Главная » Статьи по системам безопасности - видеонаблюдение, скс, скд, атс » Сирены в системах оповещения о пожаре
Статьи

Сирены в системах оповещения о пожаре

Сирены и стробоскопы — звуковые и световые оповещатели — используются в системах 1-го и 2-го типа по НПБ 104–03 «Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях». Система оповещения должна обеспечивать требуемые уровни звуковых сигналов при пожаре.

Выбор оборудования и расчет необходимого числа оповещателей производится с учетом реальных условий в экстремальной ситуации. Например, рекомендуется учитывать увеличение падения напряжения при нагревании проводников линии связи при пожаре. Большое внимание необходимо уделять корректности способа автоматического контроля линий связи оповещателей.

Единицы измерения уровня звуковых сигналов

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. в связи с этим при расчетах намного удобнее пользоваться децибеллами, а не привычными «разами». Так, например, вместо значений 80–100 дБА, в разах потребовалось бы использовать числа 108–1010. В качестве примера в таблице 1 приведены типовые уровни звуковых сигналов от различных источников шума.

Таблица 1.

Источник шума Уровень шума, дБА
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

Для эффективной работы системы оповещения при пожаре требуется достаточно высокий, но не чрезмерно большой уровень звуковых сигналов. Для исключения отрицательных последствий воздействия на людей сигнал не должен значительно превышать минимально требуемый уровень. По НПБ 104–03 в любой точке защищаемого помещения уровень сигнала не должен превышать 120 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 на расстоянии 1 м.

По НПБ 104–03, для обеспечения четкого восприятия 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 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).

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. Во многих случаях световые стробоскопические и комбинированные светозвуковые оповещатели оказываются значительно более эффективными по сравнению со звуковыми и даже речевыми оповещателями. К тому же, глухие и слабослышащие люди могут находиться в любом публичном месте.

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, должны крепиться на высоте не менее 2,3 м от уровня пола, но расстояние от потолка до оповещателя должно быть не менее 150 мм.

Понятие акустического фона окружающей среды

В таблице 2 в качестве иллюстрации, даны примеры уровня шума в различных помещениях (NFPA72, приложение A 6.3.2). Конкретные значения в реальных условиях могут быть получены путем измерений в каждом помещении. Естественно, данная процедура возможна только в процессе функционирования объекта, например, при проведении модернизации системы.

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 транспортная артерия города (наиболее оживленная улица), для города с высокой плотностью населения 70 дБА
Главная транспортная 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

Оценка среднего значения уровня фонового шума проводится в течение продолжительного отрезка времени. Выпускаются приборы для измерения уровня шумов (шумометры) с функцией измерения среднего уровня, обычно обозначаемого 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. Определение значения LEQ должно выполняться в течение периода, равного полному периоду занятости, или использования данного помещения, например, в течение рабочего дня.

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 настоящее время во многих странах, с целью устранения возможной неправильной интерпретации, в системах пожарной сигнализации используется стандартный звуковой сигнал. Вид сигнала периодический, каждый период состоит из трех импульсов с паузами:
- 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 полной эвакуации людей из здания.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91868

Рис. 1. Стандартный сигнал оповещения о пожаре.
(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)];
Период сигнала равен 4 секундам ± 10%.

Данный вид звукового сигнала имеется в настоящее время 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 английской компании КАС (сестринской компании “Систем Сенсор”) имеются 4 типа звуковых сигналов, в том числе и стандартный, обозначенный как 800 Hz DIN tone.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91869
Рис. 2. Настенный звуковой оповещатель EMA1224В4R

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91870
Рис. 3.
Потолочный звуковой оповещатель 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. Причем во многих странах при расчете требуется учитывать возможное повышение температуры проводников линии связи при пожаре. Например, 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», используемой при расчетах, приведены значения сопротивления проводников различного сечения из меди и алюминия при температуре 75°C (167°F), а не для нормальных условий. С повышением температуры сопротивление проводников растет, так, 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. более чем на 20%.

Сечение проводников кабеля выбирается, исходя из длины линии связи и тока потребления оповещателей. При увеличении длины и тока потребления необходимо пропорционально увеличивать сечение проводников. Различия здесь могут быть очень большими, даже ток потребления оповещателей может отличаться в десятки раз. Например, для оповещателей с током потребления 300 мА необходимо выбирать сечение в 20 раз больше, по сравнению с оповещателями, потребляющими 15 мА. В связи с этим, ведущие производители постоянно работают над снижением тока потребления оповещателей, что приводит также к общему снижению электропотребления в режиме «Пожар». Так, настенный звуковой оповещатель EMA1224В4R компании КАС обеспечивает уровень сигнала 103 дБА на расстоянии 1м при напряжении питания 24В и при токе потребления 11 мА. В новейшей серии оповещателей AV компании КАС потребление тока снижено до 7 мА. При установке оповещателей в небольших помещениях возможно снижение звукового сигнала на 7,5 или на 15 дБА, что обеспечивает дополнительное снижение тока потребления.

Оценку напряжения на оповещателе и величину падения напряжения на линии связи можно получить по закону Ома. При этом должны быть заданы следующие параметры:

  • эквивалентное сопротивление всех оповещателей, подключенных к линии связи;
  • сопротивление проводников линии связи;
  • напряжение источника питания оповещателей.

Сопротивление оповещателя Rоп примерно равно отношению номинального напряжения питания к току потребления оповещателя:
Rоп ~ Uном / Iоп
Для эквивалентной схемы, приведенной на рис. 4, исходя из сопротивления оповещателя Rоп, можно рассчитать напряжение на оповещателе и величину падения напряжения на линии связи:

Uоп = UипRоп / (Rоп + Rлс) (1)

Δ Uлс = Uип — Uоп, (2)

где Uоп — напряжение на оповещателе;
Δ Uлс — падение напряжения на линии связи;
Uип — напряжение источника питания;
Rоп — сопротивление оповещателя;
Rлс — суммарное сопротивление проводников линии связи.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91871

Рис. 4. Эквивалентные схемы подключения оповещателя

Некоторые производители рекомендуют выполнять расчет, исходя из падения напряжения не более 10%. Т. е. до 21,6 В для оповещателей, рассчитанных на номинальное напряжение 24 В, и до 10,8 В для оповещателей, рассчитанных на 12 В. При формировании допустимого снижения напряжения питания оповещателей в процентах, соответствующее сопротивление линии связи можно вычислить по формуле:

Rлс = Rоп Δ%/(100 — ? %), (3)

где Δ% — величина снижения напряжения питания опове щателей в процентах.

Если оповещатели имеют широкий диапазон напряжений питания, то можно допустить большее падение напряжения питания на линии связи, однако при этом необходимо учитывать снижение уровня звукового сигнала. Например, рабочее напряжение питания оповещателя ЕМА1224B4R — от 9 в до 33 В, но при напряжении 24 в уровень сигнала — 103 дБА на расстоянии 1 м, а при напряжении 12 в уровень сигнала снижается до 97 дБА. Потеря 6 дБА объясняется тем, что снижение напряжения в 2 раза при одинаковом внутреннем сопротивлении оповещателя вызывает снижение тока в 2 раза, что равносильно 3 дБА + 3 дБА = 6 дБА. В любом случае не допускается снижение напряжения питания до нижнего уровня диапазона напряжений питания оповещателя, указанного в технической документации.

Выражения 1–3 можно использовать для нескольких оповещателей, при этом в качестве Rоп необходимо использовать эквивалентное сопротивление оповещателей Rэоп. При параллельном включении n однотипных оповещателей Rэоп равно:

Rэоп = Rоп / n (4)

Точный результат будет получен в случае, когда длина линии связи до первого оповещателя значительно превышает длину связи между извещателями. В других случаях расчетное значение падения напряжения будет несколько больше, чем реальная величина, т. е. будет обеспечен некоторый запас по напряжению.

Контроль линии связи оповещателей

В НПБ 88-2001* прямое требование контроля линии связи оповещателей на обрыв и короткое замыкание сформулировано в 11 разделе — разделе по управлению установками пожаротушения. В НПБ 77-98 п. 8.5.1. указано, что приборы управления оповещателями должны обеспечивать контроль исправности линии связи с оповещателями. Соответственно, если приемно-контрольный прибор выполняет функцию прибора управления, он также должен обеспечивать контроль линии связи. Релейные выходы ПКП могут использоваться для подключения сирены, расположенной в непосредственной близости от него, т. е. когда отсутствует линия связи.

С точки зрения автоматического контроля всей системы пожарной сигнализации, контроль работоспособности линий связи оповещателей должен быть надежнее, чем контроль шлейфов пожарных извещателей. При отказе одного шлейфа из-за короткого замыкания без контроля остается часть объекта, а замыкание линии связи оповещателей выводит из строя сигнализацию полностью.

Для обеспечения возможности автоматического контроля связи оповещатели серий ЕМА и DBS имеют раздельные входные и выходные терминалы и диоды в цепи питания. Таким образом, в дежурном режиме при обратной полярности питания оповещение не включается, а состояние линии контролируется по величине тока, протекающего через оконечный резистор Rок (рис. 5). В режиме оповещения, при прямой полярности напряжения питания, диод в конце линии оказывается включен встречно и отключает резистор Rок.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91872

Рис. 5. Контроль линии связи оповещателей при использовании двухполярного напряжения

Для получения достоверной информации о состоянии линии связи величина оконечного резистора Rок должна быть соизмерима с эквивалентным сопротивлением оповещателей и обычно выбирается в пределах 50–100 Ом. Даже при токах потребления в рабочем режиме порядка 100–200 мА появление неконтролируемого последовательного сопротивления 100 Ом равносильно обрыву линии. Действительно, падение напряжения на сопротивлении 100 Ом составит в данном случае порядка 10–20 В. В модулях управления М201МЕ «Систем Сенсор» для контроля линии связи используется оконечный резистор величиной 47 Ом с диодом, что позволяет фиксировать изменение сопротивления линии на 20–30 Ом.

Обеспечение требуемого уровня сигнала в помещении

При проектировании системы оповещения необходимо выбрать тип оповещателей, их количество и места установки, исходя из требуемого минимального уровня сигнала. 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. Определение уровня сигнала на произвольном расстоянии производится сложением паспортного значения сигнала оповещателя (на 1 м) с величиной ослабления сигнала (со знаком минус) для данного расстояния.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91873

Рис. 6. Зависимость снижения уровня сигнала от расстояния до оповещателя

Зависимость уровня сигнала от расстояния до оповещателя приведена на рис. 6, а численные значения приведены в таблице 3. Например, если оповещатель на расстоянии 1 м обеспечивает уровень сигнала 100 дБА, то на 10 м ослабление равно –20 дБА и уровень сигнала составит 80 дБА. Зависимость уровня сигнала от расстояния обратно квадратичная, т. е. при увеличении расстояния в 2 раза сигнал падает в 4 раза, что и составляет при переводе в децибелы — 6 дБА, при увеличении расстояния в 10 раз сигнал падает в 100 раз, т. е. на 20 дБ. Причем увеличение расстояния в 2 раза с 10 м до 20 м также приведет к снижению сигнала на 6 дБА: с 20 дБА до 26 дБА. Это свойство логарифмической зависимости. Таким образом, используя несколько значений, приведенных в таблице 3, легко оценить ослабление сигнала практически на любых расстояниях. Например, если на 10 м ослабление 20,0 дБА, то на 20 м 26,0 дБА, на 40 м – 32 дБА, на 80 м – 38 дБА, или на 30 м – 29,5 дБА, на 90 м – 39,0 дБА и т. д.

Таблица 3.

Величина снижения уровня сигнала от расстояния до оповещателя
L [м] r [дБА]
1 0
2 -6.0
3 -9.5
4 -12.0
5 -14.0
6 -15.6
7 -16.9
8 -18.1
9 -19.1
10 -20.0
11 -20.8
12 -21.6
13 -22.3
14 -22.9
15 -23.5
16 -24.1
17 -24.6
18 -25.1
19 -25.6
20 -26.0

В общем случае снижение уровня сигнала в дБА на расстоянии L в метрах относительно его величины на расстоянии 1 м от оповещателя можно вычислить по известной формуле:

r = 10Lg (1/L2) (5)

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 дБА. Таким образом, применяя оповещатели, сертифицированные по НПБ 77–98, с сигналом до 110 дБА получить превышение уровня 120 дБА практически невозможно. Даже установив в помещении шириной 2 м напротив друг друга два оповещателя с уровнем сигнала по 110 дБА, получим уровень сигнала, не превышающий 113 дБА (без учета отражений от стен).

Пример расчета уровней сигнала в помещении

В качестве примера на рис. 7 приведены результаты расчета уровней сигнала для помещения 25х12,5 м при использовании двух оповещателей. В левой части рисунка приведены относительные уровни сигнала при достижении различных частей помещения:
до центра на расстоянии 12,5 м уровень — 22 дБА,
до центра боковой стены на расстоянии 14 м уровень — 23 дБА,
до ближайших углов на расстоянии 6,25 м уровень — 16 дБА.
В правой части рисунка приведены уровни сигналов при использовании оповещателя с сигналом 100 дБА на расстоянии 1 м. В данном расчете не учтена диаграмма направленности оповещателей, что допускается только в узких помещениях типа коридоров.

Для снижения энергопотребления необходимо обеспечить одновременно широкую диаграмму направленности и высокий уровень сигнала при минимальных мощностях потребления. Для примера, на рис. 8 приведена диаграмма направленности оповещателя серии ЕМА производства КАС. Оповещатель серии ЕМА обеспечивает уровень сигнала на расстоянии 1 м в прямом направлении не менее 100 дБА, под углом 45° (в направлении середины боковой стены) 96 дБ, под углом 90° (вдоль стены) 92 дБ — при токе потребления 11 мА при 24 В. В оповещателе используется широкополосная динамическая головка, сопряженная со сложной акустической системой, которая обеспечивает отличное согласование с окружающей средой (рис. 9). Акустическая система, по сути, представляет собой рупор, сложенный несколько раз, что позволило снизить профиль оповещателя и получить прекрасный дизайн.

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91874
Рис. 7. Уровни сигнала оповещения в различных частях помещения

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91875
Рис. 8. Диаграмма направленности оповещателя серии ЕМА

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91876
Рис. 9. Акустическая система оповещателя серии ЕМА

С учетом диаграммы направленности оповещателей ЕМА уровень сигнала в центре помещения 100 – 22 + 3 = 81 дБА, в центре боковой стены 96 – 23 + 3 = 76 дБА, в углах помещения на 92 – 16 = 76 дБА. Таким образом, при использовании двух оповещателей серии ЕМА обеспечивается оповещение на уровне более 75 дБА помещения площадью 312,5 м2.

Регулятор уровня сигнала позволяет при необходимости снизить уровень сигнала на 0–15 дБА и дополнительно уменьшить ток потребления. При установке 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 неотапливаемых помещениях и с базами ESBSR для наружной установки.

В некоторых типах помещений удобно использовать цокольные оповещатели серии DBS (рис. 3), предназначенные для установки на потолке совместно с пожарным извещателем или отдельно с крышкой красного или белого цвета. Акустическая система этого оповещателя имеет направленность в виде конуса, соответственно в больший уровень сигнала излучается при больших углах относительно нормали, т. е. в наиболее удаленных направлениях. Использование оповещателя с такой диаграммой позволяет получить одинаково высокий уровень сигнала оповещения на большой площади.

Надеемся, что приведенные практические рекомендации по применению новейших моделей звуковых оповещателей со стандартным звуковым сигналом пожарной тревоги позволят значительно повысить уровень безопасности объектов и избежать человеческих жертв при пожаре.


Взято с http://www.os-info.ru

19.07.2010



------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Облако тегов:
Сирены в системах оповещения о пожаре Сирены Система оповещения о пожаре
Ощущение полной безопасности наиболее опасно. /И. Шевелев/