Юрий Михайлович Хошев

Научно-популярные статьи

Опубликованы в периодическом журнале БАНБАС (Бани и бассейны)

Климатические характеристики бани

Научно-популярная статья.

Опубликована в периодическом журнале БАНБАС (Бани и бассейны), № 5(23), 2002, стр.46–58.

Теоретически обоснована определяющая роль абсолютной влажности воздуха в бане на физиологическое восприятие тепловой нагрузки на тело человека. Впервые введено понятие «хомотермальной кривой» как основного инструмента для описания климатической обстановки в банях.

Не побоюсь заявить, что климатические параметры в банном помещении имеют важнейшее значение. В конце концов, что же такое легкий пар, как не искусственно (и подчас искусно!) созданный набор климатических характеристик?! Приятные ощущения тепла или холода от любой водной процедуры (в том числе и на открытом воздухе) достигаются лишь при вполне определенных соотношениях пяти параметров:

— температуры воздуха;

— влажности воздуха;

— температуры воды;

— скорости движения воздуха;

— интенсивности инфракрасного излучения (от печки, очага, солнца, электронагревателя и т. п.).

В бане все эти параметры могут быть различными для разных участков тела, более того, на практике они всегда различны, а для максимального комфорта они просто должны быть различными — в зависимости от физического состояния человека в данный момент времени, а также целей водной процедуры.

Потеть или не потеть?

Древнейшие типы бань, в том числе традиционные русские, в силу ограниченных технических возможностей использовали лишь первые три фактора, причем главным параметром, безусловно, считалась температура воздуха. Точкой отсчета при этом является нормальная температура тела человека (36–37 °C). Температура внутренних органов обычно на 1–2 °C выше, а температура кожи существенно ниже, например: для пальцев ног — это 24 °C, кончика носа — 25 °C, пальцев рук — 28 °C, прикрытых частей тела — 30–34 °C. В том, что кожа в разных местах прогревается по-разному, легко убедиться: достаточно приложить ладонь к своей щеке, лбу, колену, и вы сразу почувствуете разницу в количестве тепла, исходящего изнутри тела. В коже расположены органы, дающие сигнал в мозг о температуре — так называемые периферические терморецепторы. Есть и центральные терморецепторы, расположенные внутри тела в различных областях головного и спинного мозга, реагирующие на изменение температуры внутренней среды (в частности, крови, омывающей нервные центры). Терморецепторы являются элементами центральной нервной системы, которая совместно с эндокринной системой осуществляет терморегуляцию тела человека посредством изменения проводимости кровеносных сосудов, не ощущаемой мелкой и ощущаемой (озноб) мышечной дрожи, потовыделения, а также осознанных действий. Ясно, что в тепле ощущение приятной расслабленности в теле возникает при отключении механизма мышечной дрожи за ненадобностью.

Казалось бы, температура воздуха З6 °C во всех случаях является наиболее комфортной — ни холодно ни жарко. Но это далеко не так. При этой температуре воздуха человеку очень жарко, если тело по какой-либо причине разгорячено (из-за физической нагрузки, перегрева в парилке или при недомогании), либо очень холодно, когда тело предварительно переохлаждено. Состояние комфорта обеспечивается не температурой воздуха, а температурой внутренних органов, которая не должна отклоняться от номинала (во всяком случае, даже отклонения в 2–3 °C воспринимаются крайне болезненно).

Температура кожи, наоборот, может кратковременно повышаться (например, рук и ног до 55 °C, губ до 90 °C) или понижаться в известных пределах без потери ощущения комфортности, что с успехом используется в банях всех типов (чтобы согреться, охладиться, встряхнуться, расслабиться, продезинфицировать кожу и т. п.).

При перегреве внутренних органов на поверхность кожи начинает поступать пот, на 98–99 процентов состоящий из воды, причем в экстремальных случаях человек способен выделять пот со скоростью до 2 л в час, что соответствует максимальной мощности теплоотдачи телом человека через испарение на уровне 1200–1500 Вт (до 2 лошадиных сил!).

Выделяющийся пот в зависимости от климатических условий может либо тотчас испаряться (назовем это режимом потоотделения), приводя к охлаждению тела, либо вовсе не испаряться (это будет режим потения). В условиях потения эффект охлаждения отсутствует, тело еще больше перегревается и, стремясь охладиться, все больше и больше отдает пот, но безрезультатно. При этом человек чувствует себя дискомфортно, не чувствует облегчения от накапливающегося и текущего по телу пота. В повседневной жизни длительное потение считается вредным, противоестественным явлением, в быту оно часто связано с использованием влагонепроницаемой синтетической либо слишком теплой одежды, а также с заболеванием. Вместе с тем можно сказать вполне определенно — сам процесс выделения пота (вне зависимости от того, каковы его последствия — потоотделение, потение или промежуточная форма) абсолютно естественен для человека, абсолютно не вреден, более того, в условиях бани полезен. Но главное — без выделения пота нет ощущения тепла, комфортности водной процедуры. Так уж устроен теплокровный организм.

Таким образом, пот является признаком комфорта в бане, а потоотделение (то есть именно испарение, а не просто выделение пота на коже) является «штатным» средством охлаждения тела в случае его перегрева под действием внешних климатических условий, физических нагрузок, эмоционального состояния, болезненности организма.

Урок школьной физики

Испарение воды является механизмом охлаждения и в неживой природе. Проведем следующий эксперимент. Нагреем баню до 40 °C, поместим в нее два обычных стеклянных спиртовых капиллярных термометра и обмотаем нижние резервуары термометров 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 °C. Так же, как и сухой термометр, мы начинаем нагреваться до 40 °C, нам становится тепло. Протрем себя мокрой, пусть даже нагретой до 40 °C 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 °C. Становится очень холодно. Значит, надо повышать температуру воздуха, чтобы не замерзнуть.

Таблица 1

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 °C, нам вновь становится тепло, хотя судя по сухому термометру, температура воздуха в бане от поддачи воды практически не повысилась и осталась на уровне 40 °C.

Так что же, достаточна ли температура в 40 °C для бани? Почему нам то жарко, то холодно?