Необходимая мощность инфракрасного излучения для сауны

Для эффективного и безопасного нагрева тела человека необходимо облучать его инфракрасным излучением определенной мощности. Знать мощность излучения значительно важнее, чем диапазон излучения. Каждый человек имеет индивидуальную чувствительность к инфракрасному излучению. Примером этому может служить, то что в обычной жизни, человек инстинктивно, по своим ощущениям подбирает для себя необходимую мощность, приближаясь или удаляясь от источника тепла. Для начала рассмотрим процесс обмена теплотой с окружающей средой.

Расчет показывает, что человек в состоянии покоя излучает порядка 100 Вт/м².

Согласно второму закону термодинамики, передача тепла может происходить только от более нагретого тела менее нагретому телу, т.е. чтобы энергия проникла в тело человека необходимо чтобы внешний поток энергии превышал уровень собственного излучения человека. При равенстве (или близких значениях) потоков ИК энергии собственного и внешнего, будет происходить их взаимная компенсация и нагрева тела происходить не будет. Это объясняет, почему в панельных саунах человек потеет только от горячего воздуха – поток энергии от тепловой панели не может проникнуть в тело человека, потому что практически равен собственному излучению человека.

Для эффективного нагрева тела человека, поток внешней энергии должен быть в несколько раз выше собственного излучения человека.

В тоже время, облучение кожи очень сильным инфракрасным излучением может привести к возникновению местных термических эффектов различной тяжести и даже вызвать серьезные ожоги.

Кожные эффекты зависят от оптических свойств кожи. Из-за процессов термопереноса в коже пороговые значения этих эффектов зависят от времени экспозиции (облучения). Обильная экспозиция кожи, особенно при более длинных волнах, может вызвать высокую местную температуру и ожоги. Например, мощность излучения 10000 Вт/м², может в течение 5 секунд вызвать болезненные ощущения, в то время как экспозиция 2000 Вт/м² в течение менее 50 секунд не вызовет подобной реакции.

Если экспозиция продолжается в течение более длительного периода, то даже при значениях, ниже болевого порога, тепловая нагрузка на человеческий организм может быть весьма значительной. Особенно, если экспозиция охватывает все тело, например, перед сталеплавильной печью. Результатом может стать разбалансировка обычно физиологически хорошо сбалансированной системы терморегуляции.

Порог приспособления к такой экспозиции зависит от человека и окружающей среды, например, от индивидуальных возможностей системы терморегуляции, реального метаболизма тела во время экспозиции или температуры окружающей среды, влажности и движения воздуха, например:

• в отсутствие какой-либо физической работы максимальная экспозиция в 300 Вт/м² при определенных условиях окружающей среды может переноситься более восьми часов

• во время тяжелой физической работы величина экспозиции понижается примерно до 140 Вт/м².

• во время сеансов в инфракрасной кабине величина экспозиции может составлять 500-800 Вт/м².

Увеличивать мощность облучения более 950 Вт/м² не рекомендуется, т.к. это создает дополнительную энергетическую нагрузку на внешний слой кожи, что приводит к сморщиванию и преждевременному старению кожи.

На графике приведены экспериментальные характеристики излучения керамических нагревателей и карбоновых панелей в зависимости от расстояния, в сравнении с собственным излучением тела человека и излучением Солнца на поверхности Земли в ясную погоду. Как видно из этого графика, уровень излучения керамических нагревателей абсолютно безопасен, т.к. сравним с уровнем излучения Солнца, и на расстоянии 10-15 см от нагревателя в несколько раз превышает уровень излучения человека, что в свою очередь, позволяет проникать инфракрасной энергии в тело человека.

В тоже время, излучение карбоновых панелей, пленки или фольги ниже уровня излучения человека, а следовательно это излучение не может проникать в организм человека, и, следовательно в панельных саунах используется метод косвенного нагрева человека с помощью промежуточного теплоносителя - воздуха.

Важно! В Интернете и некоторых печатных изданиях, можно встретить ссылки на ГОСТы (например, ГОСТ 12.1.005-88), где приведены другие, более низкие уровни интенсивности ИК излучения, порядка 100-150 Вт/м2. Но ссылаться на эти уровни ИК излучения не только не правильно, но и нельзя. Эти нормативные документы устанавливают предельные уровни инфракрасного излучения для работающих в промышленности в тяжелых условиях! Согласитесь, что условия труда у прокатного стана значительно отличаются от условий в ИК кабине.

Список литературы