handout fisika bangunan

7/23/2019 HANDOUT Fisika Bangunan

http://slidepdf.com/reader/full/handout-fisika-bangunan 1/108

HANDOUT

FISIKA BANGUNAN(TKF 3310)

oleh :

Dr.Eng.Mohaa! Khol"! #"!$an% ST% M.S&.

'#OG#AM STUDI FISIKA TEKNIK

U#USAN TEKNIK FISIKA

FAKUTAS TEKNIK

UNI*E#SITAS GADAH MADA

+010



I. 'ENDAHUUAN

I.1. Fa,-a -en-ang ang/nan !an ,one eang/nan er,elan2/-an

Bangunan adalah barang yang melekat erat dalam kehidupan manusia, dari sejak

permulaan manusia ada. Tercatat bahwa keberadaan bangunan ada sejak keberadaan

manusia itu sendiri.

Beberapa hal yang menyangkut bangunan adalah sebagai berikut :

• Membutuhkan investasi yang sangat besar, meliputi investasi uang, waktu

pengerjaan, dan juga sumber daya alam

• Bangunan yang ada di dunia saat ini telah mengkonsumsi 40 dari energi dunia

dan melepaskan !"# $%& dunia.

• 'i (merika bangunan menkonsumsi !") air bersih yang disediakan.

• *eparo dari +lourocarbon yang ada dilepaskan dari bangunan yang berdampak

pada rusaknya oone.

• *ampah yang ada di isi 40 -nya oleh sampah dari konstruksi bangunan

husus data yang ada tentang bangunan di (merika adalah sebagai berikut :

• Menggunakan listrik sebesar )/.&

• Menggunakan energi /0 dari total energi yang terpasang.

• Melepaskan #0 dari greenhouse gas

• !#) juta ton dari $'

• Mengkonsumsi !& dari air bersih

• Menggunakan 40 dari bahan-bahan material mentah.

'ari +akta di atas maka terlihat bahwa bangunan bertanggung jawab atas kerusakan

lingkungan dan pembangunan yang tidak berkelanjutan 1unsustainable2.

Beberapa indikator dari pembangunan yang tidak berkelanjutan

• 3ilangnya lapisan tanah bagian atas.

• *pecies hewan ataupun tumbuhan yang semakin langka

• Terjadinya perubahan cuaca



• enaikan permukaan air laut

• Munculnya racun-racun baru

ntuk memahami tentang bangunan yang berprinsip pada sustainability, maka perlu

dipahami beberapa hal yang penting

!. 'e+inisi dari sustainability

“meeting the needs of the current generation without compromising the ability of future

generations to meet their needs”

'e+inisi tambahan yang lain:

“A process which enables all people to realize their potential and improve their quality

of life in ways which protect and enhance the Earth’s life support systems.5 1*ara 6arkin,

7orum +or the 7uture2

8ambaran ideal dari bangunan yang berkelanjutan di idealkan seperti halnya keberadaan

pohon 1gambar !.!2.

6ohon yang berdiri akan memberikan pengaruh terhadap lingkungannya sebagai berikut :

!. Meyegarkan air dan udara melalui mekanisme penyerapan air dan +otosintesa.

&. Mampu menahan air hujan.

#. Mampu menghasilkan sendiri makanannya 1dari daun yang gugur2

4. Mampu menjadikan tanah subur.

/. Menggunakan dan menyimpan tenaga matahari). Menggunakan kembali sampah-sampah yang dihasilkannya

9. 'apat menghidupi dirinya sendiri

. Mampu menyediakan dan mnyuburkan habitat bagi hewan dan tumbuhan lainnya

;. Mampu memberikan kenyamanan dari cuaca yang ekstreem.

!0. Memberikan keheningan dan keindahan.



18ambar !.!2 <dealisasi bangunan yang sustainable

I.+. I/ "/ en-"ng -en-ang ang/nan !an l"ng,/ngann4a

1. =Sustainable Sites,=

<su ini berkaitan dengan situs dimana bangunan itu akan didirikan beberapa hal yang

perlu dijawab berkaitan dengan hal ini adalah :

• (pakah keberadaan bangunan tersebut meningkatkan atau merusak kualitas

lingkungan yang ada di sekitarnya.

• (pakah keberadaan bangunan itu memungkinkan pemakai bisa berjalan kaki,

bersepeda dan juga angkutan umum sehingga memungkinkan untuk menghemat

bbm dan mengurangi polusi

• *ejauh mana site diganggu oleh konstruksi baru

• *ejauh mana air tanah bisa dikelola apakah bisa dipertahankan dengan keberadaan

bangunan

+. =ater Efficiency=,

6ertanyaan yan berkaitan dengan e+isiensi dalam hal penggunaan air oleh keberadaan

bangunan meliputi :

• 6enggunaan air hujan atau air abu& 1air buangan limbah manusia yang tidak

mengandung sampah berbahaya2 untuk irigasi>

• 6engelolaan air buangan yang inovati+



• 6enggunanan use o+ peralatan yang mampu mengurangi pemakaian air.

3. Energy ! Atmosphere

• ?+isiensi dari sistem pemanasan dan pendinginan dari bangunan

• 6enggunaan energi terbarukan di situs bersangkutan

• 6otensi dari bangunan dalam kontribusinya terhadap penipisan oone.

5. "aterials ! #esources

• onsep recycling dari material bangunan dan limbah bahan bangunan

• aste management di tempat konstruksi

• 6rosentasi bahan hasil recycle dari bahan bangunan yang digunakan

• 6enggunaan bahan lokal sehingga lebih murah dalam konsumsi energi untuk

transportasinya.

• $epatnya bahan-bahan bangunan tersedia kembali 1terbarukan kembali2

• 6enggunaan kayu dari hutan yang terserti+ikasi

6. $ndoor Environmental %uality

• ualitas udara dalam rumah indoor air @uality

• 6enghilangan asap rokok dalam rumah

• ?+ekti+itas ventilasi

• ualitas udara ketika masa kontruksi

•

6enggunaan material yg tidak berpotensi mengeluarkan racun• 6engontrolan bahan-bahan kimia dalam rumah misalnya cat

• enyamanan termal Athermal comfort”

• 6enggunaan day lighting

I.3. De7"n"" F"",a Bang/nan

'e+inisi tentang +isika bangunan akan memberikan kita batasan tentang cakupan ilmu

yang akan dipelajari, berikut salah satu de+inisi yang bisa kita ambil :

• &uilding 'hysics is an applied science that studies the hygrothermal, acoustical

and light related properties of building components (roofs, facades, windows,

partition walls, etc)*, room, building and building assemblies*+

8) 3ugo 3ens : Building 6hysics - 3eat, (ir and Moisture: 7undamentals and

?ngineering Methods with ?amples and ?ercises, iley.



'ari de+inisi tersebut dapat kita ambil beberapa hal yang penting diantaranya :

• ata Aapplied 5 artinya +isika bangunan di tujukan untuk memecahkan masalah,

• Teori digunakan sebagai alat dan bukan tujuan.

•

Teori yang sudah ada : termodinamika, perpindahan panas, akustika.Tiga komponen dalam 7isika Bangunan adalah

a. Higrothermal , terdiri dari panas, udara dan kelembaban. Berkenaan dengan

trans+er panas, udara dan kelembaban di dalam bahan bangunan, antara bahan

bangunan dan bangunan serta antara bangunan dan lingkungan sekitar, contoh,

isolasi termal bangunan, kenyamanan termal, kecepatan angin dst.

. Akustika bangunan, memperlajari gangguan 1noise2 di dalam bangunan dan

antara bangunan dan lingkungannya, tema-tema utamanya adalah udara dan

transmisi suara,noise lewat dinding lantai, atap dan sebagainya. (plikasi untuk

ruang yang kedap suara dsb

&. Pencahayaan, tema-temanya tentang pencahayaan alami dan buatan dalam

hubungannya dengan konsumsi energi

I.5. 9a-a-an -aahan -en-ang F"",a Bang/nan

• 7isika bangunan berhubungan dengan pemenuhan kebutuhan dalam hal

kenyamanan dan kesehatan penghuni, di sisi yang lain mempertimbangkan

keterbatasan material, arsitektur, ekologi lingkungan, dan ekonomi.

• enyamanan adalah kondisi kesehatan mental dan +isik. ntuk mencapai hal

tersebut tergantung +aktor manusia dan lingkungannya. Bisa dilihat bahwa

pemenuhan terhadap kenyamanan thermal, acoustic dan visual membutuhkan

rekayasa.

• *ehat tidak selalu berarti ketiadaan penyakit, tetapi juga bersih dari bakteri dan

terhindar dari stres psikologis. ntuk itu kondisi bangunan harus bersih dari

C$%, radon, bakteri, debu, tengu, jamur dsb.



II. KONSE' KENAMANAN 'ADA MANUSIA

II.1. 'engan-ar engena" ,en4aanan a!a an/"a

• Tubuh manusia sesungguhnya mampu untuk beradaptasi pada lingkungan yang

bervariasi dalam cakupan batas cuaca yang cukup luas. 'i luar kutub setiap

jengkal tanah telah dihuni oleh manusia. 'alam semua wilayah tadi terdapat

wilayah yang tipis bagi manusia yang dapat mendorong produkti+itasnya, yang

disebut comfort zone.D

• Tempat perlindungan, merupakan alat utama dan pertama dalam mendapatkan

kenyamanan atau human comfort .

• Tempat perlindungan tersebut mampu memodi+ikasi dan menciptakan kondisi

yang memungkinkan manusia untuk hidup.

II.+. Fa,-or 4ang eengar/h" ,en4aanan a!a an/"a

7aktor utama yang berperan dalam kenyamanan dan juga yang memberikan kekuatan

bertahan pada manusia adalah

• *uhu

• Eadiasi Matahari

• ecepatan (ngin

• elembaban

• $urah 3ujan

Temperatur memegang peranan terbesar, +aktor yang lain berada dibelakangnya.



Gaar II.1. 'ua kondisi yang ekstrem yaitu sangat panas dan sangat dingin dan

bagaimana tubuh manusia meresponnya

Tubuh manusia bereaksi terhadap suhu yang panas atau dingin dengan cara

mempertahankan temperatur tubuh secara konstan. Eeaksi alamiah kita akan mampu

mengakomodasi suhu dengan range tertentu dengan tetap merasa nyaman.

8ambar II.+. 6engaruh +isik lingkungan terhadap tubuh manusia



II.3. Baga"ana -//h an/"a e,er2a;

'engan melihat gambar +. kita bisa mencoba mempelajari bagaimana respon tubuh

manusia terhadap lingkungan sekitarnya.

!2 (ktivitas akan meningkatkan metabolisme yang memacu temperatur tubuh naik

&2 6akaian ber+ungsi sebagai isolator, yang memungkinkan tubuh kita menahan

panas ke lingkungan.

#2 (ngin meningkatkan kemampuan evaporasi pada kulit"menghilangkan panas)

42 *uhu udara adalah suhu yang bersentuhan langsung dengan kulit kita, kalau

suhunya diatas suhu kulit kita, kita merasa hangat dan sebaliknya.

/2 Temperature di permukaan 1dinding, lantai dsb2 memancarkan panas radiasi ke

tubuh kita dan udara sekelilingnya)2 Eelative humidity 1E32 adalah kandungan air yang ada dalam udara yang

memengaruhi apakah keringat yang keluar dari tubuh kita bisa menyebabkan

evaporative cooling, ingat : uadara yang sangat kering membuat tubuh manjadi

tidak nyaman.

92 *inar langsung dari matahari memanaskan tubuh secara radiasi meskipun suhu

lingkungan tidak berubah

II.5. Ken4aanan Teral

Fyaman secara termal akan dirasakan ketika panas tubuh berada dalam kondisi

equilibrium dengan lingkungan +isiknya. Tujuh +aktor yang disebutkan diatas semuanya

berinteraksi mempengaruhi kenyamanan termal dalam berbagai situasi manusia.

'e+inisi kenyamanan termal menurut (*3E(? adalah =-ondition of mind which

e.presses satisfaction with the thermal environment 5 1(*3E(? //-942



Gaar II.3. 8ra+ik ona kenyamanan manusia +ungsi dari angin, suhu, E3 dan radiasi

8ra+ik G$%M7%ET H%F?D di atas memberikan gambaran secara kasar tentang ona

nyaman manusiadalam kondisi menggunakan pakaian biasa, istirahat dan tidak dalam

paparan sinar matahari secara langsung

II.6. F/ng" /-aa ang/nan

'alam kaitannya dengan kenyamanan manusia maka +ungsi utama bangunan

adalah memodi+ikasi cuaca Amodifying climate5 sehingga sesuai dengan standar

kenyamanan manusia. Bangunan melaksanakan tugasnya dengan dua cara yaitu secara

a/tif dan pasif .

(kti+ artinya menggunakan alat-alat dengan masukan energi, dan pasi+ adalah dengan

menyandarkan kepada +enomena +isis yang melingkupinya.



II.<. Kl"a-olog"

*alah satu ilmu yang terkait erat dengan +ungsi bangunan sebagai pemodi+ikasi cuaca

adalah klimatologi

• limatologi adalah ilmu yang berhubungan dengan cuaca. *angat penting

mengerti kondisi cuaca untuk bisa mendisain bangunan yang sesuai yang

diinginkan bagi penghuni dan mengetahu pengaruh cuaca terhadap bangunan.

6enggolongan iklim bumi.

*ecara garis besar, iklim di bumi bisa dibagi menjadi 4 golongan. 6enggolongan

iklim ini akan mempengaruhi desain dasar manusia dalam membangun rumah yang

nyaman secara termal.

Gaar II.5. 6eta penggolongan iklim di bumi.



II.=. Kara,-er"-", ",l" !an !ea"n !aar ang/nan

A. IKIM 'ANAS EMBAB

• *epanjang pesisir (merika *erikat, (+rika tengah, ?ropa selatan, and (sia

tenggara• Matahari sangat tinggi ketika musim panas

• Musim dingin sangat panjang dan hangat

• Musim panas panjang

• elembaban sangat tinggi

Gaar II.6. 'isain dasar bangunan untuk iklim panas lembab

S-ra-eg" ang/nan /n-/, !aerah ",l" ana lea

I 6ondok terbuka dan menjulang

I (tap lebar untuk menghindari paparan sinar matahari dan hujan

I 'inding terbuka dan lantai yang tinggi untuk mendukung evaporasi oleh angin

I 'esain membentang untuk memaksimalkan aliran udara

I Jendela tinggi dengan desain rumah tipis untuk menciptakan Across ventilation5



S-ra-eg" ang/nan /n-/, !aerah ",l" ana ,er"ng

I Biasanya menggunakan model diesert pueblos

I 'esain ventilasi kecil karena udara cukup kering 1tidak lembab2

I 'inding massive untuk menyerap panas ketika siang dan dikembalikan lagi ke

lingkungan ketika sore

I *eminimal mungkin permukaan yang tereskpos matahari 1berdampingan erat2

I *esedikit mungkin permukaan dalam arah timur dan barat ketika musim panas

dan mendapatkan sebanyak mungkin matahari ketika musim dingin dari selatan

I Bisa digunakan kolam untuk evaporative cooling

Gaar II.?. Model 6ueblos khas Meksiko

9. IKIM SEDANG

• Meliputi daerah pertengahan garis lintang (merika *erikat, sebagian besar ?ropa,

Eusia selatan, and $hina bagian utara

• Mengalami empat musim: cold winter , hot0humid summer , intermediate spring

dan fall

• 6anjang siang yang cukup

• etinggian matahari lebih bervariasi daripada di iklim yang panas

• Biasanya muncul salju di musim dingin



S-ra-eg" ang/nan /n-/, !aerah ",l" e!ang

• *ebagai contoh bangunan asli (merika adalah wigwams

• 'esain dasarnya biasanya untuk melindungi angin dingin 1winter2 dari utara

• Terbuka terhadap matahari dari selatan di waktu musim dingin.

• Tertutup dengan shading di sebelah timur dan barat di waktu musim panas.

• Membuka terhadap matahari di musim dingin dan terbuka untuk udara di waktu

musim panas.

Gaar II.@. 'isain dasar bangunan untuk iklim sedang

Gaar II.10. Bangunan model wigwam



D. IKIM DINGIN

• 'aerah di atas 4/ KL, bagian utara *( dan anada, tara ?ropa dan Eusia,

wilayah dekat kutub

• Musim panas yang dingin

• *iang hari di musim dingin yan sangat pendek, matahari juga sangat pendek

• Muncul salju yang sangat tebal

S-ra-eg" ang/nan /n-/, !aerah ",l" !"ng"n

• $ontoh yang umum adalah bangunan igloos dan timber huts

• 6roteksi terhadap angin dari utara dan memaksimalkan sinar matahari musim

dingin dari arah selatan

• Memproteksi terhadap salju tebal

• *eminimal mungkin permukaan untuk memproteksi terhadap dingin

• Bersambungan untuk meminimalisir permukaan dan menahan panas

• Mempunyai luas dan jumlah bukaan seminimal mungkin

Gaar II.11. 'isain dasar bangunan di iklim dingin



Gaar II.1+. Timber hut dan igloo sebagai bangunan khas daerah iklim dingin



III. KESETIMBANGAN 'ANAS MANUSIA DAN

INGKUNGAN

III.1 'eraaan Kee-"angan 'ana 'a!a T//h Man/"a

Tubuh manusia dijaga sedemikian rupa dalam rentang suhu sekitar #9K$. %leh

karena itu ada kesetimbangan panas antara tubuh manusia dan lingkungannya. *ecara

singkat, panas yang masuk ke dalam tubuh ditambah dengan panas yang dibangkitkan

oleh tubuh harus sama dengan panas yang keluar dari tubuh manusia. Jika panas yang

dibangkitkan dan yang masuk lebih besar daripada panas yang dikeluarkan maka panas

tubuh akan naik, demikian juga sebaliknya jika panas yang dikeluarkan lebih besar maka

suhu tubuh akan turun.

6ersamaan kesetimbangan panas pada manusia dapat direpresentasikan dalam

berbagai macam model. *ecara umum kesetimbangan panas pada manusia meliputi tiga

hal pokok yaitu : 'anas yang dibang/it/an oleh tubuh, transfer panas /eluar dan masu/

dan panas yang disimpan dalam tubuh.

?nergi yang dibangkitkan dalam tubuh manusia menghasilkan tenaga dan panas

yang dipancarkan ke sekeliling dengan cara radiasi, konveksi dan evaporasi air. *ejumlah

kecil energi tetap tersimpan dalam tubuh yang akan menjaga tubuh tetap hangat, atau

dalam temperature normal. 6ersamaan kesetimbangan panas pada manusia dirumuskan

dalam persamaan berikut ini :

' met 1 ' r 2 ' c 2 ' e 2 ' 2 ∆ ' 1#.!2

'imana : ' met metabolisme tubuh, tergantung pada keadaan sekitar, aktivitas, umur

jenis kelamin dan kondisi kesehatan.

' r panas yang keluar dari kulit secara radiasi

' c panas yang keluar dari kulit secara konveksi

' e panas yang keluar dari kulit secara penguapan air

' kerja yang dilakukan

∆ ' pemanasan tubuh 1body heating 2

∆ ' 1 m c p ∆θ 0 τ 1#.&2

'imana m massa tubuh 1kg2

c p panas spesi+ik dari tubuh yang mempunyai rata-rata ##00 "kg



∆θ kenaikan suhu dalam t

Ad luas permukaan tubuh manusia

' met dapat dihitung dengan menggunakan ukuran pemakaian %& dalam liter per detik.

' met /, C%& 12 1#.#2

Jumlah ' r , ' c dan ' e tergantung pada temperatur lingkungan. 6anas yang dibangkitkan

tubuh tergantung pada aktivitas yang dilakukan.

Gaar III.1. ' r , ' c dan ' e dalam hubunganya dengan suhu lingkungan dan aktivitas

ntuk keadaan orang yang sedang duduk dengan suhu sekitar !K$ dengan

asumsi tidak ada panas yang lepas melalui konduksi maka proporsi masing-masing

sekitar :

4/ radiasi

#0 konveksi

&/ evaporasi

'engan naiknya aktivitas +isik maka metabolisme akan naik dengan sangat cepat.

enaikan metabolisme bisa sampai 4-!0 kali dari kerja yang dilakukan. %leh karena itu

e+isiensi sekitar !0-&/. Jika suhu tubuh konstan, panas karena kenaikan metabolisme

tubuh tentu harus dikeluarkan oleh tubuh. 3al ini dilakukan dengan cara menaikan



sirkulasi peredaran darah di sekitar kulit. *uhu kulit akan naik dan tentunya panas yang

dikeluarkan melaui radiasi dan konveksi juga akan naik bisa dilihat persamaan #.!.

6erubahan suhu tubuh lebih dari !K$ tidak sehat, untuk kondisi suhu tubuh tetap maka

∆ ' 0

III.+. /a er/,aan -//h an/"a

Luas permukaan tubuh manusia bisa dihitung denganm enggunakan persamaan

'ubois 1'ubois and 'ubois, !;!)2 yaitu :

9&/.04&/,0&0&.0 .3 . A 4 = 1#.#2

'imana A 4 luas permukaan 'ubois

berat badan 1kg2

3 tinggi badan 1m2

kuran standar sebesar !.m& biasanya digunakan untuk ukuran manusia dengan tinggi

!9#m dan berat 90 kg.

III.3. #eg/la" Teral T//h

6erubahan dari temperatur lingkungan menyebabkan perubahan jumlah panas yang

dikeluarkan oleh tubuh manusia. Bisa dilihat pada gambar berikut ini.

Gaar III.+. 6erubahan dari panas yang dikeluarkan oleh tubuh +ungsi dari suhu

lingkungan.



ondisi ini cukup untuk membuat suhu tubuh manusia terjaga konstan. ntuk orang

dalam kondisi nyaman termal perubahan ini tentu membutuhkan adanya upaya tubuh

untuk menciptakannya. Berikut adalah mekanisme tubuh dalam menjaga kesetimbangan

tersebut.

ondisi lingkungan yang dingin

'ari penelitian telah diketahui bahwa total panas yang dikeluarkan tubuh hampir

tidak tergantung pada lingkungan di dalam ranah lingkungan tertentu. (lasannya adalah,

temperatur kulit juga turun dengan turunnya suhu lingkungan. *ehingga menimbulkan

turunnya panas yang dipancarkan lewat radiasi dan konveksi. 6ada bagian tertentu dari

tubuh perubahan temperature sangat kecil, tetapi untuk bagian tubuh yang lain perubahan

cukup besar khususnya tangan dan kaki.

'engan turunnya suhu lingkungan, suhu pemukaan kulit menurun juga dengan

cara vasocontriction, yaitu konstraksi dari bejana darah di dekat permukaan kulit. 6ada

bagian terluar kulit tubuh terletak lemak, lemak mempunyai konduktivitas termal rendah,

*edangkan darah mempunyai konduktivitas tinggi seperti halnya air. Maka ketika aliran

darah melemah, maka aliran panas dari pusat ke kulit juga melemah dan mengakibatkan

aliran panas juga mengecil.

Menurunnya temperatur lingkungan menyebabkan naiknya ' r dan ' c menurut

persamaan #.!. 'ari persamaan tersebut kita juga mendapatkan sebuah in+ormasi bahwa

penurunan temperatur tersebut dicounter dengan naiknya metabolisme.

*eperti halnya perubahan suhu lingkungan, perubahan suhu didalam tubuh juga

bisa mengubah suhu permukaan kulit. Jika panas yang dibangkitkan tidak bisa menjaga

suhu kulit yaitu sekitar &)-&9K$ di batang tubuh, maka tubuh menjadi menggigil dan

metabolisme tubuh meningkat. enaikan bisa sampai # kali dibandingkan dengan yang

terjadi di ona nyaman. ntuk waktu yang pendek kenaikan bisa sampai !0 kali. ntuk

kasus orang telanjang, menggigil dimulai ketika temperatur luar sekitar !/K$.

*uhu lingkungan yang hangat

Jika suhu lingkungan naik, maka suhu kulit harus juga naik untuk bisa melepaskan panas

ke lingkungan. <ni terjadi dengan naiknya sirkulasi darah di sekitar kulit untuk

meningkatkan vasodilation. 'arah yang beisi ;0 air dengan panas spesi+ik yang tinggi

14&00 s"kg2 dapat mengangkut panas dengan baik tanpa adanya perubahan temperatur



yang mencolok. 6eningkatan sirkulasi darah di kulit otomatis meningkatkan aliran panas

dari pusat tubuh ke kulit. Cariasi dari aliran darat yang mengatur temperatur kulit

mempengaruhi perubahan di organ bagian dalam. Misalnya dalam kasus bekerja keras,

otomatis aliran darah ke ginjal juga naik, hal ini juga akan menaikkan aktivitas hati.

ondisi tersebut menyebabkan metabolisme naik dan panas harus dikeluarkan untuk

menjaga tubuh dalam kondisi suhu konstan.

ondisi vasocontrauction maimum mengurangi aliran darah sampai dengan &.9.

!0−# kg"m&s. ondisi maimum vasodilation kira-kira #9.!0−# kg"m&s. Jadi variasi aliran

dalam darah kira-kira ! sampai dengan !/ kali.

ondisi nyaman termal

'alam range suhu sekitar !) sampai dengan &&K$ suhu panas tubuh dijaga

konstan dengan variasi sirkulasi aliran darah yang melewati kulit. 'alam range ini

disebut dengan ona nyaman " comfort .

Gaar III.3. Batas atas dan bawah ona nyaman, θ u dan θ l yang ditentukan oleh

kenaikan metabolisme di θ l dan berkeringat di θ u . ntuk pakaian yang ringan θ l !4-

!)K$ dan θ u &0-&&K$

Jika temperature turun dibawah !)K$, mekanisme ini tidak bisa lagi menjaga supaya

panas tubuh terbuang lewat kulit lebih banyak. Eegulasi selanjutnya dialihkan dengan

kenaikan metabolisme tubuh.

Berkeringat



etika kesetimbangan termal tidak lagi bisa di jaga dengan vasolidasi, maka

keringat mulai muncul. ondisi ini biasanya mulai muncul di atas suhu &K$ untuk tubuh

yang telanjang dan sekitar &4K$ untuk tubuh dengan menggunakan pakaian ringan 1tabel

di bawah ini2.

Gaar III.5. Tabel perbandingan panas yang keluar dan keringat dalam beberapa

rentang suhu lingkungan

Meskipun dalam ona com+ort, sekitar !0 dari area kulit lembab dan ini

bertanggung jawab terhadap kehilangan panas dari kulit. Bersama-sama dengan

kehilangan panas dari perna+asan dan karena keringat emosi kehilangan panas ini

merupakan 5insensible water loss5. etika keringat mulai muncul di atas suhukenyamanan, ini masuk dalam kategori 5 sensible water loss5. Tolong jangan kacaukan

pengertian ini dengan sensibel dan laten heat .

Mekanisme keringat adalah sangat penting dalam lingkungan panas seperti di

industri. Besarnya ' r dan ' c tergantung pada kulit dan temperatur lingkungan. *ementara

' met tergantung pada kerja yang dilakukan ' dan e+isiensi atas kerja yang akan

menyisakan ∆ ' . 6erbedaan antara metabolisme ' met dan beberapa panas yang dikeluarkan

akan diselesaikan dengan keringat.

' e 1 ' met − ' r − ' c− ' − ∆ ' 1#.42

6anas hanya bisa disimpan dalam tubuh selama periode sesaat, dalam jangka panjang

∆ ' 0. 3ubungan antara panas yang hilang dengan keringat dan emisi kelembaban "

1kg"s2 adalah sebagai berikut :



' e " l η 1#./2

η e++isiensi, yang dide+inisikan di atas

l panas laten penguapan, &40 k"kg

ntuk mendapatkan e+isiensi bisa dihitung dengan menggunakan rumus sebagai

berikut :

1#./2

Berkeringat hanya akan terjadi pada kondisi panas lingkungan yang tinggi atau

ketika metabolisme tubuh lebih tinggi daripada 1 ' r 2 ' c 2 ∆ ' 2. Maka dengan kerja yang

sangat keras, berkeringat bisa terjadi pada suhu lingkungan yang rendah. ulit kemudian

tidak lagi terasa kering 1terjadi ketika emisi dari kelembaban kurang dari !0 g"h2. etika

keringat naik, atau ketika kapasitas dari udara untuk mengangkat kelembaban dari

permukaan kulit menurun, maka kulit kita akan terasa lembab, meskipun di sekeliling

tidak terdapat kelembaban yang cukup. Easa ketidaknyamanan muncul ketika ' e naik,

kalembaban tidak lagi mudah untuk diuapkan.

6anas yang disebabkan oleh evaporasi tergantung pada ambient temperatur dan

relatif humidity dari udara. ?misi dari air akan meningkat dengan meningkatnya

temperatur udara 18ambar <<<./2.



Gaar III.6. ?vaporasi sebagai +ungsi dari suhu dan kelembaban relati+

Jika ambient temperature sudah tinggi, maka metabolisme bisa menjadi tinggi

sampai dengan ∆6 N 0. 6anas tubuh kemudian menjadi naik dan terjadilah hiphotermia.

6ada sekitar panas tubuh 40K$ stroke terjadi. 6ada suhu 4!K$ keringat berhenti dan orangakan mengalami koma. 6ada suhu 4&K$ terjadi kerusakan otak permanen dan meninggal.

ehilangan cairan

eringat bisa menghasilkan kekurangan cairan yang cukup besar 1lihat contoh

soal2. Jika kehilangan cairan sekitar / dari cairan tubuh, maka +ungsi tubuh akan

terganggu. ehilangan !0 akan mengurangi volume darah dan sangat berbahaya.

*ebagai tambahan, berkeringat juga berarti kehilangan garam, meskipun ini tidak terlalu

serius dalam jangka pendek. (ir yang keluar dari urine juga menurun. (ir yang hilang

dalam kondisi kerja sangat keras bisa mencapai ! kg"jam. Oang itu hanya akan bertahan

selama & jam. 6ada kondisi lingkungan yang sangat panas kehilangan cairan bisa

mencapai &,/ kg"h yang biasanya manusia hanya bisa bertahan sekitar #0 menit saja.

6anas dan kerja berat akan menghasilkan kehausan, yang mendorong orang untuk

minum. Meskipun demikian seringkali respon natural ini tidak cukup untuk memenuhi

kebutuhan air dalam tubuh manusia.

Filai maimum dari ' e ,ma. didapatkan pada kondisi kerja yang berat dan nilai

' met yang tinggi. 6ada kondisi kerja yang lebih ringan, uap air akan lebih sedikit keluar.

3ubungan antara emisi uap air dan metabolisme dapat ditulis sebagai berikut :

' e 1 ' e ,ma. − (const0 ' met * 1#.)2

$ontoh-contoh soal



1. *eseorang dengan berat 9/ kg dalam kondisi istirahat dan memakai pakaian secara

rapat. *eberapa cepat suhu tubuh naik P

Jawab : 6embangkitan panas sebesar 0 1metabolisme basal2, persamaan 1#.&.2

∆ ' 1 m c p ∆θ 0 τ

0 9/ . ##00 ∆θ"τ , dimana ∆θ adalah kenaikan dalam K$, maka ∆θ"τ 0.000#&K$"s,

atau !,&K$"h.

+. *eorang yang melakukan kerja +isik mengeluarkan panas sebesar !00. 'ia

mempunyai luasan tubuh !. m&. erja yang dilakukan di ruangan yang bersuhu &)K$

dan E3 /0. ecepatan udara 0.# m"s. 3itunglah produksi keringat yang dihasilkan.

Jawab : 'ari gambar <<<.!, temperature kulit sekitar ##K$, jika hr dan hc masing-masing

adalah "m&, maka panas yang dilepaskan adalah ' c 0A ' r 0A ) 1##−&)2 4&"m&

6"( !00"!. //"m&. 6erbedaan harus dilakukan untuk membedakan antara ( untuk

radiasi dan ( untuk konveksi. Jika e+isiensi adalah &/, metabolisme adalah : //"0.&/

&&0"m&. Basal metabolisme sekitar /0"m&, jadi totalnya &90 "m&. Jika suhu tubuh

konstan maka ∆ ' 0

'e &90 − 4& − 4& − // − 0 !#! "m&.

'ari tabel /, saturated vapour pressure untuk kulit bersuhu ##K$ adalah /000 6a, dan

vapour pressure untuk ruangan adalah ##/4 untuk E3 /0. Maksimum untuk nilai 'e

adalah : 'e ma 0.! v 0.# 1 /.!0# − !.9 !0#2

ntuk v 0.# m"s dan 'e, ma &#0"m&

'e0'e, ma. !#!"&#0 0./9

'ari persamaan #./.

η !.##− 0.94 √0,/9 0.94

maka ' e " l η

!#!"1&40 . 0992 0.09 g"1sm&2 atau 444 g"h.

3. Metabolisme tubuh seseorang dikarenakan kerja tertentu sebesar #00 . 6anas yang

dikeluarkan melalui radiasi dan konveksi sebesar &40. Berapa e+isiensi panas yang

terjadi ketika keringat muncul dan berapa besar besarnya keringatP ecepatan udara

sebesar 0.# m"s. *uhu udara sebesar &0K$ dan suhu permukaan kulit sebesar #0K$.



'artial pressure di permukaan kulit 4&00 F"m& dan di suhu lingkungan sebesar &#00

F"m&.

' e ,ma. 0,&. 0,#0,# 14&00 − &#002 &)/ "m&

3anya #00 − &40 )0 yang perlu dibuang oleh tubuh, untuk luasan tubuh seluas

!.m&, rasio ' e " ' e ,ma. adalah :

)0"1&)/ !.2 0.!#, hal ini memberikan η !, kemudian

11#00 -&402"&402 ! 0.0&4 g"s

I*. T#ANSFE# 'ANAS DI BANGUNAN

I*.1. 'erl/n4a K/l"- Bang/nan (En&lo/re)

I *alah satu ciri khas dari bangunan adalah dia mempunya pembatas 1kulit2 yang

membatasi dirinya dengan lingkungan.

I 7ungsi dari kulit hampir sama dengan +ungsi bangunan, diantaranya adalah

mengatur panas, udara, uap, air hujan, suara, api serangga, dan juga akses

I Bisa diringkas bahwa +ungsi dari kulit adalah mengontrol aliran massa dan energi

I Mengatur microclimate

I*.+. Se,"la -en-ang al"ran ana

I 6anas adalah bentuk energi, seperti cahaya dan bunyi

I Temperature adalah ukuran besarnya panas.

I 6anas mengalir dari tinggi ke rendah

I Besarnya aliran 1 flow rate2 tergantung pada : 6erbedaan temperature, tipe material

dan model dari aliran

I Tipe aliran panas ada beberapa macam yaitu steady state vs dinamik atau satu,

dua, atau tiga dimensi

I Model aliran ada konduksi, konveksi dan radiasi

6roses trans+er panas yang ada di bangunan seperti yang terlihat di gambar <C.!. meliputi

a. Trans+er panas konduksi dalam bahan-bahan material melewati dinding,

atap dan lantai.



b. Eadiasi sinar matahari melewati kaca jendela

c. <n+iltrasi dari udara luar dan antar kamar di dalam rumah

d. 6elepasan panas dan air dari penerangan, alat masak dan penghuni dalam

rumah

e. 6emanasan, pendinginan dan dehumidi+ikasi oleh 3C($ dalam rumah.

Gaar.I*.1 proses trans+er panas di dalam bangunan

1Modeling method +or energy building2

I*.3. Tran7er ana a!a ag"an ang/nan 4ang -"!a, -e/ &aha4a

Trans+er panas yang terjadi pada bagian yang tidak tembus cahaya seperti dalam gambar

<C.&. adalah sebagai berikut :

• 'alam ruangan terjadi trans+er secara konveksi dan radiasi antara dinding bagian

dalam dan ruangan

• 'i dalam material, terjadi trans+er konduksi dalam bagian yang padat dan

kombinasi antara radiasi, konduksi dan konveksi dalam bagian yang berisi udara.

• *isi dalam material yang berisi udara juga merupakan gabungan antara radiasi,

konveksi dan konduksi.

• 'isisi luar dinding terjadi proses radiasi dan konveksi.

Trans+er panas konduksi



I (liran panas karena kontak langsung

I Molekul yang bervibrasi

I 'ominan pada benda padat

I onduktansi adalah si+at bawaan dari bahan, mencerminkan seberapa mudah

panas dapat melalui bahan yang bersangkutan.

I *ebaliknya #5value adalah mencerminkan seberapa bagus lapisan tsb dapat

menahan panas

ntuk kebanyakan kasus, perbedaan temperature konstan digunakan untuk mengukur

perpindahan panas secara linear. 6anas yang melewati material bangunan yang homogen

dirumuskan dengan :

14.!.2

'imana 6 7 dan 6 8 adalah temperature di dua sisi bangunan, d adalah ketebalan bahan dan

λ adalah konduktivitas termal bahan.

6erhitungan heat trans+er di dalam dan di luar dinding biasanya dilakukan dengan rumus

sederhana berikut :

14.&.2

'imana #i dan #e adalah internal dan ekternal tahanan permukaan 1kombinasi dari e+ek

trans+er panas radiasi dan konveksi2, 6 rs adalah temperatur udara kering di dalam dinding

1kurang lebih merupakan rata-rata dari temperatur radiasi dan temperatur udara2, dan 6 e

adalah temperatur udara luar. *ebagai standar perhitungan tahanan permukaan dianggap

tetap 1 fi.ed value2, #e 0.04 m&" dan #i 0.!# atau 0.!) m&" 1tergantung pada

situasi2. 6enggunaan nilai yang tetap ini jelas merupakan penyederhaan dari +enomena

+isik yang riil. Tabel di bawah ini memberikan gambaran lebih rinci tentang nilai dari

konduktivitas termal bangunan.

Thermal conductivity 1λ2 dan tentunya juga tahanan bervariasi tergantung pada :

I Tipe material

I 'ensitas dan rongga



I onten air"kelembaban

I ombinasi udara dan material

Beberapa nilai λ dari bahan bangunan di <ndonesia sbb:

Tabel 4.!.ondukti+itas termal bahan bangunan di <ndonesia

Naa Bahan N"la" Kon!/,-""-a Kalor

Beton !&/0

Bata !!/0

aca !0/0

ayu !&/0

7iberglass !!/0

?6* !0/0

6arameter yang juga penting dalam bangunan adalah kapasitas termal. 3al ini

mengindikasikan kemampuan material dalam menyimpan panas. Filai ini diberikandalam c 1J"kg2 dan juga ρ 1kg"m#2. 'alam hubungannya dengan spesi+ik kapasitansi

maka nilai yang paling umum dari material bangunan adalah antara !000 sampai dengan

&000 J"kg.

Gaar I*.+. 6roses trans+er panas di dinding bangunan



Gaar I*.3. Cariasi dari kondukti+itas termal polyurethane sebagai +ungsi suhu

Tabel 4.&.6arameter termal bahan-bahan bangunan1*umber Building 3eat Trans+er, &00#2



onduktivitas termal tidaklah merupakan nilai yang tetap, tetapi berubah-ubah

berdasarkan suhu. Gaar I*.3 memberikan gambaran perubahan nilai λ terhadap

berubahnya suhu. 6erlu juga dicatat bahwa banyak industri konstruksi sangat

memperhatikan nilai λ dibandingkan dengan densitas panas ataupun panas spesi+ik. %leh

karena itu sangat banyak prosedur yang muncul dalam rangka menghitung nilai spesi+ik

dari lamda ini.

Filai λ dari bahan material bangunan harus bisa ditentukan dengan akurasi yang

besar, misalnya nilai λ 0.0#0 harus bisa diukur ketimbang nilai 0.0&/"m.

6entingnya perhitungan nilai dan tahanan termal

6entingnya penentuan nilai ini dalam aplikasi praktisnya adalah sebagai berikut :

• ntuk perhitungan tingkat isolasi termal bangunan dan perhitungan kebutuhan

energi 1banyak negara telah menetapkan standar nilai untuk parameter di atas2

• 6erhitungan dan prediksi kenyamanan termal di waktu musim dingin dan panas.

• 6erhitungan resiko kondensasi dan pertumbuhan jamur.

3al yang paling dominan adalah memang perhitungan nomer !.

6erhitungan total nilai dilakukan dengan rumus seperti berikut :



14.#.2

'imana #6 tahanan termal total

#i dan #e internal dan eternal tahanan permukaan

Σ 1d"λ2 jumlah dari semua tahanan masing-masing komponen

Σ # 9 jumlah dari tahanan udara dan lainnya yang tidak homogen

$ontoh perhitungan nilai

'inding bangunan tersebut merupakan seri dari beberapa bahan sebagai berikut :

(luminium E 0.!! m& K"

&00 mm concrete ringan E 0.#/ m& K"

;0 mm fiberglass E &.&; m& K"

!&.9mm gypsum E 0.0 m& K"

I Juga perlu diperhatikan adanya lapisan tipis udara di dalam dan di luar ruangan.

I (sumsikan di luar udara bergerak dengan kecepatan !& km"hr di waktu summer

E 0.044 dan di bagian dalam E0.!&

6enggunaan sangat penting dan dominan pada perhitungan steady state, ketika

perhitungan lebih detil dibutuhkan, yatu pada perhitungan dinamis, maka parameter ρ

dan c sangat dibutuhkan. (pakah dengan demikian, dibutuhkan perhitungan sangat detil

terhadap dua parameter ini, ternyata tidak begitu mendesak dengan dua alasan.

!. 'ensitas material building pada kebanyakan kasus sudah banyak diketahui

dengan baik dan pasti, dalam kasus yang benar-benar membutuhkan pengukuran,

pengukuran juga tidak terlalu sulit.

airfilmindoor gypsuminsulationconcrete siding airfilmoutdoor # # # # # #:

−− +++++

=!

; m : °==

+++++= ."##.0

;;.&

!

!&.00:.0&;.&#/.0!!.004.0

! &



&. *pesi+ik panas pada bahan bangunan tidak terlalu banyak variasi nilainya. *ecara

praktis, nilai-nilai yang ada dalam banyak tabel dan standar sudah mencukupi,

dan keadaan yang lain tidak banyak mengubah nilai itu.

I*.5. Tra7er ana elal/" ,a&a

Trans+er panas yang terjadi di jendela yang tembus cahaya meliputi :

!. Ee+leksi, absorpsi dan transmisi dari direct atau di++use radiasi sinar

matahari

&. onduksi dan konveksi sinar matahari yang masuk ke ruang dalam

#. onduksi dan konveksi yang terjadi kerena perbedaan temperatur di

dalam dan di luar.

arena kaca yang digunakan dalam bangunan biasanya tipis, dan konduktivitas termal

dari kaca biasanya sangat tinggi bila dibandingkan dengan bahan yang lain, maka tahanan

termal dari kaca biasanya di abaikan untuk menyederhanakan perhitungan.

6ersamaan menghitung untuk radiasi sinar matahari yang masuk melalui kaca adalah

sebagai berikut :



Q ( *$ *$L 14.4.2

Q radiasi panas yang masuk ke dalam ruangan

( total luas kaca m&

*$ shading /oefisien 1tidak berdimensi2

*$L solar cooling load factor "m&

3al-hal yang berkenaan dengan nilai *$ dan *$L akan dibahas lengkap pada bagian

perhitungan beban pendinginan.

*I.6. 9on-oh e!erhana erh"-/ngan hea- -ran7er !" ang/nan !/a !"en"

!. 3itunglah suhu di dalam ruangan Jika suhu di luar #/K$ dan suhu tanah !/K$

Transmisi panas dari luar ke dalam ruang adalah :

Qo-i Li! 1to− ti2 R Li& 1to− ti2 R Li# 1to− ti2

0. l #.0 1#/− ti 2 R 0. l 4.0 1#/− ti 2 R &./ l #.0 1#/− ti 2

!#.! l 1#/− ti 2 .........................1!2

Transmisi panas dari ruang ke dalam tanah

Qi-tn Li-tn 1ti − ttn2

0.9 l 4 1ti −!/2

&. l ti − 4& l ...........................1&2

'engan prinsip kesetimbangan panas :

Maka 1!2 1&2

!#.! l 1#/− ti 2 &. l ti − 4& l

/00,/ !/.; ti

-" 3+.5? C9



&. 'engan mengasumsikan prinsip perpindahan panas yang tetap seimbang 1 steady state2,

hitunglah suhu ruangan untuk teras 1 sun space2 dan basement .

'iketahui :

I *uhu diluar #00 $

I *uhu ruang dalam 1interior2 &&0 $

I *uhu e+ekti+ tanah !/0 $

(sumsikan panjang bangunan

Sun-space (-era)

Transmisi panas dari ruang interior ke sun5space

Q i S sp L i S sp 1ti S tsp2

#.00 #.0 1&& S tsp2

; 1&& S tsp2

!; S ;tsp --------------------------1!2

Transmisi panas dari basement ke sun5space

Q bsment S sp L bsment S sp 1t bsment S tsp2

&.00 0.9 1t bsment S tsp2

!.41t bsment S tsp2

!.4t bsment S !.4tsp ---------------------- 1&2



Transmisi panas dari sun5space ke udara luar

Q sp S o L sp S o! 1tsp S #02 R L sp S o& 1tsp S #02

#.00 &./ 1tsp S #02 R &.00 0.# 1tsp S #02

9./1 tsp S #02 R 0.) 1 tsp S #02

.!tsp S &4# --------------------------1#2

1!2 R 1&2 1#2

!; S ; tsp R !.4t bsment S !.4tsp .!tsp S &4#

44! S !./tsp R !.4t bsment 0 ------------------------142

Baeen-

Transmisi panas dari indoor ke basement

Q i S bsment L i S bsment 1ti S t bsment2

/.000.9 1&& S t bsment2

#./1&& S t bsment2

99 S #./t bsment ---------------------------1/2

Transmisi panas dari sun-space ke basement

Q sp S bsment L sp S bsment 1tsp S t bsment2

&.00 0.9 1tspt S t bsment2

!.41tsp S t bsment2

!.4tspt S !.4t bsment ------------------------1)2

Transmisi panas dari basement ke tanah

Q bsment S tn L bsment S tn! 1t bsment S ttn2 R L bsment S tn& 1t bsment S ttn2

1#.00 R#.002U 0./ 1t bsment S !/2 R 9.00 0.9 1t bsment S !/2

# 1t bsment S !/2 R 4.; 1t bsment S !/2

9.;t bsment S !!./ ------------------------192

6ersamaan 1/2 R 1)2 192

99 U S #./t bsment R !.4 Utsp S !.4t bsment 9.; Ut bsment S !!./ U



!;/./ UR !.4 Utsp S !&.t bsment 0 ----------------------- 12

142 V U U U U44! S !./ tsp R !.4 t bsment 0 ------------------1;2

12 V U U U U U!;/./ R !.4 tsp S !&. t bsment 0 ----------------1!02

t bsment 1!./ tsp − 44!2 " !.4 -------------------- 1!!2'ari persamaan 1;2 masukkan persamaan 1!!2 ke 1!02

&9#.9 R !.;) tsp S &#). tsp R /,)44. 0

&#4.4 tsp /,;!./

tsp +6.+C9

Jadi suhu di teras +6.+C9

Jadi suhu di basement 1?C9

*. *ENTIASI

*.1. Beeraa !e7"n"" er,a"-an !engan en-"la".

Beberapa de+inisi tentang ventilasi yang penting untuk diketahui terlebih dahulu

diantaranya adalah

• Centilasi adalah proses dimana udara bersih dimasukkan ke dalam ruangan untuk

mengganti udara kotor.

• Tujuan utamanya adalah untuk menjamin ketersediaan udara segar, juga untuk

menurunkan suhu di ruangan.



• Centilasi alami adalah proses penyediaan dan penggantian udara dengan proses

alami, yaitu dengan mengandalkan misalnya jendela, ventilator. 6roses ini

bergantung sepenuhnya pada perbedaan temperatur atau perbedaan tekanan.

• Centilasi alami yang dikontrol adalah pergantian udara melalui bukaan yang

spesi+ik misalnya jendela, pintu dan saluran ventilasi dengan mengunakan energi

alami, yaitu perbedaan tekanan atau perbedaan suhu. 3al ini biasanya bisa

dikendalikan dalam tara+ tertentu oleh penghuni

• <n+iltrasi adalah aliran udara yang tidak bisa dikontrol yang melewati

lubang"saluran lain atau bocoran yang juga terjadi karena angin, perbedaan

tekanan dan temperature. Berbeda dengan ventilasi, in+iltrasi tidak bisa

dikendalikan dan kurang diinginkan oleh penghuni, tetapi meskipun demikian

in+iltrasi biasanya adalah sumber ventilasi utama di sebuah rumah.

• Centilasi mekanis atau forced ventilation adalah proses pergantian udara dengan

menggunakan mesin, misalnya +an. Biasanya digunakan untuk untuk

mensuplai"mengeluarkan udara atau membuat seimbang antara masukan dan

keluaran. (da beberapa kasus dimana ventilasi jenis ini sangat vital, misalnya di

industri, pertambangan, tunnel-tunel bawah tanah dan sebagainya.

*.+. T/2/an en-"la"Menjaga kenyamanan dan kesehatan adalah dua kunci dari ventilasi dalam bangunan,

untuk mencapai hal tersebut maka sistem ventilasi harus memenuhi beberapa kriteria:

I Mampu memenuhi udara " oksigen sesuai dengan kebutuhan tubuh manusia

1minimum 0.& l"s"orang untuk berna+as2>

I Mampu memenuhi oksigen untuk kebutuhan indutri, pertanian dan sebagainya

misalnya di ruang pembakaran dan ruang mesin.

I Mampu mengeluarkan hasil respirasi 1$o&, uap air dsb2 dan juga bau dari tubuh

manusia atau hewan, termasuk mampu menghilanglan asap rokok.

I Mampu mengeluarkan at-at kimia berbahaya yang keluar dari material

bangunan>

I Mampu mengeluarkan panas yang dibangkitkan oleh manusia, penerangan dan

beberapa alat keperluan rumah>



I Mampu menciptakan sensasi angin sehingga tercipta keadaan segar dan nyaman

1biasanya dengan kecepatan 0.! sd 0.# m"s2.

*.3. Daar>!aar en-"la" ala"

(gar udara bisa masuk ke dalam rumah dan keluar lagi maka dibutuhkan

perbedaan tekanan antara di dalam dan di luar rumah. Tahanan akan mempengaruhi

besarnya debit aliran udara. *ecara umum ventilasi dan in+iltrasi di sebabkan karena

perbedaan tekanan yang terjadi diantara sekat-sekat bangunan. 6erbedaan tekanan

disebabkan karena:

• (ngin 1atau wind effect 2>

• 6erbedaan densitas udara karena perbedaan temperature 1 stac/ or chimney effect 2>

atau

• ombinasi antara angin dan stac/ effect .

Wind Effect

etika udara mengalir karena angin, udara memasuki bukaan di bagian angin

datang 1windward 2 dan akan keluar melalui bukaan di arah angin pergi air 1 leeward 2.

'istribusi tekanan disebabkan karena angin dapat dilihat di gambar berikut.



Gaar *.1. 'istribusi tekanan karena angin

Tekanan angin biasanya positi+ di sisi windward dan negati+ di sisi leeward . emunculan

dan berubahnya angin biasanya tergantung pada :

I ecepatan angin dan arah angin relati+ terhadap bangunan>

I Lokasi dan lingkungan sekitar dari bangunan>

I Model"bentuk bangunan.

*ecara matematis tekanan pada permukaan bangunan dapat di tuliskan sebagai berikut :

'w - 'o -p W ρ vw & 1/.!.2



dimana

'w tekanan rata-rata pada permukaan bangunan 1F"m& or 6a2

'o tekanan statis pada angin 1F"m& or 6a2

vw rata-rata kecepatan angin 1m"s2

ρ densitas udara 1kg"m#2

-p oe+isien tekanan permukaan

Stack Effect

etika terjadi pergerakan udara karena perbedaan temperatur antara luar dan dalam

maka arah aliran udara akan vertikal melewati hambatan yang terkecil. 6erbedaan

temperatur menyebabkan perbedaan densitas udara dan akhirnya menjadikan perbedaan

tekanan. 3al ini akan mendorong udara mengalir.

Biasanya di musim dingin sering terjadi stac/ effect dikarenakan temperatur ruangan

lebih tinggi dari luar, dan akhirnya udara hangat tapi naik ke atas sehingga udara luar bisa

masuk melalui bagian bawah bangunan.

etika tekanan termal berdiri sendiri, maka muncul neutral pressure level (<'=*,

dimana tekanan antara dalam dan luar ruangan sama.

6ada semua level, perbedaan tekanan antara luar dan dalam ruangan tergantung pada

jarak dari F6L dan perbedaan densitas udara dalam dan luar ruangan.

1/.&.2

'imana

's perbedaan tekanan karena stac/ effect 1F"m& or 6a2


g gravitational constant ;.! m"s&

h height of observation 1m2

hneutral height of neutral pressure level 1m2

6 absolute temperature 12 1subscripts i inside and o outside2



*.5.Dea"n !aar *en-"la" Ala"

ntuk mendisain ventilasi alami dibutuhkan pengetahuan tentang kecenderungan arah

aliran angin, strategi dan arah bukaan masuk dan keluar yaitu meliputi jendela, pintu,

ventilator, s/ylights, vent shafts, dan lainnya

Tingkat ventilasi 1>entilation rates2

etika mendisain sistem ventilasi, tingkat ventilasi dibutuhkan untuk

untukmenentukan besarnya ukuran +an, bukaan dan pipa udara. Metode yang bisa

digunakan untuk menghitung tingkat ventilasi diantaranya adalah sebagai berikut :

1a2 Tingkat maimal konsentrasi kontaminan

6ersamaan peluruhan dapat digunakan untuk menggambarkan kondisi steadi-state

dari konsentrasi kontaminan dan tingkat ventilasi:

-i 1 -o 2 ? 0 % 1/.#.2

dimana

-i tingkat maksimum konsentrasi kontaminan

-o konsentrasi kontaminan di luar

? tingkat pembangkitan kontaminan di dalam rumah 1l"s2

% tingkat ventilasi 1l"s2

1b2 6embangkitan 6anas

Tingkat ventilasi dibutuhkan untuk menghilangkan panas dari dalam bangunan

diberikan sbb:

1/.4.2

'imana : 3 panas yang dibangkitkan di dalam rumah 12

% ventilation rate 1l"s2

cp kapasitas panas speci+ic dari udara air 1J"kg.2


6i suhu dalam ruangan 12

6o suhu di luar ruangan 12



1c2 Tingkat pergantian udara 1 Air change rates2

6ada beberapa perhitungan pro+esional ($3 digunakan sebagai dasar perhitungan

ventilasi untuk berbagai macam kebutuhan. Tingkat ventilasi dalam hubungannya dengan

($3 adalah sebagai berikut:

1/./2

'imana

% tingkat ventilasi 1l"s2

> konsentrasi kontaminan di luar rumah

A-3 air change per hour

Eekomendasi ($3 untuk berbagai ruangan

#/angan A9H

8arasi )

'apur &0 - )0

Lavatory 1$2 !/

amar Mandi )

Tempat Boiler !/ - #0

ebutuhan oksigen untuk berbagai keperluan

'engg/naan 6erkiraan jmh penghuniMaimum 1jumlah orang

dalam area !00m& 2

ebutuhanudara luar

1l"s"person2

antor

- antor terbuka 9 !0

- Euang kon+erensi /0 !0

Toko kelontong

- dekat jalan #0 /

- tingkat diatasnya &0 /

6endidikan

- ruang kelas /0

- auditorium !/0 - perpustakaan &0

Eumah sakit

- ruang pasien !0 !#

- ruang operasi &0 !/

*.6. 'an!/an *en-"la" Ala"



• Centilasi alami harus e+ekti+ terlepas dari besar dan arah angin yang biasanya

terjadi, bahkan ketika angin tidak ada sama sekali>

• Bukaan inlet dan outlet seharusnya tidak terganggu oleh object-object

disekitarnya>

• Jendela seharusnya terlepak di bagian tekanan yang berlawanan, hal ini biasanya

akan meningkatkan ventilasi udara>

• 3arus dipastikan adanya jarak verikal diantara dua bukaan untuk menjamin

terjadinya stac/ effect >

• Bukaan pada ketinggian yang sama dan dekat dengan ceiling harus dihindari

karena akan lebih banyak udara yang melewati pada ona berpenghuni>

• ?lemen-elemen arsitektur seperti wingwalls, parapets and overhangs harus

digunakan untuk mendukung udara masuk ke bangunan>

• topography, landscaping , dan sekeliling bangunan harus diman+aatkan untuk

memberikan bangunan semaksimal mungkin mendapatkan angin>

• di hot , humid climates, kecepatan angin harus dimaksimalkan untuk bisa

mendinginkan tubuh dan mencapai kenyamanan termal yang diinginkan>

• ntuk mendapatkan aliran angin, fa@ade bangunan yang panjang, jendela dan

pintu harus diarahkan ke kecenderungan datangnya angin)

•

Jika mungkin, jendela harus bisa di kontrol oleh penghuni>• >ertical shafts and open staircases bisa digunakan untuk meningkatkan dan

membangkitkan stac/ effect >

• Bukaan di dekat tekanan yang netral sebaiknya di kurangi karena hal tersebut

kurang e+ekti+ untuk ventilasi yang di sebabkan oleh termal 1 thermally induced

ventilation2>

• Jika bukaan inlet and outlet hampir sama besarnya, maka ventilasi yang seimbang

dan besar dapat didapatkan.

*.<. Ken!ala *en-"la" Ala"

(plikasi dari ventilasi alami akan sukses apabila semua kendala dapat di atasi, berikut

adalah beberapa kendala dari ventilasi alami:

I endala selama bangunan dalam masa operasi



S Masalah keamanan

S 8angguan dari lingkungan

S 'ebu dan polusi udara

S Solar shading yang menutupi bukaan

S 4raught prevention

S 6engetahuan penghuni atas man+aat terbesar dari ventilasi alami

I endala ketika mendisain bangunan

S Eegulasi keamanan atas kebakaran

S ebutuhan atas proteksi terhadap akustik.

S esulitan dalam mendeteksi pengunaan utama bangunan

S 'esain dari shading, dan daylighting bisa menutup aliran udara luar

S Masalah dengan control otomatis pada bukaan

S esulitan dalam masalah disain yang reliable

I endala yang lain

S $mpact dari arsitektur dan desain envelop

S ondisi indoor yang +luktuati+

S 'esain ventilasi alami membutuhkan lebih banyak kerja, tapi dapat

menekan kerka mekanis dari alat ventilasi.

S Eesiko yang maningkat atas desainer

S Tidak adanya standar yang baku

*I. 'S9#HOMET#I

*I.1.Beeraa Ter"nolog" Daar

I dara lembab : tipikal udara atmos+er yang mengandung sejumlah kecil uap air

1merupakan campuran dari dua gas ideal yaitu udara kering dan uap air2

I dara kering : campuran %& dan F& yang tidak mengandung uap air



I 6hychrometric : berhubungan dengan properties termodinamika dari air yang

lembab dan menggunakan properties tersebut untuk menganalisa kondisi dan

proses yang meliobatkan udara lembab.

I Eange suhu yang dibahas dari −40K$ sampai dengan /0K$

I 4ry5bulb temperature 16db2 : Biasanya disebut juga temperatur udara, adalah

properties dari udara yang biasa, dan paling umum digunakan. etika manusia

menyatakan suhu udara, maka yang dimaksud adalah dry bulb temperature ini.

16db2 dapat diukur dengan menggunakan termometer biasa, dan ini adalah

indikator dari panas 1energi2 suatu udara.

I et5bulb temperature 16wb2 : berhubungan dengan kandungan air di dalam udara.

16wb2 dapat diukur dengan menggunakan thermometer yang dilapisi dengan kain

basah. 16wb2 selalu lebih rendah daripada 16db2, dan dia akan selalu identik

dengan !00 kelembaban relative di udara

I 'ew point : 6dp adalah suhu dimana uap air mulai mengembun dan memisahkan

diri dari campuran, yaitu suhu dimana udara menjadi saturasi penuh, di atas suhu

ini maka uap akan selalu ada dalam udara.

I 3umidity ratio : perbandingan antara masa aktual dari uap air yang ada dalam

udara basah dengan massa udara kering. Biasanya dinyatakan dalam kg"kg

1).!.2

6arameter ini sulit untuk diukur tetapi sangat berguna dalam banyak perhitungan.

*eperti halnya gas ideal, rasio kelembaban dapat juga dituliskan dalam bentuk

partial pressure of water vapor dan total pressure of air .

1).&.2

dengan pw partial pressure of water vapor X6aY dan p adalah total pressure o+

air X6aY.

I elembaban relati+ dari suatu campuran udara-air dide+inisikan sebagai rasio dari

tekanan parsial uap air dalam campuran terhadap tekanan uap jenuh air pada

Y"X ker ing udaraair

a

w /g /g m

m . =

Y"X)&&.0 ker ing udaraair

w

w /g /g p p

p .

−=

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Tekanan_parsial&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Uap_air

http://id.wikipedia.org/wiki/Tekanan_uap

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Tekanan_parsial&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Uap_air

http://id.wikipedia.org/wiki/Tekanan_uap



temperatur tersebut. elembaban relati+ menggunakan satuan persen dan dihitung

dengan cara berikut

1).#.2

elebihan menggunakan parameter ini adalah lebih mudah dalam pengukurannya,

hanya seringkali kita harus mengetahui temperatur juga.

I 3ubungan antara humidity ratio dan relative humidity adalah sebagai berikut :

1).4.2

I Specific volume S 7ungsi dari temperature, tekanan dan kadar kelembaban

1)./.2

I ondisi saturasi dari udara lembab adalah sebagai berikut

1).).2

I Specific enthalpy - terdiri dari dari sensible dan latent heat, ini sangat penting

dalam perhitungan beban pendinginan dan pemanasan

I ?nthalphy dari udara lembab meliputi - enthalpy dari udara kering 1 sensible heat 2

dan enthalpy uap 1latent heat 2. Jadi specific enthalpy dari udara lembab

merupakan total enthalpy dari udara kering dan uap air per kg dari udara kering.

Specific enthalpy dari udara kering

1).9.2

'imana

t adalah temperature udara

- p adalah specific heat capacity dari udara

- p,v adalah specific heat capacity dari uap air

r adalah panas evaporasi dari air pada suhu 0K$

216 p

p

s

w=ϕ

21

21)&&.0

6 p p

6 p .

s

s

−=

ϕ

)&&.021 +

=

.

.

6 p

p

s

ϕ

Y"2X)&&.01).4)! #

air drya /g m . p

6 v

−+=

Y"X21

21)&&.0 air drywater

s

s s /g /g

6 p p

6 p . −

−=

t ch p.= t cr h v p .

,0 +=



I Specific enthalpy dari air

1)..2

I Specific enthalpy dari es adalah

1).;.2

I 'an specific enthalpy dari udara lembab 1unsaturated 2 adalah

1).!0.2

I 'an specific enthalpy dari udara lembab 1 saturated 2 adalah

1).!!.2

I 'an speci+ic enthalpy dari udara lembab yang mengandung es 1saturated2 adalah

1).!&.2

t c . .h w s .21 −=

t c . .h w s .21 −=

.2.211 ii s qt c . .h −−=

2.:).!&/0!1.0!.! t .t h ++=

2##40;.&2112.:).!&/0!1.0!.! −−+++= t . .t .t h s s



Gaar <.1. 8ra+ik 6sikometrik



'e!oan engg/na,an gra7", ",oe-r",

!. Membutuhkan & kuantitas untuk menentukan sebuah posisi

&. 'engan menentukan posisi 1titik2 kita bisa mendapatkan semua kuantitas yang

lain

#. *ebenarnya tanpa chart kita bisa mendapatkan juga dengan menggunakan

perhitungan, tetapi sering kali kita harus menggunakan iterasi.

4. Tekanan harus spesi+ik

/. 8ra+ik tersedia dalam ranah tekanan yang spesi+ik.



8ambar ).#.6hsychrometer

Adiabatic saturation temperatur dapat ditentukan 1pada tekanan atmos+er2 dengan

menggunakan thermometer yang dilapisi dengan kain basah. 'alam gambar 1sling

psychrometer2 <ngat : *ensor kelembaban elektronic sudah banyak tersedia sekarang

'roe>roe '4&hroe-r"&.

a) Sensible cooling

'alam proses ini, jumlah uap air tetap, tetapi temperature turun ketika udara melewati

coil pendingin. ntuk menjaga kelembaban tetap maka coil harus kering dan suhu

permukaannya harus lebih tinggi dari dew point temperatur udara. Jika koil e+ekti+ !00,



maka temperatur udara yang keluar akan sama dengan temperatur koil. *ecara riil

temperatur udara yang keluar akan lebih tinggi suhunya daripada temperatur koil.

Gaar <.5. 6roses sensible cooling 1%−(2

Trans+er panas yang terjadi pada proses ini adalah

1).!#.2

b) Sensible heating

6roses ini sama dengan proses pendinginan sensible dimana udara akan menajdi panas

ketika melewati koil pemanas. 6roses trans+er panas yang terjadi adalah :

1).!4.2

'imana $ pm adalah panas spesisi+ik dari udara lembab 1≈ !.0&!) j"g udara kering2,

dan ma adalah laju aliran masa udara kering 1kg"s2

Gaar <.5. 6roses sensible heating 1%−B2



c. 6endinginan dan 4ehumidification

etika udara lembab didinginkan di bawah temperature dew point -nya dengan

meyentuhkannya ke permukaan yang lebih dingin, ebagian uap air akan mengembun,

hasilnya temperature dan kelembaban akan turun. <ni adalah proses tipikal dari ($.

6roses tersebut dapat di rumuskan dalam rumus konservasi energi sebagai berikut :

1).!/.2

Gaar <.6. 6roses 6endinginan dan 4ehumidification 1%−$2

'engan menggunakan persamaan energi balance :

1).!).2'ari dua persamaan di atas beban pada cooling coil Qt dapat ditulis :

1).!9.2

Bagian kedua dari ruas kanan biasanya bernilai sangat kecil jika dibandingkan dengan

yang lain maka persamaan menjadi lebih sederhana :

1).!.2

6endinginan dan dehumidification melibatkan dua proses trans+er panas, yaitu latent dan

sensible heat trans+er, oleh karena itu total panas latent dan sensibel 1%t, %l dan %s2 dapat

ditulis :

1).!;.2



'engan memisahkan total trans+er panas dari cooling coil kita bisa menggunakan

parameter baru yaitu *37 1 sensible heat factor 2, yaitu rasio panas sensible terhadap total

trans+er panas.

1).&0.2

Filai *37 sebesar 0.9/ sampai dengan 0. sangat umum di lokasi panas dan kering. 'i

daerah lembab seperti <ndonesia, nilai tersebut bisa mencapai 0.).

'apat dilihat pada gambar )./. bahwa proses %-$ diberikan dengan

1).&!.2

'ari de+inisi *37 kita bisa kembangkan :

1).&&.2

'ari dua persamaan diatas, kita bisa menulis slope dengan rumus :

1).&#.2

ita bisa lihat bahwa slope dari proses tersebut merupakan +ungsi dari *37. Jadi kita bisa

menggambar di psikrometrik chart manakala titik awal dan *3+ diketahui. 'alam

beberapa psikrometrik chart nilai *37 dicantumkan.

Gaar <.<. 6sychrometric chart dengan *37 protractor.



'alam kondisi riil udara yan keluar dari koil selalu lebih tinggi suhunya dibandingkan

dengan suhu koil disebabkan karena pembentukan boundary layer di permukaan coil dan

juga karena variasi suhu sepanjang koil. ntuk itu kita de+inisikan by5pass factor 1B672

1).&4.2

'apat dilihat bahwa semakin besar B67 maka semakin besar pula perbedaan suhu antara

udara outlet dan suhu koil. etika B67!, maka tidak ada proses cooling atau

dehumidification sama sekali. B67 dapat ditingkatkan dengan menambah jumlah row di

koil, mengurangi kecepatan angin atau mengurangi fin pitch.

d. 6emanasan dan 6elembaban

*elama musim dingin biasanya sangat dibutuhkan kondisi ruangan yang panas sekaligus

lembab. 3al tersebut biasanya diselesaikan dengan sensible heating kemudian diteruskan

dengan penyemprotan uap air melalui nozzle.

Gaar <.=. 6roses pemanasan dan pelembaban

esetimbangan masa dari uapa air pada kontrol volume, menghasilkan persamaan :

1).&/.2

'imana ma adalah mass flow rate dari udara kering

'ari kesetimbangan energi

1).&).2



'imana Qh adalah panas yang disuplai melalui koil pemanas dan hw adalah entalpi dari

uap. arena proses ini juga melibatkan pertukaran panas danm massa secara simultan,

maka kita dapat mende+inisikan *3$ pada proses ini seperti pada proses cooling dan

dehumidification.

e. $ooling dan 3umidi+ication

'alam proses ini temperatur udara turun dan kelembabannya naik. 3al ini bisa

dilakukan dengan menyemprotkan air dingin pada aliran udara. *uhu air haruslah lebih

rendah daripada dry bulb temperature tetapi harus lebih tinggi dari pada temperatur dew

point , untuk mencegah kondensasi (6 dpt B6 wB6 o *

Gaar <.?. -ooling and humidification

'alam proses ini terjadi trans+er panas sensible dari udara ke air, dan trans+er panas

latent dari air ke udara. %leh karena itu total trans+er panas tergantung pada temperatur air. Jika temperature air yang di semprotkan sama dengan temperature udara wet bulb,

maka trans+er panas menjadi nol. Maka trans+er panas sensible dari udara ke air akan

sama dengan trans+er panas latent dari air ke udara. 6roses ini akan banyak ditemui di

banyak kasus, misalnya evaporatif cooler , cooling tower dan sebagainya.

+. 6emanasan dan de-humidi+ikasi

6roses ini bisa dicapai dengan menggunakan hygroscopic material, dimana bisa

menyerap uap air dari udara lembab. Jika proses ini secara termal terisolasi, maka entalpi

udara dijaga konstant, sebagai hasilnya tempertur udara naik sebagai akibat dari

kelembaban yang turun. 3igroscopic material dapat terbuat dari solid atau li@uid. 6roses

yang terjadi biasanya secara e.othermic, sebagai akibatnya panas akan di hasilkan dan

ditrans+er ke udara.



Gaar <.@. Eeaksi dehumidi+ikasi secara kimia.

g. 6encampuran udara

Mencampur udara dari kondisi yang berbeda biasanya terjadi di banyak proses

termasuk ($. Tergantung pada kondisi asal dari masing-masing udara, proses pencampuran dapat terjadi dengan pengembunan atau tanpa pengembunan 1kondensasi2

!. 6roses tanpa pengembunan

Gaar <.10.6roses pencapuran dua udara tanpa proses kondensasi.

ntuk mass balance antara udara dan uap air adalah sebagai berikut :

1).&9.2

ntuk energi balance :

1).&.2

Easio dari panjang garis 1!−#2"1&−#2 sama dengan rasio aliran 1ma&"ma!2

&. 'engan proses tanpa pengembunan

etika udara sangat dingin dan kering bertemu dengan udara panas dan basah,

maka akan ada bagian uap air yang mengembun. Berdasarkan atas hal ini maka rasio



kelembaban pada point # akan lebih kecil dibandingkan di point 4. 'an akan muncul

kenaikan temperatur sebagai akibat dari panas laten proses kondensasi. 6roses ini sangat

jarang terjadi di ($ tetapi biasa terjadi dalam +enomena fog atau frost jika suhu udara

campuran di bawah 0K$.

Gaar <.11.6roses pencapuran dua udara dengan proses kondensasi.



*II. KENAMANAN TE#MA DAN 'E#HITUNGAN

BEBAN 'ENDINGINAN

*II.1.Ken4aanan Teral

I 6hermal comfort adalah kondisi dari perasaan manusia dimana dia merasa

nyaman dengan lingkungannya.

I 6ersepsi tentang kenyamanan termal sesungguhnya adalah sangat individual, oleh

karena itu men-set sebuah parameter termal dimana setiap orang akan merasa

nyaman adalah tidak mungkin, tetap saja ada sejumlah orang yang merasa tidak

nyaman dengan kondisi lingkungan tertentu.

I enyamanan adalah suatu seting lingkungan dimana bagi kebanyakan orang

prosentase dari ketidaknyamanan tidak akan melebihi dalam batasan tertentu.*eting kenyamanan lingkungan biasanya dibantu dengan menggunakan 3C($

I egunaan 3C($ adalah menciptakan kondisi ruangan yang bisa diterima oleh

sebagian besar dari penghuni di dalamnya.

*II.+. Fa,-or>7a,-or 4ang eengar/h" ,en4aanan -eral

I *uhu ruangan

I *uhu permukaan 1 surface2

I elembaban

I (ngin

I 6akaian

I (ktivitas

I 7aktor lain misalnya 1kebisingan, umur, jenis kelamin, kualitas udara, dll2

6enting untuk dicatat :

I enyamanan termal dipengaruhi oleh ketujuh hal di atas, mengubah satu

parameter untuk mempertahankan kenyamanan termal, membutuhkan pengaturan

kembali beberapa +aktor yang lain.

*ekilas mengulang tentang mekanisme tubuh manusia

I Formal temperature core manusia adalah #9K$

I Manusia mempunyai sensor panas dan dingin dalam tubuhnya secara terpisah.



I *ensor panas yang terletak di hypothalamus, mengirimkan sinyal jika suhu tubuh

naik diatas #9K $ kemudian tubuh melakukan aktivitas pendinginan dengan cara

mening/at/an aliran darah dan be/eringat)

I *ementara itu sensor dingin berlokasi di kulit, mengirimkan sinyal ketika

temperatur turun turun dibawah #4K$, kemudian tubuh meresponnya dengan

mengurangi aliran darah dan menggigil)

I ntuk mempertahankan kenyamanan termal maka panas hasil metabolisme tubuh

harus sama dengan panas yang keluar dari tubuh.

Gaar =.1. Batasan kenyamanan termal 1(*3E(?2

'asar (*3E(? standard //

I Eanah temperature dan kelembaban yang diterima manusia

I inter 0.; $lo dan untuk *ummer 0./ $lo

I ntuk aktivitas biasa"duduk, ingat : $1/";217-#&2



!. Temperature

omponen ini adalah yang paling dominan dalam menentukan kenyamanan termal,

beberapa hal yang penting untuk di ingat adalah :

I Menurut <*%99#0 standar, perbedaan suhu antara kepala dan pergelangan kaki

maksimal sebesar #K$

I 'alam sebuah ruangan, penyebab ketidaknyamanan terbesar adalah dinding atas

1ceiling 2 yang hangat dan dinding samping yang dingin

I <*%99#0 standard, dengan menggunakan sepatu standar rumah, pemanasan lantai

maksimal &9K$ untuk tinggal lama, maksimal &;K$ untuk tinggal sebentar, dan

maimal #/K$ untuk suhu udara.

&. elembaban

I Tidak mempunyai e+ek yang signi+ikan pada ona thermal comfort terutama pada

suhu normal dan aktivitas normal

I E3 #0-90 masih diterima untuk orang sehat dan pada suhu &0-&/K$ dengan

pakaian biasa.

I *emakin tinggi aktivitas, maka kelembaban dibutuhkan semakin rendah

#. (ngin

I Biasanya merupakan salah satu yang sering dikeluhkan di dalam ruangan 1barat2

I 'i negara 4 musim, hal ini kurang di senangi, sebaliknya di negara lembab dan

panas sangat disukai.

I 'alam kondisi umum, mengurangi panas tubuh 1dengan evaporasi2

I ecepatan angin sampai dengan 0.&/ m"s tidak terlalu mempengaruhi

kenyamanan termal.

I *ensasi dari angin tergantung dari suhu udara, pada suhu udara yang lebih rendah,

semakin banyak orang yang merasa tidak nyaman dengan angin

I ecepatan angin sampai dengan 0.!/ m"s masih bisa diterima pada suhu yang

dingin dan pakaian ringan

I ecepatan angin sampai dengan 0./ m"s bisa diterima pada aktivitas yang lebih

tinggi



4. 6akaian

I Filai isolasi pakaian : E 0.!// lcl X1m&2"Y < clo 0.!// X1m&2"Y

/. (ktivitas

I Metabolisme adalah energi yang dikeluarkan oleh tubuh dalam berakti+itas dan

merupakan bentuk konservasi dari suhu tubuh

I Metabolisme tidak sama dengan trans+er panas antara manusia dan lingkungannya

I "etabolic rate : tergantung pada aktivitas, di ukur dalam ukuran Met. ! Met

/.& "1m& 'ubois area2

I 'iukur dari rata-rata orang dewasa yang duduk dengan tenang. Eata-rata luas area

orang dewasa adalah A 4 !. m&

I Filai maksimum dari metabolisme : laki-laki sehat umur &0th !& met,

umur #/th !0 met, umur 90th 9 met. (tlit terlatih katika lari jarak jauh : &0

Met. 6erempuan 90 laki-laki

). ualitas dara

Beberapa kemungkinan yang mempengaruhi kenyamanan termal ketika semua

parameter sudah terpenuhi diantaranya adalah :

I 'ebu, asap, dan +umes yang mengakibatkan iritasi pada organ-organ perna+asan.

I ap dan gas dari penguapan bahan-bahan bangunan dan orang.

I Bioaerosol, misalnya virus, bakteri, jamur dan pollen

I onsentrasi %& yang rendah dari ruangan

I (sap rokok, karsinogenic buat perokok pasi+

Langkah penanggulangan

I 'alam desain 3C($ maka harus ada +iltrasi dan fresh air supply.

Level noise

I *uara yang keras tidak sehat, dapat mengganggu perna+asan, tidur dan juga

kemampuan untuk berkonsentrasi ketika memang kerja membutuhkan yang

demikian.

I emungkinan gangguan dari TC radio, 3C($ sistem, pemipaan dll



*II.3. 'erh"-/ngan Bean 'en!"ng"nan

Beban pendinginan adalah panas yang harus dibuang dari ruangan untuk

memelihara kondisi termal yang diinginkan, dua parameter yang biasanya dikontrol

adalah dry bulb temperature dan relative humidity.

Beban pendinginan ruangan yang ada adalah :

I onduksi panas dari luar melalui atap, dinding, dan jendela.

I Eadiasi sinar matahari melalui jendela

I onduksi panas melalui sambungan dinding, ceiling dan lantai

I 6anas internal oleh manusia, lampu, kompor dan alat-alat lain

I dara panas dan lembab yang masuk melalui pintu, jendela dan ventilator.

*emua beban tersebut rata-rata memberikan kontribusi sensible dan latent heat , kecuali

lampu, konduksi panas dan radiasi sinar matahari yang tidak memberikan kontribusi

latent heat.

*alah satu apek yang cukup sulit dalam perkiraan beban pendinginan adalah

perkiraan waktu maksimum beban pendinginan terjadi. Tabiatnya, beban pendinginan

tersebut naik turun dalam rentang jam, hari bahkan bulan dalam satu tahun. *ebagai

contoh, panas yang didapatkan dari atap akan maksimal ketika tengah hari, sementara

panas yang didapatkan dari dinding sebelah timur akan mencapai maksimal pada pagi

hari

*II.5. 9on-oh erh"-/ngan ean en!"ng"nan

Gaar =.+. $ontoh ruang untuk perhitungan beban pendinginan.



I ita akan menghitung beban panas pada ruangan !0!

I (rah jendela menghadap ke barat sehingga akan mendapatkan radiasi maksimal

ketika sore hari, kita asumsikan ketika jam 4 sore

I Lokasi berada di *t.Louis Missouri, luas lantai !#.9 !,# m dengan tinggi #,9 m

I ondisi ruangan yang diinginkan adalah &/,)K$ dry bulb dan /0 relative

humidity

I 'inding yang menghadap ke barat seluas 1#,9 m !#,9m2 bermaterial setebal

&0#,& mm light concrete dengan lapisan aluminium di bagian luar setebal .;

mm dan !&,9 mm lapisan gipsum di bagian dalam

I 'elapan buah jendela double pane 1),4 mm2 dipasang di bagian dinding

aluminium, masing-masing jendela seluas !.& m !./ m

I (tap datar dengan luas !#,9 !.# m terbuat dari concrete !00 mm dengan

lapisan isolasi dan stell dec/ing setebal ;0 mm

I Euangan ditempati dari jam pagi sampai dengan jam / sore oleh ! orang yang

bekerja ringan

I Lampu +lourescent sebesar &!./ "m&

I omputer dan alat-alat yang lain sebesar /.4 "m& ditambah satu biji coffee

ma/er .

I ntuk memudahkan pehitungan kita asumsikan bahwa uang !0! kecuali dinding

sebelah barat dikelilingi dengan ruangan yang suhunya sama dengan ruangan !0!.

$atatan : 3C($ sistem biasanya akan sangat oversized jika perhitungan didasarkan

pada suhu paling ekstrem 1pada kasus musim panas, adalah paling panas2 oleh karena

itu outdoor desain temperature didasarkan pada +rekuensi paling sering. Lihat :

(*3E(? handbook S7undamental.



I 'ata (*3E(? menunjukkan # kolom dry bulb dan wet bulb temperature. (ngka

0.4 menunjukkan bahwa temperatur di *t Louis melebihi #/K$ hanya 0.4

dalam satu tahun. 'emikian juga dengan kolom kedua, angka ! artinya

temperatur yang melebihi #4K$ hanya ! atau sekitar 9.) jam dalam satu tahun,

ketika dry buld #4K$ maka wet bulb temperatur yang paling sering terjadi adalah

&4K$.

I 'alam kasus ini kita akan menggunakan angka #/K$ untuk dry buld dan &/K$

untuk wet bulb.

(. 6anas yang melalui dinding 1 shaded wall2

Q ( ∆T

I 6erhitungan nilai 1overall heat transfer coefficient 2 dan data-datanya

didapatkan dari (*3E(?.

I 'inding bangunan tersebut merupakan seri dari beberapa bahan sebagai berikut :

(luminium E 0.!! m& K"

&00 mm concrete ringan E 0.#/ m& K"

;0 mm fiberglass E &.&; m& K"

!&.9mm gypsum E 0.0 m& K"

I Juga perlu diperhatikan adanya lapisan tipis udara di dalam dan di luar ruangan.I (sumsikan di luar udara bergerak dengan kecepatan !& km"jam di waktu summer

E 0.044 dan di bagian dalam E 0.!&

I 6erhitungan untuk atap juga dilakukan dengan cara yang sama

airfilmindoor gypsuminsulationconcrete siding airfilmoutdoor # # # # # #:

−− +++++

=!

; m : °==

+++++= ."##.0

;;.&

!

!&.00:.0&;.&#/.0!!.004.0

! &

; m : °==

+++++= ."#&#.0

0;.#

!

!).00/4.0&;.&0).004.0

! &



I Maka panas konduksi yang melalui dinding sebelah barat dengan asumsi seharian

tidak terkena matahari adalah :

I Total area untuk dinding adalah luas dinding dikurangi luas jendela. X#.9!#.9mY

S X 1!.&!./2 !4.4 m&Y #).# m&

I Q ( ∆T , Q 0.## #).# 1#/-&/.)2 !!#

B. 6erhitungan konduksi permukaan sunlit

I *ebagian besar dari permukaan bangunan biasanya terpapar sinar matahari.

Eadiasi sinar matahari sama dengan cahaya lampu yang berjalan tegak lurus dan

dapat dire+leksikan dari permukaan yang cerah 1putih2 dan dapat menembus kaca

1transparent surface2

I 6ada waktu cahaya matahari mengenai permukaan sebagian energinya masuk dan

memanasi permukaan dinding. Besarnya cahaya akan maksimum pada sudut

datang ;0 derajat.

I 'inding dan atap mempunyai kemampuan untuk menyimpan energi, oleh karena

itu mampu membuat delai adanya trans+er energi dari luar ke dalam

I *ebuah +aktor yang disebut dengan $LT' 1cooling load temperature different 2

digunakan untuk menghitung adanya heat trans+er dari bagian luar yaitu dinding,

atap dan jendela 1e.terior wall 2. $LT' merupakan +ungsi dari kemampuan bahan

dalam menyimpan panas dan merupakan pengganti ∆T dalam perhitungan

konduksi.

Q ( $LT'

Berikut nilai $LT' dari tembok yang menghadap ke barat dari (*3E(?



I 6erlu diperhatikan nilai $LT' diatas adalah nilai yang telah sesuai dengan asumsi

yang diberikan di depan yaitu : suhu ruangan &/.)K$ suhu maksimum outdoor

#/K$ dan maksimum perbedaan temperature harian !!.9K$, tanggal &! July, 40

lintang utara dan permukaan dinding warna gelap.

I Table dari bebagai macam dinding dan atap, dan juga beberapa +aktor koreksi

untuk aplikasi yang berbeda dapat ditemukan dalam !;;9 (*3E(? 3andboo/C

?undamentals and (*3E(?Ds -ooling and 3eating =oad -alculation 'rinciples

manual.

I 'inding yang kita gunakan di klasi+ikasikan dalam dinding tipe ;, pada jam 4 sore

1jam ke !9 dalam tabel2, $LT' untuk dinding yang menghadap ke barat adalah

!&K$2, ini artinya meskipun perbedaan suhu udara kering aktual cuma ;.4K$ 1#/-

&/.)2, tetapi matahari yang memanasi dinding seolah-olah menambah perbedaan

temperatur menjadi !&K$.

I 6erhatikan bahwa $LT' naik di sekitar setelah siang dan turun di sore hari,

karena panas yang tersimpan akhirnya tertrans+er ke dalam ruangan.



I 'engan menggunakan $LT' 1mengganti ∆T2 maka kita menghitung konduksi

melalui dinding sebelah barat dan atap.

I ntuk dinding mengadap ke barat :

Q 0.## #).# !& !44

I ntuk atap

Q 0.#&# &/0.9 44 #,/)#

9. 6enentuan +aktor pada jendela

I 6enentuan +aktor pada kaca jendela juga sama dengan cara penentuan pada

jendela dan atap. Jendela kaca dalam kasus ini adalah ).4 mm dan udara bebas

diantaranya,. 'i asumsikan jendela tetap fi., tidak bisa buka tutup dengan +rame

aluminium dan thermal brea/ maka -+actor adalah #./) "m&

I Maka besar konduksi untuk buah jendela adalah sebagai berikut :

Q #./) !4.4 9 #/;

I Filai $LT' 9, juga diambilkan dari da+tar (*3E(? untuk cltd glass window

D. Eadiasi matahari melalui kaca

I 6anas terbesar yang masuk melalui kaca adalah melalui radiasi langsung jika

dibandingkan melalui konduksi.

I aca yang double atau bahkan triple memang sangat e+ekti+ untuk menghambat

panas dalam konduksi tapi hal itu tidak punya banyak pengaruh dalam menahan

radiasi

I ntuk membatasi jumlah sinar matahari yang masuk maka akan lebih e+ekti+

menggunakan lapisan penyerap panas, reflective glass, atau internal dan e.ternal

shading .



I 6ersamaan menghitung untuk radiasi sinar matahari yang masuk melalui kaca

adalah sebagai berikut : Q ( *$ *$L

Q radiasi panas yang masuk ke dalam ruangan

( total luas kaca m&

*$ shading koe+isien 1tidak berdimensi2

*$L solar cooling load +actor "m&

I *$L digunakan untuk menghitung rerata besarnya solar radiasi yang masuk ke

dalam ruangan memanaskan ruangan dan melepaskan panasnya dalam bentuk

sensible heat.

I *$L didasarkan atas beberapa variabel yaitu, : arah jendela, waktu dalam sehari,

bulan dan garis lintang. ?mpat variable ini menentukan posisi jendela dalam

hubungannya dengan sudut datang tdd sinar matahari

I 'ua variable yang lain yaitu interior partisi dinding dan tipe dari lantai

menentukan kapasitas dan ruang untuk menyimpan panas. 'ua hal ini akan

menentukan time lag antara radiasi matahari memanasi ruangan dan +urniture dan

waktu dimana panas dilepaskan oleh benda-benda tadi ke dalam ruangan.

I Oang terakhir yaitu shading menentukan besarnya sinar matahari yang masuk

melalui kaca jendela.

I 'alam contoh kita nilai *$L dari kaca 1masuk dalam kelompok (2 bisa

diambilkan dari tabel (*3E(? sebagai berikut



I *$ 1shading coe++icient2 adalah angka yang digunakan untuk memberikan porsi

seberapa banyak sinar matahari masuk melewati jendela luar dan kemudian

masuk ke dalam ruangan.

I Shading coefficient untuk sebuah jendela ditentukan dengan membandingkan

re+lekti+itas kaca bersangkutan dengan standar jendela. *emakin kecil nilai *$

semakin banyak sinar matahari yang di pantulkan keluar oleh jendela.

I 'alam kasus kita jendela adalah dua panel setebal ).4 mm dipasang di panel

alumunium dan +ied. Filai *$ untuk yang demikian adalah 0.94.

I *olar radiasi melalui jendela i.e : Q !4.4 0.94 )0/ )449

Filai yang cukup besar Z

Shading device

I Memasang internal shading , seperti halnya venetian blinds, curtain ataupun

drape dapat mengurangi sinar matahai yang masuk.

I ?+ektivitasnya tergantung pada kemampuannya untuk memantulkan kembali sinar

yang masuk ke dalam ruangan.

I 'emikian juga dengan shading e.ternal seperti overhang , vertical fins, atau

awning dapat mengurangi panas yang masuk ke jendela.

?. 6anas <nternal

I Beban panas internal yang utama adalah manusia, lampu, alat masak, motor dll.

I 'i bawah ini tabel tentang beberapa panas yang dibangkitkan oleh beberapa

peralatan dan manusia.



I 'alam perhitungan ini kita kenalkan konsep $L7 1-ooling load ?actor 2 dimana

konsepnya sama dengan $LT' untuk konduksi dan *$L untuk radiasi sinar yaitu

untuk menghitung kapasitas dari ruangan dalam menyimpan panas.

I 6anas sensible yang dibangkitkan oleh manusia diserap dan disimpan oleh benda-

benda di ruangan. (da waktu jeda antara benda-benda itu mendapatkan panas dan

akhirnya melepaskan panas tersebut kembali sehingga mempengaruhi panas di

ruangan.

I 'alam menghitung panas dari manusia, nilai dari $L7 tergantung pada :

!. ontruksi dinding bagian dalam

&. Tipe dari lantai#. Jumlah jam ruangan dipakai oleh manusia

4. Jumlah jam sejak manusia masuk ke ruangan tersebut.

Tabel $L7



I 'ari tabel kita bisa lihat bahwa satu jam setelah orang masuk ke ruangan, ada

#/ 1! - 0.)/2 dari panas sensible diserap oleh dinding lantai dan +urniture, dan

)/ adalah nilai aktual beban pendinginan dari manusia.

I ita lihat tabel ke arah kanan, dengan semakin lama orang ada dalam ruangan

ternyata dinding, lantai dan +urniture tdak lagi menyerap banyak panas dan benda-

benda itu mulai melepaskan panasnya dari yang di dapatkan sebelumnya.

I *ebagai contoh bila orang masuk pada jam 0 a.m dan bertahan total jam,

sampai dengan pukul !4 1) jam setelah masuk2 ;! dari panas yang dibangkitkan

manusia merupakan beban pendinginan oleh ruangan hanya ; persen yang diserap

oleh permukaan 1dinding lantai atap2 dan +urniture.

I $atatan : Jika suhu ruangan tidak diset pada temperature sama dalam waktu &4

jam, maka nilai $L7 !. ebanyakan ($ dimatikan di malam hari dan

dinaiikkan setting suhunya unytuk mengurangi energi, oleh karena itu biasanya

digunakan $L7 !.

I Jadi nilai beban dari manusia :

*ensible heat : ! 1orang2 9/ ! !#/0

Latent heat : ! // ! ;;0

7. 6anas dari lampu

I 6anas lampu merupakan hal yang sangat signi+ikan, sebagai contoh, sebuah lampu

!&0 watt membangkitkan !&0, yang rata-rata sama dengan panas yang

dibangkitkan oleh rata-rata seorang pekerja kantor.

I *ebagai tambahan, ketika menghitung panas dari flouroscent lights, sebanyak

&0 ditambahkan untuk memperhitungkan panas dari ballast.

I Maka persamaan adalah : Q watts ballast +actor $L7

I 'engan ballast +aktor, !.& untuk lampu +lourescent dan ! ntuk non +luoroscent

I 6erhitungan panas dari lampu adalah :

Jumlah penerangan : &!./ "m&

I Luas lantai : !#.9 !.# &/0.9 m&

I Total energi untuk penerangan &!./ "m& &/0.9 m& /400



I Ballast +aktor : !.& 1lampu +lourescent2

$L7 !.0 karena temperature set point pada malam hari di naikkan

Q /400 !.& !.0 )40

8. 6anas dari peralatan

I (*3E(? juga memberikan beberapa pedoman panas yang dibangkitkan dari

beberapa peralatan rumah tangga.

I -offe ma/er kita memberikan kontribusi panas sebesar !0/0 1 sensible2 dan 4/0

1latent 2

I Juga komputer sebanyak /.4"m& dengan Luas lantai &/0.9 m& maka

menghasilkan panas : !#/4

3. Beban panas karena in+iltrasi

I <n+iltrasi selalu terjadi dalam bangunan kita sehingga, pada kasus ($ maka

in+iltrasi selalu memberikan kontribusi pada beban panas sensible dan latent

karena udara luar biasanya lebih panas dan lebih lembab dari pada ruangan dalam.

I Beberapa methode yang biasa digunakan untuk menghitung adalah

(. (ir $hange Method

I Metode ini paling mudah tetapi pada saat yang sama juga paling tidak akurat.

I 'engan menggunakan metode ini jumlah udara in+iltrasi dihitung dengan rumus :

<n+iltasi 1volume ruang air change rate2 : )0



B. -rac/ "ethod .

Metode ini sedikit lebih komplek dan didasarkan pada rata-rata kuantitas udara

masuk melalui crack disekitar jendela dan pintu ketika kecepatan udara konstant

$. Effective lea/age5area method , juga mempertimbangkan kecepatan angin,

shielding, dan stack e++ect, dan membutuhkan perhitungan yang sangat detail.

I 'engan menggunakan ($3 methode, nilai in+iltrasi adalah :

<n+iltrasi 1;&9.) 0.#2" #)00 0.099 m#"s

'a+tar ($3 untuk in+iltrasi bisa dilihat di tabel berikut :

6erhitungan sensible heat untuk in+iltrasi :

Q* !,&!0 air+low ∆ T

Q* !,&!0 0.099 1#/ S &/.)2 9)

6erhitungan latent heat adalah sebagai berikut :

QL #,0!0 air+low ∆

XQL #,0!0 0.099 1!/ S !02 !,!/;

'engan !&!0 adalah spesi+ik heat udara, #,0!0 adalah latent heat +aktor, ∆ adalah

perbedaan antara design outdoor dan indoor rasio humidity.

$atatan : angka !&!0 dan #0!0 adalah tidak konstant tergantung pada kondisi tertentu

yaitu kondisi &!K$ udara kering pada permukaan laut.

'engan densitas udara !.& kg"m#, panas speci+ic !,004 J"kgK, =atent heat of

water vapor !&,/0# kJ"kg, maka !.& !,004 !,&!0,

*ementara 0.9 1!.& &./0# !000 J"kJ2"!.000 g"kg #0!0



Eesume hasil perhitungan beban panas

Bean 'ana Sen"le a-en-

onduksi melalui atap #/)#

onduksi melalui dinding luar !44onduksi melalui jendela #/;

*olar radiasi melewati kaca )449

Beban orang !#/0 ;;0

Lampu )40

(lat-alat listrik &404 4/0

<n+iltrasi 9) !!/;

TOTA +1<+3 +6@@

*III. KONSE' 'EN9AHAAAN BUATAN DAAM

BANGUNAN



Tujuan secara umum dalam pencahayaan dalam bangunan adalah

I Memastikan keselamatan manusia di dalam rumah

I Memberi +asilitas +isual yang baik sesuai dengan kebutuhan

I Membantu membuat sebuah lingungan yang cocok Aappropriate visual

environment5

*III.1. Beeraa !e7"n"" -en-ang en&aha4aan

Lumen: merupakan satuan flu. cahaya> flu. dipancarkan didalam satuan unit sudut

padatan oleh suatu sumber dengan intensitas cahaya yang seragam satu candela. *atu lu.

adalah satu lumen per meter persegi. =umen 1lm2 adalah kesetaraan +otometrik dari watt ,

yang memadukan respon mata Apengamat standar5. ! watt )# lumens pada panjang

gelombang /// nm.

Efficacy : Beban terpasang, yaitu iluminasi"terang rata-rata yang dicapai pada suatu

bidang kerja yang datar per watt pada pencahayaan umum di dalam ruangan yang

dinyatakan dalam lu""m[.

Perbandingan Efficacy eban Terpasang : Merupakan perbandingan efficacy beban

target dan beban terpasang.

Luminaire: =uminaire adalah satuan cahaya yang lengkap, terdiri dari sebuah lampu atau

beberapa lampu, termasuk rancangan pendistribusian cahaya, penempatan dan

perlindungan lampu-lampu, dan dihubungkannya lampu ke pasokan daya.

Lu! : Merupakan satuan metrik ukuran cahaya pada suatu permukaan. $ahaya rata-rata

yang dicapai adalah rata-rata tingkat lu pada berbagai titik pada area yang sudah

ditentukan. *atu lu setara dengan satu lumen per meter persegi.

Tinggi mounting : Merupakan tinggi peralatan atau lampu diatas bidang kerja.

Efficacy cahaya terhitung : 6erbandingan keluaran lumen terhitung dengan pemakaian

daya terhitung dinyatakan dalam lumens per watt.

"ndeks #uang : Merupakan perbandingan, yang berhubungan dengan ukuran bidang

keseluruhan terhadap tingginya diantara tinggi bidang kerja dengan bidang titik lampu.

Efficacy eban Target : Filai e++icacy beban terpasang yang dicapai dengan e+isiensi

terbaik, dinyatakan dalam lu""m[.



$aktor pemanfaatan 172: Merupakan bagian +lu cahaya yang dipancarkan oleh

lampulampu, menjangkau bidang kerja. <ni merupakan suatu ukuran e+ektivitas pola

pencahayaan.

"ntensitas %ahaya dan $lu! : *atuan intensitas cahaya < adalah candela 1cd2 juga dikenal

dengan international candle. *atu lumen setara dengan +lu cahaya, yang jatuh pada

setiap meter persegi 1m&2 pada lingkaran dengan radius satu meter 1!m2 jika sumber

cahayanya isotropik !-candela 1yang bersinar sama ke seluruh arah2 merupakan pusat

isotropik lingkaran. 'ikarenakan luas lingkaran dengan jari jari r adalah 4\r&, maka

lingkaran dengan jari-jari !m memiliki luas 4\m&, dan oleh karena itu +lu cahaya total

yang dipancarkan oleh sumber !- cd adalah 4\!m. Jadi +lu cahaya yang dipancarkan

oleh sumber cahaya isotropik dengan intensitas < adalah: 7lu cahaya 1lm2 4\

intensitas cahaya 1cd2 6erbedaan antara lu dan lumen adalah bahwa lu berkenaan

dengan luas areal pada mana +lu menyebar !000 lumens, terpusat pada satu areal dengan

luas satu meter persegi, menerangi meter persegi tersebut dengan cahaya !000 lu. 3al

yang sama untuk !000 lumens, yang menyebar ke sepuluh meter persegi, hanya

menghasilkan cahaya suram !00 lu.

Hukum &uadrat Terbalik 3ukum kuadrat terbalik mende+inisikan hubungan antara

pencahayaan dari sumber titik dan jarak. Eumus ini menyatakan bahwa intensitas cahaya

per satuan luas berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumbernya 1pada dasarnya

jari-jari2.

? < " d & 1.!.2

'imana ? ?misi cahaya, < <ntensitas cahaya dan d jarak. Bentuk lain dari

persamaan ini yang lebih mudah adalah:

?! d![ ?& d&[ 1.&.2

Jarak diukur dari titik uji ke permukaan yang pertama-tama kena cahaya S kawat lampu

pijar jernih, atau kaca pembungkus dari lampu pijar yang permukaannya seperti es.

$ontoh: Jika seseorang mengukur !0 lm"m[ dari sebuah cahaya bola lampu pada jarak !

meter, berapa kerapatan +lu pada jarak setengahnyaP

6enyelesaian: ? !m 1d& " d!2[ ] ?& 1!,0 " 0,/2[ ] !0 40 lm"m[

*III.+. en">2en" la/



Lampu 6ijar 18L*2

Lampu pijar bertindak sebagai Gbadan abu-abuD yang secara selekti+ memancarkan

radiasi, dan hampir seluruhnya terjadi pada daerah nampak. Bola lampu terdiri dari

hampa udara atau berisi gas, yang dapat menghentikan oksidasi dari kawat pijar tungsten,

namun tidak akan menghentikan penguapan. arna gelap bola lampu dikarenakan

tungsten yang teruapkan mengembun pada permukaan lampu yang relati+ dingin. 'engan

adanya gas inert, akan menekan terjadinya penguapan, dan semakin besar berat

molekulnya akan makin mudah menekan terjadinya penguapan. ntuk lampu biasa

dengan harga yang murah, digunakan campuran argon nitrogen dengan perbandingan ;"!.

ripton atau ^enon hanya digunakan dalam penerapan khusus seperti lampu sepeda

dimana bola lampunya berukuran kecil, untuk mengimbangi kenaikan harga, dan jika

penampilan merupakan hal yang penting. 8as yang terdapat dalam bola pijar dapat

menyalurkan panas dari kawat pijar, sehingga daya hantar yang rendah menjadi penting.

Lampu yang berisi gas biasanya memadukan sekering dalam kawat timah. 8angguan

kecil dapat menyebabkan pemutusan arus listrik, yang dapat menarik arus yang sangat

tinggi. Jika patahnya kawat pijar merupakan akhir dari umur lampu, tetapi untuk

kerusakan sekering tidak begitu halnya.

$iri-ciri

• ?++icacy S !& lumens"att• <ndeks 6erubahan arna S !(

• *uhu arna - 3angat 1&./00 S &.9002

• mur Lampu S !-&.000 jam

Gaar ?.1. Lampu pijar dan e+isiensi energinya



Lampu Tungsten-3alogen

Lampu halogen adalah sejenis lampu pijar. Lampu ini memiliki kawat pijar

tungsten seperti lampu pijar biasa yang digunakan di rumah, tetapi bola lampunya diisi

dengan gas halogen. (tom tungsten menguap dari kawat pijar panas dan bergerak naik ke

dinding pendingin bola lampu. (tom tungsten, oksigen dan halogen bergabung pada

dinding bola lampu membentuk molekul oksihalida tungsten. *uhu dinding bola lampu

menjaga molekul oksihalida tungsten dalam keadaan uap. Molekul bergerak kearah kawat

pijar panas dimana suhu tinggi memecahnya menjadi terpisah-pisah. (tom tungsten

disimpan kembali pada daerah pendinginan dari kawat pijar S bukan ditempat yang sama

dimana atom diuapkan. 6emecahan biasanya terjadi dekat sambungan antara kawat pijar

tungsten dan kawat timah molibdenum dimana suhu turun secara tajam.

Gaar ?.+. Lampu tungsten-halogen

$iri-ciri• ?++icacy S ! lumens"att

• <ndeks 6erubahan arna S !(

• *uhu arna S 3angat 1#.000-#.&002

• mur Lampu S &-4.000 jam

elebihan

• Lebih kompak

• mur lebih panjang

• Lebih banyak cahaya

• $ahaya lebih putih 1suhu warna lebih tinggi2

ekurangan

• Lebih mahal



• <E meningkat

• C meningkat

• Masalah handling

Lampu Feon

-iri5ciri lampu <eon

Lampu neon, # hingga / kali lebih e+isien daripada lampu pijar standar dan dapat

bertahan !0 hingga &0 kali lebih awet. 'engan melewatkan listrik melalui uap gas atau

logam akan menyebabkan radiasi elektromagnetik pada panjang gelombang tertentu

sesuai dengan komposisi kimia dan tekanan gasnya. Tabung neon memiliki uap merkuri

bertekanan rendah, dan akan memancarkan sejumlah kecil radiasi biru" hijau, namun

kebanyakan akan berupa C pada &/#,9nm dan !/nm. Bagian dalam dinding kaca

memiliki pelapis tipis +ospor, hal ini dipilih untuk menyerap radiasi C dan

meneruskannya ke daerah nampak. 6roses ini memiliki e+isiensi sekitar /0. Tabung

neon merupakan lampu Gkatode panasD, sebab katode dipanaskan sebagai bagian dari

proses awal. atodenya berupa kawat pijar tungsten dengan sebuah lapisan barium

karbonat. Jika dipanaskan, lapisan ini akan mengeluarkan elektron tambahan untuk

membantu pelepasan. Lapisan ini tidak boleh diberi pemanasan berlebih sebab umur

lampu akan berkurang. Lampu menggunakan kaca soda kapur yang merupakan pemancar

C yang buruk. Jumlah merkurinya sangat kecil, biasanya !& mg. Lampu yang terbaru

menggunakan amalgam merkuri, yang kandungannya sekitar / mg. 3al ini

memungkinkan tekanan merkuri optimum berada pada kisaran suhu yang lebih luas.

Lampu ini sangat berguna bagi pencahayaan luar ruangan karena memiliki +itting yang

kompak.



Gaar ?.3. Lampu neon dan e+isiensi energinya

'engaruh suhu

%perasi lampu yang paling e+isien dicapai bila suhu ambien berada antara &0 dan

#0K$ untuk lampu neon. *uhu yang lebih rendah menyebabkan penurunan tekanan

merkuri, yang berarti bahwa energi C yang diproduksi menjadi semakin sedikit> olehkarena itu, lebih sedikit energi C yang berlaku sebagai +ospor sehingga sebagai hasilnya

cahaya yang dihasilkan menjadi sedikit. *uhu yang tinggi menyebabkan pergeseran

dalam panjang gelombang C yang dihasilkan sehingga akan lebih dekat ke spektrum

tampak. Makin panjang panjang gelombang C akan makin sedikit pengaruhnya

terhadap +ospor, dan oleh karena itu keluaran cahaya pun akan berkurang. 6engaruh

keseluruhannya adalah bahwa keluaran cahayanya jatuh diatas dan dibawah kisaran suhu

ambien yang optimal.

$iri-ciri lampu neon

3alo+os+at

• ?++icacy S 0 lumens"att 1gir 37 menaikan nilai ini sebesar !02

• <ndeks 6erubahan arna S&-#

• *uhu arna S apa saja

• mur LampuS 9-!/.000 jam

Tri-+os+or

• ?++icacy S ;0 lumens"att

• <ndeks 6erubahan arna S!(-!B

• *uhu arna S apa saja

• mur Lampu S 9-!/.000 jam



Lampu neon yang kompak

Lampu neon kompak yang tersedia saat ini membuka seluruh pasar bagi lampu

neon. Lampu lampu ini dirancang dengan bentuk yang lebih kecil yang dapat bersaing

dengan lampu pijar dan uap merkuri di pasaran lampu dan memiliki bentuk bulat atau

segi empat. 6roduk di pasaran tersedia dengan gir pengontrol yang sudah terpasang

18782 atau terpisah 1$7F2.

Gaar ?.5. Lampu neon kompak

$iri-ciri:

• ?++icacy S )0 lumens"att

• <ndeks 6erubahan arna S !B

• *uhu arna S 3angat, Menengah

• mur Lampu S 9-!0.000 jam

Lampu *odium

=ampu sodium te/anan tinggi

Lampu sodium tekanan tinggi 136*2 banyak digunakan untuk penerapan di luar ruangan

dan industri. ?++icacy nya yang tinggi membuatnya menjadi pilihan yang lebih baik

daripada metal halida, terutama bila perubahan warna yang baik bukan menjadi prioritas.

Lampu 36* berbeda dari lampu merkuri dan metal halida karena tidak memiliki starter

elektroda> sirkuit balas dan starter elektronik tegangan tinggi. Tabung pemancar listrik

terbuat dari bahan keramik, yang dapat menahan suhu hingga &#9&7. 'idalamnya diisi

dengan enon untuk membantu menyalakan pemancar listrik, juga campuran gas sodium

S merkuri.



Gaar ?.6. Lampu *odium tekanan tinggi

$iri-ciri lampu sodium tekanan tinggi

• ?++icacy S /0 - ;0 lumens"att 1$E< lebih baik, ?++icacy lebih rendah2

• <ndeks 6erubahan arna S ! S &

• *uhu arna - 3angat

• mur Lampu S &4.000 jam, perawatan lumen yang luar biasa

• 6emanasan S !0 menit, pencapaian panas S dalam waktu )0 detik

• Mengoperasikan sodium pada suhu dan tekanan yang lebih tinggi menjadikan

sangat reakti+.

• Mengandung !-) mg sodium dan &0mg merkuri

• 8as pengisinya adalah ^enon. 'engan meningkatkan jumlah gas akanmenurunkan merkuri, namun membuat lampu jadi sulit dinyalakan.

• (rc tube 1tabung pemacar cahaya2 didalam bola lampu mempunyai lapisan

pendi+usi untuk mengurangi silau.



• Makin tinggi tekanannya, panjang gelombangnya lebih luas, dan $E< nya lebih

baik, e++icacy nya lebih rendah.

=ampu sodium te/anan rendah

alaupun lampu sodium tekanan rendah 1L6*2 serupa dengan sistim neon 1sebab

keduanya menggunakan sistim tekanan rendah2, mereka umumnya dimasukkan kedalam

keluarga 3<'. Lampu L6* adalah sumber cahaya yang paling sukses, namun produksi

semua jenis lampunya berkualitas sangat jelek. *ebagai sumber cahaya monokromatis,

semua warna nampak hitam, putih, atau berbayang abu-abu. Lampu L6* tersedia dalam

kisaran !-!0 watt. 6enggunaan lampu L6* umumnya hanya untuk penggunaan luar

ruang seperti penerangan keamanan atau jalanan dan jalan dalam gedung, penggunaan

watt nya rendah dimana kualitas warnanya tidak penting 1seperti ruangan tangga2. alau

demikian, karena perubahan warnanya sangat buruk, beberapa daerah tidak mengijinkan

penggunaan lampu tersebut untuk penerangan jalan raya.

$iri-ciri lampu sodium tekanan rendah

• ?++icacy S !00 S &00 lumens"att

• <ndeks 6erubahan arna S #

• *uhu arna S uning 1&.&002

• mur Lampu S !).000 jam

• 6emanasan S !0 menit, pencapaian panas S sampai # Menit

Lampu ap Merkuri

Lampu uap merkuri merupakan model tertua lampu 3<'. alaupun mereka

memiliki umur yang panjang dan biaya awal yang rendah, lampu ini memiliki e++icacy

yang buruk 1#0 hingga )/ lumens per watt, tidak termasuk kerugian balas2 dan

memancarkan warna hijau pucat. <su paling penting tentang lampu uap merkuri adalah

bagaimana caranya supaya digunakan jenis sumber 3<' atau neon lainnya yang memiliki

e++icacy dan perubahan warna yang lebih baik. Lampu uap merkuri yang bening, yang

menghasilkan cahaya biru-hijau, terdiri dari tabung pemancar uap merkuri dengan

elektroda tungsten di kedua ujungnya. Lampu tersebut memiliki e++icacy terendah dari

keluarga 3<', penurunan lumen yang cepat, dan indeks perubahan warna yang rendah.



'isebabkan karakteristik tersebut, lampu jenis 3<' yang lain telah menggantikan lampu

uap merkuri dalam banyak penggunaannya. alau begitu, lampu uap merkuri masih

merupakan sumber yang populer untuk penerangan taman sebab umur lampunya yang

mencapai &4.000 jam dan bayangan taman yang hijaunya terlihat seperti gambaran hidup.

6emancar disimpan di bagian dalam bola lampu yang disebut tabung pemancar. Tabung

pemancar diisi dengan gas merkuri dan argon murni. Tabung pemancar tertutup di dalam

bola lampu yang berada diluarnya, yang diisi dengan nitrogen.

Gaar ?.<. Lampu uap merkuri

$iri-ciri lampu uap merkuri

• Efficacy S /0 - )0 lumens"att 1 tidak termasuk dari bagian L2

• <ndeks 6erubahan arna S #

• *uhu arna S Menengah

• mur Lampu S !).000 S &4.000 jam, perawatan lumen buruk

• 8ir pengendali alat elektroda ketiga lebih sederhana dan lebih mudah dibuat.

• Beberapa negara telah menggunakan MB7 untuk penerangan jalan dimana lampu

kuning *%^ dianggap tidak pantas.

• Tabung pemancar mengandung !00 mg gas merkuri dan argon. 6embungkusnya

adalah pasir kwarsa.

• Tidak terdapat pemanas awal katoda, elektroda ketiga dengan celah yang lebih

pendek untuk memulai pelepasan

• Bola lampu bagian luar dilapisi +ospor. 3al ini akan memberi cahaya merah

tambahan dengan menggunakan C, untuk mengkoreksi bias pelepasan merkuri.



• 6embungkus kaca bagian luar mencegah lepasnya radiasi C

Lampu ombinasi

Lampu kombinasi kadang disebut sebagai lampu two-in-one. Lampu ini

mengkombinasikan dua sumber cahaya yang tertutup dalam satu lampu yang diisi gas.

*alah satu sumbernya adalah tabung pelepas merkuri kuarsa 1seperti sebuah lampu

merkuri2 dan sumber lainnya adalah kawat pijar tungsten yang disambungkan secara seri.

awat pijar ini bertindak sebagai balas untuk tabung pelepasan yang menstabilkan arus,

jadi tidak diperlukan balas yang lain. awat pijar tungsten digulung dengan susunan

melingkar pada tabung pelepasan dan dihubungkan dalam susunan seri. Lapisan bubuk

+luorescent diletakkan ke bagian dalam dinding lampu untuk mengubah sinar C yang

dipancarkan dari tabung pelepas ke cahaya nampak. 6ada penyalaan, lampu hanya

memancarkan cahaya dari kawat pijar tungsten, dan selama perjalanan sekitar # menit,

pemancar didalam tabung pelepas melesat mencapai keluaran cahaya penuh. Lampu ini

cocok untuk area anti nyala dan dapat disesuaikan dengan perlengkapan lampu pijar

tanpa modi+ikasi.

$iri-ciri lampu kombinasi

• Filainya biasanya !)0

• Efficacy &0 hingga #0 Lm"

• 7aktor daya tinggi 0,;/

• mur 000 jam

Gaar ?.= Lampu kombinasi

Lampu Metal 3alida



3alida bertindak sama halnya dengan siklus halogen tungsten. Manakala suhu

bertambah maka terjadi pemecahan senyawa halida melepaskan logam ke pemancar.

3alida mencegah dinding kuarsa diserang oleh logam-logam alkali.

Gaar ?.?. Lampu Metal 3alida

$iri-ciri lampu metal halida

• ?++icacy S 0 lumens"att

• <ndeks 6erubahan arna S !( S& tergantung pada campuran halida

• *uhu arna S #.000 S ).000

• mur Lampu S ).000 S &0.000 jam, perawatan lumen buruk

• 6emanasan S &-# menit, pencapaian panas S dalam waktu !0-&0 menit

• 6emilihan warna, ukuran, dan nilainya lebih besar untuk MB< daripada jenis

lampu lainnya. Jenis ini merupakan versi yang dikembangkan dari dua lampu

pelepas dengan intensitas tinggi, dan cenderung memiliki e++icacy yang lebih baik

• 'engan menambahkan logam lain ke merkuri, spektrum yang berbeda dapat

dipancarkan

• Beberapa lampu *B< menggunakan elektroda ketiga untuk memulai penyalaan,

namun untuk yang lainnya, terutama lampu peraga yang lebih kecil, memerlukan

denyut penyalaan tegangan tinggi

Lampu L?'

Lampu L?' merupakan lampu terbaru yang merupakan sumber cahaya yang

e+isien energinya. etika lampu L?' memancarkan cahaya nampak pada gelombang

spektrum yang sangat sempit, mereka dapat memproduksi Acahaya putih5. 3al ini sesuai



dengan kesatuan susunan merah-biru hijau atau lampu L?' biru berlapis +ospor. Lampu

L?' bertahan dari 40.000 hingga !00.000 jam tergantung pada warna. Lampu L?'

digunakan untuk banyak penerapan pencahayaan seperti tanda keluar, sinyal lalu lintas,

cahaya dibawah lemari, dan berbagai penerapan dekorati+. alaupun masih dalam masa

perkembangan, teknologi lampu L?' sangat cepat mengalami kemajuan dan menjanjikan

untuk masa depan. 6ada cahaya sinyal lalu lintas, pasar yang kuat untuk L?', sinyal lalu

lintas warna merah menggunakan lampu !0 yang setara dengan !;) L?'s,

menggantikan lampu pijar yang menggunakan !/0. Berbagai perkiraan potensi

penghematan energi berkisar dari & hingga ;#. 6roduk pengganti L?', diproduksi

dalam berbagai bentuk termasuk batang ringan, panel dan sekrup dalam lampu L?',

biasanya memiliki kekuatan &-/ masing-masing, memberikan penghematan yang

cukup berarti dibanding lampu pijar dengan bonus keuntungan masa pakai yang lebih

lama, yang pada gilirannya mengurangi perawatan.

*III.3. Koonen 'en&aha4aan

Luminer" Ee+lektor

?lemen yang paling penting dalam perlengkapan cahaya, selain dari lampu,

adalah re+lector. Ee+lektor berdampak pada banyaknya cahaya lampu mencapai area yang

diterangi dan juga pola distribusi cahayanya. Ee+lektor biasanya menyebar 1dilapisi cat

atau bubuk putih sebagai penutup2 atau specular 1dilapis atau seperti kaca2. Tingkat

pemantulan bahan re+lektor dan bentuk re+lektor berpengaruh langsung terhadap

e+ekti+itas dan e+isiensi fitting . Ee+lektor konvensional yang menyebar memiliki tingkat

pemantulan 90-0 apabila baru. Bahan yang lebih baru dengan daya pemantulan yang

lebih tinggi atau semi-di+usi memiliki daya pemantulan sebesar /. 6endi+usi" 4iffuser

konvensional menyerap cahaya lebih banyak dan menyebarkannya daripada

memantulkannya ke area yang dikehendaki. Lama kelamaan nilai daya pantul dapat

berkurang disebabkan penumpukan debu dan kotoran dan perubahan warna menjadi

kuning disebabkan oleh sinar C. Ee+lektor specular lebih e+ekti+ dimana pemantul ini

memaksimalkan optik dan daya pantul specular sehingga membiarkan pengontrolan

cahaya yang lebih seksama dan jalan pintas yang lebih tajam. 'alam kondisi baru, lampu

ini memiliki nilai pantul sekitar /-;). Filai tersebut tidak berkurang seperti pada



re+lektor konvensional yang berkurang karena usia. Bahan yang umum digunakan adalah

alumunium yang diberi perlakuan anoda 1nilai pantul /-;02 dan lapisan perak yang

dilaminasikan ke bahan logam 1nilai pantul ;!-;/2. Menambah 1atau melapisi2

alumunium dilakukan untuk mencapai nilai pantul lebih kurang -;). Lampu harus

tetap bersih agar e+ekti+, re+lektor optik kaca tidak boleh digunakan dalam peralatan yang

terbuka di industri dimana peralatan tersebut mungkin akan terkena debu.

8ambar .;. Ee+lektor

8ir

8ir yang digunakan dalam peralatan pencahayaan adalah sebagai berikut:

Balas

*uatu alat yang membatasi arus, untuk melawan karakteristik tahanan negati+ dari

berbagai lampu pelepas. ntuk lampu neon, alat ini membantu meningkatkan tegangan

awal yang diperlukan untuk memulai penyalaan.

<gnitors

'igunakan untuk penyalaan awal lampu Metal 3alida dan uap sodium intensitas tinggi.



Gaar ?.10. Tabel jenis-jenis lampu

*III.5. Meran&ang S"-" 'en&aha4aan

Berapa banyak cahaya yang diperlukanP*etiap pekerjaan memerlukan tingkat pencahayaan pada permukaannya.

6encahayaan yang baik menjadi penting untuk menampilkan tugas yang bersi+at visual.

6encahayaan yang lebih baik akan membuat orang bekerja lebih produkti+. Membaca

buku dapat dilakukan dengan !00 to &00 lu. 3al ini merupakan pertanyaan awal

perancang sebelum memilih tingkat pencahayaan yang benar. $<? 1$ommission

<nternational de lD?clairage2 dan <?* 1<lluminating ?ngineers *ociety2 telah menerbitkan

tingkat pencahayaan yang direkomendasikan untuk berbagai pekerjaan. Filai nilai yang

direkomendasikan tersebut telah dipakai sebagai standar nasional dan internasional bagi

perancangan pencahayaan 1Tabel diberikan dibawah2. 6ertanyaan kedua adalah mengenai

kualitas cahaya. 'alam kebanyakan konteks, kualitas dibaca sebagai perubahan warna.



*III. 5. #an&angan en&aha4aan /n-/, "n-er"or

Tahap !: Tentukan penerangan yang diperlukan pada bidang kerja, jenis lampu dan

luminer

6engkajian awal harus dibuat terhadap jenis pencahayaan yang dibutuhkan,

seringkali keputusan dibuat sebagai +ungsi dari estetika dan ekonomi. ntuk pekerjaan

kantor yang normal, dibutuhkan pencahayaan &00 lu.

ntuk ruang kantor yang ber($, dipilih lampu neon #) dengan tabung kembar.

Luminernya berlapis porselen yang cocok untuk lampu yang diletakkan diatas. 6enting

untuk memperoleh tabel +aktor penggunaan untuk luminer ini dari pembuatnya untuk

perhitungan lebih lanjut.

Tahap &: umpulkan data ruangan dalam +ormat seperti dibawah ini



Tahap #. 6erhitungan indeks ruangan.

1.#.2

Tahap 4: 6erhitungan 7aktor 6enggunaan

7aktor penggunaan dide+inisikan sebagai persen dari lumen lampu kosong yang

mengeluarkan cahaya dan mencapai bidang kerja. 7aktor ini bertanggungjawab langsung

terhadap cahaya dari luminer dan cahaya yang dipantulkan permukaan ruangan. 7ihak

pabrik akan memasok setiap luminer dengan tabel $ nya sendiri yang berasal dari

laporan pengujian +otometrik. 'engan menggunakann tabel yang tersedia dari pabrik,

ditentukan +aktor penggunaan untuk pemasangan berbagai cahaya jika pantulan dari

dinding dan langit-langit diketahui, indeks ruangan telah ditentukan dan jenis luminer

diketahui. ntuk peralatan tabung kembar, +aktor pengunaannya adalah 0,)), sesuai

untuk indeks ruangan &,/.



Tahap /: 6erhitungan jumlah +itting yang diperlukan

Eumus yang digunakan dalam perhitungan ini adalah sebagai berikut :

1.42

F Jumlah fitting

? Tingkat lu. yang diperlukan pada bidang kerja

( Luas ruangan 1L 2

7 7lu total 1Lumens2 dari seluruh lampu dalam satu fitting

7 7aktor penggunaan dari tabel untuk peralatan yang digunakan

LL7 7aktor kehilangan cahaya. ehilangan ini disebabkan oleh penurunan

keluaran lampu yang sudah lama dan penumpukan kotoran pada peralatan dan

dinding bangunan.

LL7 Lumen lampu M7 Luminer M7 6ermukaan ruangan M7

Misalnya F &00 !00 & #0/0 0,)) 0, ),&> *ehingga, lampu tabung

kembar nomor ) diperlukan. Jumlah total lampu #)-att adalah !&.

Tahap ): Euang luminer untuk mencapai keseragaman yang dikehendaki

*etiap luminer akan memiliki ruang yang direkomendasikan terhadap perbandingan

tinggi. 6ada metodologi perancangan sebelumnya, perbandingan keseragaman, yakni

perbandingan terang minimum terhadap terang rata-rata dijaga pada 0, dan ruang yang

cocok untuk perbandingan tinggi ditentukan untuk mencapai keseragaman. 'alam

perancangan modern memadukan e+isiensi energi dengan tugas pencahayaan, konsep

yang muncul adalah memberi keseragaman !"# hingga !"!0 tergantung pada tugasnya.

Filai luminer diatas yang direkomedasikan adalah !,/. Jika perbandingan aktual lebih

dari nilai yang direkomendasikan, keseragaman pencahayaan akan menjadi lebih kecil.

$ontoh untuk peralatan yang pantas, mengacu ke gambar !&. Luminer yang lebih dekat

ke dinding besarnya harus setengah atau lebih kecil dari jarak spasi.

• Jarak spasi antara luminer !0"# #,## meters

• Tinggi mounting &,0 m



• 6erbandingan jarak spasi terhadap tinggi #,##"&,0 !,))

• Filai ini mendekati batas yang ditentukan, jadi diterima.

(kan lebih baik bila memilih luminer dengan *3E yang lebih besar. 3al ini akan

mengurangi jumlah peralatan dan beban pencahayaan yang terhubung.

*III.6. T"ng,a- 'en&aha4aan ang D"re,oen!a",an Un-/, Beraga" T/ga

Keg"a-an o,a"

6encahayaan minimum untuk seluruh interior yang bukan untuk pekerjaan, telah

disebutkan sebesar &0 Lu 1eer-" a!a IS 3<5<2. 7aktor sekitar !,/ merupakan

perbedaan terkecil yang cukup berarti pada e+ek pencahayaan subjekti+. %leh karena itu

direkomendasikan skala pencahayaan berikut. 'etail untuk standar ini ada dalam

lampiran.



I. DISAIN 'EN9AHAAAN AAMI

I 4aylight mempunyai dua komponen yaitu cahaya matahari 1 sunlight 2 dan cahaya

langit 1 s/ylight 2. *ebagian besar dari desain pencahayaan alami berusaha untuk

mendapatkan cahaya matahari.I 6ada siang hari yang cerah besar cahaya sebesar !00000 lumen dapat mengenai

luasan sebesar ! m& yang berarti besarnya illuminasi sebesar !00000 lu. Jika

e+isiensi pencahayaan alami sebesar !00 maka dengan itu akan sangat cukup

untuk menerangi ruangan sebesar !00m& dengan illuminasi sebesar !000 lu.

I Tantangan dari pencahayaan alami sebenarnya adalah meningkatkan e+isiensi,

atau dengan kata lain meminimalkan area tangkapan cahaya. Tidak ada

pencahayaan alami yang mempunyai e+isiensi !00

I 6encahayaan alami dikatakan sukses dengan dua hal yaitu dengan

memaksimalkan level pencahayaan di dalam ruangan dan juga mengoptimalkan

kualitas peneragannya. Jadi tidak melulu bicara masalah banyaknya cahaya yang

masuk, banyak cahaya bisa tidak menyehatkan 1glare2

I *atu kata kunci untuk pencahayaan alami adalah control yaitu pengontrolan

tingkat pencahayan, arah dan distribusinya.

I.1. Mo!el en&aha4aan ala"

*ecata garis besar pencahayaan alami dibagi menjadi &

I tangkapan atas 1 contoh skylight2

I tangkapan samping 1contoh jendela2

*idelighting system

I *ebagian besar dari desain ini saat ini adalah untuk mengatasi problem dari

ketidakseimbangan distribusi cahaya yang dihasilkan dari jendela tradisional.

I Sidelighting akan e+ekti+e manakala bisa mengurangi cahaya yang berlebih di

dekat jendela dan memberikan lebih cahaya ke dalam ruang

I $ontoh dari desain ini adalah pemberian lightshelves, prisms atau mirrored

louvers yang mampu memantulkan cahaya dari samping jendela ke arah lebih

dalam.



'endela

I Jendela tradisional cenderung membentuk area terpapar sinar di sekitarnya dan

dimmer di bagian sisanya lebih-lebih ketika ruangan cukup dalam.

I 'istribusi cahaya yang dihasilkan tergantung pada kondisi langit. ondisi langit

overcast mampu memberikan distribusi cahaya yang lebih dalam dari pada

kondisi clear sky. 'alam keadaan ini bayangan cenderung agak halus dan silau

juga agak besar karena keadaan langit yang sangat cerah.

I 'isamping kondisi langit beberapa hal yang berpengaruh terhadap dalamnya

penetrasi cahaya ke dalam ruang adalah letak posisi cendela, tingginya dalam

tembok dan juga lebar.

I 6embahasan lebih lanjut bisa dilihat di <?*F( tentang rule o+ the thumb dari

dalamnya penetrasi cahaya sebagai +ungsi dari lokasi jendela.

I *ecara garis besar kedalaman dari penetrasi cahaya adalah dalam ranah !./

sampai dengan & kali tinggi kepala jendela.

I 'isamping tinggi jendela, luasan juga berpengaruh.

I Jendela tunggal cenderung menghasilkan glare krn kontras yang terjadi antara

cerahnya jendela dan gelapnya sekeliling jendela bagian dalam.

I Lebih baik dengan menggunakan dua jendela dari arah yang berlawanan sehingga

menghasilkan cahaya yang lebih seimbang

Gaar @.1. edalaman cahaya masuk merupakan +ungsi dari ketinggian jendela



Gaar @.+. edalaman cahaya masuk merupakan +ungsi dari lebar jendela

Gaar @.3. ombinasi antara jendela dan clerestory menghasilkan kombinasi yanglebih baik

8ambar ;.4. 'ua jendela dari sisi yang berbeda juga memperpanjang penetrasi sekaligus

mengurangi glare



Lighf self

=ight self adalah sebuah device yang didisain untuk menangkap cahaya matahari dan

diteruskan ke ruangan yang lebih dalam. 3asilnya akan lebih memperdalam penetrasi dan

keseimbangan pencahayaan dibandingkan hanya menggunakan jendela biasa.

8ambar ;./. Light sel+

euntungan yang lain yaitu mampu menutup cahaya langsung 1 shade2 sehingga

mengurangi glare. =ightshelf bekerja optimal dalam kondisi sunlight

Material untuk lightself harus menggunakan yang mempunyai re+lekivitas tinggi dan

jangan menggunakan material spicular 1highly polished2 untuk mencegah glare dan

spot di langit-langit

8ambar @.<. ?ksterior dan <nterior Lightsel+ jika dibandingkan dengan jendela biasa

?ksterior Lightsel+ lebih e+ekti+ dalam memberikan shading dibandingkan interior

tetapi mere+leksikan lebih sedikit cahaya ke dalam ruang



Light self miring

Gaar @.=. Lighsel+ miring

(ariable lighself

Gaar @.?. Lighsel+ variabel

Light sel+ jenis ini bisa digunakan secara variable di atur dalam dua posisi untuk

mendapatkan e+isiensi yang lebih besar



Louvers

Louvers mempunyai +ungsi yang sama yaitu menangkap cahaya untuk kemudian

memantulkannya ke belakang. Louvers bisa didisain secara statis dan juga dinamis,

dan bekerja optimal di bawah kondisi sunlight . 'alam mode automatic, maka

algoritma program harus disesuaikan dengan kondisi kebutuhan penerangan, waktu

dan juga heating, cooling sistem

Gaar @.@. =ouvers

Prismatic gla)ing

'rismatic glazing didisain untuk mengubah arah dari cahaya matahari dengan dasar

re+raksi dan re+leksi. $ahaya matahari ketika menyentuh panel kemudian diubah

karena prinsip re+raksi, sebagian darinya kemudian dire+leksikan ke langit-langit dan

ke lantai sebelah dalam. *ecara prinsip kaca prisma bisa dipasang di bagian atas dari

jendela atau diantara dua kaca untuk memudahkan pemeliharaan dari debu.



Gaar @.10. 'rismatic glazing

6enggunaan kaca prisma ini bukan hal yang baru, tetapi lebih sering digunakan

dalam lampu untuk membuat e+ek scatter dan mendistribusikannya lebih optimal.

6ada aplikasi pencahayaan alami memang terbatas dan masih dalam riset yang lebih

serius.

Anidolic *enithal %ollector Systems

Gaar @.11. Anidolic Denithal -ollector Systems

onsep ini menggunakan dua buah cermin parabolic yang mendapakan sinar

matahari dan menyampaikannya ke dalam ruangan. *istem ini bisa digabungkan

dengan light duct untuk menangkap cahaya dan didistribusikan ke dalam dengan cara

yang lebih terkontrol.



Toplighting *ystem

I S/ylight system merupakan model yang paling sederhana. Oaitu berupa bukaan

kaca horisontal yang menangkap cahaya dari luar dan mendistribusikannya ke

dalam. onsep ini hanya bisa digunakan di lantai paling atas dalam perumahan

bertingkat.

Gaar @.1+. S/ylight system

I S/ylight dengan menggunakan re+lektor menjadikan distribusi cahaya lebih

merata

Gaar @.13. S/ylight system dengan re+lektor

I #ule of the thumb pemasangan s/ylight untuk mendapatkan keseragaman cahaya

Gaar @.15. #ule of the thumb pemasangan s/ylight



#oof +onitor !an Sa,tooth

I #oof monitor dan sawtooth berbeda dalam bentuk dan model, dan biasanya

digunakan untuk menangkap cahaya matahari dalam kurun waktu tertentu, yaitu

dalam hari atau bulan tertentu. *emisal untuk menghindari cahaya musim panas

sementara menangkap cahaya matahari di musim dingin.

Gaar @.15. Monitor Eoo+ dan *awtooth

I 'ua sisi dari monitor roo+ dan cahaya yang dihasilkan juga lebih merata

Gaar @.16. Monitor roo+ dua sisi dan distribusi cahayanya



Light pipe system

I Light pipe sistem adalah sebuah strategi untuk membawa cahaya masuk ke dalam

ruangan di sebuah bangunan bertingkat.

I Jenis ini sangat beragam dari yang paling sederhana sampai yang canggih.

I omponen yang ada adalah: solar /ole/tor , yang menangkap cahaya,

/onsentrator yang mem+okuskan cahaya ke media yang lebih sempit, dan media

transport dan distribusi

Gaar @.1<. =ight 'ipe System



Koonen Light Pipe System

Gaar @.1=) Sun 6rac/ing "irror 3eliodon dan pipa pengangkut cahaya

'r"n" 'r"n" Daar Da4l"gh-"ng

1. 'imulai dari gambar disain rumah, yang memungkinkan semua tempat kerja atau

kamar mendapatkan akses dari jendela, skylight, atau sumber daylighting yang lain.

Berikan perhatian lebih pada jendela yang memberikan view. 6erhatikan bahwa area

e+ekti+ daylighting hanya & kali lebar dari jendela atau &−&./ kali tinggi dari jendela

itu

+. Minimalkan ukuran lebar barat-timur bangunan, dan maksimalkan ukuran utara-

selatan, arena posisi matahari yang berubah-ubah, sangat sulit untuk mendisain

jendela yang menghadap timur atau barat. Jendela yang menghadap ke utara di bagian

bumi bagian utara jelas tidak bermasalah dengan beban panas. 'an jendela yang

menghadap ke selatan akan sangat mudah di proteksi dengan overhangs, awning atau

lightselves.

3. Jika beberapa area bangunan tidak dekat dengan jendela, perlu di investigasi penggunaan top5light s/ylights di one5story buildings atau di bagian puncak dari

gedung bertingkat. Top-light skylights yang sederhana, yaitu sekitar # sampai /

dari total luas atap akan mampu memenuhi kebutuhan penerangan interior.



5. Jaga interior dari cahaya alami yang terlalu banyak_sekitar &./ kali lebi besar

daripada level penerangan lampu_dengan menggunakan kaca jendela yang tepat,

e.terior shading devices, interior shading devices, atau kombinasi dari ketiganya.

6. *ediakan juga lampu listrik, atau sistem kontrol yang hemat energi. $ara yang

terbaik adalah dengan membuat dim, dari pada menggunakan model on-o++. *istem

+luorescent dimming modern memungkinkan pengontrolan daylighting dan juga

penggunaan energy5efficient fluorescent dan compact fluorescent lighting .

handout fisika bangunan

Documents