工业与民用智能建筑电磁兼容性设计标准及对人体设备设施的防护

1、工业与民用智能建筑电磁兼容性设计标准及对人体、设备、设施的防护主要介绍了电磁干扰及其对人体的危害，针 对 干 扰源、传播途径及干扰对象，根据电磁兼容性要求提出了工 业与民用智能建筑及家用电器设备电磁防护安全标准、安 全值及其计算等。5)信号发射设备。如电视信号塔、移动通信基站、寻呼台基站和 FM 广播等。6)传 输 线 路。 电 气 化 铁 路、 高 压 输电线路等。2. 电磁辐射频率范围及波长我国在 1990 年出台了 微波和超短波 通信设备辐射安全要求 国家标准，对 不 同频段的无线电频率波道配置进行了相应的 规划，以便对各种无线 电 台 ( 站) 设 置 请 求进行频率指配。各类无线电发

2、射设备和电 磁辐射装置必须符合国家相关技术指标要 求。任何电磁辐射设备的设置使用，同时还 必须符合电磁辐射防护规定的国家标准，使 电磁辐射对人体的影响减到最小。根据 中华人民共和国无线电频率划 分规定:王晓晖 / 华通置业有限公司 段震寰 / 中国航天建筑设计研究院 ( 集团)刘三久 / 北京天海航天电子科技有限公司随着无线电传播技术的迅速发展，无线电波在空间传播中造成的电磁环境 复杂、电磁频谱资源的占用及电磁干扰 严重等问题接踵而至。在电子、电力和通信产业中电磁兼容问题也异常突出， 在 输 电 线 路、计 算 机、移 动 电 话、电 视、微波炉和其他电器设备中存在电磁 干扰，其辐射对人体与环

3、境造成了潜在 的不良影响。在日常生活中，与电磁波的接触无处不在，不可避免地受到电磁 波的辐射。1)相 应 广 播 使用的主要是中波和短 无线电波与电磁辐射波，频率为 0. 1 30 MHz，相应波长为 10 3 000 m。1. 电磁辐射源电磁波向空中发射或泄漏的现象叫 电磁辐射，过量的电磁辐射就造成了电磁污染。目前电磁辐射的来源主要来自以下几个方面:2)将频率为 30 300 MHz，相应波长为 1 10 m 范围内的电磁波定义为超短波。3) 毫 米 波、厘米波和分米波又 统 称 微波，将频率为 300 MHz 300 GHz，相应关键词/ Keywords电磁污染· 微波

4、3; 电磁辐射强度·1)高频感应加热。设 备 使 用 频 率波长为 1微波。mm 1m 范围的电磁波定义为 多为 300 kHz 3 MHz。2) 高频介质加热。设 备 使 用 频 率 为 10 30 MHz。4) GSM 使用的是频率为 885 1 850MHz 的电磁波，3G 使用的是频 率 为 1 920 2 145 MHz 的 电 磁 波 ( 补充频道使用的 是 2 300 2 400 MHz 频 率 的 电 磁 波) ，都 属于微波中的分米波波段。3)微 波。 设备主要用于雷达导 航、探测、通信、视频及核物理科学研究等，使用频率多为 3 300 GHz。4) 家 用 电 器

5、。 如 电 视 机、 电 冰 箱、微波炉、计算机、电吹风、电热毯5)日 常使用的微波炉频率一般是 6)电磁污染的生物效应通常是指电力频段的生活空间的无线电波复杂程度远远超过屏蔽室，这使人们比较难以接受 SAR 的概念。我国卫生部为了控 制电磁波对环境的污染，保护人民健康，促进电磁技 术发展而制定了 GB 91751988 中华人民共和国国 家标准环境电磁波卫生标准。该标准没有沿用国际 流行的 SAR 标准，而是采用电场强度 V / m 和功率密 度 W / cm2 或用 mW / cm2 做单位，适用于一切人群经 常居住和活动场所的环境电磁辐射，但不包括职业辐 射、射频和微波治疗需要的辐射。在

6、该国家 标 准 中，对微波电磁辐射以功率密 度 ( W / cm2 ) 来 作 为 计 量 单 位。将 环 境 电 磁 波容许辐射强度标准分为两级如表 1 所示。表 1 环境电磁波许可辐射强度分级标准高压输电线 路、射频段的电磁波辐 射 和 微 波 频 段的电磁场对生物体所产生的各种生理影响。我国环境电磁波卫生标准1. 基本概念 “比吸收率” SAR如何衡量 电磁辐射对人体作用的大小呢?电磁辐射能量大到什么程度就会对人体产生伤害呢?先来了解一下 SAR 这个名词，SAR 的中文意思是 “比吸收率”。SAR 定义为生物体每单位质量所吸 收的电磁 辐 射 能 量，即 吸 收 计 量 率，它 的 单

7、 位 是W / kg。微波频段的 电 磁 波 辐 射比射频段的电磁波辐 射更具较强 的 生 物 效 应，这 些 效 应 按 其 机 制 主 要 可以分为热效应和非热效应两种。微 波 辐 射 对 生 物体整体或局部加热的机制热作用被称为电 磁 波 辐射的热能影响。运用 “比吸收率” ( SAR) 科学一级 ( 安全区)二级 ( 中间区)地定义高频或射频( HF / RF)辐射。SAR 的值可由以下公式计算出SAR = E2 ( / P)( 1)一级标准 为 安 全 区，指在该电磁波强度环境 下长期居住、工作及生活的一切人群 ( 包括婴儿、孕妇和老弱病残者) 均不会受到任何有害影响的 区域。二级标

8、准 为 中 间 区，指在该电磁波强度环境 下长期居住、工作及生活的一切人群 ( 包括婴儿、孕妇和老弱病残者) 可能引起潜在性不良反应的 区域。在此区 域 内 可 以 建造工厂和机关，但 不 许 建造居民住宅、学校、医院和疗养院等。我国制定的 这 个 国 家 标准相对其他国家标准 是比较严 格 的。根 据 此 标 准，我们知道只要电磁 辐射 功 率 密 度 在 10 W / cm2 以 下， 对 所 有 人 群( 包括 婴 儿、孕妇和老弱病残者 ) 都 是 绝 对 安 全的。由于电磁 辐 射 强 度 与发射功率成正比，而 与 距离的平方 成 反 比，所以平时更应 注 意 在 我 们 身 边离人体

9、 很 近，而 功 率 又很大的电器设备。例 如 电吹风、吸尘器、电 水 壶、电热毯及大屏幕彩电 等，因为这些电器设备的辐射强度 有 可 能 对 人 体 产生影响。因此，操作者应尽量远离这些设备。3. 电磁辐射的理论计算从以上所列 标 准 可 以 看出只要电磁辐射强度 式中，E 为场强; 为介电常数; P 为液体密度。国际上，美国联邦通信委员会 ( FCC) 、国际非电离性辐射防护委员会( ICNIRP)及美国电气( IEEE)和电子工程师协会等机构先后制定了电磁辐射对人体作用的衡量技术标准。目 前 通 用 的标准有两个: 欧洲使用的 ENELEC 标准为 2 W /kg。美国使 用 的 IEE

10、E 标 准 为 1. 6 W / kg。欧 洲 采用的测试标准质量单位为 10 g，而 美 国 采 用 的 测试标准质量单位为 1 g。2.我国环境电磁辐射卫生标准我国现使用 的 标 准 是 国家环境保护局颁布的 GB 87021988 电磁辐 射 防 护 规 定，规 定 中 给出了职业照射和公众照射两种 SAR 限值。( 1)职业照射 ( 基本限值)在每天 8 h 工作期间内，任意连续 6 min 照射全身平均的 “比吸收率”( SAR) 应小于 0. 1 W / kg。( 2)公众照射 ( 基本限值)在一天 24 h 内，任意连续 6 min 照射全身 平均的 “比吸收率” ( SAR)

11、应小于 0. 02 W / kg。上述 SAR 的测量是在屏蔽室中进行的，而人们容 许 场 强 波 长 单 位长、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 场 强; 若 各 波 段 场 分 混合 V / m散，则按复合场强加权确定在 10 W / cm2 以下，对 所 有 人 群 ( 包 括 婴 儿、孕生标准规定如下:妇和老弱病残 者) 都 是 安 全 的。以无线通信基站 为例计算电磁辐射强度。电磁辐射强度的理论计算公式为1)连续波。一天 8 h 连续辐射时，不应超过50 W / cm2 。对大于或小于 8 h 则用下式进行

12、计算Pd = 400 / t( 0. 1 t 8)( 3)S = P /4r2式中，S 为功率密度; P 为发射功率;( 2)r 为发射点式中，P 为容许平均功率 密 度，W / cm2 ; t 为 受d辐射时间，h。与测量点 之 间 的 距 离。根 据 此 公 式，某 一 地 点 的电磁辐射强度 S 与发射功率 P 成 正 比，而 与 该 点 到发射点的距离 r 的平方成反比。根据相关设备的技术参数，移动通信 2G 基站天 线向一个扇区实际辐射功率为 14. 26 W，3G 基站实 际辐射功率为 2. 38 W。将基站功率代入上式估算， 在距离 2G 基站 10 m 处的功率密度为 1. 1

13、3 W / cm2 ，3G 基站功率密度就只有约 0. 19 W / cm2 。射频 信号的绝对功率常用 dBm 或 dBw 表 示， 它与 mW、 W 的换算关系如 下: 例 如 信 号 功 率2)脉 冲 波 ( 固 定 辐 射 ) 。一 天 8 h 辐 射 时，不应超 过 25 W / cm2 。小 于 或 大 于 8 h 用 下 式 进行计算Pd = 200 / t ( 0. 1 t 8)( 4)3)4)对脉冲波非固定辐射与连续波计算相同。肢体 局 部 辐 射，不 区 分 连 续 波 和 脉 冲 波。一天 8 h 辐射时，不应超过 500 W / cm2 。当小于或大于 8 h 按下式计

14、算Pd = 4 000 / t( t0. 1)( 5)5)短 时 间 最 高 功 率 密 度， 当 需 要 在 大 于xW，利用 dBm 表 示 其 大 小 为 P ( dBm )= 10log21 mW / cm 辐射强度的环境中工作，除按日剂量容许强度计 算 外，还 需 使 用个人防护用具，但 最 大1 000 x( mW) ，1 W 等于 30 dBm ，等于 0 dBw 。射频信号的相对功率常 用 dB 和 dBc 两 种 形 式 表 示， 其区别在于 dB 是任意两个功率的比值的对数表示 形式，而 dBc 是某一个频率 点输出功率和载频输 出功率的比值的对数表示形式。2辐射强度不得大

15、于 5 mW / cm 。2.我国微波辐射卫生环境实施参考标准上述卫生标准，不包括居民所受环境辐射，也不包括接收微波诊断或治疗的辐射，即不包括工业、科学研究及医疗射频设备电磁辐射。我国有关部门及 研究人员根据我国情况参考美国和俄罗斯的资料，提 出我国的不同工种 ( 包括居民) 、不同地点的电磁辐 射容许值，以作为在进行工业及民用智能建筑工程电 磁兼容设计时参考使用，如表 2 所示。我国微波辐射卫生作业标准1. 接触微波设备的操作人员卫生标准我国微波辐射卫生标准于 1989 年 2 月 公 布。1989 年 10 月实施，该卫生标准只针对微波设备的 操作人员。其频率范围为 300 MHz 300

16、 GHz，分 脉冲波与 连 续 波、固 定 辐射与非固定辐射。其 卫表 2 不同工种、地域电磁辐射容许值 ( 功率密度 Pa 值)一般条件下 6 min 内所受辐射不超过 1 mW / cm2警戒值注: * 此值比我国上述作业标准 400 W / cm2 ，8 h / d 略小。界限 平均功率密度 操作射限 适用范围10 mW / cm2 任何照射 每 6 min 平均 不能超过此值 不超过 10 mW / cm2断续辐射值 3 mW / cm2 断续操作时间为 6 min用于操作工业、科学研究及医疗设备但须符合防护法规，并有防护措施连续辐射值 300 W / cm2 * 可以大于 6 min

17、用于雷达、干扰机、电视、电报、电传及传真等的发射台站的作业人员环境限值 30 W / cm2 一般居民生活区、机关、工企、事业及学校等场所病员电磁辐射幅度应比一般低一个数量级，因心脑电图仪、心跳起脉搏 老幼病员值 3 W / cm2 器等高灵敏度设备的防卫度限制、手术过程辐射场引起的传导放电有影响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欢 迎 订 阅 欢 迎 投 稿 欢 迎 刊 登 广 告E，致 使 皮 肤 起 皱、出 现 黑 斑。使 用 臭 氧 消 毒 柜时，在其工作 期 间 一 定 不 能 打 开 柜 门，以 免 发 生 臭氧泄漏。消毒工作完成后，最好

18、 20 min 后再开 启柜门。预防家电设备对人体电磁辐射危害世界卫生组 织 已 呼 吁 出台法律措施预防家电 设备对人体的电磁辐射，根据有关部门测试，在 通常情况下，电 吹 风、电 动 剃 须 刀、吸 尘 器 及 微 波炉等的电磁辐射都很强。距离微波炉 30 cm，其 电磁辐射达到 4 8 T; 距离电视 1 m 处，电磁辐 射为 0. 1 0. 15 T。关于微波炉等家 电 设 备 及 高 压输电线路发出的低频电磁波对人体造成不良 的 影响，现根据相关资料整理出家电中 常 用 设 备 使 用中的安全距离及注意事项以供参考。( 1) 产品选购尽可能选 择 知 名 品 牌，具有中国国家电工认

19、( 7)电视机传统的电 视 机 辐 射 较 大，这些电视使用电子 射枪进 行 逐 行 扫 描， 产 生的辐射存在电视周围， 尤其是电视的 1 m 范围内危害最大。平 时 看 电 视 要平视，不要关灯看电视，看电视的距离要适中。( 8)电冰箱电冰箱工 作 时，后侧方或下方的散热管线释 放的磁场高出前方几 十倍甚至几百倍。此 外，冰 箱的散热管灰尘太多也会对电磁辐 射 有 影 响，灰 尘越多电磁 辐 射 就 越 大，需 经 常 用 吸 尘 器 把 散 热 管上的灰尘吸掉。如果冰箱与电视共用一个插座， 冰箱在 运转时电磁波会导致电视的图像不 稳 定， 这说明冰箱的电磁干扰是非常大的。不 同 波 长

20、和 频率的电磁波释放出来会形成一种 电 子 雾，影 响 人的神经系统和生理功能。证委员会电工论证 ( 即 CCEE 认证)志的产品。( 2) 电磁炉使用的安全距离在使用电 磁炉时要尽量保持安全距离，不 要 靠得太近，电磁炉的辐射主要集中在 操 作 面 板 中 央，操作者保持在 30 40 cm 的距离是安全的。( 3) 微波炉使用的安全距离微波炉辐 射主要集中门缝和门玻璃中央，操 作者距离 0. 5 m 时辐射就能衰减至 4. 60 W / cm2 ， 小于国家规定值 10 W / cm2 。或具有 3C 标( 9)浴霸浴霸距离人 员 较 远 电 磁辐射不会影响到人身 安全，但强光 会 造 成 光 污 染，过于耀眼的灯光干 扰了人体大脑的中枢神 经 功 能。还 有 资 料 显 示， 光污染会削弱婴幼儿的视觉功能，影 响 儿 童 的 视 力发育。专家 推 荐 选 用 红外线磨砂灯炮浴霸，以 减小强光刺激，保护视力不受伤害。( 10) 遵循原则为了避免 “电磁污染”，提出如下