Расчет системы речевого оповещения: формулы, теоретические выкладки, пример расчета

Производим расчет системы оповещения

Нормативами предусмотрено наличие подсистем светового и звукового 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 звуковых сигналов (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.

к оглавлению ↑

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:

  • Потолочные громкоговорители имеют меньший уровень давления чем настенные на 2-5 Дб с 1 Вт;
  • Рупорные извещатели, имея мощность в пределах 10-30 Вт, могут обеспечить звук с давлением до 118 Дб, имея более эффективное соотношение децибелов на 1 Ватт.

    Следует учитывать при составлении схемы размещения оповещателей, что несмотря на название «ненаправленные» громкоговорители, угол направления их звукового давления составляет 60°.

  • Снижение уровня звукового давления с расстоянием можно определить по представленному графику или таблице.Зависимость звукового давления от расстояния

    Если необходимы более точные данные, то снижение давления с расстоянием вычисляется по формуле:

    r = 10 * lg(1 / L2).Таблицы зависимости давления от расстояния

  • Ниже приведена таблица уровня шумовых загрязнений наиболее распространенных звуков.Таблица уровня шума наиболее распространенных звуков

                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.

к оглавлению ↑

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, имеющихся в наличии оповещателей, 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.

к оглавлению ↑

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:Извещатель серии EMA

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.Расчет количества речевых оповещателей

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.