grenzwerte emvu emvu = elektromagnetische umweltverträglichkeit
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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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