ENVIRONNEMENT ELECTROMAGNETIQUE Constructions

ENVIRONNEMENT ELECTROMAGNETIQUEConstructions - Rénovations

Nouvelle réglementation en milieu professionnelDécret 2016-1074 du 3 Août 2016

Georges Grandpierre

Mantenna Expertise Environnement électromagnétique dans les nouvelles constructions et rénovations, 2 OCTOBRE 20181

Sommaire

Labels environnementaux Pourquoi se protéger des rayonnements Nature des rayonnements Longueurs d’ondes, fréquences , bandes Historique Les principales unités Evaluer les risques sanitaires VAs &VLEs DAS ou SAR Pénétration dans le corps humain Effets de l’absorption du corps humain Les recommandations nationales & internationales Méthodologie d’analyse de l’environnement électromagnétique Exemples de résultats des modélisations électromagnétiques Exploitation des résultats d’analyses électromagnétiques Obligations, protections Conclusion

Environnement électromagnétique dans les nouvelles constructions et rénovations2

Labels environnementaux

Garantir un environnement de vie et ou de travail de qualité pour la santé

Exemple HQE 14Cibles dont la gestion de l’eau, des déchets, confort visuel, confort olfactif….& les conditions sanitaires incluant la thématique des rayonnements électromagnétiques,

Exemple OsmoZ HQE 1 incluant la thématique des rayonnements électromagnétiques, priseen compte du décret 2016-1074 du 3 Aôut 2016 relatif à la protection des travailleurs contreles risques dus aux champs électromagnétiques,


Pour quelles raisons doit on se protéger des champs électromagnétiques ?

Multiplication des objets et technologies rayonnantes

Proximité, antennes relais, WiFi, DECT, antennes relais, énergie…

Pénétration dans le corps humain sous certaines conditions

Puissance, formes d’ondes, fréquences des rayonnements

Interactions avec la matière sous certaines conditions

Effets biologiques peux connus

Effets en longs termes : inconnus

De très nombreuses publications dans le domaine technique, très peu sur les impacts sanitaires

Organismes de référence : ICNIRP, OMS, CIRC, ADEME, INERIS, CERTIVEA

LES CHAMPS ELECTROMAGNETIQUES FONT PARTIE DE NOTRE ENVIRONNEMENT


Les champs électromagnétiques sont présents partout dans notre environnement d’origine naturelle….

• La lumière

• Champ magnétique terrestre ( statique – boussole)

• Les rayonnements radioélectriques des étoiles (rayonnements cosmiques)

• Le rayonnement émis par la foudre

• Les rayonnements produits par l’organisme ( signaux de l’activité cardiaque,

et du cerveau ….)

…. et Tous les rayonnements produits par les technologies modernes

3Environnement électromagnétique dans les nouvelles constructions et rénovations

5

Nature des rayonnements

Longueurs d’ondes, fréquences, bandes

6

IonisantsNon

Ionisants

Environnement électromagnétique dans les nouvelles constructions et rénovations

!!! Les rayonnements qui ne sont pas suffisamment énergétiques pour rompre les liaisons intramoléculaires sont dits Non Ionisants

• 1940-1945, Durant la seconde guerre mondiale, crainte pour la sécurité du personnel militaire prés des Radars de l’US Navy

• Après guerre observations de cataractes chez des animaux ( >100mW/cm²)

• Inquiétudes par rapports aux effets « non thermiques » pour de relatives faibles valeurs(<10mW/cm²)

• 1994, arrivée du GSM

• 1996, premières recommandations internationales limitant l’exposition humaine

• 1997, Densification des réseaux GSM, crainte du public, généralisation des normes, effetsbiologiques mis en évidence

• 1998-1999, ICNIRP établi les niveaux de risques sanitaires (toujours en vigueur !)

• 2000-2006, multiplication par 6 du niveau d’exposition

• 2006-2008, introduction du WiFi, UMTS, WiMax

• 2009….2015 Multiplication des technologies sans fil

• 2018 la législation est toujours basée sur l’ICNIRP 1998-99

• 3 Août 2016 la législation française change

Historique


?

Champ électromagnétique (CEM)

Le champ électromagnétique (CEM) est formé de l’association

champ électrique qui s’exprime en Volts par mètre (V/m)

champ magnétique qui s’exprime en Tesla (T), en gauss (G) ou en Ampères parmètre (A/m)

Energie transportée par l’onde électromagnétique s’exprime en densité de puissancecarré (W/m²)

Le débit d’absorption spécifique (DAS), Specific absorption rate (SAR) en anglaisQuantifie la puissance absorbée par unité de masse de tissus du corps humain exposé. Il s’exprime enWatts par kg (W/kg).

E

HDirection

Quelles sont les principales unités utilisées?

! E & HSont des champs vectoriels

6Environnement électromagnétique dans les nouvelles constructions et rénovations

8

• Les risques sont définis par l’Absorption des ondes par le corps humain : Les VLE (Valeurs Limites d’Exposition) pour les Radiofréquences, exprimée en V/m ou W/kg

• DAS ou SAR : unité d’absorption des champs RF exprimé en W/kg

• il traduit la compétition entre l’échauffement provoquée sur une quantité de matière biologique et les capacités de thermorégulation de l’organisme

• Cette valeur ne peut pas être directement mesurée dans des conditions réelles d’exposition. (mesure par sonde en laboratoire ou calculée)

• On se réfère à la VDA ( Valeur déclenchant l’action - mesure du champ électrique et magnétique)

• Toutes les mesures caractérisent les VDAs

• A partir des résultats de mesures on peut calculer les VLEs et quantifier les risques sanitaires car les VLEs déterminent l’absorption par le corps humain

• La nouvelle législation du 3 Août 2016 intègre les VDAs & VLEs

Comment évaluer les risques sanitaires


La réglementation distingue les effets biophysiques directs et les effets indirects.

Concernant les effets biophysiques directs, ils concernent les effets thermiques et les effets non thermiques.

Selon le niveau d’exposition et la gamme de fréquence, sont distingués

Les effets sensoriels (correspondent aux VA basses): qui peuvent être directement ressentis

Les effets sur la santé (correspondent aux VA hautes)

Les effets indirects concernent:

Le risque d’interférence avec les dispositifs actifs implantés

le risque d’attraction et de projection dans les champ périphérique de sources intenses (> 100 mT)

la limitation du risque de décharge d’étincelles

le courant de contact d’état stable

Vas (Valeurs Déclenchant l’action)


Valeurs Limites d’Exposition (VLE): valeurs qui ne doivent pas être dépassées pour l’exposition d’un travailleur.

Les paramètres définis par la réglementation se calculent à l’intérieur du corps humain.

On cherchera à les connaître si les valeurs déclenchant l’action (VA) sont atteintes ou dépassées

Ces valeurs ne couvrent que les liens scientifiquement bien établis entre les effets biophysiques directs à

court terme et l’exposition aux CEM.

VLEs Valeurs Limites d’Exposition


Débit d'Absorption Spécifique (DAS) en W/kg

grandeur physique permettant de quantifier l'absorption de l'énergie par un organisme

puissance absorbée par unité de masse de tissus corporel

ρ 2

σ.EDAS

2

=

Amplitude crête du champ électrique dans tissus

Densité des tissus

Etude de la propagation du

champ EM dans la tête ou dans

le corps à l'aide de modèles

numériques

Conductivité des tissus

Vérification des normes

DAS ou SAR


Le DAS ou SAR

Les effets avérés ont été retenus pour fonder les propositions de restrictions en matière d'exposition (ICNIRP Guidelines 1998).

Effet biologique avéré pour un DAS « corps entier » > 4 W/kg : altération comportementale de l’animal et

élévation de la Température du corps de 1°C

DAS corps entier < 0.08 W/kgDAS local tête et tronc < 2 W/kgDAS local membres < 4 W/kg

Les VDAs

PUBLIC : Décret 2002-775 du 3 mai 2002 PROFESSIONNEL : 2016-1074 du 3 Août 2016

L’origine des référentiels


Les marges dans les VLEs et VDAs

Valeurs d’actions, VDAs

Valeurs limites d’exposition, VLEs

Effets biologiques avérés

Facteur de sécurité 10 ou 50

Equation de transfert

DAS > 4W/kgT > T+1°C (30mn)

DAS = 0,4W/kgT > T+1°C (30mn)

FM 61V/m



Pénétration dans le corps humain ?

Technologie Fréquence Pénétration moyenne

Bluetooth,

WiFi

2.5GHz 1 à 2cm

Téléphone

cellulaire

900MHz 3 à 5cm

1800MHz 1 à 2 cm

Radio FM ~ 100MHz 30 cm

5 G ~ 3400MHz < 1cm

5G 26GHz Quelques millimètres

16

Une personne passe un appel au milieu de 5 personnes qui passent elles mêmes un appel

La distance entre les personnes et celle du milieu est d’environ 30cm

Chaque téléphone émet un champ électrique de 10V/m au niveau de la tête de chacun

Quel est le niveau d’exposition de la personne au centre ?

10V/m

10V/m

10V/m

10V/m

10V/m

1V/m

1V/m 1V/m

1V/m

1V/m

La personne du milieu reçoit 10.24V/m

Et non pas 10 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1= 15V/m

C’est la source la plus proche qui impacte !!Illustration de la loi quadratique


Téléphone portable ou smartphone, exemple pour un fonctionnement en GSM à 900 ou 1800MHz, quel est le champ électrique

dans ma tête quand je passe un appel ?

A 900 MHZ, la puissance RF est 2 W crête 1/8 * 2000 mW car émission 1/8 du temps soit P = 250 mW

P = 250 mW DAS = 0,4 W/kg (soit 5 fois moins que la limite de 2W/kg pour la tête et le torse)

Si on pose DAS = σ * Ei2 / ρ

σ = conductivité spécifique moyenne du corps humain ~ 0,97 pour la tête à 900 MHZ (1,05 pour le corps)

ρ = masse volumique du corps humain moyen ~ 1000 kg/m3 pour la tête (985 pour le corps)

Calculer le champ électrique interne lié à un téléphone qui a un DAS de 0,4 W/kg

on a : 0,4 = 0,97 * Ei2/1000 le champ EM interne (transmis) est Ei = 20,3 V/m

Remarque : les terminaux GSM 1800 sont plutôt à une puissance crête de 1 W,

soit P = 125 mW; les terminaux 3G seraient également à P = 250 mW au maximum

A la fréquence F = 900 MHz, la distance minimale de ‘’champ lointain’’ est D = λ/2π = 5,3 cm , soit environ le double de la distance entre le terminal et la tête, lorsque celui-ci est appliqué contre l’oreille (du mannequin) pour une mesure du SAR ~ 2,5 cm.

Calculer le champ externe pour cette distance de 2,5cm

On a, pour cette distance, E = (1/0,025)*(24*0,25)1/2 ~ 98 V/m, valeur bien supérieure à la limite de 41 V/m mais localement!

Calculer le coefficient de couplage dans la tête

Et on a Ei/E = 20,3/98 ~ 21%

Coefficient A900MHz – 241750MHz – 28,52000MHz - 30



Puissance maximum

Puissance instantanée

Exemple de rayonnements, carte Wifi d’un PC

19

• Effets biologiques :

• Ce sont des effets d’ordre physiologique, biochimique ou comportemental d’un organisme en réponse à une stimulation. Réaction d’adaptation de l’organisme face à une stimulation afin de maintenir son équilibre interne : sudation pour maintenir la même température interne 37°C pour que nos différentes fonctions ne soient affectées.

• Effets sanitaires :

• C’est un effet biologique qui peut mettre en danger le fonctionnement de l’organisme car les capacités de réponse et d’adaptation ont été dépassées. Apparaissent à ce moment là des signes cliniques.

• Les effets sensoriels

• Ce sont les effets issus de l’action directe des CEM sur le corps : vertiges, nausées, phosphènes …de plus en plus observés

• Les effets indirects

• Ce sont des effets générés par l’intermédiaire d’un vecteur : déplacements d’objets métalliques, incendies…cas dans des entreprises avec des machines générant des champs électromagnétiques puissants

Effets liés à l’absorption électromagnétiqueQue sait-on ?


Effet principal des HF est l’effet thermique, l’élévation de la température du corps quand seslimites de thermorégulation sont dépassées. Un échauffement de 1°C n’entraine que des troublesréversibles.

Phénomènes de vasoconstriction, Inactivation d’enzymes, Altérations des protéines, brûlures,anomalies dans la formules sanguines…

Effets sur le métabolisme de l’acétylcholine (neuro-transmetteur)

Hypersensibilité électromagnétique développée chez certaines personnes décrivant diverssymptômes dont les plus caractéristiques sont les troubles du sommeil, maux de tête, douleursarticulaires, oppression, fatigue anormale….. poussant les personnes à l’évitement.

• En mai 2011, le CIRC a classé les radiofréquences comme potentiellement cancérigènes(Groupe 2B) pour l’humain sur la base d’un risque accru de gliomes (sorte de cancer du cerveau)chez les grands utilisateurs de téléphone portable (plus de 30min/jr pendant 10ans).

• Effets non thermiques mis à jour en avril 2013 : jeunes rats exposés à l’équivalent d’antennes–relais : Les premiers résultats obtenus montrent des modifications dans la perception de latempérature, dans la prise alimentaire mais aussi un effet de fractionnement du sommeil.

Risques liés aux rayonnements hautes fréquences. Que sait-on ?


Brûlures hautes fréquences

Effets sur les implants électroniques(Ex: pacemakers)

Signalétique des zones à risques

Définition des zones de prudence

Effets indirects des champs électromagnétiques


champs électriques champs magnétiques

Forme des courants induits dans le corps

Cas des Champs Electromagnétiques Basses Fréquences

Fréquences comprises entre 1Hz et 100kHz Champ d’Induction exprimé en Tesla ou Gauss Champ magnétique on ne peut pas dépasser 2mA/m² de peau Champ électrique exprimé en volts/m

Absorption des “Fréquences Basses“


- Dans l’état actuel des connaissances, en respectant les décrets qui fixent les valeurs limitent, ladangerosité n’est ondes n’est pas avérée (ANSES 2013) mais les instances sanitairesrecommandent de prendre des précautions.

- La législation actuelle basée sur des normes européennes de 1999, exprimée à travers le décretd’exposition du public (2002), couvre essentiellement les risques sanitaires.

- le décret 2016-1074 considère également les effets sensoriels.

- Différentes organisations en France et en Europe proposent des valeurs d’expositionsélectromagnétiques plus faibles que la législation actuelle.

- deux propositions de lois datées de Février 2005 et Juillet 2013 proposent un niveau d’expositionélectromagnétique de référence de 1 V/m pour les rayonnements de type Télécoms (HautesFréquences).

- Le CIRC (centre international de recherche sur le Cancer) recommande la mise en place dezones de prudence qui fixent, au maximum, les rayonnements de type basses fréquences à4milli Gauss ou 0.4 micro Tesla.

Les recommandations nationales et Internationales


La directive européenne 2013/35/CE concernant les prescriptions minimales de sécurité

et de santé relatives à l’exposition des travailleurs aux risques dus aux agents

physiques (champs électromagnétiques) a été transcrite en droit français par le décret

2016-1074 du 3 Aout 2016 relatif à la protection des travailleurs contre les risques dus

aux champs électromagnétiques applicable au 1 janvier 2017.

La réglementation en milieu professionnel


Sommaire du texte

Chapitre I: généralités

Article 1: objet et champ d’application

Article 2: définitions

Article 3: valeurs limites d’exposition et valeurs déclenchant l’action

Chapitre II: obligations des employeurs

Article 4: évaluation des risques et détermination de l’exposition

Article 5: dispositions visant à éviter ou à réduire les risques

Article 6: information et formation des travailleurs

Article 7: consultation et participation des travailleurs

Chapitre III: dispositions diverses

Article 8: surveillance de la santé

Article 9: sanctions

Article 10: dérogations

Article 11: modifications techniques des annexes

Article 12: exercice de délégation

Article 13: procédure d’urgence

Chapitre IV: dispositions finales

Trame suivie lors des audits sur les

risques liés aux CEM

La directive européenne 2013/35/UE, décret 2016-1074


Méthodologie d’analysesPhase conception des ouvrages neufs ou rénovés

Démarche globale

Identifications des sources d’ondes électromagnétiques à l’extérieur du bâtiment (Hautes et basses fréquences)

Identification des sources d’ondes électromagnétiques du projet (intérieur des locaux)

Prédictions pars calculs et simulations

Accompagnement à la maîtrise d’oeuvre dans le choix des équipements (limitations des impacts)

Cohérence technico-économique

Dispositions architecturales et techniques pour minimiser les effets

Détermination du niveau d’exposition quand les bâtiments seront construits et aménagés

Contrôle final



Analyse spectrale 100kHz – 6000MHzChamp électrique en V/m ou watts/m²

Analyse spectrale 1Hz – 400kHzChamp d’induction magnétiqueEn gauss ou Tesla ou A/m

Equipements utilisés pour les mesures

Analyse spectrale 88MHz – 6000MHzChamp électrique en V/m

28


Bien distinguer :

L’exposition humaine

Analyser les risques pour l’humain

La CEM « Compatibilité Electromagnétique »

Analyser les interférences possibles entre des matériels

Paramètres d’Emissivité électromagnétique

Paramètres de susceptibilité électromagnétique

Normes CEM

Exposition Humaine & CEM

29


Exemple de projet :Tour Occitanie à Toulouse

Impacts des caténaires

Sur la Tour ?

Impacts des antennes relais

Sur la Tour ?

Impacts des PMR SNCF

Sur la Tour ?

30 000m²150m de hauteur (IGH)Bureaux, Restaurants, logements

30


Modélisations électromagnétiques Hautes Fréquences

31


Modélisations électromagnétiques Basses Fréquences des TGBTs

32


Modélisations électromagnétiques Hautes Fréquences, technologie Wifi

33


Environnement électromagnétique : Exemples de projets traités

34


Pour protéger l’humain dans les conditions de travail

• Dispositions constructives, préconisations en fonction des sources internes et externes et du type de source d’émission

• Impacts sur le CCTP Structure, type de Fers à béton , taille de treillis, qualité de terre

Exemple : Déplacements de locauxTGBTs et transformateurs de qqs mètres parfois

Exemple : positionnement des bornes WiFi, mise en œuvre

Exemple : protection des porteurs d’implants médicaux, femmes enceintes, jeunes de 18ans et moins

Pour protéger les matériels

• Susceptibilité magnétique des matériels de gestion des bâtiments (capteurs, équipements d’alarmes, boucle malentendant (ERP) )

• Emissivité de certains matériels

• Si les bâtiments sont par exemple des laboratoires il faut traiter cette thématique par la CEM (Compatibilité électromagnétique)

• Blindage passif & ou actif

Résultats des analyses électromagnétiquesExposition humaine

35


Obligations des employeurs

L 230-2 code du travail :

I. - Le chef d'établissement prend les mesures nécessaires pour :

Assurer la sécurité

Protéger la santé physique et mentale des travailleurs de l'établissement, y compris lestravailleurs temporaires.

Ces mesures :

Actions de prévention des risques professionnels,

Actions d'information et de formation

organisation et de moyens adaptés.

3136

- Aucune mesure ne s’impose bien que laréduction des expositions soit une obligationpermanente pour l’employeur

Catégorie I

- IIA : seules quelques instructions sont nécessaires(distances de sécurité par exemple)- IIB : Des mesures techniques s’imposent (blindage,affichage de consignes de sécurité)

Catégorie II

- Tous les environnements nécessitant des mesures importantes (réorganisation duposte de travail …)

Catégorie III

Classement catégorielLa grande question :

Après analyses, mesures , modélisation

Faut-il réaliser une évaluation spécifique des champs électromagnétiques ?

Le législateur impose une catégorisation :

37


Signalétiques obligatoires de protectionExposition humaine

AttentionRayonnements Non Ionisants

AttentionChamps magnétostatiques forts

AttentionPour les porteurs d’implants

Médicaux actifs

38


• Une nouvelle législation protège les travailleurs contre les risques dus aux champs électromagnétique (Décret 2016-1074)

• Les employeurs ont l’obligation de puis le 1er Janvier 2017 de gérer l’environnement électromagnétique au sein de l’entreprise

• Une législation existe déjà pour protéger le Public (Décret 2002-774)

• Au moins deux labels environnementaux traitent la thématique des rayonnements non ionisants

• Des démarches décrites dans des cahiers des charges (Certivéa..) servent de référence pour obtenir un label d’environnement électromagnétique

• La gestion de l’environnement électromagnétique se fait en phase conception et en phase réalisation à la mise en exploitation (contrôle final par des mesures sur site)

• De très nombreux bâtiments construits et rénovés en France et à l’étranger sont proposés avec un environnement électromagnétique contrôlé

• Désormais l’électromagnétisme fait partie de notre environnement, une vigilance s’impose !

Conclusion

39


Mantenna Expertise

Environnement Electromagnétique

Bureau d’Etudes & Laboratoire CEM

Connectivité, analyses des risques

Campus Teratec , 2 Rue de la Piquetterie

91680 Bruyères le Chatel

Documents

ENVIRONNEMENT ELECTROMAGNETIQUE Constructions