Perpustakaan Digital ITB

Dalam beberapa tahun terakhir, penghematan pemakaian energi serta masalah lingkungan telah mengubah persepsi terkait penggunaan pencahayaan elektrik sebagai sumber cahaya utama pada bangunan dan membuat pencahayaan alami kembali menjadi faktor utama dalam perancangan suatu bangunan. Ruang kelas pada sekolah merupakan contoh di mana pemanfaatan cahaya alami diperlukan dalam bangunan, terutama untuk memastikan proses belajar-mengajar yang efektif, khususnya untuk siswa sekolah dasar yang lebih sensitif terhadap cahaya. Di wilayah dengan iklim tropis, pencahayaan alami mempunyai potensi yang besar untuk dimanfaatkan sebagai sumber cahaya utama pada ruang kelas pada sekolah. Hal tersebut dikarenakan cahaya matahari pada daerah iklim tropis tersedia sepanjang tahun dengan waktu penyinaran yang relatif konstan. Namun, pencahayaan alami yang tidak dikendalikan dengan baik dapat mengakibatkan ketidaknyamanan visual, sehingga diperlukan strategi-strategi untuk mengendalikan cahaya matahari yang masuk ke dalam bangunan. Penanggulangan dampak negatif dari pencahayaan alami tersebut telah dilakukan oleh beberapa peneliti, di mana perangkat peneduh yang bersifat kompleks seperti kerai memiliki efek yang signifikan terhadap peningkatan kualitas pencahayaan alami dan penghematan energi dalam ruang. Hal tersebut dikarenakan perangkat peneduh tersebut dapat mencegah masuknya sinar matahari secara langsung dan dapat mendistribusikan cahaya dari luar ruangan dengan baik. Kinerja perangkat kerai dipengaruhi oleh desain bilah yang tersusun pada perangkat. Penelitian mengenai evaluasi dari desain perangkat kerai pada bangunan dengan iklim tropis sudah dilakukan pada berbagai penelitian terdahulu, tetapi simulasi kinerja pencahayaan alami pada bangunan masih menggunakaan metode matriks Radiance 2PH, sedangkan bangunan dengan perangkat kerai melibatkan sistem fenestrasi kompleks, sehingga perlu metode matriks Radiance 3PH perlu digunakan dalam mensimulasikan kinerja pencahayaan alami. Akan tetapi, penggunaan metode matrik Radiance 3PH untuk bangunan dengan perangkat kerai masih terbatas dalam simulasi maupun dengan kondisi iklim non-tropis. Untuk mendapatkan desain bangunan yang memiliki kinerja pencahayaan alami yang optimum diperlukan proses optimisasi dari desain bangunan yang digunakan. Beberapa metode optimisasi telah dikembangkan dengan kinerja yang berbedabeda, di mana dilakukan sebuah perbandingan kinerja antara algoritma-algoritma optimisasi black-box objektif tunggal lainnya, di mana metode algoritma Radial Basis Function Optimization (RBFOpt) mempunyai kinerja yang terbaik dengan jumlah iterasi yang lebih rendah serta cukup robust, di mana kedua hal tersebut menjadi faktor yang cukup penting pada desain kerai yang melibatkan fenomena sistem fenestrasi yang kompleks. Maka dari itu, diperlukan optimisasi desain bukaan bilateral dengan perangkat peneduh kerai untuk peningkatan kinerja pencahayaan alami pada ruang kelas dengan iklim tropis, khususnya di Indonesia menggunakan algoritma RBFOpt. Pada tesis ini, bangunan ruang kelas dimodelkan pada dua lokasi yaitu Lhokseumawe dan Bandung, empat orientasi bangunan yaitu 0°, 45°, 90°, 135°, serta tanpa dan dengan peneduh eksternal. Lalu, analisis sensitivitas dilakukan untuk mendapatkan parameter masukan desain yang terdiri dari window to wall ratio (WWR), rasio luas sistem kerai terhadap luas jendela (BWR), lebar bilah kerai, jarak antara bilah kerai, sudut kemiringan bilah kerai, kedalaman dan elevasi dari peneduh eksternal yang paling mempengaruhi parameter keluaran desain yaitu kinerja pencahayaan alami. Kinerja pencahayaan alami diwakili oleh metrik ASE1000,250, sDA300/50%, UDI100-3000lx, UDI250-750lx. Analisis sensitivitas dilakukan menggunakan koefisien regresi standar, dilanjutkan dengan optimisasi desain bukaan bilateral dengan perangkat kerai pada kedua desain kelas menggunakan algoritma RBFOpt. Pada kondisi awal dengan bukaan bilateral tanpa perangkat kerai, hasil simulasi menunjukkan bahwa terdapat cahaya matahari langsung berlebih pada ruang kelas, terutama pada daerah yang dekat dengan bukaan, yang ditunjukkan oleh nilai metrik ASE1000,250 . Hasil analisis sensitivitas menunjukkan bahwa parameter WWR dan BWR menjadi parameter yang paling mempengaruhi kinerja pencahayaan alami pada desain ruang kelas tanpa peneduh eksternal. Pada desain ruang kelas dengan dengan peneduh eksternal, parameter WWR, BWR, dan elevasi peneduh eksternal menjadi parameter yang paling berpengaruh. Lalu, berdasarkan hasil optimisasi desain, nilai WWR optimum berada pada rentang 15% - 25%, nilai BWR optimum pada rentang 75% - 100%, serta nilai WWR, BWR, dan elevasi peneduh lebih tinggi pada kondisi yang relatif lebih banyak cahaya matahari. Kinerja pencahayaan alami yang dihasilkan oleh desain yang optimum tersebut yaitu ASE1000,250 pada rentang 0% - 3,6%, sDA300/50% sebesar 100%, UDI100-3000lx pada rentang 88,5% - 99,5%, serta UDI250-750lx pada rentang 70,4% - 91,7% pada kedua lokasi bangunan, keempat orientasi bangunan, dan kedua desain ruang kelas.