Protezione attiva antincendio: la progettazione dei sistemi di allarme vocale

Come è noto il sistema di allarme vocale EVAC (Emergency Voice Alarm Communication) viene classificato come impianto di protezione attiva contro l’incendio. Nel presente articolo una sintesi della normativa e dei principi di progettazione di questi sistemi.

Con l’entrata in vigore del codice di prevenzione incendi (D.M: 3/08/2015 e ss.mm.ii), il sistema di allarme vocale EVAC (Emergency Voice Alarm Communication) viene classificato come impianto di protezione attiva contro l’incendio (Capitolo G14.1 punto 11).

I sistemi di evacuazione vocale rientrano, inoltre, anche nella UNI 9795:2013 dove vengono richiamati al punto 4.2 (Componenti) funzione M (Funzione di controllo e segnalazione degli allarmi vocali) e funzione C (Funzione di allarme incendio).
Inoltre la stessa norma, al punto 5.5.3.5, consente la possibilità di utilizzare tale sistema, sia ad integrazione dei dispositivi di tipo sonoro sia, in loro vece, ponendo attenzione che il sistema di allarme sonoro non interferisca con l’intellegibilità del messaggio vocale.

Per realizzare tali impianti si devono utilizzare prodotti conformi alle norme UNI EN54-4 (Apparecchiature di alimentazione), UNI EN54-16 (Apparecchiature di controllo e segnalazione per i sistemi di allarme vocale) e UNI EN54-24 (Componenti sistemi allarme vocale: Altoparlanti).

Mentre per la progettazione, installazione, messa in servizio, manutenzione ed esercizio si deve fare riferimento alla UNI ISO 7240-19.

Figura tratta dalla UNI EN54-1

Il concetto della Fire Primary Warning Device

Anche se focalizzato su sirene e VAD, il rapporto tecnico nazionale UNI/TR11607 (“Linea guida per la progettazione, l’installazione, la messa in servizio, l’esercizio e la manutenzione degli avvisatori acustici e luminosi di allarme incendio”), introduce un concetto importante che è quello del Fire Primary Warning Device, dispositivo primario per la segnalazione dell'incendio a cui è demandata la funzione di segnalare un pericolo di incendio agli occupanti ed eventualmente di avviare una possibile evacuazione dell’edificio tramite la propria segnalazione acustica e/o vocale e/o ottica.

Con Primary Warning si intende il tipo di allerta: suono, luce, voce, mentre con Primary Warning Device si intende il mezzo con cui viene divulgato l’allarme dispositivo acustico (per il suono), dispositivo VAD (per la luce) e dispositivo EVAC (per la voce).

Il piano di gestione delle emergenze e la valutazione dei rischi consentono, al progettista, di determinare quale sarà il dispositivo a cui demandare la funzione di Fire Primary Warning Device; ovvero di determinare se il sistema EVAC costituisce l’unico sistema di allarme, oppure integra avvisatori ottici e sirene.

Progettare un sistema di allarme vocale per scopi d’emergenza

Un sistema di allarme vocale per scopi d’emergenza (Sound System for Emergency Porpuses, s.s.e.p.) deve esser progettato, installato, messo in servizio, sottoposto a manutenzione e messo in servizio in conformità ai requisiti della parte 4 della ISO 7240.

La progettazione deve anche tener conto dei requisiti nazionali che mettono altre limitazioni alla progettazione, come:

1. Dimensioni massime delle zone di altoparlanti d’emergenza;
2. Requisiti delle interfacce con un sistema fisso di rivelazione incendio;  
3. Impianti in atmosfere esplosive.

La documentazione necessaria a progettare un S.S.E.P.

Il progettista deve avere accesso alla documentazione necessaria per progettare l’s.s.e.p in conformità a quanto previsto dalla norma ISO7240 (5.3.2.1).
La documentazione deve esser completa di:

1) Planimetria dell’edificio;
2) Relazione acustica che comprenda:

a. Mappatura delle aree acusticamente separate (Acoustically distinguishable area, a.d.a.) per ogni zona di altoparlanti d’emergenza;
b. Tempo di riverberazione previsto o misurato in ogni area almeno nelle bande di ottava 500Hz e 2kHz;
c. Livello di rumore ambientale in ogni area.

3) Descrizione del pericolo;
4) Descrizione delle condizioni ambientali (temperatura, atmosfere corrosive, influenze elettromagnetiche, etc.);
5) Descrizione dell’ambiente dove sono installate le apparecchiature;
6) Piano di gestione delle emergenze:

a. Destinazione d’uso dell’edificio o della struttura;
b. Numero degli occupanti e cambiamenti dei livelli di occupazione;
c. Tempo richiesto per evacuare l’edificio o la struttura;
d. Necessità di un segnale di allerta assieme a quello di evacuazione;
e. Evacuazione in fasi (altezza maggiore di 25m);
f. Necessità di messaggi vocali preregistrati e loro specificazione (es. lingua);
g. Categoria delle apparecchiature di controllo e segnalazione del sistema di allarme vocale( Sund System Control and Indicating Equipment, s.s.c.i.e);
h. Posizione delle apparecchiature;
i. Informazioni sulla zona di evacuazione;
j. Limiti fisici di ogni zona di emergenza;
k. Accesso all’s.s.e.p. (ruoli e livello di accesso delle persone competenti coinvolte nella gestione dell’emergenza etc.)

Le quattro categorie di sistemi EVAC 

Facendo riferimento alla strategia di evacuazione, all’analisi dei rischi ed al livello di competenze del personale, la norma ISO7240-19 prevede quattro diverse categorie di sistemi EVAC. Le categorie rimandano al grado di controllo manuale richiesto e dovrebbero essere appropriate al rischio e alla disponibilità di personale addestrato in grado di far funzionare il sistema di evacuazione. Un sistema di categoria più alta non è necessariamente più efficace di un sistema di categoria più bassa se i controlli manuali sono utilizzati in modo inappropriato.

Il sistema EVAC di Categoria 1

Il sistema EVAC deve funzionare in maniera automatica in conformità ad una serie di regole programmate anticipatamente. I messaggi sono preregistrati e vengono riprodotti solo su comando proveniente dalla centrale di rivelazione incendio.

Il sistema EVAC di Categoria 2

Oltre a quanto previsto nella categoria 1, questa categoria offre la funzione di diffondere messaggi dal vivo all’intero sistema s.s.e.p. mediante un microfono posizionato in un punto di controllo.

Il sistema EVAC di Categoria 3

Oltre alle funzioni delle prime due categorie, questa prevede la possibilità  da parte del personale competente di trasmettere messaggi vocali tramite postazione microfonica ad una o più zone di emergenza. Questa categoria permette inoltre il controllo dell’evacuazione in quanto un piano di evacuazione automatico può risultare, in alcuni casi, non appropriato. Un sistema di categoria 3 permette al personale di avere il controllo dell’evacuazione intervenendo solo in determinate aree.

Il sistema EVAC di Categoria 4

In aggiunta alle caratteristiche delle categorie precedenti, un sistema di categoria 4 offre la possibilità di selezionare ed inviare i messaggi preregistrati di emergenza in determinate zone o gruppi di zone. In questa categoria è prevista la possibilità di includere ed escludere la trasmissione di messaggi di emergenza diffusi automaticamente dalla centrale di rivelazione incendi e di visualizzarne lo stato in tempo reale. Questa categoria permette al personale competente di implementare il controllo dell’evacuazione ad un livello più elevato rispetto alla categoria 3 così da poter affrontare situazioni di evacuazione anche complesse. 

Considerando che i messaggi trasmessi da un sistema EVAC devono essere non solo udibili ma anche intelligibili; è quindi necessario ricorrere ad un’analisi acustica che possa ridurre al minimo le zone d’ombra (quelle aree in cui si ha un insufficiente livello di pressione sonora acustica diretta, associato ad una carenza di intellegibilità); questo può accadere sia per un insufficiente numero di diffusori impiegati, sia per il loro non perfetto posizionamento. Per quanto riguarda la pressione sonora, la norma prevede che in tutte le posizioni dove i segnali d’allarme sono trasmessi, il livello di pressione sonora debba essere maggiore di almeno 10 dB rispetto al livello del rumore ambientale, in un arco di tempo di 60s e non deve essere inferiore di 65dB, né maggiore di 105dBA nella posizione degli ascoltatori. I segnali acustici d’allarme destinati a svegliare gli occupanti che dormono, devono avere un livello minimo di pressione sonora di 75dBA alla testata del letto (con porte chiuse).

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Come valutare l’intelligibilità del parlato

La norma definisce anche i requisiti minimi ragionevoli di intellegibilità del parlato che riguardano il rumore ambientale e il tempo di riverbero (tempo che il suono impiega per diminuire di 60dB dopo che la sorgente sonora ha cessato di emettere).

Il metodo più preciso, attualmente disponibile per valutare l’intelligibilità di un messaggio è lo STI (Speech Transmission Index), che rileva l’indice di trasmissione del parlato attraverso la misura della funzione di trasferimento della modulazione (MTF – Modulation Transfer Function), impiegando un segnale di test con caratteristiche di livello e direttività simili a quelle della voce umana. Le caratteristiche acustiche dell’ambiente e il rumore di fondo determinano la riduzione della funzione MTF del segnale di test, dalla sua emissione alla sua ricezione. Lo STI indica sostanzialmente di quanto si degrada il segnale a causa delle riflessioni e del rumore di fondo.

Quando capita di dover valutare l’intelligibilità del parlato in ambienti riverberanti o rumorosi, è conveniente utilizzare una nuova variante del metodo denominata STIPA (Speech Transmission Index Public Address).

I valori restituiti dal metodo STI o STIPA sono compresi tra 0 (intellegibilità nulla) e 1 (intellegibilità totale). Il valore medio richiesto dalla norma STI/STIPA è uguale a 0,5 (con minimi accettabili di 0,45).

I rilievi dei suddetti valori, devono essere eseguiti su punti di misura. I punti di misura devono essere scelti  secondo i seguenti criteri:

• il numero di punti di misura dipende dalla superficie degli ambienti
  • meno di 25 mq: 1 punto
  • tra 25 e 100 mq : 3 punti
  • tra 100 e 500 mq: 6 punti
  • tra 500 e 1500 mq: 10 punti
  • tra 1500 e 2500 mq: 15 punti
  • oltre 2500 mq : 15 punti ogni 2500 mq
• la distanza tra i punti di misura non deve essere maggiore di 12 m;
• i punti di misura devono essere distribuiti equamente nell’area sottoposta a misura;
• non più di un terzo dei punti deve essere posto sull’asse del diffusore.;
• se non diversamente specificato, l’altezza dei punti dev’esser a 1,2m sopra al pavimento per le posizioni sedute e a 1,6m per le posizioni in piedi.

Tuttavia la norma di sistema UNI ISO7420-19 prevede (metodo prescrittivo) che in aree acusticamente semplici (uffici, camere d’albergo, etc.), dove il tempo di riverberazione medio non è maggiore di 1,3s e il livello di rumore ambientale di riferimento è minore di 65dBA, è sufficiente avere un livello di pressione sonora dei messaggi vocali maggiore di 75dBA (misurato su un periodo di almeno 10s) e posizionare gli altoparlanti rispettando le seguenti regole:

• la distanza fra gli interassi sia ≤ a 6m per altoparlanti unidirezionali e ≤ a 12m se bidirezionali;
• la distanza priva di ostacoli, fra un altoparlante e ogni ascoltatore deve essere ≤ a 6m per altoparlanti unidirezionali e ≤ a 12m se bidirezionali.

Quando si calcola la distanza tra gli altoparlanti e gli ascoltatori si deve considerare che l’ascoltatore rispetto al pavimento si trova a 1,2m se seduto e 1,6m se in piedi.

Se richiesto dal piano di gestione delle emergenze, l’s.s.e.p. può essere diviso in più zone di altoparlanti d’emergenza e non è necessario che quest’ultime siano le stesse delle altre zone, per esempio zone di rivelazione incendi.

Nel definire le zone di altoparlanti d’emergenza si utilizzano i seguenti criteri:

• L’intellegibilità dei messaggi trasmessi in una zona non deve esser ridotta al di sotto del requisito del punto 5.7 dalla trasmissione di messaggi in altre zone o da più di una sorgente;
• Una singola zona di rivelazione incendio non deve contenere più di una zona di altoparlanti di emergenza.

Per l’uso non d’emergenza una zona di altoparlanti d’emergenza può esser suddivisa in zone più piccole. 

L’s.s.e.p. deve quindi permettere la trasmissione di informazioni intellegibili in una o più zone di altoparlanti d’emergenza e deve soddisfare i seguenti criteri:

• Quando è attivato, il sistema deve disattivare funzioni non collegate ad una condizione di allarme;
  Dove è attuata un’evacuazione per fasi, le trasmissioni, che non siano d’emergenza, possono continuare nelle zone di altoparlanti di emergenza non interessate in quel momento dalla fase di evacuazione;
• Tutti i messaggi devono essere pianificati anticipatamente: essere brevi, chiari, non ambigui;
  L’ordine di priorità nella distribuzione dei messaggi deve essere basato su:
  • Allerta: situazione pericolosa che potrebbe richiedere un avviso di imminente evacuazione;
  • Evacuazione: situazione di pericolo che prevede l’allontanamento dalla zona.

Se in un s.s.e.p. viene utilizzato il segnale di allerta, questo deve continuare ad essere emesso fino al controllo manuale. Se il controllo dell’impianto non avviene in un tempo previsto e comunque non oltre i 10 minuti, deve essere attivato il segnale di evacuazione.

Qualora il piano di gestione richieda l’immediata evacuazione il sistema deve esser configurato per tale scopo. 

Per concludere, una progettazione accurata deve necessariamente ricorrere a simulazioni acustiche al computer per le situazioni più critiche e difficili, al fine di poter valutare a priori il risultato finale dell’installazione, così da evitare zone con pressione sonora ed intellegibilità insufficienti.