LAPORAN PRAKTIKUM
KONSERVASI ENERGI PADA SISTEM PENCAHAYAAN
Nama Praktikan : Ika Rosmala Listiany 141711045
Kelompok : 3
Nama Anggota kelompok : 1. Bayu Tri Hartaya 141711008 2. Trian Nur Nugroho 141711021 3. Fajar Ahmad Firmansyah 141711041 4. Ika Rosmala Listiany 141711045 5. Ririn Nuraisyah 141711053
Tanggal Praktikum : 18 April 2017 Tanggal/jam : 25 April 2017 Pengumpulan Laporan
Dosen : Purwinda Iriani, S.T.,M.T. Tanda tangan Mahasiswa :
PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KONVERSI ENERGI JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2017
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.
. 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= PtA ... (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
Gambar skema rangkaian sistem pencahayaan
~
A V L1 L2 L3 C BE BK TL CFL LED HLG mcb AC 62cm Luxmeter(Sumber : Data Primer)
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
Bidang kerja
Gambar skema titik pengukuran ( Sumber : Data Primer )
V. Alat dan Bahan Yang Digunakan
Tabel 1. Alat dan Bahan
No Alat dan Bahan Gambar Alat dan Bahan Gambar
1 Lux meter Lampu CFL
2 Kapasitor 8mF Lampu LED
3 Volt meter Lampu
Halogen
5 Ballast
Konvensional Ballast Elektrik
VI. Data Pengukuran a) Lampu TL + BK N o Waktu (menit ke-) Luas Ruangan (m2) Lux Tegangan (Volt) Arus (A) Cos Phi Daya (Watt)
Terukur Alami Terpasang Terukur
1 0 0,9176 1260 42 222,51 0,374 0,622 36 53,3 2 34 0,9176 1208 221,95 0,376 0,624 36 50,8 3 112 0,9176 1239 221,76 0,376 0,625 36 50,4 4 117 0,9176 1229 221,62 0,375 0,623 36 51,5 5 121 0,9176 1216 221,51 0,376 0,625 36 51,8 Rata - Rata 0,9176 1216 42 221,51 0,376 0,625 36 51,8 b) Lampu TL + BK + C No Waktu (menit ke-) Luas Ruangan (m2) Lux Tegangan (Volt) Arus (A) Cos Phi Daya (Watt) Teruku r Alam i Terpasan g Teruku r 1 0 0,9176 1260 37 221,55 0,285 0,533 36 34,3 2 27 0,9176 1208 221,27 0,285 0,537 36 33 3 53 0,9176 1239 220,14 0,284 0,536 36 33,5
4 58 0,9176 1229 219,55 0,284 0,538 36 33,6 5 102 0,9176 1216 219,38 0,283 0,539 36 33,4 Rata - Rata 0,9176 1216 37 219,38 0,283 0,539 0 36 33,4 c) Lampu TL + BE No Waktu (menit ke-) Luas Ruangan (m2) Lux Tegangan (Volt) Arus (A) Cos Phi Daya (Watt)
Terukur Alami Terpasang Terukur
1 0 0,9176 1115 45 221,71 0,224 0,554 36 26,5 2 25 0,9176 1133 220,92 0,222 0,553 36 25,4 3 110 0,9176 1099 220,05 0,221 0,551 36 25,5 4 116 0,9176 1150 221,67 0,222 0,546 36 27,4 5 122 0,9176 1163 221,67 0,222 0,545 36 27,2 Rata - Rata 0,9176 1163 45 221,67 0,222 0,5450 36 27,2 d) Lampu TL + BE + C N o Waktu (menit ke-) Luas Ruanga n (m2) Lux Tegangan (Volt) Arus
(A) Cos Phi
Daya (Watt) Terukur Alam i Terpasang Terukur 1 0 0,9176 1108 57 221,71 0,224 0,536911 36 16,5 2 21 0,9176 1129 220,92 0,222 0,54190 4 36 16,5 3 108 0,9176 1158 220,05 0,221 0,54592 4 36 16,7 4 114 0,9176 1153 221,67 0,222 0,54605 7 36 16,7 5 120 0,9176 1168 221,67 0,222 0,54625 36 16,6
9 Rata - Rata 0,9176 1168 221,67 0,222 0,5463 36 16,6 e) Lampu Pijar N o Waktu (menit ke-) Luas Ruanga n (m2) Lux Tegangan (Volt) Arus (A) Cos Phi Daya (Watt) Terukur Alam i Terpasang Terukur 1 0 0,9176 167 45 219,72 0,0887 0,922 25 18,4 2 21 0,9176 170 45 219,22 0,089 0,924 25 18,5 3 23 0,9176 175 45 219,7 0,089 0,923 25 18,4 4 24 0,9176 175 46 219,77 0,089 0,921 25 1,5 5 25 0,9176 174 56 219,72 0,089 0,925 25 18,3 Rata - Rata 0,9176 172,2 47,4 219,24 0,085 0,923 25 18,42 f) Lampu LED N o Waktu (menit ke-) Luas Ruanga n (m2) Lux Tegangan (Volt) Arus
(A) Cos Phi
Daya (Watt) Terukur Alam i Terpasang Terukur 1 0 0,9176 171 54 219,26 0,085 0,536911 25 16,5 2 5 0,9176 1129 218,76 0,086 0,54190 4 25 16,5 3 12 0,9176 1158 219,4 0,086 0,54592 4 25 16,7 4 12 0,9176 1153 219,65 0,086 0,54605 7 25 16,7
5 13 0,9176 1168 219,13 0,086 0,54625 9 25 16,6 Rata - Rata 0,9176 1168,0 219,24 0,0858 0,5463 25 16,6 g) CFL Tornado N o Waktu (menit ke-) Luas Ruanga n (m2) Lux Tegangan (Volt) Arus (A) Cos Phi Daya (Watt) Terukur Alam i Terpasang Terukur 1 0 0,9176 476 63 221,08 0,075 0,389 12 6,4 2 13 0,9176 482 221,15 0,068 0,385 12 6,6 3 14 0,9176 483 220,6 0,0687 0,39 12 6,8 4 16 0,9176 480 221,56 0,067 0,379 12 6,7 5 18 0,9176 485 219,1 0,065 0,381 12 6,4 Rata - Rata 0,9176 481,2 219,24 0,69 0,38 12 6,58 h) CFL Essential N o Waktu (menit ke-) Luas Ruanga n (m2) Lux Tegangan (Volt) Arus
(A) Cos Phi
Daya (Watt) Terukur Alam i Terpasang Terukur 1 0 0,9176 1108 220,83 0,066 0,536911 11 5,3 2 21 0,9176 1129 221,13 0,066 0,54190 4 11 5,4 3 23 0,9176 1158 221,17 0,065 0,54592 4 11 5,4
4 24 0,9176 1153 221,29 0,065 7 0,54605 7 11 5,6 5 25 0,9176 1168 221,37 0,064 5 0,54625 9 11 5,6 Rata - Rata 0,9176 1168,0 219,25 0,66 0,5463 11 5,46 i) CFL Genie N o Waktu (menit ke-) Luas Ruanga n (m2) Lux Tegangan (Volt) Arus (A) Cos Phi Daya (Watt) Terukur Alam i Terpasang Terukur 1 0 0,9176 284 221,37 0,069 0,378 11 5,4 2 21 0,9176 296 221,76 0,0696 0,377 11 5,5 3 23 0,9176 306 221,77 0,0692 0,375 11 5,8 4 24 0,9176 310 221,34 0,0691 0,379 11 5,7 5 25 0,9176 302,6 221,17 0,068 0,377 11 5,8 Rata - Rata 0,9176 1168,0 219,25 0,69 0,5463 11 5,64
VII. 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
1 CFL
Philips Genie 11W E27 6500K 220-240V 50-60Hz 570 lumen / Efikasi 54lm/W Philips Essential 11W E27 6500K
220-240 V 50-60Hz 594 lumen / Efikasi 54 lm/W Philips Tornado 12W E27 6500K
220-240V 50-60Hz 665 lumen/ Efikasi 55lm/W
2 Lampu Pijar Philips 25W
220-240V
3 LED hilips Softone 25W
220-240V
4 TL TL-D 36W/ 54-765 CDL
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 (V) Arus (A) Daya (Watt) Lux terukur Keterangan 1 TL 36W +BK 147,26 1,24 51,8 1216 Lampu menyala dengan mengalami delay 3,26 detik 2 TL 36W+BK+C 147,26 0,95 33,4 1240 Tidak mengalami delay waktu
penyalaan 3 TL 36W+BE 146,6 0,76 27,2 1163 Lampu terang,
tidak ada flick
4 TL 36W+BE+C 146,5 2,07 16,6 1168 Terjadi kenaikan arus dari biasanya dan Tidak mengalami delay waktu penyalaan 5 Lampu Pijar 146,5 0,31 18,42 172,2 Lampu berwarna kekuning-kuningan 6 LED 148,22 0,3 19,04 174,6 Lampu berwarna kekuning-kuningan (warm) 7 CFL Tornado 147,14 0,25 6,58 481,2 Intensitas cahaya terang dan tidak
ada kedipan
8 CFL Essential 146,28 0,22 5,46 302,6
Intensitas cahaya terang dan tidak
ada kedipan
9 CFL Genie 146,67 0,23 5,64 280
Intensitas cahaya 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= FA
F= 1260 lumenm2 . 0,9176 m2 F= 1156,176 lumen
o Menghitung Daya Pencahayaan
Pc= P . ukurA
Pc= 0,917653,3m2 Pc= 58,086 Watt/m2
o Menghitung Efikasi
Eff = Ptf
Eff = 1156,17653,3Wattlumen Eff = 21,691 Lumen/Watt
Data Kompilasi Lampu TL+BK N o Waktu Luas Ruang an (m2)
Lux Tegangan (Volt) Aru s (A) Cos Phi
Daya (Watt) Lumen
Daya Pencahay aan (W/m2) Efikasi (lm/W) Ter pas ang Teruk ur Terpasang Terukur 1 0 0,9176 1260 222,51 0,374 0,62 36 53,3 2600 1156,176 58,086 19,904 2 34 0,9176 1208 221,95 0,376 0,625 36 50,8 2600 1108,4608 55,362 20,022 3 112 0,9176 1239 221,76 0,376 0,624 36 50,4 2600 1136,9064 54,926 20,699 4 117 0,9176 1229 221,62 0,375 0,623 36 51,5 2600 1127,7304 56,125 20,093 5 121 0,9176 1216 221,51 0,376 0,625 36 51,8 2600 1115,8016 56,452 19,766 Rata -Rata 0,9176 1216 221,51 0,376 0,625 36 51,8 2600 1115,802 56,452 19,766 Lampu TL+BK+C N o Wak tu Luas Ruang an (m2) Lux Tegang an (Volt) Arus (A) Cos Phi
Daya (Watt) Lumen Daya
Pencahay aan (W/m2) Efika si (lm/ W) Terpas ang Teruk ur Terpas ang Teruku r 1 0 0,9176 1207 221,55 0,28 5 0,53 1 36 34,3 2600 1107,54 32 37,380 29,62 9 2 27 0,9176 1224 221,27 0,28 0,53 36 33 2600 1123,14 35,963 31,23
5 7 24 0 3 53 0,9176 1248 220,14 0,28 4 0,53 6 36 33,5 2600 1145,16 48 36,508 31,36 7 4 58 0,9176 1243 219,55 0,28 4 0,53 9 36 33,6 2600 1140,57 68 36,617 31,14 9 5 102 0,9176 1240 219,38 0,28 3 0,53 8 36 33,4 2600 1137,82 4 36,399 31,26 0 Rata - Rata 0,9176 1240 ,0 219,380 0 0,28 30 0,53 80 36 33,40 00 2600,00 0 1137,82 4 36,399 31,26 0 Lampu TL+BE No Waktu Luas Ruanga n (m2) Lux Teganga n (Volt) Arus (A) Cos Phi
Daya (Watt) Lumen Daya
Pencahayaa n (W/m2) Terpasan g Teruku r Terpasan g Terukur 1 0 0,9176 1115 221,71 0,224 0,552 36 26,5 2600 1023,124 28,880 2 25 0,9176 1133 220,92 0,222 0,55 36 25,4 2600 1039,6408 27,681 3 1.10 0,9176 1099 220,05 0,221 0,548 36 25,5 2600 1008,4424 27,790 4 1.16 0,9176 1150 221,67 0,222 0,547 36 27,4 2600 1055,24 29,861 5 1.22 0,9176 1163 221,67 0,222 0,547 36 27,2 2600 1067,1688 29,643 Rata - Rata 0,9176 1163,0 221,6700 0,2220 0,5470 36 27,2000 2600,000 1067,169 29,643 Lampu TL+BE+C
Ruanga n (m2)
n (Volt) (A) Phi Pencahayaa
n (W/m2) Terpasan g Teruku r Terpasan g Terukur 1 0 0,9176 1108 221,71 0,224 0,552 36 16,5 2600 1016,7008 17,982 2 21 0,9176 1129 220,92 0,222 0,55 36 16,5 2600 1035,9704 17,982 3 1.08 0,9176 1158 220,05 0,221 0,548 36 16,7 2600 1062,5808 18,200 4 1.14 0,9176 1153 221,67 0,222 0,547 36 16,7 2600 1057,9928 18,200 5 1.20 0,9176 1168 221,67 0,222 0,547 36 16,6 2600 1071,7568 18,091 Rata - Rata 0,9176 1168,0 221,6700 0,2220 0,5470 36 16,6000 2600,000 1071,757 18,091 Lampu Pijar N O wak tu
Lux Daya (Watt) V
(Volt ) I (Ampe re) Cos phi Luas (m2) Lumen Daya Pencahay aan (W/m2) Efikasi (lm/W) Terpas ang Teruk ur Terpas ang Teruk ur Teruk ur 1 0 45 167 25 18,4 219, 72 0,0887 0,91 7 0,917 6 153,23 9 20,052 7,642 2 21 45 170 25 18,5 219, 22 0,089 0,92 5 0,917 6 155,99 2 20,161 7,737 3 23 45 175 25 18,4 219, 7 0,089 0,92 5 0,917 6 160,58 0 20,052 8,008 4 23 46 175 25 1,5 219, 77 0,089 0,92 1 0,917 6 160,58 0 1,635 98,232 5 24 56 174 25 18,3 219, 0,089 0,92 0,917 159,66 19,943 8,006
72 5 6 2 Rata-rata 47,40 172,2 0 25,00 15,02 219, 24 0,0858 0,92 0,92 158,01 16,37 25,93 Lampu LED NO wakt u
Lux Daya (Watt) V
(Volt) I (Amper e) Cos phi Luas (m2) Lumen Daya Pencahaya an (W/m2) Efikas i (lm/W ) Alam i Teruku r Terpasa ng Teruku r Teruku r 1 0 167 25 18,4 219,2 6 0,085 0,91 8 0,917 6 153,23 9 20,924 7,324 2 5 170 25 18,5 218,7 6 0,086 0,92 1 0,917 6 155,99 2 20,924 7,455 3 12 175 25 18,4 219,4 0,086 0,92 0,917 6 160,58 0 20,597 7,796 4 12 175 25 1,5 219,6 5 0,086 0,92 0,917 6 160,58 0 20,706 7,755 5 13 174 25 18,3 219,1 3 0,086 0,92 1 0,917 6 159,66 2 20,597 7,752 Rata-rata 172,20 25,00 15,02 219,2 4 0,0858 0,92 0,92 158,01 20,75 7,62 Lampu CFL Tornado
O u (Volt ) (Amper e) phi (m2) Pencahaya an (W/m2) i (lm/W ) Teruku r Terpasa ng Teruku r Terpasa ng Teruku r 1 0 476 12 6,4 221,0 8 0,075 0,38 5 0,917 6 665 436,77 8 6,975 62,62 3 2 13 482 12 6,6 221,1 5 0,068 0,37 7 0,917 6 665 442,28 3 7,193 61,49 1 3 14 483 12 6,8 220,6 0,0687 0,39 0,917 6 665 443,20 1 7,411 59,80 6 4 16 480 12 6,7 221,5 6 0,067 0,37 9 0,917 6 665 440,44 8 7,302 60,32 2 5 18 485 12 6,4 219,1 0,065 0,38 0,917 6 665 445,03 6 6,975 63,80 7 Rata-rata 481,20 12,00 6,58 219,2 4 0,0858 0,92 0,92 665,00 441,55 7,17 61,61 Lampu CFL Essential N O wakt u
Lux Daya (Watt) V
(Volt ) I (Amper e) Cos phi Luas (m2) Lumen Daya Pencahaya an (W/m2) Efikas i (lm/W ) Teruku r Terpasa ng Teruku r Terpasa ng Teruku r 1 0 284 11 5,3 220,8 3 0,066 0,37 9 0,917 6 594 260,59 8 5,776 45,11 8 2 27 296 11 5,4 221,1 3 0,066 0,37 7 0,917 6 594 271,61 0 5,885 46,15 4 3 30 306 11 5,4 221,1 7 0,065 0,37 4 0,917 6 594 280,78 6 5,885 47,71 3 4 30 310 11 5,6 221,2 9 0,0657 0,37 9 0,917 6 594 284,45 6 6,103 46,61 0 5 32 317 11 5,6 221,3 7 0,0645 0,37 9 0,917 6 594 290,87 9 6,103 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
Lux Daya (Watt) V
(Volt ) I (Ampe re) Cos phi Luas (m2) Lumen Daya Pencahay aan (W/m2) Efika si (lm/ W) Teruk ur Terpasa ng Teruk ur Terpasa ng Teruk ur 1 0 259 11 5,4 221, 37 0,069 0,4 0,91 76 570 237,65 8 5,885 40,38 4 5, 4 31 281 11 5,5 221, 76 0,0696 0,39 4 0,91 76 570 257,84 6 5,994 43,01 8 5, 5 32 285 11 5,8 221, 77 0,0692 0,39 4 0,91 76 570 261,51 6 6,321 41,37 4 5, 8 34 284 11 5,7 221, 34 0,0691 0,39 0,91 76 570 260,59 8 6,212 41,95 2 5, 7 36 291 11 5,8 221, 17 0,068 0,39 4 0,91 76 570 267,02 2 6,321 42,24 5 5,8 280,0 0 11,00 5,64 219, 24 0,0858 0,92 0,92 570,00 256,93 6,15 41,79
VIII. Analisis Data
8.1 Perbandingan daya terukur dan terpasang
0 10 20 30 40 50 60
Daya (Watt)
Daya Terukur Daya Terpasang
Jenis Lampu Watt
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
TL+ BK TL+ BE+C TL+ BK+C TL+ BE
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.
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.
PIJAR LED 0
10 20 30
Efikasi Lampu Pijar dan LED
EFIKASI
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.
CFL TORNADO CFL ESSENTIAL CFL GENIE 0 10 20 30 40 50 60 70 80
Efikasi CFL
EFIKASIDari 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
TL K TL K+C TL E TL E+C 0 10 20 30 40 50 60
Penggunaan Daya Lampu TL 36 Watt
TL K TL K+C TL E TL E+C 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65
Faktor Daya Lampu TL 36 Watt
Faktor Daya
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.
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/m2
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-lampu-led-dan-neon/ diunduh pada tanggal 26-04-2017, 19:00
