Звуковое давление в оповещении — выбор акустических систем.
Определение 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 в данной статье имеет смысл изложить базовые принципы акустических расчетов и выбора звуковоспроизводящих устройств.
Основной трудностью при проектировании систем оповещения является правильный подбор количества, мощности включения и оптимальное расположение оповещателей в помещениях.
Места установки оповещателей должны выбираться не из расчета удобства монтажа или дизайнерских соображений, а из расчета достижения максимальной слышимости и разборчивости передаваемой информации.
Не будем вдаваться в теорию распространения звука и устройства человеческого уха. Скажем лишь, что наиболее воспринимаемый человеческим ухом частотный диапазон речи находится в пределах от 400 Гц до 4 кГц. Любое расширение этого диапазона, особенно в области низких частот, реально ухудшает разборчивость передаваемой информации.
Выбор количества и мощности включения оповещателей в конкретном помещении напрямую зависит от таких основных параметров как: уровень шума в помещении, размеры помещения и звуковое давление устанавливаемых оповещателей.
Очень часто уровень громкости звука, излучаемого оповещателем, ассоциируется с электрической мощностью его включения в трансляционную линию — это совсем не так.
Громкость звука зависит от уровня звукового давления, которое может обеспечить оповещатель (часто используется обозначение SPL — аббревиатура от англоязычного «sound pressure level»).
Единицей измерения этого параметра является децибел (дБ). Характеристикой каждого оповещателя является уровень звукового давления, измеренный на расстоянии 1м по оси излучения.
Энергетической характеристикой оповещателя является мощность, которую он потребляет от трансляционной линии (мощность включения).
Вот она то и измеряется в Ваттах (Вт).
Этот параметр используется, в первую очередь, для того, чтобы рассчитать необходимую мощность усилителя.
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.
Сегодня на рынке существует большой выбор оповещателей, и все они имеют различные, присущие только им характеристики.
Как правило, фирма-производитель указывает эти характеристики. Иногда производители не предоставляют эти данные или указывают их не в полном объеме. Остается надеяться, что хотя бы то, что они дают, соответствует действительности.
Итак, существуют направленные и ненаправленные громкоговорители.
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.
Надо заметить, что звуковой уровень сигнала для нормальной работы системы оповещения должен быть достаточно громким, чтобы быть сразу же услышанным и идентифицированным, однако не должен быть слишком громким, потому что это может стать причиной негативного воздействия как на здоровье, так и на психику людей.
Согласно Техническому Регламенту уровень звука в любой точке защищаемого помещения не должен быть выше 120 дБ. Для того, чтобы обеспечить чёткую слышимость звуковых сигналов согласно СП 6.13130.2009 «Системы противопожарной защиты.
Электрооборудование.
Требования пожарной безопасности» система оповещения должна обеспечить превышение уровня звука сигнала над постоянным уровнем шума в помещении на 15 дБ.
Измерения допустимого уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении необходимо проводить на уровне 1.5 м от уровня пола.
Если же люди находятся в защищаемом помещении находятся в шумозащитном снаряжении, а также если уровень звука больше 95 дБ, чтобы избежать превышения нормы звука (120 дБ), необходимо использовать совместно со звуковыми ещё и световые оповещатели, а также допустимо использование световых мигающих оповещателей.
(Примечание 3 к п.6 СП 3.13130.2009: «В зданиях с постоянным пребыванием людей с ограниченными возможностями по слуху и зрению должны применяться световые мигающие оповещатели или специализированные оповещатели»).
В ассортименте продукции Арсенала безопасности имеется вариант и для такого случая: комбинированный внутренний оповещатель «Гром-12-КПС IP55», который по своим техническим характеристикам является полным аналогом комбинированного оповещателя Гром-12КП IP55, плюс дополнительно оснащенным стробовспышкой.
Для спальных помещений установлен лимит уровня звука в 70 дБ (при этом он должен также превышать постоянный шум на 15 дБ), а измерения следует проводить на уровне головы спящего в этом помещении человека.
Подбирать типы, мощность и месторасположение извещателей необходимо таким образом, чтобы обеспечивался достаточный уровень звука во всех местах, где находятся, либо могут находиться временно люди.
В состав системы оповещения входят оповещатели (расставленные определённым образом по помещениям), линии связи, исполняющие функции питания, а также устройства, которые контролируют работоспособность в автоматическом режиме.
Требуемые уровни сигналов оповещения должны обеспечиваться системой постоянно – не только во время отсутствия чрезвычайной ситуации, но и во время пожаров, то есть необходимо учитывать воздействие экстремальных условий при выборе оборудования.
Такими условиями может быть перегрев проводников на линии связи, разрыв и короткое замыкание, что может привести к невозможности контроля её работоспособности и отказу системы оповещения.
Оборудование ГК «Арсенал безопасности» проектируется таким образом, чтобы максимально соответствовать требованиям Технического Регламента.
В частности система речевого оповещения Соната кроме всех прочих возможностей имеет в своем функционале способность осуществлять контроль линии на разрыв и короткое замыкание.
Таким образом, в чрезвычайной ситуации Соната гарантировано уведомит о неисправности на линии.
