МикроКлимат в бане - 2

Рис. 2.

Кстати, а сколько пара находится в воздухе? Мы раскалили 50 кг камней в печи-каменке, поддали на них несколько ковшей воды, получили пар, который распространяется по всей парной и, конденсируясь на человеке, создаёт ощущение ЖАРА. Хватит ли нам пара, и, соответственно, раскалённых камней по массе и температуре? Вопрос не праздный и тоже сильно обсуждается любителями жаркого пара.

Пар в парилке. Не буду утомлять читателя подробностями из физики, просто напомню  – чтобы пар конденсировался из паровоздушной смеси при Т=40°С, надо иметь его 50 г/м3 в воздухе. Много это или мало?
Тут надо учитывать следующее.
Во-первых паром надо заполнить парную, желательно всю, или, хотя бы большую часть (он, естественно, занимает верхнюю часть парилки). От этого зависят ощущения парильщика – концентрированный пар, или разбавленный наполовину, пар везде или только над головой.

    Пусть парная у нас имеет размеры, как на рис. 4.
Пол S1=3х2.66=8м2, высота h=2.5м, объём V= 20м3.
Печь кирпичная – 1х1х2=2м3. Под полками  объём  V=4-6м3. Если полки сплошные, то они отсекают объём от парной (4-6 м3) и пар под них не идёт (экономия пара). Пусть наши полки не сплошные, тогда  для пара приблизительный объём  Vп=18м3.
Сколько надо пара для такой парной?
Смотря какой режим мы хотим получить – в точках В1, В2 или В3.
При  объёме Vп=18м3 для заполнения всей парной надо испарить 0.9л, чтобы получить условия т. С1 (50г/м3).. И при этом мы получим – «ни холодно ни жарко», нейтраль.  Для получения ЖАРА надо пойти от ХТ кривой вправо-вверх (рис. 4.3). Итак, чтобы получить ЖАР по рецепту «русские традиции» - 65х65, т.е. условия в т. В2 надо испарить около 108г/м3 на объём Vп=18м3 – получаем около 2л воды. Именно так я оцениваю приблизительное количество воды при тестировании любой парной.

    Разобравшись с этими и другими процессами, мы сможем их проектировать для получения тех или иных ощущений. Кому-то помягче, диетическое блюдо – т. В1 , а кому-то надо и с «перцем» – т. В2 и далее.
    Гигиенисты рекомендуют в жилом помещении А=30-60%, оптимально - около 50%. Такие условия благоприятны для нашей кожи, и, в первую очередь, для слизистой глаз, носоглотки и легких. Во влажном помещении, каким является парная, допускается 50-80%, а физический предел - А=100%. Пар может быть  еще и "влажным", т.е. в смеси воздуха и пара-газа присутствует туман (микрокапли) - это затрудняет дыхание (воздух при этом насыщен паром до предела, до 100%). Некоторые называют это «тяжёлым паром». Самочувствие человека и тепловая нагрузка зависят от того, какие условия созданы в парной - под или над ХТ кривой и уровень температуры при этом. При обсуждении самочувствия человека в парной нам не обязательно углубляться в сложный мониторинг его физиологических параметров (давление, анализ выдыхаемого воздуха, крови, мочи и т.д.).

    Кислород в парилке.
При комнатных условиях 1м3 воздуха весит около 1.2 кг и кислорода – О2 в нём 20% по объёму (23% по массе). В парной при 60°С – воздуха около 1000 г/ м3. Поддали пар в т. В1  - т.е. добавили 83г/м3 пара. Просчитав пропорции, получим, что вместо 20% кислорода осталось 17-18%. В Зеленограде на фирме, выпускающей газоанализаторы, мне сказали, что при 17% кислорода надо покидать помещение L. Но некоторым это нравится, мол, мы моделируем и воспроизводим условия высокогорья, и будем жить, как  долгожители  в горах. -
     Лично я  ощущаю, что мне  не хватает воздуха в парной. Одна женщина воскликнула при таком разговоре: «Теперь я понимаю, почему мне становится дурно в парной!». Наверное, ещё кто-то думает подобным образом, поэтому ф. Клафс комплектует свои парные баллоном с кислородом, чтобы подавать его в зону дыхания (рис 5. справа). И мы проводили такие эксперименты с кислородным аппаратом.  При увеличении Т°С  и количества пара ситуация с кислородом будет ещё хуже. Более того, нагретому человеку надо уже нет 20%, как обычно, а около 25%! (см. в [4] раздел Вдох в бане).
    Конечно, здесь все оценки  приблизительные, кто-то получит и немного другие цифры. Хошев Ю.М., например, считает, что надо учитывать охлаждение воздуха в лёгких при вдохе (например, с 60° до 40°С). Однако суть остаётся в том, что в парной катастрофически мало кислорода против того, что надо нагретому человеку.
    Иногда мне возражают, мол, а как же наши безграмотные предки, не знавшие  О2,  парились и не поумирали? В том то всё и дело, что если париться по-чёрному в деревенской бане, то можно заметить щели размером в палец по периметру сруба -  становится понятно, откуда дует свежий воздух (см. в [4] бани по-чёрному).

Третье измерение. Построив себе баню и парилку, каждый уважающий себя любитель бани покупает термометр и гигрометр и вешает их на стену в парилку.  Баню готовит, глядя на термометр, как на икону. И убедившись, что температура около 100°С, успокаивается и начинает «париться». Здесь я использовал кавычки, потому что при такой температуре не парятся, а «сохнут», поскольку влажность около нуля. Ещё он смотрит на гигрометр, видит, что стрелка показывает 20-30% и тоже успокаивается. Постучав ногтем по стеклу прибора, и, увидев, что стрелка сдвинулась с места (т.е. работает), парильщик удовлетворенно кряхтя лезет на полок, продолжать париться. После нескольких заходов он забывает про термометр и гигрометр и почти не пользуется ими K (о неправильности гигрометров см. [4]).

Однако, мы же знаем, что есть лучистое тепло, которое почти наполовину насыщает нас теплом в повседневной жизни  и влияет на наши ощущения.  К традиционному жару-пару в русской парной, который определяется двумя параметрами – температура Т°С и влажность А%, надо добавить третий параметр (третье измерение) – лучистое тепло (рис.6). И если в интерьере традиционной русской парной мы имеем в основном дерево, то добавок лучистого тепла от интерьера маленький – в основном от печи. А если мы находимся в идеальной бане - ИБ, в керамическом  интерьер с подогревом, то лучистый прогрев ощущается, как упругое явное тепло. Ну, а если рядом с нами металлическая печь - МП, со стенками при Т=150-200°С, то от неё лучистое тепло настолько жёсткое, что явно прижигает и это мы чувствуем стороной  тела, обращённой к МП, как от костра. Похожие ощущения бывают и в ИК кабине с сильными трубчатыми или точечными излучателями.
Итак, всё время помним о его величестве Лучистом Тепле, учимся его использовать и применять. К  сожалению, почти никто  и никогда из частников-дачников не учитывает лучистое тепло при проектировании парной. И нет бытовых приборов для его измерения, кроме, «шарового» термометра (см. [4]).

Тепловая нагрузка среды - ТНС. В печном деле есть понятие «тепловое напряжение в топке». И  если это тепловое напряжение ниже какого-то уровня, то горение дров в топке  неэффективное. Например, если при горении дров в топке температура 600-800°С, то некоторые компоненты термически разлагающейся древесины не успевают догореть в топке  и  уйдут в трубу. Дым при этом серый (см. [4] баню по-чёрному), это плохое горение. При хорошем горении дым прозрачный почти бесцветный – т.е. достаточное тепловое напряжение, температура около 1000°. Похожие слова есть и при прогреве человека в парной.
Правила охраны и гигиены труда вводят понятие «тепловая нагрузка среды - ТНС» для человека.
Как определяют ТНС? Берем показания шарового термометра Тш и влажного термометра Тв (резервуар термометра обёрнут влажным батистом) и определяем условную температуру Ттнс - 0.7хТш+0.3хТв. Шаровой термометр определяет интенсивность лучистого тепла. Берут шар d=15см из тонкой (0.4мм) зачерненной меди, внутри термометр с делениями 0.5-1град.
По упомянутым правилам на рабочем месте допустимо до Ттнс=26?С (в течение рабочего времени). При Ттнс около 34° в течение до 1 часа - это вредные условия для организма по классификации ГосСанЭпидНадзора. Более 34° - это экстремальные для организма условия.
Любители бани в парилке проводят 15-20 мин в один заход и 5-8 заходов всего за всю баню, т.е. 75-120 мин всего – около 2-х часов.

Например, для  условий тестирования  в одной из парилок:
Тсух=60-65°, Тш=62-66°, Твл=52-60°, влажность А=66-83% => Ттнс = 59 – 64.
Пример для суховоздушной сауны: Тсух=100°, Тш=105°, Твл=42°, А=5% => Ттнс=86.
Видно, что нахождение в бане  - это суперэкстрим по меркам ГосСанЭпидНадзора.
При очень большой Ттнс человек может перегреть поверхность тела, надышится калёным вредным воздухом, обожжёт слизистые органов дыхания и глаз и покинет парную, не успев прогреть тело внутри (аналогия из кулинарии - шашлык или пирог  подгорят, а внутри останутся сырыми).
Врачи и специалисты рекомендуют процедуры в СВ саунах длительностью не более 2-5 мин.
На качественном уровне ТНС можно представить следующим образом в зависимости от конфигурации парилки:

Здесь слова «слабая или мягкая тепловая нагрузка» имеют условный смысл для  типично банного лексикона, поскольку даже «слабая тепловая нагрузка» в парной является экстримом по меркам ГосСанЭпидНадзора.

5. Микроклимат в разных банях.

Климат в любой бане (парной) и сауне определяется рядом  параметров (рис. 7):
>Температура среды Т°- горячий воздух - сухой или  с паром – это прогрев человека контактом со средой (через кожу и лёгкие).
>Температура стен парной и печи, пола, лежака и потолка  - это лучистый (на расстоянии) и контактный (на тёплом лежаке) прогрев человека.
>Влажность воздуха  -  она влияет на дыхание и процесс испарения влаги или пота с тела человека и охлаждения (или конденсации пара и дополнительного нагрева).
>Движение среды в парной - конвекция, циркуляция, вентиляция  - она усиливает нагрев тела  при конденсации (или охлаждение при испарении).
>Температура воды  - приём ванн, душа - контактный прогрев, контрастные процедуры.
>Ну, и наши действия, - активность, длительность  и  последовательность процедур.

Как видим - параметров много, и не каждый инженер и банщик  правильно построит оптимальный  климатический режим для парной, чтобы человек-парильщик реализовал свои мечты о жарком паре-жаре или о мягком спокойном прогреве.

По большому счету в банях различают 3 режима:
•суховоздушный  - в СВ сауне с МП (без использования пара) – высокая Т°;
•жаркий сухой пар - в русской парной РБ (сначала без пара, а потом с паром) – средние Т°.;
•влажнопаровой  - в турецкий хаммаме ТХ (несколько  помещений -  без пара и с паром) – невысокие Т°.
Причём в РБ и ТХ, как отмечено, могут быть режим сухого прогрева без пара  и с паром (в РБ в одной парилке, а в ТХ – в нескольких помещениях).
Узнать и назвать  эти режимы  не означает, что стало понятно, как их реализовать и как за ними следить, а также какой источник тепла надо иметь и как им пользоваться.
Пример  разогрева парной.  Рассмотрим для начала типичный процесс разогрева парной (на примере парной в идеальной бане – ИБ с РТ и керамическим интерьером (см  [4] раздел ИБ) и последующие процедуры – рис. 8.