工業(yè)與民用智能建筑電磁兼容性設計標準及對人體設備設施的防護

1、工業(yè)與民用智能建筑電磁兼容性設計標準及對人體、設備、設施的防護主要介紹了電磁干擾及其對人體的危害，針 對 干 擾源、傳播途徑及干擾對象，根據(jù)電磁兼容性要求提出了工 業(yè)與民用智能建筑及家用電器設備電磁防護安全標準、安 全值及其計算等。5)信號發(fā)射設備。如電視信號塔、移動通信基站、尋呼臺基站和 FM 廣播等。6)傳 輸 線 路。 電 氣 化 鐵 路、 高 壓 輸電線路等。2. 電磁輻射頻率范圍及波長我國在 1990 年出臺了 微波和超短波 通信設備輻射安全要求 國家標準，對 不 同頻段的無線電頻率波道配置進行了相應的 規(guī)劃，以便對各種無線 電 臺 ( 站) 設 置 請 求進行頻率指配。各類無線電發(fā)

2、射設備和電 磁輻射裝置必須符合國家相關技術指標要 求。任何電磁輻射設備的設置使用，同時還 必須符合電磁輻射防護規(guī)定的國家標準，使 電磁輻射對人體的影響減到最小。根據(jù) 中華人民共和國無線電頻率劃 分規(guī)定:王曉暉 / 華通置業(yè)有限公司 段震寰 / 中國航天建筑設計研究院 ( 集團)劉三久 / 北京天海航天電子科技有限公司隨著無線電傳播技術的迅速發(fā)展，無線電波在空間傳播中造成的電磁環(huán)境 復雜、電磁頻譜資源的占用及電磁干擾 嚴重等問題接踵而至。在電子、電力和通信產(chǎn)業(yè)中電磁兼容問題也異常突出， 在 輸 電 線 路、計 算 機、移 動 電 話、電 視、微波爐和其他電器設備中存在電磁 干擾，其輻射對人體與環(huán)

3、境造成了潛在 的不良影響。在日常生活中，與電磁波的接觸無處不在，不可避免地受到電磁 波的輻射。1)相 應 廣 播 使用的主要是中波和短 無線電波與電磁輻射波，頻率為 0. 1 30 MHz，相應波長為 10 3 000 m。1. 電磁輻射源電磁波向空中發(fā)射或泄漏的現(xiàn)象叫 電磁輻射，過量的電磁輻射就造成了電磁污染。目前電磁輻射的來源主要來自以下幾個方面:2)將頻率為 30 300 MHz，相應波長為 1 10 m 范圍內(nèi)的電磁波定義為超短波。3) 毫 米 波、厘米波和分米波又 統(tǒng) 稱 微波，將頻率為 300 MHz 300 GHz，相應關鍵詞/ Keywords電磁污染· 微波

4、3; 電磁輻射強度·1)高頻感應加熱。設 備 使 用 頻 率波長為 1微波。mm 1m 范圍的電磁波定義為 多為 300 kHz 3 MHz。2) 高頻介質(zhì)加熱。設 備 使 用 頻 率 為 10 30 MHz。4) GSM 使用的是頻率為 885 1 850MHz 的電磁波，3G 使用的是頻 率 為 1 920 2 145 MHz 的 電 磁 波 ( 補充頻道使用的 是 2 300 2 400 MHz 頻 率 的 電 磁 波) ，都 屬于微波中的分米波波段。3)微 波。 設備主要用于雷達導 航、探測、通信、視頻及核物理科學研究等，使用頻率多為 3 300 GHz。4) 家 用 電 器

5、。 如 電 視 機、 電 冰 箱、微波爐、計算機、電吹風、電熱毯5)日 常使用的微波爐頻率一般是 6)電磁污染的生物效應通常是指電力頻段的生活空間的無線電波復雜程度遠遠超過屏蔽室，這使人們比較難以接受 SAR 的概念。我國衛(wèi)生部為了控 制電磁波對環(huán)境的污染，保護人民健康，促進電磁技 術發(fā)展而制定了 GB 91751988 中華人民共和國國 家標準環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準。該標準沒有沿用國際 流行的 SAR 標準，而是采用電場強度 V / m 和功率密 度 W / cm2 或用 mW / cm2 做單位，適用于一切人群經(jīng) 常居住和活動場所的環(huán)境電磁輻射，但不包括職業(yè)輻 射、射頻和微波治療需要的輻射。在

6、該國家 標 準 中，對微波電磁輻射以功率密 度 ( W / cm2 ) 來 作 為 計 量 單 位。將 環(huán) 境 電 磁 波容許輻射強度標準分為兩級如表 1 所示。表 1 環(huán)境電磁波許可輻射強度分級標準高壓輸電線 路、射頻段的電磁波輻 射 和 微 波 頻 段的電磁場對生物體所產(chǎn)生的各種生理影響。我國環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準1. 基本概念 “比吸收率” SAR如何衡量 電磁輻射對人體作用的大小呢?電磁輻射能量大到什么程度就會對人體產(chǎn)生傷害呢?先來了解一下 SAR 這個名詞，SAR 的中文意思是 “比吸收率”。SAR 定義為生物體每單位質(zhì)量所吸 收的電磁 輻 射 能 量，即 吸 收 計 量 率，它 的 單

7、 位 是W / kg。微波頻段的 電 磁 波 輻 射比射頻段的電磁波輻 射更具較強 的 生 物 效 應，這 些 效 應 按 其 機 制 主 要 可以分為熱效應和非熱效應兩種。微 波 輻 射 對 生 物體整體或局部加熱的機制熱作用被稱為電 磁 波 輻射的熱能影響。運用 “比吸收率” ( SAR) 科學一級 ( 安全區(qū))二級 ( 中間區(qū))地定義高頻或射頻( HF / RF)輻射。SAR 的值可由以下公式計算出SAR = E2 ( / P)( 1)一級標準 為 安 全 區(qū)，指在該電磁波強度環(huán)境 下長期居住、工作及生活的一切人群 ( 包括嬰兒、孕婦和老弱病殘者) 均不會受到任何有害影響的 區(qū)域。二級標

8、準 為 中 間 區(qū)，指在該電磁波強度環(huán)境 下長期居住、工作及生活的一切人群 ( 包括嬰兒、孕婦和老弱病殘者) 可能引起潛在性不良反應的 區(qū)域。在此區(qū) 域 內(nèi) 可 以 建造工廠和機關，但 不 許 建造居民住宅、學校、醫(yī)院和療養(yǎng)院等。我國制定的 這 個 國 家 標準相對其他國家標準 是比較嚴 格 的。根 據(jù) 此 標 準，我們知道只要電磁 輻射 功 率 密 度 在 10 W / cm2 以 下， 對 所 有 人 群( 包括 嬰 兒、孕婦和老弱病殘者 ) 都 是 絕 對 安 全的。由于電磁 輻 射 強 度 與發(fā)射功率成正比，而 與 距離的平方 成 反 比，所以平時更應 注 意 在 我 們 身 邊離人體

9、 很 近，而 功 率 又很大的電器設備。例 如 電吹風、吸塵器、電 水 壺、電熱毯及大屏幕彩電 等，因為這些電器設備的輻射強度 有 可 能 對 人 體 產(chǎn)生影響。因此，操作者應盡量遠離這些設備。3. 電磁輻射的理論計算從以上所列 標 準 可 以 看出只要電磁輻射強度 式中，E 為場強; 為介電常數(shù); P 為液體密度。國際上，美國聯(lián)邦通信委員會 ( FCC) 、國際非電離性輻射防護委員會( ICNIRP)及美國電氣( IEEE)和電子工程師協(xié)會等機構(gòu)先后制定了電磁輻射對人體作用的衡量技術標準。目 前 通 用 的標準有兩個: 歐洲使用的 ENELEC 標準為 2 W /kg。美國使 用 的 IEE

10、E 標 準 為 1. 6 W / kg。歐 洲 采用的測試標準質(zhì)量單位為 10 g，而 美 國 采 用 的 測試標準質(zhì)量單位為 1 g。2.我國環(huán)境電磁輻射衛(wèi)生標準我國現(xiàn)使用 的 標 準 是 國家環(huán)境保護局頒布的 GB 87021988 電磁輻 射 防 護 規(guī) 定，規(guī) 定 中 給出了職業(yè)照射和公眾照射兩種 SAR 限值。( 1)職業(yè)照射 ( 基本限值)在每天 8 h 工作期間內(nèi)，任意連續(xù) 6 min 照射全身平均的 “比吸收率”( SAR) 應小于 0. 1 W / kg。( 2)公眾照射 ( 基本限值)在一天 24 h 內(nèi)，任意連續(xù) 6 min 照射全身 平均的 “比吸收率” ( SAR)

11、應小于 0. 02 W / kg。上述 SAR 的測量是在屏蔽室中進行的，而人們?nèi)?許 場 強 波 長 單 位長、中及短波 V / m 10 25超短波 V / m 5 12微波 W / cm2 10 40按 主 要 波 段 場 強; 若 各 波 段 場 分 混合 V / m散，則按復合場強加權確定在 10 W / cm2 以下，對 所 有 人 群 ( 包 括 嬰 兒、孕生標準規(guī)定如下:婦和老弱病殘 者) 都 是 安 全 的。以無線通信基站 為例計算電磁輻射強度。電磁輻射強度的理論計算公式為1)連續(xù)波。一天 8 h 連續(xù)輻射時，不應超過50 W / cm2 。對大于或小于 8 h 則用下式進行

12、計算Pd = 400 / t( 0. 1 t 8)( 3)S = P /4r2式中，S 為功率密度; P 為發(fā)射功率;( 2)r 為發(fā)射點式中，P 為容許平均功率 密 度，W / cm2 ; t 為 受d輻射時間，h。與測量點 之 間 的 距 離。根 據(jù) 此 公 式，某 一 地 點 的電磁輻射強度 S 與發(fā)射功率 P 成 正 比，而 與 該 點 到發(fā)射點的距離 r 的平方成反比。根據(jù)相關設備的技術參數(shù)，移動通信 2G 基站天 線向一個扇區(qū)實際輻射功率為 14. 26 W，3G 基站實 際輻射功率為 2. 38 W。將基站功率代入上式估算， 在距離 2G 基站 10 m 處的功率密度為 1. 1

13、3 W / cm2 ，3G 基站功率密度就只有約 0. 19 W / cm2 。射頻 信號的絕對功率常用 dBm 或 dBw 表 示， 它與 mW、 W 的換算關系如 下: 例 如 信 號 功 率2)脈 沖 波 ( 固 定 輻 射 ) 。一 天 8 h 輻 射 時，不應超 過 25 W / cm2 。小 于 或 大 于 8 h 用 下 式 進行計算Pd = 200 / t ( 0. 1 t 8)( 4)3)4)對脈沖波非固定輻射與連續(xù)波計算相同。肢體 局 部 輻 射，不 區(qū) 分 連 續(xù) 波 和 脈 沖 波。一天 8 h 輻射時，不應超過 500 W / cm2 。當小于或大于 8 h 按下式計

14、算Pd = 4 000 / t( t0. 1)( 5)5)短 時 間 最 高 功 率 密 度， 當 需 要 在 大 于xW，利用 dBm 表 示 其 大 小 為 P ( dBm )= 10log21 mW / cm 輻射強度的環(huán)境中工作，除按日劑量容許強度計 算 外，還 需 使 用個人防護用具，但 最 大1 000 x( mW) ，1 W 等于 30 dBm ，等于 0 dBw 。射頻信號的相對功率常 用 dB 和 dBc 兩 種 形 式 表 示， 其區(qū)別在于 dB 是任意兩個功率的比值的對數(shù)表示 形式，而 dBc 是某一個頻率 點輸出功率和載頻輸 出功率的比值的對數(shù)表示形式。2輻射強度不得大

15、于 5 mW / cm 。2.我國微波輻射衛(wèi)生環(huán)境實施參考標準上述衛(wèi)生標準，不包括居民所受環(huán)境輻射，也不包括接收微波診斷或治療的輻射，即不包括工業(yè)、科學研究及醫(yī)療射頻設備電磁輻射。我國有關部門及 研究人員根據(jù)我國情況參考美國和俄羅斯的資料，提 出我國的不同工種 ( 包括居民) 、不同地點的電磁輻 射容許值，以作為在進行工業(yè)及民用智能建筑工程電 磁兼容設計時參考使用，如表 2 所示。我國微波輻射衛(wèi)生作業(yè)標準1. 接觸微波設備的操作人員衛(wèi)生標準我國微波輻射衛(wèi)生標準于 1989 年 2 月 公 布。1989 年 10 月實施，該衛(wèi)生標準只針對微波設備的 操作人員。其頻率范圍為 300 MHz 300

16、 GHz，分 脈沖波與 連 續(xù) 波、固 定 輻射與非固定輻射。其 衛(wèi)表 2 不同工種、地域電磁輻射容許值 ( 功率密度 Pa 值)一般條件下 6 min 內(nèi)所受輻射不超過 1 mW / cm2警戒值注: * 此值比我國上述作業(yè)標準 400 W / cm2 ，8 h / d 略小。界限 平均功率密度 操作射限 適用范圍10 mW / cm2 任何照射 每 6 min 平均 不能超過此值 不超過 10 mW / cm2斷續(xù)輻射值 3 mW / cm2 斷續(xù)操作時間為 6 min用于操作工業(yè)、科學研究及醫(yī)療設備但須符合防護法規(guī)，并有防護措施連續(xù)輻射值 300 W / cm2 * 可以大于 6 min

17、用于雷達、干擾機、電視、電報、電傳及傳真等的發(fā)射臺站的作業(yè)人員環(huán)境限值 30 W / cm2 一般居民生活區(qū)、機關、工企、事業(yè)及學校等場所病員電磁輻射幅度應比一般低一個數(shù)量級，因心腦電圖儀、心跳起脈搏 老幼病員值 3 W / cm2 器等高靈敏度設備的防衛(wèi)度限制、手術過程輻射場引起的傳導放電有影響櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒歡 迎 訂 閱 歡 迎 投 稿 歡 迎 刊 登 廣 告E，致 使 皮 膚 起 皺、出 現(xiàn) 黑 斑。使 用 臭 氧 消 毒 柜時，在其工作 期 間 一 定 不 能 打 開 柜 門，以 免 發(fā) 生 臭氧泄漏。消毒工作完成后，最好

18、 20 min 后再開 啟柜門。預防家電設備對人體電磁輻射危害世界衛(wèi)生組 織 已 呼 吁 出臺法律措施預防家電 設備對人體的電磁輻射，根據(jù)有關部門測試，在 通常情況下，電 吹 風、電 動 剃 須 刀、吸 塵 器 及 微 波爐等的電磁輻射都很強。距離微波爐 30 cm，其 電磁輻射達到 4 8 T; 距離電視 1 m 處，電磁輻 射為 0. 1 0. 15 T。關于微波爐等家 電 設 備 及 高 壓輸電線路發(fā)出的低頻電磁波對人體造成不良 的 影響，現(xiàn)根據(jù)相關資料整理出家電中 常 用 設 備 使 用中的安全距離及注意事項以供參考。( 1) 產(chǎn)品選購盡可能選 擇 知 名 品 牌，具有中國國家電工認

19、( 7)電視機傳統(tǒng)的電 視 機 輻 射 較 大，這些電視使用電子 射槍進 行 逐 行 掃 描， 產(chǎn) 生的輻射存在電視周圍， 尤其是電視的 1 m 范圍內(nèi)危害最大。平 時 看 電 視 要平視，不要關燈看電視，看電視的距離要適中。( 8)電冰箱電冰箱工 作 時，后側(cè)方或下方的散熱管線釋 放的磁場高出前方幾 十倍甚至幾百倍。此 外，冰 箱的散熱管灰塵太多也會對電磁輻 射 有 影 響，灰 塵越多電磁 輻 射 就 越 大，需 經(jīng) 常 用 吸 塵 器 把 散 熱 管上的灰塵吸掉。如果冰箱與電視共用一個插座， 冰箱在 運轉(zhuǎn)時電磁波會導致電視的圖像不 穩(wěn) 定， 這說明冰箱的電磁干擾是非常大的。不 同 波 長

20、和 頻率的電磁波釋放出來會形成一種 電 子 霧，影 響 人的神經(jīng)系統(tǒng)和生理功能。證委員會電工論證 ( 即 CCEE 認證)志的產(chǎn)品。( 2) 電磁爐使用的安全距離在使用電 磁爐時要盡量保持安全距離，不 要 靠得太近，電磁爐的輻射主要集中在 操 作 面 板 中 央，操作者保持在 30 40 cm 的距離是安全的。( 3) 微波爐使用的安全距離微波爐輻 射主要集中門縫和門玻璃中央，操 作者距離 0. 5 m 時輻射就能衰減至 4. 60 W / cm2 ， 小于國家規(guī)定值 10 W / cm2 ?；蚓哂?3C 標( 9)浴霸浴霸距離人 員 較 遠 電 磁輻射不會影響到人身 安全，但強光 會 造 成 光 污 染，過于耀眼的燈光干 擾了人體大腦的中樞神 經(jīng) 功 能。還 有 資 料 顯 示， 光污染會削弱嬰幼兒的視覺功能，影 響 兒 童 的 視 力發(fā)育。專家 推 薦 選 用 紅外線磨砂燈炮浴霸，以 減小強光刺激，保護視力不受傷害。( 10) 遵循原則為了避免 “電磁污染”，提出如下