Теория бань - Хошев Юрий Михайлович - Страница 31

Рис. 45. Тепловой поток на тело человека (безразлично с мокрой или сухой кожей) в изотермической бане с температурой Т и скоростью движения воздуха 1 м/сек в хомотермальном режиме (кривая 1). Зона 2 отвечает вкладу кондуктивной составляющей теплового потока. Зона 3 — вклад конвективной составляющей при скорости движения воздуха 1 м/сек. Зона 4 — вклад лучистой составляющей, равной разнице потоков излучения от стен и от тела человека [σ(Т+273)⁴-σ(40+273)⁴].

Вклад конвективной составляющей на рис. 45 рассчитан для условного уровня скоростей перемещения воздуха 1 м/сек, характерных для лёгких движений веника и перемещений человека в бане. При отсутствии воздушных потоков конвективная составляющая равна нулю. При больших скоростях потоков воздуха, например, в носоглотке, конвективная составляющая может стать преобладающей.

Вклад лучистой составляющей на рисунке 45 рассчитан для изотермической бани, в которой все стены, потолок и пол имеют температуру, равную температуре воздуха, и только человек имеет температуру отличную от температуры воздуха. Поэтому, приведённые значения вклада лучистой составляющей являются максимально возможными. В реальных условиях пол и стены холодней, чем потолок, поэтому на практике вклад лучистой составляющей является менее значительным.

Теплопередача, связанная с процессами испарения воды и конденсации водяных паров, может происходить кондуктивно (в неподвижном воздухе) и конвективно (при движении воздуха) и в случае теплопередачи на тело человека равна:

q_исп(кВт/м²)=q_{qисп. конд}+q_{исп. конв.} 15(d-0,05)+28(d-0,05)V, где d — абсолютная влажность воздуха в кг/м³, V — скорость движения воздуха в м/сек. Как и в случае конвективной теплопередачи, конвективная составляющая теплового потока, связанного с испарением или конденсацией, значительно меньше (но не в двести, а восемьдесят раз) той величины 2250(d-0,05)V, которая была бы в случае, если бы весь воздух в потоке мог попасть в контакт с телом человека.

Рис. 46. Тепловой поток на тело человека (при произвольной температуре), обусловленный испарением влаги с мокрой кожи человека (поток отрицательный, поскольку тело человека при этом охлаждается) или конденсацией паров воды из воздуха на мокрую или сухую кожу человека (поток положительный). Зона 1 — вклад охлаждения (нагрева) за счёт испарения (конденсации) в неподвижном воздухе (кондуктивная составляющая). Зона 2 — вклад охлаждения (нагрева) за счёт испарения (конденсации) в подвижном воздухе (конвективная составляющая для скорости движения воздуха 1 м/сек). Кривая 3 — суммарный тепловой поток (сумма кондуктивной и конвективной составляющих при скорости воздуха V=1 м/сек).

Если в неподвижном воздухе теплопередача за счёт испарения или конденсации не превышает (0,5–1) кВт/м², то появление воздушных потоков даже с умеренными скоростями до 1 м/сек, характерными для перемещения банного веника, позволяет получать тепловые потоки до 2 кВт/м² и выше (рис. 46). Это означает, что открывается возможность мгновенно кардинально изменять всю тепловую обстановку в бане. Именно эти эффекты положены в основу русских паровых бань, в которых весьма мягкие климатические условия дополняются кратковременными дозированными волнами нестерпимого жара, вызванных движением веника. В сухом же воздухе движения веника, наоборот, приводят к охлаждению мокрой кожи, причём можно добиться столь высоких мощностей охлаждения (более 1 кВт/м²), что даже в высокотемпературной бане (с температурой порядка 100 °C и выше) можно достичь ощущения холода. Это может быть положено в основу контрастных банных аттракционов.

Таким образом, процессы испарения-конденсации помогают чётко определить климатический тип бани. Для этого достаточно смочить лицо водой и махнуть на него веником (ладонью). Если вы почувствуете волну жара, то вы находитесь в паровой бане. Если вы почувствуете холод, то это сухая баня. Если ваши ощущения не вполне определены (не чувствуете ни холода, ни жары), то это влажная баня. Впрочем, у человека есть ещё одна возможность мгновенного определения климатического типа бани. Надо глубоко вдохнуть воздух. Если при вдохе носоглотка (всегда находящаяся во влажном состоянии) охлаждается, то это сухая баня. Если в носоглотке чувствуется влажное тепло, то это паровая баня. Если носоглотка чувствует «духоту» (ни тепла, ни холода), то это влажная баня. Кстати, именно из-за того, что в сухих банях влага в носоглотке испаряется, происходит не только охлаждение носоглотки, но и её пересыхание. С таким явлением знакомы все водители автомобилей, пользующиеся зимой автомобильными «печками» (калориферными нагревателями потока забортного воздуха с низкой абсолютной влажностью).

Всё это означает, что при 100 °C может стать холодно, а при 40 °C — жарко. Поэтому необходимо учитывать влияние всех без исключения метеорологических параметров. В то же время ясно, что сами по себе метеорологические параметры ничего не значат для организма, для которого важны лишь значения величин тепловых потоков на кожу. Но и тепловые потоки в банях не измеряются ни приборами, ни «кожей». Человек субъективно чувствует климатическую обстановку в бане не тепловыми потоками, а температурой своей кожи, которая зависит не только от метеопараметров, но и от состояния самой кожи (мокрая или сухая, засаленная или чистая, прикрытая одеждой или нет и т. п.).

Всё это свидетельствует о том, что добиться в бане условий, когда суммарная тепловая нагрузка на организм (как от внешних факторов, так и от внутреннего тепловыделения) была бы строго равна нулю и человек чувствовал бы длительный тепловой комфорт, практически невозможно, тем более, что в первые моменты в бане человек стремится почувствовать явное тепло для подъема температуры конечностей до исчезновения неощущаемой мышечной дрожи. Поэтому в реальной банной практике используют настолько тёплые метеорежимы, чтобы безусловно обеспечивался неуклонный нагрев мокрого тела. При возможных (а порой неизбежных) перегревах человек на время покидает баню для охлаждения (или охлаждает своё тело непосредственно в бане прохладной водой). Указанные процессы попеременного нагрева и охлаждения тела в любительской бане воспринимаются в народе порой как характерная особенность всех русских бань, что вообще говоря, неверно.

В заключение, ещё раз отметим, что вопросы климатологии сверхвысокотемпературных и сверхвлажных помещений («сверхтропического» класса) являются самыми сложными аспектами бань. Учёные до сих пор не могут разобраться с климатологией земной атмосферы и микроклиматологией жилых и рабочих помещений, а микроклиматология бань ещё более сложна, а главное — не столь обычна и привычна для разумения. Для рядового знатока бань, для того, чтобы помыться самому и поучить этому других, нет нужды залезать в дебри науки. Но если человек захочет построить некую особенную баню или разработать новую лечебную методику, ему неминуемо придётся в той или иной степени столкнуться с вопросами численной теории и пойти ещё дальше по этому, прямо скажем, очень нелёгкому пути.

«Бумага не краснеет, бумага всё терпит»

(Марк Тулий Цицерон, 106-43 гг. до н. э.),

В течение многих тысячелетий люди в банях, не имея ни термометров, ни гигрометров, ни измерителей тепловых потоков, успешно обходились простейшими житейскими понятиями типа «тепло» или «холодно», «сухо» или «влажно», «душно» или «свежо», «жарко» или «прохладно», «пар лёгкий» или «пар тяжёлый», «жар сухой» или «жар сырой» и т. п. В предыдущем разделе мы попытались перевести эти понятия на сухой язык цифр и терминов теплофизики и метеорологии. Но главный вопрос остался открытым — как субъективно ощущаются объективные показатели воздуха в бане.