I. Latar Belakang Kebutuhan akan tenaga listrik terus bertambah dari tahun ke tahun. Namun, ketersediaan bahan bakar fosil sebagai bahan bakar utama pembangkit listrik terus berkurang. Jika dilihat dari penggunaan listrik pada sektor bangunan, penggunaan energi listrik yang dominan salah satunya terdapat
pada
sistem
pencahayaan,
sehingga
perlu
dilakukan
penghematan
dalam
pemanfaatannya. Berbagai cara dapat dilakukan dalam penghematan energi, pemerintah melalui PP No. 30 Tahun 2007 merumuskan upaya untuk menghadapi krisis energi di Indonesia melalui konservasi energi. Secara garis besar konservasi energi adalah upaya sistematis, terencana, dan terpadu untuk meningkatkan efisiensi pemanfaatannya. Salah satu langkah dalam konservasi energi adalah audit energi(pengukuran). Analisis data hasil audit energi akan menghasilkan seberapa besar peluang penghematan energi dengan langkah-langkah yang sesuai dengan kondisi eksisting. Dalam pelaksaan konservasi energi, dapat diaplikasikan pada praktikum konservasi energi salah satunya sistem pencahayaan. Dengan cara pengukuran langsung (audit) tingkat pencahayaan setiap lampu yaitu CFL, LED, Halogen dan TL dengan ballast kovensional dan elektrik, menganalisa hasil audit, menentukan langkah konservasi terbaik berdasarkan eksisting. II. Tujuan Berikut tujuan dari praktikum konservasi energi sistem penerangan :
Mahasiswa dapat mengidentifikasi konservasi energi yang dilakukan pada sistem penerangan
Mahasiswa dapat mengetahui penghematan
setelah dilakukan
konservasi energi pada
sistem penerangan III.
Dasar Teori Sistem penerangan adalah sistem yang mengatur pencahayaan sesuai dengan kebutuhan
visual yang dibutuhkan. Sistem penerangan harus dirancang sedemikian rupa sehingga dapat memanfaatkan cahaya matahari sebagai cahaya sumber alami secara maksimal. Hal ini dimaksudkan agar pemakaian energi listrik untuk pencahayaan bisa seminimal mungkin. Persyaratan pencahayaan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : a
Sistem pencahayaan buatan yang dirancang - Tingkat pencahayaan minimalnya sesuai yang direkomendasikan.
- Daya listrik untuk pencahayaan sesuai maksimum yang diijinkan. - Memenuhi tingkat kenyamanan visual. b
Sistem
pencahayaan
alami
yang
dirancang
memanfaatkan
semaksimal
mungkin
pencahayaan siang hari.
Gambar 1 Unit of Measurements . 3.1 Penggunaan Energi Untuk Pencahayaan Buatan Pencahayaan energi untuk pencahayaan buatan dapat diperkecil dengan mengurangi daya terpasang, melalui pemilihan lampu dengan efikasi tinggi serta ballast dan armatur yang efisien. Pada bangunan publik atau lainya, cahaya dapat diperoleh dari sumber alami (matahari) maupun sumber buatan (lampu). Lampu elektrik yang dipergunakan untuk bangunan gedung antara lain jenis bulb dan fluorescent/TL. Lampu bulb menghasilkan cahaya melalui kawat filamen yang dilalui arus listrik. Cahaya tersebut melepaskan panas secara radiasi dalam daerah tampak dari spektrum radiasi yang dihasilkan. III.2 Tingkat Pencahayaan (Iluminasi) Tingkat pencahayaan merupakan besarnya cahaya yang dibutuhkan untuk menerangi suatu ruangan. Parameter ini dinyatakan dengan satuan lux. Satu lux setara dengan satu lumen per meter persegi. Alat untuk mengukur tingkat pencahayaan adalah luxmeter. Tingkat pencahayaan memiliki standar minimal yang direkomendasikan, dan ditentukan berdasarkan fungsi dari setiap ruangan serta disesuaikan dengan tempat. Tingkat pencahayaan tidak boleh kurang dari tingkat pencahayaan standar yang ditentukan. Acuan tingkat pencahayaan di Indonesia yang
direkomendaikan yaitu SNI 6197:2011. Tingkat pencahayaan digunakan untuk menentukan kualitas pencahayaan pada setiap ruangan sesuai dengan fungsinya. Lambang iluminasi adalah E dengan satuan lux (lux) sesuai persamaan berikut. ……….(1) Keterangan : E : Intensitas penerangan (lux) F : Fluks cahaya (lumen) A
: Luas bidang kerja (m2) Tingkat pencahayaan ini juga dapat dilakukan dengan cara pengukuran langsung
menggunakan alat ukur luxmeter, sehingga dapat langsung diketahui nilai tingkat pencahayaan pada suatu bidang kerja tertentu. Berikut merupakan prosedur pengukuran pada sistem pencahayaan dengan menggunakan luxmeter. Dalam mengoperasikan atau menjalankan lux meter perlu diperhatikan alat sensornya, karena sensornyalah yang kan mengukur kekuatan penerangan suatu cahaya. Oleh karena itu sensor harus ditempatkan tegak lurus pada daerah yang akan diukur tingkat kekuatan cahayanya (iluminasi) secara tepat agar hasil yang ditampilkan pun akuarat. Adapun prosedur penggunaan alat ini adalah sebagai berikut : 1. Nyalakan luxmeter. 2. Pilih kisaran range yang akan diukur ( 2.000 lux, 20.000 lux atau 50.000 lux) pada tombol Range. 3. Arahkan sensor cahaya tegak lurus terhadap bidang kerja dengan menggunakan tangan pada permukaan daerah yang akan diukur kuat penerangannya. 4. Lihat hasil pengukuran pada layar panel. III.3 Daya Pencahayaan Daya pencahayaan adalah daya listrik yang digunakan untuk pencahayaan dibagi dengan luas ruangan. Perhitungan daya pencahayaan dipengaruhi oleh beberapa fakor yaitu; fungsi ruang (untuk menentukan terang lampu), jenis lampu (berpengaruh terhadap kuantitas cahaya yang dipancarkan), jumlah titik lampu (agar distribusi lampu merata dan sesuai kebutuhan). Daya pencahayaan memiliki standar daya pencahayaan, acuan standar di Indonesia yaitu SNI
6197:2011. Daya listrik yang terpasang tidak boleh melebihi angka maksimum yang ditentukan pada setiap ruangan. Metode perhitungan daya pencahayaan terdapat di persamaan 2 Pc=
Pt A ........... (2)
Keterangan : Pc = Daya pencahayaan (W/m2) Pt = Daya listrik yang dikonsumsi lampu (W) A = Luas ruangan (m2) III.4 Efikasi Adalah rentang angka perbandingan antara fluks cahaya (lumen) dengan daya listrik suatu sumber cahaya (watt), dalam satuan lumen/watt. Efikasi juga disebut fluks cahaya spesifik, biasanya nilai efikasi ini didapat pada katalog
dari suatu produk lampu. Nilai efikasi ini
berbanding lurus dengan efisiensi lampu, sesuai persamaan 3. ……. (3) Untuk mengetahui daya pencahayaan (efikasi) didapatkan dari nilai tingkat pencahayaan dari luxmeter dibagi dengan daya terukur yang ditunjukan oleh voltmeter dan amperemeter. III.5 Parameter Kualitas Warna Cahaya Kualitas warna cahaya dibedakan menjadi : 1
Warna cahaya lampu ( Cotrrelated Colour Temperature = CCT )
Warnanya sendiri tidak merupakan indikasi tentang efeknya terhadap warna objek, tetapi lebih kepada memveri suasana. Dua lampu yang saling mirip warna cahayanya dapat berbeda komposisi distribusi spektralnya sehingga akan berbeda juga efeknya kepada warna obyek yang diterangi. Warna cahaya lampu dibedakan menjadi :
Warna putih kekuning-kuningan ( warm-white ), Kelompok 1 ( <3300 K )
Warna putih netral ( cool white ), Kelompok 2 ( 3300 K – 5300 K )
Warna putih ( daylight ), Kelompok 3 ( > 5300 K )
Warna cool daylight, Kelompok 4 ( 6200 K )
Pemilihan warna lampu bergantung pada tingkat iluminasi yang diperlukan agar diperoleh pencahayaan yang nyaman. Makin tinggi tingkat iluminasi yang diperlukan, maka warna lampu yang digunakan adalah jenis lampu dengan CCT sekitar > 5000 K ( daylight ) sehingga tercipta pencahayaan yang nyaman. Sedangkan untuk kebutuhan tingkat iluminasi yang tidak terlalu tinggi, maka warna lampu yang digunakan < 3300 K ( warm white ). 2
Renderansi Warna Disamping warna cahaya lampu, perlu diketahui efek suatu lampu kepada warna obyek,
untuk itu dipergunakan suatu indeks yang menyatakan apakah warna objek tampak ilmiah apabila diberi cahaya lampu tersebut. Lampu-lampu diklarifikasikan dalam kelompok renderansi warna yang dinyatakan dengan Ra, sebagai berikut :
Efek warna kelompok 1 : Ra indeks 80-100 %.
Efek warna kelompok 2 : Ra indeks 60-80 %.
Efek warna kelompok 3 : Ra indeks 40-60 %.
Efek warna kelompok 4 : Ra indeks < 40 %.
3.6 Teknologi Sistem Penerangan Prinsip kerja lampu listrik adalah dengan cara menghubung singkat listrik pada filamen carbon (C) sehingga terjadi arus hubung singkat yang mengakibatkan timbulnya panas. Panas yang terjadi dibuat hingga suhu tertentu sampai mengeluarkan cahaya, dan cahaya yang didapat pada waktu itu baru mencapai 3 Lumen/W (Lumen = satuan arus cahaya). Sistem penerangan saat ini yang banyak digunakan oleh masyarakat pada umumnya adalah jenis lampu pijar, lampu flourescent ( lampu TL ), lampu CFL yang dikenal sebagai lampu hemat energi (LHE), lampu halogen, lampu HID ( High Intensity Discharge ) dan lain-lain serta banyak menggunakanballast konvensioanl dan ballast elektronik. 1. Lampu Flourescent ( Lampu TL ) Belakangan ini, penggunaan jenis lampu ini lebih populer daripada lampu pijar. Lampu ini memiliki efisiensi yang tinggi dan ketahanan yang lebih lama, hampir 20.000 jam. Sayangnya, lampu ini membutuhkan alat ballast yang memakan banyak daya. Efisiensi dapat ditingkatkan dengan menggunakan ballast elektronik.
2. Lampu CFL (Compaq Flourescent Lamp ) Lampu ini adalah lampu yang paling efisien yang tersedia di pasaran, dengan efikasi tinggi sekitar 50-60 lumen per watt dengan usia sampai 12000 jam.
3. Ballast Elektronik Ballast jenis ini mempunyai keunikan khusus, yaitu sistem bekerjanya tidak lagi menggunakan gulungan (kumparan) pada suatu inti besi, berbeda sekali dengan ballast konvensional yang masih menggunakan gulungan (kumparan) pada inti besi. Ballast elektronik menggunakan suatu sistem rangkaian elektronik sehingga besarnya rugi-rugi pada inti besi, pada kumparan menjadi tidak adalagi, dan hanya sedikit rugi saja karena rangkaian/sirkit. Inilah yang paling menguntungkan dalam penghematan energi listrik yang diserapnya. Keuntungan lain yang didapat adalah dapat diatur konsumsi arus listriknya dengan tetap mempertahankan besar tegangan yang diinginkan, sehingga ballast elektronik dapat digunakan untuk sistem pengaturan energi listrik sesuai yang dibutuhkan pada suatu ruangan. Dengan sistem sirkit elektronik maka ballast menjadi lebih ringan dan lebih kecil dibandingkan dengan ballast konvensional (sistem gulungan kawat).
III.6 Faktor Daya (Cos Phi) Faktor daya atau sering disebut cos θ adalah perbandingan daya sesungguhnya dengan daya semu. Semakin rendah nilai faktor daya akan mengakibatkan daya reaktif nya makin besar, sebaliknya jika nilai faktor daya semakin besar maka daya reaktif menuju 0 nol. Persamaan faktor daya dan faktor reaktif : …….(3) Keterangan : Cos phi = faktor daya P = Daya aktif (Watt) S = Daya semu (VA) Pada umumnya suatu pabrik mempunyai faktor daya listrik yang rendah, hal ini disebabkan karena banyak menggunakan peralatan-peralatan seperti mesin-mesin, mesin las, lampu TL, transformewr dan lain -lain. Untuk memperbaiki besarnya faktor daya listrik ini dapat dilakukan dengan memasang kapasitor daya secara paralel terhadap beban listrik tersebut. Hal ini dikarenakan pada faktor daya listrik yang rendah, peralatan listrik banyak menarik daya reaktif induktif sehingga perlu dikompensir dengan daya reaktif kapasitif agar faktor daya listrik dari peralatan tersebut menjadi lebih besar. Besarnya rating kapasitor daya dapat ditentukan setelah didapat data-data dari peralatan listrik, kemudian dilakukan perhitungan untuk mendapatkan rating kapasitor daya tersebut. Rating kapasitor daya dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
Keterangan : C = kapasitor (F) Qc = Daya reaktif kapasitor (VAR) V = Tegangan (V) w = 2 phi f
IV.
Metode Pekerjaan
Berikut merupakan metode yang digunakan, antara lain : 4.1 Prosedur Kerja 1. Periksa rangkaian yang sudah tersedia pada meja kerja 2. Catat spesifikasi dari lampu-lampu pada meja kerja 3. Rangkai secara tertutup sesuai skema rangkaian. Jika ingin menggunakan ballast konvensional,elektrik,tambah kapasitor,dan menggunkan jenis lampu yang lain. 4. Nyalakan MCB 5. Catat parameter yang dibutuhkan : -
Tegangan (V) Arus (A) Intensitas cahaya dengan menggunakan luxmeter (Lux) Tinggi lampu terhadap bidang kerja (cm) Luas bidang kerja (m2)
6. Matikan MCB 4.2 Skema Rangkaian dan Titik Pengukuran A. Skema Rangkaian Berikut merupakan skema rangkaian yang digunakan dalam praktikum sistem pencahayaan. BK TL BE mcb C A CFL L1 L2 AC
~
LED
V L3
Gambar skema rangkaian sistem pencahayaan (Sumber : Data Primer)
HLG
B. Titik Pengukuran Skema simulasi titk pengukuran tingkat pencahayaan pada bidang kerja (1m2). Skema titik pengukuran dibawah digunakan untuk jenis lampu yang lain seperti CFL, Halogen, LED. Namun, sebagai referensi kelompok kami menggunakan tiga titik pengukuran yaitu di ujung kanan,di ujung kiri, dan di tengah yang tegak lurus dengan lampu. Lampu Philips TLD 58W/54-765 Cool Daylight
Lampu TLD
62cm
Bidang kerja
Luxmeter
Gambar skema titik pengukuran ( Sumber : Data Primer )
V. Alat dan Bahan Yang Digunakan Berikut merupakan alat dan bahan yang digunakan. Tabel 1. Alat dan Bahan No Alat dan Bahan 1 Lux meter
Gambar
Alat dan Bahan Lampu CFL
Gambar
2
Kapasitor 8mF
Lampu LED
3
Volt meter
Lampu Halogen
4
Ampere meter
Lampu TL
5
Ballast Konvensional
Ballast Elektrik
VI.
Data Pengukuran a) Lampu TL + BK Lux
Luas
N
Waktu
o
(menit ke-)
1
0
0,9176
1260
2
34
0,9176
1208
221,95
3
112
0,9176
1239
221,76
4
117
0,9176
1229
221,62
5
121
0,9176
1216
221,51
0,9176
1216
Rata - Rata
Ruangan (m2)
Terukur
Alami 42
42
Daya (Watt)
Tegangan
Arus
Cos
(Volt)
(A)
Phi
Terpasang
Terukur
0,622
36
53,3
0,624
36
50,8
0,625
36
50,4
0,623
36
51,5
0,625
36
51,8
0,62 5
36
51,8
0,37 4 0,37 6 0,37 6 0,37 5 0,37 6 0,37 6
222,51
221,51
b) Lampu TL + BK + C No
1 2 3 4 5
Lux
Waktu
Luas
(menit
Ruangan
Teruku
Alam
ke-)
(m2)
r
i
0 27 53 58 102
0,9176 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176
1260 1208 1239 1229 1216
37
0,9176
1216
Rata - Rata
37
Tegangan
Arus
Cos
(Volt)
(A)
Phi
221,55 221,27 220,14 219,55 219,38
0,285 0,285 0,284 0,284 0,283
219,38
0,283
0,533 0,537 0,536 0,538 0,539 0,539 0
Daya (Watt) Terpasan
Teruku
g
r
36 36 36 36 36
34,3 33 33,5 33,6 33,4
36
33,4
c) Lampu TL + BE No 1 2 3 4 5
Waktu (menit ke-)
0 25 110 116 122 Rata - Rata
Luas Ruangan (m2) 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176
Lux
Daya (Watt)
Tegangan
Arus
Cos
(Volt)
(A)
Phi
Terpasang
Terukur
0,554 0,553 0,551 0,546 0,545 0,5450
36 36 36 36 36 36
26,5 25,4 25,5 27,4 27,2 27,2
Terukur
Alami
1115 1133 1099 1150 1163 1163
45
221,71 220,92 220,05 221,67 221,67
0,224 0,222 0,221 0,222 0,222
45
221,67
0,222
d) Lampu TL + BE + C Luas
Lux
N
Waktu
o
(menit ke-)
1
0
n (m2) 0,9176
2
21
0,9176
1129
3
108
0,9176
1158
4
114
0,9176
1153
5
120
0,9176
1168
0,9176
1168
Rata - Rata
Ruanga
Terukur 1108
Alam i 57
Tegangan
Arus
(Volt)
(A)
221,71 220,92 220,05 221,67 221,67 221,67
Daya (Watt) Cos Phi
0,224 0,222
0,536911 0,54190
0,221
4 0,54592
0,222
4 0,54605
0,222
7 0,54625
0,222
9 0,5463
Terpasang
Terukur
36
16,5
36
16,5
36
16,7
36
16,7
36
16,6
36
16,6
e) Lampu Pijar N
Waktu
o
(menit ke-)
1 2 3 4 5
0 21 23 24 25 Rata - Rata
Luas Ruanga n (m2) 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176
Lux Terukur 167 170 175 175 174 172,2
Alam i 45 45 45 46 56 47,4
Daya (Watt)
Tegangan
Arus
Cos
(Volt)
(A)
Phi
Terpasang
Terukur
0,0887 0,089 0,089 0,089 0,089
0,922 0,924 0,923 0,921 0,925 0,923
25 25 25 25 25 25
18,4 18,5 18,4 1,5 18,3 18,42
219,72 219,22 219,7 219,77 219,72 219,24
0,085
f) Lampu LED N
Waktu
o
(menit ke-)
1
0
2 3 4 5
5 12 12 13 Rata - Rata
Luas Ruanga n (m2) 0,9176
Lux Terukur 171
0,9176
1129
0,9176
1158
0,9176
1153
0,9176
1168
0,9176
1168,0
Alam i 54
Tegangan
Arus
(Volt)
(A)
219,26 218,76 219,4 219,65 219,13 219,24
Daya (Watt) Cos Phi
0,085 0,086
0,536911 0,54190
0,086
4 0,54592
0,086
4 0,54605
0,086
7 0,54625
0,0858
9 0,5463
Terpasang
Terukur
25
16,5
25
16,5
25
16,7
25
16,7
25
16,6
25
16,6
g) CFL Tornado N
Waktu
o
(menit ke-)
1 2 3 4 5
0 13 14 16 18 Rata - Rata
Luas Ruanga n (m2) 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176
Lux Terukur
476 482 483 480 485
Alam i 63
481,2
Daya (Watt)
Tegangan
Arus
Cos
(Volt)
(A)
Phi
Terpasang
0,075 0,068 0,0687 0,067 0,065
0,389 0,385 0,39 0,379 0,381 0,38
12 12 12 12 12 12
221,08 221,15 220,6 221,56 219,1 219,24
0,69
Tegangan
Arus
(Volt)
(A)
Terukur
6,4 6,6 6,8 6,7 6,4 6,58
h) CFL Essential N
Waktu
o
(menit ke-)
1
0
2 3 4 5
21 23 24 25 Rata - Rata
Luas Ruanga n (m2) 0,9176
Lux Terukur 1108
0,9176
1129
0,9176
1158
0,9176
1153
0,9176
1168
0,9176
1168,0
Alam i
220,83 221,13
Daya (Watt) Cos Phi
0,066 0,066
0,536911 0,54190
221,17
0,065
4 0,54592
221,29
0,065 7
221,37
0,064 5
219,25
0,66
4 0,54605 7 0,54625 9 0,5463
Terpasang 11 11 11 11 11 11
Terukur 5,3 5,4 5,4 5,6 5,6 5,46
i) CFL Genie Luas
N
Waktu
o
(menit ke-)
1 2 3 4 5
0 21 23 24 25 Rata - Rata
VII.
Ruanga n (m2) 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176
Lux Terukur 284 296 306 310 302,6 1168,0
Alam i
Daya (Watt)
Tegangan
Arus
Cos
(Volt)
(A)
Phi
Terpasang
0,069 0,0696 0,0692 0,0691 0,068
0,378 0,377 0,375 0,379 0,377 0,5463
11 11 11 11 11 11
221,37 221,76 221,77 221,34 221,17 219,25
0,69
Terukur 5,4 5,5 5,8 5,7 5,8 5,64
Kompilasi Data Berikut merupakan data yang didapatkan mencakup data primer hasil pengukuran dan data
olahan beserta analisisnya. A. Data Primer 1. Spesifikasi Lampu Pada tabel 2 terdapat spesifikasi lampu yang digunakan ketika praktikum sistem pencahayaan. Tabel 2. Spesifikasi Lampu No
Jenis Lampu
Spesifikasi Lampu Philips Genie 11W E27 6500K 220-240V 50-60Hz 570 lumen / Efikasi 54lm/W Philips Essential 11W E27 6500K
1
CFL
220-240 V 50-60Hz 594 lumen / Efikasi 54 lm/W Philips Tornado 12W E27 6500K 220-240V 50-60Hz
2
Lampu Pijar
3
LED
665 lumen/ Efikasi 55lm/W Philips 25W 220-240V hilips Softone 25W
4
220-240V TL-D 36W/ 54-765 CDL
TL
2600 lumen/ Efikasi 72lm/W
2. Data Pengukuran Data rata – rata hasil pengukuran praktikum sistem pencahayaan terdapat pada tabel 3. Tabel 1. Data Pengukuran N o
Jenis Lampu
Tegangan
Arus
Daya
Lux
(V)
(A)
(Watt)
terukur
Keterangan Lampu menyala
1
2 3
4
TL 36W +BK
TL 36W+BK+C TL 36W+BE
TL 36W+BE+C
147,26
1,24
51,8
1216
147,26
0,95
33,4
1240
146,6
0,76
27,2
1163
146,5
2,07
16,6
1168
5
Lampu Pijar
146,5
0,31
18,42
172,2
6
LED
148,22
0,3
19,04
174,6
7
CFL Tornado
147,14
0,25
6,58
481,2
8
CFL Essential
146,28
0,22
5,46
302,6
dengan mengalami delay 3,26 detik Tidak mengalami delay waktu penyalaan Lampu terang, tidak ada flick Terjadi kenaikan arus dari biasanya dan Tidak mengalami delay waktu penyalaan Lampu berwarna kekuningkuningan Lampu berwarna kekuningkuningan (warm) Intensitas cahaya terang dan tidak ada kedipan Intensitas cahaya terang dan tidak
ada kedipan Intensitas cahaya 9
CFL Genie
146,67
0,23
5,64
280
terang dan tidak ada kedipan
A. Pengolahan Data Pada proses pengukuran dilakukan pengukuran pada parameter kelistrikan (tegangan, arus, faktor daya dan daya) dan intensitas cahaya pada masing-masing lampu. Dari data tersebut maka dapat dihitung lumen, daya pencahayaan dan efikasi pada masing-masing lampu. Berikut ini contoh perhitungan pada lampu TL + BK data ke-1 (data pukul 09.35). o Menghitung lumen E=
F A
F= E . A F= 1260
lumen m2
. 0,9176 m2
F= 1156,176 lumen o Menghitung Daya Pencahayaan Pc=
P . ukur A
Pc=
53,3 0,9176 m2
Pc= 58,086 Watt/m2 o Menghitung Efikasi Eff =
f Pt
Eff =
1156,176 lumen 53,3Watt
Eff = 21,691 Lumen/Watt
Data Kompilasi Lampu TL+BK
N o
Wakt u
Luas Ruang an (m2)
1
0
0,9176
2
34
0,9176
3
112
0,9176
4
117
0,9176
5
121
0,9176
Rata Rata
0,9176
Lux
126 0 120 8 123 9 122 9 121 6 121 6
Tegan gan (Volt)
Aru s (A)
222,5 1 221,9 5 221,7 6 221,6 2 221,5 1 221,5 1
0,37 4 0,37 6 0,37 6 0,37 5 0,37 6 0,37 6
Tegang an (Volt)
Arus (A)
Daya (Watt) Cos Phi
Lumen
Ter pas ang
Teruk ur
Terpasa ng
0,62
36
53,3
2600
0,625
36
50,8
2600
0,624
36
50,4
2600
0,623
36
51,5
2600
0,625
36
51,8
2600
0,625
36
51,8
2600
Daya Pencahay aan (W/m2)
Efikasi (lm/W)
58,086
19,904
55,362
20,022
54,926
20,699
56,125
20,093
56,452
19,766
56,452
19,766
Terukur 1156,17 6 1108,46 08 1136,90 64 1127,73 04 1115,80 16 1115,80 2
Lampu TL+BK+C N o
Wak tu
Luas Ruang an (m2)
Lux
1
0
0,9176
1207
221,55
2
27
0,9176
1224
221,27
0,28 5 0,28
Cos Phi
0,53 1 0,53
Daya (Watt)
Lumen
Terpas ang 36
Teruk ur 34,3
Terpas ang 2600
36
33
2600
Teruku r 1107,54 32 1123,14
Daya Pencahay aan (W/m2)
Efika si (lm/ W)
37,380
29,62 9 31,23
35,963
3
53
0,9176
1248
220,14
4
58
0,9176
1243
219,55
5
102
0,9176
1240
219,38
0,9176
1240 ,0
219,380 0
Rata Rata
5 0,28 4 0,28 4 0,28 3 0,28 30
7 0,53 6 0,53 9 0,53 8 0,53 80
36
33,5
2600
36
33,6
2600
36
33,4
2600
36
33,40 00
2600,00 0
24 1145,16 48 1140,57 68 1137,82 4 1137,82 4
36,508 36,617 36,399 36,399
0 31,36 7 31,14 9 31,26 0 31,26 0
Lampu TL+BE No
1 2 3 4 5 Rata
Waktu
0 25 1.10 1.16 1.22 - Rata
Luas Ruanga n (m2)
0,9176 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176
Lux
Teganga n (Volt)
Arus (A)
Cos Phi
Daya (Watt)
Lumen
Terpasan g 2600 2600 2600 2600 2600 2600,000
1115 1133 1099 1150 1163 1163,0
221,71 220,92 220,05 221,67 221,67 221,6700
0,224 0,222 0,221 0,222 0,222 0,2220
0,552 0,55 0,548 0,547 0,547 0,5470
Terpasan g 36 36 36 36 36 36
Teruku r 26,5 25,4 25,5 27,4 27,2 27,2000
Lux
Teganga
Arus
Cos
Daya (Watt)
Daya Pencahayaa n (W/m2) Terukur 1023,124 1039,6408 1008,4424 1055,24 1067,1688 1067,169
28,880 27,681 27,790 29,861 29,643 29,643
Lampu TL+BE+C No
Waktu
Luas
Lumen
Daya
Ruanga n (m2)
1 2 3 4 5 Rata
0 21 1.08 1.14 1.20 - Rata
0,9176 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176 0,9176
n (Volt)
1108 1129 1158 1153 1168 1168,0
221,71 220,92 220,05 221,67 221,67 221,6700
(A)
Phi
Pencahayaa n (W/m2) Terpasan g 36 36 36 36 36 36
0,224 0,222 0,221 0,222 0,222 0,2220
0,552 0,55 0,548 0,547 0,547 0,5470
V (Volt )
I (Ampe re)
Cos phi
Luas (m2)
219, 72 219, 22 219, 7 219, 77 219,
0,0887
0,91 7 0,92 5 0,92 5 0,92 1 0,92
0,917 6 0,917 6 0,917 6 0,917 6 0,917
Teruku r 16,5 16,5 16,7 16,7 16,6 16,6000
Terpasan g 2600 2600 2600 2600 2600 2600,000
Terukur 1016,7008 1035,9704 1062,5808 1057,9928 1071,7568 1071,757
Lampu Pijar N O
wak tu
Lux
Daya (Watt)
Terpas ang
Teruk ur
Terpas ang
Teruk ur
1
0
45
167
25
18,4
2
21
45
170
25
18,5
3
23
45
175
25
18,4
4
23
46
175
25
1,5
5
24
56
174
25
18,3
0,089 0,089 0,089 0,089
Lumen Teruk ur 153,23 9 155,99 2 160,58 0 160,58 0 159,66
Daya Pencahay aan (W/m2) 20,052
Efikasi (lm/W)
20,161
7,737
20,052
8,008
1,635
98,232
19,943
8,006
7,642
17,982 17,982 18,200 18,200 18,091 18,091
Rata-rata
47,40
172,2 0
25,00
15,02
72 219, 24
0,0858
5 0,92
6 0,92
2 158,01
16,37
25,93
Lampu LED NO
wakt u
Lux
Alam i
Daya (Watt)
V (Volt)
1
0
Teruku r 167
2
5
170
25
18,5
3
12
175
25
18,4
4
12
175
25
1,5
5
13
174
25
18,3
172,20
25,00
15,02
Rata-rata
Terpasa ng 25
Teruku r 18,4
I (Amper e)
Cos phi
219,2 6 218,7 6 219,4
0,085
0,086
0,91 8 0,92 1 0,92
219,6 5 219,1 3 219,2 4
0,086
0,92
0,086
0,92 1 0,92
0,086
0,0858
Luas (m2)
0,917 6 0,917 6 0,917 6 0,917 6 0,917 6 0,92
Lumen
Teruku r 153,23 9 155,99 2 160,58 0 160,58 0 159,66 2 158,01
Daya Pencahaya an (W/m2)
Efikas i (lm/W )
20,924
7,324
20,924
7,455
20,597
7,796
20,706
7,755
20,597
7,752
20,75
7,62
Lampu CFL Tornado N
wakt
Lux
Daya (Watt)
V
I
Cos
Luas
Lumen
Daya
Efikas
O
u
Teruku r
Terpasa ng
Teruku r
(Volt )
(Amper e)
phi
(m2)
Terpasa ng
Teruku r
Pencahaya an (W/m2)
1
0
476
12
6,4
0,075
482
12
6,6
3
14
483
12
6,8
4
16
480
12
6,7
0,067
5
18
485
12
6,4
221,5 6 219,1
0,065
0,37 9 0,38
481,20
12,00
6,58
219,2 4
0,0858
0,92
0,917 6 0,917 6 0,917 6 0,917 6 0,917 6 0,92
436,77 8 442,28 3 443,20 1 440,44 8 445,03 6 441,55
6,975
13
0,38 5 0,37 7 0,39
665
2
221,0 8 221,1 5 220,6
Daya (Watt) Terpasa Teruku ng r
V (Volt )
I (Amper e)
Cos phi
Luas (m2)
Lumen Terpasa ng
220,8 3 221,1 3 221,1 7 221,2 9 221,3 7
0,066
0,37 9 0,37 7 0,37 4 0,37 9 0,37 9
0,917 6 0,917 6 0,917 6 0,917 6 0,917 6
594
Rata-rata
0,068 0,0687
665 665 665 665 665,00
7,193 7,411 7,302 6,975 7,17
i (lm/W ) 62,62 3 61,49 1 59,80 6 60,32 2 63,80 7 61,61
Lampu CFL Essential N O
wakt u
Lux Teruku r
1
0
284
11
5,3
2
27
296
11
5,4
3
30
306
11
5,4
4
30
310
11
5,6
5
32
317
11
5,6
0,066 0,065 0,0657 0,0645
594 594 594 594
Teruku r 260,59 8 271,61 0 280,78 6 284,45 6 290,87 9
Daya Pencahaya an (W/m2) 5,776 5,885 5,885 6,103 6,103
Efikas i (lm/W ) 45,11 8 46,15 4 47,71 3 46,61 0 47,66 3
Rata-rata
302,60
11,00
5,46
219,2 4
0,0858
0,92
0,92
594,00
277,67
5,95
46,65
Lampu CFL Genie N O
wak tu
1
0
5, 4 5, 5 5, 8 5, 7 5,8
Lux Teruk ur
Daya (Watt) Terpasa Teruk ng ur
V (Volt )
I (Ampe re)
Cos phi
Luas (m2)
Lumen Terpasa ng
259
11
5,4
0,069
0,4
281
11
5,5
0,0696
32
285
11
5,8
34
284
11
5,7
0,39 4 0,39 4 0,39
36
291
11
5,8
280,0 0
11,00
5,64
0,91 76 0,91 76 0,91 76 0,91 76 0,91 76 0,92
570
31
221, 37 221, 76 221, 77 221, 34 221, 17 219, 24
0,0692 0,0691 0,068 0,0858
0,39 4 0,92
570 570 570 570 570,00
Teruk ur 237,65 8 257,84 6 261,51 6 260,59 8 267,02 2 256,93
Daya Pencahay aan (W/m2) 5,885 5,994 6,321 6,212 6,321 6,15
Efika si (lm/ W) 40,38 4 43,01 8 41,37 4 41,95 2 42,24 5 41,79
VIII. Analisis Data 8.1 Perbandingan daya terukur dan terpasang
Daya (Watt) 60 50 40 Daya Terukur
Watt 30
Daya Terpasang
20 10 0
TL+ BK
TL+ BK+C
Jenis Lampu TL+ TL+ BE BE+C
1. Analisis Antara Lampu TL 36 W Lampu TL dengan daya terpasang yang sama yaitu 36 W .Namun, dengan menggunakan ballast yang berbeda dan dengan penambahan kapasitor. Didapatkan hasil daya terukur, lux terukur, efikasi, dan cos phi pada table kompilasi.
TL 36W + Ballast Konvensional (Kumparan)
Daya terukur yang paling tinggi adalah saat menggunakan ballast konvensional yaitu 54,542 dengan tingkat pencahayaan 1216 lux. Sehingga daya pencahayaan yang dihasilkan yaitu 56,45 w/m2 dan nilai cos phi nya yaitu 0,625, hal ini disebabkan oleh induktor yang menyebabkan adanya daya listrik yang terbuang. Rangkaian yang ada komponen induktor akan mengakibatkan arus tertinggal (lagging) terhadap tegangan yang menimbulkan sudut fasa (cos phi), nilai cos phi ini lah yang akan mengakibatkan seberapa besar energi terbuang. Daya terukur pada lampu TL lebih besar dibandingkan dengan daya terpasangnya karena karakteristik lampu TL yang membutuhkan waktu penyalaan. Hal tersebut diakibatkan gas yang berada didalam tabung lampu tidak terionisasi penuh sehingga tidak terdapat cukup arus
yang melewati filament lampu TL. Hal ini dibuktikan saat lampu TL 36W + ballast konvensional energi terbuang berupa terjadinyanya lonjakan arus sebelum stabil dengan flick (kedip),flick ini disebabkan karena turunnya frekuensi tegangan supply.
TL 36W + Ballast Konvensional + Kapasitor Dengan penambahan kapasitor pada ballast konvensional ini berfungsi untuk
memperbaiki nilai cos phi, dimana akibat rangkaian yang ada komponen induktor yang mengakibatkan arus tertinggal (lagging) terhadap tegangan sehingga muncul sudut beda fasa (cos phi). Seharusnya dengan penambahan kapasitor nilai cos phi lebih bagus (>0,85) dibandingkan sebelum penambahan, namun data yang didapat dari pengukuran nilai cos phi tidak lebih baik. Ballast konvensional + kapasitor menjadi lebih efektif hal ini ditunjukan dengan naiknya nilai efikasi setelah dipasang kapasitor yang semula 19,7 lum/watt menjadi 31,2 lum/watts.
TL 36W + Ballast Elektronik Saat lampu TL dihubungkan dengan ballast elektronik arus starting menjadi lebih
stabil karena BE ini termasuk ballast hemat energi karena komponennya terdiri dari sistem rangkaian penyearah - inverter (power electronic) yang mampu menyalakan dan mematikan pada frekuensi tinggi. Daya yang dihasilkan oleh lampu TL +ballast elektrik ini menjadi lebih kecil yaitu 27,2W dengan daya pencahayaan yang tinggi yaitu 29,6 watt/m2.
TL 58W + Ballast Elektrik + Kapasitor Dengan penambahan kapasitor pada ballast elektrik ini tidak bermanfaat seperti ballast konvensional + kapasitor. Karena semakin banyaknya penggunaan ballast elektronik untuk meningkatkan efisiensi lampu, maka bentuk gelombang tegangan dan arus berubah menjadi nonsinusoidal. Seberapa jauh suatu gelombang menyimpang dari bentuk sinusoidal dinyatakan dengan besarnya kandungan harmonisa. Arus harmonisa adalah arus listrik yang frekuensinya kelipatan bulat dari frekuensi dasarnya (PT. PLN menggunakan frekuensi dasar 50 Hz). Artinya, arus harmonisa mempunyai frekuensi yang lebih tinggi dibanding frekuensi dasar 50 Hz. Berlawanan dengan trafo atau induktor, kapasitor mempunyai impedansi atau hambatan yang rendah pada frekuensi yang tinggi. Karena arus listrik cenderung mengalir melalui melalui lintasan yang hambatannya rendah maka arus harmonisa cenderung mengalir melalui kapasitor. Akibatnya, kapasitor bisa mengalami arus lebih karena adanya harmonisa. Hal ini dibuktikan dengan nilai arus yang tinggi yaitu 2,07A saat ballast elektronik + kapasitor, salah satu solusi dari permasalahan ini adalah dengan memasang induktor yang dipasang seri untuk mencegah mengalirnya arus harmonisa melalui kapasitor. Namun biaya pemasangan kapasitor menjadi lebih mahal. 2. Analisis Antara Lampu CFL dengan LED
Berikut merupakan analisis antara lampu CFL (compact flourscent) dan LED (light emited diode) berdasarkan aspek hemat energinya.
Lampu CFL, merupakan teknologi lampu pengembangan dari lampu Incandescent Light Bulbs (ILB), pada masanya lampu ini merupakan lampu hemat energi karena dengan memiliki daya yang relatif kecil dengan warna cahayanya yang putih dan tingkat pencahayaan yang baik. Namun lampu CFL memiliki kekurangan diantaranya. -
Memliki efek buruk pada lingkungan,hal ini disebabkan lampu CFL mengandung merkuri, logam beracun,dan harus didaur ulang secara benar ketika terbakar habis.
-
Color Temperature / suhu warna = makin tinggi nilainya makin putih warna cahayanya dan sebaliknya makin kecil nilainya makin kuning warna cahayanya.
Lampu LED memiliki kelebihan yang tidak dimiliki oleh lampu CFL, yakni ketahahannya hingga puluhan tahun serta efisiensi nya yang jauh lebih baikDengan lifetime yang lama yaitu 5000 jam dan effisiensi yang lebih baik dari lampu CFL, maka lampu LED menjadi solusi lampu hemat energi pada masa ini.
3. Banchmark Penggunaan Daya, Faktor Daya dan Efikasi Banchmark penggunaan daya, faktor daya dan efikasi dilakukan pada masing-masing lampu dengan daya terpasang yang sama besar.
Lampu LED 25W dan Lampu Pijar 25 W
Efikasi Lampu Pijar dan LED 30 EFIKASI
20 10 0 PIJAR
LED
Jika dilihat dari penggunaan daya antara lampu LED dan lampu pijar, konsumsi daya lampu LED lebih kecil daripada lampu pijar yaitu 20,74 W/m2 walaupun daya terpasangnya sama besar. Hal ini karena komponen LED sudah menggunakan teknologi yang tidak memerlukan lagi
filament tungsten yang akan berpijar karena panas. Namun, pada percobaan ini digunakan LED dengan warna kekuning-kuningan (warm) sehingga efikasi yang dihasilkan lebih kecil dari pada lampu pijar. Efikasi LED yaitu 7,616 lm/W.
Lampu CFL dengan daya 11W dan 12W
Efikasi CFL 80 70 60 50 40 30 20 10 0 CFL TORNADO
EFIKASI
CFL ESSENTIAL
CFL GENIE
Dari ketiga jenis lampu CFL dengan daya terpasang CFL Genie dan CFL Essential 11 W dan CFL Tornado 12W, penggunaan daya paling besar yaitu pada CFL Assential dengan daya terukur sebesar 5,95 W/m2. Namun, hal ini tidak terjadi selisih yang signifikan dengan CFL Genie maupun Tornado. Begitu pula dengan faktor dayanya. Jika dilihat dari efikasinya, lampu CFL tornado memiliki memiliki efikasi paling tinggi karena dengan mengkonsumsi daya yang hampir sama dengan CFL lain tapi CFL Tornado menghasilkan fluks cahaya yang lebih besar. Efikasi CFL Tornado yaitu 61,60 lm/W.
Lampu TL dengan daya terpasang 36 W
Penggunaan Daya Lampu TL 36 Watt 60 50 40 30
Daya Pencahayaan
20 10 0 TL K
TL K+C
TL E
TL E+C
Faktor Daya Lampu TL 36 Watt 0.65 0.6
Faktor Daya
0.55 0.5 0.45 TL K
TL K+C
TL E
TL E+C
Dari grafik diatas dapat dilihat perbandingan antara lampu TL menggunakan ballast konvensional, TL menggunakan ballast elektronik dan TL dengan ballast konvensional +kapasitor. Lampu TL dengan ballast konvensional mengkonsumsi daya paling besar yaitu 56.452 W/m2 dan setelah dilakukan penambahan kapasitor penggunaan daya-nya berkurang menjadi 36.399 W/m2. Artinya ada saving energi sebesar 35%. Hal ini dikarenakan pada lampu TL ballast konvensional digunakan inductor yang secara karakteristik menyebabkan faktor daya lagging (arus tertinggal terhadap tegangan). Karena itulah yang menyebabkan besar kecilnya nilai cos θ yang akan berdampak pada besar kecilnya energi yang terbuang. Lampu TL dengan menggunakan ballast elektronik pun mengkonsumsi daya lebih kecil dari pada ballast konvensional yaitu 29.64 W/m2 dan diperoleh penghematan sebesar 54%. Oleh karena itu, dari ketiga teknologi tersebut dengan besar lumen pada name plate yaitu 2600 lumen, efikasi tertinggi terjadi pada lampu TL dengan ballast electronik yaitu 39.234 lm/W. 4. Perbandingan Efikasi
Pada lampu dengan jenis TL yang mempunyai fluks cahaya terpasang paling tinggi dari jenis lampu lain yaitu 2600 lumen, dihasilkan efikasi paling tinggi pada CFL Tornado menggunakan ballast elektronik yaitu 64,564 lm/W dengan tingkat pencahayaan 1168.0 lux. Pada lampu dengan jenis CFL, dihasilkan efikasi tertinggi pada CFL Tornado yaitu 61,60 lm/W dengan fluks cahaya terpasang yaitu 441,5 lumen. Lampu dengan jenis LED dan pijar memiliki efikasi paling rendah yaitu 7.616 lm/W dan 8.023 lm/W. Dari semua jenis lampu, diperoleh efikasi paling tinggi pada lampu CFL Tornado yaitu 61,60 lm/W namun intensitas cahaya lebih kecil dari pada lampu TL yaitu 481,2 lux.
IX.
Kesimpulan
Dari praktikum konservasi energi pada sistem pencahayaan dapat disimpulkan bahwa :
Terdapat beberapa konservasi yang dapat dilakukan pada praktikum sistem pencahayaan diantaranya. -
Low cost : membersihkan lampu, hal tersebut tidak dilakukan saat praktikum sistem pencahayaan. Namun bisa dijadikan pilihan untuk meningkatkan efisiensi dari lampu.
-
Medium cost : mengganti ballast konvensional dengan ballast elektrik. Hal tersebut menjadi solusi lampu hemat energi yang diterapkan pada lampu TL36W, dimana dari aspek pencahayaan,efikasi, dan daya, Lampu TL 36W + ballast elektrik lebih baik dari lampu TL lainnya. Dan untuk memperbaiki nilai cos phi ballast onvensional ditambah dengan kapasitor
-
High cost : dengan mengganti lampu, seperti lampu CFL diganti dengan lampu LED yang lebih hemat energi, atau lampu TL yang diganti dengan lampu LED tabung.
Lampu LED dan lampu pijar memiliki nilai efikasi paling rendah diantara lampu lainnya.
Efikasi paling tinggi terdapat pada lampu CFL Tornada namun lampu CFL tornado memiliki nilai intensitas cahaya yang lebih rendah dari lampu TL.
Dari ketiga percobaan lampu dengan jenis TL (Tube Lamp) dengan berbeda perlakuan, didapatkan kualitas paling baik dari sisi intensitas pencahayaan maupun sisi kelistrikan yaitu pada penggunaan ballast elektronik, dengan hasil :
- Efikasi : 39.234 lm/W - Intensitas cahaya : 1067.16 lux - Daya pencahayaan : 27.2 W/m
2
X. Daftar Pusataka ______. Modul Praktikum Konservasi Energi pada Sistem Pencahayaan. Bandung: Politeknik Negeri Bandung. ______. 2012. Analisis Pengaruh Kombinasi Lampu Pijar, TL, dan Lampu Hemat Energi Terhadap Kualitas Daya Listrik di Rumah Tangga.
https://konversi.wordpress.com/2009/11/18/kapasitor-bermanfaat-sekaligus-berbahaya/ diunduh pada tanggal 26-04-2017, 18:00 https://gulangguling.com/2015/08/03/lampu-led-lebih-hemat-perbandingan-ukuran-watt-lampuled-dan-neon/ diunduh pada tanggal 26-04-2017, 19:00
