Grenzwerte EMVU

EMVU = Elektromagnetische Umweltverträglichkeit

EMVU

• Die EMVU befasst sich mit den Wechselwirkungen der elektromagnetischen Strahlen und dem Menschen

• Dabei haben hochfrequente und niederfrequente Felder unterschiedliche biologische Wechselwirkungen zur Folge

• Außerdem muss zwischen E-Feld und Magnet-Feld unterschieden werden

(Wechsel-) Wirkung E-Felder

• Ladungstrennung im menschlichen Körper

Elektrostatische Aufladung

• Wechselfelder bewirken sich ändernde Ladungsträgerbewegung

Entstehung eines kontinuierlichen Wechselstromes

(Wechsel-) Wirkung E-Felder

• Statische Felder bewirken räumliche Trennung von unterschiedlich geladenen Ionen in den Körperzellen

• Wassermoleküle (Dipole) werden ausgerichtet

im menschlichen Körper wechseln Wassermoleküle ständig ihre Ausrichtung (E-Wechselfelder)

Wärmebildung durch Reibung

Beispiel

• Elektrische Feldstärke im Kopfbereich eines Menschen und durch Influenz hervorgerufene Stromdichten in einem vertikalen elektrischen 50 Hz-Feld von der ungestörten Feldstärke 10 kV/m bei idealer Erdung des Körpers

(Wechsel-) Wirkung Magnetfelder

• Ausrichtung magn. Dipole

• Ansprechen der quantenmechanischen Atomeigenschaften, dem Kernspin

• Kraftwirkung auf bewegte Ladungen, die Lorenzkraft

• Magnetische Wechselfelder Induzieren Wechselstrom im Körper, Amplitude abhängig von der Frequenz

Grenzwerte

• Zwei Arten von Grenzwerten

1.Basisgrenzwerte

2.Abgeleitete Grenzwerte

• Die Basisgrenzwerte orientieren sich an die Geschehnisse im Körper, d.h. die elektrischen Ströme im Körper bzw. die Temperaturerhöhung im Körper hervorgerufen durch äußere Felder

Beispiel: Grenzwerte für Körperstromdichten

bei Effekten an erregbaren Zellen

Wir halten Fest:

• Basisgrenzwerte beruhen auf Schwellenwerte der im Gewebe wirksamen Einflussgrößen

• Wirksame physikalische Größen sind: Stromdichte [mA/m² oder SAR in W/kg] im

Gewebe• Messtechnische Überprüfung der

Basisgrenzwerte ist in der Regel nicht möglich.

Basisgrenzwerte für elektrische, magnetische und

elektromagnetische Felder von 0 Hz bis 300 GHz

Abgeleitete Grenzwerte

• Sind Größen, die in der Luft (Außerhalb des Menschen) messbar sind

• Messbare Größen sind: elektrische Feldstärke [V/m], magnetische Flussdichte [T oder Vs/m²] und die Leistungsflussdichte [W/m²]

• Einhaltung der abgeleiteten Grenzwerte entspricht auch eine Einhaltung der Basisgrenzwerte

Richtlinien

• BImSchG bzw. 26.BImSchVVerordnung über elektomagnetische

FelderAnwendungsbereich:• Gewerblich oder wirtschaftlich genutzte

HochfrequenzanlagenSendeleistung > 10W EIRP (äquivalente

isotrope Strahlungsleistung)Frequenzbereich 10MHz - 300GHz

Anwendungsbereich 26.BImSchV

• Niederfrequenzanlagen: ortfeste Anlagen zur Umspannung und Fortleitung von Elektrizität

Freileitungen und Erdkabel mit einer Frequenz von 50Hz und Spannung > 1000V

Bahnstromfern- und Oberleitungen inkl. der Umspann- und Schaltanlagen mit f =16 2/3 Hz oder 50Hz

Elektroumspannanlagen inkl. der Schaltfelder mit f =50Hz und Spannung > 1000V

Abgeleitete Grenzwerte 26.BImSchV

• Für Frequenzen ab 10MHz sind die angegebenen Werte quadratisch gemittelt (Effektivwerte), über 6-min-Intervalle

• Bei gepulsten em-Felder darf der Spitzenwert das 32-fache der Grenzwerte nicht überschreiten

Grenzwerte für Hochfrequenzanlagen

gemäß 26. BImSchV

Abgeleitete Grenzwerte 26.BImSchV

• NF-Bereich: Grenzwerte sind Effektivwerte der elektr. Feldstärke bzw. der magn. Flussdichte

• Beobachtungszeitraum von einem Tag• Zulässige Grenzwertüberschreitungen von

100% für max. 1,2h/Tag (5% von einem Tag) und

• Kleinräumige Überschreitungen von max. 100% außerhalb von Gebäuden

• Überschreitungen in der Nähe von Wohnungen, Schulen usw. sind nicht zulässig

Grenzwerte für Niederfrequenzanlagen

gemäß 26. BImSchV

Fazit: 26.BImSchV

• Erhebliche Einschränkung der Anwendungsbereiche im HF- und NF-Bereich:

militärische Anlagen, BOS-Dienste (Polizei, Feuerwehr…), Sendeanlagen im Eigentum der Landesrundfunkanstalten und Amateurfunkanlagen im HF-Bereich und

Niederfrequenzanlagen< 1000V

sowie mobile Geräte( Handys)

Fallen nicht in die 26.BImSchV

SAR

• Spezifische Absorptionsrate in W/kg• Maß für die absorbierte Leistung im Körper und

Basisgröße für die Beurteilung der thermischen Wirkung von Hochfrequenzstrahlung

• SAR-Werte werden über 10g Gewebemasse gemittelt (bei Teilkörper-SAR auch über 1g)

• SAR-Wert für die Allgemeinbevölkerung: 0,08 W/kg Ganzkörperexposition und 2 W/kg Teilkörperexposition

Durchschnittliche Absorptionsrate bei einer Leistungsflussdichte von 10 W/m²

Wirkungen verschiedener Ganzkörper-SAR-Werte bei einem erwachsenen

Menschen

Exposition des Menschen durch die hochfrequenten elektromagnetischen Felder

eines Handys • Ziel: Temperaturerhöhung

kleiner als 1°C kann mit einer

Teilkörper-SAR von 10 W/kg

immer erreicht werden.

• Grenzwert bei 2 W/kg

Formeln SAR

2JSAR

dt

dTcSAR i

ESAR Feldstärke im Gewebe:

Stromdichte im Gewebe:

Temperaturerhöhung : im Gewebe

Zusatz: DIN VDE 0848

DIN VDE 0848 Teil 2

• Schutz von Personen im Frequenzbereich von 30kHz bis 300GHz

gilt für magnetische, elektrische und elektromagnetische Felder

Unterscheidung zw. mittelbaren und unmittelbaren Gefährdungen

Einteilung des Gefährdungspotenzials in zwei Expositionsbereiche

DIN VDE 0848 Teil 2

• Expositionsbereich 1kontrollierte Bereiche, z.B. Betriebsstättenallg. zugängliche Bereiche: Aufenthalt aufgrund

Betriebsweise bis max. 6h/Tag• Expositionsbereich 2allg. Bereiche mit Aufenthalt > 6h/Tagz.B. Gebiete mit Wohn- und

Gesellschaftsbauten, Wohngrundstücke, Sport-, Freizeit- und Erholungsanlagen und Arbeitsstätten in denen eine Felderzeugung nicht erwartet wird

Grenzwerte Expositionsbereich 1

1

10

100

1000

10000

0,03

0,07 0,1 1 5 9 50 250

500

1500

2000

0

3000

0

f in MHz

0,1

1

10

100

1000

Effektivwert der Elektr.Ersatzfeldstärke [V/m]

Effektivwert dermagnetischenErsatzfeldstärke [A/m]

Grenzwerte Expositionsbereich 2

1

10

100

1000

0,03

0,08 0,3 2 7 30 200

400,

1

1500

5000

0

f in MHz

0,01

0,1

1

10

100Effektivwerte derelektrischenErsatzfeldstärke[V/m]

Effektivwerte dermagnetischenErsatzfeldstärke[A/m]

Grenzwerte NF (Expositionsber. 1)Dauerexposition

1

10

100

0

0,6 10

25

35,5

3

60

100

1000

15000

30000

f in Hz

0,01

0,1

1

10

100

Effektivwert derelekt.Ersatzfeldstärke[kV/]

Effektivwerte dermagn.Ersatzflussdichte[mT]

Grenzwerte NF (Expositionsber. 2)Dauerexposition

05

10152025

f in Hz

0510152025

Effektivwertder elektr.Ersatzfeldstärke [kV/m]

Effektivwertder magn.Ersatzfeldstärke [mT]

Quellen:

• EMVU Messtechnik, Vieweg, Dr. Paul Weiß• EMV und EMVU nach Inkrafttreten der

gesetzlichen Bestimmungen, VDE-Verlag, Dr. –Ing. Klaus Scheibe

• Exposition durch Handys in realen Situationen, Dr.-Ing. F.M. Landstorfer

• 26.BImSchV, Vorschriftensammlung der staatlichen Gewerbeaufsicht Baden-Württemberg

• Wikipedia, freie Enzyklopädie • http://www.emf-portal.de