Дом 2010-02, страница 44

Ясно, что очень большие скорости ветра в бане могут быть реализованы, может быть, лишь в молодёжных банных «аттракционах» будущего. В реальных банях скорости воздуха не превышают 5...7 м/сек при работе вентиляторов и 1...3 м/сек — при использовании веников. В носоглотке скорость движения воздуха при вдохе составляет 2...10 м/сек. Под напором ветра понимается избыточное статическое давление, образующееся при торможении ветра перед преградой.

На рис. 2 представлены тепловые потоки, направленные на тело человека в хомотермальных условиях (или в режимах ниже хомотермальной кривой при сухой коже), когда процессы испарения и конденсации невозможны. Все три слагаемых суммарного теплового потока (кондуктивная, конвективная и лучистая составляющие) возрастают с температурой бани и при 100°С составляют примерно по 0,5 кВт/м², а в сумме — 1,5 кВт/м². Такие тепловые нагрузки превышают энерговыделения от тяжёлой физической работы и находятся на уровне воздействия солнечного излучения. Это означает, что могут быть реализованы жаркие климатические условия, но ни о каких обжигающих эффектах в этих режимах говорить не приходится.

Вклад конвективной составляющей на рис. 2 рассчитан для условного уровня скоростей перемещения воздуха в 1 м/сек, характерных для лёгких движений веника и перемещений человека в бане. При отсутствии воздушных потоков конвективная составляющая равна нулю. При больших же скоростях потоков воздуха (например, в носоглотке) конвективная составляющая может стать преобладающей.

Вклад лучистой составляющей (рис. 2) рассчитан для изотермической бани, где стены, потолок и пол имеют температуру, равную температуре воздуха, и только человек имеет температуру, отличную от температуры воздуха. Поэтому приведённые значения вклада лучистой составляющей являются максимально возмож

ными. В реальных же условиях пол и стены холодней, чем потолок. Поэтому на практике вклад лучистой составляющей является менее значительным, чем вклад конвективной составляющей.

Теплопередача, связанная с процессами испарения воды и конденсации водяных паров, может происходить кондуктивно (в неподвижном воздухе) и конвективно (при движении воздуха) и в случае теплопередачи на тело человека равна: q (кВт/м²)=а + а =

^исгг ' ' ^исп.конд ^исп.конв.

15(d-0,05)+28(d-0,05)V,

где d — абсолютная влажность воздуха (кг/м³), V—скорость движения воздуха (м/сек). Как и в случае конвективной теплопередачи, конвективная составляющая теплового потока, связанного с испарением или конденсацией, значительно меньше (но не в 200, а в 80 раз) той величины, которая была бы в случае, если бы весь воздух в потоке мог попасть в контакт с телом человека.

Если в неподвижном воздухе теплопередача за счёт испарения или «кон-

Температура воздуха, °С

Рис. 2. Тепловой поток на тело человека в изотермической бане с температурой T и скоростью движения воздуха 1 м/сек в хомотермальном режиме

Кривая 1 — Тепловой поток на тело человека

Зона 2 — Кондуктивная составляющая теплового потока Зона 3 — Конвективная составляющая теплового потока при скорости движения воздуха 1 м/сек Зона 4 — Лучистая составляющая теплового потока.

Абсолютная влажность воздуха d, кг/м³

Рис. 3. Тепловой поток на тело человека (при произвольной температуре), обусловленный испарением влаги или её конденсацией на кожу человека.

Зона 1 — Вклад охлаждения (нагрева) за счёт испарения (конденсации) в неподвижном воздухе (кондуктивная составляющая)

Зона 2 — Вклад охлаждения (нагрева) за счёт испарения (конденсации) в подвижном воздуха (конвективная составляющая для скорости движения воздуха 1 м/сек) Кривая 3 — Суммарный тепловой поток (сумма кондуктивной и конвективной составляющих при скорости движения воздуха V = 1 м/сек)

4 — Нагрев тела за счёт конденсации паров воды из воздуха

5 — Хомотермальный режим

6 — Охлаждение тела за счёт испарения влаги с кожи.

денсации» не превышает (0,5... 1) кВт/м², то появление воздушных потоков даже с умеренными скоростями до 1 м/сек, характерными для перемещения банного веника, позволяет получать тепловые потоки до 2 кВт/м² и выше (рис. 3). Это означает, что открывается возможность мгновенно кардинально изменять всю тепловую обстановку в бане. Именно эти эффекты положены в основу русских паровых бань, в которых весьма мягкие климатические условия дополняются кратковременными дозированными волнами нестерпимого жара, вызванными движением веника.

В сухом же воздухе движения веника наоборот приводят к охлаждению мокрой кожи, причём можно добиться

44 «Дом» 2/2010

www. m aster-sa m. ru