HUBUNGAN ANTARA ILUMINASI CAHAYA ALAMI DAN PEROLEHAN PANAS INTERNAL PADA MODEL RUANG TROPIS

Abstract

Abstract: Passive cooling is a critical strategy for reducing energy consumption in buildings located in hot–humid tropical climates, where cooling demand is strongly influenced by both solar heat gains and internal loads from artificial lighting. While daylight-oriented façade design is widely studied for visual comfort, its contribution to reducing lighting-related internal heat gains remains insufficiently explored. This study investigates the relationship between daylight illuminance and internal heat gains from artificial lighting through a simulation-based assessment of a representative tropical room model. Using DIALux, a single office-like space (4 m × 5 m) was simulated under 24 façade configurations derived from variations in window-to-wall ratio (20%, 40%, and 60%), façade orientation (north, south, east, and west), and shading condition (shaded and unshaded).

Daylight simulations were conducted on 21 March and 21 June between 08:00 and 16:00. Illuminance results were compared against a 500 lux task-plane threshold to determine the number of lamps required, which was then used as an indicator of lighting energy use and associated internal heat gains. The results show that small openings (20% WWR) consistently require the highest artificial lighting across all orientations. Larger openings do not automatically guarantee daylight sufficiency, particularly for east- and west-facing façades after midday. Shading was found to reduce excessive solar exposure but, in some cases, increased lighting demand due to uneven daylight distribution. Overall, north- and south-facing façades demonstrated superior performance. The study concludes that integrating daylight illuminance analysis with lighting-related heat gain assessment provides a practical framework for linking visual performance and passive cooling strategies in tropical architecture.

Keyword: daylight illuminance, internal heat gain, shading device, tropical climate

Abstrak: Pendinginan pasif merupakan strategi penting untuk mengurangi konsumsi energi pada bangunan yang berlokasi di iklim tropis panas-lembap, di mana kebutuhan pendinginan sangat dipengaruhi oleh perolehan panas matahari dan beban internal dari pencahayaan buatan. Sementara desain fasad berorientasi pencahayaan alami telah banyak dikaji dalam konteks kenyamanan visual, kontribusinya terhadap pengurangan beban panas internal yang berasal dari pencahayaan buatan masih belum cukup dieksplorasi. Penelitian ini menyelidiki hubungan antara iluminansi pencahayaan alami dan beban panas internal dari pencahayaan buatan melalui penilaian berbasis simulasi terhadap model ruang tropis yang representatif. Dengan menggunakan DIALux, satu ruang tipe kantor (4 m × 5 m) disimulasikan di bawah 24 konfigurasi fasad yang berasal dari variasi rasio jendela terhadap dinding (20%, 40%, dan 60%), orientasi fasad (utara, selatan, timur, dan barat), serta kondisi peneduhan (dengan peneduhan dan tanpa peneduhan).

Simulasi pencahayaan alami dilakukan pada tanggal 21 Maret dan 21 Juni antara pukul 08.00 hingga 16.00. Hasil iluminansi dibandingkan dengan ambang batas bidang kerja sebesar 500 lux untuk menentukan jumlah lampu yang dibutuhkan, yang kemudian digunakan sebagai indikator penggunaan energi pencahayaan dan beban panas internal yang terkait. Hasil penelitian menunjukkan bahwa bukaan kecil (WWR 20%) secara konsisten memerlukan pencahayaan buatan paling tinggi di semua orientasi. Bukaan yang lebih besar tidak secara otomatis menjamin kecukupan pencahayaan alami, khususnya pada fasad yang menghadap timur dan barat setelah tengah hari. Peneduhan ditemukan mampu mengurangi paparan radiasi matahari berlebih, namun dalam beberapa kasus justru meningkatkan kebutuhan pencahayaan akibat distribusi cahaya alami yang tidak merata. Secara keseluruhan, fasad yang menghadap utara dan selatan menunjukkan kinerja yang lebih unggul. Penelitian ini menyimpulkan bahwa integrasi analisis iluminansi pencahayaan alami dengan penilaian beban panas dari pencahayaan memberikan kerangka kerja praktis untuk menghubungkan kinerja visual dan strategi pendinginan pasif dalam arsitektur tropis.

Kata Kunci: iluminansi pencahayaan alami, beban panas internal, perangkat peneduh, iklim tropis