Выбор громкоговорителя: типы, параметры и расчет покрытия

Громкоговоритель – это электромеханическое устройство, преобразующее электрический сигнал в звуковые волны, распространяющиеся в воздушной среде. В системах озвучивания и речевого оповещения громкоговорители являются конечными устройствами тракта. Именно от их характеристик зависит разборчивость и громкость звука в каждой точке помещения или открытой прилегающей территории, а в конечном итоге и на жизнь людей.

Неправильная установка громкоговорителей ведет к «мертвым зонам», эху и недостаточному уровню звука. Этот материал поможет разобраться в типах, параметрах и правилах размещения – чтобы акустическая система объекта работала корректно с первого дня и отличалась хорошей слышимостью.

Виды громкоговорителей

Прежде чем переходить к параметрам, нужно выбрать тип устройства. Он определяет способ монтажа, диаграмму направленности и область применения

Потолочные громкоговорители

Наиболее распространенный тип для установки внутри помещений. Монтируются врезным способом в подвесные потолки типа «армстронг». Такой способ обеспечивает равномерное распределение звука по всей площади помещения. Конструкция предусматривает прижимные пружины – они входят в комплект поставки и позволяют легко зафиксировать устройство без специального инструмента.

Оптимальная высота установки – от 2,5 до 5 м. Площадь озвучивания потолочного устройства зависит от мощности, высоты потолков и диаграммы направленности. Если высота межпотолочного пространства не позволяет врезной способ монтажа, применяются модели с накладным исполнением корпуса.

Для офисных помещений, кафе и магазинов часто применяют однополосные модели – они отлично справляются с речевым оповещением и не требовательны к качеству звука трансляциями. Двухполосные потолочные устройства с отдельным дюймовым твитером дают более широкую полосу воспроизводимых частот и идеально подходят для высококачественного фонового вещания.

Настенные громкоговорители

Предназначены для установки внутри зданий – крепление осуществляется на стену или колонну при помощи кронштейна. Рекомендуемая высота установки – 2,3-3 м. Площадь озвучивания настенного громкоговорителя имеет форму эллипса и зависит от угла наклона, высоты установки и характеристики направленности. Встроенный поворотный кронштейн входит в комплект и позволяет менять направление озвучивания.

Материал корпуса – пластик, металл или МДФ. Форма корпуса может быть прямоугольной с прямыми углами или иметь плавные обводы. Выпускаются преимущественно в двух цветах: белый и черный, но возможен любой другой цвет по требованию заказчика, чтобы можно было вписать в любой интерьер помещения.

В системах СОУЭ настенные громкоговорители не должны иметь регулятора громкости – это требование СП 3.13130.2009. Допускается использование аттенюаторов с режимом принудительного оповещения, которые исключают возможность выключения звука в чрезвычайной ситуации.

Рупорные громкоговорители

Широко применяются на открытых площадках и в производственных помещениях с высоким уровнем шума. Конструкция громкоговорителя рассчитана на уличную установку, допускающую прямое попадание атмосферных осадков. По сравнению с диффузорными моделями рупорные устройства обладают существенно большей направленностью и мощью. Раструб – труба с переменным сечением – концентрирует звуковую энергию в заданном направлении и обеспечивает излучение звука на большие расстояния. КПД таких устройств достигает 20%, дальность действия – 50-500 м.

Монтируются на стены, фасады зданий или опорные стойки. Материал корпуса – пластик, алюминий с антикоррозийным покрытием или сталь в отдельных исполнениях. Поворотный кронштейн входит в комплект поставки большинства моделей и обеспечивает ориентацию устройства в вертикальной плоскости. Степень защиты корпуса – от IP54 до IP65 для применения в условиях ГОЧС и оповещения населения.

Рупорный громкоговоритель может использоваться как самостоятельно, так и в составе кластеров – это существенно увеличивает радиус озвучиваемой территории объекта. Таким образом строятся системы оповещения в городах

Звуковые колонны

Используются для озвучивания помещений большой площади: атриумов, коридоров и холлов торговых центров, спортзалов. Диаграмма направленности такого устройства широкая в горизонтальной плоскости и узкая в вертикальной – это снижает реверберацию в высоких залах. Площадь озвучивания имеет форму эллипса.

Для материала корпуса громкоговорителей колонного типа чаще всего используют алюминий. Благодаря регулировочному кронштейну имеется возможность менять направление озвучивания. Серии с влагозащитой IP34 и выше применяются в помещениях с повышенной влажностью, а также вне зданий – на открытых площадках и парковках. Классический колонный громкоговоритель устанавливается на стену – крепление происходит при помощи кронштейна из комплекта поставки

Подвесные громкоговорители

Применяются в помещениях с высокими потолками – выставочных залах, производственных цехах – и там, где открытая конфигурация потолков не позволяет использовать врезной монтаж. Оптимальная высота установки – 4,5–6 м. Крепятся к балкам или несущим конструкциям с помощью кабеля или штанги. Прибор отлично вписывается в пространство и практически не привлекает внимание на фоне осветительных приборов.

Основные технические параметры

В таблице ниже приведены основные характеристики, которые стоит учесть при подборе:

Чувствительность – показывает, насколько эффективно модель громкоговорителя преобразует электрическую мощность в звук. Чем выше чувствительность, тем громче устройство при той же подводимой мощности. Для двукратного увеличения воспринимаемой громкости уровень звукового давления должен вырасти на 10 дБ, что требует увеличения мощности в 10 раз. Именно поэтому чувствительность – главный параметр при подборе громкоговорителей.

Частотная характеристика определяет качество воспроизведения. Для передачи только речевых сообщений достаточно диапазона 200-5000 Гц. Для идентификации голоса нужен диапазон воспроизводимых частот до 8 кГц. Если предполагается музыкальная трансляция – необходимо расширение до 10-12 кГц и выше. Двухполосные модели с отдельными излучателями для средних и высоких частот (твитером) дают более ровную АЧХ и лучше передают музыку.

Диапазон воспроизводимых частот у рупорных моделей обычно уже – 300-7000 Гц. Этого достаточно для речевых задач, но для музыки такие устройства в основном не применяют.

Расчет площади озвучивания и расстановка

Уровень звукового давления в расчетной точке вычисляется по формуле:

SPLR = SPL₀ + 10·lg(P) − 20·lg(R) − SPL(дн)

Расчеты приводятся производителями для конкретных условий: высоты установки громкоговорителей и уровня постоянного фонового шума. Например, при уровне шума 60 дБ и высоте установки 2,3 м настенный громкоговоритель мощностью 10 Вт озвучивает около 211 м² при расстоянии между громкоговорителями 17,8 м. При уровне шума 65 дБ та же модель покрывает уже 67 м², расстояние между ними сокращается до 6,7 м.

По нормам СП 3.13130.2009, уровень звука в системах речевого оповещения должен превышать уровня шума не менее чем на 15 дБ. Уровень шума в зданиях, по санитарным нормам, составляет 55-80 дБ. Для расчетов на открытых территориях принято: дворовая территория – 65 дБ, улица с проезжей частью – 75 дБ. Расстояние между громкоговорителями – один из ключевых выходных параметров расчета; при его превышении уровень звукового давления в части зоны окажется недостаточным.

Важно! Исходя из этих данных, проектировщикам следует принимать во внимание не только площадь помещения, но и его акустические особенности: наличие звукопоглощающих материалов, мебели, воздуха в больших объемах. Анализ этих факторов позволяет добиться необходимого уровня громкости без избыточного количества точек.

Правила расстановки:

1. В закрытых помещениях рекомендуется устанавливать потолочные устройства – они позволяют добиться наиболее равномерного распределения звука.
2. В коридорах рупора размещают по оси прохода и направляют в противоположные стороны.
3. При ширине помещения менее 5 м настенные устройства размещают по длине с шагом 4-6 м, при ширине более 5 м – на противоположных стенах в шахматном порядке с шагом 8-12 м.
4. Для помещений большой площади с высоким уровнем шума – производственных помещений, цехов, складов – используют рупорные устройства с высокой чувствительностью от 104 дБ и выше. Такие громкоговорители позволяют качественно воспроизводить речевые сообщения даже при уровне шума 75-80 дБ.
5. На открытые территории устанавливают всепогодные рупорные модели с классом защиты IP54-IP65. При этом следует учитывать направление ветра: громкоговорители размещают с подветренной стороны, чтобы звук не сдувало с нужной зоны.
6. В помещениях с высокими потолками (свыше 5 м) несколько близко расположенных приборов мешают друг другу. Целесообразно использовать подвесные или настенные модели.

На заметку. Максимальная эффективность системы достигается тогда, когда зоны покрытия соседних устройств слегка перекрываются. Это обязательно учитывают при проектировании.

Трансляционные и низкоомные: что выбрать

Громкоговорители делятся на два класса по способу подключения. Выбор между ними происходит еще на этапе проектирования системы.

Трансляционные (100 В) состоят из пассивного излучателя и согласующего трансформатора. Электрический сигнал звуковой частоты передается по линии с высоким напряжением. Трансформатор выполняет функцию согласования входного сопротивления с линией и имеет несколько отводов, изменяющих мощность включения.

Кабель небольшого сечения, простое согласование большого количества приборов с усилителем, возможность переключать мощность громкоговорителей через отводы трансформатора – все это делает их стандартом для активных систем оповещения, громкоговорящей связи и фонового озвучивания помещений. Дополнительное преобразование звукового сигнала вносит некоторые нелинейные искажения, но для речи это некритично.

Низкоомные (4-16 Ом) подключаются напрямую к профессиональным усилителям. Отсутствие трансформатора обеспечивает более высокое качество звука. Применяются там, где качество звучания музыки наиболее важно: рестораны, кафе, бары, гостиницы, спортзалы. Недостаток – ограниченная протяженность линии и потери сигнала, что требует применения кабеля большого сечения.

Требования к пожарным громкоговорителям

Для систем СОУЭ нормативные требования по ГОСТ Р 53325-2009 обязательны:

• уровень звукового давления – не менее 85 дБ на расстоянии 1 м;
• частотная характеристика – 200–5000 Гц и шире;
• регулятор громкости в конструкции недопустим;
• корпус должен обеспечивать защиту от температурных перепадов и внешних воздействий.

Обычные трансляционные приборы для таких объектов не подходят – у них нет подтвержденных параметров пожарной безопасности. Модель громкоговорителя для СОУЭ должна соответствовать нормативной документации и иметь соответствующий сертификат. Оценки соответствия проводятся аккредитованными лабораториями.

Важно! Следует также уделять внимание монтажным комплексам и шкафам управления: все элементы системы эвакуации должны работать в соответствии с заданной схемой мероприятий и назначением зон оповещения.

Стоит заметить, что современные системы оповещения предусматривают трансляцию фоновой музыки и голосовых объявлений в штатном режиме. В чрезвычайной ситуации аварийные сигналы передаются с абсолютным приоритетом автоматически или вручную.