Elektrosmog Anspruchsvolle Messtechnik
Die Messtechnik elektrischer Felder ist nicht ganz einfach. Im Unterschied zu klassischen elektrischen Messungen im Umfeld der leistungsstarken Elektroinstallation handelt es sich hier meist um Messungen kleiner Grössen. Dabei gehen nicht nur die Fehler der Messgeräte in die Messung mit hinein, auch die Messmethodik spielt eine wesentliche Rolle. Der Kunde wird für bestimmte Massnahmen die klare Frage stellen: Ist jetzt bzw. ist nach einer allfälligen Sanierung die Situation im Sinne der Vorsorge gut? Wenn wir elektrotechnisch keine grundlegenden Fehler gemacht haben, so können wir für unser Fachgebiet eine ebenso klare Antwort geben, mit Bezugnahme auf Erfahrungswerte der grossen Mehrzahl der Elektrobiologen. In der Folge sollen die Hauptgeräte einzeln vorgestellt und am Schluss ein paar ergänzende Hinweise gegeben werden.
Der Netzfreischalter (Feldfreischalter)
Der Grundgedanke des Netzfreischalters (Bild 1) ist das Abtrennen des Aussenleiters (Polleiters) der betreffenden Sicherungsgruppe vom Netz, sobald kein Strom benötigt wird. Damit der Netzfreischalter Tag und Nacht automatisch funktioniert, wird während des Zeitabschnitts, währenddessen der Aussenleiter (Polleiter) vom Stromkreis getrennt ist, eine niedere Steuer- oder Schalt-spannung auf den entsprechenden Leiter gegeben. Über diese Steuerspannung wird sofort die Zuschaltung eines Stromverbrauchers registriert. Die Verbindung mit dem Stromnetz wird durch den Netzfreischalter automatisch wieder hergestellt. Was an sich so einfach klingt, hat aber doch ein paar Tücken.
Durch die tiefe Steuerspannung des Netzfreischalters kann es vorkommen, dass Verbraucher mit anfänglich kleinem Strombedarf nicht als Erstverbraucher eingeschaltet werden können. Beispiel: Leuchtstoffröhren, Stromsparlampen, elektronisch geregelte Motoren. Hier schafft ein Grundlastelement Abhilfe.
(Bild 1.1)
Weil das Leben so vielfältig, und der Mensch häufig vergesslich ist, sollte in Schlafräumen mit Netzfreischaltung eine Funktionskontrolllampe eingesteckt werden. Damit wird sichergestellt, dass die Netzfreischaltung auch wirklich aktiviert ist. Ein kleiner Trafo z.B. für ein Ladegerät, kann sonst die Abschaltung für den ganzen Stromkreis dauernd verhindern.
Das Problem mit der Steuerspannung Technisch am einfachsten realisierbar wäre eine Steuerspannung im Bereich um 230 Volt DC (Gleichstrom). Die überwiegende Zahl der Elektrobiologen gehen davon aus, dass ein technisches Gleichfeld im Rahmen der Haustechnik keine Störwirkung auf den Menschen hat. Der Grund, weshalb wir eine möglichst tiefe Steuerspannung propagieren, liegt im Problem der Oberwellen. Wir haben heute ein beachtlich hohes Grundrauschen (Summe aller örtlich im Raum wirksamen Wechselfeldfre-quenzen) z.B. durch elektronische Verbraucher wie PC, Sparlampen, Lichtregler, Fernsehen, so dass mittlere und höhere Frequenzen in jedem elektrischen Leiter als Störspannung gleichsam «mitschwingen». Nach den Feldgesetzen ist eine mögliche Störwirkung einer Oberwelle bei 5 Volt kleiner als bei 20, 30, 50 oder gar 230 Volt DC. Weil zunehmend Feldbelastungen aus Hoch- und Höchstfrequenzwellen Realität sind, ist es sinnvoller, die Steuerspannung möglichst tief zu halten. Demelectric AG vertreibt deshalb bevorzugt den Netzfreischalter (Feldfreischalter) der Firma Eltako mit einer Steuerspannung von nur 5 Volt DC.
Bild 1: Der Netzfreischalter überwacht den ausgeschalteten Stromkreis mit Hilfe einer Steuerspannung von 5 V DC. Sobald ein Verbraucher eingeschaltet wird, realisiert dies der Überwachungskanal und schaltet den Stromkreis ein.
Bild 1.1: Grundlastelement GLE / Bild 1.2: Funktionskontrollleuchte FKL
Nützt ein Netzfreischalter immer? Leider nein. Regelmässig wirken noch Störfelder aus Nebenräumen oder von Stromleitungen in Böden und Wänden. Es gibt sogar Situationen, bei denen durch das Abschalten eines Stromkreises durch einen Netzfreischalter eine Verschlechterung eintritt. Die Belastung durch aktive Wechselfelder steigt dann nach dem Abschalten durch den Netzfreischalter sogar an. Nehmen wir als Beispiel ein Schlafzimmer mit einer Liegestelle in Wandnähe. In der Wand befindet sich neben der üblichen Installation eine Steigleitung und produziert ein zweites aktives Wechselfeld. Dieses wird vor der Abschaltung des ersten Feldes von diesem verdrängt oder in der Richtung zum Liegeplatz hin gar ausgelöscht. So kann es vorkommen, dass in Richtung einer Liegestelle an der betreffenden Wand stärkere Felder erzeugt werden als zuvor bestanden haben. Deshalb ist folgender Grundsatz wichtig:
Kein Einbau eines Netzfreischalters ohne Messung!
Aber wie soll gemessen werden?
Meinungen gibt es hierfür wie Sand am Meer. Messungen werden inzwischen von verschiedenen Seiten angeboten, die daraus resultierenden Werte sind leider recht unterschiedlich. Das wichtigste Kriterium, das man an die Gerätschaft stellen kann, ist die Kosten-Nutzen-Frage. Die Geräte sollen einfach in der Handhabung sein, es sollen keine Fehlmanipulationen möglich und die Werte direkt ablesbar sein. Und selbstverständlich alles zu einem vernünftigen Preis. Dies ergibt einen hohen Nutzen sowohl für den Installateur wie auch für den Kunden. Das Ausmessen für eine Wohnung mit Arbeits-, Erholung- und Schlafstelle soll mit kleinen Verbesserungen (ohne Installationsänderung) im Bereich der Niederfrequenz in zwei bis drei Stunden möglich sein.
Nahfeld und Fernfeld
In dem Bereich der Abschirmtechnik (vor allem bei der Höchstfrequenz) muss zwischen Nahfeld und Fernfeld unterschieden werden. Definition Nahfeld und Fernfeld:
- Ab einem Abstand (d) = 1 x Wellenlänge (Lambda l), besser 3 x (Lambda l), misst man unter Fernfeldbedingung. Ohne zu rechnen, stellen wir fest, dass in dem Bereich der niederen Frequenzen (kmWellen) für unsere Hausmessung immer Nahfeldbedingungen herrschen.
- Im Nahfeld müssen wir daher die beiden Feldarten, also das elektrische und das magnetische Feld, getrennt erfassen. Niederfrequente Felder werden zudem durch spezifische Wandmaterialen wie zum Beispiel Beton und teilweise Backsteine unterschiedlich geschwächt. Das elektrische Feld wird absorbiert. Das magnetische Feld durchdringt mit wenig Verlust eine Backsteinwand und wirkt auf der anderen Wandseite nahezu in voller Stärke weiter. Die Praxis zeigt, dass die Magnetfeldmessung schnell, einfach und vor allem ohne Fehlmanipulationen die tatsächlichen, örtlich wirksamen Werte gibt. Im Gegensatz zu der magnetischen Feldmessung beeinflusst der Mensch durch seine blosse Anwesenheit das örtliche elektrische Feld. Die elektrische Feldmessung sollte ohne Anwesenheit von Menschen, in allen drei Raumrichtungen und über Glasfaserleitungen vorgenommen werden. Die elektrische Feldmessung ist deshalb Sache der Messspezialisten. Die Hauptanwendung der elektrischen Feldmessung ist die elektromagnetische Apparateprüfung (EMV). Für den praktisch tätigen Elektrofachmann ist es daher sinnvoll:
- Messen des örtlich wirksamen Magnetfeldes;
- Messen der Auswirkung des elektrischen Feldes als Ankopplungsspannung am menschlichen Körper, auf der Liegestelle und am Arbeitsplatz, genau dort, wo der Mensch sich länger aufhält.
Als Grundausrüstung brauchen wir Messmittel, mit denen wir sowohl die Auswirkung des magnetischen Feldes wie auch des elektrischen Feldes unabhängig voneinander ermitteln können. Trotz der Vielfalt von Meinungen besteht unter Fachleuten wenigstens in diesem Punkt Einigkeit, dass im Zusammenhang mit Netzfreischaltern das elektrische Feld über die Ankopplungsspannung gemessen werden soll. Bild 3 zeigt links ein Messgerät für die Ankopplungsspannung für die Erfassung des elektrischen Störfeldes; rechts ein Teslameter für das Wechselmagnetfeld.
Die Messung der Ankopplungsspannung
Ist der Mensch im Einflussbereich eines elektrischen Wechselfeldes (Bild 4), gibt es jede Möglichkeit zwischen den zwei Extremen:
- Ist der Mensch in direktem Erdkontakt, ist die Ankopplungsspannung null.
- Ist der Mensch vollständig gegen Erde isoliert, so nimmt sein Körper die maximal mögliche Aufladung an.
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Bild 3: Messtechnische Grundausrüstung. Links ein Messgerät für die Ankopplungsspannung für die Erfassung des elektrischen Störfeldes; rechts ein Teslameter für das Wechselmagnetfeld. |
Für eine korrekte Messung muss das Messgerät einen Eingangswiderstand von 1 Gigaohm oder mehr haben. Ein handelsübliches Labor-Messgerät mit 1-25 Megaohm Eingangswiderstand ergibt einen variierenden Wert. Durch den grossen «Abfluss» der Spannung über das Messgerät selbst entsteht eine starke Verfälschung. Der Erdungswiderstand über die Füsse ist unbestimmt und kann bei 1-25 Megaohm liegen! Der Ankopplungs-spannungsmesser soll den tatsächlichen Wert der Aufladung in Volt AC (Wechselspannung) messen, welche der Mensch aufgrund des ihn umgebenden elektrischen Feldes und der möglichen Erdwirkung auf sich trägt. Auch wenn alle elektrischen Geräte abgeschaltet sind, erzeugen die unter Spannung stehenden Stromleitungen noch immer elektrische Felder. Der Netzfreischalter schaltet die Spannung und damit die elektrischen Störfelder immer dann aus, wenn kein Stromverbrauch mehr besteht.
 Bild 4: Messung der Ankopplungsspannung mit hochohmigem Messgerät (Innenwiderstand >I Gigaohm) |
Der AC-Bio-Controller
Für den AC-Bio-Controller (Bild 5) sind internationale Patente angemeldet und in Deutschland bereits erteilt worden. Der AC-Bio Controller ist das erste und einzige Messgerät mit einem Ableitwiderstand von 2 Gigaohm, das (auch preislich) für eine Hausmessung konzipiert ist. Er bietet ganz neue Mess- und Anwendungsmöglichkeiten vor allem im niederfrequenten Bereich:
- für die Messung der Aufladung direkt am Körper des Menschen
- für Potentialvergleichsmessungen
- für die Suche der biologischen Erde
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Bild
5: AC-Bio Controller als Messgerät für die Messung der Aufladung direkt
am Körper des Menschen, für Potential-vergleichsmessungen und für die Suche der «biologischen» Erde. |
Unsere elektrische Hausinstallation hat einen vorgeschriebenen Erdleiter. Der Erdleiter hat eine wichtige Schutzfunktion, auf die wir hier nicht näher eintreten wollen. Der Erdleiter darf maximal 50 Volt Wechselspannung haben. Die Ankopplungsspannungsmessung muss, damit das Ergebnis überhaupt Sinn macht, gegenüber ungestörtem Erdpotential durchgeführt werden. Unter biologischer Erdung wird eine unbelastete, wechselspannungsfreie Erde verstanden.
Magnetfeldmessung
Das Magnetfeld wird durch die Anwesenheit des Menschen nicht verändert. Die Magnetfeldstärke können wir mit einer Spule und einem Voltmeter (Bild 6) messen, nur müssen wir dann die Werte umrechnen.
Bild 6: Grundsätzliche Messmethode einer Magnetfeldmessung
Die gesuchte Grösse des Magnetfeldes wird mit Tesla angegeben. Wunschziel für Liegestelle maximal 20-50 Nanotesla (nT).
Es gibt Situationen, bei denen ein örtlich überhöhtes Magnetfeld allein eine Gefährdung darstellen kann. Viele Apparate erzeugen starke Magnetfelder, und diese können von Nebenräumen, durch Böden, Decken und Wände hindurch wirken. Diese verborgenen Magnetfelder entdecken Sie sofort mit dem Magnetfeldmessgerät.
Viele Fachleute gehen davon aus, dass eine abfallende Magnetfeldstärke innerhalb eines menschlichen Körpers, am Kopf ein Maximalwert (z. B. über 100 Nanotesla), im Bereich der Füsse ein Minimalwert (z. B. 20 nT), die grösste Gefährdung darstellt. Hier können Verbesserungen vielfach durch Verlegen des Arbeits- oder Schlafplatzes sowie durch das Versetzen oder Abschalten der Apparate erzielt werden. Einfacher ist die Messung mit einem speziell für diese Messung gebauten Gerätes.
Bild 6: Grundsätzliche Messmethode einer Magnetfeldmessung
Die gesuchte Grösse des Magnetfeldes wird mit Tesla angegeben. Wunschziel für Liegestelle maximal 20-50 Nanotesla (nT).
Es gibt Situationen, bei denen ein örtlich überhöhtes Magnetfeld allein eine Gefährdung darstellen kann. Viele Apparate erzeugen starke Magnetfelder, und diese können von Nebenräumen, durch Böden, Decken und Wände hindurch wirken. Diese verborgenen Magnetfelder entdecken Sie sofort mit dem Magnetfeldmessgerät.
Viele Fachleute gehen davon aus, dass eine abfallende Magnetfeldstärke innerhalb eines menschlichen Körpers, am Kopf ein Maximalwert (z. B. über 100 Nanotesla), im Bereich der Füsse ein Minimalwert (z. B. 20 nT), die grösste Gefährdung darstellt. Hier können Verbesserungen vielfach durch Verlegen des Arbeits- oder Schlafplatzes sowie durch das Versetzen oder Abschalten der Apparate erzielt werden. Einfacher ist die Messung mit einem speziell für diese Messung gebauten Gerätes.
Bild 7: Teslameter TM 50
Je nach Ausrichtung der Messfläche (Messspule des Teslameter) messen wir unterschiedliche Werte. Da wir die grösstmögliche Belastung wissen möchten, suchen wir durch drehen des Messgerätes im Raum die Maximalwerte.
Spitzenwert oder Effektivwert
Sollen Spitzenwerte oder Effektivwerte gemessen werden? Aus drei Gründen haben wir uns für die Spitzenwertmessung entschlossen. Im medizinischen Bereich wird hauptsächlich die Spitzenwertmessung angewandt, als Beispiel soll hier das EKG (Elektrokardiogramm) erwähnt werden. Vielfach ist auf einer elektrischen Leitung eine Spannung vorhanden, aber kein Stromfluss messbar. Effektivwerte wie sie zur Leistungsermittlung notwendig sind, wären hier ein physikalischer Widerspruch. Immer häufiger treffen wir hochfrequente Felder in Hausinstallationen an. Diese kommen entweder von Unterhaltungs- und Haushaltsapparaten oder von Sendeanlagen. Mit einer Effektivmessung, wie sie heute noch häufig mit Laborvoltmetern praktiziert wird, blenden wir die hochfrequenten Belastungen aus und täuschen eine heile Welt vor.
Es soll hier nur erwähnt sein, dass auch für die Hochfrequenzmessungen bereits gute und preisgünstige Messgeräte bestehen. Da aber für die Ausbreitung und gegebenenfalls Abschirmung von hohen und höchsten Frequenzen andere Gesetzmässigkeiten gelten, soll dies eventuell einem späteren Beitrag vorbehalten bleiben. Für die Sanierung einer Elektroanlage können, wenn sehr tiefe Werte erwünscht sind, abgeschirmte Kabel eingesetzt werden.
Literatur:
Bezugsquellen:
Je nach Ausrichtung der Messfläche (Messspule des Teslameter) messen wir unterschiedliche Werte. Da wir die grösstmögliche Belastung wissen möchten, suchen wir durch drehen des Messgerätes im Raum die Maximalwerte.
Spitzenwert oder Effektivwert
Sollen Spitzenwerte oder Effektivwerte gemessen werden? Aus drei Gründen haben wir uns für die Spitzenwertmessung entschlossen. Im medizinischen Bereich wird hauptsächlich die Spitzenwertmessung angewandt, als Beispiel soll hier das EKG (Elektrokardiogramm) erwähnt werden. Vielfach ist auf einer elektrischen Leitung eine Spannung vorhanden, aber kein Stromfluss messbar. Effektivwerte wie sie zur Leistungsermittlung notwendig sind, wären hier ein physikalischer Widerspruch. Immer häufiger treffen wir hochfrequente Felder in Hausinstallationen an. Diese kommen entweder von Unterhaltungs- und Haushaltsapparaten oder von Sendeanlagen. Mit einer Effektivmessung, wie sie heute noch häufig mit Laborvoltmetern praktiziert wird, blenden wir die hochfrequenten Belastungen aus und täuschen eine heile Welt vor.
Es soll hier nur erwähnt sein, dass auch für die Hochfrequenzmessungen bereits gute und preisgünstige Messgeräte bestehen. Da aber für die Ausbreitung und gegebenenfalls Abschirmung von hohen und höchsten Frequenzen andere Gesetzmässigkeiten gelten, soll dies eventuell einem späteren Beitrag vorbehalten bleiben. Für die Sanierung einer Elektroanlage können, wenn sehr tiefe Werte erwünscht sind, abgeschirmte Kabel eingesetzt werden.
Literatur:
- André Moser: Bespam-Kursunterlagen Elektrosmog, Gewerbliche Berufsschule Wetzikon (BESPAM = Biologisch, Erdung, Sensibilität, Potentialausgleich, Ankopplungsspannung, Magnetfeld). www.andre-moser.ch
- Bilder: Martin Scheiben, Demelectric AG, Eltako GmbH
Bezugsquellen:
- Eltako Netzfreischalter und Zubehör: Über den Elektro-Grossisten und Ihren Elektro-Installateur
- Bio-Controller / Feldstärkemessgerät: Patentanwalt E. Ackermann Flawil
- Teslameter: Patentanwalt E. Ackermann Flawil
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