Научно-популярные статьи о бане

На рис. 5 представлены зависимости тепловых нагрузок на человека от температуры воздуха во влажной бане в состоянии покоя (кривая 1), при легкой физической работе (кривая 2) и при тяжелой физической работе (кривая 3) по ГОСТ 12.1.005-76, а также переносимости этих тепловых нагрузок. Видно, что хомотермальные режимы при низких температурах — 40–50 °C (соответствующие режимам турецких бань), хоть и вызывают неуклонное повышение температуры тела, но тем не менее легко переносимы человеком в течение многих часов. Физическая работа, разогревая человека, может снизить переносимость температуры 40 °C до уровня 20 минут, что, видимо, и использовалось в римских термах при физических упражнениях. При высоких же температурах бань — порядка 100 °C — переносимость хомотермального режима даже без физической работы не превышает 10–20 минут.

Наличие во влажной бане потоков воздуха существенно увеличивает теплопередачу от воздуха на кожу. Так, пользуясь эмпирическими соотношениями для бассейнов (см.: БАНБАС № 5 (23), 2002, с. 96), можно установить, что вне зависимости от того, мокрая ли у человека кожа или сухая, линейные скорости конвективных потоков 1 м/сек приводят к снижению переносимости вдвое (кривая 4).

Сухая баня

Анализ сухой бани намного сложнее, поскольку необходимо учитывать процессы испарения, в том числе в условиях их активизации конвективными потоками.

Кожа человека в сухом состоянии воспринимает и сухую, и влажную баню абсолютно одинаково, поскольку с кожи человека испаряться нечему, а значит, кожа и не охлаждается. Тепловой поток в сухой бане от горячего воздуха к сухой коже (кривая 1 на рис. 6) сохраняется таким же, что и во влажной бане (кривая 1 рис. 5). При этом человеку с сухой кожей тепло при всех температурах выше 40 °C.

Если же кожа человека мокрая (потная или искусственно смоченная), то возникают теплопотери с кожи человека за счет испарения влаги. Величина этих теплопотерь увеличивается пропорционально степени удаления режима от хомотермальной кривой и при абсолютной влажности воздуха 0,015 кг/м³ составляет 0,6 кВт/м² вне зависимости от температуры воздуха (кривая 2 на рис. 6). Складывая кривые 1 и 2, получаем результирующий тепловой поток (кривая 3), приобретающий положительное значение лишь при температурах выше 95 °C. Таким образом, при абсолютной влажности воздуха 0,015 кг/м³, при температурах ниже 95 °C человеку с мокрой кожей холодно, а выше 95 °C — тепло. К аналогичному заключению можно прийти, построив на рис. 4 кривую 3, соответствующую режимам с температурой по влажному термометру 40 °C. Кривая 3 на рис. 4 отделяет холодные и теплые режимы сухой бани в случае, если кожа человека мокрая.

В сухих банях наличие потоков воздуха приводит одновременно к двум противоположным по результатам процессам. С одной стороны, как и в случае влажных бань, увеличивается теплопередача от горячего воздуха на кожу: появляется конвективный тепловой поток на кожу, величина которого соответствует кривой 4 на рис. 6 для скорости воздуха у кожи 0,15 м/сек. С другой стороны, интенсифицируется процесс испарения влаги с кожи человека, за счет чего появляются дополнительные охлаждающие кожу теплотраты, величина которых иллюстрируется кривой 5 на рис. 6 для той же скорости воздуха 0,15 м/сек. Для сухой кожи теплозатраты на испарение отсутствуют.

Дальнейший анализ приводит к следующим важным выводам. Во-первых, сопоставляя величины конвективного нагрева и теплозатрат на испарение, можно разделить область сухих бань на две зоны, разделенные кривой 6 на рис. 4. В зоне выше кривой 6 воздушные потоки разогревают мокрое тело, а в зоне ниже кривой 6 — охлаждают. Сухое же тело под действием воздушных потоков с температурой выше 40 °C нагревается всегда. Кривая 6 рассчитана нами по формулам для теплопотоков в бассейнах (БАНБАС № 5 (23), 2002, с. 96) и не зависит от скорости перемещения воздуха, то есть является универсальной. При климатических условиях, соответствующих кривой 6, кожа не нагревается и не охлаждается под действием возникающих потоков воздуха любой скорости. По конвективному воздействию режимы выше кривой 6 можно отнести к влажной бане.