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Grenzwerte EMVU

EMVU = Elektromagnetische Umweltverträglichkeit

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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

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(Wechsel-) Wirkung E-Felder

• Ladungstrennung im menschlichen Körper

Elektrostatische Aufladung

• Wechselfelder bewirken sich ändernde Ladungsträgerbewegung

Entstehung eines kontinuierlichen Wechselstromes

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(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

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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

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(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

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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

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Beispiel: Grenzwerte für Körperstromdichten

bei Effekten an erregbaren Zellen

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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.

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Basisgrenzwerte für elektrische, magnetische und

elektromagnetische Felder von 0 Hz bis 300 GHz

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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

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Richtlinien

• BImSchG bzw. 26.BImSchVVerordnung über elektomagnetische

FelderAnwendungsbereich:• Gewerblich oder wirtschaftlich genutzte

HochfrequenzanlagenSendeleistung > 10W EIRP (äquivalente

isotrope Strahlungsleistung)Frequenzbereich 10MHz - 300GHz

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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

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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

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Grenzwerte für Hochfrequenzanlagen

gemäß 26. BImSchV

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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

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Grenzwerte für Niederfrequenzanlagen

gemäß 26. BImSchV

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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

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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

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Durchschnittliche Absorptionsrate bei einer Leistungsflussdichte von 10 W/m²

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Wirkungen verschiedener Ganzkörper-SAR-Werte bei einem erwachsenen

Menschen

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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

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Formeln SAR

2JSAR

dt

dTcSAR i

ESAR Feldstärke im Gewebe:

Stromdichte im Gewebe:

Temperaturerhöhung : im Gewebe

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Zusatz: DIN VDE 0848

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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

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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

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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]

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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]

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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]

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Grenzwerte NF (Expositionsber. 2)Dauerexposition

05

10152025

f in Hz

0510152025

Effektivwertder elektr.Ersatzfeldstärke [kV/m]

Effektivwertder magn.Ersatzfeldstärke [mT]

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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

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