Sähkömagneettisen säteilyn läpäisy eri rakennusmateriaaleissa

Abstract

Energiatehokkaan uudis- ja saneerausrakentamisen yleistyttyä matkaviestinverkkojen sisäkuuluvuus rakennuksissa on heikentynyt. Opinnäytetyön päämääränä oli selvittää eri rakennusmateriaalien sähkömagneettisen säteilyn läpäisyvaimennukset ja esittää ratkaisuja sisäkuuluvuusongelmiin.

Opinnäytetyössä on neljä osa-aluetta, joista kolme ensimmäistä on kirjallisuustutkimuksia. Ensimmäisessä osassa on selvitetty, miten sähkömagneettinen puheensiirto on saanut alkunsa ja mitkä ovat matkaviestinverkkojen kehitysvaiheet NMT-matkapuhelinverkoista 5G-matkaviestinverkkoihin asti. Toisessa osassa esitellään yleisimpien rakennusmateriaalien käyttökohteita rakentamisessa. Kolmas osa käsittelee rakennusmateriaalien signaalien vaimennuksia eri taajuusalueilla ja erilaisia rakenteellisia ratkaisuja sisäkuuluvuuksien parantamiseksi. Viimeisessä osassa on tutkittu sähkömagneettisen säteilyn läpäisyvaimennus 50 mm paksusta Kingspan Therma TP10 -lämmöneristyslevystä tehdystä ilmatiiviistä laatikosta. Mittaus on toteutettu Tampereen ammattikorkeakoulun häiriösuojatussa tilassa.

Opinnäytetyön tuloksien mukaan uusien energiatehokkaiden talojen, joissa on käytetty SPU-eristelevyjä ja selektiivilaseja, signaalien vaimennukset ovat vähintään 20 desibeliä. Teräsbetonista rakennetussa kerrostalossa, jossa on selektiivilasit, signaalien vaimennukset ovat pienimmillään 30 desibeliä.

Uusien rakennusten suunnitteluvaiheessa pitäisi ottaa huomioon, että tulevaisuudessa matkaviestinverkkojen taajuudet menevät korkeammille taajuusalueille ja energiatehokas rakentaminen tulee lisääntymään. Rakennusvaiheessa voitaisiin mm. ulkovaippaan jättää RF-aukkoja, sijoittaa rakenteisiin passiivisia toistimia sekä jättää suojaputkivaraus, jos tulevaisuudessa on tarve tuoda tukiasema rakennuksen sisään sisäpeiton parantamiseksi.

As energy-efficient new and renovation construction has become more common, the indoor coverage of mobile networks has weakened. The aim of this thesis was to investigate the electromagnetic radiation attenuation of different building materials and present solutions to indoor coverage problems.

The thesis is divided into four parts, the first three of which are literature reviews. The first part explains how electromagnetic speech transmission originated and the development stages of mobile networks, from NMT mobile networks to 5G mobile networks. The second part presents the uses of the most common building materials in construction. The third part deals with the signal attenuations of building materials in different frequency ranges and presents different structural solutions to improve the indoor coverage. In the last part, the attenuation of electro-magnetic radiation through an airtight box made of 50-mm thick Kingspan Therma TP10 insulation board has been investigated.

According to the results of the thesis, the attenuation of signals in new energy-efficient buildings using SPU insulation boards and selective glasses is at least 20 decibels.

Finally, it has been considered how energy-efficient construction and the coverage provided by mobile networks could go hand in hand in the future.