SISTEM PENCAHAYAAN ALAMI

FISIKA BANGUNAN 1

Sumber cahaya alami adalah matahari

Karena sinar matahari langsung membawa serta panas, maka cahaya yang dimanfaatkan untuk pencahayaan ruangan adalah cahaya bola langit.

Cahaya bola langit (sky light) dipakai untuk penerangan alami ruangan, bukan sinar matahari langsung. Sinar matahari langsung akan sangat menyilaukan dan membawa panas, sehingga tidak dipakai untuk menerangi ruangan.

Pencahayaan pada ruangan umumnya diperoleh dari atas (lubang atap) dan dari samping (lubang dinding).

Pelubangan cahaya pada atap sangat bervariasi tergantung dari fungsi bangunan.

Pelubangan pada dinding (peletakan jendela) juga bervariasi dipengaruhi oleh bentuk bangunan yang ada.

FAKTOR CAHAYA SIANG HARI Faktor cahaya siang hari/ faktor langit adalah

perbandingan antara kekuatan terang pada suatu titik pada suatu bidang dalam suatu ruangan dengan kekuatan terang yang pada saat itu menerangi lapangan terbuka pada bidang horizontal yang sama.

Faktor cahaya siang hari dipengaruhi oleh:1. cahaya langsung dari matahari pada bidang kerja (SC=sky component)2. cahaya pantulan dari permukaan benda sekitar (ERC=externally reflected component)3. cahaya pantulan dari permukaan di dalam ruangan (IRC= internally reflected component)

Iluminasi adalah datangnya cahaya ke suatu objek (lux, lumen/m2) Luminasi adalah perginya cahaya dari suatu objek (candela/m2) 1 fc (foodcandle, lumen/ft2) = 10,79 lx (lux, lumen/m2). 1 fc = 10 lux 1 lux (lx) adalah iluminan (E) pada bidang bola berjari-jari 1 m yang

bertitik pusat sumber berkekuatan cahaya (I) sebesar 1 cd.

Rumus perhitungan faktor cahaya siang hari (DF = daylight factor)

DF = SC + IRC + ERCDF = Ei/Eo x 100%Ei = iluminasi pada satu titik di dalam bangunanEo = iluminasi di ruang luar oleh cahaya bola langit yang tidak terhalang

SC adalah komponen cahaya bidang langit yang terlihat dari titik yang diukur.

SC ditentukan oleh bidang jendela dan halangan di luar.

ERC adalah komponen cahaya bidang permukaan penghalang di luar yang terlihat dari titik yang diukur di dalam ruangan.

IRC adalah komponen cahaya yang berasal dari pantulan permukaan dalam ruangan

Menurut ketentuan internasional, langit perencanaan (kekuatan terang di lapangan terbuka) ditetapkan antara 3000-5000 lux dan untuk indonesia 10000 lux.

Contoh, ruang yang sering dipakai untuk kegiatan menulis dan membaca seperti gedung sekolah dan kantor dengan kekuatan penerangan >250 lux, berarti faktor cahaya siang hari ruang kantor 250/10000 lux=2,5%. Artinya faktor cahaya siang hari harus sebesar 2,5% untuk memenuhi prosentase yang telah disyaratkan.

Mencari Komponen Langit (SC, Sky Component)

Membuat denah dan potongan tegak ruangan dengan skalatis

Letakkan Busur Surya (fotocopilah pada plastik transparan untuk diletakkan pada gambar potongan dan denah ruang yang hendak diukur).

Nomogram: Penentuan pantulan cahaya dari dalam ruangan

Contoh Soal:

Contoh Soal:Sebuah ruangan berukuran lebar 4m, panjang 6m dan tinggi 3m. Sebuah jendela berukuran tinggi 1,5m dan lebar 2m terletak di sisi melebar ruangan. Ketinggian ambang bawah jendela 100cm dari lantai. Titik O berada sejauh 3m dari jendela dan persis di tengah kedua dinding memanjang. Ruang ada di lokasi yang relatif bersih dan digunakan untuk kegiatan yang relatif bersih juga. Pantulan rata-rata penghalang di luar 0,7 (cat berwarna terang=70%)1. Hitung DF di titik O, bila di luar tidak ada penghalang,

dan jendela tanpa kaca.2. Hitung DF di titik O, bila di luar tidak ada penghalang,

dan jendela berkaca berpola.

Menghitung SC Buat potongan tegak ruangan yang melalui jendela dan titik O. Tarik garis dari titik O ke ambang atas dan bawah jendela dan namai garis tersebut

PO dan RO. Letakkan busur secara tegak (A menghadap ke atas) dengan titik tengah busur

berimpit dengan titik O. Garis tengah busur sejajar dengan bidang kerja yang sejajar lantai melalui titik O.

PO memotong skala lingkaran luar di busur pada titik 3,75% dan RO pada titik 0,1%, Dengan demikian komponen langit awal (ISC) sama dengan 3,75%-0,1% atau 3,65%.

PO memotong skala lingkaran dalam di busur pada titik 30°, sedang RO pada titik 6°. Rata-rata dari kedua nilai tersebut adalah 18°.

Buat denah ruangan dan tandai letak titik O Buat garis dari titik O ke tepi jendela, namailah garis MO dan NO. Letakkan busur pada denah dengan skala B menghadap ke jendela. Kedua titik perpotongan kira-kira sangat berdekatan dengan garis lengkung 0,2.

Jumlahkan kedua titik untuk menemukan Faktor Koreksi (CF), yaitu 0,2+o,2 sama dengan 0,4.

Maka Komponen Langit (SC) = Komponen Langit Awal (ISC) x Faktor Koreksi (CF) = 3,65% x 0,4 = 1,46%.

ERC tidak dihitung karena tidak ada penghalang di luar

Menghitung IRC Luas jendela=1,5x2=3m2 . Luas

dinding=2x(3x4)m2 + 2 x (3x6) m2 = 60m2. Luas lantai=4x6m2 = 24m2.

Luas langit-langit=4x6m2 =24m2

Jadi luas total permukaan ruang = (60+24+24) m2= 108m2

Perbandingan antara luas jendela dan luas total permukaan ruang = 3:108 =0,027.

Tandai titik 0,027 pada skala A nomogram sebagai A’

Perbandingan antara luas dinding dan luas total permukaan ruang 60:108=0,56. Tandai letak 0,56 pada kolom kiri tabel kecil.

Diketahui nilai pantulan dinding 70%. Lihat perpotongan 70 dan deret 0,56. Karena tidak tersedia deret 0,56 maka perlu interpolasi. Nilai pantulan rata-rata 55%.

Tandai harga 55% pada skala B (Beri B’) dan tarik garis lurus ke titik A’ di skala A’.

Garis memotong skala C di titik C’, kira-kira 1,2%.

Nilai IRC = 1,2%

Karena ruangan ada di lokasi bersih dan kegiatan di dalamnya juga bersih, maka faktor Perawatan (MF)=0,9 (lihat Tabel 3.6)

Faktor konversi (CF) pantulan untuk pantulan rata-rata 55% adalah sekitar 0,8 (lihat Tabel 3.7)

IRC minimum=(1,2x0,9x0,8)%=0,9%

Jadi di titik O nilai DF=SC+ERC+IRC=(1,46+0+0,9)%=2,36%

Bila langit di luar cerah, maka iluminasi=10.000 lux, maka titik O akan memperoleh 2,36%x10.000 lux= 236 lux.

Lihat tabel 3.5 untuk kegiatan menulis dan membaca 236 lux sudah cukup terang.

Terang langit sumber cahaya adalah sumber cahaya yang diambil sebagai dasar untuk penentuan syarat-syarat mengenai penerangan alami siang hari.

Langit Perencanaan adalah langit dalam keadaan yang ditetapkan dan dijadikan dasar untuk perhitungan, berarti juga: sumber penerangan berasal dari langit, yang dianggap memiliki penyebaran terang yang merata dan berukuran sama (uniform brightness distribution).

Faktor Langit (fl) adalah angka karakteristik yang digunakan sebagai ukuran untuk keadaan penerangan alami siang hari di berbagai tempat dalam suatu ruangan.

Titik Ukur (TU) adalah titik dalam ruangan yang keadaan penerangannya dipilih sebagai indikator untuk keadaan penerangan seluruh ruangan.

Bidang lubang cahaya efektif adalah bidang vertikal sebelah dalam dari lubang cahaya.

Lubang cahaya efektif untuk suatu titik ukur adalah bagian dari bidang lubang cahaya efektif, lewat mana titik ukur itu mengarah ke langit.

Ketentuan Dasar teknik Penerangan Alami

Penentuan Titik Ukur

Penghitungan Faktor Langit dengan Metode Analitis

Nilai fl dinyatakan sebagai fungsi dari H/D dan L/D

Contoh 1

Contoh 2

Contoh 3

Dari ketiga contoh tersebut di atas memiliki lubang cahaya yang sama, tetapi mempunyai posisi/penempatan jendela yang berbeda dan menghasilkan perhitungan faktor langit yang berbeda. Dengan demikian penempatan jendela pada posisi di tengah ruangan akan menghasilkan kekuatan penerangan yang lebih besar dibandingkan dengan posisi di pinggir ruangan.