DE19549574C2

DE19549574C2 - Device for shielding passenger cells, living and working areas against high-frequency electromagnetic fields

Info

Publication number: DE19549574C2
Application number: DE19549574A
Authority: DE
Inventors: Annemarie Feldmann; Mark Ziegele
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 2002-09-05
Anticipated expiration: 2015-06-24
Also published as: DE19522810C2; DE19522810A1

Abstract

Abschirmungen gegen hochfrequente elektromagnetische Felder nach dem Stand der Technik haben keine planmäßigen Vorrichtungen, die Felder mit Frequenzen kleiner als 28 kHz (Sferics) durchlassen. Hierfür sind Tiefpassfilter notwendig, die durch hochpermeable Blechstreifen realisiert werden, die durch die Abschirmung hindurchreichen. Die Felder, die natürlicherweise in der Umwelt vorhanden sind, können auf der abgeschirmten Seite erzeugt werden.Shielding against high-frequency electromagnetic fields according to the prior art have no planned devices that allow fields with frequencies below 28 kHz (Sferics). This requires low-pass filters, which are implemented using highly permeable metal strips that extend through the shield. The fields that are naturally present in the environment can be generated on the shielded side.

Description

State of the art with sites

Zu Patentanspruch 1: GB 2 234 636 A behandelt eine Vorrichtung zur Abschirmung von z. B. Arbeitsbereichen gegen hochfrequente elektromagnetische Felder. Die Kabine besteht aus einer Rahmenkonstruktion mit Bauplatten, in denen ein Metalldrahtgitter angeordnet ist. Anforderungen an die Absorption der Bauplatten werden jedoch nicht gestellt. Es werden auch keine Anforderungen an die Filtereigenschaften der Abschirmung gestellt.Regarding claim 1: GB 2 234 636 A deals with one Device for shielding z. B. workspaces against high-frequency electromagnetic fields. The cabin consists of a frame construction with building boards, in which a metal wire mesh is arranged. conditions to the absorption of the building boards, however, are not posed. There are also no requirements for the Shielding filter properties provided.

Zu Patentanspruch 2: Ein zur Anmeldung relevanter Stand der Technik konnte nicht gefunden werden.Regarding claim 2: A status of the relevant for registration Technology could not be found.

problem

Flächige Abschirmungen gegen hochfrequente elektromagnetische Felder nach dem Stand der Technik können z. B. ein Blech aus Kupfer oder Eisen sein. Beispiele dafür sind in dem Lehrbuch Habiger, Ernst (Hrsg.), Handbuch elektromagnetische Verträglichkeit: Grundlagen, Maßnahmen, Systemgestaltung, 2. Aufl. Verlag Technik, München 1992, zu finden. Dort werden auch die Werte der Schirmdämpfung bei unterschiedlichen Metallen, Blechdicken und Frequenzen angegeben. Allen diesen Ausführungen ist gemeinsam, daß sie keine Vorrichtungen aufweisen, die Felder mit Frequenzen kleiner als 28 kHz (Sferics) in technisch gewollter Anordnung durchlassen. Für Abschirmungen von Räumen für den dauernden Aufenthalt ist dies aber notwendig, weil Sferics für die Regeneration von kollagenen Stützgeweben erforderlich sind. Ihre Abschirmung ist außerdem Ursache des Sick Building Syndroms (SBS), da Sferics zu einer Senkung des Blut-pH-Wertes um etwa 0,18 führen, was gesundheitlich große Auswirkungen hat.Flat shielding against high-frequency State-of-the-art electromagnetic fields can e.g. B. be a sheet of copper or iron. Examples for that are in the textbook Habiger, Ernst (ed.), manual electromagnetic compatibility: basics, measures, System design, 2nd edition Verlag Technik, Munich 1992, zu Find. There are also the values of the shielding attenuation different metals, sheet thicknesses and frequencies specified. All of these statements have in common that they have no devices that have fields with frequencies less than 28 kHz (Sferics) in technically wanted Allow arrangement. For shielding rooms for the permanent stay this is necessary because of Sferics for the regeneration of collagen support tissues required are. Their shielding is also the cause of Sick Building Syndrome (SBS) because Sferics has become one Reducing the blood pH by about 0.18 what has major health effects.

Für die Abschirmung von hochfrequenten Fernfeldern sind größflächige Abschirmungen auf der Dachdecke oder den Hauswänden vorzunehmen. Für diese großflächigen Abschirmungen gibt es technische Lösungen, wenngleich sie in technischer und preislicher Hinsicht noch nicht befriedigen. For shielding high-frequency far fields large shields on the roof or the To make house walls. For this large area Shielding has technical solutions, although it does not in technical and price terms yet to satisfy.

Für die Konstruktion nach dem Absorptions-Reflexionsprinzip sollen Dämpfungen von -20 dB und Frequenzen größer 1 MHz erreichbar sein. Für Frequenzen darunter ist die Abschirmwirkung nach dem Stand der Technik für absorptiv wirkende Konstruktionen - z. B. 5 mm dicke Ferritplatten - gering.For construction based on the absorption-reflection principle attenuations of -20 dB and frequencies greater than 1 MHz be available. For frequencies below that Shielding effect according to the state of the art for absorptive acting constructions - e.g. B. 5 mm thick ferrite plates - low.

Mit vollflächig angeordneten Blechen aus hochpermeablem Material in Verbindung mit reflexiv wirkenden Kupferblechen lassen sich hohe Dämpfungsmaße erreichen.With sheets of highly permeable arranged over the entire surface Material in connection with reflective copper sheets high damping dimensions can be achieved.

Beschichtungen, bei denen Kohlenstoff, Aluflitter, mit diesen gefüllte Kunststoffe, Wasser oder hydratgebundenes Wasser verwendet wird, haben bislang keine Bedeutung erlangt, da das Dämpfungsmaß für hochfrequente elektromagnetische Felder zu gering ist, um sie für Abschirmungen gebrauchen zu können.Coatings in which carbon, aluminum flakes, with filled plastics, water or hydrate bound So far, water is not used achieved because the damping measure for high-frequency electromagnetic fields is too low for them To be able to use shields.

Da absorptiv wirkende Konstruktionen mit Dämpfungsmaßen über -20 dB für die Bautechnik nicht verfügbar sind, könnten vorteilhaft Bleche und Metallbedampfungen verwendet werden, die ein hohes Reflexionsmaß haben. Für die Aufgabe der Abschirmung des Außenfeldes ist dies positiv. Für den Innenraum ist dies negativ, weil sich Resonanzen und Stehwellen ausbilden können. Die Lage der Resonanzen und ihre charakteristischen Werte können mit einfachen Mitteln berechnet werden. Für die Abschirmung von Aufenthaltsräumen können daher vollflächige Blechkonstruktionen nicht verwendet werden, sofern nicht Verstimmungen oder Dämpfungen erfolgen.Because absorptive structures with damping dimensions above -20 dB are not available for construction technology, could advantageously use sheet metal and metal vapor deposition that have a high degree of reflection. For the task the shielding of the outer field is positive. For the Interior this is negative because of resonances and Can form standing waves. The location of the resonances and their characteristic values can be achieved with simple means be calculated. For the screening of common rooms therefore cannot use full-surface sheet metal constructions can be used, provided that there is no upset or Damping takes place.

Funktionell sind diese Konstruktionen jedoch nicht in der Lage, elektrische oder magnetische Felder mit 50 oder 16 2/3 Hz selektiv abzuschirmen oder sonstige niederfrequente elektromagnetische Felder, wie zum Beispiel Sferics, durchzulassen.However, these constructions are not functional in the Location, electrical or magnetic fields with 50 or 16 Shield selectively 2/3 Hz or other low-frequency electromagnetic fields, such as Sferics, pass.

solution

Die Abschirmung hochfrequenter elektromagnetischer Felder gegen äußere, hochfrequente (Stör-)Felder erfolgt durch Konstruktionen nach dem Stand der Technik zur Reflexions- oder Reflexions-Absorptionsdämpfung (HFA).The shielding of high-frequency electromagnetic fields against external, high-frequency (interference) fields State-of-the-art constructions for reflection or reflection absorption loss (HFA).

In der flächigen Abschirmung (HFA) werden Schleusen für die Sferics angeordnet. Diese bestehen aus ferromagnetischen Blechen, die eine hohe Anfangspermeabilität aufweisen und durch die flächige Abschirmung hindurchreichen. Die Dichtung der Schnittkanten erfolgt nach den Grundsätzen der Abdichtung gegen hochfrequente Felder, wie sie in der EMV- Technik üblich sind. Zum Beispiel ist es üblich, das durchdringende Blech (BL) mit Ferritperlen zu umgeben, die die HF-Felder absorbieren. Da diese Lösung bautechnisch aufwendig ist, muß man versuchen, die Schicht (HFA) für niederfrequente Magnetfelder und elektromagnetische Felder möglichst durchlässig zu machen, um nur wenige Schleusen für niederfrequente elektromagnetische Felder anordnen zu müssen. In der Funktion handelt es sich um einen Tiefpaßfilter einer besonders einfachen konstruktiven Form.In the flat shielding (HFA) locks for the Sferics arranged. These consist of ferromagnetic Sheets that have a high initial permeability and reach through the flat shield. The The cutting edges are sealed according to the principles of Sealing against high-frequency fields, as used in EMC Technology are common. For example, it is common that penetrating sheet (BL) with ferrite beads to surround the absorb the RF fields. Because this solution is structural is expensive, you have to try the layer (HFA) for low frequency magnetic fields and electromagnetic fields to make it as permeable as possible so that there are only a few locks arrange for low frequency electromagnetic fields have to. The function is a Low pass filter of a particularly simple constructive form.

Damit sich im Innenraum keine resonanten Zustände aufbauen, muß der Innenraum bedämpft werden. Durch die Anordnung von hochfrequente elektromagnetische Felder absorbierenden Vorrichtungen im Innenraum oder auf der Innenfläche der Gesamtkonstruktion (ABS) werden Resonanzen vermieden.So that no resonant states build up in the interior, the interior must be dampened. By arranging absorbing high-frequency electromagnetic fields Devices inside or on the inside surface of the Overall construction (ABS) resonances are avoided.

Das absorbierende Material (ABS) auf der Innenseite der Schicht (HFA) braucht lediglich eine Absorptionsdämpfung von < 10-20 dB zu haben - also einen wesentlich kleineren Wert als das Schirmdämpfungsmaß, das < 40 dB sein sollte. Der Wert kann für den jeweiligen Fall berechnet werden. Dieser Wert wird durch verschiedene Stoffe und Stoffkombinationen bei bautechnisch akzeptabler Schichtdicke erreicht. Zum Beispiel bieten sich alle Baustoffe mit einem hohen Hydratwasseranteil an, wie zum Beispiel Gips. Erforderlich ist die Einbettung von kleinsten, leitfähigen Partikeln. Diese können aus Graphit, TiC, oder Metall bestehen. Kohlenstoffbeladene Schaumstoffe nach dem Stand der Technik kommen wegen der hohen Brandlast weniger in Betracht.The absorbent material (ABS) on the inside of the Layer (HFA) only needs absorption damping of <10-20 dB - so a much smaller one Value as the attenuation measure, which should be <40 dB. The value can be calculated for each case. This value is determined by different substances and Combinations of materials with a more technically acceptable Layer thickness reached. For example, everyone offers Building materials with a high hydrate water content, such as Example plaster. It is necessary to embed smallest, conductive particles. These can be made of graphite, TiC, or metal exist. Carbon-laden foams according to the state of the art because of the high fire load less considered.

Besonders vorteilhaft erscheinen deshalb Bauplatten, die aus einem Material bestehen, das möglichst viel Hydratwasser sowie einen möglichst niedrigen Anteil leitender, kleinstmöglicher Partikel enthält.Building boards that appear particularly advantageous therefore consist of a material that as much as possible Hydrate water and the lowest possible proportion contains conductive, smallest possible particles.

Die Schicht (HFA) kann z. B. die Bewehrung von Stahlbeton (20-35 dB Dämpfung) sein. Das Dämpfungsmaß kann im Einzelfall genau berechnet werden; oder
die metallbedampfte oder metallbeschichtete Fassade; oder
die Fassade aus Ganzmetall; oder
ein Metalldrahtgitter.The layer (HFA) can e.g. B. the reinforcement of reinforced concrete (20-35 dB attenuation). The degree of damping can be calculated precisely in individual cases; or
the metal-coated or metal-coated facade; or
the all-metal facade; or
a metal wire mesh.

Die technischen Regeln für die Herstellung der Schicht (HFA) sind zu beachten, insbesondere das Vermeiden von Löchern, Ritzen und dgl. Das hohe Reflexionsdämpfungsmaß von Metallfolien und Metalldrahtgittern (GIT) empfehlen diese Materialien für den baupraktischen Einsatz. Jedoch muß beachtet werden, daß eine auf der Rückseite der Bauplatte (BPL) angebrachte Metallfolie zu Reflexionen an Metallteilen der Baukonstruktion führen kann. Handelt es sich um einen Ziegelbau, ist diese Befürchtung gegenstandslos. Handelt es sich um einen Stahlbetonbau, treten zwischen den verschiedenen Gitterebenen Mehrfachreflexionen auf, wobei darauf zu achten ist, daß die höchste Reflexion an dem innersten Gitter auftritt. Daraus ergibt sich, daß es günstig ist, die Schicht (HFA) als Bauplatte (BPL) auszubilden, wobei folgender Schichtaufbau einzuhalten ist:
(Oberfläche in Richtung des Außenraums, von dem das Störfeld kommt)
Metallfolie oder Metalldrahtgitter (GIT) absorbierendes Material (ABS) auf der Innenseite der Schicht mit Absorptionsdämpfung typischerweise < 10-20 dB (Oberfläche des Innenraums)The technical rules for the production of the layer (HFA) must be observed, in particular the avoidance of holes, cracks and the like. The high reflectance attenuation of metal foils and metal wire grids (GIT) recommend these materials for practical use in construction. However, it must be noted that a metal foil attached to the back of the building board (BPL) can lead to reflections on metal parts of the building structure. If it is a brick building, this fear is irrelevant. If it is a reinforced concrete structure, multiple reflections occur between the different grating levels, taking care to ensure that the highest reflection occurs at the innermost grating. It follows from this that it is favorable to design the layer (HFA) as a building board (BPL), the following layer structure being observed:
(Surface in the direction of the outside space from which the interference field comes)
Metal foil or metal wire mesh (GIT) absorbent material (ABS) on the inside of the layer with absorption damping typically <10-20 dB (surface of the interior)

Das Reflexionsmaß und damit die Art des Gitters bzw. die Daten der Metallfolie, die Dicke und die Stoffeigenschaften des absorbierenden Materials (ABS) können - dies ist Stand der Technik - nach den Anforderungen des Baubiologen für den jeweiligen Standort bzw. die Feldbelastung berechnet werden.The reflectance and thus the type of grating or Data of the metal foil, the thickness and the material properties of the absorbent material (ABS) can - this is state technology - according to the requirements of the building biologist for calculated the respective location or the field load become.

benefits

Durch diese Vorrichtung können hochfrequente sowie technische, niederfrequente elektromagnetische Felder selektiv abgeschirmt werden. Die physikalische Wirkung der Vorrichtung ist ähnlich der eines Stahlbetongebäudes. Auch bei einem Stahlbetongebäude gibt es eine reflektierende Schicht (Stahlbewehrung) und eine absorbierende Schicht (Beton). Der Nachteil von Stahlbetongebäuden ist jedoch der, daß die Sferics um etwa 10-30 dB gedämpft werden. Dadurch wird bewirkt, daß der pH-Wert des Blutes bei Aufenthalt in Stahlbetongebäuden um etwa 0,18 steigt, was biologisch sehr schädlich ist. Außerdem werden die Sferics in ihrer Intensität so gemindert, daß sie auf Kollagen nicht mehr biologisch wirken können, was eine der Ursachen für Erkrankungen der Stützgewebe ist. Aus diesem Grunde ist es notwendig, in die Abschirmung Schleusen für elektromagnetische Felder mit Frequenzen kleiner als 28 kHz einzubauen.With this device, high-frequency as well technical, low-frequency electromagnetic fields be selectively shielded. The physical effect of Device is similar to that of a reinforced concrete building. Also in a reinforced concrete building there is a reflective one Layer (steel reinforcement) and an absorbent layer (Concrete). The disadvantage of reinforced concrete buildings, however, is that the Sferics are attenuated by about 10-30 dB. This causes the pH of the blood to rise Stay in reinforced concrete buildings increases by about 0.18 what is biologically very harmful. In addition, the Sferics reduced in intensity so that it is based on collagen can no longer act biologically, which is one of the causes for diseases of the supporting tissue. This is why it is necessary to lock in the shielding for electromagnetic fields with frequencies less than 28 kHz install.

Further configuration

Es ist möglich, die Vorrichtung nach Patentanspruch 1 mit solchen nach DE 195 22 810 A1 zu kombinierenIt is possible to use the device according to claim 1 to combine those according to DE 195 22 810 A1

Claim 2 problem

Trotz der Anwendung einer Lösung nach Patentanspruch 1 kann die Dämpfung der Sferics noch so groß sein, daß eine künstliche Erzeugung der Sferics und Felder des natürlichen und ungestörten Außenbereichs im geschirmten Innenraum angeraten ist. Despite the application of a solution according to claim 1 the attenuation of the sferics may be so great that one artificial generation of sferics and fields of natural and undisturbed outdoor area in the shielded interior is advised.

Bei massigen Stahlbetongebäuden und Gebäuden mit Metallfassade werden die natürlichen elektrischen Felder und elektromagnetische Felder (zum Beispiel die Sferics) weitgehend abgeschirmt (bis über -40 dB Schirmdämpfungsmaß). Dies verursacht eine Anhebung des pH- Wertes des Blutes und damit erhebliche Gesundheitsschäden. Sie werden unter anderem durch das Sick Building Syndrom (SBS) beschrieben.With massive reinforced concrete buildings and buildings with Metal facade become the natural electrical fields and electromagnetic fields (for example the Sferics) largely shielded (up to -40 dB Shielding capacity). This causes an increase in pH Value of the blood and thus considerable damage to health. They are caused, among other things, by the sick building syndrome (SBS).

solution

Die Frequenz der Schumannwellen bzw. der Sferics liegt zwischen 7 und 40 Hz bzw. im Bereich von 2-28 kHz. Durch die Anordnung zweier Schichten parallel zueinander, die jedoch elektrisch voneinander isoliert sind, kann man durch die eine Schicht (S1) Störfelder abschirmen, durch die andere Schicht (S2) die erwünschten Felder oder ihnen ähnliche oder biologisch äquivalente Felder erzeugen.The frequency of the Schumann waves or Sferics is between 7 and 40 Hz or in the range of 2-28 kHz. By the arrangement of two layers parallel to each other, the however, are electrically isolated from one another by which shield a layer (S1) of interference fields through which other layer (S2) the desired fields or them generate similar or biologically equivalent fields.

Mit Computerunterstützung lassen sich die benötigten Werte für Spannung und Strom errechnen, um die Felder zu erzeugen, die für den jeweiligen Anwendungszweck erwünscht sind (zum Beispiel Schönwetterfelder in Büroarbeitsbereichen).The required values can be obtained with computer support for voltage and current to calculate the fields generate the desired for the respective application are (for example, fair weather fields in Office work areas).

Die Werte der Frequenz, der elektrischen und magnetischen Feldstärke der von der Schicht (S2) abgestrahlten Felder können durch einen programmgesteuerten Computer ermittelt werden, vornehmlich in Abhängigkeit der gemessenen Werte der Felder im ungestörten Außenbereich oder der gemessenen Feldwerten im Einflußbereich der erzeugten Felder.The values of frequency, electrical and magnetic Field strength of the fields emitted by the layer (S2) can be determined by a program-controlled computer mainly depending on the measured values the fields in the undisturbed outdoor area or the measured Field values in the sphere of influence of the generated fields.

benefits

Die Erzeugung von natürlichen elektromagnetischen Feldern in Wohn- und Arbeitsbereichen, die von den natürlichen elektromagnetischen Feldern nicht ausreichend erreicht werden, ist aus gesundheitlicher Sicht erwünscht.The generation of natural electromagnetic fields in living and working areas that are influenced by the natural electromagnetic fields not sufficiently achieved is desirable from a health point of view.

Description of an embodiment of claim 1

Siehe Fig. 1 und Fig. 2See FIG. 1 and FIG. 2

Meaning of the designations

(BL) Blechstreifen aus einer Eisen-Nickel-Legierung, die eine sehr hohe Anfangspermeabilität aufweist.
Größenordnung: 5000-35000.
(HFA) Flächige Abschirmung gegen hochfrequente elektromagnetische Felder.
(GIT) Flächige Abschirmung gegen hochfrequente elektromagnetische Felder durch Metallfolie oder Metalldrahtgitter.
(ABS) Hochfrequente elektromagnetische Felder absorbierende Vorrichtung im Innenraum oder auf der Innenseite der Gesamtkonstruktion zur Vermeidung von Resonanzen.(BL) Iron-nickel alloy sheet strips, which have a very high initial permeability.
Magnitude: 5000-35000.
(HFA) Flat shielding against high-frequency electromagnetic fields.
(GIT) Flat shielding against high-frequency electromagnetic fields through metal foil or metal wire mesh.
(ABS) High-frequency electromagnetic field absorbing device in the interior or on the inside of the overall structure to avoid resonance.

Mit dieser Anordnung kann die Aufgabe gelöst werden, die Fassade eines Hauses aus Stahlbeton oder eines Hauses mit Metallfassade für Sferics durchlässig zu machen, so daß das Sick Building Syndrom vermieden wird.With this arrangement, the task can be solved Facade of a reinforced concrete house or a house with To make metal facade permeable to Sferics, so that Sick Building Syndrome is avoided.

Description of an embodiment of claim 2

Siehe Fig. 3
(ISO) Isolator.
(S1) Schicht (HFA) nach dem Stand der Technik.
(S2) Eine durch DE 195 22 810 A1 gekennzeichnete oder eine andere, beliebige elektrisch leitfähige Schicht.
(EMF1) Elektromagnetisches Feld des Außenbereiches.
(EMF2) Elektromagnetisches Feld des Innenbereiches.
(QU) Programmgesteuerte Quelle für elektrische Energie.
(MEF) Meßaufnehmer für elektrische Felder.See Figure 3
(ISO) isolator.
(S1) layer (HFA) according to the prior art.
(S2) A layer characterized by DE 195 22 810 A1 or any other electrically conductive layer.
(EMF1) Electromagnetic field of the outside area.
(EMF2) Electromagnetic field of the interior.
(QU) Programmable source of electrical energy.
(MEF) Sensor for electrical fields.

Mit dieser Anordnung kann die Aufgabe gelöst werden, bei Menschen, deren Metabolismus (z. B. die Geschwindigkeit der Bildung von ATP) gestört ist, wie zum Beispiel bei Krebspatienten, diesen anzuregen und dadurch zu normalisieren, daß deren Aufenthaltsräume mit der dargestellten Anordnung ausgekleidet werden.With this arrangement, the task can be solved at People whose metabolism (e.g. the speed of Formation of ATP) is disturbed, such as in Cancer patients to stimulate them and thereby normalize that their lounges with the shown arrangement are lined.

Claims

1. Device for shielding passenger cells, living and working areas against high-frequency electromagnetic fields, characterized in that
a metal foil or a metal wire mesh (GIT) rests on the surface of a building board facing the interference field,
absorbent material (ABS) lies on the surface of the building board facing the room or the building board consists of this material as a structural load-bearing element, the absorbent material (ABS) has an absorption loss of 3-20 dB,
and strips (BL) of ferromagnetic sheet metal with a high initial permeability extend through the metal wire mesh (GIT), the building board and the absorbent material (ABS).

2. Device for shielding passenger cells, living and working areas against high-frequency electromagnetic fields, characterized in that
a first layer (S1) has a highly effective, flat shield against electromagnetic fields,
a second layer (S2) is an electrical conductor,
both layers (S1, S2) are separated by an electrical insulator (ISO),
and the second layer (S2) is connected to a source (QU) for electrical energy,
the source (QU) generating voltage and current in such a way
that the values of the fields emitted by the layer (S2) correspond in terms of frequency, electrical and magnetic field strength to those in the undisturbed outside world or are similar.