Akıllı Binalarda Yangın Otomasyonu Sesli Uyarı Sistemleri-2

Doğan Alkan 

5. Temel Tasarım Kriterleri

Acil anons sisteminin standart ve yönetmeliklerde de tanımlanan akustik ile ilgili tasarım kriterleri temel olarak duyulabilirlik, anlaşılabilirlik ve homojenlik başlıkları altında toplanabilir.

Duyulabilirlik yapılan anonsun ortam gürültüsünden daha yüksek olmasıdır.  Ortamın gürültü seviyesi ile acil durum anonsunun seviyeleri arasındaki farkın en az 15dB olması gerekir.

Anlaşılabilirlik yapılan “duyulabilir” anonsun içeriğinin anlaşılmasıdır. Anlaşılabilirliğin değerlendirilebilmesi için en çok kullanılan yöntemler ALCONS (Articulation Loss of spoken Consonants), STI (Speech Tranmission Index), RASTI (Rapid Speech Tranmission Index) ve STIPA’dır (Speech Tranmission Index for Public Address Systems). Bu yöntemler tamamen istatistiksel hesaplara dayanan göstergelerdir.

En yaygın olarak kullanılan STI değerinin nasıl ölçüleceği EN60268-16 standardında tanımlanmıştır. Anlaşılabilirlik için STI değerinin en az 0,45 olması gerekirken,  kabul edilebilir değeri en az 0,50 olmalıdır.

Anlaşılabilirliği etkileyen temel etmenler (Şekil 1) ise yapılan anonstaki bozulma (distortion), işaret-gürültü oranı (signal to noise ratio), çınlama (reverbration) ve yankılanmadır (echo). Bunların sonuca etkilerini azaltmak için “duyulabilecek” kadar yüksek seviyeli anons yapmak, yankılanmayı azaltıcı ve engelleyici malzemeler kullanmak, doğru hoparlörlerin seçilmesi, hoparlörlerin yerlerinin doğru belirlenmesi, hoparlörlerin doğru güç kademelerinde çalıştırılması gereklidir.

Şekil 1: Anlaşılabilirliğin temel etmenleri

Homojenlik ise ortamda yapılan anonsun seviyesinin aynı ortamda gösterdiği değişkenliktir. Bu tamamen seçilen hoparlör tipine ve hoparlör yerleşimine bağlıdır. Tipik olarak ortamdaki ses seviyesinin 6 ile 10dB’den daha fazla değişmemesi beklenir.

Doğru bir tasarım için bu üç başlık birbiriyle ilintili olup, ayrı ayrı değil, bir arada değerlendirilmelidir.

Tasarımda akustik tasarım kritlerlerinden başka acil anons bölgelerinin (zon) tanımlanması, bu bölgelerin yangın bölgeleri arasındaki bağlantı, kat planları, yapı inşaat malzemeleri ve özellikleri, seçilen hoparlörlerin mimari uyumu da dikkate alınması gereken diğer konu başlıklarıdır. Acil anons bölgeleri belirlenirken tek bir yangın algılama bölgesinin birden fazla acil anons bölgesi içermemesine dikkat edilmesi ve başka acil anons bölgelerinden yayınlanan mesajların, acil anons bölgelerindeki mesajın anlaşılabilirliğini etkilememesi gereklidir.

Hoparlörler arasındaki kablolama ile ilgili farklı yaklaşımlar tercih edilmektedir. Avrupa standartları arıza durumlarının denetlenmesini yeterli görüp, kabloların hat sonundan tekrar sistem merkezine getirilerek bağlanmasını (A-sınıfı, loop kablolama) zorunluluğu getirmezken, Amerikan standardı bunu zorunlu tutmaktadır.

6.Bazı tanımlar

Acil anons sistemlerinin tasarımında kullanılan bazı tanımlar, birimler nelerdir?

Desibel: İki değişkenin logaritmik ölçekte oranını gösterir. Değerlendirmenin logaritmik ölçeğe yapılması hesap ve analiz kolaylığı getirmektedir.

Güç oranları için desibel formülü:

dB = 10*log(P2/P1)                                              (1)

P2: Uygulama gücü, P1: Referans güç

Gerilim ve akım oranları için desibel formülleri:

dB = 20*log(V2/V1)                                              (2)

dB = 20*log(I2/I1)                                                (3)



Akustikte de desibel ses basınç seviyesinin temel ifadesidir ve 20mPa (mikro Pascal) ya da 0,0002 mikrobar referans basınç değerine göre hesaplanır, dB SPL olarak gösterilir.

Ürün kataloglarında hoparlörlere ait teknik değerler verirken, dB SPL(1W/1m) değeri verilir. Bu değer hoparlöre 1Wrms güç uygulandığında, 1m uzaklıkta yarattığı ses basınç seviyesinin desibel cinsinden değeridir. Tasarımda ise bu hoparlöre uygulanan güce göre elde edilecek ses basınç seviyesi ise

p1 = pn + 10*log(P)                                             (4)

formülü ile hesaplanır.

p1:1m uzakta elde edilecek ses basınç seviyesi

pn: hoparlöre ait karakteristik değer (üretici tarafından verilir)

P: hoparlöre uygulanan güç



Ses fiziksel olarak kaynağından uzaklaştıkça, yani ortamda yayıldıkça zayıflar. Uzaklığa bağlı zayıflama ise şu formüle göre hesaplanır:

p = p1 – 20*log(d)                                                                (5)

p1:1m uzaktaki ses basınç seviyesi

d: uzaklık (m)

p: d uzaklığında elde edilecek ses basınç seviyesi



Uzaklık her 2 katına çıktığında ses basınç seviyesi 6dB azalır!

Uygulanan gücün (P), istenen uzaklıkta (d) yaratacağı ses basınç seviyesi ise şu formülle hesaplanır:

p = pn + 10*log(P) – 20*log(d)                           (6)



STI (Speech Transmission Index - Ses iletim endeksi): Sesin iletim kalitesinin fiziksel olarak ölçümüdür. Ortam ve hoparlör değerlerini esas alan bir hesaplama yöntemidir. 98 farklı ölçüm sonucundan hesaplanır. Diğer ölçüm yöntemlerine göre daha uzun sürede yapılabiliyor olmasına karşılık, STI en ayrıntılı yöntem olması nedeniyle, özellikle akustik olarak zor ortamlarda, daha güvenilir sonuçlar verir. Anlaşılabilirlik STI değerine göre Tablo 1’deki gibi sınıflandırılır:





RASTI (Rapid Speech Transmission Index): STI değerinin daha hızlı hesaplanabilmesi için, konuşma için en önemli frekans aralığı olan 500Hz – 2kHz aralığındaki 2 oktavda sınırlı olarak hesaplanan değeridir. IEC60268-16, 4.0, 2011’de yürürlüğe girmiş olmasına karşılık, artık anlaşılabilirlik ölçümü için kullanılmamaktadır.

STIPA (Speech Transmission Index for Public Address Systems ): STI göstergesinin, genel seslendirme sistemleri için basitleştirilmiş bir türevidir. Daha az sayıda ölçüm yapılmaktadır ve STI hesaplamadaki bazı değerlerin lineer olarak değiştiği varsayılmaktadır.

EKO: Sesin esas ses kaynağından değil, çeşitli yansımalar ya da gecikmeler sonucu dinleyiciye ulaşması ve bu sesin esas sesten ayırt edilebilmesi durumuna eko denir. Eko esas sesin anlaşılabilirliğini doğrudan etkilemektedir. Yapılan araştırmalar kulağın, her zaman ilk ulaşan sese göre kaynağı belirleyebildiğini göstermektedir. Buna «Öncelik etkisi» denmektedir. Tabi bu durum sonlu zamanlar ve seviye farklarının olması durumunda geçerlidir. Haas adlı kişi tarafından ortaya konan bu çalışmada ana sesin ardışıl olarak gelen ikinci sesi 30ms’den daha kısa sürede kulağa ulaşması halinde ikinci sesin fark edilemediği görülmüştür. Hatta bu durum ikinci sesin, esas sesten 10dB daha yüksek seviyede bile olması halinde bile geçerlidir. 40ms’den daha fazla olan zaman farklarında, gecikmelerde kulak ikinci sesi ayırt etmeye başlamaktadır, fakat halen daha kulak esas sesin geldiği noktayı belirleyebilmektedir. 50ms’den sonrasında ise artık bu ayırt edebilirlik ortadan kalkmakta ve iki ses ayrıştırılabilmektedir. Bu değerler konuşma için geçerli olup, müzik yayınında 100ms’den sonra ayırt etme olabilmektedir.

Çınlama Süresi (Reverberation Time – T60): Çınlama, yankılanma zamanı. Esas sesin kaynaktan kesilmesinden sonra, ortamda sönümlendiği süre olarak tanımlanır. T60 olarak ifade edilen değer ise sesin kalıcı enerjisinin 60dB azaldığı süre olarak ölçülür (Şekil 2). Sürenin düşük olması akustik açıdan istenen bir durumdur. Bu sürelerin ölçüm yöntemleri ISO3381-1 ve ISO3382-2 standartlarında tanımlanmıştır.  Çınlama sürelerinin değerlendirilmesi şu şekildedir.

Tablo 2: Çınlama süresine göre ortamların sınıflandırılması

Bazı ortamlar için beklenen ortam gürültüsü ve çınlama süreleri şu şekildedir:

Tablo 3: ISO3382’de önerilen T60 süreleri

7 .Sonuç

Yapıların tahliye planlarına uygun olarak tahliye edilebilmesi için, kurulacak acil anons sistemlerinin ve bu sistemlerde kullanılacak cihazların güncel yerel yönetmelikler ve uluslararası standartlara uygun olarak planlanması, tasarlanması, kurulması, devreye alınması, işletilmesi ve bakımlarının düzenli olarak yapılması gereklidir.

8.Kaynaklar

[1]        EN54-16: Yangın Algılama ve Alarm Sistemleri – Bölüm 16: Ses alarm kontrolü ve gösterim donanımı

[2]        EN54-24: Yangın Algılama ve Alarm Sistemleri – Bölüm 24: Ses alarm sistemi bileşenleri, hoparlörler

[3]        TS EN54-32: Yangın Algılama ve Alarm Sistemleri – Bölüm 32: Ses alarm sistemleri planlama, tasarım, kurulum, devreye alma, kullanım ve bakım

[4]        IEC60849: Sound systems for emergency purposes

[5]        NPFA72: National Fire Alarm and Signalling Code Handbook, 2013 edition