Научно-популярные статьи о бане

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.

Во-вторых, суммируя тепловые потоки 1,2,4 и 5 на рис. 6, получим результирующий тепловой поток на кожу человека, который во всем интервале температур оказывается отрицательным (кривая 6). Это означает, что при абсолютной влажности воздуха 0,015 кг/м³ и скоростях перемещений воздуха 0,15 м/сек мокрая кожа не нагревается, а охлаждается даже при температуре воздуха 100 °C. Этот результат находится в вопиющем противоречии с экспериментальными данными (рис. 7) по замеру динамики нагрева температуры тела человека в сухой бане в вышеупомянутых условиях — в точке 5 на рис. 4, соответствующей температуре 100 °C, абсолютной влажности 0,05 кг/м³ (относительной влажности 2 %), и скорости перемещения воздуха около тела человека 0,1–0,2 м/сек (Соснин Ю. П., Бухаркин Е. Н. Отопление и горячее водоснабжение индивидуального дома, М., Стройиздат, 1991). Интерпретация этих измерений может быть разной, но ясно одно, что в условиях потоотделения (а оно однозначно наступило на 5–7 минуте пребывания) тело человека отнюдь не стало охлаждаться. Тепловой поток на человека (рассчитанный по темпу нагрева тела) составил примерно 0,3–0,4 кВт/м², что и привело к времени переносимости около 35 минут. Единственным объяснением факта нагрева тела может быть только сильное влияние инфракрасного излучения потолка, стен и печи на тепловой баланс человека в сауне. Действительно, мощность излучения абсолютно черного тела при температуре 100 °C составляет 1 кВт/м². С учетом углового распределения потоков инфракрасного излучения и реальных степеней черноты стен и потолка это и составит замеренную величину тепловой нагрузки.

Таким образом, для человека с мокрой кожей очень сухая высокотемпературная сауна при наличии потоков воздуха представляет собой инфракрасную сауну. При этом потоки инфракрасного излучения (кривая 7 на рис. 6) становятся заметными в тепловом балансе при температурах потолка выше 80 °C. Получается так, что в сверхсухой сауне высокие температуры воздуха не достаточны для мокрого тела, так как все тепло от нагрева тела этим воздухом уходит на испарение пота. Нужны не только высокие температуры воздуха, но и высокие температуры и высокие степени черноты потолка.