Чтение онлайн

Многие люди, в том числе и некоторые врачи, по наивности полагают, что климатические режимы различных традиционных парных бань специально разработаны «многовековым опытом многочисленных поколений предков». Это глубочайшее заблуждение. Других режимов, помимо приведенных в теоретической хомотермальной таблице, просто не существует в природе. Все, что ниже хомотермальной кривой, соответствует режимам потоотделения (в сочетании с потением). Все, что расположено на хомотермальной кривой, соответствует режимам потения без испарения пота и без осаждения конденсата. Все, что выше хомотермальной кривой, соответствует потению и осаждению горячего конденсата (росы) — классический случай русской паровой бани с кратковременным гипертермальным воздействием на кожу.

Для конструирования бань важно понять не только то, что при определенной температуре воздуха человек способен выдержать лишь некоторую максимальную относительную влажность, о чем так много говорят в литературе. Куда более важно понять, что вне зависимости от температуры человек способен выдержать в бане лишь некоторую ограниченную абсолютную влажность воздуха. Правда, ощущение климатической комфортности у всех людей разное: иные любят пусть кратковременно, но «погорячее». Ну что же, мы ведь говорили, что руки и ноги держат не только температуру 40 °C, но легко при постепенном разогреве даже 55 °C, а туловище настолько массивно, что разогревается долго. Отсюда и экстремальная хомотермальная кривая, рассчитанная на 55 °C (см. рис. 1). Хомотермальная кривая, рассчитанная на 55 °C, является пределом человеческих возможностей даже для кратковременного парения в течение 1–2 минут.

Рис. 1

Теперь рассмотрим случай финской бани, конструктивно представляющей собой деревянный ящик с раскаленной печью. Ранее, при анализе турецкой бани как «кастрюли с крышкой», в которой температуры воздуха, потолка, стен, пола и воды подразумевались равными друг другу (изотермическая баня), только человек имел другую температуру, а именно 40 °C. Но в финской бане температура потолка всегда намного выше температуры пола и вовсе не равна температуре воздуха. Поэтому для анализа климатических характеристик в финской бане надо рассматривать каждую точку бани (неподвижную или, что бывает порой даже удобней, движущуюся вместе с хаотическим потоком воздуха) в отдельности.

В качестве простейшего примера мысленно выделим небольшой объем воздуха в непосредственной близости от разгоряченной кожи человека, где температура воздуха всегда составляет 40 °C, а абсолютная влажность соответствует равновесной порядка 0,05 кг/м3. Далее этот выделенный объем вместе с потоками воздуха в бане начнет перемещаться, то поднимаясь вверх (при нагревании у печки), то опускаясь вниз (при охлаждении у стен). Если процессов испарения-конденсации нет (а такое утверждение весьма спорно), то абсолютная влажность в выделенном объеме не изменяется, но относительная влажность изменяется всегда в полном соответствии с хомотермальной таблицей.

Поэтому в финской бане (финской по конструктивному оформлению) мы всегда имеем сухую баню у потолка (где самая высокая температура) и влажную паровую баню ближе к полу (где самая низкая температура). Таким образом, все известные банные режимы, «подобранные многовековым опытом человечества», сами собой реализуются одновременно и в финской сауне. Результат, согласитесь, нетривиальный. Правда, здесь есть важные нюансы, связанные с переносом воды в неминуемых процессах переконденсации, которые мы рассмотрим позднее.

Наиболее любознательные любители бани пытаются контролировать климатические параметры в бане с помощью гигрометров. К сожалению, знание относительной влажности мало что дает парильщику, необходим пересчет по хомотермальной таблице. Рекомендуем для оценки климатической обстановки очень простой, крайне дешевый и безошибочный прибор: любой капиллярный термометр, резервуар которого обмотан ватой, то есть обычный влажный термометр. Зафиксировав показания сухого термометра, слегка смочим вату водой (лучше горячей) и проследим, как изменяются показания термометра, пока не высохнет ватка. Если температура по влажному термометру выше 50 °C (кратковременно бывает и до 60 °C), то это очень жаркая парилка для любителя (экстремально «ошпариться»), если 40–50 °C — это нормальная парилка, чтобы не спеша погреться и расслабиться, если 35–40 °C — это хорошая климатическая обстановка, чтобы помыться после парной. Температура по обычному сухому термометру не играет роли, можно мыться даже при 100 °C, другое дело, длительно удержать в процессе мойки температуру по влажному термометру 35 °C очень трудно: необходимо постоянно осушать воздух или вентилировать баню, что экономически нецелесообразно.

Еще более точный метод оценки абсолютной влажности (но, к сожалению, довольно сложный) — определение точки росы, которая при абсолютной влажности 0,05 кг/м3 составляет ровно 40 °C. Во всяком случае, при проектировании стен бани надо исходить из точки росы 40 °C.

Принцип работы прибора по определению точки росы заключается в подборе той температуры поверхности (желательно зеркальной стеклянной или металлической), при которой под микроскопом можно заметить появление мелких капелек росы. Однако убедиться в том, что достигнут режим конденсации, можно сравнительно легко с помощью крайне упрощенного «прибора»: ведра с температурой воды 40 °C или блестящей пластинки, прикрепленной к телу человека (металлического брелока, браслета или даже обычной липкой ленты-скотча, лучше металлизированной). При достижении точки росы 40 °C (то есть достижении режима настоящей русской парилки) на ведре, брелоке или скотче, протираемых сухим полотенцем, появляются мелкие капельки росы.

Для ориентировки на рис. 2 приведены теоретические соотношения основных климатических параметров (и не только банных). Имея два термометра — влажный и сухой, — вы всегда легко определитесь со своим банным климатом. При этом наиважнейшим параметром является показание влажного термометра — он показывает, к какой температуре стремится ваше влажное тело в бане.

Рис. 2

Все, что изложено в этой статье, можно было бы назвать климатическими характеристиками в теории. На практике же, поддав расчетное количество воды на камни, можно получить порой лишь кратковременную струю жара. Но теория здесь ни при чем. Так уж устроена ваша баня. Куда пропадает жар и чем отличаются конструкции бань — вы уже догадываетесь. Это материал следующей статьи. Подробно о том, как все это использовать при строительстве современной гигиенической бани (то есть настоящей бани для настоящего мытья), написано в книге, готовящейся к печати в издательстве «Вече». Легкого вам пара!

Аэродинамический расчет бани

Научно-популярная статья.

Опубликована в периодическом журнале БАНБАС (Бани и бассейны), № 6(24), 2002, стр.58–68.

Исследованы аэродинамические особенности формирования микроклимата в банях различных типов. Рассмотрены вентиляционно-циркуляционные процессы переноса тепла и влаги, выяснены условия перехода от сухих режимов к паровым при сокращении кратности циркуляции воздуха в отапливаемом помещении.

В предыдущей статье (см. БАНБАС, № 5(23)/2002 г.) мы установили, что основным климатическим параметром любой бани является абсолютная влажность воздуха. Дело в том, что при абсолютной влажности — 0,04-0,05 кг/м3 человек теряет способность к саморегулированию температуры тела из-за прекращения испарения пота, а при абсолютной влажности выше 0,05 кг/м3 на кожу человека конденсируется влага из воздуха в виде горячей росы. Все это приводит к тому, что высокую абсолютную влажность человек длительно выдержать не может.

Рассмотрим принципиально важный вопрос о возможности создания и регулирования высокой абсолютной влажности воздуха в банях. При этом мы с удивлением выясним, что наиболее фундаментальным параметром для расчета любой бани является краткость циркуляции воздуха, точнее характер и скорость перемещений воздушных потоков в объеме бани.

Чтобы прояснить суть вопроса, рассмотрим частный, но очень наглядный пример черной бани (дымной сауны, схема которой представлена на рисунке 1). При протоке черной бани холодный воздух поступает снизу из открытой двери 1 по полу в очаг 2, вступает в химическое взаимодействие с дровами (горение), нагревается, в виде горячих дымовых газов поднимается вверх, расстилаясь по потолку, выходит наружу через верхнюю часть двери. Такая аэродинамическая траектория называется вентиляционной приточно-вытяжной кривой и является разомкнутой (вернее замыкающейся вне помещения). Если временно прикрыть дверь 1, то потоки воздуха отнюдь не исчезнут, поскольку причиной их возникновения является очаг, нагревающий воздух Получившаяся при закрытых дверях траектория движения воздушных масс (в том числе и дымовых) называется циркуляционной (или, как иногда говорят, рециркуляционной) кривой и является замкнутой. Именно циркуляционные потоки приводят к задымлению помещения, а также к нагреву стен и полов нисходящими потоками горячего воздуха (дымовых газов). В реальных условиях циркуляционные и вентиляционные потоки воздуха обычно сосуществуют одновременно. Причем для понимания банных процессов главным является циркуляционный поток. Только зная его траекторию в каждом конкретном помещении, можно расположить приточные и вытяжные отверстия таким образом, чтобы полностью «разомкнуть» при необходимости циркуляционную кривую и тем самым организовать эффективную вентиляцию. Кроме того, в помещениях бань обычно имеется одна или несколько застойных зон (в том числе под полками), движение воздуха в которых может быть создано лишь дополнительными факторами (передвижением людей, взмахами веников, вентиляторами и т. п.)