Парение горячим мокрым веником (касаниями или хлестаниями)

7.4. Парение горячим мокрым веником (касаниями или хлестаниями)

Выше мы рассмотрели приёмы парения, в которых веник используется как опахало, причём в своих движениях веник может и не касаться тела человека. Ясно, что для этих целей веник может использоваться даже сухим, а также может быть заменён любым иным движителем воздуха (вентилятором, феном, полотенцем, простынёй, опахалом и т. п.), в том числе циркуляционным конвективным потоком, создаваемым в бане за счёт горячих стенок печи.

Имеются приёмы парения, для которых необходим именно мокрый (лучше распаренный) веник, а также необходимы касания тела веником. Суть приёмов заключается в том, что веник поднимают к горячему потолку, где он прогревается. Затем горячий веник прижимают к тому или иному участку тела человека, используя веник в качестве «утюга». Обычно веник настолько горячий, что долго вынести его прикосновение невозможно: чувствуются те же пощипывания и покалывания, что и при контакте кожи с горячей водой, только теперь тепловая нагрузка исходит от горячей воды, располагаемой на венике. Не в силах вынести длительное воздействие горячего веника, любитель бани поднимает его или перемещает на другой участок тела, испытывая удовольствие от прикосновения горячего веника и от его отведения. В результате получаются шлепки и касания, не только прогревающие кожу, но и расчёсывающие, «отдирающие» загрязнения с кожи. Шлепок чересчур горячего веника может привести к ошпариванию (ожогу). Так что и здесь очень важно выбрать те метеоусловия, которые не могут нагреть веник до чрезмерных температур.

В народе придумана масса различных нехитрых «правил» обработки тела веником. Это особая область споров и соглашений в процедуре любительских бань. Об этих «правилах» даже пишут целые книги. У разных знатоков эти правила разные, причём у каждого знатока свои единственно «правильные», «настоящие» и даже «научно обоснованные». Эти «правила» касаются пространственной и временной последовательности прижимов горячего веника к телу (веник «идёт» по телу сверху вниз, снизу вверх, в разбежку двумя вениками от средины или, наоборот, к средине тела и т. п.), силы прижимов (касания, удары, надавливания, шлепки, стегание, в том числе со сдвигом — «с оттяжкой»), частоты прижимов (накладывание, хлестание, потряхивание, поглаживания, растирание, разминание и т. п.). Чем более горячий веник, тем более разнообразной может быть гамма возможных движений веника, поскольку в основе процедуры лежит непереносимость человеком длительного прикосновения горячего веника и необходимость поэтому периодического переноса веника на новый участок тела. Имеется также масса способов изготовления веников, их сушки, выбора материала (берёза, дуб, крапива и т. д. вплоть до синтетических материалов), методов запаривания, в том числе в различных отварах и т. п.

Все эти вопросы относятся в народе к важнейшим символическим элементам «банного мастерства». Особую роль они играют в представительских банях, вообще не мыслимых без «демонстрации банного мастерства» хозяином (в гостевых банях) или специально приглашаемым (по найму или в качестве гостя) «знатоком» (банщиком, тамадой, баджокеем), «ведущим» банную процедуру.

В обычных развлекательных банях похлопывания веником служат скорее для удовольствия (и телесного, и морального), а вот в любительских банях веник используется «по-настоящему» — для хлестания (расчёсывания) в целях мытья. При этом «моются» веником все по-разному по своему разумению и без «правил», как просит «душа и тело».

Исходным и наиболее технически сложным моментом является нагрев веника. Ясно, что не прогрев как следует веник, нельзя получить парение методом касания. Конечно, веник можно в принципе нагреть даже в горячей воде, и это будет вполне банный приём. Действительно, окунание веника в посуду с горячей водой с встряхиванием и последующим расчёсыванием кожи ударами и скольжениями мокрого веника является не чем иным, как классическим банным приёмом мытья (водной процедурой в малом сосуде при использовании веника в качестве мочалки). Не вызывает сомнения, что такой приём мытья использовался ещё в далёкой древности, причём, вместо веников использовались и ветошки, комки соломы, сена, веток.

Нагреть веник в горячем воздухе сложней, чем в горячей воде. Сразу отметим, что веник можно прогреть воздухом до приличной температуры только методом конденсации паров воды из горячего воздуха. Это значит, что у потолка должны быть созданы экстремальные метеоусловия, отвечающие высокой влажности, много большей хомотермального уровня. Методы достижения таких условий будут обсуждены в разделе 7.5. Здесь мы только отметим, что в сухом воздухе можно нагреть только сухой веник. Мокрый веник в сухом воздухе не может прогреться из-за охлаждения за счёт испарения воды с листьев (точно так же как и влажный термометр). В хомотермальном влажном воздухе веник будет прогреваться очень долго (иной раз часами). Поэтому для нагрева веника до температуры 45–50 °C требуется паровой нагрев (то есть с конденсацией пара) в зоне метеоусловий с температурой по влажному термометру не ниже 50–60 °C (см. рис. 33) и абсолютной влажностью заведомо большей 0,05 кг/м3.

Для нагрева веника массой 0,5 кг от температуры 40 °C до 50–60 °C требуется совсем немного тепла — около 20–40 кДж, что соответствует конденсации на веник 5-10 граммов водяных паров. Но чтобы передать такое количество тепла венику с площадью 0,1 м2 от воздуха с температурой 60 °C, даже до предела увлажнённого до 0,13 кг/м3, потребуется около минуты даже при энергичном встряхивании и помахивании веником у потолка. Столь большое время прогрева веника часто оказывается обескураживающим, поскольку при парении веником как опахалом мощный импульс тепла на тело достигается мгновенно. Но всё становится ясным, если учесть, что мокрый веник является аккумулятором тепла. Он минуту прогревается, но и позволяет минуту прогревать человека со значительной мощностью. Поэтому любители бань стараются погорячее прогреть потолок, но это может привести к непереносимости горячих дуновений с потолка и невозможности париться веником как опахалом из-за ожогов кожи. Лучше всего не очень охлаждать веник и почаще (но на более короткое время) поднимать его к потолку. При этом, кстати, успевает прогреться лишь периферийная часть веника (внешние листочки), глубинная же часть остаётся тёплой (умеренно горячей). Поэтому при шлепке таким веником человек буквально на момент испытывает неимоверно горячее воздействие, поскольку тут же слегка «ошпаренный» участок кожи охлаждается глубинной частью веника.

Парение мокрым веником методом касания методически отличается от обычного хлестания веником, выполняющего роль расчёсывающего агента (мочалки) в чёрных банях, хотя и при хлестании неизбежно (но вторично) происходит пропарка тела. Любители бань могут хлестаться и свежим (молодым несмоченным, зелёным несушённым) веником, расчёсывая распаренную потную кожу как колючей мочалкой точно так, как делалось в древних чёрных банях. Бывает и так, что свежим веником не просто хлещут или расчёсывают: веником бьют комлем, растирают кожу до крови, устраняя зуд и «разминая» тело до костей. Однако сушёный, а потом распаренный веник обладает более высокой прилипчивостью и шершавостью распаренного листа («прилип как банный лист»), что хуже при хлестаниях с целью расчёсывания, но лучше при касаниях с целью парения для нагрева кожи.

Не является догмой и использование самого веника из растительного сырья. Для пропаривания «горячими касаниями» вполне подходят полотняные полотенца (тампоны), шерстяные рукавицы и т. д. Они пропариваются и накладываются на тело. Особенно эффективны они для замены веника при мягком парении, когда терпимое тепло глубоко и приятно проникает вглубь тела. Аналогичным образом воздействуют тёплые воски (озокерит) или грязи в физиотерапии. Совсем близки по идейной сущности к горячим тампонам процедуры внеклиматических бань (см. раздел 10): каменные «прогреватели» — горячие мраморные ложа (чебеки) в хаммамах, куски талькохлорида в технологии стоунотерапии — лечении прогревом тёплыми камнями («stone» — по-английски «камень»).

В заключение отметим, что горячее парение мокрым веником (в отличие от иных методов хлестаний и расчёсываний) — это характерная особенность бань с горячим влажным потолком. Если потолок будет даже очень горячим, но сухим (как в сухих саунах), то прогреть можно будет только сухой веник, поскольку в сухом воздухе мокрый веник не может нагреться (по крайней мере, выше температуры по влажному термометру) из-за испарения воды с листьев веника (которые, кстати, при пересыхании веника могут осыпаться). Если потолок бани недостаточно горяч или недостаточно влажен, мокрый веник иногда нагревают в горячей струе, исходящей из каменки при поддаче, или просто над раскалёнными камнями, или даже в горячей воде в шайке.

Увлажнение воздуха паром

7.5. Увлажнение воздуха паром

Вышеописанные способы парения веником, конечно же, являются устаревшими процедурами, представляющие сегодня интерес лишь для любительских бань. Вряд ли они когда-нибудь возродятся в массовом порядке в городах в мытных (гигиенических) и физиотерапевтических (лечебных) целях. Устарела конструктивно и сама русская парная белая баня. Тем не менее, анализ русских способов парения может быть положен в основу разработки современных аппаратов — кондиционеров, вырабатывающих потоки воздуха заданной температуры и влажности, в частности, для парения в банных аттракционах аквапарков.

С другой стороны, в любительских банях (как в русских, так и в финских) с вениками связывается порой вся красивая народная мудрость и глубинная суть паровой процедуры. Причём, если декоративная сторона вопроса (в части «правил» манипуляций с веником) вполне ясна (хотя условна и спорна), то более сложные технические аспекты объяснить порой не могут даже самые уважаемые знатоки бань. В первую очередь это касается способов увлажнения воздуха в бане, поскольку без «пара» (так называется в бане горячий влажный воздух) парение (в том числе и веником) невозможно. Чаще всего на практике пользуются тремя народными принципами: во-первых, «чем больше пара, тем больше жара»; во-вторых, «чем горячей (бойчей) пар, тем легче жар»; в-третьих, «бери (веником) пар там, где жар». Но помимо этой нехитрой мудрости надо знать определённо, как этот «пар» получать, в каком количестве и куда его направлять.

 

Сам по себе принцип увлажнения воздуха в бане в самом общем случае заключается в вводе в баню не чисто водяного пара из парогенератора, а увлажнённого воздуха, имеющего более высокую влажность, чем воздух в бане. Такой высоковлажный воздух должен вырабатываться специальным генератором горячего влажного воздуха, так называемым кондиционером, который представляет собой паровой котёл (чайник), продуваемый воздухом (см. раздел 10). Если температуры влажного воздуха из кондиционера, воздуха в бане, стен, потолков и пола бани равны между собой, то перемешивание можно вести любыми способами: всё равно рано или поздно всё благополучно перемешается без выпадения конденсата. Но в том то и дело, что температура влажного воздуха из кондиционера обычно намного выше температуры воздуха и стен в бане, и именно этот факт обеспечивает возможность высокой влажности воздуха в кондиционере. В этих условиях процессы смешивания связаны с охлаждением высоковлажного воздуха, что может вызывать конденсацию водяных паров с образованием тумана (клубов пара) или росы.

Прежде всего отметим, что подобные банные кондиционеры до сих пор не выпускаются, поэтому любителю бань приходится изготавливать их самостоятельно. Простейшим и древнейшим кондиционером выступает само помещение бани (парилки), в котором смешивается воздух бани с паром из парогенератора (то есть из кондиционера с нулевым содержанием воздуха). Широко рекламируемые ныне парогенераторы для саун и пародушевых кабин, представляющие собой открытые сверху сосуды (бачки) с электронагревателем (кипятильники, чайники), для белых бань не пригодны ввиду малой скорости парообразования. При электрической мощности 1,3 кВт (220 в, 6 а) парогенератор выдаёт около 1,5 кг пара в час (теоретически до 2 кг в час) с температурой 100 °C. Необходимые для увлажнения воздуха в бане 0,5 кг пара будут выработаны в течение 20 минут. Но поскольку скорость циркуляции воздуха в бане с теплоотдачей печи 2 кВт составляет 12 раз в час (см. раздел 5.5), то одновременно с увлажнением за 20 минут воздух три раза проходит вдоль холодных стен и пола и, естественно, неминуемо осушается. Легко подсчитать, что с помощью такого парогенератора абсолютную влажность воздуха можно повысить не более, чем на 0,015 кг/м3. Это, конечно, чувствительно для мытной бани, но паровой режим (тем более экстремальный для любительского парения веником) получить невозможно.

 

Рис. 53. Схема образования турбулентного пограничного слоя между струей пара и неподвижным воздухом. Крупные белые стрелки — вихри пара. Крупные чёрные стрелки — вихри воздуха, подсасываемого в струю пара.

Для достижения абсолютной влажности воздуха более 0,05 кг/м3 в рассматриваемой нами бане необходимо испарить 0,5 кг пара за время не более 2–3 минут. При этом мощность парогенератора должна превышать 10–15 кВт. Электропарогенераторы такой мощности (до 150 кВт) давно уже производятся отечественной промышленностью в массовом количестве для использования в строительстве (пропарка бетона, отогрев обледенелых конструкций и т. д.), в производстве (обогрев химаппаратов, пропарка сосудов, приготовление пищевых продуктов и т. д.), в прачечных, банях, столовых, кухнях и т. д. Ещё более распространены парогенераторы на твёрдом, жидком и газообразном топливе (так называемые паровые котлы для множества назначений). Все эти аппараты могут оказаться полезными лишь в крупных общественных банях из-за высокой установочной мощности. В любительских банях невольными парогенераторами мощностью 10 кВт могут стать котлы с водой (водогрейные баки), вмурованные в печь и омываемые дымовыми газами. При нежелательном закипании воды в таком котле баня заполняется клубами «тяжёлого липкого» пара (точно так же, как в плохо вентилируемых кухнях и особенно прачечных). Такая баня называется сырой и для парения в большинстве случаев не пригодна. Это указывает на то, что в банях важно не только количество вводимого в баню пара и не только скорость ввода пара, но и метод ввода.

Рис. 54. График для определения возможности выпадения тумана при смешивании пара с воздухом. 1 — температурная зависимость равновесной (максимально достижимой) массовой доли водяных паров в воздухе (соответствует температурной зависимости давления насыщенного водяного пара на рис. 23), ниже кривой — прозрачный пар, выше кривой — туман; 2, 5, 6, 7 — зависимости температуры смеси пара с абсолютно сухим воздухом при различных массовых долях вводимого пара, представляют собой прямые, соединяющие значения температуры пара по верхней оси абсцисс и значений температуры воздуха по нижней оси абсцисс; 2 — для температуры пара 100 °C и температуры абсолютно сухого воздуха 0 °C, 5, 6, 7 — для температуры абсолютно сухого воздуха 40 °C и температур пара 100, 120, 140 °C соответственно. По стрелке 3 считываются состояния струи абсолютно сухого воздуха, истекающей в пар, а по стрелке 3 считываются состояния струи абсолютно сухого воздуха, истекающей в пар, а по стрелке 4 — струи пара, истекающей в абсолютно сухой воздух. В соответствии со стрелкой 4 струя пара с температурой 100 °C при смешении с воздухом сразу же преобразуется в струю тумана, так как кривая 2 располагается выше кривой 1. В соответствии со стрелкой 8 струя пара с температурой 120 °C при смешении со всё большими массами воздуха сначала невидима, затем преобразуется в струю тумана, а потом снова становится невидимой (см. рис. 55). Струи пара и воздуха на прямой 7 смешиваются без образования тумана. Если воздух влажный, то состояние воздуха описывается не точками на нижней оси абсцисс, а точками над осью абсцисс, например, метеоточкой 9. В таком случае избежать появление тумана можно лишь при температурах пара выше 300 °C (см. прямую 10).

Наиболее удачным парогенератором для бань является каменка — куча (засыпка) камней (или чугунных чушек), нагретых до высокой температуры 400–700 °C. Каменка является теплоаккумулирующим устройством, долго (часами) запасающим тепловую энергию от теплового источника относительно невысокой мощности (до 20–50 кВт) и способным затем быстро (за секунды) испарять большие количества воды. Вырывающаяся из каменки струя чистого пара смешивается с воздухом бани, создавая высоковлажную паровоздушную смесь с точкой росы выше 40 °C. Это смешение может производиться по-разному. В этом разделе мы рассмотрим прямое смешение пара и воздуха в турбулентном режиме. В разделе 7.8 мы рассмотрим противоположный случай — увлажнение паром потолка с последующим увлажнением воздуха испарениями с потолка.

Смешение струи пара с воздухом обычно происходит турбулентно: на границе движущегося пара по причинам газодинамической неустойчивости появляются перемешивающиеся между собой вихри, образующие пограничный турбулентный слой, переходящий затем в турбулентный след, состоящий из смеси хаотично смешивающихся вихрей пара и воздуха (рис. 53). Пар и воздух в соприкасающихся тонких струйках быстро обмениваются веществом и энергией. Струйки пара охлаждаются, отдают молекулы пара в воздушные струйки и взамен получают молекулы воздуха. Струйки же воздуха нагреваются, отдают в струйки пара молекулы воздуха и взамен получают молекулы пара. Создаётся весьма сложная картина внутренних течений и массотеплообмена в общей турбулентно смешивающейся струе, поднимающейся к тому же вверх (всплывающей) за счёт архимедовых сил. Разбираться в этом на «молекулярном» уровне сложно да и не нужно. Достаточно понять, что в каждый определённый момент времени в каждый объём пара в каждой струйке подмешивается какой-то объём воздуха и, наоборот, в каждый объём воздуха подмешивается какой-то случайный объём пара. Поскольку температура воздуха принята ниже температуры пара, то каждый объём пара по мере подмешивания воздуха будет постепенно охлаждаться, причём в предположении близости теплоёмкости воздуха и пара пропорционально массе подмешанного воздуха (рис. 54). Так, если исходная температура пара была равной 100 °C, а исходная температура воздуха 0 °C, то температуры смеси пара с воздухом будут описываться прямой 2. Эта прямая отражает тривиальный факт, что параметры смеси (температура и абсолютная влажность) есть среднее арифметическое параметров исходных компонентов (воздуха и пара). При этом по стрелке 3 будут считываться температуры нагревающегося при смешивании воздуха, а по стрелке 4 — температуры охлаждающегося при смешивании пара. Поскольку вся прямая 2 находится выше кривой 1, отвечающей плотности насыщенных паров воды, возможно, а при длительном контакте и неизбежно выпадение конденсата в виде тумана («клубов пара») при любом смешивании «чистого» пара с температурой 100 °C и абсолютно сухого воздуха с температурой 0 °C. Но если происходит смешивание абсолютно сухого воздуха с температурой 40 °C с «чистым» паром с температурой 140 °C, то туман образоваться уже не может ни при каких условиях, поскольку прямая 7 целиком располагается ниже кривой 1. Если исходный воздух влажный, то вероятность туманообразования резко увеличивается (прямая 10).

В самом же общем случае процесс смешивания струи пара с воздухом характеризуется прямой 6: при считывании по стрелке 8 струя пара в первые моменты смешивания с воздухом сохраняется прозрачной, затем появляется туман, после чего туман испаряется, и струя вновь становится прозрачной (рис. 55). Такая картина известна каждому по истечению пара из чайника с раскалённым над газом носиком. Если же носик чайника не перегрет и имеет температуру 100 °C и ниже, то прозрачный начальный участок струи отсутствует: «клубы пара» исходят прямо из носика.

Рис. 55 Широкоизвестная структура струи перегретого пара в воздухе в самом общем виде: 1 — пароподающее отверстие, 2 — невидимая зона турбулентной струи, 3 — зона интенсивного парообразования («клубы пара»), 4 — рассеивающийся туман (дымка), 5 — зона испарившегося тумана (увлажнённый воздух).

Отметим, что невидимые глазом прозрачные области струи пара 2 и 5 (рис. 55) отличаются кардинально. Паровоздушная смесь в зоне 2 имеет высокую точку росы порядка 100 °C и способна выделить конденсат (росу или туман и теплоту конденсации) практически везде и на всём, что есть в бане. Паровоздушная же смесь в зоне 5 представляет собой по существу увлажнённый воздух с точкой росы менее 40 °C и потому способна выделить конденсат лишь на холодных полах. Действительно, паровоздушная смесь в зоне 5 образуется вследствие испарения тумана, а поэтому вновь сконденсироваться физически может лишь при температурах ниже температуры испарения тумана. Зона 2 соответствует экстремальным паровым баням, зоны 3 и 4 — туманным сырым баням (3 — обжигающим, 4 — душным), зона 5 — холодным влажным помещениям (рис. 55).

Таким образом, из рис. 54 однозначно следует, что для предотвращения образования тумана необходимо повышать температуру струи пара. Именно этим руководствуются в белых банях, повышая температуру каменки. Однако имеется и другой путь — подавать пар в зоны высоких температур воздуха, например, в припотолочные зоны бани. На рис. 54 видно, что пар с температурой 100 °C не может дать туман, если воздух сухой и нагрет до температур выше 90 °C. При этом, однако, чем выше влажность воздуха у потолка, тем до более высокой температуры надо его нагреть для предотвращения образования тумана при подаче пара под потолок.

Понятие сырого воздуха

7.6. Понятие сырого воздуха

Под сыростью в быту обычно понимают наличие компактной (жидкой) воды на поверхности предмета, в том числе в виде «мокроты» — воды, привнесённой извне. Например, свежесрубленная древесина «сырая» потому, что из неё сочится влага, вполне видимая глазом и осязаемая на ощупь как компактная вода. Если оштукатуренную стену (или потолок) до предела намочить водой так, чтобы вода больше не впитывалась, то такая стена будет считаться сырой. Если при отжатии из ткани течёт вода, то ткань сырая. В быту сыростью называют сырые стены помещения, на которых видны капли росы, подтёки конденсата или мокрота от протекающих водопроводных труб.

Но если на поверхности предмета вода не обнаруживается и тем не менее предмет содержит воду в порах, такой предмет называют влажным, а воду, которая содержится в порах, называют влагой. Если влага из предмета сочится (вытекает) в виде компактной воды, то эту воду в быту называют соком. Так, мокрая земля (то есть намокшая под дождём, намоченная или смоченная) может быть либо сырой (то есть с лужами), либо влажной (то есть содержащей внутри себя влагу, которая может сочиться, просачиваться, например, в колодцы или канавы).

Примерно такая же терминология применяется в отношении воздуха. Вода, испарённая в воздухе в виде водяных паров, называется влагой. Эта влага может выделяться из воздуха при охлаждении в виде конденсата (росы или тумана). Воздух называют влажным, если он имеет высокую относительную влажность, например, условно более 60 % (см. раздел 4.2). При этом важно ещё раз подчеркнуть, что понятие «влажный воздух» является условным: при нагреве (в отсутствии компактной воды) влажный воздух (даже со 100 % относительной влажностью) «осушается» сам собой (вплоть до сухого) в том смысле, что его относительная влажность как расчётная величина снижается (и только из-за повышения потенциальной способности воздуха поглотить больше воды в виде паров), хотя массовое количество самой влаги в воздухе вовсе не уменьшается.

Сырым воздухом в быту называется воздух в сырых помещениях. Сырой воздух — это высоковлажный воздух, строго поддерживающий 100 %-ную относительную влажность, который «не осушается» при подъёме или снижении температуры стен помещения. Дело в том, что сырой воздух — это такой воздух, который постоянно контактирует с компактной водой в виде сырости на стенах. И при нагреве (стен и воздуха одновременно) в воздух поступает дополнительная влага, испаряющаяся со стен, повышающая абсолютную влажность воздуха и тем самым сохраняющая 100 %-ную относительную влажность воздуха. Сырые помещения — это плохо вентилируемые помещения, поэтому в них накапливаются характерные запахи «затхлости», по которым люди обычно тотчас определяют наличие сырости. Очень часто любители бань заявляют, что реальный «пар» (то есть горячий влажный воздух) в бане складывается из «сырого пара» от холодных элементов бани (полов, нижних полок, листьев на полу и т. п.) и «сухого горячего пара», исходящего из каменки. Конечно же, это только субъективные ощущения, вызванные наличием запахов затхлости, в основном на полах. Человеческий организм не в состоянии воспринимать реальный воздух как сумму двух воздухов разной температуры и влажности, точно также как сухой горячий воздух не может приобрести сырость от добавления в него холодного сырого воздуха. Воздух в любой точке бани всегда характеризуется единой температурой и единой абсолютной влажностью.

Температура воздуха в сырых помещениях строго равна температуре стен (также по причине плохой вентилируемости). Кроме того, в быту какой-то абстрактной сырости не бывает, сырость воздуха всегда конкретна и относится к сырости конкретного помещения. Это главное бытовое условие понимания сырости. Если сырой воздух вывести из сырого помещения, то он может тотчас перестать быть сырым. Точно также, если воздух в сыром помещении нагреть, например, печью, а стены оставить при прежней температуре (из-за высокой теплоёмкости), то воздух тотчас перестанет быть сырым, хотя стены остаются сырыми. Человек может ошибочно посчитать этот нагревшийся воздух сырым только по сохранившемуся запаху. Около стен нагревающийся в объёме помещения воздух всё равно остаётся с температурой, равной температуре стен, и этот воздух остаётся сырым. Поэтому в народе говорят, что «стало посуше», но всё равно от стен «тянет сыростью». Если нагретый воздух (без вентиляции) долго держать в помещении именно нагретым, то рано или поздно и стены нагреются до температуры воздуха, увлажнят воздух своей сыростью, и воздух вновь станет сырым, но при повышенной температуре. Но если стены во время подъёма температуры высохнут, то уж воздух никогда не станет сырым, разве что только при понижении температуры. Так, если дождливым жарким летом вы наглухо запираете дачу без вентиляции и отопления и уезжаете, то осенью (или следующей весной) вы наверняка найдёте свои помещения сырыми и затхлыми от плесени. Точно также, если в сыром помещении вы включаете общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию, то воздух в помещении тотчас перестаёт быть сырым, но со стен «тянет» сыростью. Если в результате долгой вентиляции стены высохнут, то после выключения вентиляции помещение и воздух перестанут быть сырыми, а если стены не просохнут, то после выключения вентиляции помещение так и останется сырым.

Сырой воздух — это не просто максимально влажный воздух, полностью насыщенный водяными парами при какой-то конкретной температуре. Сырой воздух — это обобщенное бытовое понятие воздуха в помещении, остающегося всегда со 100 %-ной относительной влажностью, вне зависимости от характера изменений температуры воздуха (стен). Только владея фундаментальным физическим (а не бытовым) понятием насыщенного пара, можно проанализировать многочисленные бытовые ситуации, связанные с сыростью, поскольку чисто умозрительными житейскими соображениями осознать явление сырости во всём его многобразии в быту зачастую бывает сложно. Сырой воздух и сырые помещения бывают и холодными (промозглыми), и тёплыми (душными), и жаркими (паровыми). Классическим примером тёплого сырого воздуха является воздух в лёгких. И только в лёгких он является сырым по отношению к лёгким с температурой 36 °C (или по отношению к другим помещениям с температурой 36 °C). Если выдох производится в сырое помещение с более низкой температурой (стен), то неизбежно образуется туман («пар изо рта при дыхании») или роса на стенах, поскольку воздух в сыром помещении до предела насыщен водяными парами и больше влаги в виде пара удерживать при этой температуре не может.

Сырой воздух может поддерживаться не только в сыром помещении, но и в тумане. Само существование тумана в воздухе (как и росы на стенах помещения) свидетельствует о том, что воздух некогда прежде остывал, и относительная влажность росла до 100 %, после чего и стал выделяться туман, сохраняющий 100 %-ную относительную влажность воздуха. Но наличие тумана свидетельствует также и о том, что относительная влажность воздуха может остаться на уровне 100 % при повышении температуры за счёт испарения тумана. Иными словами, и роса, и туман обеспечивают постоянный контакт воздуха с компактной водой той же температуры, и вследствие этого обеспечивается предельно высокая относительная влажность воздуха вне зависимости от температуры. При этом отличие росы от тумана для банщиков заключается в том, что роса сохраняется при залповом проветривании помещения, а туман полностью удаляется. Однако при отсутствии вентиляции туман более «оперативно» увеличивает абсолютную влажность воздуха при его нагреве для сохранения 100 %-ной относительной влажности (из-за высокой скорости испарения при большой площади контакта воздуха с водяной поверхностью).

Учёт явления сырости очень важен при анализе белых паровых бань, основанных на увлажнениях и сопровождающихся выделением росы и тумана. Сырые помещения в быту обычно являются холодными, промозглыми. А вот сырые бани с мокрыми потолками и стенами после поддач, как правило становятся, наоборот, очень жаркими. Как будет показано ниже, это объясняется тем, что сырые стены и потолки не могут сорбировать влагу из воздуха гигроскопически, вследствие чего при заданной температуре сырые бани самые влажные, а потому и самые горячие, отвечающие экстремальным режимам (кривым 4 на рис. 32 и рис. 33). В этом легко убедиться, открыв кастрюлю с горячей водой: моментально образующийся в кастрюле туман вовсе не «промозглый», а обжигающий. Ясно при этом, что температура воздуха в кастрюле равна температуре воды, поскольку единственным источником нагрева воздуха является вода. Точно также и в белой бане с кирпичной печью нет мощных источников тепла (кроме пара) и температура воздуха неизбежно стремится после поддач к температуре стен бани. Если бы в бане была металлическая печь, то воздух мог бы быть горячей стен, и понятие сырости воздуха не существовало бы.

Понятие «лёгкого пара»

7.7. Понятие «лёгкого пара»

Человек, выдыхая воздух их лёгких, оставляет в носоглотке и трахеях некоторое остаточное количество сырого воздуха, полностью насыщенного паром при температуре 36 °C. Рассмотрим, что произойдёт, если человек вдохнёт сырой воздух, но с иной температурой, например, 90 °C, и перемешает его со «своим сырым воздухом» в носоглотке с температурой 36 °C. Для анализа воспользуемся графиком на рисунке 54, ранее оказавшимся полезным для изучения смешивания пара с сухим воздухом, и перестроим его применительно к смешению двух газов с разными абсолютными влажностями (рис. 56).

Сырой воздух — это воздух, до предела насыщенный водяными парами, отвечающий кривой 4 на рис. 33, кривой 1 на рис. 54 и повторенной в виде кривой 1 на рис. 56. На кривой 1 отложим метеоточку 3, отвечающую воздуху в носоглотке, полностью насыщенному водяными парами при температуре носоглотки 40 °C (точнее 36 °C, но как и прежде температуру тела условно примем равной 40 °C без ущерба для качественных выводов). Через метеоточку 3 проходит горизонтальная хомотермальная прямая 2, отвечающая абсолютной влажности воздуха 0,05 кг/м3, в виде кривой на рисунке 56. Через метеоточку 3 проходит горизонтальная хомотермальная прямая 2, отвечающая абсолютной влажности воздуха 0,05 кг/м3, в виде кривой на рисунке 56. На кривой 1 отложим также метеоточку 4, отвечающую сырому вдыхаемому воздуху. Например, с чисто условной экстремально высокой температурой 90 °C (но можно расположить точку 4 при любой иной температуре без малейшего ущерба для качественного результата анализа).

Рис. 56. График для определения возможности выпадения тумана при смешении сырого воздуха с температурой 40 °C и влажного воздуха с иной температурой. 1 — то же, что и кривая 1 на рисунке 54, 2 — хомотермальная прямая, соответствующая постоянной абсолютной влажности воздуха 0,05 кг/м3, 3 — метеоточка, отвечающая сырому воздуху в носоглотке, 4 — метеоточка, отвечающая сырому воздуху при температуре 90 °C, 5 — модельная метеоточка, отвечающая воздуху с относительной влажностью 40 % при температуре 90 °C, 6 и 7 — температуры и влажности смесей газов с разными исходными метеоточками при разных массовых соотношениях газов в смеси, 8 — стрелка, указывающая порядок изменения состава и температуры паровоздушной смеси в носоглотке при всё более глубоком вдохе, 9 — метеоточка, отвечающая одному из типичных режимов сухих саун.

Человек, начиная вдох, подмешивает к воздуху в носоглотке с метеопараметрами 3 воздух с метеопараметрами 4. При этом в носоглотке образуется смесь двух «воздухов» разной влажности и температуры. Метеопараметры смесей располагаются на прямой 6, причём, чем глубже вдох, тем больше внешнего сырого воздуха поступает в носоглотку и тем дальше по стрелке 8 располагается метеоточка смеси. Впрочем количество вдыхаемого воздуха не играет роли, поскольку вся прямая 6 располагается выше кривой 1, а значит малейший вдох приведёт к образованию тумана в носоглотке. Это частный случай самого общего заключения: сырой воздух всегда смешивается с другим сырым воздухом с образованием тумана. В нашем случае это означает, что и при выдохе в сырой воздух бани также образуется туман.

Все знают, что в туманную погоду не очень хорошо дышится. Считается, что капельки тумана каким-то образом раздражают слизистые оболочки носоглотки, трахей, бронхов. Особую роль играет мерцательный эпителий (особые клетки с ресничками), выстилающий слизистую оболочку носовой полости и трахеи. При раздражении эпителия носа возникает чихание, при раздражении эпителия трахеи — кашель. Гортань и глотка эпителия не имеют, а потому и малочувствительны к туману. Этот факт используется в физиотерапии при ингаляционных способах медикаментозного лечения именно через рот.

Водный туман не считается вредным веществом, и ни одна страна не ввела предельно-допустимых концентраций для аэрозолей воды. Более того, растворы на основе воды используются для лечебных ингаляций. В то же время ясно, что для многих людей туман (даже тёплый) оказывает угнетающее действие, а при астме — удушающее. Отметим, что в промсанитарии для самых безвредных веществ типа дорожной пыли установлена предельно-допустимая концентрация (ПДК) аэрозолей на уровне 10 мг/м3 (то есть при такой концентрации человек может работать без респиратора всю жизнь по 8 часов в день без вреда для здоровья). Для гидроаэрозолей оборотной воды на основе очищенных сточных вод ПДК предварительно установлен на уровне 20 мг/м3, для сажи (дыма) 0,15 мг/м3. Примерно такие же уровни концентрации аэрозолей используются в физиотерапии при ингаляциях, а также достигаются в атмосфере: (0,1-10) мг/м3 в туманах-дымках и до 10000 мг/м3 в тучах. Аэрозоли 10 мг/м3 не видны глазом в объёме бани (из-за малости пути рассеивания), а вот порядка 1000 мг/м3 уже заметны, а 10000 мг/м3 явно видны в виде «клубов пара». Для ориентировки напомним, что обычный медицинский аэробаллончик для купирования приступов астмы выдаёт разовую порцию аэрозоля 50 мг в объём порядка 1 литра, что обеспечивает конце