Akustische Alarmgeber und ihre effektive Integration in Brandschutz- und Evakuierungsanlagen

E2S stellt eine umfangreiches Programm an akustischen und optischen Alarmsignalgebern her, die für eine Vielzahl von Anwendungsbereichen nutzbar sind. Die Effizienz der Alarmsignalanlage hängt ab von:

• Der Größe oder der Distanz des abzudeckenden Bereiches

• Der Hintergrundgeräusche

• Der Art und Frequenz des Tons

Akustische Alarmgeber

Die Lautstärke nimmt ab, je weiter der Empfänger sich vom Sender des Signals entfernt. Dies liegt hauptsächlich an der Ausbreitung der Schallwellen. Die Intensität nimmt ab, da die Energie über einen größeren Bereich gestreut wird. Als Faustregel gilt, mit jeder Verdoppelung des Abstandes zwischen Quelle und Empfänger, verringert sich der Schallpegel um 6dB. Daher ist die Reichweite eines Alarmsignals von einer Sirene 106 dB(A), doppelt so weit, als ein Signal mit 100 dB(A) Schalldruckpegel.

Beispiel: Hat ein Alarmsignal bei 1 Meter Entfernung zum Empfänger 100 dB(A), so ist der Schalldruckpegel bei 2 Metern nur noch 94 dB(A) und bei 4 Metern 88 dB(A) usw.

Wie berechne ich die effektive Distanz und Abdeckung eines akustischen Alarmgebers?

Tabelle 1.: Verringerung des Schalldrucks mit zunehmendem Abstand zwischen Quelle und

Empfänger.

Effektiver Abstand(Meter)

Abnahme (dB(A))

1 0

2 (1m doubled) -6

4 (2m doubled) -12

8 -18

16 -24

32 -30

64 -36

128 -42

256 -48

512 -54

Wie berechne ich die effektive Distanz und Abdeckung eines akustischen Alarmgebers?

Wie wirken sich Umgebungsgeräusche nachteilig auf die Effektivität der Alarmsirenen aus?Merke: Nach diesem einfachen Verfahren ist die effektive Distanz einer Alarmsirene, der Abstand in dem der berechnete Wert in dB(A) um 5 dB(A) über dem bekannten Umgebungsgeräuschpegel liegt.

Beispiel: Ermittlung der effektiven Distanz

Eine Alarmsirene hat eine Leistung von 100 dB(A) bei einem Abstand von1 Meter. Ist der Umgebungsgeräuschpegel 65 dB(A) muss das Alarmsignal mindestens eine effektive Lautstärke von 70 dB(A) aufweisen (siehe Bemerkung oben) um sich klar vom Umgebungsgeräusch zu unterscheiden.

Aus der Differenz des Ausgangssignals von 100dB(A) und der effektiven Lautstärke 70 dB(A) ergibt sich ein Leistungsverlust von 30 dB(A).

Mit Hilfe der Tabelle 1, wird nun ersichtlich dass die effektive Distanz oder der maximale Abstand für eine noch auszureichende Leistung 32m beträgt.

Dementsprechend ergibt sich für eine Alarmsirene mit 120 dB(A) bei 1 Meter Abstand eine 70-dB effektive Distanz von ca. 300 Meter, d. h. eine zehnfache effektive Distanz und, was noch wichtiger ist, das Hundertfache der abgedeckten Fläche!

WirksamkeiteinesAlarmgebers

Achten Sie darauf, dass Sie den dB-Nennpegel und die Toleranzen für den Ton kennen, der bei einer Mehrton-Alarmsirene verwendet werden soll. Die dB-Pegel von verschiedenen benutzerwählbaren Tönen, über die elektronische Mehrton-Alarmsirenen verfügen, schwanken beträchtlich. Im Allgemeinen gilt: Je niedriger die Tonfrequenz (< 1000 Hz), desto niedriger der dB-Nennpegel, und je höher die Frequenz (> 1000 Hz), desto höher der dB-Nennpegel und desto stärker die Dämpfung.

Wirksamkeit eines Alarmgebers

Tipps:

• Im Freien verbreitet sich der Ton einer Alarmsirene in alle Richtungen, aber in geschlossenen Räumen wird ein Teil des Tons reflektiert, so dass ein erhöhter Tonpegel entsteht.

• Wenn ein an der Wand montierter Alarmmelder nahe der Decke angeordnet wird, wird der Ton stärker reflektiert. Umgekehrt ist es bei einem unter der Decke montierten Alarmmelder.

• Eine an der Wand montierte Alarmsirene ist wirksamer, als eine an einer Säule installierte.

• Die Alarmsirenen sollten so angeordnet werden, dass keine unmittelbaren Hindernisse vorhanden sind, und in einer idealen Höhe von etwa 2 bis 2,5 Meter.

• Wenn installierte Alarmsirenen synchronisiert werden, haben Sie eine effektivere Gesamtwirkung.

• Personal sollte eventuell Ohren-/ Gehörschutz tragen.

Wirksamkeit einer Alarmgeber

Das Ausgangssignal ist auch durch die Tonfrequenz beeinflusst. Niedrige Frequenzen reichen weiter, dringen besser durch Strukturen und werden weniger durch Hindernisse abgedämpft. Eine Einstellung der Reichweite des Alarmsignals kann durch Einstellung der Frequenz entsprechend der nachfolgenden Tabelle vorgenommen werden.

Ausgangssignaldämpfung: Frequenz und Tonart

Tonfrequenz der Sirene Einstellungbis zu 500Hz 0dBA500 Hz bis 1000 Hz -3dBA1000 Hz bis 2000 Hz -5dBA

Dennoch - Die Wahrnehmung eines Signals ist nicht ausschließlich abhängig von der Frequenz und Lautstärke. Ein Ausgang mit verschiedenen Frequenzen und/oder wechselndem Ton wird einen deutlich effektivere Aufmerksamkeit hervorrufen. Dieser kann sinnvoll in Orten mit Hintergrundgeräuschen sein, an denen Ohr-/Gehörschutz getragen werden muss. Üblicherweise sind Zweiton-Frequenzen, unregelmäßige, steigernde oder herunterfahrende Frequenzen die effektivsten.

Wenn der abzudeckende Bereich groß und/oder laut ist, werden viele Konstrukteure unsicher und entscheiden sich dafür, mehr 100-dB-Alarmsirenen als normal zu installieren. Dies führt gewöhnlich zu einer unzureichenden Abdeckung und/oder dazu, dass nach der Bewertung des Systems während der Inbetriebnahme weitere Alarmsirenen hinzugefügt werden, um den absolut notwendigen Alarmpegel zu erreichen. Damit verbunden sind dann die hohen Kosten für mehr Kabel, Anschlüsse und Arbeit.

Wenn ein Raum, der mit einem akustischen Alarm abgedeckt werden soll, beispielsweise 30 mal 20 Meter groß ist und nur ein geringes Hintergrundgeräusch (ca. 65 dB(A)) aufweist, kann davon ausgegangen werden, dass eine 100-dB-Alarmsirene diese Fläche abdeckt, da er einen 70-dB(A)-Bereich von ca. 30 Meter bei niedrigem Hintergrundgeräusch aufweist. Dabei sollte das Hintergrundgeräusch um 5 dB(A) überstiegen werden (siehe weiter unten).

Wie viele Alarmsirenen brauche ich?

Wie viele Alarmsirenen brauche ich?

Frage: Wie viele Alarmsirenen wären erforderlich, wenn das Hintergrundgeräusch 85 dB(A) beträgt, beispielsweise in einer Werkstatt mit lauten Maschinen?

Antwort: Einer! Bei einer Zunahme des Hintergrundgeräusches um 20 dB(A) wird eine um 20 dB(A) lautere Alarmsirene installiert, d. h. mit einer Nennleistung von 120 dB(A). Dieses Prinzip, das dem gesunden Menschenverstand entspricht, lässt sich in allen Situationen anwenden, in denen laute und große Bereiche abzudecken sind.

Kurz ausgedrückt, ergibt die Nutzung von Alarmsirenen mit höherer Ausgangsleistung in großen und/oder lauten Bereichen einen effektiven Alarmpegel, der sich durchsetzt und unüberhörbar ist. Der Einsatz derartiger Alarmsirenen bedeutet zudem erhebliche Kosteneinsparungen bei der Installation.

Im folgenden Beispiel hat ein Bereich von 50 m mal 30 m ein Hintergrundgeräusch von 75 dB(A), so dass ein Alarmpegel von 80 dB(A) erforderlich ist. Die Zeichnung zeigt, dass eine 120-dB(A)-Alarmsirene die gleiche Leistung wie zwölf 100-dB(A)-Alarmsirenen erbringt. Tatsächlich ist der Pegel sogar noch etwas höher.

Welche Vorteile bieten Alarmsirenen mit höherer Ausgangsleistung?

Um 80dB(A) in einem Bereich von 50m x 30m zu erreichen sind entweder 80 x A100 (100 dB(A) bei 1m) erforderlich oder nur zwei A121 /121db(A)bei 1m.

Es ist keine Frage, welches Installationskonzept kostengünstiger ist. Dabei ist interessant, dass zwei 100-dB(A)-Alarmgeber ausreichend wären, wenn das Hintergrundgeräusch im Beispiel normal wäre, d. h. wenn ein Pegel von ca. 70 dB(A) erreicht werden müsste.

Kostenvergleich

Konzept mit 100-dB(A)-Alarmgeber Konzept mit 120-dB(A)-Alarmgeber

12 Alarmsirenen mit 100 dB(A) 1 Alarmsirene mit 120 dB(A)

Arbeitskosten für Einbau von 12 Alarmsirenen Arbeitskosten für Einbau von 1 Alarmsirene

Arbeitskosten für Einbau von 24 Kabeldurchführungen Arbeitskosten für Einbau von 2 Kabeldurchführungen

Mindestens 220 Meter Kabel Maximal 50 Meter Kabel

Arbeitskosten für Einbau von 200 Meter Kabel Arbeitskosten für Einbau von 50 Meter Kabel

Vergleichen Sie Ihre Kosten anhand der vorangegangenen Tabelle, um herauszufinden, welche der Konfigurationen günstiger ist.

Um die Konfigurationen des nachstehenden Beispiels zu vergleichen, sind keine Berechnungen erforderlich. Beide ergeben einen Alarmpegel von 90 dB(A), d. h. das Hintergrundgeräusch beträgt maximal 85 dB(A). In der Praxis ergibt die Konfiguration mit zwei 120-dB-Alarmsirenen einen effektiveren Alarmpegel.

Ebenso bei der Planung zu bedenken

Im Innenbereich eingebaute Feuerschutztüren dämpfen das Alarmsignal mindestens um 30 dB, normale Innentüren um mindestens 20 dB. Es wird darauf hingewiesen, dass jeder Signalgeber nicht durch mehr als eine Abtrennung hörbar ist.

Ebenso bei der Planung zu bedenken

Im oberen Beispiel:

Die Dämpfung muss durch die Entfernung d1, die Tür und die Abtrennung sowie die Entfernung d2 berechnet werden (zusätzlich zu der Einstellung der Tonfrequenz). Die endgültige dB(A)-Lautstärke sollte nicht weniger als 65 bis 70 dB(A) oder nicht weniger als 5dB über der Höhe der Hintergrundlautstärke in Bereich 2 liegen.

Es sollte darauf geachtet werden, dass kein Alarmsignal mit einer höheren Ausgangsleistung als in Bereich 1 gewählt wird, um ein akzeptables Signal in Bereich 2 zu erreichen. Dies wird das Signal in Bereich 1, insbesondere in der Umgebung des Signalgebers, unakzeptabel laut werden lassen.

Ausgangston bei mehreren Signalgebern

Zwei Signale zusammen mit gleichem Ton erhöhen den Gesamtausgang um 3 dB. Insoweit werden zwei 100 dB(A)Lautsprecher insgesamt 103 dB(A) Ausgangsleistung erzielen.

Vier 100 dB(A)Signallautsprecher liefern insgesamt 106 dB(A). Es ist wichtig festzustellen, dass der am besten geeignetste Signalgeber in der Planungsphase bei hinzufügen weiterer gleicher Signale die Signallautstärke lediglich um ein paar dB erhöht wird.

Alarm-Warnung / Großbereich-Alarmierung

Bei großen Sirenen mit hoher Ausgangsleistung von typischerweise 140 dB(A) ist zusätzlich zu berücksichtigen:

• Dämpfung aufgrund von Bodeneffekten, Barrieren wie z.B. Gebäude

• Temperaturgradient

• Atmosphärische Brechung

• Tonabsorption durch die Atmosphäre

• Wahrnehmung durch Personen

• Gebäudebauart

Katasrophenwarnung /Großflächige AlarmierungEs ist wichtig, dass die vorhergesehene Abdeckung nur geschätzt werden kann. Eine Kombination dieser Faktoren der Dämpfung des Tones in der Atmosphäre ist sowohl kompliziert als auch unvorhersehbar.

Starke Winde beeinflussen die Effektivität der Signalabdeckung. Sie werden mitunter das Signal entsprechend der Windrichtung weiter führen, wie sich beispielsweise austretendes Gas im Falle eines Gaslecks in die entsprechende Richtung ausbreitet.

Allgemein müssen lautstarke Sirenen horizontal 10-15 Meter über dem Boden, möglichst am höchsten Punkt der Seite des abzudeckenden Bereiches angebracht werden, allerdings nicht zu hoch, so dass das Signal nicht über den Bereich hinweg geführt wird. Als genereller Hinweis sollte die Höhe von jedem Hindernis innerhalb von 50m festgestellt und der Signallautsprecher mindestens 2 Meter höher als dieses Hindernis aufgestellt werden um die beste Signalabdeckung zu erreichen -idealerweise sollte das Ziel anvisiert werden oder in Sichtlinie sein.

Wann sollte ich netzbetriebene Alarmsirenen verwenden?Die Verwendung von netzbetriebenen Alarmsirenen bedeutet, dass diese Alarmsirenen nicht über einen Reserve-Akku verfügen. Besser geeignet sind mit 24 Volt Gleichstrom betriebene Alarmsirenen, die auch über einen Reserve-Akku betrieben werden können und bis zu einem Pegel von 140 dB(A) erhältlich sind.

Wo sollten Alarmsirenen mit hoher Ausgangsleistung nicht eingesetzt werden?Alarmsirenen mit hoher Ausgangsleistung sollten nicht bei niedrigen Hintergrundgeräuschen und als Mittel zur akustischen „Überflutung“ des Bereichs verwendet werden. Zu laute Alarmsysteme können Gefahren darstellen, indem sie Panik auslösen, Gehörschäden verursachen können und die Kommunikation stark beeinträchtigen, wodurch die Evakuierung behindert wird. Eine allgemeine Regel besagt, dass der gesamte Alarmpegel höchstens 10 bis 15 dB(A) über dem Umgebungsgeräusch liegen soll.

EmpfehlungenWeitere Hinweise zur Standortwahl für Alarmsirenen:

• In den obigen Beispielen wird davon ausgegangen, dass alle Alarmsirenen synchronisiert sind.

• Bei Verwendung von Alarmsirenen im mittleren Leistungsbereich, d. h. mit 105 oder 110 dB(A), sind proportional mehr/weniger Alarmsirenen erforderlich.

• Die Zeichnungen dienen dem Zweck der Veranschaulichung, wobei Hindernisse und andere Tonbarrieren nicht berücksichtigt wurden.

• Vor der Installation von Alarmsirenen sollte der Standort einem Test unterzogen werden

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