ОБЗОР Расчет системы оповещения

На правах рекламы:

Общий порядок проектирования систем оповещения (СО) о пожаре в зданиях и сооружениях, выбор типа системы оповещения в зависимости от вида и назначения зданий и сооружений определен в НПБ 104-03 «Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях». Нормами предусмотрено 5 типов систем оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ), в зависимости от способа оповещения, деления здания на зоны оповещения и других характеристик. Звуковой или звуковой-световой способы оповещения в виде сирен и стробоскопов используется в наиболее простых системах оповещения — в системах 1-го и 2-го типа.

В этой статье даны рекомендации по расчету необходимого количества звуковых оповещателей и мест их установки.

Неплохов И. Г. зксперт

Требования к оповещателям и системам оповещения

Структура неадресной системы пожарной сигнализации

По НПБ 104-03 звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать уровень звука не менее 75 дБ(А) на расстоянии 3 м от оповещателя, но не более 120 дБ(А) в любой точке защищаемого помещения.

Для обеспечения четкой слышимости звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать уровень звука не менее чем на 15 дБ выше допустимого уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении (измерение проводится на расстоянии 1,5 м от уровня пола). В спальных помещениях звуковые сигналы СОУЭ должны иметь уровень звука не менее чем на 15 дБ выше уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении, но не менее 70 дБ (измерения проводятся на уровне головы спящего человека).

Настенные звуковые оповещатели, как правило, должны крепиться на высоте не менее 2,3 м от уровня пола, но расстояние от потолка до оповещателя должно быть не менее 150 мм. В защищаемых помещениях, где люди находятся в шумозащитном снаряжении, или с уровнем звука шума более 95 дБ, звуковые оповещатели должны комбинироваться со световыми, допускается использование световых мигающих оповещателей. Также в зданиях, где находятся (работают, проживают, проводят досуг) глухие и слабослышащие люди, требуется использование световых или световых мигающих оповещателей.

Количество звуковых пожарных оповещателей, их расстановка и мощность должны обеспечивать уровень звука во всех местах постоянного или временного пребывания людей в соответствии с требованиями. Характеристики оповещателей должны удовлетворять требованиям НПБ 77-98 «Технические средства оповещения и управления эвакуацией пожарные.

Общие технические требования. Методы испытаний». Оповещатели, в зависимости от характера выдаваемых сигналов, подразделяют на световые, звуковые, речевые и комбинированные.

Уровень звукового давления, развиваемый звуковыми оповещателями на расстоянии (1,00 ± 0,05) м, должен быть установлен в пределах от 85 до 110 дБ. Степень защиты технических средств оповещения, обеспечиваемая оболочкой по ГОСТ 14254 должна быть не ниже IP 41. Основные положения

Таблица 1. Типовые уровни шума от наиболее распространенных источников
Источник шума	Уровень шума, дБ(А)
Спокойное дыхание	10
Шелест страниц	20
Шепот	30
Холодильник	40-43
Компьютер	37-45
Кондиционер	40-45
Вытяжной вентилятор	50-55
Телевизор, электробритва	60
Спокойный разговор	66
Речь по радио, громкий разговор	70
Пылесос	75
Детский плач	78
Игра на пианино	80
Музыка по радио, электрополотер	83
Перфоратор, громкий крик	90-95
Домашний кинотеатр на полную мощность	100-110

При проектировании системы оповещения необходимо выбрать тип оповещателей и определить места их установки исходя из требований НПБ 104-03. Исходными данными для расчета в простейшем случае являются размеры помещения и минимальный требуемый уровень звуковых сигналов, который определяется типом помещения (спальное или рабочее), допустимым уровнем шума в нем и т.д. Для справки в таблице 1 приведены типовые уровни шума от наиболее распространенных источников. Таким образом, например, для спального помещения с вытяжным вентилятором получим уровень требуемого сигнала оповещения не ниже 55 + 15 = 70 дБ(А). Для обеспечения заданного уровня сигнала оповещения во всем помещении сигнал оповещателя должен превышать это значение на величину затухания при его распространении в наиболее удаленную часть помещения.

В технических характеристиках на оповещатели приводится уровень звукового сигнала на расстоянии 1 м, который должен быть в пределах от 85 до 110 дБ(А). Определение уровня сигнала на произвольном расстоянии производится сложением паспортного значения сигнала оповещателя (на 1 метре) с величиной ослабления сигнала (со знаком минус) для данного расстояния. Зависимость снижения уровня сигнала от расстояния до оповещателя приведена на рис. 1. Численные значения приведены в таблице 2. Например, если оповещатель на расстоянии 1 метр обеспечивает уровень сигнала 100 дБ(А), то на 10 метрах ослабление равно -20 дБ и уровень сигнала составит 80 дБ(А). Зависимость уровня сигнала от расстояния обратно квадратичная, т.е. при увеличении расстояния в 10 раз сигнал падает в 100 раз, что и составляет при переводе в децибелы -20 дБ. По значениям, приведенным в таблице 2, легко оценить ослабление сигнала и на больших расстояниях, используя свойства логарифмической зависимости.

Таблица 2. Величина снижения уровня сигнала от расстояния до оповещателя L (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 r (дБ) 0 -6,0 -9,5 -12,0 -14,0 -15,6 -16,9 -18,1 -19,1 -20,0 -20,8 -21,6 -22,3 -22,9 -23,5 -24,1 -24,6 -25,1 -25,6 -26,0 Рис. 1. Зависимость снижение уровня сигнала от расстояния оповещателя Рис. 2. Снижение уровня сигнала при наличии дверей.

Рис. 3. Уровни сигнала оповещения в различных частях помещения. Рис. 4. Диаграмма направленности оповещателя серии ЕМА. Рис. 5. Настенный звуковой оповещатель серии ЕМА Рис. 6. Акустическая система оповещателя серии ЕМА. Рис. 7. Потолочный звуковой оповещатель серии DBS с крышкой DBSLIDR Рис. 8. Световой оповещатель серии ЕМА. Рис. 9. Комбинированный световой-звуковой оповещатель серии ЕМА. Рис. 10. Минимальные уровни сигналов оповещения по европейским нормам Рис. 11. Оповещение в шумном помещении по европейским нормам Рис. 12. Оповещение в спальном помещении по европейским нормам

При удвоении расстояния ослабление сигнала составит дополнительно -6 дБ(А), при утроении -9,5 дБ(А). Например, если на 10 метрах ослабление -20,0 дБ(А), то на 20 метрах -26,0 дБ(А), на 40 метрах -32 дБ(А), на 80 метрах -38дБ(А) или на 30 метрах -29,5дБ(А), на 90 метрах -39,0 дБ(А) т.д. В общем случае снижение уровня сигнала в дБ(А) на расстоянии L в метрах, относительно его величины на расстоянии 1 м от оповещателя, можно вычислить по известной формуле:

r = 10Lg(1/L2)

При использовании нескольких оповещателей в одном помещении необходимо учитывать, что синфазное сложение двух равных сигналов увеличивает их величину в два раза, т.е. всего лишь на 3 дБ. Таким образом, применяя оповещатели, сертифицированные по НПБ 77-98, с сигналом до 110 дБ получить превышение уровня 120 дБ практически невозможно. Даже установив в помещении шириной 2 метра, напротив друг друга, два оповещателя с уровнем сигнала по 110 дБ, получим уровень сигнала не превышающий 113 дБ. При использовании одного оповещателя на несколько помещений необходимо учитывать ослабление сигнала при прохождении через двери. По европейской методике расчета системы оповещения, в общем случае принимается для противопожарных дверей ослабление сигнала -30 дБ(А), для стандартных дверей -20 дБ(А), (рис. 2). Пример расчета уровней сигнала в помещении В качестве примера, на рис. 3 приведены результаты расчета уровней сигнала для помещения 25 м х 12,5 м при использовании двух оповещателей.

В левой части рисунка приведены значения ослабления сигнала при достижении различных частей помещения: до центра (расстояние 12,5 м) -22 дБ(А), до центра боковой стены (расстояние 14 м) -23 дБ(А), до ближайших углов (расстояние 6,25м) на -16 дБ. В правой части рисунка приведены соответствующие уровни сигналов при условии уровня сигнала оповещателя 100 дБ на расстоянии 1 метр.

После выбора конкретного типа оповещателя необходимо уточнить проведенные расчеты учитывая его диаграмму направленности, которая должна быть приведена в документации.

Причем, для снижения энергопотребления необходимо обеспечить одновременно широкую диаграмму направленности и высокий уровень сигнала при минимальных мощностях потребления.

Для примера, на рис. 4 приведена диаграмма направленности оповещателя серии ЕМА (рис. 5) производства КАС (Великобритания), сестринской компании Систем Сенсор.

Оповещатель серии ЕМА обеспечивает уровень сигнала на расстоянии 1 м в прямом направлении 100 дБ, под углом 450 (в направлении середины боковой стены) 96 дБ, под углом 900 (вдоль стены) 92 дБ, при токе потребления порядка 18 мА при 24 В. В звуковом канале оповещателей используется широкополосная динамическая головка, сопряженная со сложной акустической системой, которая обеспечивает отличное согласование с окружающей средой (рис. 6). Акустическая система, по сути, представляет собой рупор, сложенный несколько раз, что позволило снизить профиль оповещателя и получить прекрасный дизайн.

Регулятор уровня сигнала позволяет при необходимости снизить уровень сигнала на 15 дБ(А) и дополнительно уменьшить ток потребления. При установке в оповещателей серии ЕМА в низкопрофильные базы ELPBR — обеспечивается класс защиты IP44, в высокопрофильные базовые основания ESBR и ESBSR — IP55 и IP66 соответственно.

Наряду с высокой степенью защиты оболочки обеспечен широкий диапазон рабочих температур оповещателей: от -30°С до +70°С, что позволяет использовать их даже в не отапливаемых помещениях и для наружной установки. С учетом ослабления сигнала на соответствующих расстояниях получаем уровень сигнала в центре помещения 100 — 22 + 3= 81 дБ(А), в центре боковой стены 96 — 23 + 3 = 76 дБ(А), в углах помещения на 92 — 16 = 76 дБ(А). Таким образом, при использовании двух оповещателей серии ЕМА обеспечивается оповещение на уровне более 75 дБ(А) помещения площадью 312,5 м2. В некоторых типах помещений удобно использовать цокольные оповещатели серии DBS (рис. 7), предназначенные для установки на потолке совместно с пожарным извещателем с базой диаметром 102 мм, или отдельно с крышкой DBSLIDR(W) красного (белого) цвета.

Акустическая система этого оповещателя имеет направленность в виде конуса, т.е. больший уровень сигнала излучается при больших углах относительно нормали, т.е. в более удаленных направлениях. Использование оповещателя с такой диаграммой позволяет получить одинаково высокий уровень сигнала оповещения на большой площади. В серии ЕМА так же присутствуют световые (рис. 8) и световые-звуковые (рис. 9) оповещатели. Световой канал выполнен в виде стробоскопа с периодом вспышек 1,5 сек, что обеспечивает высокую яркость сигнала при токе потребления порядка 40 мА. Возможно использование световых сигналов красного, желтого или белого цвета.

Для обеспечения функции контроля шлейфа все оповещатели серии ЕМА и DBS имеют раздельные входные и выходные терминалы и диоды в цепи питания.

Таким образом, при обратной полярности питания в дежурном режиме оповещение не включается, а состояние шлейфа контролируется по величине тока, протекающего через оконечный резистор шлейфа.

Методика расчета системы оповещения Исходя из изложенного выше материала расчет звуковой системы оповещения можно разделить примерно на пять этапов: 1.Выделить помещения подлежащие оборудованию оповещателями. 2.Определить минимально допустимый уровень сигнала оповещения в каждом помещении. 3.Вычислить ослабление сигналов до наиболее удаленных частей помещения от предполагаемых муст установки оповещателей. 4.Выбрать конкретный тип оповещателей и уточнить уровни сигналов в помещениях с учетом диаграмм направленности. 5.Определить потребление системы пожарной сигнализации в режиме ПОЖАР и время работы от автономного источника питания. Очевидно этапы 3 — 4 должны быть выполнены несколько раз при получении неудовлетворительного результата на 4-м этапе.

Если уровень сигналов в некоторых частях помещения оказывается в результате ниже требуемого, необходимо изменить расстановку оповещателей с увеличением их числа, либо изменить их тип. Европейские требования по системам оповещения По многим компонентам систем пожарной сигнализации требования отечественной нормативной базы практически совпадают с европейскими, однако в требованиях по оповещению сохраняются значительные расхождения.

В европейских системах допускается минимальный уровень сигнала оповещения 65 дБ(А) со снижением до 60 дБ(А) в помещениях площадью менее 60 м2, на лестничных площадках и в отдельных точках ограниченного пространства (рис. 10). В помещениях с работающим оборудованием достаточно превышения уровня шума на 5 дБ (рис. 11), а не на 15 дБ. Действительно, уровень сигнала оповещения должен быть достаточен для четкого восприятия, чрезмерный уровень оповещения может спровоцировать панику в и без того стрессовой ситуации. А в помещениях, где требуется разбудить людей (рис. 12) уровень сигнала оповещения в головах кровати должен быть 75 дБ(А), в отличие от российских 70 дБ(А).

В заключение хочется еще раз отметить, что оповещение является связующим звеном между системой автоматической пожарной сигнализации и людьми, находящимися в этом здании, и от его работы напрямую зависит их здоровье и жизнь.

По этому необходимо обратить внимание на обязательность контроля шлейфа оповещателей. Это так же важно, как контроль шлейфа извещателей (см. рисунок в начале статьи). Если короткое замыкание одного из шлейфов сигнализации приводит к отключению извещателей одной зоны, то замыкание шлейфа оповещателей вызывает полное нарушение работоспособности системы.

Шлейф оповещателей должен быть линейным, без ответвлений с оконечным элементом для контроля его состояния в дежурном режиме. Приемно-контрольный пожарный прибор по току в дежурном режиме при обратной полярности напряжения должен идентифицировать короткое замыкание или обрыв шлейфа оповещателей.

Только такое построение системы пожарной сигнализации отвечает сегодняшним требованиям.