## KAJIAN PENCAHAYAAN ALAMI PADA RUANG LABORATORIUM FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UIN ALAUDDIN MAKASSAR
Safruddin Juddah*, Muhammad Attar, Moh. Sutrisno Teknik Arsitektur Fakultas Sains dan Teknologi UIN Alauddin Makassar Jl. Sultan Alauddin No. 63, Kabupaten Gowa, Sulawesi Selatan. 92113 *E-mail: safruddin.juddah@uin-alauddin.ac.id
Abstrak: UIN Alauddin Makassar sebagai salah satu universitas terbesar di Indonesia  berada  di  garis  ekuator,  memiliki  iklim  tropis  sehingga memperoleh  energi  cahaya  dari  matahari yang  cukup  melimpah,  gratis  dan hampir tersedia setiap hari. Meskipun demikian, masih banyak ruang-ruang dalam  bangunannya  yang  masih  menggunakan  sumber listrik  buatan  untuk menerangi ruangan, salah satunya gedung D Fakultas Sains dan Teknologi. Hal  ini  berbanding  terbalik  dengan  desain  gedung  yang  memiliki  bukaan dinding  pada  selubung  bangunan  dan  void  di  bagian  tengah  gedung. Penelitian  ini  bertujuan  menganalisis  iluminasi  ruang  laboratorium  yang disebabkan  oleh  perbedaan  orientasi  bukaan  dinding  dan  luas  bukaannya, menganalisis tingkat perubahan iluminasi cahaya alami sepanjang hari, dan mensimulasikan  iluminasi  yang  sesuai  dengan  standar  kebutuhan  ruang laboratorium.  Laboratorium  Fakultas  Sains  &  Teknologi  Universitas  Islam Negeri Alauddin Makassar menjadi lokasi pada penelitian ini, terdapat empat ruangan  yang  dipilih  sebagai  sampel  yaitu:  Ruang  Laboratorium  Zoologi, Laboratorium  Optik,  Laboratorium  Fisika  Dasar,  dan  Laboratorium Mikroprocessor & Robotik. Penelitian ini memperoleh hasil bahwa terdapat perbedaan  iluminasi  dan  ukuran  minimal  luas  bukaan  dinding  akibat perbedaan arah orientasi bukaan.
Kata Kunci: iluminasi, laboratorium, orientasi dan luas bukaan

## PENDAHULUAN
anusia  membutuhkan  cahaya  dalam  berbagai  kegiatan  sehari-hari,  kesehatan, dan kenyamanan. Sinar matahari memberikan energi dan inspirasi yang tidak akan  habis  bagi  manusia.  Keindahan  tidak  akan  nampak  dan  dinikmati  bila tanpa cahaya.  Tanpa  cahaya,  tidak  ada  arsitektur  (Satwiko,  2008).  Penggunaan  cahaya matahari  dalam proses perancangan bangunan sebagai sumber cahaya alami yang  aktif akan memengaruhi kenyamanan penghuni baik secara visual maupun termal. Hal ini juga akan  berpengaruh  terhadap  susunan  ruang,  bentuk  struktur  dan  penggunaan  energi lainnya (Rahim, 2009).
Iluminasi yang cukup dapat meningkatkan produktivitas dan performa, mengurangi mata lelah, serta dapat meningkatkan peluang untuk berhasil. Akan tetapi, pencahayaan alami juga memiliki berbagai kelemahan, di antaranya: intensitas radiasi matahari yang besar, silau, dan distribusi cahaya yang tidak seragam (Lim et al., 2012).
M
Sistem  pencahayaan  dalam  bangunan  sangat  berperan  untuk  membentuk  kesan pada ruang dalam arsitektur yang dalam perencanaannya meliputi berbagai aspek seperti estetika  cahaya,  ruang,  dan  manusia  sebagai  pengguna.  Ketidaknyamanan  visual,  daya penglihatan  berkurang  atau  keduanya  diakibatkan  oleh  cahaya  yang  kurang  atau berlebihan  (Rashid,  2005).  Beberapa  penelitian  memperlihatkan  bahwa  penggunaan pencahayaan  alami  dalam  ruangan  belajar  mampu  membantu  peningkatan  etos  belajar sehingga menjadi salah satu aspek penting dalam desain sekolah atau fasilitas pendidikan yang  menggunakan  energi  berkelanjutan  (American  Society  of  Heating,  Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, 2008).
Iluminasi  cahaya  yang  masuk  ke  interior  bangunan  sangat  terpengaruh  pada perubahan jalur lintasan matahari yang terus bergerak dari timur ke barat serta dari sudut 23.5º  LU  di  bulan  Juni,  kemudian  berada    pada  garis  ekuator  (0°)  di  bulan  Maret  dan September,  dan  berada  pada  sudut    23.5º  LS  di  bulan  Desember  (Tangoro,  2004). Orientasi bangunan menjadi salah satu aspek yang penting untuk dipertimbangkan oleh arsitek  ketika  akan  memanfaatkan  cahaya  matahari  sebagai  sumber cahaya  maksimum untuk interior bangunan yang dimulai dari pemilihan lokasi site akan dibangun. Selain itu,  pemanfaatan  cahaya  alami  akan  menginformasikan  kepada  pengguna  gedung  akan kondisi di luar bangunan seperti keadaan cuaca dan perubahan waktu (Phillips & Gardner, 2012).
Iluminasi  yang  dipancarakan  matahari  ke  permukaan  bumi  sangat  besar  yaitu sebesar 10.000 lux pada kondisi langit berawan hingga lebih 100.000 lux pada kondisi langit cerah. Pemanfaatannya akan dipengaruhi oleh rotasi bumi terhadap matahari serta lokasi  ruangan  atau  gedung  tersebut  berada.  Ruangan  dengan  sistem  pencahayaan alaminya berorientasi timur-barat akan memperoleh dampak yang sangat baik dari rotasi bumi yang berputar dari barat ke arah timur (Irianto, 2006). Selain kondisi langit, faktor lain  yang  berpengaruh  terhadap  ketersediaan  cahaya  dan  tingkat  penetrasinya  cahaya alami  adalah  orientasi  bukaan,  lokasi  bukaan,  ketinggian  serta  lebar  efektif  jendela (Boubekri, 2008).
Pada  standar  nasional  yang  berlaku,  iluminasi  ruang  laboratorium  yang  standar adalah sebesar 500 lux (SNI 6197, 2011). Oleh karena itu, berdasarkan standar tersebut maka ditentukan pada penelitian ini untuk iluminasi rata-rata yang diharapkan tercapai minimal sebesar 500 lux. Penelitian ini dilakukan di Kabupaten Gowa Jl. Sultan Alauddin No.  36  yaitu  Kampus  II  UIN  Alauddin  Makassar  yang  secara  geografis  berada  pada koordinat  5˚33’6”  hingga  5˚34’7”  LS  dan  12˚38’6”  hingga  12˚33’6”  BT.  Gedung laboratorium  Fakultas  Sains  &  Teknologi  yang  dipilih  terdiri  dari  empat  ruang laboratorium  yang  mewakili  empat  arah  orientasi  bukaan  yaitu:  Ruang  Laboratorium Zoologi  (orientasi  bukaan  timur-barat),  Laboratorium  Optik  (orientasi  bukaan  selatan- utara),  Laboratorium  Fisika  Dasar  (orientasi  bukaan  barat-timur),  dan  Laboratorium Mikroprocessor & Robotik (orientasi bukaan utara-selatan).
Ruang laboratorium yang menjadi objek penelitian ini berada pada lantai 2 (dua). Gedung  ini  memiliki  void  pada  tengah  gedung  untuk  meneruskan  cahaya  dan penghawaan alami ruang-ruang laboratorium seluas 705,7 m 2 atau 23,87% dari luas lantai tipikal gedung. Ruang-ruang pada gedung ini bisa dilihat pada Gambar 2.
Gambar 1. Master plan Kampus II UIN Alauddin Makassar
Gambar 2. Denah lantai 01-04 gedung laboratorium Fakultas Sains & Teknologi UIN Alauddin Makassar

## METODE PENELITIAN
Penelitian menggunakan metode kuantitatif teoritik eksperimental dengan langkah awal berupa pengukuran data eksisting di lapangan selanjutnya menginput data tersebut ke dalam tabel data untuk menghitung besarnya nilai iluminansi rata-rata pada titik ukur melalui aplikasi Microsoft Excel .
Pada  proses  pengumpulan  data  dilakukan  melalui  observasi  lapangan  dengan menggunakan  lux  meter  pada titik  ukur  yang  berjarak  ±  75  cm  dari  lantai  pada  tiap  3 (tiga)  meter  (luas  ruangan  laboratorium  yang  ada  antara  10-100  m 2 (SNI  7062,  2004). Letak titik ukur pada ruang laboratorium ini dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Perletakan titik ukur ruang laboratorium
Fakultas Sains & Teknologi
Metode  analisis  data  yang  digunakan  adalah  analisis  deskriptif  dengan menggunakan rumus pada persamaan 1.

## (1)
Hasil tersebut selanjutnya dianalisa dengan menggunakan regresi polynomial untuk mendapatkan tingkat korelasi pada persamaan 2.
(2)
Langkah  selanjutnya  adalah  melakukan  simulasi  melalui  penggunaan  aplikasi komputer Autodesk  Ecotect  2011 untuk  mencari  alternatif  solusi  terhadap  perbaikan intensitas pencahayaan pada ruang-ruang laboratorium Fakultas Sains & Teknologi. Hasil simulasi dapat menjadi rekomendasi untuk perbaikan kualitas pencahaayan alami sebagai bagian dari kenyamanan visual pada gedung tersebut.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  perhitungan  dan  simulasi  kondisi  eksisting  laboratorium  menunjukkan bahwa berdasarkan orientasi dan luas bukaan yang ada pada ruang-ruang laboratorium tersebut belum memenuhi standar iluminasi sebesar 500 lux. Pengukuran data iluminasi eksisting  pada eksterior ruang  di atap gedung lantai 03 dan pada interior laboratorium dilaksanakan  pada  waktu  yang  bersamaan  berdasarkan  berbagai  kondisi  langit  yang tersedia. Pengambilan data lapangan dilaksanakan selama 4 (empat) hari pada waktu pagi hingga sore hari dengan rentang waktu per 2 (dua) jam yaitu pukul 08.00-10.00, 10.00- 12.00, 12.00-14.00, 14.00-16.00 dan 16.00-17.00. Iluminasi rata-rata ruang laboratorium dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Iluminasi rata-rata hasil pengukuran pada luar ruangan ( top floor )
No. Periode Pengukuran (Jam) Rata-rata Nilai Iluminasi (Lux) 1 08.00 – 10.00 18.091 2 10.00 – 12.00 49.538 3 12.00 – 14.00 54.119 4 14.00 – 16.00 24.951 5 16.00 – 17.00 18.911
Pada  periode  pengukuran  jam  08.00-10.00  s/d  12.00-14.00  terjadi  peningkatan nilai rata-rata iluminasi yang disebabkan oleh kenaikan intensitas cahaya luar pada pagi hari hingga siang hari, dan terjadi penurunan pada jam 12.00-14.00 s/d 16.00-17.00.
Gambar 4. Grafik kontur iluminasi ruang Laboratorium Zoologi hasil pengukuran
Gambar 5. Grafik kontur iluminasi ruang Laboratorium Optik hasil pengukuran
Jam 08.00-10.00 Jam 10.00-12.00 Jam 12.00-14.00 Jam 14.00-16.00 Jam 16.00-17.00 Jam 08.00-10.00 Jam 10.00-12.00
Jam 12.00-14.00 Jam 14.00-16.00
Jam 16.00-17.00
Jam 08.00-10.00 Jam 10.00-12.00
Jam 12.00-14.00 Jam 14.00-16.00 Jam 16.00-17.00
Jam 08.00-10.00 Jam 10.00-12.00 Jam 12.00-14.00 Jam 14.00-16.00
Jam 16.00-17.00
Jam 08.00-10.00
Jam 10.00-12.00 Jam 12.00-14.00 Jam 14.00-16.00 Jam 16.00-17.00
Gambar 6. Grafik kontur iluminasi ruang Laboratorium Fisika Dasar hasil pengukuran
Gambar 7. Grafik kontur iluminasi ruang Laboratorium Mikroprocessor & Robotik hasil pengukuran
Pengukuran  dan  penggambaran  grafik  kontur  iluminasi  menggambarkan  bahwa beberapa area pengukuran tidak memenuhi standar iluminasi ruang laboratorium. Ruang Laboratorium  Zoologi  pada  titik  ukur  B  tidak  memenuhi  standar  sementara  pada titik ukur A, C, dan D memenuhi standar iluminasi. Ruang Laboratorium Optik pada titik ukur B dan C tidak memenuhi standar pencahayaan sementara titik ukur A dan D memenuhi. Ruang  Laboratorium  Fisika  Dasar  pada  titik  ukur  A  dan  B  tidak  memenuhi  standar sementara titik ukur C dan D memenuhi standar. Ruang Laboratorium Mikroprocessor &  Robotik  daerah  yang  tidak  memenuhi  standar  iluminasi  adalah  titik  ukur  A  dan  B sementara  titik  ukur  C  memenuhi  standar  iluminasi.  Hasil  Pengukuran  tersebut  dapat dilihat pada Gambar 4-7.
Letak  bukaan  dinding  sebagai  jalur  masuknya  cahaya  alami  yang  tegak  lurus terhadap  arah  sumber  cahaya  menyebabkan  Ruang  Laboratorium  Zoologi  dan  Fisika Dasar memiliki perubahan tingkat iluminasi yang signifikan antara titik ukur C dan D. Sementara  iluminasi  yang  cenderung  merata  atau  stabil  terlihat  pada  Ruang Laboratorium Optik dan Mikroprocessor & Robotik yang dipengaruhi oleh cahaya yang diterima ruangan adalah cahaya refleksi/pantulan karena arah bukaan yang searah dengan lintasan cahaya matahari.
Jam 08.00-10.00 Jam 10.00-12.00 Jam 12.00-14.00 Jam 14.00-16.00 Jam 16.00-17.00 Jam 08.00-10.00
Jam 10.00-12.00 Jam 12.00-14.00 Jam 14.00-16.00 Jam 16.00-17.00
Jam 08.00-10.00
Jam 10.00-12.00
Jam 12.00-14.00 Jam 14.00-16.00
Jam 16.00-17.00
Gambar 8. Garis kontur dan potongan iluminasi hasil simulasi ruang Laboratorium Zoologi dan Optik
Gambar 9. Garis kontur dan potongan iluminasi hasil simulasi ruang Laboratorium Fisika Dasar dan Mikroprocessor & Robotik
Hasil  tersebut  di  atas  menjelaskan  bila  orientasi  dan  luas  bukaan  sangat berpengaruh  terhadap  besaran  iluminasi  alami  dalam  ruang  laboratorium.  Hal  ini menjadi  dasar  pertimbangan  untuk  merubah  besar  bukaan  dinding  pada  laboratorium yang ada, termasuk dalam membuat ruangan yang serupa.
Pengujian melalui simulasi Autodesk Ecotect 2011 menjadi pembanding terhadap hasil pengukuran lapangan. Perbandingan tersebut dibuatkan nilai rata-rata deviasi yang menunjukkan  hasil  simulasi  lebih  besar  dari  data  lapangan.  Titik  temu  antara  hasil pengukuran dan hasil simulasi diperoleh pada pukul 08.00-10.00 dengan nilai simulasi 10.135  lux,  pukul  10.00-12.00  dengan  nilai  simulasi  12.500  lux,  pukul  12.00-14.00 dengan nilai simulasi 15.000 lux, pukul 14.00-16.00 dengan nilai simulasi 13.500 lux, dan pukul 16.00-17.00 dengan nilai simulasi 11.000 lux.
Hasil uji simulasi menunjukkan bahwa untuk memenuhi standar iluminasi maka luas  bukaan  pada  ruang  Laboratorium  Zoologi  minimum  sebesar  11%  dengan persentase ruang yang memenuhi nilai 500 lux sebanyak 87,73%,  ruang Laboratorium Optik  minimum  sebesar  13%  dengan  persentase  ruang  yang  memenuhi  nilai  500  lux sebanyak  87,14%,  ruang  Laboratorium  Fisika  Dasar  minimum  sebesar  13%  dengan persentase  ruang  yang  memenuhi  nilai  500  lux  sebanyak  90,93%,  dan  ruang Mikroprocessor  &  Robotik  minimum  18%  dengan  persentase  ruang  yang  memenuhi nilai 500 lux sebanyak 93,58%. Hasil simulasi ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10. Garis kontur iluminasi hasil simulasi dengan ecotect pada laboratorium; a. Ruang Zoologi, b. Ruang Optik, c. Ruang Fisika Dasar, d. Ruang Mikroprocessor & Robotik
Hasil simulasi dibuatkan perbandingan luas dinding dan luas bukaan atau Window to  Wall  Ratio (WWR)  kondisi exixting dan  hasil  simulasi.  Simulasi  menggambarkan bahwa WWR yang dibutuhkan untuk ruang Laboratorium Zoologi hanya sebesar 30,82% yang  sebelumnya  sebesar  33,23%.  ruang  Laboratorium  Optik  dibuat  menjadi  sebesar 36,15%  dari  sebelumnya  sebesar  23,83%.  ruang  Laboratorium  Fisika  Dasar  dibuat menjadi  sebesar  35,07%  dari  sebelumnya  sebesar  32,73%.  Ruang  Laboratorium Mikroprocessor dan Robotik dibuat menjadi lebih besar yaitu 50,04% dari sebelumnya sebesar  25,01.  Ratio  perbandingan Window  to  Wall  Ratio (WWR)  untuk  ruang laboratorium  Fakultas  Sains  &  Teknologi  UIN  Alauddin  Makassar  berdasarkan  hasil simulasi dapat dilihat pada Tabel 2 dan Tabel 3.
(a) (b) (c) (d)
Tabel 2. Window to Wall Ratio (WWR) pengukuran lapangan pada ruang laboratorium
No. Nama Ruang Orientasi Bukaan Luas Bukaan (m 2 ) Luas Dinding (m 2 ) WWR (%) 1 Laboratorium Zoologi Timur 8.09 30.09 26.87 Barat 1.91 30.09 6.35 Total 33.23 2 Laboratorium Optik Selatan 4.68 30.09 15.54 Utara 2.50 30.09 8.30 Total 23.83 3 Laboratorium Fisika Dasar Barat 8.91 36.64 24.32 Timur 3.08 36.64 8.41 Total 32.73 4 Laboratorium Mikroprocessor & Robotik Utara 4.68 30.09 15.54 Selatan 2.85 30.09 9.47 Total 25.01
Tabel 3. Window to Wall Ratio (WWR) pada ruang laboratorium hasil simulasi No.  Nama Ruang Orientasi Bukaan Luas Bukaan (m2) Luas Dinding (m2) WWR (%) 1  Laboratorium Zoologi Timur 5.61 30.09 18.65 Barat 3.66 30.09 12.18 Total 30.82 2  Laboratorium Optik Selatan 7.26 30.09 24.13 Utara 3.62 30.09 12.02 Total 36.15 3  Laboratorium Fisika Dasar Barat 7.48 36.64 20.42 Timur 5.37 36.64 14.65 Total 35.07 4 Laboratorium Mikroprocessor & Robotik Utara 8.46 30.09 28.12 Selatan 6.60 30.09 21.92 Total 50.04

## KESIMPULAN
Orientasi  dan  luas  bukaan  sangat  berpengaruh  terhadap  besaran  iluminasi  alami dalam  ruang  laboratorium  sehingga  harus  dipertimbangkan  dengan  baik  dalam mendesain  ruangan  yang  serupa.  Hasil  penelitian  menjelaskan  bahwa  ruang  yang berorientasi timur dan barat dengan bukaan dinding pada sisi sebelah selatan dan utara memerlukan  luas  bukaan  sebesar  13%-18%.  Sementara  ruang  yang  berorientasi  utara dan selatan dengan bukaan dinding pada sisi sebelah barat dan timur memerlukan luas bukaan lebih kecil yaitu sebesar 11%-18%.
Iluminasi mengalami kenaikan dan penurunan di titik ukur setiap hari.  Kenaikan terjadi  pada  pukul  08.00-10.00  s/d  12.00-14.00  mencapai  86%  dan  turun  pada  pukul 12.00-14.00 s/d 16.00-17.00 sebesar -42%. Iluminasi pada ruang Laboratorium Zoologi sudah  terpenuhi  melalui  bukaan  eksisting  seluas  12%  dengan  minimum  luas  yang dibutuhkan sebesar 11%. Sedangkan pada ruang Laboratorium Optik, Fisika Dasar, dan
Mikroprocessor  &  Robotik  belum  memenuhi  standar  sehingga  harus  dilakukan perubahan besar luas bukaan dinding. Pada ruang Laboratorium Optik dibutuhkan bukaan minimum  seluas  13%  sementara eksisting  hanya  9%.  Pada  ruang  Laboratorium  Fisika Dasar  dibutuhkan  luas  bukaan  minimum  seluas  13%  sementara  eksistingnya  hanya sebesar  12%.  Pada  Ruang  Laboratorium  Mikroprocessor  &  Robotik  dibutuhkan  luas bukaan dua kali lipat dengan minimum seluas 18% sementara eksisting hanya seluas 9%. Berdasarkan  hasil  tersebut  maka  perlu  diadakan  perubahan  berupa  pengurangan  dan penambahan  jumlah  bukaan  dinding  untuk  ruang  laboratorium  di  Fakultas  Sains  & Teknologi  Universitas  Islam  Negeri  Alauddin  Makassar  agar  tercapai  iluminasi  yang standar pada ruang laboratorium sebesar 500 lux.

## DAFTAR PUSTAKA
American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, I. (2008). Advanced energy design guide  for K-12 school buildings:  Achieving 30% energy savings toward a net zero energy building. United State: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. Boubekri,  M.  (2008).  Daylighting,  architecture  and  health:  Building  design  strategies.  In  Daylighting, architecture and health. Oxford: Architectural Press.
Irianto, C. G. (2006). Studi optimasi sistem pencahayaan ruang kuliah dengan memanfaatkan cahaya alam.
JETri , 5(2), 1-20.
Lim, Y. W., Kandar, M. Z., Ahmad, M. H., Ossen, D. R., & Abdullah, A. M. (2012). Building façade design for daylighting quality in typical government office building. Building and Environment , 57, 194, 204. Doi. 10.1016/j.buildenv.2012.04.015.
Phillips, D., & Gardner, C. (2012). Daylighting: Natural light in architecture. Britania Raya: Routledge.
Rahim, R. (2009). Teori dan aplikasi distribusi luminansi langit di Indonesia. Makassar: Jurusan Arsitektur Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.
Rashid, M. S. B. (2005). Physiological reaction to light: the understanding of lighting design truoght health and visual safety. Bandung: Jurusan Arsitektur Institut Teknologi Bandung.
Satwiko, P. (2008). Fisika bangunan. Yogyakarta: ANDI. SNI 6197, 2011. (2011). Konservasi energi pada sistem pencahayaan. Standar Nasional Indonesia. SNI 7062, 2004. (2004). Pengukuran intensitas penerangan di tempat kerja. Standar Nasional Indonesia. Tangoro, D. (2004). Utilitas bangunan. Jakarta: Universitas Indonesia Press.