Расчет звукового давления для систем оповещения, количество и мощность

Доброго времени, дорогие читатели блога.

Я думаю, Вы уже слышали о том, что не так давно законодательством

были ужесточены меры в области производства , монтажа  и проектирования громкоговорящих устройств.

Конкретно, речь идет о том, чтобы правильно выполнять расчет звукового давления для систем оповещения о пожаре.

Наверное, всем хотя бы раз доводилось слышать о том, как диспетчер объявляет о приближении поезда на железнодорожной станции.

Помехи, которые создает рупор при разговоре, почти не позволяют разобрать, когда и на какую платформу прибудет пассажирский состав.

Тем более строгие требования должны предъявляться к устройствам, которые обычно работают в критической ситуации, порой,

при массовом скоплении людей с возникновением паники.

Давайте с Вами  узнаем, как правильно рассчитать звуковое давление, которое

позволяет четко слышать голос говорящего для такого прибора, определим способ расчета создаваемого давления.

Для этого произведем типовой акустический расчет. Поехали.

Характеристики устройств

Сначала определим характеристики громкоговорителей, которые определяют качество их работы.

К ним относятся:

1. диапазон рабочих частот;
2. направленность;
3. давление на дистанции 1 метра от источника звука.

Диапазон частоты зависит от назначения комплекса в целом.

Например, диспетчерская трансляция или просто акустический фон могут работать на частоте 200-5000 Гц.

Но для озвучки более высокого качества необходима частота 100-10000 Гц.

По второй опции выделяют направленные и ненаправленные оповещатели.

К первому типу относим излучатели рупорного типа.

Они имеют высокий уровень давления и угол направленности звука, равный приблизительно 30 ° и работают на узкой частотной полосе.

Другой тип – это различные колонки, потолочные громкоговорители, динамики.

Звуковое давление здесь имеет невысокий показатель, а область распространения звука равна примерно 60 °.

Что касается самого уровня звукового давления, то это расчетная характеристика.

Ее-то нам и предстоит посчитать.

Между ней и электрической мощностью прибора есть некая зависимость.

Так как чем мощнее устройство, тем громче звук, который создается звуковым давлением.

Лишь часть электроэнергии, определяющаяся КПД излучателя, преобразуется в звук.

Кроме того, некоторые производители измеряют величину уровня

звукового давления в Паскалях, а другие устанавливают значение давления в децибелах.

Кроме того, верность электроакустического расчета определяется следующими дополнительными критериями.

• Давление звука от оповещателя должно равняться величине не менее 75 дБ на расстоянии 3 м от излучателя.
• Величина того же давления в определенной точке должна находиться на отметке выше величины среднестатистического шума помещения на 15 дБ.
• Если монтаж разговорного устройства ведется на потолке, необходимо учесть высоту стен.

Нормирование

Все основные положения, регламентирующие порядок расчета и монтажа систем СОУЭ приведены в СП 3.13130.2009

Там же приведены все требования к звуковым противопожарным системам.

В нем изложены уровни шума для разных типов помещений, порядок расчета верного

расположения громкоговорителей, их количества, способы установки системы и пр.

Очень важной характеристикой является максимальный шум помещения, который

определяется соответствующим ГОСТом.

Приведем здесь таблицу шумов согласно ГОСТ 12.1.036-81  Система стандартов безопасности труда. ШУМ.

Допустимые уровни в жилых и общественных зданиях.

В случае, когда у нас используются разные типы громкоговорителей на всей площади объекта,

целесообразно знать угол, под которым звук распределяется равномерно.

Эта величина для разных видов оповещателей составляет следующие значения:

• потолочный: 80-90 °;
• настенный: 75-90°;
• прожекторный: 30-45 °;
• рупорный: 30-45 °.

Кроме того, уровень нашей трансляции через речевые устройства обязательно должен

превышать шум помещения или открытой площади для разных типов транслирования на соответствующие значения.

• Высококачественная музыка, звуки: на 15-20 дБ.
• Аварийное оповещение: на 7-10 дБ.
• Фоновая музыка, звуки, сигналы: на 5-6 дБ.

При расчете давления звука всегда допускается некая погрешность.

Все помещения по своим размерам условно делятся на три вида:

1. «Коридор»: его длина больше, чем ширина в 2 и более раз;
2. «Комната»: площадь такого помещения не превышает 40 кв. м;
3. «Зал»: здесь площадь должна быть более 40 кв. м.

Учет и соблюдение этих норм при проектировании, расчете, установки системы СОУЭ

позволит построить устойчивый комплекс вещания за разумные деньги.

Расчет необходимого количества громкоговорителей

Приводим общую формулу для расчета количества оповещателей, которые необходимы для озвучивания помещения определенной площади.

Вычисление выполняем, заранее зная размеры территории, которую может озвучить один прибор.

Итак:

K = int(Sп / Sгр),

где:

• Sп – размер площади, которую надо озвучивать, кв. м;
• Sгр – размер эффективной площади для озвучивания одним оповещателем, кв. м;
• Int – округление результата до целого значения.

Типовой расчет системы оповещения

При проведении расчета высоту установки оповещателей от пола примем равным 2,3 метра, т.е. заранее известной величиной.

Наш расчет ведется для пожарного оповещателя ПКИ-1 «Иволга», чье гарантированное давление звука, по техническому паспорту, равняется 95 Дб. Тогда:

1. Согласно испытаниям, проводимым до стадии проектирования, средний максимальный уровень фона с помощью прибора «Шумомер», равняется 55 Дб. (Когда под рукой нет этого прибора, можно использовать данные ГОСТа из таблицы выше).
2. Далее вычисляем минимально допустимый уровень надфона, который производит система в нашем помещении (согласно п. 4.2, СП3.13130.2009 прибавляемая величина равна 15 Дб):                                                                                                                                                      15 + 55 = 70 Дб.
3. Определяем расстояние от громкоговорителя до органа человеческого слуха, принимая среднюю высоту человеческого уха пола равную 1,5 м:                                                                                                                                                                                                                    2,3  – 1,5 = 0,8 м.
4. Рассчитываем величину гашения звука на дистанции 3 м (согласно СП3.13130.2009): по следующей формуле:                                                                                                                                                                                                                                                                    lg (3) * 20 = 9,5 Дб. (20 – значение ГОСТа).
5. Следовательно, искомое минимальное давление звука громкоговорителя (иначе минимальная мощность пожарной сирены), будет равняться:                                                                                                                                                                                                     15 +55 + lg (0,8) * 20 = 15 + 55 + 0 = 70 Дб.
6. Согласно принятому ранее значению 95 Дб для ПКИ-1 «Иволга» давление на дистанции 3 м от оповещателя определяется как разность мощности разговорного устройства и величины затухания звука (п. 4), т.е.:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 95 – 9,5 = 85,5 Дб (что удовлетворяет требованию).
7. На принятой дистанции 1,5 м от пола давление составит:                                                                                                                                                                                                                                             95 – lg (2,3 – 1,5) * 20 = 95 – lg (0,8) * 20 = 95 – 0 = 95 (выполнено требование ГОСТа).
8. Вычисляем давление на 17 метрах и при 1,5 м над нижним уровнем:                                                                                                                                                                                                                       95 – (lg (17) * 20 + lg (0,8) * 20)  = 95 – (24,6+0) = 70,4 Дб. (необходимое условие также удовлетворено).
9. Там, где есть препятствия для прохода звука, например, входная или противопожарная дверь, максимальная величина звукового давления понижается на 20-40 %.
10. Если есть громоздкие предметы — шкафы, стеллажи, антресоли и пр. – на 10 %.

Вывод

Отдельно заметим, что инспекторы по пожарной безопасности не ищут легких путей и

довольно часто замеряют звуковое давление в самом дальнем уголке помещения.

При обнаружении какого-либо несоответствия, оно тут же берется на карандаш, что

впоследствии может обернуться неприятностями.

Поэтому электроакустический расчет при проектировании СОУЭ всегда следует

прорабатывать очень внимательно.

Требования пожарной безопасности к системам СОУЭ

Не забудем, что для того чтобы правильно выполнить расчет необходимо знать и выполнять все требования,

предъявляемые службой к помещению или отдельно стоящему зданию.

Приведем эти требования здесь.

• Сигналы звуковой системы должны показывать уровень звука от 75 дБА на дистанции 3 м от излучателя до 120 дБА в любом месте замера.
• Также звук от оповещателя должен превышать установленный шум в помещении не менее чем на 15 дБА.
• Замер звука должен производиться в 1,5 м от пола.
• Для спальных помещений верхняя планка уровня звука ограничивается 70 дБА.
• В этом случае замер производится для лежащего человека на уровне его головы.
• Верхняя часть настенного громкоговорителя должна находиться на дистанции не менее 2,3 м от пола, длина от верхней части оповещателя до потолка – не менее 150 мм.
• В помещениях с шумом более 95 дБА звуковые сирены должны устанавливаться и работать вместе со световыми оповещателями (монотонными или мигающими).
• Для речевых оповещателей звуковые частоты должны лежать в отрезке от 200 до 5000 Гц.
• Недопустима чрезмерная концентрация, а также неравномерное распределение звука по пространству объекта.
• Звуковые и речевые сирены должны выдавать уровень звука, удовлетворяющий требованиям пожарной безопасности.

Что следует запомнить

Дорогие читатели, на этом можем закончить наш типовой расчет.

Приведенная здесь методика вычисления звукового давления системы СОУЭ дает

пространное представление о самом понятии систем звукового оповещения, количественных характеристиках таких систем, о том,

как не ошибиться в расчете, чтобы избежать проблем с пожарной инспекцией.

Читайте наш блог, совершайте подписки в социальных сетях и будьте здоровы!