Почему пленочные кабины не являются "инфракрасными" саунами

Физические принципы нагрева.

Мощность ИК излучения

Ранее мы говорили, что для эффективного нагрева тела ИК излучением необходима подведенная мощность порядка 500-800 Вт/м², а плёночные нагреватели могут обеспечить подведенную к телу мощность ИК излучения на уровне 90-130 Вт/м². Заметим, что собственное инфракрасное излучение человека составляет порядка 100 Вт/м². Инфракрасного нагрева в таких условиях не может быть по определению (второй закон термодинамики). 

Сначала повторим определение инфракрасных саун: инфракрасной сауной называется устройство для проведения тепловых терапевтических сеансов, в которых тело человека нагревается инфракрасным излучением от специальных нагревателей, а температура воздуха внутри кабины находится в пределах 36-50°С. Главным в этом определении является нагрев человека инфракрасным излучением, а не с помощью конвекции (движения) теплого воздуха. Это принципиальная разница, так как используются два разных способа передачи тепла: прямой - ИК излучение, и косвенный: посредством промежуточного теплоносителя - конвекция.

Из школьного курса физики известно, что согласно закону Стефана-Больцмана, мощность излучения прямо пропорциональна четвертой (!) степени температуры тела R=σT⁴.  Путем несложных вычислений можно убедиться, что мощность инфракрасного излучения керамических нагревателей в 6-8 раз больше мощности излучения плёночных нагревателей.

Для наглядности на рисунке приведены мощности излучения керамических и панельных нагревателей. Закрашенные области - это как раз и есть графическое представление мощности нагревателей во всем диапазоне излучения.

Разница в мощности излучения нагревателей является основным и кардинальным отличием пленочных кабин от инфракрасных.

Небольшая мощность инфракрасного излучения пленочных нагревателей не в состоянии напрямую нагреть тело человека, и решающим фактором в этом случае становиться конвекционный нагрев с помощью теплого воздуха, как в обычных банях и саунах, только при более низкой температуре. Именно по этой причине пленочные сауны не являются "инфракрасными".

Для эффективного нагрева воздуха в таких кабинах стараются сделать площадь нагревателей как можно больше, практически заполняя всю внутреннюю поверхность кабины. В противном случае, температура воздуха не может подняться до 55-60˚С, необходимых для потоотделения в таких саунах.

В настоящих инфракрасных кабинах потоотделение проходит при более низких температурах, а именно при 37-47˚С.

Теплопередача

В теплотехнике существует понятие: теплопередача - передача тепла от одного объекта к другому. Рассчитав теплопередачу для конвекции и ИК излучения в диапазоне от 0 до 250°С, мы получим следующий график. Теоретические формулы для расчета теплопередачи не учитывают влажность воздуха, которая увеличивает конвекцию и уменьшает инфракрасное излучение. Так как с увеличением влажности увеличивается теплоемкость воздуха и, в то же время увеличивается поглощение инфракрасного излучения, что ведет к еще большем росту температуры воздуха внутри кабины

При небольших температурах от 0 до 150°С конвективный нагрев преобладает над инфракрасным нагревом. И только при температурах нагревательей более 150°С инфракрасный нагрев превосходит конвекцию.

Таким образом, в панельных кабинах, где температура нагревателей составляет 60-70°С, теплопередача происходит с помощью конвекции, а не с помощью инфракрасного нагрева.

 В настоящих инфракрасных саунах, где устанавливаются керамические или инкаллоевые нагреватели с температурой 230-290°С ИК излучение значительно превосходит конвекцию:  разность в теплопередаче между ИК излучением и конвекцией составляет более 8 раз (!).

Низкое значение теплопередачи от панелей, как конвекцией, так и ИК излучением, не позволяет эффективно нагревать человека, поэтому в панельных кабинах панелями закрывают все возможное пространство - необходимо поднять температуру воздуха. Но сделать это очень непросто, потому что большие потери тепла происходят через стены и потолок кабины - их делают не утепленными по упрощенной технологии.

Снижение интенсивности ИК излучения

Исследования, проведенные нашей фирмой, хорошо показывают разницу в мощности излучения керамических и пленочных нагревателей.

На приведенном рисунке показаны кривые изменения потока инфракрасного излучения в зависимости от расстояния для керамического нагревателя и карбоновой панели. Для справки приведен уровень собственного инфракрасного излучения человека.

Как видно из графика, излучение карбоновой панели на расстоянии 5 см от ее поверхности меньше собственного излучения человека, т.е. передача тепла от панели к человеку невозможна! Согласно второму закону термодинамики - передача энергии может осуществляться только от более нагретого тела менее нагретому.

Не панель греет человека, а человек - карбоновую панель!

Это означает, что излучение панели никак не может нагревать тело человека, потому что оно очень мало. При увеличении температуры панели до 68°С, незначительно возрастет и мощность инфракрасного излучения. Хотя она и превысит уровень собственного излучения человека, но не на столько, чтобы можно было говорить об инфракрасном нагреве. Подробнее о мощности ИК излучения, необходимого для нагрева человека, можно прочитать здесь.

Другим подтверждением отсутствия инфракрасного нагрева является факт незначительного роста внутренней температуры тела человека. Пожалуй, это самый лучший и объективный показатель эффективности кабины - достаточно взять термометр и измерить температуру тела в конце сеанса. Если она достигнет температуры 38.5°С, то кабина сделана правильно и выполняет свои функции.

В панельных кабинах достигнуть повышения температуры тела сложно, потому что часть энергии уходит на нагрев воздуха, который, в свою очередь, охлаждается через нагрев стен и потолка. Это приводит к необходимости увеличивать температуру воздуха до максимума, но теплопередача все равно растет незначительно (см. второй график).

Температура тела человека в панельной кабине не превышает 37°С, что недостаточно для запуска гипертермических реакций. Подробнее читайте здесь

 

Из всего выше описанного можно сделать следующие выводы:
1. Наличие инфракрасного излучения у карбоновой панели не делает ее "инфракрасным" нагревателем. При небольших температурах передача тепла осуществляется в осноном конвекцией, а не ИК излучением.
2. Небольшая мощность инфракрасного излучения пленочных нагревателей не в состоянии напрямую нагреть тело человека, и решающим фактором, в этом случае, становиться конвекционный нагрев с помощью теплого воздуха, как в обычных банях и саунах.
3. В пленочных кабинах человек потеть будет, но его внутренняя температура тела не сможет достигнуть 38.5°С за счет небольшой температуры воздуха (меньшей, чем в обычных саунах).

Именно по этому пленочные сауны не являются "инфракрасными".

 

Информационно-аналитические материалы этого раздела размещены в соответствии со ст.2 п.3 Федерального закона от 13.03.2006 N 38-ФЗ (ред. от 31.07.2020) "О рекламе". И направлены на выявление случаев недостоверной рекламы продуктов различных фирм.