Баня для Русского человека. Диаграмма влажного воздуха

 Если баня хороша, то поет душа!

Баня для Русского человека не только пар и веники. «Как потеешь?» дорогой друг! Что значит баня для русского человека? Процесс парения в Русской бане нельзя сравнивать с парением в какой то  другой бане. Спрашивается, чем же он так хорош?  А взяться за перо и начать писать о бане подтолкнул меня случай из жизни. Дело было в санатории «Катунь» курорта Белокуриха. Курорт расположен в Алтайском крае – родине замечательного писателя В.М.Шукшина, у которого, как вы знаете, есть замечательный рассказ о бане Алеша Бесконвойный. Так вот, 2 раза в неделю мы принимаем сауну с лечебными целями. Температура воздуха в сауне равна 90^оС, относительная влажность φ=15%.

Сидим потеем , ведем разговоры и не забываем понемногу поддавать на каменку. Все это хорошо, говорит Иван Иванович, да вот температура в бане маловата, да и веника нет. Температура в Русской бане должна быть не меньше 100^оС.  При такой температуре париться не возможно, каждый раз, возражал я ему – веник высохнет и листья опадут, да и сам ошпаришься. А когда я говорил, что парюсь при температуре 60-65^оС, то он поднимал меня на смех и говорил, что я ничего не понимаю в бане.

Как ни странно, но и остальные посетители сауны поддерживали Ивана Ивановича. Говорили, что в моей бане пар «сырой» и «тяжелый», что в ней должно быть душно и болит голова. Еще одним предметом наших разногласий были параметры микроклимата в  бане. Одни говорили, что после «поддачи» температура воздуха в бане (парилке)  повышается. Другие утверждали, что понижается. Некоторые не понимали, почему не могут сбросить вес, хотя пот с них в парилке льет ручьем.

Находились и такие, которые совсем не могли понять зачем человек ходит в баню. Когда в доме есть и душ и ванна, зачем нужна баня, обычно говорили они. А молодые, те вообще, приравнивали баню к увеселительным заведениям, где можно выпить пива и пригласить девушек. Да и я тоже никогда не задумывался о сущности банной процедуры. В молодости я с отцом и братом каждую неделю ходили в поселковую баню, и если удавалось помыться и погреться до пота и даже попариться, то считали, что посетили баню вовремя, поскольку после 16-00 каменку заливали так, что ни о каком паре не могло быть и речи. Брат, правда, успевал за это время согнать всех мужиков с верхнего полка, парился он неистово.

Баня для Русского человека, что мать родная. Поэтому ответить на вопрос — чем она отличается от других типов бань, он просто обязан. Вышеупомянутый случай и заставил меня взглянуть на банные дела с профессиональной точки зрения инженера теплоэнергетика. Какие все  же параметры влажного воздуха  должны быть в Русской бане? Конечно, я не ставлю перед собой задач по расчету теплообмена, воздухообмена в бане, да и кому нужны эти расчеты. Куда важней  понять как горячий и влажный воздух бани действует на человека и что надо делать, чтобы баня реально оздоровляла, а вред от нее был минимальным.

Для меня  важно утвердиться в своих знаниях, а затем без шума и гама поделиться знаниями со своими слушателями, в итоге вызвать у них интерес к бане. Дорогие друзья, мне будет интересно узнать ваше отношение к банной науке, да именно к банной науке, так как баня – это не только пар и веники.  Если вам интересно изучать банные процедуры, в том числе с лечебным уклоном, если вам интересно строить отношения с людьми и окружающей средой, значит вы – истинно русский, социальный человек. И в бане, в Русской бане, вы получите настоящий комфорт и удовольствие.

Прежде чем войти в баню, давайте поговорим об одной из важнейшей жизнеобеспечивающей системе человека —  системе терморегуляции. Нормальная температура тела взрослого человека, если он здоров душой и телом,  равна 36-37^оС. Внутренняя температура тела  выше на 1-2^оС, то есть равна 37-39^оС. А вот температура кожи у человека значительно ниже температуры тела, например: для пальцев ног – это 24^оС, кончика носа — 25^оС, пальцев рук —   28^оС, прикрытых частей тела — 30-34^оС.

Все это говорит о том, что внутри человека постоянно вырабатывается и отводится тепло в окружающее пространство. Если температура окружающей среды равна 20-25^оС, то между человеком и ей происходит теплообмен без особых затрат со стороны системы терморегуляции. Количество отводимого тепла довольно приличное. Взрослый мужчина выделяет тепла столько, сколько одна секция чугунного радиатора М-140.

Если же внутренняя температура тела начинает повышаться, то включается в работу система терморегуляции и, посредством усиления кровообращения и потоотделения, поддерживает вышеуказанные температуры. Важно понять, что состояние комфорта обеспечивается не температурой воздуха, а внутренней температурой тела (внутренних органов), которая не должна отклоняться от нормы. Во всяком случае, даже отклонения в 1-2^оС воспринимаются крайне болезненно.

Температура кожи, наоборот, может кратковременно повышаться или понижаться в известных приделах без потери ощущения комфортности, что с успехом используется в банях всех типов (чтобы согреться, охладиться, расслабиться, продезинфицировать кожу и т.п.). Чтобы данная система находилась всегда в боевой готовности, ей необходимы постоянные тренировки. Пар и веники являются важнейшими  тренажерами  данной системы.

Даже и сейчас нам еще рановато заходить в баню. Почему? Да потому, что мы еще не определили минимальную температуру в бане, при которой нам будет не холодно в ней. На данный момент нам известна одна температура 36-37^оС – это нормальная температура тела взрослого человека. Можно, и это будет близко к действительности, принять, что поверхность тела человека в бане нагревается до 40^оС. Чтобы ответить на вопрос, достаточно это или нет для бани, проведем следующий опыт.

Нагреем нашу баню до 40^оС и поместим в нее два обычных стеклянных спиртовых капиллярных термометра. Нижние резервуары термометров обмотаем ватой. Один из термометров назовем сухим, а другой, смочив на нем вату водой, влажным. Снимем показания обоих термометров при разных относительных влажностях воздуха в бане и получим следующую таблицу, которая известна каждому метеорологу и называется психрометрической (таблица 1).

Что же дает нам эта таблица применительно к бане? Предположим, мы вошли сухими в баню, нагретую до температуры 40°С. Так же, как и сухой термометр, мы начинаем нагреваться до 40°С и нам становится тепло. Протрем себя мокрой, пусть даже нагретой до 40°С горячей тряпкой (или просто подождем, пока на коже появится пот). Казалось бы, ничего не должно случиться. Но — чудо! Если баня сухая с относительной влажностью до 48 процентов, наше тело (так же, как и влажный термометр) начинает охлаждаться! Теоретически — вплоть до 30°С. Становится очень холодно. Значит, надо повышать температуру воздуха в бане, чтобы не замерзнуть.

Но есть и другой путь. Повысим относительную влажность воздуха до 94 процентов, например, поддав воды на раскаленные камни. Тотчас наше влажное тело в соответствии с таблицей начинает нагреваться до 39°С, нам вновь становится тепло, хотя судя по сухому термометру, температура воздуха в бане от поддачи воды практически не повысилась и осталась на уровне 40°С. Так что же, достаточна ли температура в 40°С для бани? Почему нам то жарко, то холодно? Что все это означает? А это означает только одно: говорить просто о температуре воздуха в  бане нет смысла, надо говорить минимум о двух климатических параметрах — температуре и влажности воздуха. Вот теперь мы можем утверждать, что температура в бане по сухому термометру  40°С достаточна, если относительная влажность воздуха при этом равна не менее 94%. При этих условиях комфортно будет чувствовать себя в бане как сухой, так и влажный (мокрый) человек.

Таблица 1

 Таблица 2

 В свое время профессором Л.К. Рамзиным была составлена так называемая i-d диаграмма влажного воздуха, в которой графически связаны все параметры влажного воздуха. Что такое сухой или влажный воздух, мы сразу интуитивно понимаем кожей. Но что такое влажность воздуха, как ее измерить?

Баня для Русского человека. I-d диаграмма влажного воздуха

Первичным объективным показателем является абсолютная влажность воздуха — массовое содержание газообразной воды (водяного пара) в воздухе (например, количество килограммов или литров жидкой воды, испаренной в одном кубическом метре воздуха). Если водяного пара в воздухе мало, то воздух сухой, если много — влажный. Но что значит много? Например, 100 г газообразной воды в одном кубическом метре воздуха — это много? И не много, и не мало, просто именно столько и ничего больше. Но если спросить, много ли — 100 г газообразной воды в одном кубическом метре воздуха при температуре 40°С, то можно определенно сказать, что очень много, так много, как никогда не бывает.

Проведем еще один простейший эксперимент. Нальем в кастрюлю воду и, закрыв крышкой, поставим в термостат-духовку, нагретую до 40°С. По мере нагрева воды до 40°С будем  замеряем абсолютную влажность воздуха под крышкой, которая, повышаясь, наконец достигает некоторого предельного максимального значения 0,05 кг/м3, называемого плотностью насыщенного пара при 40°С. Затем увеличим температуру термостата до 50°С, абсолютная влажность воздуха под крышкой также повышается и достигает уже другого максимального значения 0,08 кг/м3, называемого плотностью насыщенного пара при 50°С. Полученные данные сведем в  таблицу (таблица 2). При 100°С давление насыщенного пара достигает атмосферного значения, весь объем кастрюли заполняется парами воды, воздуха под крышкой не останется.

Теперь начнем охлаждать термостат. Абсолютная  влажность) воздуха (содержание водяных паров в воздухе над водой под крышкой) начинает сокращаться в полном соответствии с таблицей. Куда же пропадает вода из воздуха? Так же, как и при нагревании, вода в воздух попадала путем испарения, так и сейчас — излишний пар конденсируется, то есть сжижается, превращается обратно в воду.  Конденсироваться пар может на охлаждающихся стенках кастрюли в виде капель воды (то есть в виде росы), а также в объеме охлаждающегося воздуха в виде тумана (капелек воды в воздухе). При этом температура, например, 40°С называется точкой росы для абсолютной влажности воздуха 0,05 кг/м3, так как при этой температуре начинает выделяться роса.

Из таблицы 2 также следует, что содержание воды в воздухе в виде водяного пара не может быть сколь угодно большим и ограничено при каждой температуре неким максимальным значением, которое быстро растет с температурой. Наиболее естественно определить степень влажности (сухости) воздуха отношением реальной абсолютной влажности воздуха в данный момент к той максимально достижимой абсолютной влажности воздуха, которая рано или поздно установится при этой температуре. Называется это расчетное отношение относительной влажностью. Оно имеет смысл лишь при данной температуре, на которую рассчитано, и измеряется в процентах. Если относительная влажность воздуха равна нулю, то водяных паров в воздухе совсем нет (абсолютно сухой воздух). Если относительная влажность равна 100%, то воздух максимально влажен в том смысле, что при этой температуре процессы испарения более невозможны (но вновь становятся возможными при повышении температуры).

Таким образом, процесс повышения абсолютной влажности воздуха под крышкой кастрюли, если в ней есть вода, характеризуется повышением относительной влажности воздуха от нуля до ста процентов. При этом длительное нахождение человека в воздухе с температурой, например, 40°С и влажностью 100% эквивалентно нахождению в воде, нагретой до 40°С. Относительная влажность указывает, может ли увеличиться влажность воздуха, если воздух привести в контакт с водой той же температуры, и на сколько она может увеличиться, то есть фактически характеризует потенциальную влагоемкостъ воздуха.

 КОРОТКО О БАНЕ ДЛЯ РУССКОГО ЧЕЛОВЕКА:

1. У здорового душой и телом человека нормальная температура тела равна 36-37^оС. Внутренняя температура тела  (внутренних органов) выше на 1-2^оС.

2. Можно, и это будет близко к действительности, принять, что поверхность тела человека в  Русской бане нагревается до 40^оС.

3. При повышении температуры поверхности тела, включается в работу система терморегуляции и, посредством усиления кровообращения и потоотделения, поддерживает вышеуказанные температуры.

4. Если система терморегуляции не справляется с работой, то начинает повышаться внутренняя температура тела (внутренних органов). В этом случае человек или погибает, или пулей выбегает из бани. Все зависит от климата в бане и времени нахождения в ней.

5. Семь параметров влажного воздуха это:  i – энтальпия, ккал/кг, t_с.т – температура сухого термометра, ^оС, φ – относительная влажность, %, t_м.т –температура влажного термометра,  ^оС, d —  влагосодержание, г/кг, p_п – парциальное давление пара, кПа,  t_т.р – температура точки росы, ^оС. Причем параметры  t_с.т и d могут изменяться произвольно, независимо друг от друга, а каждому конкретному их сочетанию соответствуют определенные числовые значения всех остальных параметров. Диаграмма влажного воздуха характеризует взаимосвязь данных параметров.

6. Параметры микроклимата в бане может быть определен по двум вышеприведенным параметрам. Определяют обычно по t_с.т и φ или по t_с.т и  t_м.т.

7. Чтобы человеку, и сухому и мокрому, было комфортно в бане, минимальная температура по сухому термометру должна быть равна  t_с.т = 40°С а  относительная влажность воздуха при этом находиться в приделах  φ = 82 —  94%.

8. Если создать в бане вышеприведенный климат, то температура точки росы будет равна 35-38°С, то есть она будет немного ниже температуры мокрого термометра t_м.т. Конденсация водяного пара из влажного воздуха в этом случае исключена. Это очень важное понятие, так как многие путают пот с водой, которая образовалась на теле с конденсацией влаги.

9. Очевидно, что даже незначительное повышение температуры воздуха в бане больше 40°С при неизменной температуре тела и относительной влажности, однозначно приведет к конденсации  влаги. Если при этом соответственно уменьшить относительную влажность, то никакой конденсации снова не будет. Убедитесь в этом с помощью  i-d диаграммы влажного воздуха.

10. Каждой температуре соответствует максимальная величина абсолютной влажности, которая называется  плотностью насыщенного пара при данной температуре. Например, для температуры t_с.т = 40°С она равна 0,05 кг/м3. Увеличим температуру до t_с.т = 50°С, абсолютная влажность воздуха  также будет повышаться и достигнет уже другого максимального значения 0,08 кг/м3.

11. Какова зависимость относительной влажности от температуры? На данный вопрос вам придется ответить самостоятельно, используя i-d диаграмму влажного воздуха.

В следующем посте мы с вами продолжим знакомство с различными банями. Постараемся  подвести все эти разновидности под общий знаменатель, в этом нам поможет книга Ю.М.Хошева Теория бань и  его хомотермальная кривая. Найдется там место и бане для Русского человека. Легкого Вам пару без угару!

С уважением, Григорий и Галина.