Звуковые системы оповещения о пожаре — Как сделать самому?

В статье приведены основные принципы построения звуковых систем оповещения, анализируется отечественная и зарубежная нормативная база, даны практические рекомендации по выбору типа звукового сигнала, параметров кабеля линии связи, числа оповещателей и т. д. Некоторые положения носят общий характер и будут полезны при проектировании речевых систем оповещения.

Звуковой и световой — звуковой способы оповещения о пожаре в виде сирен и стробоскопов используется в системах 1-го и 2-го типа по НПБ 104-03 «Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях». Непосредственно система оповещения состоит из определенным образом расставленных в помещениях оповещателей и линий связи, по которым обеспечивается питание и устройств автоматического контроля работоспособности. Система должна обеспечивать требуемые уровни сигналов оповещения не только в нормальных условиях, но главное при пожаре. При выборе оборудования и расчете системы рекомендуется учитывать влияние экстремальных условий, например, изменение падения напряжения при нагревании проводников линии связи и возможность контроля линий связи.

Уровень звуковых сигналов оповещения

Таблица 1

Источник шума

Уровень шума, дБА

Спокойное дыхание

Шелест страниц

Шепот

Холодильник

40-43

Компьютер

37-45

Кондиционер

40-45

Вытяжной вентилятор

50-55

Телевизор, электробритва

Спокойный разговор

Речь по радио, громкий разговор

Пылесос

Детский плач

Игра на пианино

Музыка по радио, электрополотер

Перфоратор, громкий крик

90-95

Домашний кинотеатр на полную мощность

100-110

Уровни звуковых сигналов обычно задаются в децибеллах, сокращенно дБ. Связано это со спецификой восприятия уровня звуковых сигналов: уменьшение амплитуды звукового сигнала в 2 раза, воспринимается как незначительное изменение громкости, а именно всего лишь на 3 дБА. Значительное изменение громкости сигнала — это изменение уровня в 10, 100, 1000 раз, что соответствует 10, 20, 30 дБА. При расчетах также намного удобнее пользоваться децибеллами, а не привычными для многих «разами». Так, например, вместо значений 80 — 100 дБА, потребовалось бы оперировать с числами 10⁸ – 10¹⁰. В качестве примера, в таблице 1 приведены типовые уровни шума от различных источников.

Для эффективной работы системы оповещения при пожаре требуется достаточно высокий, но не чрезмерный уровень звуковых сигналов. Для исключения отрицательных последствий воздействия на людей сигнал не должен значительно превышать требуемый уровень. По НПБ 104-03 в любой точке защищаемого помещения уровень сигнала не должен превышать120 дБА. Сертифицированные по НПБ 77-98 «Технические средства оповещения и управления эвакуацией пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний» оповещатели должны обеспечивать уровень звукового давления на расстоянии 1 м в диапазоне от 85 до 110 дБА. В звуковых оповещателях, предназначенных для эксплуатации в условиях высокого уровня шума, предельно допустимый уровень звукового давления может быть увеличен до 120 дБА.

По НПБ 104-03 для обеспечения четкой слышимости звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать уровень звука не менее чем на 15 дБА выше допустимого уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении (измерение проводится на расстоянии 1,5 м от уровня пола). В защищаемых помещениях, где люди находятся в шумозащитном снаряжении, или с уровнем звука шума более 95 дБА, 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. В спальных помещениях звуковые сигналы СОУЭ должны иметь уровень звука не менее чем на 15 дБА выше уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении, но не менее 70 дБА (измерения проводятся на уровне головы спящего человека). Параметры звуковых оповещателей, их количество и расстановка должны обеспечивать уровень звука в соответствии с требованиями во всех местах постоянного или временного пребывания людей. Настенные звуковые оповещатели, как правило, д
олжны крепиться на высоте не менее 2,3 м от уровня пола, но расстояние от потолка до оповещателя должно быть не менее 150 мм.

Данные требования достаточно хорошо сочетаются с национальными стандартами других стран, однако в зарубежной нормативной базе можно найти дополнительный материал по вопросам, которые еще не отражены в российских нормах. Например, по NFPA72 глава 6 (NFPA72 — Национальный свод нормативов и правил по пожарной безопасности США, редакция 1993 года) звуковые оповещатели устанавливаются практически в тех же пределах относительно уровня пола (не менее 90´´) и от потолка (не мене 6´´) c учетом отношения один дюйм 1´´ = 25,4 мм. Однако данное требование заменяется соответствующим требованием по установке стробоскопических устройств, если сигнализационная система предусматривает установку комбинированных световых стробоскопических и звуковых устройств.

В условиях высокого уровня шума звуковое оповещение не эффективно и система должна строиться на базе стробоскопов и комбинированных свето-звуковых устройств. В НПБ 104-03 указано, что в защищаемых помещениях, где люди находятся в шумозащитном снаряжении, или с уровнем шума более 95 дБА звуковые оповещатели должны комбинироваться со световыми. По NFPA72 в помещениях с работающим механическим оборудованием должен быть обеспечен уровень сигнала оповещения не менее 85 дБА, в отличие от уровня 75 дБА для других помещений.

В NFPA72 в дополнение к «общему» режиму эксплуатации системы оповещения регламентирован, так называемый, «адресный» режим, который используется для постов дежурных медицинских сестер, постов службы охраны и т. д. В отличие от «общего» режима, требования для «адресного» режима значительно ниже: уровень сигнала оповещения должен быть не менее, чем на 10 дБА выше среднего уровня фонового шума и не менее чем на 5 дБА выше максимального уровня шума продолжительностью, по крайней мере, 60 секунд, но не менее 45 дБА. На эти требования можно ориентироваться при расчете системы оповещения обслуживающего персонала по сигналам предупреждения о пожароопасной ситуации, формируемым, например, адресно-аналоговыми и лазерными аспирационными СПС.

Понятие акустического фона окружающей среды

В таблице 2, в качестве иллюстрации, даны примеры уровня шума по NFPA72 (приложение A 6.3.2). Одновременно отмечается, что приведенные данные, указанные в таблице, не могут заменять собой результаты действительных измерений, выполняемых на месте установки. Применительно к процедуре выполнения таких измерений, в том же Приложении A 6.3.2 указано следующее: «При выполнении оценки уровней фоновых шумов с целью установления повышенного уровня звукового сигнала, при котором устройства оповещения будут функционировать должным образом, определение средних значений уровней звукового сигнала для различных источников должно проводиться в течение продолжительного отрезка времени. Приборы для измерения уровня шумов (шумометры) средней ценовой категории (по американским понятиям) оснащены необходимой функцией, обычно обозначаемой как “LEQ” — эквивалентный шумовой уровень. Например, LEQ для человеческой речи в условиях тихого помещения приведет к плавному повышению значения, регистрируемого на приборе, с плавным понижением пикового значения через достаточно продолжительное время после того, как человек закончит свою речь. Полученные значения для LEQ могут быть использованы неверно в ситуациях, для которых характерно существенное колебание уровня шумов фонового окружения в течение 24-часового периода времени. В этой связи, определение значения LEQ должно выполняться в течение периода, равного полному периоду занятости или использования данного помещения».

Таблица 2

Средние значения уровня шума в зависимости от категории использования помещения

Категория

Среднее значение уровня шума

Офисное использование

55 дБА

Использование с целью обучения и преподавания

45 дБА

Промышленное использование

80 дБА

Использование учреждениями и организациями

50 дБА

Торгово-коммерческое использование

40 дБА

Пирсы, причалы и конструкции, окруженные водой

40 дБА

Места сборки и монтажа

55 дБА

Использование в целях проживания

35 дБА

Использование в целях складского хранения

30 дБА

Главная артерия города (наиболее оживленная улица), для горо
да с высокой плотностью населения

70 дБА

Главная артерия города (наиболее оживленная улица), для города со средней плотностью населения

55 дБА

Главная транспортная артерия (наиболее оживленная улица), для пригорода или сельского района

40 дБА

Использование и заселение высотных зданий

35 дБА

Конструкции и сооружения подземного расположения, и здания без окон

40 дБА

Автомобили, корабли и летательные аппараты

50 дБА

Вид звуковых сигналов пожарных оповещателей

В НПБ 104-03 отмечается, что звуковые сигналы оповещения должны отличаться по тональности от звуковых сигналов другого назначения, более подробные требования отсутствуют. В NFPA72 указано, что с целью устранения возможной неправильной интерпретации, когда могут существовать определенные сомнения в том, является ли подаваемый тревожный сигнал свидетельством возникновения чрезвычайной ситуации, связанной с пожаром, стандартизован вид звукового сигнала для использования в системах пожарной сигнализации. Вид сигнала периодический, каждый период состоит из трех импульсов с пузами: звуковой сигнал 0,5 сек, пауза 0,5 сек, звуковой сигнал 0,5 сек, пауза 0,5 сек, звуковой сигнал 0,5 сек, пауза 1,5 сек (рис. 1). Таким образом, период звуковых сигналов составляет 4 секунды. По NFPA72 общая минимальная продолжительность сигнала оповещения 180 секунд, по НПБ 104-03 СОУЭ должна функционировать в течение времени, необходимого для завершения эвакуации людей из здания.

Рис. 1. Временная диаграмма стандартного сигнала оповещения для пожарных сигнализаций

(a) — звуковой сигнал «включен» в течение 0,5 секунды ± 10%;
(b) — звуковой сигнал «выключен» в течение 0,5 секунды ± 10%;
(c) — звуковой сигнал «выключен» в течение 1,5 секунды ± 10%; [(c) = (a) + 2(b)];
Общая продолжительность периода равна 4 секундам ± 10%.

Данный вид звукового сигнала и в настоящее время имеется практически в любом звуковом пожарном оповещателе европейского и американского производства. Например, в настенных оповещателях звуковых EMA1224В4R (рис. 2), и в потолочных цокольных оповещателях DBS1224B4W (рис. 3), производства компании КАС, английской сестринской компании Систем Сенсор, имеется по четыре типа звуковых сигналов, в том числе и стандартный, обозначенный как «800Hz DIN tone».

Рис. 2. Настенный звуковой оповещатель EMA1224В4R

Рис. 3. Потолочный оповещатель серии DBS1224B4W

Расчет падения напряжения

Ошибка при выборе сечения проводников линии связи с оповещателями – это одна из основных причин, по которой реальный уровень звукового сигнала может значительно отличаться от расчетного. В NFPA72 Гл. 6, присутствует требование учета падения напряжения в рамках установки или модификации линий связи сигнализационных систем. В NFPA72 Гл. 9 в справочной таблице «Свойства проводников» приводятся значения сопротивления проводников различного сечения из меди и алюминия. Необходимо отметить, что величины сопротивления даны для температуры 75C (167F), а не для нормальных условий. С повышением температуры сопротивление проводников растет, для меди температурный коэффициент сопротивления равен 0,0039. Соответственно при увеличении температуры медного проводника с 20C до 75C его сопротивление повышается в 1,2145 раз, т. е. примерно на 20%.

При одинаковой длине линии связи для оповещателей с большим суммарным током потребления необходимо пропорционально увеличивать сечение проводников кабеля. Различия здесь могут значи