Расчет оповещателей соуэ. Технические системы безопасности. Уровень звукового давления в расчетной точке

Являются наиважнейшей составляющей систем противопожарной защиты. В процессе проектирования систем оповещения выполняется электроакустический расчет. Основанием для электроакустического расчета является свод правил, разработанный в соответствии со статьей 84 федерального закона ФЗ-123 СП 3.13130.2009 от 22 июля 2008 г. Данная статья опирается на следующие основные пункты свода правил.

• 4.1. Звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать общий уровень звука (уровень звука постоянного шума вместе со всеми сигналами, производимыми оповещателями) не менее 75 дБА на расстоянии 3 м от оповещателя, но не более 120 дБА в любой точке защищаемого помещения
• 4.2. Звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать уровень звука не менее чем на 15 дБА выше допустимого уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении. Измерение уровня звука должно проводиться на расстоянии 1,5 м от уровня пола
• 4.7. Установка громкоговорителей и других речевых оповещателей в защищаемых помещениях должна исключать концентрацию и неравномерное распределение отраженного звука
• 4.8. Количество звуковых и речевых пожарных оповещателей, их расстановка и мощность должны обеспечивать уровень звука во всех местах постоянного или временного пребывания людей в соответствии с нормами настоящего свода правил

Смысл электроакустического расчета сводится к определению уровня звукового давления в расчетных точках – в местах постоянного или временного (вероятного) пребывания людей и сравнению данного уровня с рекомендованными (нормативными) значениями.

В озвучиваемом помещении присутствует различного рода шум. В зависимости от назначения и особенностей помещения, а также времени суток, уровень шума варьируется. Наиболее важным параметром при расчете, является величина среднестатистического шума. Шум можно измерить, но правильней и удобней взять его из готовых шум-таблиц:

Для того чтобы услышать звуковую или речевую информацию, она должна быть громче шума на 3дБ, т.е. в 2 раза. Величину 2 называют запасом звукового давления. В реальных условиях шум меняется, поэтому для отчетливого восприятия полезной информации на фоне шума, запас давления д.б не менее чем в 4 раза – 6 дБ, по нормативам – 15дБ.

Удовлетворение условий изложенных в пунктах 4.6, 4.7 свода правил, достигается организационными мероприятиями – правильной расстановкой громкоговорителей, предварительным расчетом:

• звукового давления громкоговорителя,
• звукового давления в расчетной точке,
• эффективной площади озвучиваемой одним громкоговорителем,
• общего количества громкоговорителей необходимого для озвучивания определенной территории.

Критерием правильности электроакустического расчета, является выполнение следующих условий:

1. Звуковое давление выбранного громкоговорителя д.б. "не менее 75 дБА на расстоянии 3 м от оповещателя", что соответствует величине звукового давления громкоговорителя не ниже 85дБ.
2. Звуковое давление в расчетной точке д.б. выше уровня среднестатистического шума в помещении на 15дБ.
3. Для потолочных громкоговорителей необходимо учитывать высоту их установки (высоту потолков).

Если все 3 условия выполнены – электроакустический расчет выполнен, если нет, то возможны следующие варианты:

• выбрать громкоговоритель с большей чувствительностью (звуковым давлением, дБ),
• выбрать громкоговоритель с большей мощностью (Вт),
• увеличить количество громкоговорителей,
• изменить схему расстановки громкоговорителей.

2. Входные параметры для расчета

Входные параметры для расчетов берутся из технического задания (ТЗ) (предоставляемого заказчиком) и технических характеристик на проектируемое оборудование. Список и количество параметров может варьироваться в зависимости от ситуации. Примерные входные данные приведены ниже.

Параметры громкоговорителей:

• SPL
• Pгр – мощность громкоговорителя, Вт,
• ШДН – Ширина диаграммы направленности, град.

Параметры помещения:

• N – Уровень шума в помещении, дБ,
• Н – Высота потолков, м,
• a – Длина помещения, м,
• b – Ширина помещения, м,
• Sп – Площадь помещения, м2.

Дополнительные данные:

• ЗД – Запас звукового давления, дБ
• r – Расстояние от громкоговорителя до расчетной точки.

Площадь озвучиваемого помещения:

Sп = a * b

3. Расчет звукового давления громкоговорителя

Зная номинальную мощность громкоговорителя (Рвт) и его чувствительность SPL (SPL от англ. Sound Pressure Level – уровень звукового давления громкоговорителя измеренного на мощности 1Вт, на расстоянии 1м), можно рассчитать звуковое давление громкоговорителя, развиваемое на расстоянии 1м от излучателя.

• SPL – чувствительность громкоговорителя, дБ,
• Рвт – мощность громкоговорителя, Вт.

Второе слагаемое в (1) называется правилом "удвоения мощности" или правилом "трех децибел". Физическая интерпретация данного правила – при каждом удвоении мощности источника, уровень его звукового давления увеличивается на 3дБ. Данную зависимость можно представить таблично и графически (см. рис.1).

Рис.1. Зависимость звукового давления от мощности

4. Расчет звукового давления

Для расчета звукового давления в критической (расчетной) точке, необходимо:

1. Выбрать расчетную точку
2. Оценить расстояние от громкоговорителя до расчетной точки
3. Рассчитать уровень звукового давления в расчетной точке

В качестве расчетной точки выберем место возможного (вероятного) нахождения людей, наиболее критичное с точки зрения положения или удаления. Расстояние от громкоговорителя до расчетной точки (r) можно рассчитать или измерить прибором (дальномером).

Рассчитаем зависимость звукового давления от расстояния:

• r – расстояние от громкоговорителя до расчетной точки, м;
• 1

ВНИМАНИЕ: формула (2) справедлива при r > 1 .

Зависимость (2) называется правилом "обратных квадратов” или правилом “шести децибел”. Физическая интерпретация данного правила – при каждом удвоении удаления от источника, уровень звука уменьшается на 6дБ. Данную зависимость можно представить таблично и графически, рис.2:

Рис.2. Зависимость звукового давления от расстояния

Уровень звукового давления в расчетной точке:

• N – Уровень шума в помещении, дБ (N от англ. Noise – шум),
• ЗД – Запас звукового давления, дБ.

При ЗД=15дБ:

Если звуковое давление в расчетной точке выше уровня среднестатистического шума в помещении на 15дБ – расчет выполнен правильно.

5. Расчет эффективной дальности

Эффективная дальность звучания (L) – расстояние от источника звука (громкоговорителя) до геометрического места расположения расчетных точек, находящихся в пределах ШДН, звуковое давление в которых остается в пределах (N+15дБ). На техническом сленге - “расстояние, которое громкоговоритель пробивает”.

В англоязычной литературе эффективная дальность звучания (effective acoustical distance (EAD)) – расстояние, при котором сохраняется четкость и разборчивость речи (1).

Рассчитаем разность между звуковым давлением громкоговорителя, уровнем шума и запасом давления.

• p – разность звукового давления громкоговорителя, уровня шума и запаса давления, дБ.
• 1 – коэффициент учитывающий, что чувствительность громкоговорителя измеряется на 1м.

6. Расчет площади, озвучиваемой одним громкоговорителем

Основанием для оценки величины озвучиваемой площади, является следующая установка:

Расчет будем вести из следующих допущений: Диаграмму направленности (излучения) громкоговорителя, можно представить в виде конуса (звукового поля сконцентрированного в конусе) с телесным углом в вершине конуса, равным ширине диаграммы направленности.

Площадь, озвучиваемая громкоговорителем – проекция звукового поля, ограниченного углом раскрыва на плоскость, проведенную параллельно полу на высоте 1,5м. По аналогии с эффективной дальностью: Эффективная площадь, озвучиваемая громкоговорителем – площадь звуковое давление в пределах которой не превышает значение N+15дБ (ф-ла 5).

ПРИМЕЧАНИЕ: Громкоговоритель излучает во всех направлениях, но мы будем опираться на входные данные – уровни звукового давления в пределах диаграммы направленности. Правильность данного подхода подтверждается статистической теорией.

Разобьем громкоговорители на 3 класса (типа):

1. потолочные,
2. настенные,
3. рупорные.

8. Расчет эффективной площади, озвучиваемой настенным громкоговорителем

9. Расчет эффективной площади озвучиваемой рупорным громкоговорителем

10. Расчет количества громкоговорителей необходимого для озвучивания определенной территории

Рассчитав эффективную площадь, озвучиваемую одним громкоговорителем, зная общие размеры озвучиваемой территории, рассчитаем общее количество громкоговорителей:

• Sп – озвучиваемая площадь, м2,
• Sгр – эффективная площадь, озвучиваемая одним громкоговорителем, м2,
• Int – результат округления до целого значения.

11. Электроакустический калькулятор

Общий полученный результат в виде блок-схемы:

Рис.6. Блок-схема электроакустического калькулятора

Пример программирования

В данном калькуляторе (написанном в программе Microsoft Excel) реализована элементарная краткая методика – алгоритм электроакустического расчета, изложенный выше. Данную программу можно скачать с нашего сайта .

Рис.7. Электроакустический калькулятор в программе Microsoft Excel

На основе разработанного алгоритма расчета работает и ON-LINE электроакустический калькулятор на нашем сайте .

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Список и краткие характеристики громкоговорителей ROXTON

О пределение необходимой мощности и уровня звукового давления акустических устройств в системах оповещения всегда представляло значительную проблему для проектировщиков. Некоторые производители систем оповещения, стараясь облегчить их труд, приводят всевозможные графики, таблицы или программы для расчета этих параметров. Чаще всего попытка практического применения подобных рекомендаций или программ порождает больше вопросов, чем ответов, или ставит в тупик абсурдностью полученных решений.

Для самостоятельного изучения проблем акустики у большинства проектировщиков просто нет времени, поэтому имеет смысл изложить здесь базовые принципы акустических расчетов и выбора звуковоспроизводящих устройств.

Расчет акустических параметров звуковоспроизводящих устройств предполагает выбор необходимых громкоговорителей в зависимости от действующего уровня фонового шума и выбранной схемы озвучивания. Действующий уровень фонового шума зависит от назначения помещения. Полагается, что для качественного восприятия речи (диспетчерских передач) уровень звукового давления громкоговорителя должен на 10-15 дБ превышать уровень фонового шума в наиболее удаленной точке помещения.

При относительно низких фоновых шумах (менее 75 дБ) необходимо обеспечить избыточный уровень полезного сигнала 15 дБ, при высоких (более 75 дБ) — достаточно 10 дБ. То есть требуемый уровень звукового давления составляет: Lmax=La+15, дБ — для помещения с относительно низким уровнем фоновых шумов; Lmax=La+10, дБ — для помещения с высоким уровнем фоновых шумов, где Lа — действующий уровень фонового шума в помещении.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ

К основным характеристикам громкоговорителей относятся их направленность, диапазон частот и уровень звукового давления,

развиваемого на расстоянии 1 м от излучателя.

Ненаправленными громкоговорителями являются динамики, потолочные громкоговорители, а также всевозможные звуковые колонки (хотя необходимо отметить, что колонки занимают промежуточное положение между направленными и ненаправленными системами). Область распространения звука ненаправленных громкоговорителей (диаграмма направленности) достаточно широка (около 60°), а уровень звукового давления относительно невелик.

К направленным громкоговорителям в первую очередь относятся рупорные излучатели, так называемые «колокольчики». В рупорных громкоговорителях происходит концентрация акустической энергии за счет особенностей конструкции самого рупора, они отличаются узкой диаграммой направленности (около 30°) и высоким уровнем звукового давления. Работают рупорные громкоговорители в узкой полосе частот и потому плохо подходят для качественного воспроизведения музыкальных программ, хотя за счет высокого уровня звукового давления хорошо подходят для озвучивания больших площадей, в том числе открытых пространств.

Выбор громкоговорителей по диапазону частот зависит от назначения системы. Для диспетчерских передач и создания музыкального фона вполне достаточным является диапазон 200 Гц — 5 кГц, который обеспечивается практически любыми акустическими устройствами (рупорные излучатели имеют несколько меньший диапазон, но для речевых передач его вполне хватает). Для высококачественного озвучивания следует использовать громкоговорители, имеющие диапазон частот не менее 100 Гц — 10 кГц.

Необходимый уровень звукового давления является единственной характеристикой громкоговорителя, которая определяется по результатам расчетов. Сданной характеристикой возникает наибольшее количество проблем, которые чаще всего связаны с путаницей между электрической мощностью и звуковым давлением. Между этими величинами существует косвенная зависимость, поскольку громкость звучания определяется звуковым давлением, а мощность обеспечивает работу громкоговорителя. Из подводимой мощности только часть преобразуется в звук и величина этой части зависит от коэффициента полезного действия конкретного громкоговорителя. Большинство производителей акустических систем указывает в технической документации звуковое давление в Паскалях или уровень звукового давления в децибелах на расстоянии 1 м от излучателя. Если указано звуковое давление в Паскалях, в то время как необходимо получить уровень звукового давления в децибелах, перевод одной величины в другую осуществляется по следующей формуле:

Для типичного ненаправленного громкоговорителя можно принять, что 1 Вт электрической мощности соответствует уровню звукового давления примерно 95 дБ. Каждое увеличение (уменьшение) мощности вдвое приводит к увеличению (уменьшению) уровня звукового давления на 3 дБ. То есть 2 Вт — 98 дБ, 4 Вт — 101 дБ, 0,5 Вт — 92 дБ, 0,25 Вт — 89 дБ и т.д. Существуют громкоговорители, имеющие звуковое давление на 1 Вт мощности менее 95 дБ, и громкоговорители, обеспечивающие на 1 Вт 97 и даже 100 дБ, при этом громкоговоритель мощностью 1 Вт с уровнем звукового давления

100 дБ заменяет громкоговоритель мощностью 4 Вт с уровнем 95 дБ/Вт (95 дБ — 1 Вт, 98 дБ — 2 Вт, 101 дБ — 4 Вт), очевидно, что применение такого громкоговорителя более экономично. Можно добавить, что при одной и той же электрической мощности уровень звукового давления потолочных громкоговорителей на 2-3 дБ ниже, чем настенных. Это связано с тем, что настенный громкоговоритель расположен либо в отдельном корпусе, либо у хорошо отражающей задней поверхности, поэтому звук, излучаемый назад, практически полностью отражается вперед. Потолочные громкоговорители, как правило, крепятся на фальшпотолках или подвесах, поэтому звук, излучаемый назад, не отражается и не влияет на повышение фронтального звукового давления. Рупорные громкоговорители при мощности 10-30 Вт обеспечивают звуковое давление 12-16 Па (115-118 дБ) и более, имея, тем самым, наиболее высокое соотношение децибел к ваттам.

В заключение следует отметить, что при расчетах громкоговорителей необходимо обращать внимание на развиваемое ими звуковое давление, а не на электрическую мощность, и только при отсутствии этой характеристики в описании руководствоваться типовой зависимостью — 95 дБ/Вт.

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ ДЛЯ СОСРЕДОТОЧЕННЫХ СИСТЕМ

Расчет мощности громкоговорителей для сосредоточенных систем осуществляется в следующем порядке:

1) определяется необходимый уровень звука в удаленной точке озвучиваемого помещения:

где La — действующий уровень фонового шума в помещении, 10 — превышение требуемого уровня звукового давления над фоном;

где L — расстояние от громкоговорителя до крайней точки.

Если в сосредоточенной системе используется несколько громкоговорителей, то:

где n — число громкоговорителей в сосредоточенной системе;

величина 2 х 10-5, стоящая в знаменателе, соответствует уровню абсолютной тишины в Паскалях;

5) по значению Lгp или р 1 выбирается необходимый громкоговоритель или находится его необходимая типовая мощность.

При выборе типовой мощности используется соотношение 95 дБ/Вт.

Пример 1:

Необходимо рассчитать мощность громкоговорителя в сосредоточенной системе с двумя громкоговорителями.
Исходные данные:
Расстояние от громкоговорителя до удаленной точки L -15 м, уровень фонового шума в помещении — La — 75 дБ.
Требуемый уровень звука в удаленной точке —
Требуемое звуковое давление в удаленной точке:
Необходимое звуковое давление на расстоянии 1 м от громкоговорителя:

Типовой громкоговоритель мощностью 1 Вт обеспечивает уровень звукового давления примерно 95 дБ, мощностью 2 Вт —
97 дБ, 4 Вт — 101 дБ, 8 Вт — 104 дБ. Следовательно, каждый из двух громкоговорителей должен иметь мощность около 8 Вт.

Пример 2:

Рассчитать мощность громкоговорителя в сосредоточенной системе с направленным громкоговорителем.
Исходные данные:
расстояние от громкоговорителя до удаленной точки L — 80 м,
уровень фонового шума — La — 70 дБ.

Требуемый уровень звука в удаленной точке –

Требуемое звуковое давление в удаленной точке:

Необходимое звуковое давление на расстоянии 1 м от громкоговорителя:

Уровень звукового давления, которое должен развивать громкоговоритель на расстоянии 1 м:

Громкоговоритель типа 50ГРД-3 мощностью 50 Вт имеет уровень звукового давления 118 дБ, т.е. достаточный для озвучивания участка на заданном расстоянии.

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ

Расчет мощности громкоговорителей для одинарной и двойной настенной цепочки:

где La — действующий уровень фонового шума в помещении

2) рассчитывается звуковое давление, которое должен развивать громкоговоритель в удаленной точке:

3) определяется

— для одиночной цепочки или цепочки, расположенной в шахматном порядке:

— для двойной цепочки:

где b — ширина помещения, D — расстояние между громкоговорителями в цепочке.

Вместо D можно подставить выражение:

где L — длина помещения, N — количество громкоговорителей вдоль одной стены;

4) определяется уровень звукового давления, которое должен обеспечивать каждый громкоговоритель:

5) по значению L2p выбирается необходимый громкоговоритель или находится его необходимая типовая мощность. При выборе по типовой мощности используется соотношение — 95 дБ/Вт.

Пример 3.

Операционный зал банка:
Длина помещения — 18 м, ширина — 7,5 м, высота — 4,5 м.
Рекомендуется использовать два громкоговорителя — по одному на каждую сторону.
Шаг громкоговорителей: D = 6 м.
По назначению помещения ожидаемый уровень фонового шума — 60-63 дБ;

звуковое давление, которое должен развивать громкоговоритель на расстоянии 1 м:

уровень звукового давления громкоговорителя:

Такой уровень звукового давления соответствует типовым громкоговорителям с мощностью, намного меньшей 0,5 Вт.

Торговый зал магазина:
длина помещения: L-25 м, ширина: b — 18 м, высота: h — 5 м, люди преимущественно стоят — добавочная высота: hd — 1,5 м. Рекомендуется двойная настенная цепочка, по три громкоговорителя на каждую сторону, шаг цепочки D — 8 м.
По назначению и площади объекта ориентировочный уровень фонового шума следует ожидать в диапазоне 65-70 дБ;
необходимый уровень звука в помещении:

звуковое давление, которое должны развивать громкоговорители:

звуковое давление, которое должен развивать громкоговоритель на расстоянии 1 м:

уровень звукового давления громкоговорителя:

Такой уровень звукового давления соответствует типовому громкоговорителю мощностью немного меньше 1 Вт,

следовательно, можно использовать громкоговорители по 1 Вт каждый.

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ ДЛЯ ОДИНОЧНОЙ И ДВОЙНОЙ ПОТОЛОЧНОЙ ЦЕПОЧКИ И ПОТОЛОЧНОЙ РЕШЕТКИ:

1) определяется необходимый уровень звука в помещении:

где Lа — действующий уровень фонового шума в помещении (при уровне фонового шума более 75 дБ — Lmax = La + 7, дБ);

2) рассчитывается звуковое давление, которое должен развивать громкоговоритель в удаленной точке:

3) определяется звуковое давление, которое должен развивать громкоговоритель на расстоянии 1 м:

— для одиночной цепочки, расположенной по средней линии помещения:

— для двойной цепочки:

— для потолочной решетки:

где b — ширина помещения, D — расстояние между громкоговорителями в цепочке;

4) определяется уровень звукового давления, которое должен обеспечивать каждый громкоговоритель:

5) по значению выбирается необходимый громкоговоритель или находится его необходимая типовая мощность. При выборе по типовой мощности используется соотношение 95 дБ/Вт.

Несмотря на кажущуюся сложность, приведенные формулы не представляют значительного труда при расчетах и не требуют специальной математической подготовки. Более того, после нескольких расчетов проектировщик будет определять необходимые характеристики акустических устройств без дополнительных вычислений, интуитивно.

В заключение можно указать причину большинства решений, противоречащих практическому опыту, получаемых в результате специализированных программ по акустике или при использовании вышеприведенных формул. Как правило, она кроется в некорректном задании действующего уровня фонового шума. В ряде справочных и технических изданий приводятся примерные уровни фоновых шумов для помещений различного функционального назначения. Относиться к этим данным следует крайне осторожно, поскольку в разных источниках для одних и тех же помещений они могут отличаться на 5-10 дБ (что дает очень существенный разброс по звуковому давлению), кроме того, необходимо учитывать, что при пожаре из-за возникшей паники или обрушения конструкций требуемый уровень фоновых шумов следует принимать большим, чем для обычных диспетчерских передач.

А. Пинаев к.т.н.,
М. Альшевский с.н.с. НИИ ПБ и ЧС МЧС РБ

Li2 = Li1 - 20 Lg r
где:
Li2 – уровень звукового давления в проверяемой точке, дБ;
Li1 – уровень звукового давления, создаваемого акустическим излучателем на расстоянии 1 м, дБ;
r – расстояние от излучателя до проверяемой точки, м.

Li3 = Li2 - Liр
Li3 = Li1 - 20 Lg r - Liр
где:
Li3 – уровень звукового давления в проверяемой точке с учетом промежуточных перегородок с дверью, дБ;
Liр – затухание сигнала при наличии промежуточных перегородок с дверью, дБ;
Необходимо учитывать промежуточные перегородки с дверью (затухание сигнала Liр около 5 дБ - в помещениях производственных цехов и 10 дБ – в помещениях административных зданий) расположенные между излучателем и проверяемой точкой. Максимальное расстояние от излучателя до проверяемой точки с учетом промежуточной перегородки с дверью (1-ой – в производственных цехах, 2-х – в административных зданиях) составляет около 10 м. В защищаемых помещениях устанавливаются оповещатели охранно-пожарные звуковые типа "ОПОП2-35", с уровнем звукового давления на расстоянии 1м – не менее 100 дБ.

Li3 = 100 - 20 Lg 10 – 5 = 75 дБ (в помещениях производственных цехов)

Li3 = 100 - 20 Lg 10 – 20 = 60 дБ (в помещениях административных зданий)

В точках проверяемых помещений, наиболее удаленных от звуковых оповещателей, уровень звукового давления соответствует требованиям СП3. 13130.2009. В остальных помещениях расстояние от оповещателя до наиболее удаленных точек (с учетом промежуточных перегородок с дверью) меньше величин, использованных в расчетах. Результаты расчетов уровней звукового давления на различных расстояниях от звуковых оповещателей в помещениях производственных цехов и помещениях административных зданий (значение приводится в скобках) приведены в Таблице 2.

Таблица 2.

Номер расчета
Li1, дБ Расстояние r, м Затухание сигнала 20 Lg r, дБ
Lоп, дБ
LN, дБ Уровень
зв. давления
Li2, дБ
1 100 1 0 60(45) 75(60) 100
2 100 2 6,02 60(45) 75(60) 93,98
3 100 4 12,04 60(45) 75(60) 87,96
4 100 6 15,56 60(45) 75(60) 84,44
5 100 7 16,90 60(45) 75(60) 83,10
6 100 8 18,06 60(45) 75(60) 81,4
7 100 10 20 60(45) 75(60) 80
8 100 15 23,52 60(45) 75(60) 76,48
9 100 17 24,61 60(45) 75(60) 75,35

Требование п. 4.2 СП3. 13130.2009 выполняется на расстоянии не более 10 м от излучателя звукового оповещателя, с учетом промежуточных перегородок с дверью в помещениях производственных цехов (одна перегородка) и административных зданий (две перегородки) соответственно.

Проектируемое здание нужно оборудовать устройствами оповещения людей о пожаре по 2 типу.

Для оповещения людей о пожаре будут использоваться оповещатели типа «Маяк-12-3М» (ООО «Электротехника и Автоматика», Россия, г. Омск) и световые оповещатели «ТС-2 СВТ1048.11.110» (табло «Выход») подключенные к прибору С2000-4 (ЗАО НВП «Болид»).

Для сети оповещения при пожаре применяется огнестойкий кабель КПСЭнг(А)-FRLS-1х2х0,5.

Для эл. питания оборудования по напряжению U=12 В применяется источник резервированного эл. питания «РИП-12» исп.01 с аккумуляторной батареей емк. 7 А ч. Аккумуляторные батареи источника эл. питания обеспечивают работу оборудования в течение не менее 24 часов в дежурном режиме и 1 час в режиме «Пожар» при отключении основного источника эл.питания.

Основные требования к СОУЭ изложены в НПБ 104-03 «Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях»:

Исходя из геометрических размеров помещений, все помещения делятся только на три типа:

• «Коридор» -длина превышает ширину в 2 и более раз;
• «Зал» — площадь более 40 кв.м. (в данном расчете не применяется).

В помещении типа «Комната» размещаем один оповещатель.

В воздушной среде звуковые волны затухают вследствие вязкости воздуха и молекулярного затухания. Звуковое давление ослабевает пропорционально логарифму расстояния (R) от оповещателя: F (R) = 20 lg (1/R). На рис.1 показан график ослабления звукового давления в зависимости от расстояния до источника звука F (R) =20 lg (1/R).

Рис. 1 — График ослабления звукового давления в зависимости от расстояния до источника звука F (R) =20 lg (1/R)

Для упрощения расчетов ниже приведена таблица реальных значений уровней звукового давления от оповещателя «Маяк-12-3М» на различных расстояниях.

Таблица — Звуковое давление, создаваемое одиночным оповещателем, при его включении на 12В на различном расстоянии от оповещателя.

На поэтажных планах обозначены геометрические размеры и площадь каждого помещения.

В соответствии с принятым ранее допущением, делим их на два типа:

• «Комната» — площадь до 40 кв.м;
• «Коридор» — длина превышает ширину в 2 и более раз.

В помещении типа «Комната» допускается размещение одного оповещателя.

В помещении типа «Коридор» – будут размещаться несколько оповещателей, равномерно расположенные по помещению.

Как результат – определение количества оповещателей в конкретном помещении.

Выбор «расчётной точки» — точки на плоскости озвучивания в данном помещении, максимально удалённой от оповещателя, в которой необходимо обеспечить уровень звука не менее чем на 15 дБА выше допустимого уровня звука постоянного шума.

Как результат – определение длины прямой, соединяющей точку крепления оповещателя с «расчётной точкой».

Расчетная точка — точка на плоскости озвучивания в данном помещении, максимально удалённой от оповещателя, в которой необходимо обеспечить уровень звука не менее чем на 15 дБА выше допустимого уровня звука постоянного шума, согласно НПБ 104-03 п.3.15.

На основании СНИП 23-03-2003 пункта 6 «Нормы допустимого шума» и приведённой там же «Таблицы 1» выводим значения допустимого уровня шума для общежития рабочих специалистов равно 60 дБ.

При расчетах следует учитывать ослабление сигнала при прохождении через двери:

• противопожарные -30 дБ(А);
• стандартные -20 дБ(А)



Условные обозначения

Примем следующие условные обозначения:

• Н под. – высота подвеса оповещателя от пола;
• 1,5м — уровень 1,5 метра от пола, на этом уровне находится плоскость озвучивания;
• h1 — превышение над уровнем 1,5 м до точки подвеса;
• Ш — ширина помещения;
• Д — длина помещения;
• R — расстояние от оповещателя до «расчётной точки»;
• L — проекция R (расстояние от оповещателя до уровня 1,5 м на противоположной стене);
• S — площадь озвучивания.

5.1 Расчет для помещения типа «Комната»

Определим «расчётную точку» — точку, максимально удалённую от оповещателя.

Для подвеса выбираются «меньшие» стены, противостоящие по длине помещения, в соответствии с НПБ 104-03 в п. 3.17.



Рис. 2 — Вертикальная проекция крепления настенного оповещателя по НПБ

Оповещатель располагаем по середине «Комнаты» — по центру короткой стороны, как изображено на рис.3



Рис. 3 — Расположение оповещателя по середине «Комнаты»

Для того, чтобы вычислить размер R, необходимо применить теорему Пифагора:

• Д – длина комнаты, в соответствии с планом равна 6,055 м;
• Ш – ширина комнаты, в соответствии с планом равна 2,435 м;
• Если оповещатель будет размещаться выше 2,3 м, то вместо 0,8 м, нужно взять размер h1 превышающий высоту подвеса над уровнем 1,5 м.

5.1.1 Определяем уровень звукового давления в расчетной точке:

Р = Рдб + F (R)=105+(-15,8)=89,2 (дБ)

• Pдб – звуковое давление громкоговорителя, согласно тех. информации на оповещатель «Маяк-12-3М» равнo 105 дБ;
• F (R) – зависимость звукового давления от расстояния, равна -15,8 дБ в соответствии с рис.1 когда R=6,22 м.

5.1.2 Определяем величину звукового давления, в соответствии с НПБ 104-03 п.3.15:

5.1.3 Проверка правильности расчета:

Р =89,2 > Р р.т.=75 (условие выполняется)

СОУЭ в защищаемом помещении.


5.2 Расчет для помещения типа «Коридор»

Оповещатели размещаются на одной стене коридора с интервалом в 4-ре ширины. Первый размещаются на расстоянии ширины от входа. Общее количество оповещателей исчисляется по формуле:

N = 1 + (Д – 2*Ш) / 3*Ш= 1+(26,78-2*2,435)/3*2,435=4 (шт.)

• Д – длина коридора, в соответствии с планом равна 26,78 м;
• Ш – ширина коридора, в соответствии с планом равна 2,435 м.

Количество округляется до целого значения в большую сторону. Размещение оповещателей представлено на рис. 4.



Рис.4 — Размещение оповещателей в помещении типа «Коридор» при ширине менее 3-х метров и расстояние «до расчётной точки»

5.2.1 Определяем расчётные точки:

«Расчётная точка», находится на противоположной стене на удалении в две ширины от оси оповещателя».

5.2.2 Определяем уровень звукового давления в расчетной точке:

Р = Рдб + F (R)=105+(-14,8)=90,2 (дБ)

• Pдб – звуковое давление громкоговорителя, согласно тех. информации на оповещатель «Маяк-12-3М» равно 105 дБ;
• F (R) – зависимость звукового давления от расстояния, равна -14,8 дБ в соответствии с рис.1 когда R=5,5 м.

5.2.3 Определяем величину звукового давления, в соответствии с НПБ 104-03 п.3.15:

Р р.т. = N + ЗД =60+15=75 (дБ)

• N – допустимый уровень звука постоянного шума, для общежитий равна 75 дБ;
• ЗД – запас звукового давления, равный 15 дБ.

5.2.4 Проверка правильности расчета:

Р=90,2 > Р р.т=75 (условие выполняется)

Таким образом, в результате расчетов, выбранный тип оповещателя «Маяк-12-3М» обеспечивает и превышает значение звукового давления, тем самым обеспечивая четкую слышимость звуковых сигналов СОУЭ в защищаемом помещении.

В соответствии с расчетом, выполним расстановку звуковых оповещателей см. рис.5.



Рис.5 — План размещения оповещателей на отм. 0.000

Нормативами предусмотрено наличие подсистем светового и предупреждения в системах пожарной сигнализации. И если места размещения, габаритные размеры приборов их яркость и цвет для подсистемы светового предупреждения строго прописаны. То для звуковой сигнализации указаны только исходные данные, на которые необходимо опираться в процессе самостоятельного расчета количества, мощности и размещения устройств оповещения.

Входные данные (нормативы)

Согласно СП 6.13130.2009 и НПБ 104-03 сила (СЗС) для системы оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ) должна отвечать следующим параметрам:

• СЗС на расстоянии 3 м от оповещателя должна составлять не менее 75 дБ;
• СЗС не должна превышать 120 дБ в любой точке помещения;
• СЗС должна быть на 15 дБ выше, чем максимально допустимый уровень шума, который может быть создан в помещении одновременным включением всех приборов;
• СЗС в спальне должна быть на 15 Дб выше уровня шума в помещении, но не ниже 70 Дб.

При определении максимального шумового загрязнения в помещении эмпирическим способом, замер необходимо производить на высоте 1,5 от уровня пола. В спальных помещениях замеры производятся на уровне головы спящего.

Немного теории

При произведении расчетов системы речевого оповещения может встретиться терминология звуковое давление устройства. Термин произошел от SPL «sound pressure level» он фактически характеризует работоспособность и эффективность каждого устройства (оповещателя). Определяется с расстояния 1м в направлении оси излучения, измеряется в Дб. Однако мощность аппаратуры звукового излучателя дана в Ваттах (Вт). Эти два параметра имеют соответствие которое выражается в формуле. Однако в среде инженеров приняты упрощения и было решено, что для ненаправленного стандартного извещателя это соотношение будет составлять 95 Дб звукового давления на 1 Вт мощности оборудования.

Каждое изменение мощности устройства в два раза (неважно, увеличение или уменьшение) изменяет уровень давления всего на 3 Дб. Примером может послужить устройство мощностью в 2 Вт, которое имеет громкость 98 Дб, при увеличении мощности до 4 Вт, звуковое давление будет 101 Дб и т.д.

При расчете звукового давления системы оповещения следует учитывать факторы, влияющие на подбор установок акустического излучения:

Естественно, что в помещении происходит более чем одно событие, но величины шумов при этом не складываются, а поглощаются. Накладываясь синфазно, что дает незначительное повышение общего уровня на 1-3 Дб.

Методология проведения расчетов

Методика расчета звукового давления для систем оповещения производится в 5 этапов:

1. Снять первичную информацию о помещении, где планируется установка системы оповещения:
   • Размеры;
   • Планировка;
   • Типовые шумы;
2. Определить допустимый уровень шумового давления;
3. Исходя из параметров, вычислить уровень падения сигнала от точки предполагаемой установки, до наиболее удаленных участков помещения;
4. Выбрать более подходящие параметры конкретного типа оповещателя и определить уровни его сигнала в оборудуемом помещении, с учетом диаграммы направленности;
5. Определить потребление электроэнергии в режиме максимального функционирования (тревога, пожар и т.п.).

Нужно быть готовым к тому, что пункты 3 и 4 нужно будет переделывать несколько раз. Действия, которые необходимо предпринять если уровень сигнала в отдаленной точке помещения ниже установленного значения.

Задание на проектирование (исходные данные)

По ТЗ есть помещение размерами 12,5 х 25 м. необходимо установить звуковые излучатели в соответствии со всеми приведенными нормативами.

Для начала определим имеющееся оборудование:

Извещатель серии ЕМА с низкопрофильной базой ELPB, а также его полный аналог, но со стробоскопической световой вспышкой. Оба устройства имеют звуковое давление на расстоянии 1 м в 100 Дб:

Изначально понятно, что установив один звуковой извещатель в начале помещения, длинной 25 м, в конце будет получено звуковое давление гораздо меньше требуемого по нормативам минимального 70 Дб. Следовательно, произведя приблизительный расчет количества речевых оповещателей, примем рабочую версию о необходимости установки 2 устройств по одному на каждую сторону помещения.

Как видно из расчетов, на расстоянии до центра комнаты, равное 12,5 м, падение звукового давления в соответствии с таблицей составило 22 Дб, а до средины стены 14 м — 23 Дб. Расстояние от устройства до ближнего угла всего 6 м что уменьшило силу звука на 16 Дб.

Следовательно, до средины помещения одним звуковым излучателем полностью покрывается вся потребность в громкости. В центре комнаты происходит наложение двух равных синфазных сигналов, что в итоге даст увеличение звукового давления всего на 3Дб.

Взяв самый простой пример, прямоугольного помещения, мы получили искомый результат всего за один прогон алгоритма. Количество звуковых оповещателей мощностью 100Дб – 2 шт. При этом следует отметить, что максимально допустимая громкость звука в 120 Дб не превышена. А звуки офиса: компьютер, кондиционер, шелест страниц даже размещенные в центре помещения, перекрываются с необходимым превышением 15 Дб.