8.2. Климат баниСтраница 1
Санитарные нормы СанПиН 2.1.2.1002-00 устанавливают температуру воздуха в квартирных ванных комнатах на уровне 17-27°С при допустимых скоростях движения воздуха до 0,2 м/сек и при ненормируемом уровне относительной влажности воздуха. Такие температуры недостаточны для бань - человеку в бане не должно быть холодно с мокрой кожей (причем, человеку в обычном неразгоряченном состоянии).
Для численных оценок необходимых банных метеопараметров будем исходить из того, что человек на воздухе теплоизолирован (поскольку теплопроводность воздуха мала), но зато может может испарять воду с мокрой кожи, при этом охлаждаясь. Поэтому в обычной ванной комнате человеку не холодно с сухой кожей, но тотчас становится холодно при смачивании кожи водой. Значит, основным фактором при расчетах должен стать учет теплопотерь за счет испарений воды с кожи.
Прежде всего вспомним, что процесс испарения воды есть суммарный результат двух противоположных процессов. С одной стороны, с мокрой кожи газифицируется вода (то есть «растворяется» в воздухе, «улетает» в воздух в виде молекул), и скорость газификации зависит только от температуры воды. С другой стороны из воздуха на кожу поступают молекулы воды и ожижаются (влетают в воду), и скорость ожижения зависит только от абсолютной влажности воздуха (то есть от содержания влаги в воздухе в граммах на кубометр). Если скорость газификации больше скорости ожижения, то такой процесс называется испарением. И наоборот, если скорость газификации меньше скорости ожижения, то такой процесс называется конденсацией. Это означает, во-первых, что скорость испарения воды зависит от температуры воды и абсолютной влажности воздуха, а во-вторых, что могут возникать условия, когда достигается конденсация и мокрому человеку становится не холодно на воздухе, а жарко.
Человек как живое существо поддерживает свое тело при постоянной температуре - при перегревах человек попросту выскакивает из бани. Примем условно температуру кожи человека в бане равной 40°С, при такой температуре кожи человеку заведомо не холодно, более того он неуклонно разогревается. При этом воздух около кожи может увлажняться максимально до 50 г/м3 (в условиях насыщенного пара, то есть равенства скоростей газификации и ожижения). Воздух же в бане может увлажняться значительно сильнее - теоретически вплоть до плотности насыщенного пара при банной температуре:
Если воздух в бане имеет абсолютную влажность менее 50 г/м3, то вода с кожи будет испаряться, тем самым охлаждая кожу за счет скрытой теплоты испарения 539 кал/г = 2260 кДж/кг (и если при этом температура воздуха будет ниже 40°С, то в воздухе может выпасть туман - «испарина» над горячей влажной поверхностью). Если воздух в бане имеет абсолютную влажность выше 50 г/м3, то на кожу выпадает конденсат (роса), нагревающий кожу за счет скрытой теплоты конденсации, равной скрытой теплоте испарения.
Если воздух в бане имеет абсолютную влажность на уровне 50 г/м3, то ни испарения воды, ни конденсации водяных паров не происходит - раздетому человеку в этих условиях все равно, мокрая у него кожа или сухая
(«хомотермальный» режим теплушки-тепляка). Именно эти условия наиболее характерны для всех бань мира.
Абсолютная влажность воздуха 50 г/м3 может быть достигнута при любой температуре выше 40°С, поскольку воздух способен увлажняться до уровня плотности насыщенного пара. Расчетная величина, равная отношению конкретной (текущей-сиюминутной) величины абсолютной влажности к величине плотности насыщенного пара при конкретной (текущей) температуре воздуха, называется относительной влажностью воздуха. Относительная влажность является абстрактной величиной, указывающей, в какой степени увлажнен воздух относительно максимально возможного для заданной температуры уровня (а потому без указания температуры бессмысленна). Тем не менее величина относительной влажности может измеряться в быту стандартными приборами -гигрометрами (правда с невысокой точностью косвенно по степени увлажнения и удлинения гигроскопических нитей), а потому величина относительной влажности удобна в повседневном использовании. Абсолютной влажности 50 г/м3 (точке росы 40°С) соответствуют следующие значения величин относительной влажности:
Эта зависимость (хомотермальная кривая) описывает характерные (примерные, средние) климатические условия бань русского типа.
Климатические условия могут быть уточнены с использованием понятия влажного (мокрого) термометра. Если колбу (резервуар) жидкостного капиллярного термометра обмотать влажной ватой (тампоном), то термометр будет указывать, к какой температуре будет стремиться мокрая кожа в тех или иных климатических условиях. Если влажный термометр в бане показывает 40°С и выше, то человеку наверняка будет не холодно с мокрой кожей.