk itu dipergunakan suatu indeks yang menyatakan apakah warna objek tampak ilmiah apabila diberi cahaya lampu tersebut.Lampu-lampu diklarifikasikan dalam kelompok renderansi warna yang dinyatakan dengan Ra, sebagai berikut : Efek warna kelompok 1 : Ra indeks 80-100 %. Efek warna kelompok 2 : Ra indeks 60-80 %. Efek warna kelompok 3 : Ra indeks 40-60 %. Efek warna kelompok 4 : Ra indeks < 40 %. Efikasi Efikasi adalah rentang angka perbandingan antara fluks cahaya (lumen) dengan daya listrik suatu sumber cahaya (watt). Efikasi juga disebut fluks cahaya spesifik. Dengan rumus:

Iluminasi Iluminasi sering di sebut juga intensitas penerangan atau kekuatan penerangan atau dalam BSN di sebut Tingkat Pencahayaan pada suatu bidang adalah fluks cahaya yang menyinari permukaan suatu bidang. Lambang iluminasi adalah E dengan satuan lux (lx).

2.2Teknologi Sistem PeneranganPrinsip kerja lampu listrik adalah dengan cara menghubung singkat listrik pada filamen carbon (C) sehingga terjadi arus hubung singkat yang mengakibatkan timbulnya panas. Panas yang terjadi dibuat hingga suhu tertentu sampai mengeluarkan cahaya, dan cahaya yang didapat pada waktu itu baru mencapai 3 Lumen/W (Lumen = satuan arus cahaya).Sistem penerangan saat ini yang banyak digunakan oleh masyarakat pada umumnya adalah jenis lampu pijar, lampu flourescent ( lampu TL ), lampu CFL yang dikenal sebagai lampu hemat energi (LHE), lampu halogen, lampu HID ( High Intensity Discharge ) dan lain-lain serta banyak menggunakanballast konvensioanl dan ballast elektronik.1. Lampu Flourescent ( Lampu TL )Belakangan ini, penggunaan jenis lampu ini lebih populer daripada lampu pijar. Lampu ini memiliki efisiensi yang tinggi dan ketahanan yang lebih lama, hampir 20.000 jam. Sayangnya, lampu ini membutuhkan alat ballast yang memakan banyak daya. Efisiensi dapat ditingkatkan dengan menggunakan ballast elektronik.

2. Lampu CFL (Compaq Flourescent Lamp )Lampu ini adalah lampu yang paling efisien yang tersedia di pasaran, dengan efikasi tinggi sekitar 50-60 lumen per watt dengan usia sampai 12000 jam.

3. Lampu Halogen/Flood LightLampu tipe ini serupa dengan lampu pijar, namun ketahanan yang lebih lama sampai 3000 jam. Lampu ini menghasilkan warna khusus dan umumnya digunakan di tempat-tempat dimana aktivitas membutuhkan pencahayaan yang lebih terang dan warna khusus.

4. Lampu HID ( High Intensity Discharge )Tipe lampu ini digunakan untuk kebutuhan luar ruangan, seperti area parkir, jalanan, gudang dan lain-lain. Ketahananya berkisar anatara 10000 hingga 25000 jam.

5. Lampu Sodium Tekanan Tinggi ( HPS )Lampu HPS banyak digunakan untuk penerapan di luar ruangan dan industri. Efikasinya yang tinggi membuatnya menjadi pilihan yang lebih baik daripada metal halide, terutama bila perubahan warna yang baik bukan menjadi prioritas. Lampu HPS ini memiliki efikasi 50-90 lumen per watt dengan umur lampu 24000 jam, pemanasan 10 menit, pencapaian panas dalam waktu 60 detik. Gas pengisinya adalah Xenon.

6. Ballast ElektronikBallast jenis ini mempunyai keunikan khusus, yaitu sistem bekerjanya tidak lagi menggunakan gulungan (kumparan) pada suatu inti besi, berbeda sekali dengan ballast konvensional yang masih menggunakan gulungan (kumparan) pada inti besi. Ballast elektronik menggunakan suatu sistem rangkaian elektronik sehingga besarnya rugi-rugi pada inti besi, pada kumparan menjadi tidak adalagi, dan hanya sedikit rugi saja karena rangkaian/sirkit. Inilah yang paling menguntungkan dalam penghematan energi listrik yang diserapnya.Keuntungan lain yang didapat adalah dapat diatur konsumsi arus listriknya dengan tetap mempertahankan besar tegangan yang diinginkan, sehingga ballast elektronik dapat digunakan untuk sistem pengaturan energi listrik sesuai yang dibutuhkan pada suatu ruangan. Dengan sistem sirkit elektronik maka ballast menjadi lebih ringan dan lebih kecil dibandingkan dengan ballast konvensional (sistem gulungan kawat).

BAB IIIDATA1. Data spesifikasi NoJenis lampuMerk / TypeWattLumen

1LHEPhilips / cool day light181100

2SpotlightOsram / Concentra Germany60

3LEDPhilips10.51055

4TLPhilips / cool day light584000

2. Data pengukuran NoLampuVoltAmpereWattcos philux

1LHE2240.13180.64387

223.70.12170.63382

rata-rata223.850.12517.50.635384.5

2Spotlight223.90.24540.9971169

223.80.24540.9771130

rata-rata223.850.24540.9871149.5

3LED2240.08100.56852

223.40.08100.561855

rata-rata223.70.08100.5605853.5

4ballast elektronik223.60.21450.961250

224.20.22470.9661336

rata-rata223.90.215460.9631293

5ballast konvensional223.40.36390.48869

2240.35400.5141079

rata-rata223.70.35539.50.497974

6ballast konvensional kapasitor223.90.31380.541034

224.30.33400.5361085

rata-rata224.10.32390.5381059.5

3. Data perhitungan Dari lampu LHE :P= V x I x cos phi= 223.85 x 0.125 x 0.635= 17.768 WattLumen= ; dimana : A= luasan bidang (m2 )Diasumsikan A = 1 m2Jadi :Efikasi= = = 16.011 lm/WattHasil perhitungan :NoLampuVoltAmpereCos phiWattlumenefikasi (lumen/Watt)

alat ukurperhitunganalat ukurperhitungan

1LHE223.850.1250.63517.517.768284.516.25716.011

2Spotlight223.850.240.9875453.0251149.521.28721.678

3LED223.70.080.56051010.030853.585.3585.088

4ballast elektronik223.90.2150.9634646.357129328.10827.892

5ballast konvensional223.70.3550.49739.539.46897424.65824.677

6ballast konvensional kapasitor224.10.320.5383938.5811059.527.16627.461

BAB IVANALISISPada praktikum konservasi sistem pencahayaan, hal yang dilakukan yaitu mengukur tegangan (Volt), arus (Ampere), dan cos phi menggunakan alat ukur clamp on pada berbagai jenis lampu, yaitu LHE, Spotlight, LED, dan TL dengan menggunakan ballast elektronik atau konvesional.Data exiting yang diperoleh :1.LHE= 16.011 lm/Watt

2.Spotlight= 21.678 lm/Watt

3.LED= 85.088 lm/Watt

Lampu LED memiliki nilai efikasi paling besar yaitu 85.088 lm/Watt dibandingkan lampu lainnnya (LHE dan Spotlight), Artinya lampu LED lampu yang paling hemat energi. Pada lampu LED, daya input yang dibutuhkan kecil namun energi berguna (lumen) besar sehingga nilai efikasi LED besar. Pada lampu LHE daya input yang dibutuhkan besar untuk energi berguna (lumen) yang kecil sehingga nilai efikasi LHE kecil yaitu 16.011 lm/Watt. Pada lampu spotlight, cahaya berwarna kekuningan sehingga lumen besar dan daya input yang dibutuhkan besar pula sehingga nilai efikasi spotlight sebesar 21.678 lm/Watt.Pengaruh kapasitor pada lampu TL dengan ballast konvensional :Ballast konvensionalVoltAmpereCos phiWattlumenefikasi (lumen/Watt)

Tanpa kapasitor223.70.3550.49739.46897424.677

Dengan kapasitor224.10.320.53838.5811059.527.461

Lampu TL yang digunakan memiliki spesifikasi 58 Watt, dan kapasitas kapasitor yang terpasang memiliki muatan 8 F. Terlihat perbedaan setelah dipasang kapasitor, lumen naik dari 974 lm menjadi 1059.5 lm, cos phi naik dari 0.497 menjadi 0.538 namun arus turun dari 0.355 A menjadi 0.32 A. Sehingga daya yang dibutuhkan setelah menggunakan kapasitor lebih kecil. Maka dari itu nilai efikasi menjadi lebih tinggi sebesar 27.461 lm/Watt.

Keterangan :BE = ballast elektronikBKC = ballast konvensional kapasitorBK = ballast konvensionalGambar 4.1 grafik efikasi pada berbagai lampuDari grafik di atas terlihat bahwa yang memiliki efikasi paling tinggi yaitu lampu LED dan untuk efikasi paling rendah yaitu lampu LHE. Hal tersebut dikarenakan pada lampu LED, daya yang digunakan kecil (Watt) sedangkan energi berguna besar (lumen). Namun untuk lampu LED yaitu pertimbangannya mengenai harga. Dengan kecanggihan lampu LED dalam menghemat energi namun harus dibutuhkan cost yang besar.

BAB VKESIMPULAN DAN SARANKesimpulan Dari praktikum konservasi sistem pencahayaan dapat disimpulkan bahwa : Lampu LED memiliki efikasi paling besar yaitu 85.088 lm/Watt dibandingkan dengan jenis lampu lainnya (LHE, Spotlight, TL ballast elektronik, TL ballast konvensional, TL ballast konvensional dengan kapasitor. Urutan efikasi paling besar ke paling kecil yaitu lampu LED, TL ballast elektronik, TL ballast konvensional kapasitor, TL ballast konvensional, spotlight, kemudian LHE. Konservasi pada lampu TL 58 Watt ballast konvensional yaitu menggunakan kapasitor dengan kapasitas 8 F. Pengaruh penggunaan kapasitor dengan kapasitas yang tepat yaitu dapat menaikkan cos phi dan energi berguna (lumen) pada lampu TL.

Saransebelum praktikum dimulai : Pastikan terlebih dahulu alat ukur yang akan digunakan (clamp on dan luxmeter). Alat ukur yang digunakan berfungsi dengan benar (tidak mengalami kerusakan). Mengetahui spesifikasi semua jenis lampu yang akan digunakan pada praktikum (LHE, spotlight, LED, TL).