Eine Nachlese nach dem Clubabend vom 4.2.2020 vorgetragen von Erwin Kaminek. Nachlese zum Vorspann “Lichtmühle”.

Großes Interesse am Umgang mit Feldern
Mit diesem Bild haben wir auf verschiedenen Plattformen für die Veranstaltung geworben.

In einer bunten Folge von Fallbeispielen erzählte Erwin aus seiner Praxis, die ihn quer durchs Land geführt hat. Einmal war es die Eisenbahn mit Magnetfeldern, dann wieder ein überraschend stark strahlender WLAN-Modul in einem Monitor oder eine sich einschaltende Gehsteigheizung, die den Betrieb von EDV-Anlagen behinderten.

Strahlung wird von unterschiedlichen Fachdisziplinen sehr verschieden beurteilt. Dazu kommen Firmen, die Technologie verkaufen oder umgekehrt ihr Geschäft mit den Ängsten der Menschen machen. Erwin hat eine letzte Beurteilung über die Gefährlichkeit offen gelassen, er selbst stellt nur Messwerte fest und vergleicht sie mit den Empfehlungen der Gesundheitsbehörden.

Strahlenbelastung

Wir sprechen hier immer von nicht-ionisierender Strahlung, also von Frequenzen bis und einschließlich dem Bereich des sichtbaren Lichts.

Dass wir Strahlung nicht spüren, ist nicht ganz richtig. Bei ausreichender Intensität der Strahlung empfinden wir sie als Wärme. Aber es gibt keine Frequenzabhängigkeit dieser Empfindung. Kurzwelle wärmt, Mikrowelle wärmt, Infrarot wärmt. In der Nähe größerer Sender gilt es daher wegen der Verbrennungsgefahr, Sicherheitsabstände einzuhalten.

Wer sich Sorgen um die Strahlenbelastung in seiner Umgebung macht, muss sich entweder ein Messgerät kaufen, sich eines borgen oder sich an einen erfahrenen Messtechniker wenden wie Erwin einer ist. Hier zunächst die empfohlenen Grenzwerte:

Grenzwerte

Gemäß der EMF_Leitlinie 2015 der EUROPAEM )EMG = Elektromagnetisches Feld) werden folgende Grenzwerte empfohlen:

Um einen dieser Messwerte an einem bestimmten Ort nachvollziehen zu können, benötigt man selektive Messgeräte, die auf die gewünschte Frequenz einstellbar sein müssen. Wir haben beim Messgerät von Erwin gesehen, dass eine Antenne angeschlossen werden muss. Diese Antenne ist logarithmisch-periodisch und daher für für einen weiten Frequenzbereich verwendbar. Die Energie eines EMF (Elektromagnetisches Feld) in einem gegeben Abstand vom Sender wird als Leistungsdichte in W/m² angegeben. Mit der Leistungsdichte werden elektrische und magnetische Komponente des Feldes gleichzeitig erfasst. Manche Messgeräte messen aber elektrisches und magnetisches Feld getrennt, speziell bei tieffrequenten Wechselfeldern. Eine Umrechnungstabelle hilft:

Sind Sender in der Nähe?

Auf der Seite https://www.senderkataster.at kann man Einsicht nehmen, wo sich an einem bestimmten Ort in Österreich Sender (Handy oder Radio/Fernsehen) befinden. Für meine Wohnort ergibt das eine ganz schöne Senderdichte:

Im Umkreis von 200 m befinden sich 8 Basisstationen, die nächste etwa 80 m südwestlich. Diese sendet GSM, LTE und UMTS mit 140 W. Was leider nicht angegeben ist, ist die Strahlungsrichtung. Wenn diese zum Beispiel nach Süden ausgerichtet wäre, wäre dieser Sender für mich völlig irrelevant.

Nehmen wir also an, der Sender würde in meine Richtung strahlen, dann beträgt die erwartete Leistungsdichte in 80 m Abstand 3 mW/m² = 3.000 µW/m².*) Nun muss sich das Signal durch Betonwände und beschichtete Fenster bis in die Raummitte vorkämpfen, es wir also nicht allzu viel überbleiben. Erinnern wir uns an Erwins Messung bei offenem und geschlossenen Fenster (17.800 zu 150 µW/m²). Man muss aber bedenken, dass sich nicht nur eine Basisstation sondern deren 8 in der Umgebung befinden. Der empfohlene Wert von 100 µW/m² könnte damit überschritten werden. Die Neugier ist groß, Weihnachten kommt sicher und es wird ein entsprechendes Messgerät angeschafft. Ich bin schon gespannt auf die HF-Strahlung in unserer Wohnung!

*) Im Artikel “Schutzabstand zu Sendeantennen” gibt Ernst Reinwein an, wie man den Schutzabstand für eine gegebene Leistungsdichte ausrechnet: r = 0,36 * (ERP/ S)1/2. Formt man die Formel nach S (Leistungsdichte im Abstand r) um, erhält man S =  (0,1296 * ERP) / r². und daraus für S=140 W und r=80 m die angegebenen 3 mW/m².

Messgerät kaufen

Ob nun die Situation in der eigenen Wohnumgebung über diesem Grenzwert liegt, kann man nur durch eine Messung feststellen.

Mit dem Suchbegriff “Strahlenmessgerät” findet man bei Amazon sehr viele Messgeräte, wobei man wegen der Universalität des Begriffs “Strahlung” gleich auch Geigerzähler und auch Messgeräte für statische Felder in der Liste vorfindet. Schon ab etwa 30,- Euro ist man dabei. Die Messgeräte verfügen über einen sehr weiten Frequenzbereich, bis in den technischen Mikrowellenbereich (3…6 GHz) sollten sie jedenfalls reichen. Will man für die kommenden Netztechniken gerüstet sein, sollte ihr Messbereich auch darüber hinaus reichen.

Statische Gleich – und Wechselfelder, die von der Elektroinstallation oder von elektrischen Maschinen herrühren, muss man in allen drei Raumrichtungen messen und danach die resultierende Größe des Feldes berechnen. Diese Messgeräte sind in V/m (elektrisches Feld) und A/m (magnetisches Feld) geeicht. Da die Messgeräte in einem weiten Frequenzbereich messen, kann man sie auch für hochfrequente elektromagnetische Felder nutzen.

Bei dem hier abgebildeten billigen Messgerät ist allerdings der Frequenzbereich nicht spezifiziert, gemessen wird also breitbandig. Damit ist aber eine Unterscheidung zwischen den einzelnen Funkdiensten nicht möglich. Fernsehsender tragen genau so zur gemessenen Feldstärke bei wie statische Felder und Handystrahlen.

Beim elektromagnetischen Feld wird die Feldenergie in µW/m² angegeben. Messgeräte verfügen über eine Antenne, so wie uns das Erwin demonstriert hat. Damit kann man die Hauptstrahlungsrichtung feststellen.

Wir haben aus Erwins Erfahrungsberichten gesehen, dass diese Werte in weiten Bereichen schwanken können und dass bereits geschlossene Fenster diese Werte um eine Größenordnung oder sogar mehr reduzieren können. Die Größenordnungsunterschiede der Feldstärken sind so groß, dass man Dämpfungsglieder einsetzen muss, damit das Messgerät bei offenem Fenster nicht übersteuert.

Messgerät ausleihen

Die deutsche Firma yshield vermietet Messgerätekoffer (Ähnlich wie Erwin sie mitgebracht hat) um ab 60,- Euro für 7 Tage, je nach Ausstattung auch viel teurer. Link

Bei yshield bekommt man auch ein umfassendes Angebot von Produkten, die zur Strahlungsreduktion verwendet werden können, bitte die Homepage besuchen.

Messprofi beauftragen

Wir können uns als Laien auch einem Profi anvertrauen und eine konkrete Strahlensituation erheben lassen.

Grenzwerte

Erwins Empfehlung für die Strahlenbelastung ist:

  • Kinderzimmer 10 µW/m²
  • Wohnbereich 100 µW/m²

Das entspricht genau den Werten der EU-Empfehlung.

SAR

Die besondere Situation bei Handys, die ja überwiegend an den Kopf gehalten werden, wird durch den SAR-Wert (Spezifische Absorptionsrate) in W/kg erfasst. Der SAR-Wert gibt an, wie sehr ein Handy in der Lage ist, das Gewebe zu erwärmen. Der höchste erlaubte Wert ist 2, je kleiner, desto geringer die Erwärmung.

Mit der Kennzeichnung “blauer Engel” werden Handys ausgezeichnet, die am Kopf einen SAR-Wert von 0,5 nicht übersteigen.

Man kann das eigene Handy in einer Liste von SAR-Werten suchen. Mein Handy ist mit dem SAR-Wert von 0,4 gerade noch im Bereich jenes Fünftels aller Geräte, die als “blauer Engel” gelten. Es ist auffällig – und Erwin hat das in seinem Vortrag auch erwähnt – dass kein einziges iPhone im grünen Bereich liegt.

Bevor man aber ein iPhone aus seiner Kaufentscheidung ausschließt, sollte man sich daran erinnern, was eigentlich ein Handy tun soll; es soll mit einer entfernten Basisstation kommunizieren. Reduziert man die Leistung in irgendeiner Weise, um einen besseren SAR-Wert zu erreichen, muss man eventuell auch mit einer geringeren Reichweite rechnen.

Der Antennenmodul in einem Handy ist ein komplexes Ding, wie man in den folgenden Abbildungen sieht.

Eine ziemlich große Gruppe “verrückter” Amateurfunker betreibt Sender zur Kommunikation mit Gleichgesinnten. Einige von ihnen betreiben stationäre Funkstationen, einige auch portable Geräte, wie sie uns Leo am Clubabend*) gezeigt hat. Diese portablen Geräte kann man durchaus mit Handys vergleichen, die Sendeleistung dieser Geräte ist aber bedeutend größer als die eines Handys (bis 10 W), und fragt man den Amateurfunker, kann die Sendeleistung gar nicht groß genug sein, man will ja damit möglichst große Reichweiten erzielen.

*) Es ist uns nicht gelungen, eine Lichtmühle mit dem Handfunksprechgerät in Bewegung zu versetzen, und warum das so ist, findet man in der Nachlese zur “Lichtmühle”.

Der SAR-Wert ist nun nicht ein Maß für die Antennenleistung, sondern ein Maß dafür wie viel von dieser Antennenleistung zur Erwärmung des Kopfes beiträgt. Wenn also das Handy mit dem Display zum Kopf gehalten wird, sollte vom Display möglichst keine Strahlung in Richtung des Kopfes abgegeben werden, sondern nur über die Rückseite. Das würde einen geringeren SAR-Wert ergeben.

Der größte Strahler ist man selbst

Jetzt wird es philosophisch, denn was heißt “man selbst”? Hier ist zwar das Handy gemeint, man könnte aber den eigenen Körper mit einschließen. Nehmen wir an, jemand verbraucht am Tag 2400 kcal, dann wären das 10000 kJ. Der Tag hat 24*3600 s, daher entspricht das einer dauernd brennenden Glühbirne von etwa 116 W und einen Teil davon geben wir in Form von Wärmestrahlung an die Umgebung ab. Verglichen mit den 2 W des Handys sind wir selbst also der viel größere Strahler.

Warum aber misst ein Strahlungsmessgerät die Handy-Strahlung und nicht die Strahlung des Menschen? Der Grund ist der sehr eingeschränkte Frequenzbereich des Messgeräts, der bei einigen GHz endet, die Wärmestrahlung aber sich einige Größenordnungen darüber um THz-Bereich befindet.

Das war jetzt nur ein Philosophicum, es geht jetzt nur mehr um die 2 W des Handys.

Die Menschen, die Erwin wegen der Strahlenbelastung um Hilfe bitten, wollen ja meist die Strahlung der umgebenden Sender reduziert wissen.

Nehmen wir an, ein Sender mit 150 W würde sich am Dach des Nachbarhauses befinden, sagen wir in 50 m Entfernung, das Fenster dorthin wäre offen und die Sendekeule “schaut” in unsere Richtung. Dann ist die Leistungsdichte S =  (0,1296 * ERP) / r² oder = (0,1296 * 150) / 50² = 0,0077 W/m² = 8 mW/m² = 8.000 µW/m². Wenn wir uns an die Messung von Erwin am Fenster erinnern, ergab seine Messung 17.000 µW/m², also etwa in dieser Größenordnung, eine ganz gute Übereinstimmung (der dortige Sender muss ja nur etwas stärker gewesen sein).

Jetzt zum Handy. Das Handy kann maximal mit 2 W senden und nehmen wir an, wir halten das Handy ans Ohr und die Zone, wo wir die Leistungsdichte wissen wollen wäre in 4 cm Entfernung. Wir erhalten S =  (0,1296 * ERP) / r² oder = (0,1296 * 2) / 0,04² = 162 W/m². Das ist aber viel! Was wir alles aushalten!

Anderseits gibt es vorsichtige Handy-Telefonierer, die das zwar nicht ausgerechnet aber irgendwie geahnt haben, denn sie telefonieren mit eingeschaltetem Lautsprecher aus etwa 1 m Sprechdistanz. Das ergibt eine Leistungsdichte von nur 0,26 W/m².

Reziprozitätstheorem

Ich hätte nicht gedacht, dass ich dieses grundlegende Gesetz der Antennentechnik noch je werden verwenden müssen. Aber die Diskussion um die Belastung durch Funkwellen ist ein guter Anlass. Es geht bei diesem Theorem um die Wirkung von Antennen, die ja letztlich auch den SAR-Wert wesentlich mitbestimmen. (Unter der Annahme, dass das Handy ein Rundstrahler wäre.)

Einfach gesagt, sagt das Reziprozitätstheorem, dass eine Antenne sich beim Senden und Empfang gleich verhält. Antennen die gut abstrahlen, empfangen auch gut – und umgekehrt. Funkanlagen benutzen zum Senden und für den Empfang normalerweise dieselbe Antenne. Das ist eine wichtige Voraussetzung für die Aussage dieses Theorems.

Wenn also ein Handy-Hersteller die Antenne so anpasst, dass er einen guten SAR-Wert zugesprochen bekommt, verschlechtert er damit gleichzeitig, die Empfangscharakteristik, denn ein Handy hat nur eine Antenne, die für den Empfang und für das Senden gleichzeitig verwendet wird.

Eine kleine Geschichte, die das illustriert, ist folgende: Florian und ich haben Handys verschiedener Hersteller aber denselben Provider RAPID-MOBIL, ist ja klar. Es ist mir aufgefallen, dass in schlechten Empfangslagen Florian oft noch Empfang hat, ich aber nicht. Der Vortrag von Erwin hat dazu geführt, dass ich die SAR-Werte unserer Handys verglichen habe, und siehe da, ich habe einen “blauen Engel” und Florian eher das Gegenteil. Ich liebäugle für den Kauf der nächsten Handy-Generation eher die Firma von Florian zu wählen, weil man damit einfach weiter kommt.

Diese Reziprozität hat noch eine weitere Konsequenz. Wie wir alle leidvoll wissen, ist die geringe Akkulaufzeit eines Handys immer noch eine große Schwachstelle und die Hersteller wenden alle möglichen Tricks an, um die Akkulaufzeit zu verlängern. Eine davon heißt variable Sendeleistung. Das Handy verwendet nur jene Sendeleistung, die unbedingt nötig ist, um die nächstgelegenen Basisstationen zu erreichen, nicht mehr. Und wie groß diese Leistung sein muss, weiß das Handy nach der Bewertung des empfangenen Signals (Reziprozität).

Wenn wir nun versuchen, unsere Wohnbereiche durch allerlei bauliche Maßnahmen strahlungsarm zu machen, dann reduzieren wir damit auch die Empfangsfeldstärke für unsere Handys. Handys sind in diesem Punkt aber adaptiv, stellen diesen Signalnotstand auf der Empfangsseite fest und drehen die Sendeleitung entsprechend auf, um das künstlich errichtete Hindernis einer Betonwand oder eines leitenden Wandanstrichs zu überwinden. Handys können die Sendeleitung in einem Bereich von 1 bis 1000 variieren, also von 1 mW bis 1 W. Damit hat man also das genaue Gegenteil dessen erreicht, was man wollte, denn die Strahlung am Kopf hat sich soeben vertausendfacht und der Akku wird darüber hinaus schneller leer.

Wer sich beim Handy-Telefonieren einer geringen Strahlenbelastung aussetzen will, sollte gute Empfangslagen aufsuchen (in der Stadt ist man da sicher im Vorteil), der sollte das Handy mit dem Lautsprecher betreiben und es nicht ans Ohr halten oder eventuell auch eine viel strahlungsärmere Bluetooth-Verbindung verwenden. (Der Bluetooth-Sender hat eine vergleichsweise geringe Sendeleistung von 1…100 mW, weil er nur wenige Meter überbrücken muss).

Links

Über Erwin Kaminek

Öffentliche Unterlagen zum Clubabend

clubintern

Die Folien vom Clubabend stehen nur unseren Mitgliedern im Ordner “clubintern” zur Verfügung:

  • 2020-02-04 Smog-Messung.pdf

Darüber hinaus haben wir weitere Unterlagen gesammelt:

clubintern/em/gesundheit

Beim Clubabend verteilt

Beim Vortrag wurden auch gedruckte Unterlagen verteilt, die aber leider nicht für alle Anwesenden gereicht haben. Es wurde daher ein Ordner “clubintern/em/gesundheit” angelegt, der diese und auch andere Unterlagen in digitalisierter Form enthält. Der Name der Dokumente wurde nicht verändert.

  • Land Kärnten – Elektromagnetische Felder und Gesundheit.pdf
  • M_470_Elektromagnetische_Felder_bf.pdf AUVA

Weitere Unterlagen

  • M_013_UV-Strahlung_und_Arbeiten_im_Freien.pdf AUVA
  • M_014_UV-Strahlenbelastung_am_Arbeitsplatz.pdf AUVA
  • VEMF, Fassung vom 05.02.2020.pdf “Verordnung des Bundesministers für Arbeit, Soziales und Konsumentenschutz über den Schutz der Arbeitnehmer/innen vor der Einwirkung durch elektromagnetische Felder”

Weitere Links

Wir sind ein Verein

Sollte sich jemand aus dem Kreis der Mitglieder ein Strahlungsmessgerät kaufen wollen, wäre es nicht schlecht, wenn wir einen solchen Kauf koordinieren, indem wir uns auf ein konkretes Gerät einigen, um Erfahrungen besser austauschen zu können. Wir können im Rahmen dieses Blogs – beraten durch Erwin – eine Liste brauchbarer Geräte anlegen und dann daraus eine Kaufempfehlung entwickeln.

Ein herzliches Dankeschön an Erwin für den Vortrag und die Demonstration der Messungen.

Franz Fiala

Präsident Clubcomputer / Herausgeber PCNEWS bei ClubComputer.at
Franz ist pensionierter HTL Lehrer (TGM), Präsident von ClubComputer, Herausgeber der Clubzeitung PCNEWS und betreut unser Clubtelefon und Internet Support. Er ist leidenschaftlicher Rapid Wien Fan.

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