ANALISIS PRINSIP DISAIN CAHAYA ALAMI
PADA BANGUNAN BERMASSA
( Kasus Studi : Sekolah Taruna Bakti Bandung )

Taufik Arfan
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar
arfan_taufik@yahoo.com

Abstract:At certain buildings, such as educational building, conservation and efficiency of energy in order to create building that environmental friendly is very important. One of the method to minimized the needs of additional energy in buildings is through the exploitation of natural light. In addition to energy conser-vation function, the exploitation of natural light is also function as to create comfort in educational building at tropical area. Main method that was used in this thesis was through literature study about natural lighting and direct survey to collect data on the field of selected case, that was school building of Taruna Bhakti in Bandung. While, the final result of this process was redesign of the building at certain points which diagnosed have natural lighting problems. Based on the analysis result of literatur study about natural lighting in building, this thesis resulting three scales of discussion, that was environmental scale, building scale and interior scale. This division of scale was used to analyzed building’s condition so that the weakness could be orderly analyzed and design solution could be proposed. In general, based on building’s condition analysis on the study case, at several parts of the buildings was proposed redesigning of building’s elements at environmental scale, building scale, and interior scale. This redesign of the building was in form of exploration on the use of natural light so that every space in the school environment will have good natural lighting.

Keyword: Natural Light, Energy Conservation, Comfort

PENDAHULUAN
Perencanaan suatu ruang atau bangunan pada hakekatnya sangat erat dengan persoalan sosial ekonomi dari orang yang akan menggunakan ruang atau bangunan tersebut. Dalam merancang sistem pencahayaan pada suatu ruangan atau bangunan selalu bertitik tolak dari sumber cahaya itu sendiri, dimana pencahayaan alami bersumber dari sinar matahari dan terang langit yang masuk melalui bukaan pada bangunan .
Untuk menentukan kordinat atau posisi matahari dapat ditentukan oleh dua sudut yaitu :
•	Sudut deklinasi D, sudut matahari yang dihitung dari bidang equatoral, besarnya antara 23,5 o pada tanggal 21 maret dan - 23,5 o pada tanggal 22 desember.
•	Sudut jam H, yaitu sudut antara proyeksi sinar matahari dalam bidang equatoral dan meridian lokal.

Gambar I.1.  Kordinat Lokal  (Georg,1980)

Untuk menentukan besaranya sudut deklinasi digunakan persamaan yang diberikan oleh weider : N : jumlah hari setelah vernal equinox ( 21Maret )
2. Untuk menentukan kordinat 
    lokal dapat ditentukan deng-
     an cara sebagai berikut:
•	Sudut zenit Z, adalah sudut antara sinar surya dengan sumbu vertikal.
•	Sudut zenit A, adalah sudut antara proyeksi sinar surya pada bidang horisontal deng-an arah selatan. 
3.Orientasi Matahari Secara astro-nomi bumi berputar mengelilingi mata-hari selama satu tahun  (365 hari), namun dalam perjalanannya tersebut bumi juga berputar pada terhadap po-rosnya selama 24 jam. Hal ini ter-jadinya sudut deklinasi yang berubah-ubah sesuai de-ngan waktu dimana posisi mata-hari berada. Sudut deklinasi mempunyai pengaruh terhadap pemba-yangan dan penyinaran matahari terhadap bangunan, te-rutama bangunan yang ber-lokasi pada daerah khatulistiwa.

Gambar I.3. : Sudut Bayangan Ma- 
                       tahari (Georg, 1980)

Gambar I.2. : Orientasi Matahari dan Periode 
              Penyinaran (Georg, 1980)

4. Sudut Bayangan vertikal dan horisontal.- Besarnya pe-neduhan yang diakibatkan oleh sirip–sirip horisontal (kanopi, kisi–kisi), dapat diketahui de-ngan menghitung sudut pem-bayangan vertikal ( SBV ). Sedangkan sudut bayangan horisontal adalah sudut pada bidang horisontal antara garis normal dan dinding vertikal dengan proyeksi garis yang menuju matahari pada bidang horizontal, besarnya di-nyatakan dalam ( SBH ).
 I.2.  Aspek Pencahayaan Alami pada Bangunan I.2.1 Aspek Lingkungan
Ada bebarapa hal yang sangat penting diperhatikan dalam hal perancangan bangunan yang memanfaatkan cahaya matahari sebagai sumber pencahayaan utama dalam bangunan yaitu; efek silau dan efek panas dari cahaya matahari langsung yang masuk ke dalam bangunan, hal ini dapat menimbulkan kondisi yang kurang nyaman dalam bangunan/ruang.

•	

Gambar :.1.4. 
Proses Cahaya sampai ke dalam 
Bangunan (, Lechener, 1991).

Keterkaitan bangunan dengan lingkungan sekitar yang mempunyai pengaruh terhadap hasil atau kualitas cahaya yang masuk ke dalam bangunan.
•	Faktor site dalam bangunan juga mempunyai pengaruh dalam penyabaran cahaya ke dalam bangunan.
•	Pola penyebaran cahaya dalam site kawasan sebagai bahan pertimbangan dalam menentukan reflektansi material sekitar
I. 2.2 Aspek Disain Bangunan
Dalam disain bangunan yang menitikberatkan pada masalah pencahayaan sebagai hal yang paling utama, maka adal beberapa hal yang perlu diperhatikan yang dapat mempengaruhi besarnya tingkat 

Gambar I.5. Perbandingan Bukaan Vertikal dan horizontal dalam Pendistri-
                    busian Cahaya (Lechener, 1991)

pencahayaan:
•	Jumlah cahaya alami yang berada pada suatu lokasi.
•	Jenis bahan dan konstruksi selubung bangunan, adalah letak bukaan, transmitansi cahaya dari kaca, perbandingan luas kaca dengan luas dinding ( WWR ), bentuk dan dimensi alat peneduh.
•	Reflektansi cahaya dari permukaan dalam ruangan dan dimensi ruangan .
•	Penghalang yang berada di luar bangunan yang menghalangi masuknya cahaya alami dalam ruang/bangunan (reflektansi luar).
Besarnya tingkat pencahayaan alami di tempat terbuka atau jumlah cahaya alami yang tersedia di suatu lokasi dipengaruhi oleh kondisi langit yang akan memberikan distribusi luminansi langit tertentu.
Kondisi langit dapat dikelompokkan menjadi :
•	Langit yang seluruhnya tertutup awan (overcast sky)
•	Langit tampa awan (clear sky)

a. Orientasi Bangunan
Cahaya alami sangat erat kaitannya dengan masalah orientasi, dimana orientasi arah Utara–Selatan merupakan orientasi terbaik untuk pencahayaan alami. Sisi Selatan bangunan mendapatkan cahaya matahari secara konsisten sepanjang tahun.

Gambar I.6. 
Berbagai Kemungkinan Disain Bukaan  (Lechener ; 1991)

- - - - Proses distribusi cahaya

Komposisi bukaan vertikal dan horizontal tidak hanya dipengaruhi oleh bentuk bangunan namun juga dikarenakan banyaknya area yang mendapatkan pencahayaan alami. b. Strategi Bukaan

Intensitas cahaya yang masuk ke dalam  ruang  dipengaruhi oleh tinggi rendahnya jendela sebagai bukaan dalam suatu ruang.

Gambar I.7. Strategi Bukaan (Lechener, 1991)

	Gambar I.8. Pemantulan Cahaya (, Lechener.; 1991)

c.	Pemilihan Material
Kejelian dalam memilih material sangat berpengaruh dalam menentukan kuantitas cahaya yang diinginkan. Material yang transparan dan translucent sebagai pilihan yang baik, beberapa kelebihan dari material transparan, yang terdiri dari beberapa jenis di antaranya: kaca jernih, kaca susu, penyerap panas, dan semi reflektif.

Tabel : II.1 Tingkat Pencahayaan yang direkomendasikan ( IES 
                    Lighting Handbook )

AKTIFITAS	KATEGORI	ILUMINASI

Tempat umum dengan sekeliling gelap
Kunjungan singkat
Bidang	kerja	visual	hanyasesekali
dilakukan
Kerja visual untuk tingkat kontras sedang atau ukuran benda besar
Kerja visual untuk tingkat kontras sedang atau ukuran benda kecil
Kerja visual untuk tingkat kontras sedang atau ukuran benda sangat kecil.	A
B
C

D

E

F	
30
75

150

300

750

1500	

Sumber : IES Lighting Handbook, reference Volume 1981

Gambar II.1. Pembagian Zona analisis Data Kasus

Bab II. Analisis data dan Prinsip Prinsip Disain II.1. Analisis Data Eksisting Bangunan
Pada tahap ini mencoba untuk menganalisis masalah pencahayaan yang di kaitkan dengan kasus studi. Karea kasus studi adalah sebuah bangunan pendidikan yang terdiri dari beberapa massa bangunan, maka hal yang dilakukan adalah memcoba membagi massa–massa bangunan tersebut ke dalam beberapa bagian agar lebih mudah dalam proses analisis.
Massa bangunan yang akan di analisis di bagi ke dalam 4 massa utama yaitu: Massa A, B, C, D. Letak masing–masing massa dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar II.2. 
Kerangka analisis Data Kasus

Untuk selanjutnya masing–masing massa akan dianalisis berdasarkan 3 skala pembahasan seperti yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya. Skala pembahasan tersebut adalah: skala lingkungan, skala bangunan, dan skala ruang. Dengan demikian ketiga skala ini akan menjadi kata parameter (kata kunci) dalam analisis data.

Gambar II.3 . Skala Lingkungan Massa Bangunan A

Pembahasan analisis setiap massa bangunan yang terdiri dari 3 skala pembahasan, agar lebih mudah untuk di pahami maka di susun dalam bentuk diagram alur analisis, yang juga akan menjadi dasar atau pedoman dalam tahapan–tahapan yang dilakukan
A. Skala Lingkungan
1. Bangunan Sekitar ( di luar tapak bangunan )
Kondisi lingkungan sekitar massa A dapat dilihat pada gambar berikut :
Berdasarkan tinjauan skala lingkungan, massa A memiliki karakteristik lingkungan sebagai berikut :
•	Terdapat beberapa bangunan di sekitar massa bangunan A yang dengan ketinggian bangunan 2 lantai.
•	Vegetasi sekitar bangunan didominasi oleh pohon–pohon peneduh yang dapat menjadi faktor penghalang cahaya pada yang masuk pada bangunan.
•	Material di sekitar massa adalah material aspal karena berada pada sisi depan yang bersebelahan dengan jalan.

B. Skala Bangunan.

1. Orientasi Massa Bangunan.

Massa bangunan A memiliki orientasi matahari pada sisi Utara– Selatan. Massa bangunan terdiri dari 2 lantai:
•	Pada lantai 1 terdapat koridor tengah double louded corridor dan koridor tunggal single louded corridor pada sisi-Selatan massa.
•	Pada lantai 2 dengan koridor tunggal double louded corridor di bagian tengah. (Penjelasan gambar pada analisis skala ruang)
Kesimpulan :
Perubahan massa bangunan pada blok A, pada lantai 2 dengan koridor tunggal dikarenakan karena pemenuhan akan kebutuhan ruang, sehingga kurang mempertimbangkan aspek pencahayaan.
C. Skala Ruangan ( interior )
Ruang dalam, pada massa bangunan A yang akan di analisis dapat dilihat yang akan di analisis

ruang terhadap massa bangunan.

Gambar : II.5. Posisi ruang Massa Bangunan A

	
Tabel II.1. Hasil Analisis

Selubung Bangunan	Karakteristik Material
terhadap Cahaya	
•	Luas Bukaan, Pada Bukaan,
Pada ruang melipurti meliputi keseluruhan dinding pada	sisi Utara ruang	yang berhubungan langsung dengan ruang luar, 	untuk
Dapat menerima cahaya	seopti-mal mungkin.	•	Reflektansi	material,  pada	ruang,
Dimana dinding	masif	dengan
warna putih terang yang mempunyai
      	prosentase reflektansi tinggi.	
•	Dimensi bukaan, pada ruang kelas,disesuaikan	dengan standar 
dan  kaidah proporsi bangunan.	•	Warna	plafond	 juga memakai
Warna putih sama dengan warna din-ding, yang juga mempunyai prosen- tase reflektansi material tinggi	
•	Bukaan paling dominan berada pada sisi-Utara ruang, orientasi keluar deng-an	pemakaian bahan bukaan transparan dari kaca.	•	Sifat material, pada area selasar Me-mantulkan cahayasehingga area Se-lasar tidak memperoleh cahaya yang maksimal	
•	Disain bukaan, ruang padaBangu-nan terdiri dari beberapa type,	pada bagian atas	dan bawah dengan tipe jendela mati hanya berfungsi mema-sukkan cahaya ke dalam ruang.	•	 Lay–out ruang dan Lay–out Orientasi lay–out ruang  pada ruang kelas mengarah ke sisi barlat  tapak ba\ngunan Pengaturan yang	sejajar dan lurus padalay–out memung-kinkan adanya efek bayangan da-lam ruang yang dapat mengurangi intensitas cahaya dalam ruang	
•	Transmitansi cahaya, pada ruang
kelas	dimana pencahayaan bagian ba-wah menimbulkan efek silau.	-	
•	Pada pencahayaan bagian atas sudah memenuhi rekomendasi tentang penca-hayaan alami.	-	

1.	Analisis Ruang Kerlas Lt. 1 (Sisi Utara)	
2.	Analisis Ruang Kelas Lt. 1 (Sisi Selatan)	

Gambar II.6.
Analisis Ruang Kelas Lantai 1(Sisi Utara)	
Gambar II.7.
Analisis Ruang Kelas Lantai 1
(Sisi Selatan)	

3.	Analisis Ruang Administrasi Lt.2  (Sisi Utara)	
4.	Analisis Ruang Perpustakaan Lt.2 (Sisi Selatan)	

Gambar II.8. 
Analisis Ruang Administrasi Lantai 2 (sisi utara).	
Gambar : II.9.
Analisis Ruang Perpustakaan Lantai 2 (sisi selatan).	

5.	Analisis Ruang Lab Komputer Lt.2 (Sisi Selatan)	

                      Gambar : II.10.
                      Analisis Ruang Lab.Komputer Lantai 2 (sisi selatan).	
Tabel II.1. Hasil Analisis (Lanjutan)

Selubung Bangunan	Karakteristik Material
terhadap Cahaya	
•	Dimensi bukaan, pada ruang kelas dengan lebar 1.20 meter de-ngan ketinggian 1.20 meter,de ngan perbandingan bukaan 40:60
Dari luasan	dinding masif.	•	Reflektasi material, pada ruang
Kelas dimana pada dinding yang tidak terdapat bukaan dengan War-na material	putih yang mempunyai
Prosentasi refleksi tinggi.	
•	Disain bukaan, pada ruang kelas, dimana menggunakan bukaan langsung dengan tetap memakai material transparan,akan tetapi disain bukaan juga dapat terbuka secara langsung,  jadi sinar matahari
Dapat langsung masuk ke dalam ru-angan (indirect lighting)	•	Pada	sisi	dinding	bukaan Meng-gunakan dua warna dimana	dari	lantai	dasar sampai	dasar	bukaan
     menggunakan warna ungu yang	mempunyai	sifat reflektansi kurang	
•	Bentuk	bukaan,dengan indirect
     lighting (cahayalangsung), bukaan dan ventilasi dengan material tran-sparan.	•	Sifat material, pada area selasar memantulkan cahaya sehingga area selasar tidak memperoleh
Cahaya yang maksimal. 	
•	Transmitansi cahaya, pada ruang Kelas dimana disain bukaan tetap
      Menggunakan material transparan dari kaca,yang dapat Mendistri-busikan cahaya ke dalam bangunan.	•	Warna perabot dengan bahan kayu
(coklat) yang mempunyai reflek-
si material yang berbeda pula.	
•	Sistem bukaan langsung ndirect ligh-ting.	•	Lay–out ruang dan layout aktifi-tas,	meja dan kursi yang	sejajar	dapat memberikan pengaruh pada  penyebaran	cahaya	dalam ruang .	
	Tabel III. Hasil Analisis

Selubung Bangunan	Karakteristik Material
terhadap Cahaya	
•	Orientasi bukaan, pada sisi luar yang
Berhubungan langsung dengan ruang luar, ini dimaksudkan agar dapat mendapat sumber cahaya yang maksimal.	•	Reflektansi material,	pada sisi dinding
menggunakan	material kayu yang juga
difungsikan sebagai lemari/rak buku sehingga akan menimbulkan efek yang
       berbeda pada ruang tersebut.	
•	Luas bukaan dan dimensi bukaan,
pada sisi	dinding yang berhubungan
langsung dengan ruang luar lebih domi nan, dengan perbandingan 80 : 20.	•	Pengunaan	perabot	yang didominasi oleh warna dasar kayu juga dapat menimbulkan efek yang berbeda pada ruang tersebut, utamanya	terhadap	kualitas ca-haya yang masuk dalam ruangan.	
•	Transmitansi cahaya (material buka-an),	pada pemilihan	material	bukaan dengan menggunakan material trans-paran, yaitu kaca bening pada bagian atas dan kaca agak buram pada bagian bawah bukaan yang mempunyai efek yang berbeda pada ruangan .	•	Sifat material, pada area selasar, Meman-tulkan cahaya sehingga area selasar tidak memperoleh cahaya yang maksimal.	
.-	•	Orientasi lay–out, lebih diminan menghadap ke-Selatan juga dapat mempengaruhi	kualitas cahaya yang masuk karena posisi mem-belakangi bukaan	sebagai sumber masuk-nya cahaya.	
-	•	lay–out, ruang yang mengikuti bentuk
ruang	dengan menciptakan ruang kosong di tengah–tengah untuk keleluasaan r	

	Tabel IV. Hasil Analisa

Selubung Bangunan	Karakteristik Material
terhadap Cahaya	
•	Luas bukaan, pada ruang lab komputer dan perpustakaan menyeluruh pada din-ding sisi-Selatan, sebagai	satu–satunya orien-tasi sumber pencahayaan dalam ruang Deng-an perbandingan 70:30 dari luasan dinding.	•    Refleksi material, pada ruang perpus-
     takaan dengan warna	material kuning dengan refleksi	material sedang,	pada
	ruang lab  komputer	dengan warna
      material krem	 dengan reflektansi mate-rial sedang.	
•	Bentuk bukaan dan disain bukaan, pada	ruang perpustakaan dan ruang lab kompoter dengan sistem direct	lighting dengan material transparan.	•	Reflektansi material, perabot pada ruang perpustakaan dengan warna kayu sebagai warna yang dominan (pada rak	buku)	memeberikan pengaruh terhadap cahaya pada ruang	
•	Transmitansi	cahaya (material	bukaan), memasukkan cahaya secara langsung.	•	Sifat	material,	pada area selasar, meman- tulkan cahaya sehingga area selasar tidak memperoleh cahaya yang maksimal.	
-	•	Orientasi lay–out, tata lay– out yang belum maksimal sehingga menjadi       Penghalang masuknya cahaya dan ori-entasi kegiatan padaruang perpustakaan membelakangi	sumber cahaya.	

KESIMPULAN
Pembagian skala ini terutama bertujuan agar dapat diciptakan sistematisasi perancangan bangunan yang memperhatikan pemanfaatan pencahayaan alami dengan baik. Bagaimana dari mulanya cahaya dari luar bangunan dan kondisi lingkungan sekitar seperti bangunan lain, material sekitar dan elemen vegetasi mempengaruhi intensitas cahaya yang sampai pada bangunan. Kemudian cahaya ini diterima oleh bangunan itu sendiri dimana dipengaruhi oleh orientasi, bentuk bangunan dan selubung bangunan dan bukaan. Terakhir, bagaimana kondisi ruangan di dalam bangunan seperti dinding, plafond, lantai dan perabotan dapat mempengaruhi cara ruangan menerima cahaya dari luar.
Secara umum, pembagian skala di atas dapat diterapkan pada tipologi bangunan apapun yang perancangannya bertujuan untuk pemanfaatan pencahayaan alami sehingga dapat tercipta efisiensi penggunaan energi tambahan dalam bangunan. Pembagian skala dapat digunakan mulai dari proses analisis sampai pada proses penyusunan konsep perancangan baik itu perancangan ulang (redesign) maupun perancangan bangunan baru. Sehingga dengan demikian didapatkan sistematika yang utuh antar analisis dengan konsep rancangan, dimana hasil analisis dalam skala lingkungan dapat menjadi acuan dalam penyusunan konsep perancangan dalam skala lingkungan pula, dan demikian pula seterusnya pada skala bangunan dan skala ruangan.
DAFTAR RUJUKAN 
Departemen Pekerjaan Umum, Tata Cara Perencanaan Teknis Konservasi Energi pada Bangunan Gedung, 1993, SK SNI T – 14 – 1993 – 03, Yayasan LPMB Bandung
Fry Maxwell and Drew Jane, Tropical Architecture in the dry and humid zones; 1964; Robert E, Krieger Publishing Company Huntington, New York.
Koenigsberger, O.H., Ingersoll, T.G., Myhew, A., Szokolay, S.V., Manual of Tropical Housing and Building; Part 1: Climate Design, 1973, Longman Group Limited, London.
Lippsmeier, Georg, Bangunan Tropis, 1980; Erlangga ; Jakarta
Moore F ; Concepts and Practise of Architectural Daylighting: 1985; Van Nostrand Reinhold Mangunwijaya., Y.B., Pasal-pasal Pengantar Fisika Bangunan; 1981; Gramedia; Jakarta Mangunwijaya., Y.B., Wastu Citra; Gramedia; Jakarta
Suhodo. Tjahyono Y.P. Pengoptimalan Pencahayaan Alami pada Bangunan Rumah Susun Sederhana (sebagai Konservasi Energi). 2000 (Tesis)