Акустический расчет СОУЭ: пример, когда и где необходим

Ed Valitov

08.11.2018

Доброго времени, дорогие читатели блога.

Я думаю, Вы уже слышали о том, что не так давно законодательством

были ужесточены меры в области производства , монтажа и проектирования громкоговорящих устройств.

Конкретно, речь идет о том, чтобы правильно выполнять расчет звукового давления для систем оповещения о пожаре.

Наверное, всем хотя бы раз доводилось слышать о том, как диспетчер объявляет о приближении поезда на железнодорожной станции.

Помехи, которые создает рупор при разговоре, почти не позволяют разобрать, когда и на какую платформу прибудет пассажирский состав.

Тем более строгие требования должны предъявляться к устройствам, которые обычно работают в критической ситуации, порой,

при массовом скоплении людей с возникновением паники.

Давайте с Вами узнаем, как правильно рассчитать звуковое давление, которое

позволяет четко слышать голос говорящего для такого прибора, определим способ расчета создаваемого давления.

Для этого произведем типовой акустический расчет. Поехали.

Программа акустических расчетов

Акустический расчет включает в себя:

• Нахождение источников шума и расчет их шумовых характеристик.
• Установление расчетных точек в помещении.
• Определение акустических характеристик помещения.
• Расчет уровней звукового давления в характерных точках.
• Определение допустимых уровней звукового давления в расчетных точках с учетом действующих норм.
• Расчет нужного снижения уровня звукового давления в расчетных точках.

Акустический расчет осуществляют для каждой из восьми октавных полос диапазона звука, который слышит человек, с среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1 000, 2 000, 4 000, 8 000 Гц. Расчетные точки предпочитают ставить в наиболее близких местах к месту работы человека.

Для акустического расчета нам предоставляют исходные данные, в них указывают: размер помещения, его предназначение, расход воздуха, количество и тип вентиляционных решеток, их размещение относительно стены и рабочего места, тип вентилятора и его параметры, размер выходного патрубка вентилятора и указание по изоляции воздуховодов.

Имея все эти данные можно начинать проводить расчет акустики вентиляции.

Не знаете как и чем измерить уровень шума и вибрации в помещении? Прочтите материал о приборах для измерения шума

Основные требования

Приведем основное требование нормативной документации (НД):

Количество звуковых и речевых (громкоговорителей) пожарных оповещателей, их расстановка и мощность должны обеспечивать уровень звука во всех местах постоянного или временного пребывания людей в соответствии с нормами настоящего свода правил.

Установка громкоговорителей и других речевых оповещателей (громкоговорителей) в защищаемых помещениях должна исключать концентрацию и неравномерное распределение отраженного звука.

Речевые оповещатели (громкоговорители) должны быть расположены таким образом, чтобы в любой точке защищаемого объекта, где требуется оповещение людей о пожаре, обеспечивалась разборчивость передаваемой речевой информации .

Проектирование систем оповещения сопровождается выполнением электроакустического расчета (ЭАР). Следствием грамотного ЭАР является оптимизация – минимизация технических средств, повышение качества восприятия. Качество восприятия, в свою очередь, характеризуется комфортностью звучания для музыкального фона и разборчивостью для речевых сообщений. Критерием правильности ЭАР являются требования нормативной документации (НД) , которые условно можно разделить на:

• требования к речевому оповещателю (громкоговорителю);

• требования к уровням звуковых сигналов;

• требования к расстановке речевых оповещателей (громкоговорителей).

Следует заметить, что в НД изложены лишь необходимые (минимальные) требования в то время, как достаточные (максимальные) требования обеспечиваются наличием грамотных методик, а при их отсутствии – грамотностью и ответственностью проектировщика.

Требования к громкоговорителю

В изложены следующие требования. Звуковые оповещатели должны обеспечивать уровень звукового давления такой, чтобы:

Звуковые сигналы СОУЭ обеспечили общий уровень звука (уровень звука постоянного шума вместе со всеми сигналами, производимыми оповещателями) не менее 75 дБА на расстоянии 3 м от оповещателя, но не более 120 дБА в любой точке защищаемого помещения.

В данном пункте содержатся два требования – требование к минимальному и максимальному звуковому давлению.

Минимальное звуковое давление

Громкоговоритель должен обеспечивать (минимальный) уровень звукового сигнала на расстоянии 1м от геометрического центра:

Максимальное звуковое давление

Дадим определение расчетной точки :

Расчетная точка (РТ) – место возможного (вероятного) нахождения людей наиболее критичное с точки зрения положения и удаления от звукового источника (громкоговорителя). РТ выбирается на расчетной плоскости – (мнимой) плоскости, проведенной параллельно полу на высоте 1,5м.

Требование к уровням звуковых сигналов

Основное требование к (необходимому) уровню звукового сигнала изложено в НД :

Звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать уровень звука не менее чем на 15 дБА выше допустимого уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении. Измерение уровня звука должно проводиться на расстоянии 1,5 м от уровня пола.

Требования к расстановке

Основное требование к расстановке громкоговорителей изложено в НД :

Установка громкоговорителей и других речевых оповещателей (громкоговорителей) в защищаемых помещениях должна исключать концентрацию и неравномерное распределение отраженного звука.

Речевые оповещатели (громкоговорители) должны быть расположены таким образом, чтобы в любой точке защищаемого объекта, где требуется оповещение людей о пожаре, обеспечивалась разборчивость передаваемой речевой информации.

Учет основных характеристик громкоговорителей

Согласно , расстановка громкоговорителей является частью организационных мероприятий, выполняемых при проектировании СОУЭ и называемых электроакустическим расчетом. Наиболее актуальной является не просто расстановка, а оптимальная расстановка громкоговорителей, позволяющая минимизировать количество расчетных ресурсов (времени) и материальных средств.

Способы расстановки громкоговорителей тесно связаны с их конструктивными особенностями. Наиболее обобщенной является следующая классификация:

• по исполнению;

• по конструктивным особенностям;

• по характеристикам;

• по способу согласования с усилителем.

Учет типа и конструктивных особенностей громкоговорителей

По исполнению громкоговорители можно разделить на внутренние и внешние. Характерным признаком внутреннего исполнения является класс защиты IP. Для громкоговорителей внутреннего исполнения достаточно IP-41, для внешнего – не ниже IP-54. Для помещений, прежде всего в целях экономии, используются громкоговорители внутреннего исполнения.

В зависимости от решаемых задач могут использоваться громкоговорители различного конструктивного исполнения. Так, например, в зависимости от конфигурации помещения могут применяться громкоговорители потолочного или настенного исполнения. Для озвучивания открытых площадок используются рупорные громкоговорители, благодаря таким их характеристикам, класс защиты, высокая степень направленности звука, высокий КПД.

Специфика учета основных параметров громкоговорителей

Для осуществления грамотной расстановки громкоговорителей нам понадобятся следующие характеристики (основные параметры) громкоговорителя:

Расчет звукового давления громкоговорителя

Громкость громкоговорителя нельзя измерить непосредственно, поэтому на практике ее выражают через уровни звукового давления, измеряемые в децибелах, дБ.

Звуковое давление громкоговорителя определяется как его чувствительностью, так и электрической мощностью, подведенной к его входу:

Чувствительность громкоговорителя P₀, дБ (чувствительность громкоговорителя иногда называют SPL от англ. SPL – Sound Pressure Level) – уровень звукового давления, измеренного на рабочей оси громкоговорителя, на расстоянии 1м от рабочего центра на частоте 1кГц при мощности 1Вт.

Мощность громкоговорителя

Существует несколько основных видов мощностей:

Номинальная мощность громкоговорителя – электрическая мощность, при которой нелинейные искажения громкоговорителя не превышают требуемых значений.

Паспортная мощность громкоговорителя – определяется как наибольшая электрическая мощность, при которой громкоговоритель может длительное время удовлетворительно работать на реальном звуковом сигнале без тепловых и механических повреждений.

Синусоидальная мощность – максимальная синусоидальная мощность, при которой громкоговоритель должен проработать в течение 1 часа с реальным музыкальным сигналом без получения физических повреждений (ср. максимальная синусоидальная мощность).

В общем случае в качестве параметра мощности необходимо использовать значение, указанное производителем громкоговорителя.

Звуковое давление громкоговорителя рекомендуется рассчитывать в зависимости от мощности включения громкоговорителя.

Собственно акустический расчет

Для облегчения работы все данные и значения акустических расчетов сводятся в таблицу. Табл. для акустического расчета имеет примерно такой вид:

№, п/п	Рассматриваемая величина		Значение расчетной величины, дБ при среднегеометрической частоте октавной полосы, Гц
			63			125		250		500	1000	2000	4000	8000
1	2		3			4		5		6	7	8	9	10
1	Lдоп, дБ
2	Поправка Δ L1, дБ для вентилятора n=1355 об/мин
3	Поправка Δ L2, дБ
4	Октавные УЗД вентилятора Lр, дБ
Снижение уровня ЗП в элементах сети ΔL, дБ
5	Металлические воздуховоды (размер и длина)
6	Поворот 90° шириной
7	Тройник на разделение (размер)
8	Металлические воздуховоды (размер и длина)
9	Суммарное снижение
10	Параметр f
11	Коэффициент направления Ф
12	Сумма
13	Частотный множитель µ
14	Постоянная помещения
15	Отношение
16	Величина, дБ
17	Октавные УЗД в расчетной точке L, дБ
18	Необходимое понижение УЗД (n=3)

Заполняем таблицу в такой последовательности:

Определяем октавные уровни звуковой мощности вентилятора, излучаемой:

• В воздуховод всасывания или нагнетания.

где Lˆ- критерий шумности, дБ;

Р B-полное давление, что создает вентмашина, Па;

Q — объемный расход вентилятора, м3 / с;

δ — поправка на режим работы вентилятора, дБ.

ΔL1 — поправка учитывающий распределения звуковой мощности вентилятора по октавным полосам, дБ и принимается в зависимости от типа вентилятора и частоты вращения;

ΔL2 — поправка, учитывающая акустическое воздействие присоединения воздуховода к вентилятору, дБ.

Поправку ΔL1 мы берем из таблицы

А поправку ΔL2 из этой таблицы:

Естественно, что поправку ΔL3 мы также выбираем по таблице:

Определяем снижение уровней звуковой мощности в отдельных элементах вентиляционной сети, от вентидяционного агрегата к помещению.

Полученные данные вводим в поля 5-8 в таблице ( количество соответствующих полей определяется количеством ваших элементов).

Прибавляя в столбец значения снижения уровней звуковой мощности заполняем строчку 9 – суммарное снижение.

Из таблиц находим постоянную помещения и вносим данные в строку 14.

Определяем частотный множитель и его значение также записываем в таблицу.

Рассчитываем октавные уровни звукового давления в расчетных точках для каждой частоты, по формуле:

Полученные данные вводим в строку 17 таблицы.

Подсчитываем необходимое снижение уровней звукового давления.

Для этого воспользуемся формулой

и записываем результаты в последнюю строку таблицы.

Подбираем шумоглушитель:

• Необходимая площадь свободного сечения:

S=Q/vдоп.

где Q — расход воздуха через глушитель, м3 / с;

vдоп — допустимая скорость движения воздуха в глушителе, м / с.

• По каталогу подбираем необходимый глушитель.
• Находим фактическую скорость движения воздуха в глушителе:

Vф=.Q/ S

где Q — расход воздуха через глушитель, м3 / с;

S — площадь свободного сечения м2.

• Находим гидравлический диаметр глушителя по известной формуле:

D =2·a·b/(a+b)

a,b- размеры глушителя.

• По каталогу определяем коэффициент трения.
• Находим гидравлическое сопротивление глушителя:

Кроме шумоглушителей, мерой по уменьшению шума от вент. системы является установка гибких вставок.

На этом акустически расчет считается завершенным. Удачи в ваших расчетах!

Работа, которую мы проделываем при акустическом расчете.

• В первую очередь анализируем все данные по объекту, которые отправил нам заказчик, это чертежи помещения: план и разрез. Чертежи желательно чтоб были в формате AutoCAD. При необходимости, наши специалисты выезжают на объект и производят замеры.
• Вторая очередь это создание 3D-модели помещения в программе EASE, учитывая все размеры, планировку и высоты. При этом учитывается облицовочные материалы. После построение модели указывается места зрителей, на котором будет показаны необходимые расчеты и коэффициенты.
• Следующий этап — это корректировка времени реверберации в зависимости от объема помещения по рекомендации добиваемся необходимые значения в зависимости от объема помещения. Мы корректируем облицовочные материалы, и в отчете предоставляем свои рекомендации.
• После редактирования характеристик помещения мы расставляем в 3D-модели симуляторы акустических систем. При этом подбираем марку и модель акустики под требуемые задачи. Также для каждой системы задаём направление на аудиторию с необходимыми углами. Координаты расставленных акустических систем мы также предоставляем в отчете.
• Завершающий этап расчет звуковых параметров помещения. Далее мы оформляем все ходы акустического расчета в отчёт.

Основные расчеты

Уменьшение звукового давления в зависимости от расстояния

Для расчета уровня звукового давления в расчетной точке остается определить еще один важный параметр – величину уменьшения звукового давления в зависимости от расстояния — дивергенции, Р₂₀, дБ. В зависимости от того, где устанавливается громкоговоритель – во внутренних помещениях или на открытых площадках, используются различные формулы (подходы).

Расчет уровня звукового давления в РТ

Зная параметры громкоговорителя – его чувствительность- P₀, дБ, подводимую звуковую мощность P_вт, Вт, и расстояние до РТ, r, м, вычислим уровень звукового давления L₁, дБ, развиваемого им в РТ:

Звуковое давление в РТ при одновременной работе n громкоговорителей:

Расчет эффективной дальности

Эффективная дальность звучания громкоговорителя – расстояние от громкоговорителя до точки, в которой звуковое давление, не превышает значения (УШ+15) дБ:

Эффективную дальность звучания (громкоговорителя) D, м, можно рассчитать:

Продолжение статьи «Работа с шаблонами».

Автор Кочнов Олег Владимирович

Характеристики устройств

Сначала определим характеристики громкоговорителей, которые определяют качество их работы.

К ним относятся:

• диапазон рабочих частот;
• направленность;
• давление на дистанции 1 метра от источника звука.

Диапазон частоты зависит от назначения комплекса в целом.

Например, диспетчерская трансляция или просто акустический фон могут работать на частоте 200-5000 Гц.

Но для озвучки более высокого качества необходима частота 100-10000 Гц.

По второй опции выделяют направленные и ненаправленные оповещатели.

К первому типу относим излучатели рупорного типа.

Они имеют высокий уровень давления и угол направленности звука, равный приблизительно 30 ° и работают на узкой частотной полосе.

Другой тип – это различные колонки, потолочные громкоговорители, динамики.

Звуковое давление здесь имеет невысокий показатель, а область распространения звука равна примерно 60 °.

Что касается самого уровня звукового давления, то это расчетная характеристика.

Ее-то нам и предстоит посчитать.

Между ней и электрической мощностью прибора есть некая зависимость.

Так как чем мощнее устройство, тем громче звук, который создается звуковым давлением.

Лишь часть электроэнергии, определяющаяся КПД излучателя, преобразуется в звук.

Кроме того, некоторые производители измеряют величину уровня

звукового давления в Паскалях, а другие устанавливают значение давления в децибелах.

Кроме того, верность электроакустического расчета определяется следующими дополнительными критериями.

• Давление звука от оповещателя должно равняться величине не менее 75 дБ на расстоянии 3 м от излучателя.
• Величина того же давления в определенной точке должна находиться на отметке выше величины среднестатистического шума помещения на 15 дБ.
• Если монтаж разговорного устройства ведется на потолке, необходимо учесть высоту стен.

Нормирование

Все основные положения, регламентирующие порядок расчета и монтажа систем СОУЭ приведены в СП 3.13130.2009

Там же приведены все требования к звуковым противопожарным системам.

В нем изложены уровни шума для разных типов помещений, порядок расчета верного

расположения громкоговорителей, их количества, способы установки системы и пр.

Очень важной характеристикой является максимальный шум помещения, который

определяется соответствующим ГОСТом.

Приведем здесь таблицу шумов согласно ГОСТ 12.1.036-81 Система стандартов безопасности труда. ШУМ.

Допустимые уровни в жилых и общественных зданиях.

Помещение	Максимальный шум (дБА)
Операционные кабинеты, палаты клиник и санаториев	35
Кабинеты для лечебной профилактики	40
Учебные кабинеты, классовые, учительские комнаты, конференц-залы, аудитории учебных заведений	40
Жилые, спальные комнаты, детские учреждения, пансионаты	40
Общежития и гостиницы	45
Холлы отелей, общежитий и других учреждений	50
Залы столовых, ресторанов и кафе	55
Залы вокзалов и предприятий торговли, торговые залы ожиданий	60

В случае, когда у нас используются разные типы громкоговорителей на всей площади объекта,

целесообразно знать угол, под которым звук распределяется равномерно.

Эта величина для разных видов оповещателей составляет следующие значения:

• потолочный: 80-90 °;
• настенный: 75-90°;
• прожекторный: 30-45 °;
• рупорный: 30-45 °.

Кроме того, уровень нашей трансляции через речевые устройства обязательно должен

превышать шум помещения или открытой площади для разных типов транслирования на соответствующие значения.

• Высококачественная музыка, звуки: на 15-20 дБ.
• Аварийное оповещение: на 7-10 дБ.
• Фоновая музыка, звуки, сигналы: на 5-6 дБ.

При расчете давления звука всегда допускается некая погрешность.

Все помещения по своим размерам условно делятся на три вида:

• «Коридор»: его длина больше, чем ширина в 2 и более раз;
• «Комната»: площадь такого помещения не превышает 40 кв. м;
• «Зал»: здесь площадь должна быть более 40 кв. м.

Учет и соблюдение этих норм при проектировании, расчете, установки системы СОУЭ

позволит построить устойчивый комплекс вещания за разумные деньги.

Расчет необходимого количества громкоговорителей

Приводим общую формулу для расчета количества оповещателей, которые необходимы для озвучивания помещения определенной площади.

Вычисление выполняем, заранее зная размеры территории, которую может озвучить один прибор.

Итак:

K = int(Sп / Sгр),

где:

• Sп – размер площади, которую надо озвучивать, кв. м;
• Sгр – размер эффективной площади для озвучивания одним оповещателем, кв. м;
• Int – округление результата до целого значения.

Типовой расчет системы оповещения

При проведении расчета высоту установки оповещателей от пола примем равным 2,3 метра, т.е. заранее известной величиной.

Наш расчет ведется для пожарного оповещателя ПКИ-1 «Иволга», чье гарантированное давление звука, по техническому паспорту, равняется 95 Дб. Тогда:

• Согласно испытаниям, проводимым до стадии проектирования, средний максимальный уровень фона с помощью прибора «Шумомер», равняется 55 Дб. (Когда под рукой нет этого прибора, можно использовать данные ГОСТа из таблицы выше).
• Далее вычисляем минимально допустимый уровень надфона, который производит система в нашем помещении (согласно п. 4.2, СП3.13130.2009 прибавляемая величина равна 15 Дб): 15 + 55 = 70 Дб.
• Определяем расстояние от громкоговорителя до органа человеческого слуха, принимая среднюю высоту человеческого уха пола равную 1,5 м: 2,3 – 1,5 = 0,8 м.
• Рассчитываем величину гашения звука на дистанции 3 м (согласно СП3.13130.2009): по следующей формуле: lg (3) * 20 = 9,5 Дб. (20 – значение ГОСТа).
• Следовательно, искомое минимальное давление звука громкоговорителя (иначе минимальная мощность пожарной сирены), будет равняться: 15 +55 + lg (0,8) * 20 = 15 + 55 + 0 = 70 Дб.
• Согласно принятому ранее значению 95 Дб для ПКИ-1 «Иволга» давление на дистанции 3 м от оповещателя определяется как разность мощности разговорного устройства и величины затухания звука (п. 4), т.е.: 95 – 9,5 = 85,5 Дб (что удовлетворяет требованию).
• На принятой дистанции 1,5 м от пола давление составит: 95 – lg (2,3 – 1,5) * 20 = 95 – lg (0,8) * 20 = 95 – 0 = 95 (выполнено требование ГОСТа).
• Вычисляем давление на 17 метрах и при 1,5 м над нижним уровнем: 95 – (lg (17) * 20 + lg (0,8) * 20) = 95 – (24,6+0) = 70,4 Дб. (необходимое условие также удовлетворено).
• Там, где есть препятствия для прохода звука, например, входная или противопожарная дверь, максимальная величина звукового давления понижается на 20-40 %.
• Если есть громоздкие предметы — шкафы, стеллажи, антресоли и пр. – на 10 %.

Скачать калькулятор

Скачать методичку

Данные для расчета

Одним из значимых параметров, сильно влияющим на проведение акустического расчета СОУЭ, является фоновый шумовой уровень, повседневно характерный для строительного объекта, данного вида и функционального назначения.

По этой акустической характеристике помещения принято считать:

• Малошумными – это офисы деловых центров, кабинеты административных учреждений; библиотеки, картинные галереи, музеи, выставочные залы; поликлиники, больницы.
• С небольшим фоновым шумом – небольшие торговые заведения, строительные сооружения аэропортов, железнодорожных вокзалов.
• Шумными – это торгово-развлекательные центры, логистические, складские комплексы с использованием электротранспорта для проведения погрузки, разгрузки сырья, товарной продукции.
• С повышенным фоновым шумом. К ним относятся производственные цеха, объекты складского хранения, где используется погрузочная автотехника с двигателями внутреннего сгорания, подъемные механизмы.
• Очень шумными – стадионы, перроны железнодорожных станций; концертные залы, ночные, музыкальные клубы.

Вполне понятно, что звуковое давление акустических устройств, которое определяет громкость звучания, обязано намного превышать уровень фонового шума как значительно ослабляющего, так и искажающего речевые сообщения.

Однако это не всегда возможно. Так, в помещениях крытых стадионов, ночных, музыкальных клубов, киноконцертных заведений, где стандартный уровень шумового фона во время мероприятий и так крайне высок, приближаясь к критическим для человеческого слуха значениям, поэтому необходимо:

• Значительно уменьшать громкость звучания.
• Производить остановку трансляции текстовых сообщений, выступлений исполнителей, музыкальных программ, звукового сопровождения кинофильмов перед передачей тревожного сообщения о возникновении пожара.

Для поддержания автоматического режима таких действий производят техническую блокировку оборудования СОУЭ с приемно-контрольной аппаратурой сигнализации и пожаротушения.

Кроме звукового давления, чувствительности, мощности проектируемых акустических устройств немаловажное значение имеют следующие характеристики:

• Количество в помещении.
• Виды, способы монтажа – на стену, потолок, на подвесах.
• Расстояния, углы, зоны, максимально возможные площади озвучивания.
• Диаграммы направленности, что определяют зоны качественного оповещения.
• Размеры помещений.
• Оптимальные места для монтажа, расстановки.

Именно на основании этих важных параметров производится расчет акустики СОУЭ.

Требования пожарной безопасности к системам СОУЭ

Не забудем, что для того чтобы правильно выполнить расчет необходимо знать и выполнять все требования,

предъявляемые службой к помещению или отдельно стоящему зданию.

Приведем эти требования здесь.

• Сигналы звуковой системы должны показывать уровень звука от 75 дБА на дистанции 3 м от излучателя до 120 дБА в любом месте замера.
• Также звук от оповещателя должен превышать установленный шум в помещении не менее чем на 15 дБА.
• Замер звука должен производиться в 1,5 м от пола.
• Для спальных помещений верхняя планка уровня звука ограничивается 70 дБА.
• В этом случае замер производится для лежащего человека на уровне его головы.
• Верхняя часть настенного громкоговорителя должна находиться на дистанции не менее 2,3 м от пола, длина от верхней части оповещателя до потолка – не менее 150 мм.
• В помещениях с шумом более 95 дБА звуковые сирены должны устанавливаться и работать вместе со световыми оповещателями (монотонными или мигающими).
• Для речевых оповещателей звуковые частоты должны лежать в отрезке от 200 до 5000 Гц.
• Недопустима чрезмерная концентрация, а также неравномерное распределение звука по пространству объекта.
• Звуковые и речевые сирены должны выдавать уровень звука, удовлетворяющий требованиям пожарной безопасности.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...