DSO w specyficznych i trudnych obiektach problemy i rozwiązania zgodne z Dyrektywą UE 305/2011

Transkrypt

1 STOWARZYSZENIE INŻYNIERÓW I TECHNIKÓW POŻARNICTWA KOMENDA WOJEWÓDZKA PAŃSTWOWEJ STRAŻY POŻARNEJ W KATOWICACH DSO w specyficznych i trudnych obiektach problemy i rozwiązania zgodne z Dyrektywą UE 305/2011 The Voice Alarm Systems in Specific and Difficult Buildings Problems and Solution in accordance with UE 305/2011 Directive Bogdan LESZKO Stowarzyszenie BELLSONIC BELLSONIC Association OCHRONA PRZECIWPOŻAROWA ZAKOPANE WIOSNA 2015

2 DSO w przestrzennych galeriach, terminalach lotnisk i dworców Syndrom braku zrozumiałości Uzyskanie zrozumiałości mowy jest jednym z 2-ch głównych pryncypiów DSO. Efektywne rozgłaszanie komunikatów słownych w bliskiej odległości od głośników jest najczęstszym przypadkiem spotykanym w budynkach objętych obowiązkiem zastosowania DSO. W bliskim polu oddziaływania głośnika nie jest trudno uzyskać wymaganą zrozumiałość mowy. W pomieszczeniu o charakterze pogłosowym, jeśli staniemy tuż obok głośnika, przeważać będzie dźwięk bezpośredni (w którym mieszka zrozumiałość), jednak przy większych dystansach dominujące będzie pole pogłosowe ponieważ udział dźwięku bezpośredniego staje się pomijalny. W takim pogłosowym otoczeniu poprawa zrozumiałości mowy następuje w miarę zbliżania się do głośników lub przez zastosowanie głośników o dużej kierunkowości. Świetnym przykładem na kierunkowość głośnika może być tu prysznic gdzie głowica kierunkowa dostarcza silniejszy strumień wody na małą powierzchnię, utrzymując w ten sposób resztę łazienki suchą. Cel kierunkowości głośnika jest identyczny i można go opisać dwoma parametrami, mało od siebie zależnymi: współczynnikiem kierunkowości oraz kątem pokrycia. Zwiększając kierunkowość głośnika zwiększa się poziom dźwięku bezpośredniego (w miejscu odsłuchu) bez wzrostu pola pogłosowego, więc jest to czynnik wpływający na zwiększenie zrozumiałości. Głośniki o dużej kierunkowości stosuje się do nagłośnienia na dużym dystansie w obiektach pogłosowych takich jak hale terminali lotniczych czy hale dworcowe. Rząd co najmniej 8-miu lub więcej głośników szerokopasmowych, ułożonych w pionowej kolumnie i odpowiednio od siebie oddalonych, tworzy tzw. źródło liniowe, popularnie zwane kolumnami Line Array. Kolumny Line Array charakteryzują się dużą kierunkowością (w płaszczyźnie pionowej), która zwiększa się wraz z długością takiej kolumny, sięgającej nawet kilku metrów. Poziomy kąt pokrycia, na ogół, jest bardzo szeroki. Najlepsze efekty daje zastosowanie długich kolumn Line Array o nachylonej wiązce dźwięku, które oferuje większy zasięg zrozumiałości. Można w ten sposób uzyskać nawet 5-krotnie większy zasięg zrozumiałości niż przy zastosowaniu popularnego głośnika naściennego. Kolumny LineArray emitują średni poziom SPL i stosowane są w pogłosowych przestrzeniach o średnim poziomie hałasu. 305/

3 Problem z tonem 20 khz Kolumny Line Array i inne głośniki wysokiej jakości zawierają przetworniki wysokotonowe, które z łatwością przetwarzają monitorujący ton 20kHz, co sprawia że zaczyna być słyszalny! przez niektórych ludzi i prawie wszystkie zwierzęta. Taki przypadek występuje w nowym hallu dworca kolejowego w Gdyni gdzie zainstalowano w systemie DSO kolumny LineArray. Jeśli nawet ten ton nie jest wprost słyszalny to wywołuje on uczucie silnego ucisku głowy. Zwierzęta natomiast mogą reagować nieprzewidywalnie. Warto pomyśleć o innym trybie monitorowania połączeń np. tonem 30Hz lub prądem stałym, również w instalacjach DSO w pokojach hotelowych i szpitalnych. W budynkach wysokościowych i rozległych W budynkach wysokościowych i rozległych, sprawne działanie DSO nie gwarantuje bezpiecznej ewakuacji. Czas ewakuacji schodami z budynków wysokościowych z reguły jest dłuższy niż czas określany jako bezpieczny. To samo dotyczy bardzo rozległych obiektów handlowych z długimi i zawiłymi korytarzami, prowadzącymi do wyjść ewakuacyjnych na zewnątrz. Nowa dyrektywa budowlana 305/2011 odnosi się do takich przypadków gdzie, z jakiegokolwiek powodu osoby, znajdujące się w sytuacji zagrożenia, nie mogą opuścić budynku samodzielnie. Załącznik nr.1 wskazuje jak należy projektować i budować budynki w odniesieniu do bezpieczeństwa takich osób w sytuacji zagrożenia : punkt 2d Bezpieczeństwo pożarowe : Obiekty budowlane musza być zaprojektowane i wykonane w taki sposób aby w przypadku wybuchu pożaru, osoby znajdujące się wewnątrz mogły opuścić obiekt budowlany lub mogły być uratowane w inny sposób A zatem zakłada się, że część osób pozostanie w budynku! Oznacza to, że projektując budynek należy przewidzieć odpowiednią ilość tzw. platform ratunkowych lub tzw. obszarów schronienia. Platforma ratunkowa to miejsce względnie bezpieczne, zabezpieczone przed ogniem przez okres czasu wystarczający na bezpieczną ewakuację lub tymczasowa poczekalnia, gdzie osoby niepełnosprawne mogą oczekiwać na ewakuację Platformy ratunkowe powinny być przewidziane na wszystkich kondygnacjach z wyjątkiem poziomu z końcowym wyjściem). pod uwagę brane powinny być każda chroniona klatka schodowa z wejściem z kondygnacji a także każde wyjście ewakuacyjne prowadzące do schodów ewakuacyjnych. Każde takie miejsce musi mieć zapewnioną 2-kierunkowa łączność głosową z ratownikiem, np. za pomocą monitorowanych interkomów ratunkowych, telefonów pomocowych lub telefonów pożarowych. (konstrukcję i sposób działania określa norma BS ) 305/

4 Telefony pożarowe błyskawicznie zestawiają połączenia z operatorem centrali automatycznie przez otwarcie drzwiczek obudowy. W czasie akcji ratowniczej, operator może połączyć ze sobą stacje telefonów pożarowych na różnych kondygnacjach po to aby umożliwić strażakom bezpośrednie przekazywanie informacji o stanie budynku. Szczególnie niebezpieczne są ewakuacyjne betonowe korytarze z pożarowymi drzwiami co kilkanaście metrów, przypominające grodzie w kopalnianych chodnikach. Telefony komórkowe nie mają tam zasięgu, więc osoby, które, które z jakiegoś powodu utkną w takim korytarzu znajda się w pułapce bez jakiejkolwiek możliwości wezwania pomocy. W dodatku, może się zdarzyć, ze nikt ze służb nie wie, że ktoś tam się znajduje. De-centralny system DSO W budynkach wysokościowych i bardzo rozległych takich jak np. centra handlowe, stosowanie jednego miejsca z aparaturą DSO wymusza konieczność wykonywania bardzo długich połączeń głośnikowych z odległymi strefami rozgłaszania. Bardziej praktyczne jest zatem budowanie decentralnych systemów DSO, z kilkoma miejscami gdzie znajduje się aparatura, które połączone są ze sobą w rodzaj wewnętrznej sieci. W konfiguracji de-centralnej warunkiem bezwzględnym jest tu zachowanie pełnej autonomii każdej lokalnej aparatury DSO. Konstrukcja de-centralnego systemu musi zapewnić, że po wygenerowaniu alarmowego komunikatu słownego, przecięcie wszystkich połączeń pomiędzy aparaturami DSO, nie spowoduje zaniku wygenerowanego komunikatu! To jest podstawowa zasada Dźwiękowych Systemów Ostrzegawczych tj. zapewnienie NIEPRYWANEGO NADAWANIA komunikatu w sytuacji zagrożenia. Istnieje niestety wiele projektów DSO, które nie spełniają tego warunku, absolutnie kluczowego dla bezpieczeństwa życia ludzi po ogłoszeniu alarmu. Bank komunikatów automatycznych jest bezpośrednio zwiany z głównym mikserem matrycującym (czasami nazywanym urządzeniem centralnym), dlatego w każdym miejscu z aparaturą DSO musi się znajdować taka jednostka. Inaczej mówiąc, de-centralny system DSO złożony powinien być z kilku całkowicie niezależnych systemów DSO Rysunki pokazują błędne i prawidłowe konstrukcje systemu de-cemtranego, zgodne z PN-EN /

5 System DSO na głównej arenie W dużych arenach sportowych zachodzi konieczność uzyskania zrozumiałego komunikatu na większym dystansie, w dodatku w obszarze pogłosowym i bardzo głośnym. Konstrukcja hali wyklucza zamocowanie głośników blisko publiczności co wymusza zastosowanie wysoko-decybelowych głośników dalekiego zasięgu o wyczynowej konstrukcji, które zdolne są wytworzyć mocno skoncentrowaną falę dźwięków a o dużym poziomie ciśnienia (SPL). W sytuacji braku takich głośników, dopuszczonych przez CNBOP, wiele projektów DSO w halach sportowo-widowiskowych zakładało uzyskanie zgody na zastosowanie "rozwiązań zamiennych" (na podstawie rozporządzenia MSWiA z 7 czerwca 2010), W praktyce oznaczało to zgodę na użycie, do nagłośnienia trybun, różnych profesjonalnych zestawów głośnikowych i wzmacniaczy, często niskoomowych. Przykładem jest hala widowiskowo-sportowa ERGO ARENA w Sopocie. Tak było do czasu wprowadzenia Dyrektywy UE 305/2011, która zaczęła działać bezpośrednio we wszystkich krajach UE od lipca 2013 roku. (patrz: Dz.U poz.898, Ustawa z dnia 13 czerwca 2013 r.o zmianie ustawy o wyrobach budowlanych oraz ustawy o systemie oceny zgodności, : Art Ustawa określa zasady wprowadzania do obrotu lub udostępniania na rynku krajowym wyrobów budowlanych, zasady kontroli wyrobów budowlanych wprowadzonych do obrotu lub udostępnianych na rynku oraz określa właściwość organów w zakresie wykonywania zadań administracyjnych i obowiązków wynikających z rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiającego zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i 305/

6 uchylającego dyrektywę Rady 89/106/EWG (Dz. Urz. UE L 88 z , str. 5), zwanego dalej rozporządzeniem Nr 305/2011. Od momentu wprowadzenia tej dyrektywy, każdy system rozgłoszeniowy, instalowany w budynku na stałe (bez względu jak go nazwiemy DSO, system nagłośnienia czy Public Address), który przewidziany jest do rozgłaszania pożarowych komunikatów ostrzegawczych, musi być wykonany wyłącznie z urządzeń, które posiadają certyfikat zgodności z EN54. Wynika to faktu, że urządzenia audio, wchodzące w skład stałych instalacji budynkowych zdefiniowane są jako wyroby budowlane, a te na rynku europejskim muszą być oznakowane znakiem CE w oparciu o badania na zgodność z norma zharmonizowaną EN54-16, EN Tak więc, w przypadku DSO, zgoda na rozwiązanie zamienne w najlepszym przypadku oznacza zgodę na odstąpienie od obowiązku stosowania DSO w budynku (co w praktyce oznacza. zastosowanie innych niż DSO urządzeń nagłośnieniowych ale zawsze z certyfikatem EN54), a w najgorszym zgodę na niestosowanie w budynku żadnego systemu głośnikowego do przekazywania słownych ostrzeżeń! W takim przypadku, przeznaczenie do wykorzystywania każdej innej stałej instalacji rozgłoszeniowej do celów informowania o zagrożeniu pożarowym (bez certyfikatu EN54) będzie niezgodne z prawem! Mówiąc inaczej, w takim budynku nie wolno przeznaczać żadnej innej stałej instalacji rozgłoszeniowej do celów informowania o zagrożeniu pożarowym! Można zaryzykować stwierdzenie, że wymagania zgodności z EN54 regulują teraz budowę każdej stałej instalacji głośnikowej, która wykorzystywana jest do przekazywania informacji o zagrożeniu pożarowym i w każdym budynku objętych pozwoleniem na budowę - włączając w to budynki publiczne, którego tej pory stosowały do w/w celu rozgłoszeniowe systemy radiowęzłowe. Na straży wykonywania tego przepisu stoi Nadzór Budowlany. Przy okazji olimpiady w Londynie, działanie nowej dyrektywy spowodowało konieczność przyspieszonego instalowania, na trybunach nowobudowanych hal sportowych i stadionów, dodatkowych wzmacniaczy i głośników z certyfikatem EN54 (systemu Voice Alarm) tuż obok tych, które były tam zaprojektowane dla ew. użycia w zagrożeniu i świeżo zainstalowane.. Takie podwójne systemy głośnikowe generują podwójne koszty, dlatego najbardziej pożądanym rozwiązaniem jest jeden uniwersalny system nagłośnieniowy spełniający wymagania od strony jakości dźwięku i dopuszczenia pożarowego. Tu zaczynają się ograniczenia w zakresie rodzaju aparatury. Eliminowane są 100V wzmacniacze z wyjściem bez transformatora podobnie jak głośniki aktywne (z zbudowanymi wzmacniaczami), które powszechnie stosowane są w technice nagłośnieniowej dużych obszarów. Norma zharmonizowana EN54 odnosi się bowiem wyłącznie do wzmacniaczy lub głośników pasywnych nie zaś do wzmacniaczo-głośnika. 305/

7 Wysokiej jakości nagłośnienie areny dużej hali sportowej, za pomocą głośników DSO stanowi wyzwanie. Zdecydowana większość głośników DSO to małej mocy przetworniki bliskiego zasięgu, które nie są w stanie wytworzyć odpowiednio dużego poziomu ciśnienia dźwięku wymaganego na głośnej trybunie. Przykładowo, przepisy FIFA sugerują stosowanie takiej aparatury głośnikowej, która jest w stanie dostarczyć na trybuny dźwięk niezniekształcony o poziomie 95dB. Jeśli weźmiemy pod uwagę stratę ciśnienia o 34dB, na odległości 50 metrów od miejsca zamocowania głośnika pod kopułą areny, to lekko licząc głośnik musi wytworzyć dźwięk na poziomie SPL > 129dB! Dla porównania, standardowy głośnik naścienny jest w stanie wydobyć nie więcej niż 103dB. Dla wytworzenia fali dźwiękowej, która pokona tak duże odległości z najmniejszą stratą (20 do 50 metrów) wymagane jest użycie wysokodecybelowych głośników wyczynowych dalekiego zasięgu. W dodatku, ich sekcja wysokotonowa nie powinna być monitorowania standardowym tonem 20kHz, który może uszkodzić cewkę drgającą przetwornika. Czy zatem można zbudować efektywny system DSO o wysokiej jakości dźwięku, służący do nagłośnienia trybun dużej hali sportowo-widowiskowej lub stadionu? Można, jednakże pod warunkiem zastosowania kilku niestandardowych rozwiązań takich jak : 2-drożne lub 3-drożne głośniki dużej mocy o ustalonym wąskim kącie pokrycia, wyposażone w transformator 100V wysokiej jakości 100V wzmacniacze klasy HiFi, które na wyjściu (po transformatorze) zdolne są zaoferować dużą moc w najniższym zakresie audio od 30 Hz, przy zniekształceniach < 0.3% THD (warto wiedzieć, że dla niskich częstotliwości i przy większej mocy, transformatory wyjściowe większości popularnych wzmacniaczy DSO wpadają w stan nasycenia!) monitorowanie linii głośnikowych tonem 30Hz lub stałym napięciem (standardowy ton 20 khz, może uszkodzić cewki wyczynowych przetworników wysokotonowych i może być słyszalny!) wzmacniacze o bardzo dużej mocy, co najmniej 650W-100V (nadmiarowa moc wzmacniacza wynika z koniczności uwzględnienia dużych strat przesyłowych w długich kablach głośnikowych) w konfiguracji de-centralnej, system DSO musi mieć synchronizowane komunikaty przy zachowaniu pełnej autonomii każdej lokalnej aparatury DSO (komunikaty wypuszczane do tej samej strefy (jaką jest arena) z różnych de-centralnych aparatur muszą startować jednocześnie aby zapewnić zrozumiałość mowy) system DSO musi mieć możliwość opóźniania sygnału audio dla synchronizacji głośników obwiedniowych (dla zachowania zgodności faz fali dźwiękowej) wskazane jest zastosowanie systemu DSO, który posiada specjalne rozwiązania energooszczędne (aparatura wzmacniaczowa o potężnych mocach nie jest wyłączana a stałe monitorowanie pożera bardzo dużo energii) 305/

8 Jako przykład nagłośnienia stadionowych trybun dźwiękiem wysokiej jakości z systemu Voice Alarm można przedstawić obiekty typu stadion Chelsea w Londynie, Manchester City czy też stadion do rugby Leicester Tigers. Do zarządzania systemem, zamiast mało czytelnej klawiatury mikrofonu strefowego, zastosowano tu praktyczny ekran dotykowy z wizualizacją boiska i sektorów z widownią. Wszystkie stany systemu na bieżąco pokazywane są na ekranie łącznie z rodzajem komunikatów przetwarzanych aktualnie w strefach. Oto przykład komputerowej symulacji działanie systemu nagłośnieniowego DSO dla bardzo dużej hali sportowej na ok miejsc Wyniki przedstawione są postaci mapy obszarów zrozumiałości mowy i plików dźwiękowych próbek komunikatów głosowych, odsłuchiwanych w wyznaczonych miejscach. Zewnętrzna strefa DSO jest potrzebna Projektanci, projektując DSO dla potrzeb hal portowych z reguły ograniczają się tylko do zapewnienia przekazywania komunikatów o zagrożeniu wewnątrz budynku. To tak jakby założyć, że ew. alarm pożarowy nastąpi gdy cała publiczność jest w środku. Co w przypadku gdy system wygeneruje alarm w czasie gdzie połowa publiczności znajduje się w hali a druga część napiera przed wejściem do niej i nic nie wie, że wewnątrz nie jest bezpiecznie? Od razu przypomina się tragiczny wypadek na stacji 305/

9 kolei podziemnej Kings Cross w Londynie w latach 70-tych, gdzie nieświadomi ludzie wchodzili prosto w ogień. Przypomnę, że słynny raport powypadkowy Sir Desmonda Fennella rozpoczął etap stosowania automatycznych komunikatów słownych do ostrzegania o niebezpieczeństwie nazwany alarmem głosowym (voice alarm). Zielone systemy DSO są OK Operatorzy dużych hal sportowych są w szoku gdy okrywają, że ich DSO zupełnie niepotrzebnie pożera prąd. Warto bowiem wiedzieć, że prawie 80% czasu włączenia DSO przypada na stan czuwania w którym system bez przerwy monitoruje swoje rozległe obwody i bezproduktywnie konsumuje energię elektryczną. W skali roku może to być nawet kwh..a w przypadku zastosowana prądożernych wzmacniaczy klasy AB nawet 4 razy wiecej! Impulsowe wzmacniacze klasy-d skonstruowano z myślą o zastosowaniu w stałych instalacjach Voice Alarm, które nigdy nie są wyłączane. Rzeczywiście są bardzo oszczędne... gdy wzmacniają ale w stanie czuwania i ciągłego monitorowania wiele konstrukcji wcale nie wykazuje oszczędności. Do nagłośnienia areny sportowej powinien być stosowany system DSO, które ma specjalne układowe rozwiązania energooszczędne. Tabela pokazuje różnice. Przykład systemu DSO dla nagłośnienia hali sportowej areny głównej i pozostałych obszarów w budynku DSO Klasyczne, duże, wzmacniacze klasy AB DSO lekkie, impulsowe wzmacniacze klasy D DSO lekkie, impulsowe wzmacniacze klasy D specjalne obwody energooszczędne sprawność 50% 80% 82% wzmacniacza wymagana moc dosyłowa do szaf VA VA VA energia elektryczna / dobę 396,7 kwh 135,1 kwh 74,6 kwh pojemność akumulatorów 3530 Ah 2550 Ah 752 Ah wwymagana przestrzeń w rack bez akumulatorów 6 szaf 45U 4 szafy 45U 3 szafy 45U Ratowanie w inny sposób Nowoczesne hale sportowo-widowiskowe wykorzystywane są także do innych niż, tylko sportowe, imprez. Zawsze jest to impreza masowa, z którą związane są specyficzne zagrożenia. Halle i korytarze wyjściowe w dużych halach sportowych i na stadionach są to miejsca szczególne. Publiczność wchodzi do obiektu pojedynczo i przez dłudzy czas zajmując miejsca na widowni ale koniec widowiska oznacza dla nich wychodzimy wszyscy naraz! 305/

10 W zatłoczonych przejściach może dojść do wypadków, szczególnie po ogłoszeniu alarmu. Osoby, które do tej pory mogły wyjść na zewnątrz, po kontuzji nie będą mogły już opuścić budynku samodzielnie. Zielona Instrukcja FIFA zaleca stosowanie w takich miejscach stacji ratunkowych interkomów do komunikacji 2-kierunkowej z ratownikiem. System monitorowanych interkomów ratunkowych może być aktywowany przez centrale DSO. Integracja różnych systemów pomaga Oto przykład zintegrowanego działania różnych systemów dźwiękowych w dużej hali sportowej w zakresie informowania o zagrożeniu i wspomagania działań ratunkowych. System DSO, zbudowany wyłącznie z urządzeń zgodnych z EN54 (ze Świadectwem dopuszczenia CNBOP) zarządza wszystkimi sygnałami dźwiękowymi w całym obiekcie. Nagłośnienie areny oparte jest o głośniki kierunkowe dużej mocy. Obiekt podzielno na niezależne strefy alarmowania : arena, strefy wewnątrz budynku + strefa zewnętrzna. Na poziomie parteru, przy klatkach pożarowych umieszczono dodatkowe mikrofony pożarowe z dostępem do lokalnej strefy (hallu wejściowego północ i hall wejściowego południe). Budynek wyposażono w zintegrowany system monitorowanego Interkomu Ratunkowego z panelami dla niepełnosprawnych oraz system Alarmu Toalet dla niepełnosprawnych. Wydzielone sektory widowni na różnych poziomach objęte są działaniem Pętli Indykacyjnej AFILS (dla osób, które używają aparaty słuchowe) Tryb czuwania: W tym trybie system DSO wykorzystywany jest do nagłośnienia widowiska na arenie i rozgłaszania audycji i zapowiedzi administracyjnych w pozostałej części budynku. Centralka systemu Interkomów ratunkowych przyjmuje zgłoszenia z toalet dla niepełnosprawnych. Panele Interkomu Ratunkowego są monitorowane ale nieaktywne. 305/

11 Tryb alarmowy W momencie wysłania do DSO sygnału alarmowego z centrali wykrywania pożaru, system DSO przerywa wszystkie transmitowane audycje i jednocześnie uruchamia komunikaty głosowe w poszczególnych strefach. Komunikaty głosowe przekazywane są równocześnie do pętli indukcyjnych w wydzielonych sektorach widowni. Sygnał sterujący z DSO wysyłany jest także do centralnego CUBE, gdzie pokazywane są komunikaty alarmowe w postaci tekstowej (w różnych wersjach językowych). Automatycznie aktywowane są wszystkie panele Interkomu Ratunkowego. Dodatkowo, komunikaty alarmowe przekazywane są do kabin tłumaczy symultanicznych (tłumacze mają za zadanie przetłumaczyć komunikat w danym języku i opuścić budynek) W całej idei chodzi o to, aby do Ratowania Życia wykorzystać WSZYSTKIE systemy komunikacji, zarówno te, które z natury przygotowane są do tej roli jak również te, które w sytuacji krytycznej mogą wspomagać ewakuację. Dla ratowania życia -.wszystko musi mówić jednym głosem! 305/