RAG 121 SAINS PERSEKITARAN KULIAH 6 Ar.Prof.Madya Dr.Hj.Abdul Majid Ismail Sesawang: http://www.usm.my.hbp/ventilation 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

“..Barangsiapa yang tiada diberi cahaya (petunjuk) oleh Allah tiadalah dia mempunyai cahaya sedikitpun.” An Nuur:40 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

CAHAYA & PENCAHAYAAN CAHAYA & REKA BENTUK PENCAHAYAAN & BANGUNAN Uniti menerusi penglihatan (visual) terhadap ciri fizikal oleh pancaindera (perlu kepada cahaya) Citarasa pendengaran, rasa & bau berkait rapat dengan penglihatan Persepsi & psikologi warna - (panas & sejuk) PENCAHAYAAN & BANGUNAN Cahaya - elemen utama dalam reka bentuk Objek padu, berongga, warna, tekstura dapat dinikmati apabila dicahayai. 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Reka bentuk bangunan – perlu penyatuan konsep dan dapat dinyatakan sama ada pada waktu siang & malam. Ditentukan menerusi kawalan kecerahan & kontras (pertemuan gelap & terang, tekstura, cahaya & bayang, warna) Cahaya & warna digunakan untuk menzahirkan bentuk, kelogikan struktur, mengenali laluan, tumpuan ciri “feature” tertentu, menjelaskan tempat bahaya. 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

PILIHAN BAHAN Kualiti pantulan bahan memberi kesan yang berbeza-beza Silau terbentuk oleh cahaya pantulan permukaan bahan berkilat dan gelap – jangan diguna pada lantai & meja (menyukarkan) Permukaan utama bilik (dinding, lantai & siling) – sebaiknya guna warna suram “matt” Hadkan bahan berkilat hanya untuk bingkai, rangka & hiasan Kaca & langsir (bidai) diguna untuk mengawal jumlah cahaya. 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

PRINSIP CAHAYA Sumber cahaya siang ialah sinaran matahari (sinar haba & cahaya) Masa panas terik – cahaya ±100,000 lux & sinar habanya ± 1kW/m2 MATAHARI SINAR HABA (cegah daripada masuk) CAHAYA SIANG (benarkan masuk) 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

PENENTU CAHAYA SIANG Ciri & kecerahan langit Saiz, bentuk & kedudukan tingkap Pantulan dari permukaan di dalam bilik Pantulan & halangan daripada objek di luar bilik Sumber: Cahaya terus 100,000 luks Langit seragam piawai bermendung “overcast” – 5000 lux Langit piawai “the Comission Internationale d’Eclairage” CIE - (L di zenith = 3 x L horizon) 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Konsep pencahayaan siang: Benarkan cahaya masuk tetapi halang sinar habanya (kawasan tropika) Takrif: Cahaya – satu jalur kecil panjang gelombang sinaran elektromagnatik antara 380 – 780 nm (1 nanometer = 10-9m) Memiliki sifat bertentangan – zarah & tenaga (foton & gerakan gelombang) 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Di dalam hampagas ±2.998x108m/s Di dalam udara ± 2.997x108m/s Panjang gelombang menentukan warna – mata kita sensitif kepada berbagai panjang gelombang, terbesar sekali ±550nm (kuning) Di dalam media homogen, cahaya bergerak lurus dengan kelajuan ± 3x108m/s (300,000 km/s) Di dalam hampagas ±2.998x108m/s Di dalam udara ± 2.997x108m/s Di dalam air ± 2.248x108m/s Di dalam kaca ± 1.982x108m/s 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

PEMANCARAN Bahan-bahan apabila didedahkan kepada cahaya akan menyebabkan: Membenarkan cahaya menembusinya – lutsinar Menghalang cahaya menembusinya – legap “opaque”, menghasilkan bayang Membenarkan sebahagian & menghalang sebahagiannya – hening “translucent”, pembiasan menghasilkan cahaya resap “difuse light”. 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Cahaya bertembung dengan objek dipancarkan melalui 3 cara: Pantulan (r) Penyerapan (n) Pemancaran (t) Oleh itu r+n+t = 1 Untuk objek legap (t) = 0, Jadi r + n = 1 n t r 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Cahaya juga akan mengalami berbagai jenis pantulan: Pantulan sekata “specular” & berserakan “diffuse” Cahaya juga akan mengalami berbagai serapan warna oleh pantulan terpilih – contohnya cat kuning menyerap biru, mementulkan merah,kuning & hijau. sekata berserakan 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

KUANTITI FOTOMETRIK Intensiti punca cahaya (I) – unit Candela (cd) Takrif – intensiti 1/60 cm2 pengeluaran tetap objek hitam “black body” pada suhu cair platinum Fluks (aliran) cahaya (F) – unit Lumen (lm) Takrif – satu lumen adalah aliran cahaya yang dipancarkan oleh satu unit intensiti 1cd punca titik “point source”, dalam satu unit sudut padu 1 sr “steradian”. 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

SUDUT PADU Jumlah fluks oleh sumber 1cd adalah 4 π lumen r2 (luas) r 1 sr SUMBER TITIK 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Pencahayaan / illuminans (E) ialah jumlah fluks yang jatuh pada satu unit luas (lm/m2 lux) Kilauan “luminance” (L) ialah ukuran kecerahan “brightness” satu unit permukaan Sumber cahaya berintensiti 1cd untuk permukaan 1m2 (1 cd ditaburkan diatas permukaan 1m2) = 1cd/m2 Permukaan pantulan & serapan (r=1.00), pencahayaan 1 luks, kilauannya 1asb “apostilb” 1cd/m2 = 3.14asb. 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

FOTOMETRIK SUMBER/PUNCA INTENSITI -I -(cd) FLUKS – F- (lm) KILAUAN - L- 1(cd/m2) = 3.14 asb PENCAHAYAAN - E - (lm/m2) atau lux 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

TUJUAN PENCAHAYAAN Praktikal – untuk melengkapi satu tugas penglihatan “visual task” & keselesaan penglihatan Piawaian (pencahayaan umum) Artistik – untuk menghasilkan kesan psikologi & emosi Untuk tujuan khusus – menghasilkan keindahan / seni (ruang dalaman & luaran bangunan) 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

KUANTITI PENCAHAYAAN Setiap aktiviti memerlukan tahap pencahayaannya sendiri (lux) – semakin rumit / terperinci pekerjaan, semakin banyak lux diperlukan Penglihatan biasa 100 lux Sedikit terperinci (kerja pejabat) 400 lux Amat terperinci / rumit (membuat jam) 2000 – 3000 lux Setiap negara mempunyai piawai pencahayaan berbeza bergantung kepada keadaan sosial & ekonomi dan iklim. 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

BIDANG PENGLIHATAN Mendatar – 1800 Menegak – 1200 Kadar ini tidak boleh dilebihi, menyebabkan silau Kepala & mata tetap Kadar kilauan Bidang tengah Latar belakang persekitaran Maksimum 5 : 2 :1 Minimum 10 :3 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

KUALITI PENCAHAYAAN Pencahayaan perlu mencukupi & sesuai untuk tugas-tugas penglihatan/pandangan Sesuai bermaksud: Warna cahaya Lorekan warna (colour rendering) Taburan cahaya (terus, resap) Bebas daripada silau Taburan kilauan (kualiti permukaan & cahaya) 1 & 2 untuk cahaya siang – tetap, taburan dipengaruhi oleh kedudukan & jenis tingkap serta permukaan pantulan. 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

PENCAHAYAAN SIANG Cahaya siang berpunca dari matahari, tiba pada satu titik di dalam bangunan melalui berbagai cara: Cahaya teresap / langit masuk menerusi tingkap & permukaan terbuka Cahaya pantulan luaran (tanah & bangunan) Cahaya pantulan dalaman (dinding, siling & permukaan dalam) Cahaya matahari langsung 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

CAHAYA SIANG Hemisfera langit 1 3 2 bangunan satah kerja 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Keperluan pencahayaan siang di kawasan iklim tropika adalah: Keadaan iklim mempengaruhi jumlah kuantiti & magnitud relatif cahaya siang Keperluan pencahayaan siang di kawasan iklim tropika adalah: Memberikan cukup cahaya siang Tidak membenarkan masuk permukaan terang dalam bidang penglihatan – silau. 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Terdapat 2 kaedah ramalan & analisis kuantitatif pencahayaan siang: CAHAYA RESAP Cahaya yang berpunca daripada keseluruhan hemisfera langit yang bermendung – mendung /awan menjadi penapis cahaya dari matahari Terdapat 2 kaedah ramalan & analisis kuantitatif pencahayaan siang: Menggunakan kuantiti kilauan (fluks, illuminans), andaikan nilai luaran tetap & kira illuminans di dalam Menggunakan nilai relatif (faktor cahaya siang – DF), nisbah illuminans luar dan dalam pada satu titik rujukan 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Ei = illuminans di dalam Eo = illuminans di luar Faktor Cahaya Siang (DF) ialah kadar/nisbah pencahayaan cahaya siang pada satu titik di dalam atas satah kerja dan di luar. Kadar ini malar (tetap) walaupun keadaan pencahayaan di luar berubah-ubah DF = (Ei / Eo) X 100 (%) Iaitu: Ei = illuminans di dalam Eo = illuminans di luar 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

CONTOH PENGIRAAN Soalan: DF minimum 4% diperlukan pada satu lokasi di dalam sebuah bilik. Kira aras illuminans alami yang diperolehi sekiranya lagit tidak terhalang memberi nilai illuminans sebanyak 5000 lux. Diketahui DF = 4%, Eo = 5000 lux, Ei = ? DF =(Ei/Eo) X 100% Ei = (4 X 5000)/ 100 = 200 lux 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Terdapat 8 kaedah ramalan cahaya siang: Kaedah Jumlah Fluks (total fluks) Kaedah Fluks Berasingan (split fluks) Jadual Cahaya Siang Mudah Graf Cahaya Siang Rajah Waldram Rajah “Pepper Pot” Kajian Model Program Komputer (SUNTOOL, ADELINE 2.0, ECOTECT) 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

KAEDAH JUMLAH FLUKS Sistem tertutup – cahaya masuk menerusi rongga (tingkap) Sekiranya: Illuminans pada permukaan tingkap = Ew Keluasan tingkap = Aw Jumlah Fluks = Qt = Ew X Aw (lumen) (lux) X (m2) Qt Qe 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Kuantiti fluks ini akan berkurangan oleh 3 faktor: M = Faktor penyelenggaraan (habuk, keusangan kaca) G = Faktor kaca (jenis kaca) B = Faktor jeriji (bingkai dan lain-lain yang mengurangkan keluasan tingkap) Fluks yang efektif & menembusi tingkap: Qe = Qt X M X G X B Purata pencahayaan = Qe / luas lantai 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

h = tinggi pusat tingkap Pencahayan pada satu titik tertentu diperolehi dengan mengambilkira Faktor Penggunaan (UF) yang ditentukan oleh: Indeks bilik RI = (l X w) / (l + w)h Iaitu: l = panjang bilik w = lebar bilik h = tinggi pusat tingkap 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Pantulan siling & kemasan dinding Jenis fenestrasi (tingkap) Kedudukan titik & tingkap secara relatif UF = Qr (fluks diterima) / Qe (fluks efektif) Qr = UF X Qe Kaedah ini berguna untuk pencahayaan dari bumbung, tingkap sisi kurang sesuai Qe Tingkap bumbung Qr 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Kira indeks bilik (RI), sekiranya >5 anggap infiniti (rujuk jadual) CARA MENGGUNAKAN Kira indeks bilik (RI), sekiranya >5 anggap infiniti (rujuk jadual) Tentukan nilai pantulan siling & dinding Gunakan nilai RI, pantulan siling & dinding untuk mendapatkan nilai UF bersesuaian mengikut jenis fenestrasi dari Jadual Kira pencahayaan (E) dengan formula: E = (Ew X Aw X UF X M X G X B) / Af 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Sekiranya DF yang dikehendaki Iaitu: E = pencahayaan atas satah kerja (lux) Ew = pencahayaan pada muka tingkap UF = Faktor penggunaan M = Faktor penyelenggaraan G = Faktor kaca B = Faktor jeriji atau bingkai Af = luas lantai (satah kerja) Sekiranya DF yang dikehendaki DF = (Aw X UF X M X G X B)/ Af 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

KAEDAH FLUKS BERASINGAN Terdapat 3 cara fluks memasuki rongga dan tiba pada titik permukaan satah kerja: Cahaya langit yang terlihat pada titik berkenaan – komponen langit (SC) Cahaya yang dipantulkan oleh permukaan bertentangan – komponen pantulan luaran (ERC) Cahaya pantulan dalaman (IRC) Jumlah ketiga-tiga komponen ini ialah DF DF = SC + ERC + IRC 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

KAEDAH FLUKS BERASINGAN Hemisfera langit SC IRC bangunan ERC satah kerja (WP) 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

SC & ERC diperolehi dengan menggunakan protraktor, IRC dianggarkan menggunakan Nomogram. Siri 1 & 2 digunakan untuk langit bermendung Tropika Dari keratan bilik bersekil dan Protraktor A, bacaan awal diperolehi Dari pelan, faktor pembetulan diperolehi Dari kedua-dua bacaan ini, SC boleh diperolehi. 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

CONTOH PENGIRAAN Sebuah bilik berukuran 4 X 4m dicahayai oleh tingkap sisi: Gunakan keratan bilik, tandakan satah kerja (WP) ±70 cm – katakan titik O Sambungkan O ke hujung halangan (kepala pangkal tingkap) PO & RO Letakkan Protraktor A di atas pusat titik O Baca nilai PO & PR pada perimeter, Beza kedua-dua bacaan ini ialah awalan SC Baca sudut altitud & ambil purata kedua-duanya 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Gunakan pelan bilik & tandakan titik O Sambungkan titik O dengan had penglihatan MO & NO Letakkan Protraktor dengan garis dasarnya selari dengan tingkap & pusat pada titik O Lukis bulatan berasarkan sudut altitud (5) Baca nilai persilangan MO & NO dengan bulatan Sekiranya ia sama bahagian dengan garis pusat, ambil bezaannya, sekiranya tidak, campurkan faktor pembetulan CF ini Darabkan SC awal dengan CF untuk memperoleh bacaan SC 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Komponen pantulan luaran ERC Sekiranya tiada halangan di luar tingkap – ERC tiada, sekiranya terdapat objek lebih tinggi dari RO, ERC kena cari: Cari SC yang bersamaan daripada luas langit tidak terhalang spt sebelum ini Darabkan nilai ini dengan: Siri 1: 0.5 kali pantulan permukaan halangan atau dengan 0.1 Siri 2: purata pantulan permukaan halangan atau 0.2 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Komponen pantulan dalaman IRC Gunakan Nomogram: Cari nisbah luas tingkap: jumlah luas permukaan Kira luas tingkap Kira jumlah luas permukaan bilik (lantai + dinding + siling + tingkap) Dapatkan nisbah luas tingkap: jumlah luas permukaan Tandakan pada sekala A Nomogram Cari purata pantulan (pada bhg bawah Nomogram) 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Sambungkan titik A & B dengan garisan lurus Cari nisbah (luas dinding termasuk tingkap): jumlah permukaan (lantai + siling + tigkap + dinding) Dapatkan purata pantulan menggunakan nilai nisbah ini & pantulan dinding Tandakan nilai purata pantulan pada skala B Nomogram Sambungkan titik A & B dengan garisan lurus Apabila garisan ini memotong skala C, nilai IRC tanpa halangan luar diperolehi Sekiranya terdapat halangan luar, cari sudut halangan & tanda pada skala D 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

Sambung titik D ke C dan ke E, baca skala E nilai IRC dengan halangan DF = (SC + ERC + IRC) M X G X B Nilai bacaan ini untuk satu titik sahaja, sekiranya taburan DF diperlukan cara Grid perlu digunakan 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

FAKTOR CAHAYA SIANG YANG SEPATUTNYA Aras DF untuk beberapa jenis ruang: Lokasi Purata DF DF Minimum Permukaan Pejabat am 5 2 Meja Bilik darjah Dewan masuk 0.6 Satah kerja Perpustakaan 1.5 Bilik lukisan 2.5 Meja lukisan Dewan sukan 3.5 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

LANGIT BUATAN Digunakan untuk kajian model ramalan kemasukan cahaya siang ke dalam bangunan Jenis hemisfera & segiempat Dua jenis model digunakan: Kajian kuantitatif – tidak perlu tepat, warna kelabu, sekala 1:20 Kajian kualitatif – model tepat menyamai sebuah bilik & perabut, sekala 1:10 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

UJIAN PERTENGAHAN SEMESTER RAG 121 SAIANS PERSEKITARAN 1 SELASA 3 OGOS 2004 2:30 – 4:00 PETANG DI DEWAN PEPERIKSAAN L17:A 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail

TERIMA KASIH & SELAMAT MAJU JAYA SEKIAN TERIMA KASIH & SELAMAT MAJU JAYA 9/19/2018 @ Abdul Majid Ismail