umwelt-online: BGV B11 / DGUV Vorschrift 15 - Elektromagnetische Felder (2)

Zulässige Werte für EM-Felder

Anlage 1

Als zulässige Werte werden Basis- und abgeleitete Werte für die verschiedenen Expositionsbereiche angegeben. Diese gelten für sinusförmige periodische Vorgänge einer Frequenz. Für gepulste elektromagnetische Felder und Anwendung der Basiswerte siehe Abschnitte 3 und 4.

Die zulässigen Werte für Expositionsbereich 1 orientieren sich am Konzept der Vermeidung von Gefährdungen unter Berücksichtigung von Sicherheitsfaktoren. Es sind Effekte berücksichtigt, wie Reizung von Sinnesorganen, Nerven- und Muskelzellen, Beeinflussung der Herzaktion und Wärmeeffekte. Die Werte gelten längstens für eine Arbeitsschicht.

Für den Expositionsbereich 2 gelten Werte, die aufgrund der allgemeinen Zugänglichkeit und zur Vermeidung möglicher Belästigungen zusätzliche Sicherheitsfaktoren berücksichtigen.

1. Basiswerte für unmittelbare Wirkungen

Als Basiswerte für unmittelbare Wirkungen sind die in Tabelle 1 angegebenen Grenzwerte festgelegt.

Tabelle 1: Basiswerte für unmittelbare Wirkungen

Frequenzbereich	Effektivwert der elekrischen Stromkörperdichte J in A/m^{2 (1)}	Spezifische Absorptionsrate SAR in W/kg ⁽⁴⁾			Spezifische Absorption für Impulsfelder SA in J/kg ^{(5), (6)}	Leistungs- dichte S in W/m^{2 (7), (8)}
		Ganz- körper- mittel- wert	Lokale SAR ⁽⁵⁾
		Ganz- körper- mittel- wert	Kopf und Rumpf	Glied- maßen
> 0 - 1 Hz	0,040	(-)	(-)	(-)	(-)	(-)
1 - 4 Hz	0,040/f ⁽²⁾	(-)	(-)	(-)	(-)	(-)
4 - 1000 Hz	0,010	(-)	(-)	(-)	(-)	(-)
1 - 100 kHz	f/100 ⁽³⁾	(-)	(-)	(-)	(-)	(-)
0,1 - 10 MHz	f/100 ⁽³⁾	0,4	10	20	(-)	(-)
0,01 - 10 GHz	(-)	0,4	10	20	0,01	(-)
10 - 300 GHz	(-)	(-)	(-)	(-)	(-)	50
(1) Über jedes Flächenelement von 1 cm² senkrecht zur Stromrichtung sowie über jedes Zeitintervall von 1 s zu mitteln; (2) f in Hz; (3) f in kHz; (4) Über jedes 6 Minuten-Intervall arithmetisch zu mitteln; (5) Mittelungsmasse 10 g; (6) Trägerfrequenz f > 300 MHz und Pulslänge T < 30 µs; (7) Über jedes Flächenelement von 20 cm² und jedes Zeitintervall von jeweils 68/f ^1,05-Minuten (f in GHz) zu mitteln; (8) Die maximale örtliche Leistungsdichte gemittelt über jedes Flächenelement von 1 cm² darf 1 kW/ m² nicht überschreiten; (-) bei diesen Frequenzen nicht relevant.

2 Abgeleitete Werte

Die abgeleiteten Werte sind so festgelegt, dass selbst unter Zugrundelegung der ungünstigsten Expositionsbedingungen der EM-Felder die Basiswerte nicht überschritten werden. Die abgeleiteten Werte für den Expositionsbereich 1 und den Expositionsbereich 2 wurden dabei unter Berücksichtigung verschiedener Sicherheitsfaktoren aus den Basiswerten der Tabelle 1 berechnet.

Die abgeleiteten Werte sind grundsätzlich einzuhalten. Sie dürfen überschritten werden, wenn nachgewiesen ist, dass die Basiswerte nicht überschritten werden.

Die Einhaltung der abgeleiteten Werte gewährleistet nicht zwangsläufig die Sicherheit von Trägern aktiver elektronischer Körperhilfsmittel.

Die Bilder 1 und 2 enthalten die graphische Darstellung der abgeleiteten Werte.

Bild 1: Zulässige Werte der elektrischen Feldstärke in den Expositionsbereichen 1 und 2 sowie im Bereich erhöhter Exposition

Bild 2: Zulässige Werte der magnetischen Flussdichte in den Expositionsbereichen 1 und 2 sowie im Bereich erhöhter Exposition

2.1 Abgeleitete Werte im Frequenzbereich 0 Hz bis 29 kHz

2.1.1 Zulässige Werte im Expositionsbereich 1 und im Bereich erhöhter Exposition

Bei der Festlegung der Werte für kurze Expositionszeiten werden die Sicherheitsfaktoren der abgeleiteten Werte für Expositionsbereich 1 verringert. Dies ist aufgrund der Größe der Sicherheitsfaktoren und der kontrollierten Expositionsbedingungen zulässig. Zur Begrenzung von Sekundäreffekten darf beim elektrischen Feld ein Wert von 30 kV/m nicht überschritten werden.

Tabelle 2: Effektivwerte der elektrischen Feldstärke im Expositionsbereich 1 und im Bereich erhöhter Exposition

Frequenzbereich f/Hz	Effektivwert der elektrischen Feldstärke in kV/m
Frequenzbereich f/Hz	Expositionsbereich 1	Bereich erhöhter Exposition 2 h/d
0 - 35,53	30	30
35,53 - 66,67	1066/f	30
66,67 - 1000	1066/f	2000/f
1000 - 29000	1,066	2

Der zulässige Wert der magnetischen Flussdichte im Frequenzbereich 0 bis 1 Hz des Expositionsbereiches 1 ist aufgrund von Induktionswirkungen auf bewegte leitfähige Körper im Magnetfeld - festgelegt worden. Zusätzlich ist in diesem Frequenzbereich die Kraftwirkung auf ferromaguetische Teile zu berücksichtigen.

Tabelle 3: Effektivwerte der magnetischen Flussdichte im Expositionsbereich 1 und im Bereich erhöhter Exposition

Frequenzbereich f/Hz	Effektivwert der elektrischen Feldstärke in mT⁽¹⁾
Frequenzbereich f/Hz	Expositionsbereich 1	Bereich erhöhter Exposition 2 h/d
0 - 1	67,9⁽²⁾	127,3⁽²⁾
1 - 1000	67,9/f	127,3/f
1000 - 29000	67,9 × 10^-3	127,3 × 10^-3
⁽¹⁾ Über Flächenelemente von 100 cm²zu mitteln ⁽²⁾Werte oberhalb von 67,9 mT dürfen nur unter Beachtung von § 14 angewendet werden.

Für Extremitäten dürfen die in Tabelle 3 angegebenen Werte für Magnetfelder um den Faktor 2,5 überschritten werden.

2.1.2 Zulässige Werte im Expositionsbereich 2

Tabelle 4: Effektivwerte der elektrischen Feldstärke und magnetischen Flussdichte im Expositionsbereich 2

Frequenzbereich f/Hz	Effektivwert der elektrischen Feldstärke in kV/m	Effektivwert der magnetischen Flussdichte in mT⁽¹⁾
0 - 1	20	21,22
1 - 16,67	20	21,22/f
1 - 1000	333,3/f	21,22/f
1000 - 29000	333,3 × 10^-3	21,22 × 10^-3
⁽¹⁾Über Flächenelemente von 100 cm² zu mitteln

2.2 Übergangsbereich 29 kHz bis 91 kHz

Die Festlegung für diesen Frequenzbereich berücksichtigen den Übergang von niederfrequenten Reizwirkungen zu hochfequenten Wärmewirkung

2.2.1 Zulässige Werte im Expositionsbereich 1 und im Bereich erhöhter Expositionen Tabelle 5: Effektivwert der elektrischen Feldstärke im Expositionsbereich 1 und im ereich erhöhter Exposition.

Frequenzbereich f/ Hz	Effektivwert der elektrischen Feldstärke in kV/m
Frequenzbereich f/ Hz	Expositionsbereich 1	Bereich erhöhter Exposition 2 h/d
29 - 48,5	1,066	2
48,5 - 91	1,066	97/f

Tabelle 6: Effektivwerte der magnetischen Flussdichte im Expositionsbereich 1 und im Bereich erhöhter Exposition

Frequenzbereich f/ Hz	Effektivwert der magnetscihen Flussdichte in µT⁽¹⁾
Frequenzbereich f/ Hz	Expositionsbereich 1	Bereich erhöhter Exposition 2 h/d
29 - 48,5	67,9	127,3
48,5 - 91	67,9	6176/f
⁽¹⁾ Über Flächenelement von 100 cm² zu mitteln

2.2.2 Zulässige Werte im Expositionsbereich 2

Tabelle 7: Effektivwerte der elektrischen Feldstärke und magnetischen Flussdichte im Expositionsbereich 2

Frequenzbereich f/ kHz	Effektivwert der elektrischen Feldstärke in V/m	Effektivwert der magnetischen Flussdichte in µT⁽¹⁾
29 - 91	333,3	21,22
⁽¹⁾ Über Flächenelemente von 100 cm² zu mitteln

2.3 Abgeleitete Werte im Frequenzbereich 91 kHz bis 300 GHz

Für Expositionszeiten größer 6 Minuten (Dauerexposition) gelten die Werte nach Tabelle 8 bzw. 11. Dabei ist über jedes 6-Minuten-Intervall zu mitteln.

Neben der Angabe von zulässigen Werten für Dauerexposition sind für Expositionszeiten t ≤ 6 Minuten wegen der Thermoregulation des Körpers höhere Werte zulässig. Diese sind für jeden Einzelfall mit den in der Tabelle 9 enthaltenen Formeln zu bestimmen. Bei Anwendung der Werte der Tabelle 9 ist zusätzlich sicherzustellen, dass die Spitzenwerte nach Tabelle 10 nicht überschritten werden.

2.3.1 Zulässige Werte im Expositionsbereich 1 und im Bereich erhöhter Exposition

Tabelle 8: Werte im Expositionsbereich 1 bei Expositionszeiten ≥ 6 Minuten

Frequenzbereich f/MHz	Effektivwert der elektrischen Feldstärke in V/m	Effektivwert der magnetischen Feldstärke in A/,	Mittelwert der Leistungsdichte in W/m²
0,091 - 0,576	1066	4,9/f	(-)
0,576 - 10	614/f	4,9/f	(-)
10 - 30	61,4	4,9/f	(-)
30 - 40	61,4	0,163	10
400 - 2000	3,07 × √f	8,14× √f× 10^-3	f/40
2000 - 300.000	137,3	0,364	50

Tabelle 9: Werte im Bereich erhöhter Exposition (Expositionszeiten < 6 Minuten)

Frequenzbereich f/MHz

Höchstwert von
∑ E_i² × t_iin (V/m)^{2 ×} min

Höchstwert von
∑ H_i² × t_iin (A/m)^{2 ×} min

Höchstwert von
∑ S_i × t_iin (W/m²) × min

1 - 10

2,26 × 106/f²

143/f²

(-)

10 - 30

22,6 × 10³

143/f²

(-)

30 - 400

22,6 × 10³

0,16

400 - 2000

56,5/f

0,4 × 10^-3 × f

0,15 × f

2000 - 300.000

113 × 10³

0,8

300

E_iH_i	gemessener oder berechneter Effektivwert der elektrischen bzw. magnetischen Feldstärke während des i-ten Intervalls
S_i	gemessener oder berechneter Mittelwert der Leistungsdichte während des i-ten Intervalls
t_i	Dauer des i-ten Intervalls

Tabelle 10: Spitzenwerte im Bereich erhöhter Exposition (Expositionszeiten < 6 Minuten)

Frequenzbereich f/MHz	Spitzenwert der elektrischen Feldstärke in V/m	Spitzenwert der magnetischen Feldstärke in A/m	Spitzenwert der Leistungsdichte in W/m²
0,091 - 0,1	2222	10/f	(-)
0,1 - 0,2	22.222 ⋅ f	10/f	(-)
0,2- 0,3	22.222 ⋅ f	50	(-)
0,2 - 3	6667	50	(-)
3 - 10	20.000/f	150/f	(-)
10 - 30	2000	150/f	(-)
30 - 400	2000	5	10000
400 - 2000	100 ⋅ √f	0,25 × √f	25 × f
2000 - 300000	4472	11,2	50.000

2.3.2 Zulässige Werte im Expositionsbereich 2

Tabelle 11: Werte im Expositionsbereich 2 bei Expositionszeiten ≥ 6 Minuten

Frequenzbereich f/MHz	Effektivwert der elektrischen Feldstärke in V/m	Effektivwert der magnetischen Feldstärke in A/m	Mittelwert der Leistungsdichte in W/m²
0,091 - 0,14	333,3	16,8	(-)
0,14 - 0,826	333,3	2,35/f	(-)
0,826 - 10	275/f	2,35/f	(-)
10 - 30	27,5	2,35/f	(-).
30 - 400	27,5	0,073	2
400 - 2000	1,375 × √f	3,64 × √f × 10^-3	f/200
2000 - 300000	61,5	0,163	10

2.3.3 Zulässige Werte für hochfrequente Ströme im Frequenzbereich 10 MHz bis 110 MHz

Im Frequenzbereich von 10 MHz bis 110 MHz können im menschlichen Körper hochfrequente Ströme eingekoppelt werden, durch die die SAR-Werte in den Extremitäten überschritten werden können. Aus diesem Grund werden zusätzlich zu den Feldstärken die Ströme durch die Extremitäten begrenzt.

Tabelle 12: Zulässige Werte für eingekoppelte hochfrequente Ströme

Expositionsbereich	zulässiger Strom in mA
Expositionsbereich 1	100
Expositionsbereich 2	45

2.3.4 Bewertung der Exposition bei elektromagnetischen Feldern mit mehreren Frequenzen

In elektromagnetischen Feldern unterschiedlicher Frequenzen werden unzulässige Expositionen im Frequenzbereich von 91 kHz bis 300 GHz vermieden, wenn die nachfolgenden Bedingungen eingehalten sind.

Darin bedeuten
E_k, H_k	gemessene oder berechnete spektrale Effektivwerte der elektrischen bzw. magnetischen Feldstärken gemittelt über jedes 6-Minuten-Intervall
S_k	Mittelwert der Leistungsdichte gemittelt über jedes 6-Minuten-Intervall
E_a,k, H_a,k S_a,k	zulässige Werte der elektrischen bzw. magnetischen Feldstärken und der Leistungsdichte nach Tabelle 8 und 11.

2.4 Zulässige Werte für mittelbare Wirkungen

Die zulässigen Werte für Körperströme und Berührungsspannungen sind in Tabelle 13 angegeben

Tabelle 13: Zulässige Körperströme und Berührungsspannungen

Frequenz f	Zulässiger Körperstrom in mA	Zulässige Berührungsspannung in V
0 Hz	10	60
1 Hz ≤ f < 100 Hz	3,5	25
100 Hz ≤ f< 2 kHz	1,75 × (f/kHz) + 3,3	25
2 kHz ≤ f< 3,8 kHz	1,4 × (1/kHz) + 4,2	25
3,8 kHz ≤ f < 12 kHz	1,4 × (f/kHz) + 4,2	1,05 × (f/kHz) + 20,5
12 kHz ≤ f < 28 kHz	1,75 × (f/kHz)	1,05 × (f/kHz) + 20,5
28 kHz ≤ f< 100 kHz	50	1,05 × (f/kHz) + 20,5
100 kHz ≤ f < 1 MHz	50	125

Die in Tabelle 13 enthaltenen Werte für zulässige Körperströme und für zulässige Berührungsspannungen gelten nicht für die Beeinflussung von Rohrleitungsnetzen und Netzen der Telekommunikation bzw. der Signaltechnik, in die durch parallel verlaufende Starkstromanlagen der Bahn und der elektrischen Energieversorgung Spannungen eingekoppelt werden.

3 Gepulste Felder

Für gepulste Felder, die aus einer zeitlichen Abfolge von sinus-, trapez-, dreieckförmigen oder exponentiellen Einzel- oder Mehrfachpulsen und Pausen oder Gleichfeldanteilen bestehen, kann eine vereinfachte Bewertung mit den Festlegungen der nachfolgenden Abschnitte vorgenommen werden.

3.1 Frequenzbereich 0 Hz bis 91 kHz

Diese Felder werden durch folgende zusätzliche Kenngrößen beschrieben:

G	Anstelle der Größe G sind die elektrische Feldstärke E, die magnetische Feldstärke H oder die magnetische Flussdichte B einzusetzen. G (t) kennzeichnet die Zeitfunktion, den Spitzenwert.
T	Zeitliche Dauer eines Impulses bzw. Impulszuges mit anschließender Pause.
T_l	Integrationszeit, wobei gilt: T_l= T für T ≤ 1s; 1s sonst
τ_p	Zeitdauer einer Feldänderung bei sinus,- dreieick- oder trapezförmigen Signalverläufen von Null auf den positiven oder negativen Spitzenwert bzw. vom positiven oder negativen Spitzenwert auf Null. Die Ermittlung von ,tp bei exponentiellen Signalverläufen ist gemäß obiger Abbildung vorzunehmen. Sind die einzelnen Zeitdauern τ_Pi, unterschiedlich, so sind alle diese Werte τ_Pi für die weiteren Berechnungen heranzuziehen.
τ_pmin	Kleinster Wert aller Zeitdauern τ_Pi : τ_Pmin = min (τ_Pi)
τ_C	Hilfsgröße zur Beschreibung exponentieller Signalverläufe. Sind die einzelnen Zeitdauern τ_Ci unterschiedlich, so sind alle diese Werte τ_Ci, für die weiteren Berechnungen heranzuziehen
τ_D	Zeitliche Summe aller Feldänderungen i im Zeitintervall Τ_i. Es gilt für: - sinus-, dreieck- und trapezförmige Signalverläufe: , τ_D = ∑_i τ_Pi- exponentielle Signalverläufe: τ_D = ∑_i τ_Ci
fp	Frequenz der Feldänderung, wobei gilt: f_p= 1/(4 × τ_Pmin)
V	Gewichtsfaktor , wobwi gilt: V = (T₁ /τ_D)^0,5 für (T₁ /τ_D)^0,5 ≤ V_max; V_max sonst
V_max	maximaler Gewichtungsfaktor. Grundsätzlich gilt: V_max = 8.

Unter folgenden Voraussetzungen kann beim Betrieb von Magnetresonanzanlagen in Wissenschaft und Forschung und bei medizinischen Anwendungen der maximale Gewichtungsfaktor vergrößert werden, wenn

die verbindlichen Beschaffenheitsanforderungen nationaler Rechtsvorschriften, die einschlägige Gemeinschaftsvorschriften umsetzen, von der Anlage erfüllt werden,
für die Arbeitsplätze Gefährdungsanalysen nach dem Arbeitsschutzgesetz unter besonderer Beachtung der Gefahren durch EM-Felder durchgeführt und dokumentiert werden,
die notwendigen Schutzmaßnahmen getroffen sind,
sie unter fachkundiger ärztlicher Aufsicht oder in Anwesenheit eines Sachkundigen durchgeführt werden.

Die Werte für die zulässigen zeitlichen Änderungen der magnetischen Flussdichte für gepulste Felder im Frequenzbereich von 0 Hz bis 91 kHz sind in der Tabelle 14 angegeben. Gleichzeitig dürfen die in Tabelle 15 angegebenen, jeweils über die Zeitdauer τpmin gemittelten Werte der zeitlichen Änderungen der magnetischen Flussdichte nicht überschritten werden.

Tabelle 14: Maximal zulässige zeitliche Änderung der magnetischen Flussdichte im Expositionsbereich 1 und im Bereich erhöhter Exposition

Frequenzbereich f_p/Hz	Maximal zulässige zeitliche Änderung der magnetischen Flussdichte in T/s
Frequenzbereich f_p/Hz	Expositionsbereich 1	Bereich erhöhter Exposition 2 h/d
0 - 1	0,6 × f_p × V	1,1 × f_p × V
1 - 1000	0,6 × V	1,1 × V
1000 - 48500	6 × 10^-4 × f_p × V	1,1.10^-3 × f_p × V
48500 - 91000	6 × 10^-4 × f_p × V	55 × V

Tabelle 15: Mittlere zulässige zeitliche Änderung der magnetischen Flussdichte im Expositionsbereich 1 und im Bereich erhöhter Exposition, gemittelt über die Zeitdauer τ_pmin

Frequenzbereich f_p/Hz	Maximal zulässige zeitliche Änderung der magnetischen Flussdichte in T/s
Frequenzbereich f_p/Hz	Expositionsbereich 1	Bereich erhöhter Exposition 2h/d
0 - 1	0,38 × f_p × V	0,72 × f_p × V
1 - 1000	0,38 × V	0,72 × V
1000 - 48500	3,8 × 10^-4 × f_p × V	1,72 × 10^-3 × f_p × V
48500 - 91000	3,8 × 10^-4 × f_p × V	35 × V

Für Extremitäten dürfen die in Tabelle 14 und 15 angegebenen Werte um den Faktor 2,5 überschritten werden.

Die maximal zulässigen Spitzenwerte der magnetischen Flussdichte bei gepulsten Magnetfeldern ergeben sich aus den Werten der Tabelle 15 durch Multiplikation mit dem Faktor τpmin bzw. aus den Werten der Tabellen 3 und 6 durch Multiplikation mit dem Ausdruck 2^0,5 ⋅ V.

3.2 Frequenzbereich 91 kHz bis 300 MHz

Bei gepulsten Feldern sind bei Anwendung der Tabelle 9 für Effektivwerte und Tabelle 10 für Spitzenwerte die Basiswerte der Tabelle 1 eingehalten.

4 Anwendung der Basiswerte

Bei Verzicht der Anwendung der abgeleiteten Werte für Ganzkörperexposition ist sicherzustellen, dass unter allen auftretenden Bedingungen die Basiswerte eingehalten sind. Dabei werden die Basiswerte der Tabelle 1 als zusätzliche Sicherheit mit den Faktoren der nachfolgenden Tabelle 16 multipliziert.

Tabelle 16: Reduktionsfaktoren zur Bewertung mit Basiswerten

Frequenz	Expositionsbereich 1	Expositionsbereich 2
0 Hz - 91 kHz	0,6	0,2
91 kHz - 300 GHz	1,0	0,2

Im Bereich erhöhter Exposition sowie für Teilkörperexposition sind die Basiswerte nach Tabelle 1 sicher einzuhalten.

Zulässige Werte für Anlagen mit hohen statischen Magnetfeldern

Anlage 2

Tabelle 1: Zulässige Werte für die statische magnetische Flussdichte

Exposition	Magnetische Flußdichte
Mittelwert für 8 h (gemittelt über den ganzen Körper	212 mT
Spitzenwert für Kopf und Rumpf	2 T
Spitzenwert für Extremitäten	5 T

Im Bereich von Wissenschaft und Forschung und im Einzelfall bei medizinischer Anwendung dürfen die Werte in Tabelle 2 angewendet werden, wenn der Betreiber der Anlage sicherstellt, dass

die verbindlichen Beschaffensheitsanforderungen nationaler Rechtsvorschriften, die einschlägigen Gemeinschaftsvorschriften umsetzen, von der Anlage erfüllt werden,
für die Arbeitsplätze Gefährdungsanalysen nach dem Arbeitsschutzgesetz unter besonderer Beachtung der Gefahren durch EM-Felder durchgeführt und dokumentiert werden,
die notwendigen Schutzmaßnahmen getroffen sind,
Tätigkeiten unter fachkundiger ärztlicher Aufsicht oder in Anwesenheit eines Sachkundigen durchgeführt werden.

Tabelle 2: Zulässige Werte für die statische magnetische Flussdichte unter Berücksichtigung besonderer Voraussetzungen

Exposition	Magnetische Flußdichte
Spitzenwert für Kopf und Rumpf (maximal 2 h/d) Bei Exposition größer 2 h/d gilt Tabelle 1	4 T
Spitzenwert für Extremitäten	10 T

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