VELLEZ

Системы оповещения и управления звуком

ВЫБОР ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ ДЛЯ СИСТЕМ ОПОВЕЩЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ЭВАКУАЦИЕЙ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРЕ

При проектировании систем речевого оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре важной задачей является выбор и расстановка громкоговорителей по территории объекта. Именно от правильности выполнения данной задачи зависит эффективность работы системы оповещения в целом.

Выбор типа громкоговорителей

Выбор конкретного типа громкоговорителей зависит от таких факторов: применение в помещении или на открытом пространстве, трансляция сообщений или музыкальных программ, акустических характеристик помещения и его интерьера.
Поэтому на данный момент предприятия-изготовители предлагают потребителю громкоговорители во всём многообразии форм, мощностей и размеров. Среди обилия всех предлагаемых вариантов можно выделить следующие основные типы:

1. Громкоговорители для настенного монтажа;
2. Громкоговорители для монтажа в подвесные потолки;
3. Громкоговорители для установки в стену;
4. Громкоговорители подвесные;
5. Громкоговорители для установки на открытых площадках;
6. Громкоговорители рупорного типа;
7. Специальные громкоговорители (взрывобезопасные, искробезопасные и т. п.).

По диапазону воспроизводимых частот громкоговорители делятся на узкополосные и широкополосные. Узкополосные громкоговорители, как правило, применяются в составе систем оповещения, задачей которых является передача речевых сообщений. Как правило эти громкоговорители сочетают в себе относительно низкую цену и среднее качество звучания. Однако стоит отметить, что такого среднего качества звучания достаточно для передачи речевых тревожных сообщений и сообщений с микрофона. Широкополосные громкоговорители характеризуются хорошим качеством звучания, но и по стоимости они, как правило, довольно резко отличаются от узкополосных. Такие громкоговорители применяются в составе систем оповещения, которые, кроме своих основных функций, обеспечивают трансляцию музыкальных программ по территории объекта. Такими объектами являются супермаркеты, торгово-развлекательные центры, спорткомплексы.

Особенности громкоговорителей различных типов

Громкоговорители для настенного монтажа

3/1АС100ПН 6/3АС100ПН

15/10/6АС100ПН

 

Популярность громкоговорителей данного типа в первую очередь обусловлена простотой их монтажа и совместимостью с большинством интерьеров. Монтаж, как правило, производится с помощью дюбелей к стенам помещения. Рекомендуемая высота установки от уровня пола - 2,2 ÷ 3 м. Угол наклона - 9° .




Конфигурация озвучиваемой одним громкоговорителем плоскости представляет собой эллипс (см. рисунок 1).

 

Рисунок 1.Озвучивание плоской поверхности одним громкоговорителем для настенного монтажаРисунок 1. Озвучивание плоской поверхности одним громкоговорителем для настенного монтажа,
h – высота установки громкоговорителя над уровнем пола

Следует учитывать, что озвучиваемая плоскость для сидящего человека находится на высоте 1 м, а для стоящего  - на уровне 1,5 м. от уровня пола.

Технические характеристики громкоговорителей данного типа

 

Громкоговорители для монтажа в подвесной потолок

3/1АС100ПП6/3АС100ПП       10/6АС100ППшГромкоговорители данного типа также широко применяются как и предыдущие. Они идеально подойдут для помещений любой конфигурации где есть подвесные потолки. Однако при проектировании особое внимание следует уделить габаритным размерам громкоговорителей и особенно их высоте. Высота такого громкоговорителя должна быть меньше расстояния между подвесным потолком и основным потолком. В большинстве случаев монтаж таких громкоговорителей производится с помощью пружин, которые фиксируют громкоговоритель в подготовленном в подвесном потолке отверстии. Рекомендуемая высота установки от уровня пола - 2,5 - 5 м.


Конфигурация озвучиваемой одним громкоговорителем плоскости представляет собой круг (см. рисунок 2).

Рисунок 2

Рисунок 2. Озвучивание плоской поверхности одним громкоговорителем для монтажа в подвесной потолок,
h – высота установки громкоговорителя над уровнем пола


Технические характеристики громкоговорителей данного типа

 

Громкоговорители для установки в стену

3/1АС100ПНВ-А 6/3АС100ПНВ-АДанный тип громкоговорителей по своей популярности существенно уступает громкоговорителям для настенного монтажа и монтажа в подвесные потолки. Это обусловлено довольно трудоемким монтажом. Монтаж громкоговорителей данного типа в кирпичные стены затруднен подготовкой ниш для установки, тем более, что далеко не каждая кирпичная стена имеет достаточную толщину для подготовки ниши необходимой глубины. Установка в гипсокартонные перегородки осуществляется с помощью пружин в заранее подготовленном отверстии. Рекомендуемая высота установки от уровня пола - 1,5 ÷ 2 м.

 

Конфигурация озвучиваемой одним громкоговорителем плоскости представляет собой эллипс (см. рисунок 3).

 

Рисунок 3

 

Рисунок 3. Озвучивание плоской поверхности одним громкоговорителем для установки в стену,
h – высота установки громкоговорителя над уровнем пола

Технические характеристики громкоговорителей данного типа

 

Громкоговорители подвесные

15АСК100ШГромкоговорители данного типа широко применяются для озвучивания помещений с высокими потолками. Конструкция позволяет установить их на любой необходимой высоте, что  позволяет обеспечить равномерное звуковое покрытие помещений сложной конфигурации. Наиболее часто такие громкоговорители применяются для озвучивания торговых залов с высокими или разновысокими потолками. Для сочетания с дизайном помещения их размещают на уровне осветительных приборов, что делает их практически незаметными, но хорошо слышимыми. Крепятся такие громкоговорители к балкам или имеющимся металлоконструкциям. Рекомендуемая высота установки от уровня пола - 4,5 ÷ 6 м.

 

Конфигурация озвучиваемой одним громкоговорителем плоскости представляет собой круг (см. рисунок 2).

Технические характеристики громкоговорителей данного типа

 

Громкоговорители для установки на открытых площадках

20АСП100ПДля озвучивания открытых площадок используются пылевлагозащищенные громкоговорители с расширенным диапазоном рабочих температур. При выборе таких громкоговорителей наибольшее внимание следует уделять параметрам пылевлагозащиты и диапазону рабочих температур. Степень пылевлагозащиты должна соответствовать требованиям IP-34, а диапазон рабочих температур должен быть от минус 25 °С до плюс 40 °С. Этим требованиям соответствуют громкоговорители, корпуса которых изготовлены из металла или термостойких пластмасс. Монтируются громкоговорители данного типа на столбах или фасадах зданий. Крепление таких акустических систем, как правило, позволяет регулировать их направленность в двух плоскостях. В зависимости от мощности рекомендуемая высота их установки - 2,5 ÷ 5 м. от уровня земли.


Конфигурация озвучиваемой одним громкоговорителем плоскости представляет собой эллипс (см. рисунок 1).

Технические характеристики громкоговорителей данного типа

 

Громкоговорители рупорного типа

10ГР001      30ГР001Наиболее применяемый тип громкоговорителей для озвучения производственных и открытых территорий. Громкоговорители рупорного типа характерны высоким звуковым давлением.  Применяются только для передачи объявлений, поскольку имеют довольно узкий диапазон воспроизводимых частот. Также следует отметить, что в отличии от обычных громкоговорителей,  рупорные громкоговорители имеют существенно меньший угол излучения звука. Устанавливаются, как правило, на столбах, опорах, вышках или фасадах зданий, также могут использоваться для озвучивания цехов и других производственных площадей с большим уровнем шума. В зависимости от мощности рекомендуемая высота их установки - 4 ÷ 8 м. от уровня земли.


Конфигурация озвучиваемой одним громкоговорителем плоскости представляет собой эллипс (см. рисунок 1).

Технические характеристики громкоговорителей данного типа

 

Взрывобезопасные громкоговорители

6ГРВ30Предназначены для использования внутри помещений, на открытых площадках и в шахтах, в которых могут быть взрывоопасные смеси.


Конфигурация озвучиваемой одним громкоговорителем плоскости представляет собой эллипс (см. рисунок 1).

Технические характеристики громкоговорителей данного типа

 

Основные параметры систем озвучивания

Озвучиванием помещения или открытой площади называется громкоговорящее воспроизведение заранее записанных сообщений, сообщений с микрофона, музыкальных программ, рекламных роликов, сигналов гражданской обороны и другой информации. Среди основных параметров озвучивания следует перечислить следующие:

  • Максимальный и минимальный уровень звукового поля.
    Данный параметр показывает уровни максимального и минимального уровня прямого звука без учета интенсивности отраженного звука, которые создаются системой озвучивания на озвучиваемой поверхности при подведении номинальной мощности к громкоговорителям. Озвучиваемой поверхностью считают поверхность на уровне слушателей, которая для сидящих слушателей проходит на уровне 1 м. от уровня пола, а для стоящих на уровне 1,5 м. от поверхности, на которой находятся слушатели. В зависимости от назначения системы озвучивания этот параметр может иметь различные значения. При проектировании следует учесть, что значение минимального уровня звукового поля должно на 15 дБ превышать уровень постоянного акустического шума помещения. В большинстве случаев уровень акустического шума для помещений непроизводственного назначения находится в пределах 50 – 70 дБ. Таким образом для систем оповещения и трансляции речевых сообщений значение минимального уровня звукового поля должно быть в пределах 65 – 85 дБ.
  • Неравномерность озвучивания.
    Значение данного параметра показывает уровень перепада звукового давления в различных точках озвучиваемой территории. Наиболее качественными системами озвучивания считаются системы со значением данного параметра не превышающим 2 – 3 дБ. Данные системы, как правило, предназначены для качественной трансляции музыкальных программ, которые также могут выполнять и функции систем оповещения людей о пожаре и других чрезвычайных ситуациях. Для систем озвучивания, основной функцией которых является трансляция речевых программ и сообщений, данный показатель может находится в пределах 3 – 4 дБ.
  • Акустические шумы.
    Шумы в пределах озвучиваемой поверхности создаваемые публикой, различными агрегатами, а также шумы приходящие извне, например от транспорта. Обычно данный параметр заранее задан или должен быть измерен на месте в реальных условиях. В большинстве случаев преобладают низкочастотные шумы, хотя шумы производимые публикой находятся в диапазоне частот выше 1 кГц. Наибольшее влияние шумы оказывают на разборчивость транслируемых речевых программ и объявлений.
  • Разборчивость воспроизводимых программ.
    Количественная оценка того, какая доля содержания речевого сообщения может быть правильно понята. Для обеспечения приемлемой разборчивости требуется достаточная громкость и четкость.

Типы систем озвучивания

Наиболее распространенными типами систем озвучивания являются системы сосредоточенного, зонального и распределенного типа.

Системы озвучивания сосредоточенного типа

Системы озвучивания сосредоточенного типа (централизованные) состоят из малого количества мощных громкоговорителей. Как правило в их составе применяются громкоговорители рупорного типа имеющие большое звуковое давление и узкую направленность. Системы озвучивания данного типа наиболее хорошо подходят для озвучивания открытых площадок для чего в одной точке может устанавливаться от одного до нескольких громкоговорителей. В зависимости от конфигурации озвучиваемой площади они могут устанавливаться один над другим, что увеличивает направленность и дальность действия системы или устанавливаются веером, что позволяет существенно расширить озвучиваемую площадь. Ввиду того, что рупорные громкоговорители имеют довольно узкий диапазон воспроизводимых частот, их используют для трансляции речевых программ и объявлений. Рупорными громкоговорителями в большинстве случаев озвучивают улицы, площади или производственные территории с высоким уровнем акустического шума.
Характеристику направленности громкоговорителя для простоты расчётов считают эллипсоидом, вершина которого находится в рабочем центре излучателя (см. рисунок 4).

 

Рисунок 4

 

Рисунок 4. Озвучивание плоской поверхности одним рупорным громкоговорителем.
На нижней проекции показан эллипс, ограничивающий обслуживаемую
зону на озвучиваемой поверхности.

Ось рупора обычно направляют в удаленную точку озвучиваемой поверхности. При этом форма озвучиваемой поверхности имеет форму эллипса, звуковое давление по периметру которого определяется по формуле:

Lmin =20 lg pmin + 94

где Lmin – звуковое давление на краях озвучиваемой плоскости
pmin – звуковое давление развиваемое громкоговорителем в удаленной точке

pmin = p1 / a

где р1 – номинальное звуковое давление, развиваемое громкоговорителем на расстоянии 1 м. от рабочего центра*
а – расстояние удаленной точки озвучиваемой плоскости от громкоговорителя
Примечание: * при расчете данной величины звуковое давление приводится в Па, данные по переводу звукового давления из дБ в Па приведены в табл. 7


Таблица 7

дБ
Па дБ
Па дБ
Па
дБ Па
48 5,02·10-3 66 3,99·10-2 84 0,317 102 2,517
49 5,06·10-3 67 4,47·10-2 85 0,355 103 2,825
50 6,3·10-3 68 5,02·10-2 86 0,399 104 3,169
51 7,09·10-3 69 5,64·10-2 87 0,447 105 3,556
52 7,9·10-3 70 6,32·10-2 88 0,502 106 3,99
53 8,9·10-3 71 7,09·10-2 89 0,563 107 4,477
54 1·10-2 72 7,96·10-2 90 0,632 108 5,237
55 1,12·10-2 73 8,93·10-2 91 0,709 109 5,637
56 1,26·10-2 74 0,1 92 0,796 110 6,325
57 1,41·10-2 75 0,112 93 0,893 111 7,096
58 1,59·10-2 76 0,126 94 1,002 112 7,962
59 1,78·10-2 77 0,141 95 1,124 113 8,934
60 2·10-2 78 0,158 96 1,26 114 10,02
61 2,24·10-2 79 0,178 97 1,415 115 11,247
62 2,5·10-2 80 0,2 98 1,588 116 12,619
63 2,82·10-2 81 0,224 99 1,782 117 14,159
64 3,17·10-2 82 0,252 100 2 118 15,887
65 3,55·10-2 83 0,282 101 2,244 119 17,825
120 20

 

a2=l2+hг.с.2

где l – проекция расстояния а на горизонтальную ось
hг.с. – высота подвеса громкоговорителя над озвучиваемой плоскостью
hг.с. =hгр.-h0
где hгр – высота подвеса громкоговорителя над наземной поверхностью или уровнем пола в помещении
h0 – высота озвучиваемой плоскости
При расчете следует помнить, что уровень звукового давления на краях озвучиваемой плоскости должен превышать уровень акустических шумов на 15 дБ.
При построении сосредоточенных систем озвучивания помещений рупорные громкоговорители используются крайне редко ввиду сравнительно низких качественных характеристик, поэтому для помещений в составе таких систем озвучивания используют громкоговорители с широким диапазоном воспроизводимых частот. Такие громкоговорители как правило располагают вблизи первичных источников звука, т.е. возле кафедры, на сцене и т.п.
Для большинства помещений достаточно иметь один громкоговоритель для озвучивания зала шириной до 12 м, для более широких залов устанавливают два или четыре громкоговорителя, причем оси этих громкоговорителей рекомендуется направлять параллельно друг другу.
Особое внимание при расчете систем озвучивания помещений следует уделять способности отражения звука стенами помещения, что может негативно влиять на качество звука. В остальном расчёты ведутся как и для открытых пространств.

 

Системы озвучивания зонального типа

Системы озвучивания зонального типа (децентрализованные) делятся на линейные и пространственные.
Линейные системы зонального типа наиболее часто применяются для озвучивания протяженных, но узких участков, например, улиц (см. рисунок 5).
Рисунок 5
Рисунок 5. Озвучивание улицы с помощью рупорных громкоговорителей.
 
Следует отметить, что в таких системах довольно высок риск возникновения эха из-за разности распространения звуковых волн между соседними громкоговорителями. Эхо может возникать под громкоговорителем, так как разность распространения звуковых волн в этой точке получается максимальной. Под разностью распространения звуковых волн в данном случае следует понимать наложение звука под громкоговорителем, который доходит до слушателя стоящего под ним, со звуком, излучаемым предыдущим громкоговорителем. Поэтому при проектировании таких систем часто идут на расстыковку зон озвучивания, заранее планируя необслуживаемые зоны. Фактически такие системы состоят из необходимого количества сосредоточенных систем озвучивания, каждая из которых обслуживает свою зону.
При построении аналогичных систем озвучивания улиц с применением звуковых колонок (громкоговорителей для монтажа на открытых площадках) эхо практически не прослушивается (см. рисунок 6).
Рисунок 6

Рисунок 6. Озвучивание улицы с помощью звуковых колонок.

Такой эффект, как показано на рисунке, достигается установкой большего количества звуковых колонок с меньшим звуковым давлением в сравнении с громкоговорителями рупорного типа. Также следует отметить, что неравномерность озвучивания в данном случае будет существенно меньше, чем при озвучивании той же улицы рупорными громкоговорителями. Соответственно общая стоимость такой системы будет выше, чем предыдущей.
Пространственные системы зонального типа применяются для больших площадей, которые не представляется возможным озвучить сосредоточенной системой озвучивания. Для таких систем озвучивания наиболее подходят веерные групповые системы рупорных громкоговорителей или звуковых колонок (см. рисунок 7).
 
Рисунок 7
Рисунок 7. Озвучивание большой площади с помощью веерных групповых систем громкоговорителей.

 

При таком размещении громкоговорителей уровень звукового поля  на стыках соседних зон озвучивания повышается на 3 дБ. В углах зон увеличение составит 6 дБ, от четырех соседних громкоговорителей.
Такие системы озвучивания обеспечивают достаточно равномерное покрытие озвучиваемой площади и широко применяются для озвучивания как открытых пространств, так и для помещений большой площади.
Расчет параметров зон озвучивания ведется аналогично методам расчета сосредоточенных систем озвучивания.

Системы озвучивания распределенного типа

Наиболее часто применяются при построении систем оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей. Идеально подходят для трансляции речевых и музыкальных программ, когда нет необходимости локализовать первичный источник звука, т.е. когда его нет в помещении. Поскольку основной целью при создании систем озвучивания данного типа является достижение высоких качественных характеристик озвучивания, в их составе применяют громкоговорители с широким диапазоном воспроизводимых частот.
Системы озвучивания распределенного типа делятся на линейные и поверхностные.
Линейные системы применяются для озвучивания длинных, но узких помещений и расположение громкоговорителей в таком случае называется цепочкой.
В зависимости от конфигурации таких помещений они могут озвучиваться одной или двумя цепочками акустических систем для настенного монтажа или монтажа в подвесные потолки (см. рисунок 8).
а)
Рисунок 8 а
б)
Рисунок 8 б
в)
Рисунок 8 в
г)
Рисунок 8 г
Рисунок 8. Озвучивание помещений линейными распределенными системами
а) озвучивание одной настенной цепочкой; б) озвучивание двумя настенными цепочками;
в) озвучивание одной потолочной цепочкой; г) озвучивание двумя потолочными цепочками.

 

При расчете таких систем озвучивания основными параметрами являются высота подвеса цепочки громкоговорителей над озвучиваемой поверхностью, расстояние между соседними громкоговорителями и неравномерность озвучивания.
Для обеспечения качественного звучания музыкальных программ и высокой разборчивости речи неравномерность озвучивания в вертикальной плоскости для распределенных систем озвучивания, при применении одной цепочки громкоговорителей, должна находится в пределах от 2 до 4 дБ. Для обеспечения данного условия, соотношение высоты установки громкоговорителя над озвучиваемой плоскостью (hг.с.) и ширины помещения (b) должно соответствовать:

hг.с. / b ≈ 0.4÷0.8

При этом расстояние между громкоговорителями для помещений шириной от 6 до 8 м рассчитывается по формуле:


d ≈ 3 hг.с.

Для помещений с шириной менее 6 м, в которых противоположная цепочке громкоговорителей стена имеет хорошее отражение, т.е. гладкая поверхность без штор и мягкой мебели, расстояние между громкоговорителями рассчитывается по формуле:

d ≈ 4 hг.с.

При расчете оптимального расстояния между громкоговорителями в узких коридорах, ширина которых составляет менее 3 м., с высотой подвеса громкоговорителя от 2,2 до 3 м. над уровнем пола, допускается увеличение расстояния между громкоговорителями до 12 hг.с.. Хотя неравномерность звукового поля при этом безусловно увеличится.
Для двух цепочек громкоговорителей неравномерность озвучивания в вертикальной плоскости должна находится в пределах до 2,5 дБ. Для обеспечения данного условия, рекомендуются следующие соотношения:

 

hг.с. / b ≈ 0.1÷0.3
d ≈ 4 hг.с.
 
 
При этом лучшие результаты по неравномерности озвучивания достигаются при шахматном расположении громкоговорителей.
Поверхностные системы озвучивания применяются для озвучивания больших помещений и размещение громкоговорителей в таких системах называют решеткой (см. рисунок 9).

 

Рисунок 9

 

Рисунок 9. Озвучивание помещений большой площади поверхностной
распределенной системой озвучивания.


Потолочные решетки создают плоскую звуковую волну на расстоянии r > 0.5 d от решетки. Звуковое давление, развиваемое решеткой с расстоянием между громкоговорителями (d), определяется по формуле:

p = √(2 π n p12/S)
где р1 – звуковое давление, создаваемое громкоговорителем на расстоянии 1 м. от него
n – количество громкоговорителей
S – озвучиваемая решеткой площадь

В случае, если расстояния между громкоговорителями равны, озвучиваемая площадь считается по формуле:

S = n d2
где n – количество громкоговорителей
d – расстояние между громкоговорителями

Если расстояния между громкоговорителями разные, озвучиваемая площадь считается по формуле:

S = n d1 d2
где n – количество громкоговорителей
d1 – расстояние между громкоговорителями по оси Х
d2 – расстояние между громкоговорителями по оси Y

В таких системах озвучивания неравномерность озвучивания в вертикальной плоскости должна находится в пределах до 1 дБ. Для обеспечения данного условия, рекомендуются следующие соотношения:

hг.с. / b ≈ 0.3÷0.6
d ≈ 2 hг.с.

 

Следует отметить, что при расчете расстояния между громкоговорителями, кроме приведенных соотношений, не следует забывать о технических характеристиках применяемых громкоговорителей. Большое значение имеют такие параметры как номинальный уровень звукового давления и угол излучения в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Поскольку именно от них в наибольшей мере будет зависеть параметр неравномерности звукового поля.

Следует помнить

При проектировании систем оповещения людей о пожаре и управления эвакуацией людей следует помнить, что от правильности расстановки громкоговорителей зависит общая эффективность работы системы. Эффективной система может считаться только в том случае, если при возникновении пожара или любой другой чрезвычайной ситуации тревожное сообщение четко, разборчиво и без искажений будет передано по всем озвучиваемым территориям и помещениям, поскольку от этого может зависеть жизнь людей.
Таким образом на проектанта возлагается высокая ответственность по построению работоспособной и эффективно действующей системы речевого оповещения.