Система електромагнітного екранування приміщень

Реферат: Система електромагнітного екранування приміщень має: розташоване на всій поверхні стін, стелі, підлоги, дверей, поверхні дверних і віконних рам покриття, із суцільним шаром з електропровідного матеріалу і заземленням; нанесене на всю поверхню віконного скла покриття з оптично прозорого електропровідного матеріалу; розташовані по всьому периметру дверних і віконних рам гнучкі і пружні вставки з електропровідного матеріалу; систему введення-виведення комунікацій на основі перетворювачів бездротових і дротових ліній зв'язку в оптоволоконні лінії зв'язку; вузол введення вентиляційних коробів припливно-витяжної системи вентиляції і кондиціювання повітря з екрануючою решіткою з електропровідного матеріалу; вузол введення мереж електропостачання з діелектричними вставками з радіопоглинаючого матеріалу. Така система може використовуватися для оснащення вже існуючих приміщень і не вимагає спеціальної розробки і впровадження на стадії проектування будівельно-монтажних робіт. Крім того пропонована система розширює діапазон частот електромагнітного екранування в мікрохвильову область. UA 115852 C2 (12) UA 115852 C2 UA 115852 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до засобів екранування приміщень і призначений для зменшення шкідливого впливу переважно мікрохвильового електромагнітного випромінювання на людей і на електронні пристрої. Різні засоби для екранування від зовнішнього електромагнітного випромінювання як окремих електронних пристроїв, так і камер і боксів з електронною апаратурою, а також приміщень відомі і застосовуються для захисту від шкідливого впливу електромагнітного випромінювання. Для забезпечення більшої надійності екранування розробляються спеціальні засоби, матеріали та системи. Так, наприклад, для електромагнітного екранування приміщень, згідно з патентом Російської Федерації RU2444869, дата публікації 10.03.2012, пропонується застосовувати керамічні композитні матеріали для облицювання стін, причому до складу матеріалів входять як непровідні, так і електропровідні сполуки, що включають оксиди металів, частки металів і сплавів, сполуки, що містять вуглець та ін. Спосіб покриття включає кілька етапів - підготовка субстрату, нанесення субстрату, нанесення щонайменше одного покриття щонайменше на одну сторону субстрату, сушіння покриття. Описане в заявці на винахід КНР CN101701124, дата публікації 05.05.2010, композиційне покриття для електромагнітного екранування містить покриті нікелем кальцієво-магнієві нитки, нікелевий порошок і інші компоненти. Таке покриття забезпечує ефективність екранізування на рівні 35-60 дБ в діапазоні частот 10 кГц -1,5 ГГц. Описаний в заявці на винахід США WO/2016/200662, дата публікації 15.12.2016, екрануючий композитний матеріал і спосіб його отримання містить вуглецеві наноструктури в полімерній матриці. Всі описані в перерахованих джерелах матеріали і покриття включають дорогі компоненти, а способи їх виготовлення і використання досить складні. Тому спрощення способу отримання та нанесення покриттів при збереженні їх характеристик з ефективності екранування і розширення діапазону частот в мікрохвильову область, при їх використанні в системах електромагнітного екранування приміщень, залишається важливим завданням. Відомий екранований бокс, описаний в патенті Російської Федерації RU2402892, дата публікації 27.10.2010, який включає екрановану камеру з повністю захищеним від зовнішнього електромагнітного впливу внутрішнім об'ємом. Технічний результат досягається за рахунок того, що як екрануючий матеріал використовуються стрічки з аморфного і/або нанокристалічного магнітом'якого сплаву на основі кобальту з початковою магнітною 3 проникністю сплаву не нижче 20-10 . При цьому стрічки зафіксовані одна відносно одної за допомогою еластичного полімерного матеріалу, що має значення адгезії до стрічок не менше 1 МПа, і розташовані внахльост з перекриттям не менше товщини самої стрічки. У запропонованому екранованому боксі можуть бути передбачені вводи для вимірювальної апаратури і системи життєзабезпечення. Така система екранує навіть низькочастотні магнітні поля. Недоліки використання такого екранування полягають в складності і, отже, високої вартості оснащення такою системою приміщення через вартість самого екрануючого матеріалу та проблеми з введенням інженерних комунікацій. Крім того, недоліки технічних рішень з перерахованих джерел полягають у відсутності комплексного підходу до забезпечення електромагнітного екранування приміщень. Найбільш близькою по технічній суті до заявленої є система електромагнітного екранування приміщень, яка описана в патенті Російської Федерації RU2569393, дата публікації 27.11.2015. Відома система включає: а) вузол введення трубопроводу, наприклад трубопроводу системи теплопостачання, гарячого і/або холодного водопостачання, спринклерної системи пожежогасіння, б) вузол введення вентиляційних коробів припливно-витяжної системи вентиляції і кондиціювання повітря, с) вузол введення електричних мереж, як слабкострумових, так і мереж електропостачання та заземлення, d) світлопрозорі конструкції в віконних отворах огороджувальних будівельних конструкцій; е) вхідні групи приміщення в дверних отворах огороджувальних будівельних конструкцій; причому для конструкторсько-технологічних рішень переліку (а-е) передбачені наступні засоби екранування: граничний хвилевід з можливістю використання діелектричної вставки для вузла введення трубопроводу (а); короб з полімерного матеріалу для вузла введення повітропроводу (b); екрануюча обплетення і граничні хвилеводи для вузла введення електричних мереж (с); електромагнітний екран, наприклад, з тканої металевої сітки для світлопрозорих конструкцій (d); дверне полотно, виготовлене з використанням екрануючого матеріалу, наприклад металевої тканої сітки або металевого листа для дверного отвору (e). Недоліком цієї системи є те, що вона повинна розроблятися і впроваджуватися на стадії спеціальних будівельно-монтажних робіт як для ново зведених 1 UA 115852 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 спеціальних об'єктів, так і для подібних об'єктів, що підлягають капітальному ремонту або реконструкції. Використання такої системи для оснащення існуючих приміщень ускладнено. В основу винаходу поставлена задача шляхом зміни складу і взаємного розташування частин створити систему електромагнітного екранування, яка підходить для оснащення існуючих приміщень при розширенні діапазону частот в більш високочастотну, мікрохвильову область. Поставлена задача вирішена тим, що система електромагнітного екранування приміщень згідно з винаходом містить (а) розташоване на всій поверхні стін, стелі, підлоги, дверей, поверхні дверних і віконних рам покриття, що має суцільний шар з електропровідного матеріалу з високою електропровідністю і заземленням, що складається зі стрічок шпалер, що мають шар з електропровідного матеріалу з високою електропровідністю, з відкритими струмопровідними кромками по одній довжині та одній ширині стрічок шпалер і з двома відсіченими кутами, нанесених внахльост з перекриттям не менше товщини шару з електропровідного матеріалу як по довжині, так і по ширині стрічок; (б) нанесене на всю поверхню віконного скла покриття з оптично прозорого електропровідного матеріалу, що має гальванічний контакт по всьому периметру скла з шаром з електропровідного матеріалу покриття віконних рам; (г) розташовані по всьому периметру дверних і віконних рам гнучкі і пружні вставки з електропровідного матеріалу, які забезпечують гальванічний контакт шару з електропровідного матеріалу покриття дверей з шаром з електропровідного матеріалу покриття дверних рам та гальванічний контакт покриття скла вікон з оптично прозорого електропровідного матеріалу з шаром з електропровідного матеріалу покриття віконних рам; (д) систему введення-виведення комунікацій на основі перетворювачів бездротових і дротових ліній зв'язку в оптоволоконні лінії зв'язку; (e) вузол введення вентиляційних коробів припливно-витяжної системи вентиляції і кондиціювання повітря з екрануючою решіткою з електропровідного матеріалу, що має гальванічний контакт з шаром з електропровідного матеріалу покриття стін приміщення; (ж) вузол введення мереж електропостачання з діелектричними вставками з радіопоглинаючого матеріалу. Розташування на всій поверхні стін, стелі, підлоги, дверей, дверних і віконних рам покриття, що має суцільний шар з електропровідного матеріалу з високою електропровідністю і заземленням, забезпечує ефективне відбиття зовнішнього мікрохвильового електромагнітного випромінювання від всіх покритих поверхонь при товщині електропровідного шару більше100 нм. Розташування стрічок внахльост дозволяє захистити площу будь-якого розміру, а відсічення кутів кожної зі стрічок дозволяє будувати конструкції без розриву гальванічного контакту з шаром електропровідного матеріалу покриття на плоскій поверхні будь-якого розміру, а також у випадку, якщо такі поверхні з'єднуються між собою під кутом 90 градусів (наприклад, з'єднання поверхні стіни та стелі). Нанесене на поверхню віконного скла покриття з оптично прозорого електропровідного матеріалу, що має гальванічний контакт з електропровідним шаром покриття рам по всьому периметру скла, забезпечує ефективне відбиття зовнішнього мікрохвильового електромагнітного випромінювання від поверхні скла при товщині шару оптично прозорого електропровідного матеріалу більше 1 мкм. При цьому забезпечується оптична прозорість скла, а отже, і освітленість приміщення в світлі години доби. Гнучкі і пружні вставки з електропровідного матеріалу, розташовані по периметру дверних і віконних рам, забезпечують гальванічний контакт між електропровідними шарами покриттів рам і електропровідними шарами покриттів дверей і віконного скла. Система введення-виведення комунікацій на основі перетворювачів бездротових і дротових ліній зв'язку в оптоволоконні лінії зв'язку захищає від проникнення в приміщення зовнішнього електромагнітного випромінювання по цьому каналу. Екрануюча решітка з електропровідного матеріалу, що має гальванічний контакт з шаром з електропровідного матеріалу покриття стін приміщення і закриває технологічний отвір вузла введення вентиляційних коробів припливно-витяжної системи вентиляції та кондиціювання повітря, забезпечує відбиття зовнішнього електромагнітного випромінювання від зазначеного технологічного отвору. Діелектричні вставки з радіопоглинального матеріалу, розташовані уздовж проводів мереж електропостачання, перешкоджають проникненню зовнішнього електромагнітного випромінювання по каналу вузла мереж електропостачання. Стрічки шпалер, що мають шар з електропровідного матеріалу, нанесені внахльост одна на іншу по відкритих струмопровідних кромках, забезпечують суцільне електропровідне покриття всіх поверхонь приміщення, на які ці стрічки шпалер нанесені. 2 UA 115852 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Далі суть винаходу пояснюється описом конструкції і роботи системи електромагнітного екранування приміщень з посиланнями на креслення, де зображені на: фіг. 1 - схема приміщення з системою електромагнітного екранування; фіг. 2 - стрічка шпалер з шаром з електропровідного матеріалу і відкритими кромками цього шару по одній ширині та одній довжині стрічки та двома відсіченими кутами; фіг. 3 - з'єднання внахльост двох стрічок шпалер по кромці шару з електропровідного матеріалу. Запропонована система електромагнітного екранування приміщень в загальному випадку має (див. фігуру 1): (а) розташоване на всій поверхні стін 1, стелі, підлоги, дверей, поверхні дверних 2 і віконних 3 рам покриття 4, що має суцільний шар 5 з електропровідного матеріалу з високою електропровідністю і заземленням 6; (б) нанесене на всю поверхню віконного скла 7 покриття 8 з оптично прозорого електропровідного матеріалу, що має гальванічний контакт по всьому периметру скла з шаром з електропровідного матеріалу покриття 4 віконних рам 3; (г) розташовані по всьому периметру дверних 2 і віконних 3 рам гнучкі і пружні вставки 9 з електропровідного матеріалу, які забезпечують гальванічний контакт шару 5 з електропровідного матеріалу покриття 4 дверей з шаром з електропровідного матеріалу покриття дверних рам 2 та гальванічний контакт покриття 8 скла вікон з оптично прозорого електропровідного матеріалу з шаром 5 з електропровідного матеріалу покриття віконних рам 3; (д) систему введення-виведення комунікацій 10 на основі перетворювачів бездротових і дротових ліній зв'язку в оптоволоконні лінії зв'язку, (e) вузол введення 11 вентиляційних коробів припливно-витяжної системи вентиляції і кондиціювання повітря з екрануючою решіткою 12 з електропровідного матеріалу, що має гальванічний контакт з шаром 5 з електропровідного матеріалу покриття 4 стін 1 приміщення; (ж) вузол введення 13 мереж електропостачання з діелектричними вставками 14 з радіопоглинаючого матеріалу. Покриття 4, що має суцільний шар 5 з електропровідного матеріалу з високою електропровідністю, складається зі стрічок 15 шпалер, що мають шар 16 з електропровідного матеріалу з високою електропровідністю, з відкритими струмопровідними кромками по одній довжині 17 та одній ширині 18 стрічок шпалер і з двома відсіченими кутами 19, нанесених внахльост з перекриттям не менше товщини шару 16 з електропровідного матеріалу (див. фігуру 2) як по довжині, так і по ширині стрічок; Стрічки 15 шпалер, при їх послідовному нанесенні внахльост струмопровідними кромками 17 на стіни 1 приміщення (див. фігуру 3), забезпечують гальванічний контакт між шарами 16 з електропровідного матеріалу шпалер і створюють суцільне електропровідне покриття всієї внутрішньої поверхні приміщення, що екранується. Скріплення стрічок 15 шпалер струмопровідними кромками 17 бажано здійснювати за допомогою електропровідного клею. Покриття 4 з електропровідним шаром може бути реалізовано на основі відомих комбінованих матеріалів. Наприклад, в комбінації штучний матеріал - метал - штучний матеріал. Еластичною основою покриття бажано вибрати поліетилен, який забезпечить необхідну міцність покриття, а зовнішній декоративний шар може бути на основі паперу. Матеріалом з високою електропровідністю для електропровідного шару покриття 4 може бути: сплав металів (дюраль, бронза і т. д.), а переважно чистий метал (алюміній, мідь, срібло і т.п.). Оптично прозорим електропровідним матеріалом для покриття віконного скла можуть бути оксиди металів (індію, олова, цинку) та їх сполуки. Фахівцям відомо, що заземлена плівка металу, що має високу електропровідність (наприклад, алюмінію), на границі розділу діелектрик (наприклад, повітря) / метал, відбиває понад 90 відсотків енергії нормально падаючого на неї електромагнітного випромінювання при товщині плівки, що приблизно дорівнює 1/10 глибини скін-шару металу. Глибина скін-шару алюмінію на частоті 1 МГц становить 84 мкм і зменшується пропорційно кореню квадратному від частоти при зростанні частоти електромагнітного випромінювання. Таким чином, алюмінієва плівка товщиною 8 мкм ефективно відбиває електромагнітне випромінювання частотою від 1 МГц і вище, а для ефективного відбивання електромагнітного випромінювання частотою від 300 МГц (нижня частотна границя мікрохвильового діапазону) і вище достатньо алюмінієвої плівки товщиною 100 нм. Крім того, величина скін-шару електропровідних матеріалів обернено пропорційна кореню квадратному від їх електричної провідності. Електрична провідність 3 UA 115852 C2 5 10 15 20 25 30 35 оптично прозорого електропровідного матеріалу з оксидів металів менше провідності цих металів. Тому ефективне відбиття мікрохвильового випромінювання від такого покриття реалізується при товщині більше 1 мкм. Матеріалом для гнучких і пружних вставок, які використовуються для забезпечення гальванічного контакту по периметру дверних і віконних рам, може бути метал (мідь, алюміній і т.п.), а переважно сплав металів (латунь, бронза) для підвищення їх пружності. Матеріалом екрануючої решітки, що перекриває технологічний отвір вузла введення вентиляційних коробів припливно-витяжної системи вентиляції і кондиціювання повітря, бажано вибрати той самий метал (наприклад, алюміній) або сплав (наприклад, латунь), який вибраний для електропровідного шару покриття стін приміщення з тим, щоб зменшити електричний опір при гальванічному контакті периметра решітки і електропровідного шару стін. Максимально суцільне електрично-замкнуте і заземлене електропровідне покриття всієї внутрішньої поверхні забезпечить ефективне екранування приміщення від зовнішнього переважно мікрохвильового електромагнітного випромінювання. Підведення необхідних комунікацій для забезпечення функціонування електронної апаратури і роботи людей в приміщенні, що екранується, реалізується за допомогою системи введення-виведення на основі перетворювачів бездротових і дротових ліній зв'язку в оптоволоконні лінії зв'язку. Така система захистить від проникнення в приміщення зовнішнього електромагнітного випромінювання по цьому каналу. Підведення мереж електропостачання реалізується через технологічний отвір, заповнений радіопоглинальним діелектричним матеріалом. Таким матеріалом може бути композит з полімерної матриці з наповнювачами з металів, сплавів, електропровідних з'єднань, що містять вуглець, та їх сумішами. На сьогодні промислово випускаються комбіновані покриття з алюмінієвою фольгою товщиною 7-14 мкм. Подібні покриття можуть бути використані як основа для виробництва шпалер для запропонованої системи екранування. Також випускаються і доступні на ринку різні типи перетворювачів бездротових і дротових ліній зв'язку в оптоволоконні лінії зв'язку, якими можна оснастити пропоновану систему електромагнітного екранування. Доступні на ринку і різні типи композитних радіопоглинальних матеріалів. Нанесення оптично прозорих електропровідних покриттів на скла вікон може бути реалізовано на підприємствах, які мають обладнання для вакуумного або хімічного осадження покриттів. Запропонована система електромагнітного екранування може бути реалізована для оснащення вже існуючих приміщень і не вимагає спеціальної розробки і впровадження на стадії проектування будівельно-монтажних робіт. Крім того пропонована система розширює діапазон частот електромагнітного екранування в мікрохвильову область. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 60 1. Система електромагнітного екранування приміщень, яка містить: (а) розташоване на всій поверхні стін, стелі, підлоги, дверей, поверхні дверних і віконних рам покриття, що має суцільний шар з електропровідного матеріалу з високою електропровідністю і заземленням, що складається зі стрічок шпалер, що мають шар з електропровідного матеріалу з високою електропровідністю, з відкритими струмопровідними кромками по одній довжині та одній ширині стрічок шпалер і з двома відсіченими кутами, нанесених внахльост з перекриттям не менше товщини шару з електропровідного матеріалу як по довжині, так і по ширині стрічок; (б) нанесене на всю поверхню віконного скла покриття з оптично прозорого електропровідного матеріалу, що має гальванічний контакт по всьому периметру скла з шаром з електропровідного матеріалу покриття віконних рам; (г) розташовані по всьому периметру дверних і віконних рам гнучкі і пружні вставки з електропровідного матеріалу, які забезпечують гальванічний контакт шару з електропровідного матеріалу покриття дверей з шаром з електропровідного матеріалу покриття дверних рам та гальванічний контакт покриття скла вікон з оптично прозорого електропровідного матеріалу з шаром з електропровідного матеріалу покриття віконних рам; (д) систему введення-виведення комунікацій на основі перетворювачів бездротових і дротових ліній зв'язку в оптоволоконні лінії зв'язку; (е) вузол введення вентиляційних коробів припливно-витяжної системи вентиляції і кондиціювання повітря з екрануючою решіткою з електропровідного матеріалу, що має гальванічний контакт з шаром з електропровідного матеріалу покриття стін приміщення; (ж) вузол введення мереж електропостачання з діелектричними вставками з радіопоглинаючого матеріалу. 4 UA 115852 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5