Thursday, November 24, 2016

Browse » Home » , , » TEKNIK, DESAIN, DAN TEKNOLOGI REKAYASA PENCAHAYAAN PADA BANGUNAN

TEKNIK, DESAIN, DAN TEKNOLOGI REKAYASA PENCAHAYAAN PADA BANGUNAN



Pencahayaan merupakan salah satu faktor untuk mendapatkan keadaan lingkungan yang aman dan nyaman dan berkaitan erat dengan produktivitas manusia. Pencahayaan yang baik memungkinkan orang dapat melihat objek-objek yang dikerjakannya secara jelas dan cepat.
Di dalam arsitektur pemanfaatan pencahayaan alami selalu menjadi bagian penting yang selalu diperhitungkan dalam perancangan. Pencahayaan alami mampu menciptakan ruangan secara visual. Menurut Lechner perancang yang peka selalu menyadari bahwa apa yang kita lihat merupakan konsekuensi baik dari kualitas rancangan maupun kualitas cahaya yang jatuh ke atasnya.
Pencahayaan alami pada ruangan difungsikan untuk memenuhi kebutuhan ruang akan cahaya, dan untuk segi estetika. Kualitas ruang yang tida sesuai dengan fungsi ruangan berakibat pada tidak berjalan dengan baik kegiatan yang ada. Ruang dengan cahaya yang sedikit menyebabkan ruang tersebut menjadi gelap dan dingin. Pencahayaan yang terlalu terang akan meyebabkan silau dan kurang baik bagi mata.
Kenyamanan berada pada suatu ruangan dapat diciptakan dari kualitas pencahayaan dalam ruangan tersebut. Untuk memperoleh kenyamanan visual dalam ruangan,pencahayaan dapat dirancang untuk menonjolkan obyek, atau menambah daya tarik khusus dari sudut-sudut ruang.
Isu yang berkembang tentang pembahasan pencahayaan alami menyatakan bahwa kualitas pencahayaan alami yang baik tidak terlepas dari distribusi cahaya yang masuk melalui jendela (bukaan) dan orientasi arah bukaan. Semakin luas bukaan maka akan semakin banyak cahaya yang masuk ke dalam ruangan. Kualitas pencahayaan alami yang baik juga pengaruhi oleh letak bukaan terhadap arah datangnya sinar matahari.

Pencahayaan Bangunan
Pencahayaan merupakan salah satu faktor untuk mendapatkan keadaan lingkungan yang aman dan nyaman dan berkaitan erat dengan produktivitas manusia. Pencahayaan yang baik memungkinkan orang dapat melihat objek-objek yang dikerjakannya secara jelas dan cepat.
Menurut sumbernya, pencahayaan dapat dibagi menjadi :  

a.        Pencahayaan alami
Pencahayaan alami adalah sumber pencahayaan yang berasal dari sinar matahari. Sinar alami mempunyai banyak keuntungan, selain menghemat energi listrik juga dapat membunuh kuman. Untuk mendapatkan pencahayaan alami pada suatu ruang diperlukan jendela-jendela yang besar ataupun dinding kaca sekurang-kurangnya 1/6 daripada luas lantai.
Sumber pencahayaan alami kadang dirasa kurang efektif dibanding dengan penggunaan pencahayaan buatan, selain karena intensitas cahaya yang tidak tetap, sumber alami menghasilkan panas terutama saat siang hari.
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan agar penggunaan sinar alami mendapat keuntungan, yaitu:
1.        Variasi intensitas cahaya matahari 
2.        Distribusi dari terangnya cahaya
3.        Efek dari lokasi, pemantulan cahaya, jarak antar bangunan
4.        Letak geografis dan kegunaan bangunan gedung

b.        Pencahayaan buatan
Pencahayaan buatan adalah pencahayaan yang dihasilkan oleh sumber cahaya selain cahaya alami. Pencahayaan buatan sangat diperlukan apabila posisi ruangan sulit dicapai oleh pencahayaan alami atau saat pencahayaan alami tidak mencukupi. Fungsi pokok pencahayaan buatan baik yang diterapkan secara tersendiri maupun yang dikombinasikan dengan pencahayaan alami adalah sebagai berikut:
1.        Menciptakan lingkungan yang memungkinkan penghuni melihat secara detail serta terlaksananya tugas serta kegiatan visual secara mudah dan tepat
2.        Memungkinkan penghuni berjalan dan bergerak secara mudah dan aman
3.        Tidak menimbukan pertambahan suhu udara yang berlebihan pada tempat kerja
4.        Memberikan pencahayaan dengan intensitas yang tetap menyebar secara merata, tidak berkedip, tidak menyilaukan, dan tidak menimbulkan bayang-bayang.
5.        Meningkatkan lingkungan visual yang nyaman dan meningkatkan prestasi.

Sistem pencahayaan buatan yang sering dipergunakan secara umum dapat dibedakan atas 3 macam yakni : 

a.        Sistem Pencahayaan Merata
Pada sistem ini iluminasi cahaya tersebar secara merata di seluruh ruangan. Sistem pencahayaan ini cocok untuk ruangan yang tidak dipergunakan untuk melakukan tugas visual khusus. Pada sistem ini sejumlah armatur ditempatkan secara teratur di seluruh langit-langit. 

b.        Sistem Pencahayaan Terarah
Pada sistem ini seluruh ruangan memperoleh pencahayaan dari salah satu arah tertentu. Sistem ini cocok untuk pameran atau penonjolan suatu objek karena akan tampak lebih jelas. Lebih dari itu, pencahayaan terarah yang menyoroti satu objek tersebut berperan sebagai sumber cahaya sekunder untuk ruangan sekitar, yakni melalui mekanisme pemantulan cahaya. Sistem ini dapat juga digabungkan dengan sistem pencahayaan merata karena bermanfaat mengurangi efek menjemukan yang mungkin ditimbulkan oleh pencahayaan merata. 

c.         Sistem Pencahayaan Setempat
Pada sistem ini cahaya dikonsentrasikan pada suatu objek tertentu misalnya tempat kerja yang memerlukan tugas visual. 

Untuk mendapatkan pencahayaan yang sesuai dalam suatu ruang, maka diperlukan sistem pencahayaan yang tepat sesuai dengan kebutuhannya. Sistem pencahayaan di ruangan, termasuk di tempat kerja dapat dibedakan menjadi 5 macam yaitu: 

a.        Sistem Pencahayaan Langsung (direct lighting)
Pada sistem ini 90-100% cahaya diarahkan secara langsung ke benda yang perlu diterangi. Sistm ini dinilai paling efektif dalam mengatur pencahayaan, tetapi ada kelemahannya karena dapat menimbulkan bahaya serta kesilauan yang mengganggu, baik karena penyinaran langsung maupun karena pantulan cahaya. Untuk efek yang optimal, disarankan langi-langit, dinding serta benda yang ada didalam ruangan perlu diberi warna cerah agar tampak menyegarkan 

b.        Pencahayaan Semi Langsung (semi direct lighting)
Pada sistem ini 60-90% cahaya diarahkan langsung pada benda yang perlu diterangi, sedangkan sisanya dipantulkan ke langit-langit dan dinding. Dengan sistem ini kelemahan sistem pencahayaan langsung dapat dikurangi. Diketahui bahwa langit-langit dan dinding yang diplester putih memiliki effiesiean pemantulan 90%, sedangkan apabila dicat putih effisien pemantulan antara 5-90% 

c.         Sistem Pencahayaan Difus (general diffus lighting)
Pada sistem ini setengah cahaya 40-60% diarahkan pada benda yang perlu disinari, sedangka sisanya dipantulka ke langit-langit dan dindng. Dalam pencahayaan sistem ini termasuk sistem direct-indirect yakni memancarkan setengah cahaya ke bawah dan sisanya keatas. Pada sistem ini masalah bayangan dan kesilauan masih ditemui. 

d.        Sistem Pencahayaan Semi Tidak Langsung (semi indirect lighting)
Pada sistem ini 60-90% cahaya diarahkan ke langit-langit dan dinding bagian atas, sedangkan sisanya diarahkan ke bagian bawah. Untuk hasil yang optimal disarankan langitlangit perlu diberikan perhatian serta dirawat dengan baik. Pada sistem ini masalah bayangan praktis tidak ada serta kesilauan dapat dikurangi. 

e.         Sistem Pencahayaan Tidak Langsung (indirect lighting)
Pada sistem ini 90-100% cahaya diarahkan ke langit-langit dan dinding bagian atas kemudian dipantulkan untuk menerangi seluruh ruangan. Agar seluruh langit-langit dapat menjadi sumber cahaya, perlu diberikan perhatian dan pemeliharaan yang baik. Keuntungan sistem ini adalah tidak menimbulkan bayangan dan kesilauan sedangkan kerugiannya mengurangi effisien cahaya total yang jatuh pada permukaan kerja. 

Penggunaan tiga cahaya utama adalah hal umum yang berlaku di dunia film dan photography. Pada presentasi arsitektural penggunaannya akan sedikit berbeda, walaupun masih dalam kerangka pemikiran yang sama. Agar pembaca lebih mudah memahami topik ini, saya menyertakan ilustrasi-ilustrasi gambar di bawah ini. Harap diingat bahwa topik ini tidak terkait dengan penggunaan software apapun, baik 3D Studio MAX, Lightwave, Maya, Softimage, ataupun software lainnya.
Salah satu cara mudah untuk melakukan pencahayaan adalah dengan membuat warna seragam pada seluruh material pada 3D scenes. Teknik pecahayaan dibagi menjadi 3 bagian yaitu : 

1.        Cahaya Utama (Key Light)
Key Light merupakan pencahayaan utama dari gambar kita, dan merepresentasikan bagian paling terang sekaligus mendefiniskan bayangan pada gambar. Key Light juga merepresentasikan pencahayaan paling dominan seperti matahari dan lampu interior. Meski demikian peletakannya tidak harus persis tepat pada sumber pencahayaan yang kita inginkan. Key light juga merupakan cahaya yang paling terang dan menimbulkan bayangan yang paling gelap. Biasanya Key Light diletakkan pada sudut 450 dari arah kamera karena akan menciptakan efek gelap, terang serta menimbulkan bayangan. 

2.        Cahaya pengisi (Fill light)
Fungsi fill light adalah melembutkan sekaligus mengisi bagian gelap yang diciptakan oleh key light. Fill Light juga berfungsi menciptakan kesan tiga dimensi. Tanpa fill light ilustrasi kita akan berkesan muram dan misterius, seperti yang biasa kita lihat pada film X-Files dan film-film horor (disebut sebagai efek film-noir). 
Keberadaan fill light menghilangkan kesan seram tersebut, seraya memberi image tiga dimensi pada gambar. Dengan demikian penciptaan bayangan (cast shadows) pada fill light pada dasarnya tidak diperlukan. 
Rasio pencahayaan pada fill light adalah setengah dari key light. Meskipun demikian rasio pencahayaan tersebut bisa disesuaikan dengan tema ilustrasi. Tingkat terang Fill light tidak boleh menyamai Key Light karena akan membuat ilustrasi kita berkesan datar.  Pada dasarnya fill light diletakkan pada arah yang berlawanan dengan key light, karena memang berfungsi mengisi bagian gelap dari key light. Pada gambar di bawah key light diletakkan pada bagian kiri kamera dan fill light pada bagian kanan. Fill light sebaiknya diletakkan lebih rendah dari key light
 
3.        Cahaya Latar (Back Light)
Back Light berfungsi untuk menciptakan pemisahan antara objek utama dengan objek pendukung. Dengan diletakkan pada bagian belakang benda back light menciptakan "garis pemisah" antara objek utama dengan latar belakang pendukungnya.
Pada ilustrasi di atas back light digunakan sebagai pengganti cahaya matahari untuk menciptakan "garis pemisah" pada bagian ranjang yang menjadi fokus utama dari desain. Karena cahaya matahari pada sore hari menjelang matahari terbenam bernuansa jingga, maka diberikan warna jingga pada back light tersebut. Selain itu back light juga menyebabkan timbulnya bayangan sehingga bagian cast-shadow pada program 3D sebaiknya diaktifkan. 

Pada dasar-dasar pencahayaan, selain tiga pencahayaan utama terdapat dua pencahayaan lain yang mendukung sebuah karya menjadi terlihat nyata yang disebut cahaya tambahan. Cahaya tambahan terdapat 2 macam yaitu : 

1.        Cahaya Aksentuasi (Kickers light)
Kickers berfungsi untuk memberikan penekanan (aksentuasi) pada objek-objek tertentu. Lampu spot adalah yang terbaik digunakan karena mempunyai kemiripan dengan sifat lampu spot halogen yang biasa dipergunakan sebagai elemen interior. 
Intensitas cahaya aksentuasi tidak boleh melebihi key light karena akan menciptakan "over exposure" sehingga hasil karya jadi terlihat seperti photo yang kelebihan cahaya. 

2.        Cahaya Pantul (Bounce light)
Setiap benda yang terkena cahaya pasti akan memantulkan kembali sebagian cahayanya. Misalnya cahaya matahari masuk melalui jendela dan menimbulkan "pendar" pada bagian tembok dan jendela. Warna pendaran cahaya tersebut juga harus disesuaikan dengan warna material yang memantulkan cahaya. Semakin tingga kadar reflektifitas suatu benda, seperti kaca misalnya, semakin besarlah "pendar" cahaya yang ditimbulkannya. Pada program-program 3D tertentu seperti Lightwave dan program rendering seperti BMRT dari Renderman, atau Arnold renderer. Efek Bounce Light bisa ditimbulkan tanpa menggunakan bounce light tambahan. Program secara otomatis menghitung pantulan masing-masing benda berdasarkan berkas-berkas photon yang datang dari arah cahaya. Namun karena photon adalah sistem partikel, maka perhitungan algoritma pada saat rendering akan semakin besar. Artinya waktu yang diperlukan untuk rendering akan semakin besar. Ada kalanya proses ini memakan waktu 10 kali lebih lama dibandingkan dengan menciptakan bounce light secara manual satu persatu.
Proses simulasi photon yang lebih dikenal sebagai radiosity tersebut sangat handal untuk menciptakan gambar still image, tetapi tidak dianjurkan untuk membuat sebuah animasi. Penggunaannya akan sangat tergantung kepada kondisi yang pembaca alami dalam proses pembuatan ilustrasi.
Bounce light merupakan elemen yang sangat penting dalam menciptakan kesan nyata pada gambar kita. Tanpa bounce light maka ilustrasi arsitektur akan berkesan seperti gambar komputer biasa yang kaku dan tidak berkesan hidup. 

Pemantulan cahaya dibagi atas 2 bagian yaitu : 

1.        Specular Reflection
Pantulan sinar cahaya pada permukaan yang mengkilap dan rata seperti cermin yang memantulkan sinar cahaya kearah yang dengan mudah dapat diduga.
2.        Diffuse Reflection 

Pantulan sinar cahaya pada permukaan tidak mengkilap seperti pada kertas atau batu. Pantulan ini mempunyai distribusi sinar pantul yang tergantung pada struktur mikroskopik permukaan.

Pencahayaan Alami
Pencahayaan alami adalah konsep untuk memanfaatkan potensi dari cahaya matahari sebaik mungkin dengan pengaturan tertentu untuk memberikan cahaya pada sebuah ruang tanpa menggunakan lampu. Pengaturan cahaya ini diaplikasikan sedemikian rupa sesuai dengan kebutuhan ruang agar pada siang hari ruang tersebut bisa meminimalisasi penggunaan lampu.
Sebagai aspek geografis, cahaya matahari merupakan sumber yang berperan pada pencahayaan sebuah bangunan. Cahaya matahari adalah radiasi elektromagnetik yang bersumber dari matahari. Namun pada dasarnya, radiasi matahari adalah zat yang bersifat merusak karena memiliki kandungan ultraviolet. Radiasi inilah yang kemudian harus ditreatment sedemikian rupa sehingga menghilangkan dampak negatifnya. Di dalam arsitektur istilah radiasi matahari mengalami penyesuaian makna menjadi terang langit.
 Menurut RSNI 03-2396-2001 tentang Tata Cara Perancangan Sistem Pencahayaan Alami pada Bangunan Gedung, terang langit adalah sumber cahaya yang diambil sebagai dasar untuk penentuan syarat-syarat pencahayaan alami siang hari. Terang langit dikatakan efektif di siang hari antara pukul 08.00 sampai dengan 16.00 waktu setempat dengan pengaturan tertentu sehingga distribusi cahaya di dalam ruangan cukup merata dan tidak menimbulkan kontras yang mengganggu.
Terdapat beberapa komponen yang harus dipertimbangkan dalam aplikasi cahaya alami ke dalam bangunan. Penentuan komponen ini menentukan intensitas cahaya yang akan digunakan. Komponen tersebut adalah:
a.         Komponen langit
Komponen langit (faktor langit atau fl) yakni komponen pencahayaan langsung dari cahaya langit. 
b.         Komponen refleksi luar
Komponen refleksi luar (faktor refleksi luar atau frl) yakni komponen pencahayaan yang berasal dari refleksi benda-benda yang berada di sekitar bangunan yang bersangkutan.                        
           
c.         Komponen refleksi dalam
Komponen refleksi dalam (faktor refleksi dalam atau frd) yakni komponen pencahayaan yang berasal dari refleksi permukaan-permukaan dalam ruangan, dari cahaya yang masuk ke dalam ruangan akibat refleksi bendabenda di luar ruangan maupun dari cahaya langit. 


Bukaan pada Bangunan
Bukaan pada bangunan merupakan sistem penghawaan di dalam bangunan dengan membuat lubang pada bidang tertentu sebagai jalan masuk udara atau cahaya. Namun pada penulisan ini akan lebih dibahas secara spesifik mengenai cahaya.


Referensi:
http://boranan.blogspot.com/2011/11/jika-tinggal-di-rumah-mewah-ini-gratis.html
http://spectrum.ieee.org/green-tech/buildings/denmarks-netzeroenergy-home
http://www.velux.com/sustainable_living/demonstration_buildings/home_for_life

Artikel Terkait