Юрий Михайлович Хошев

Теория бань

Как много умного написано о всякой чепухе и ничего дельного о том, как правильней забираться на полок русской бани.

О чём эта книга?

Эта книга для горожан, а отношение горожан к баням далеко не однозначное. Есть фанаты, которые убеждены в том, что жизнь немыслима без бань, что для русских, мол, баня — это «священная догма, национальная гордость и жизненная сущность». Есть любители, которые относятся к бане более сдержанно как к приятному престижному отдыху, уважают баню за крепкий пар, обжигающий веник и дружеское застолье. Есть и такие (причём большинство), которые абсолютно равнодушны к каким бы то ни было баням, считая их дремучим анахронизмом, чудом сохранившимся в век ультрасовременных ванн и душей, бассейнов и аквапарков.

Откуда же происходит столь удивительная пестрота мнений? Оказывается, она начинается с самых азов. Мало кто может сколько-нибудь вразумительно объяснить, что же такое баня и чем она отличается от ванн и душей (или чем же она похожа на них) по своей внутренней коренной технической сути (как самостоятельный инженерный сантехнический объект), каковы принципы возникновения банных процедур, их основополагающие назначения безотносительно к их истории и традициям. Дело дошло до того, что в быту и литературе стали порой считать, что русская баня якобы ценна именно деревянным зодчеством и дедовскими обычаями, что русская баня не совместима с прогрессом и даже не нуждается в нём, что у неё всё в прошлом, что на смену русской бане пришла современная финская сауна.

Конечно, всё это не так. Финская сауна лишь малюсенький осколок в глыбе великой русской банной идеи. Русская баня как самостоятельный вид водной процедуры не может быть анахронизмом, она способна развиваться непрерывно вслед за прогрессом человечества и не исчезнет из жизни человека никогда. Более того, мы в этой книге со всей определённостью доказываем, что русская баня — это наиболее удобный, эффективный и прогрессивный вид индивидуального мытья, лишь временно по чисто техническим причинам уступивший лидирующее место в жизни людей ваннам и душам. Сейчас, говоря о банях, нельзя только оглядываться назад в прошлое и не пытаться заглянуть в будущее. Это было бы крайним неуважением к нашим бытовым истокам, которые сейчас многие пытаются извратить и превратить в исторический реликт, в музейный экспонат.

Основной целью настоящего учебника является возрождение массового, прежде всего профессионального интереса к баням, но не в части истории и обычаев, а в плане перспективной сути. При этом мы будем ориентироваться на традиционную высокую техническую грамотность российской аудитории, а потому сделаем акцент на концептуальные, общеметодические аспекты теории.

В отличие от всех остальных книг по русским баням, мы не будем уклоняться от самых сложных и подчас щекотливых вопросов. Мы со всей определённостью ответим, что же это такое — русская баня как социальное, физическое и техническое явление. Выясним, зачем, почему и как в банях создаются те самые знаменитые банные условия, при которых можно столь комфортно и мыться, и лечиться, и общаться, и отдыхать. Поймём, зачем люди парятся и почему при этом потеют по-разно-му в зависимости от особенностей бани. Установим, почему люди раньше мылись именно в банях, а сейчас в ваннах. Разберёмся, почему бани строились именно так, как строились, а не иначе, и как будут строиться в будущем. При этом мы не будем цепляться за кирпич и брёвна, за пар и камни, за печи и за веники, пытаясь найти истину в мелочах и частностях. Наша задача заключается в поиске общего (объединяющего все бани разных эпох и народов), а не особенного (отличающего одни бани от других).

Но начнём мы не с технических, а с чисто бытовых социально-исторических моментов, порождающих исключительную многоликость бань и так резко изменявших судьбу бань в прошлом.

1. Назначения бань

Все горожане твердо знают, что бани на даче абсолютно необходимы, но уже не помнят точно, зачем именно.

Подавляющее большинство горожан, во всяком случае женщин, несомненно считает баню устаревшим средством гигиены, пережитком прошлого. В то же время любой горожанин, задумывающий завести загородный дом, непременно мечтает о своей собственной «настоящей» бане.

Откуда же эта тяга к общепризнанному анахронизму? Ответ прост. Бани испокон веков воспринимались как нечто большее, чем просто бани. Под этим подразумевалось, что в банях не только мылись, но и лечились, и развлекались, и общались, и отдыхали. Причем, ввиду многочисленных запретов в СССР укоренилось мнение об особой престижности дачных бань. Вот и сейчас горожанин чаще всего представляет себе в мечтах свою будущую дачную баню как замечательное средство, которое самым престижным образом будет выполнять все эти многочисленные функции одновременно. Тем самым дачник невольно совершает роковую и порой неисправимую ошибку. Все попытки горожанина осчастливить друзей и объединить родных «престижным» совместным регулярным мытьем в общей дачной бане безжалостно разобьются о прозу современного быта.

Дело в том, что на нынешнем витке цивилизации мытье тела бесповоротно превратилось в исключительно интимную индивидуальную процедуру. В квартирных ванных комнатах гостей не принимают и всей семьей не отдыхают. Вот и на отдыхе на даче, а тем более после утомительной работы с землей, ваши родные предпочтут помыться отдельно, поочередно. И во всяком случае не в единый для всех банный день, а тогда, когда захочется, а еще лучше, как только захочется. Также выяснится, что и гостей, желающих мыться вместе с вами, не так уж и много. Ну и уж совсем наверняка вы убедитесь, что лечиться от мало-мальски серьезного недуга необходимо вовсе не в дачной бане.

Все это свидетельствует о том, что в современных условиях на первый план вышла проблема практического назначения бань. Если раньше бани использовались для мытья, то сейчас бани всё чаще мыслятся как развлекательные объекты, более того, как элементы развлекательной индустрии. Для горожанина это означает, что современная (именно современная) концепция бань (в том числе и дачных) должна чётко отличать мытные бани от досуговых.

1.1. Бани мытные и досуговые

Мытные бани (называемые также гигиеническими, мыльными, помывочными, туалетными, бытовыми) предназначены для мытья тела точно так же, как и квартирные ванны, и души. Современные мытные бани должны быть максимально гигиеничными (на уровне ванн и душей) и обеспечивать незамедлительное мытьё сразу же при возникновении необходимости, то есть готовиться к работе должны очень быстро. Современные мытные бани должны быть строго индивидуальными, то есть должны давать возможность мыться каждому человеку отдельно, наедине интимно, можно поочередно. В противном случае мытная баня превращается в анахронизм.

Досуговые же бани (потешные, притворные, баловские, развлекательные) могут готовиться хоть сутками (как, например, праздничный стол), лишь бы были готовы достойно принять посетителей в желаемый заранее наперед заданный момент. Досуговые бани могут быть и строго индивидуальными (для личного любительского отдыха), и строго коллективными (для отдыха в обществе).

Некоторые могут возразить: ну как же так, ведь городские мытные бани всегда были общественными. Да, конечно. И именно поэтому они не выдержали конкуренции с появившимися индивидуальными (квартирными) ванными комнатами. Как когда-то благополучный мещанин, лишь фыркая от одной лишь мысли о тёмной и затхлой деревенской мытной избе с соломой на земляном полу, с удовольствием шел в сверкающую кафелем городскую общественную баню, так и сейчас благополучная горожанка безусловно предпочтет для регулярного мытья отнюдь не роскошные дворцового типа общественные Сандуны с общей раздевалкой, а пусть скромную, но чистую и хорошо оборудованную, а главное, личную (персональную) квартирную ванную комнату.

Интимность (личность, персональность), чистота (гигиеничность), оперативность, доступность для повседневного немедленного использования — вот четыре основных «кита», на которых держится концепция современной технологии мойки тела. Если в вашей ванной комнате не соблюдается хотя бы одно из этих условий, то вы, может быть, всерьез задумаетесь о целесообразности мытья в городской бане. В досуговых же банях «киты» совершенно иные. А это означает, что и конструкции досуговых бань должны кардинально отличаться от конструкций мытных. Кроме того, досуговая баня не может быть анахронизмом, она лишь может нравится или не нравится. Любые попытки объединить функции мытья и функции досуга в одной конструкции неминуемо превратят баню из средства первой жизненной необходимости для повседневного регулярного мытья тела во второстепенный объект развлекательно-оздоровительного назначения эпизодического использования.

Назначение бани определяет её центральное место. В мытной бане главным помещением является комната для мытья (мыльное отделение, может быть, и с душем). В любительской бане — парилка с веником. В представительских гостевых банях — банкетный или каминный зал. В молодежной спортивно-развлекательной бане — паровые аттракционы, тренажеры, бассейны и т. п. Оформление бань может быть самым разным, лишь бы основное внимание при постройке бани уделялось именно центральному месту. А поскольку центральное место у разных бань разное, то и переделка бани под другие назначения потребует определенных затрат и усилий. Отметим, что бани без чётко определенного центрального места чаще всего оказываются декоративными (показными) и используются в качестве престижного знакового символа материального благополучия владельца, например, в качестве интерьера для полезных встреч и общений у камина или за столом.

На схеме приведен вариант классификации бань по назначениям. Ясно, что по техническому содержанию и архитектурному облику все эти объекты разные или, по крайней мере, должны быть разными.

Условная классификация бань

Но все эти виды бань, естественно, имеют в нашей стране единые исторические корни в лице бытовой деревенской бани (мытной избы), в которой мылись, а заодно и стирались. Такие бытовые бани перебрались в свое время в городские усадьбы (бани-прачки), потом преобразовались в коммерческие общественные (торговые, публичные, народные, общие, промысловые) городские бани, а затем дали жизнь советским городским банно-прачечным комбинатам (И.А. Богданов, Три века петербургской бани, СПб.: Искусство-СПб., 2000 г.). С 1960–1970 годов фабрики-прачечные ввиду высокого уровня специализации машинного оборудования потеряли какую-либо связь с банями. В тот же период городские бани стали уступать место в жизни россиян квартирным ваннам.

1.2. Назначение и технический уровень

Детализация сфер назначения проведена нами не только для подтверждения широких возможностей бань и необъятности форм воплощения. Мы ещё хотели подчеркнуть, что бани бывают самыми разными

и даже совсем несопоставимыми, поскольку сравнивать можно только объекты строго одного и того же назначения. Архитекторы, дизайнеры и строительные проектировщики (а в еще большей степени заказчики бань) должны использовать назначение как исходную посылку для выбора конструкции путём оценки современности, удачности, перспективности, правильности проекта (то есть путём оценки технического уровня).

Истинная удача проекта достигается превышением достоинств вашего объекта над достоинствами всех других объектов, может быть, совершенно иных по облику, но обязательно того же назначения. Так, если вы хотите оценить технический уровень вашей мытной бани, то вам лучше сравнивать ее отнюдь не с баней соседа, а со сверкающей никелем и керамикой ванной комнатой. Если вы хотите оценить уровень вашей представительской (гостевой, званой) бани, то вам следует подумать о том, чем же эта баня будет более привлекательна для гостей (причем конкретных гостей), чем ваша гостиная с обеденным столом или беседка с самоваром. Но речь при этом будет идти не только о декоративных достоинствах проекта. Так, например, для многих европейцев абсолютно неприемлемо даже нахождение в обществе в обнаженном виде, а в США и в Австралии посещение общественных саун без купальной одежды вообще запрещено. В то же время для скандинавов нагота скорей всего не представит этических проблем. По мнению известного отечественного психолога профессора Б. Хигира, взаимная нагота для русских является якобы чуть ли не главным достоинством бань (см. БАНБАС, № 1/31, 2004 г.). Во всяком случае входить в русскую парилку в белье действительно просто некультурно, точно так же как не принято выходить к столу обнаженным. Так что у представительских (банкетных, ресторанных) бань имеются серьёзные этические проблемы в среде определённых контингентов населения. Без учета субъективных моментов и без соответствующих технических сопоставлений сказать что-либо о перспективности и полезности конкретных гостевых объектов в конкретных условиях просто невозможно.

Точно так же физиотерапевтические бани следует сравнивать отнюдь не с баней сельского знахаря, а с физиотерапевтическим отделением поликлиники, напичканной всевозможными электронными приборами теплосветоводолечения, или бальнеологической ванной санатория. Декоративную (показную) баню придется сравнивать отнюдь не с обликом заводской производственно-бытовой бани, а с интерьером вашего коттеджа. Ясно, что небрежно выполненная баня с невыразительным архитектурным обликом никогда не сможет стать достойным украшением вашего жилища, даже если она будет трижды жаркой. Полезность декоративной, выставленной специально на показ на видном месте бани отнюдь не в том, что в ней в принципе можно мыться или париться: может так случиться, что такую баню никогда не будут даже протапливать. Она нужна как показной символ достатка.

К сожалению, назначению бани зачастую не уделяют должного внимания. Бывает так, что его даже никак не учитывают и не оговаривают. Например, во множестве изданий (в том числе «научных») вполне серьёзно утверждается, что русская бытовая баня ничем серьёзным не отличается от современных сухих финских саун, разве что лучшей отделкой, красивым месторасположением, более высокими температурами и сухостью воздуха. Такая точка зрения крайне наивна. Внешне русская бытовая баня и сухая сауна, может быть, и похожи, но баня предназначена для мытья и стирки, а сухая сауна — и не для того, и не для другого. Таким образом, дачнику, купившему сухую финскую сауну, но забывшему приобрести душ, придется после такой «бани» ехать в город и там мыться. Так что, русскую баню и сухую сауну нельзя даже сравнивать.

Если вы хотите оценить истинный технический уровень вашей бани, то вам следует объективно сопоставить ее с лучшими мировыми образцами того же назначения. Однако человек в повседневной жизни проводит сопоставление не только крайне субъективно в соответствии со своими собственными привычками и представлениями, но и выбирает для сравнения лишь те образцы, которые ему доступны территориально, экономически, технически и юридически.

Например, сопоставляя свою баню с городской ванной комнатой, вы, может быть, прекрасно понимаете, что ваша баня по мировым меркам — явный анахронизм. Но в условиях дачи, может быть в полном отсутствии водопровода и центрального отопления, вы вполне справедливо сопоставляете свою баню с летним душем или даже с тазом воды в жилой комнате. В таком случае вы можете прийти к выводу, что ваша баня — это достаточно прогрессивное решение. Но ваши городские гости, тем не менее, могут иметь иное мнение.

1.3. Назначение и техническое содержание

С вышеизложенной нехитрой идеологией горожанин, уповая на здравый смысл, как правило, тотчас соглашается, даже не подозревая, что с этого момента его перестанут понимать и соседи по даче, и мастера-строители, и профессиональные банные фирмы. Дело в том, что, к сожалению, понятие «назначение бани» в народе пока практически отсутствует.

Действительно, если вы попросите банных мастеров сделать вам лечебную баню, то это ничего, кроме недоумения не вызовет. Вам объяснят, что баня на то и баня, что она и моет, и лечит, и развлекает одновременно.

Если вы скажете соседу, что построили баню только для мытья, причем для мытья интимного, то сосед лишь удивится, что это, мол, за баня и зачем такая баня нужна, если в ней нельзя попариться в компании.

Если вы обратитесь в высокопрофессиональную банную фирму с просьбой построить настоящую финскую сауну для мытья, то вам скорее всего снисходительно разъяснят, что в саунах нынче не моются, а ваннами и душами в фирме не занимаются, фирма, мол, «веников не вяжет». И при этом будут ссылаться отнюдь не на известный опыт финского народа, веками мывшегося в саунах, а на современные воззрения финских коммерческих банных фирм. Не будет профессионал задумываться и о том, зачем и чем физиотерапевтическая баня (сауна) в модном фитнесс-центре должна отличаться от развлекательной бани в молодежном аквапарке или от представительской бани (сауны) в резиденции крупной компании.

В сотнях глянцевых журналов и популярных банных книг вам растолкуют, что бани бывают русскими, финскими, турецкими, японскими, что бани бывают сухими или паровыми, с кирпичной печью и металлической, каменными или деревянными, бревенчатыми или каркасными, общественными и частными, красивыми и рядовыми, богатыми и бедняцкими… Во всех банях вы можете и отдохнуть, и помыться. Выбирайте сами, какая вам больше по душе и по карману. Иными словами, для нынешних профессиональных строителей баня — это, как правило, просто многоликий тип строительной конструкции, а как ее потом будут использовать, это их не интересует.

Рис. 1. Так какую же баню вы хотите на даче? Этот нехитрый вопрос может вас поставить в тупик. С одной стороны вы были бы не прочь иметь любую из этих бань (и даже все эти бани вместе) как украшение вашей дачи, как место для встреч с друзьями. Но в то же время вы предпочли бы такую баню, которая бы в максимальной степени заимствовала и современно доработала бы всё лучшее, что есть во всех этих банях, для удовлетворения какой-то конкретной потребности (мытья или отдыха с друзьями).

Ясно, что такая столь «профессиональная» классификация бань горожанина устроить не может именно по причине крайней неопределенности назначения. Современный горожанин эпохи «общества потребления» уже давно привык к конкретным целевым назначениям вещей. Например, шампуни для волос или гели для душа, пены для ванн или для бритья, средства для мытья посуды или для мытья рук воспринимаются им как совершенно разные вещи. И хотя все эти составы порой имеют сходную химическую рецептуру, никто ведь не говорит им, выбирайте, мол, сами любое средство, какое вам по душе, и используйте его так, как хотите, исходя из того, какая форма флакона и какой цвет жидкости вам нравится больше всего.

Уже давно вся мировая промышленность классифицирует свои изделия по параметрам назначения. Профессионал на то и профессионал, что обязан из сотен прошлых технических решений выбрать и доработать то одно-единственное, что наиболее отвечает, по его мнению, современным и перспективным потребностям клиента.

Однако, в эпоху «общества потребления» бывают случаи, причём весьма частые, когда суть назначения (полезная функция) вновь создаваемого технического изделия (порой даже очень сильно технически продвинутого) заранее не вполне ясна даже для разработчика и придумывается потом на этапе продажи товара (при необходимости). Это в основном те бытовые проекты, в том числе и банные (сухая высокотемпературная сауна, инфракрасная сауна, гидромассажные бассейны-спа и т. п.), которые могут быть восприняты населением в первую очередь как объекты статусные, социально престижные (показные, декоративные). Придумывание условного назначения и условных достоинств для подобных объектов ложится на плечи не всегда честной и компетентной, но обязательно мощной и агрессивной коммерческой рекламы (моды). При этом хорошие продавцы ставят своей целью продавать товар, а не удовлетворять потребности покупателя, а потому ни в коей мере не склонны ни обсуждать, ни признавать хоть какие-нибудь чужие соображения. Как говорится, бизнес есть бизнес. Но и вы не обязаны верить ни одному доводу ни одного продавца и ни одной рекламной публикации, не сообразуясь со здравым смыслом и фундаментальными знаниями.

1.4. Назначение и потребность

Назначение следует рассматривать как функционально-потребительский показатель. Иными словами, в качестве назначения необходимо выбирать конкретную житейскую потребность человека. Ясно, что любитель бани потеет и парится вовсе не для того, чтобы только потеть

и париться, так как бы он потел в таком случае с удовольствием днём и ночью безостановочно в тёплой душной одежде. Нет, любитель бани ждёт от жара и от пота совсем иного и много большего: либо высокого качества мытья, либо развлечения, либо отдыха и восстановления сил, либо лечебного эффекта. При этом сам пот является просто следствием и последствием перегрева тела. Для наглядности проведем методическую параллель с другой бытовой процедурой — приемом пищи. Ясно, что человек принимает пищу вовсе не для того, чтобы принимать пищу. Для приема пищи в целях утоления голода (то есть для удовлетворения первой жизненной необходимости) служат простейшие кухни в квартирах (стол, плита, холодильник, мойка) и объекты быстрого питания на улицах (лотки, бистро, закусочные, пирожковые и т. п.). Для гурманов (любителей), для которых вкусная еда — верх удовольствия, уже потребуется специально оборудованная кухня и объекты общественного питания повышенного уровня (пиццерии, трактиры, столовые, рестораны). Для отдыха и развлечений во время еды в квартирах оборудуются специальные помещения (столовые, гостиные и т. д.), а в общественной сфере кафе, кабаре, рестораны с музыкой, представлениями и т. п. Для представительских целей используются специальные банкетные залы, клубы, резиденции и т. п.

Подобное сочетание индивидуальных объектов быта (квартирных кухонь, стиральных машин, телевизоров, ванн и т. п.), используемых повседневно, с общественными объектами быта (типа закусочных, прачечных, кинотеатров, бань и т. п.), используемых эпизодически, является важнейшей особенностью современного городского образа жизни. При этом общественные объекты всё больше приобретают черты развлекательности.

Ясно, что поесть, отдохнуть и пообщаться в принципе можно в любом объекте общественного питания, даже в заводской столовой. Но подлинный успех объекта может быть достигнут лишь при должном оформлении объекта с учетом назначения. Причём во всех краях во все времена самые обычные человеческие потребности, объединяя людей, зачастую выступали как нечто большее, чем просто удовлетворение физиологической необходимости. Так, ресторан с музыкой, танцами и представлениями уже не только и не столько еда, а развлекательная баня не только и не столько мытьё. Они становятся средствами общения и развлечения. Причём у русских порой вся прелесть ресторанов и бань неразрывно связана с традиционными особенностями застолья как главными элементами развлекательности, ещё раз подтверждающими широкоизвестный тезис о том, что «веселие на Руси есть питие». А так как «веселие» на Руси, как и бани, приходилось на конец рабочей недели, то неразрывная связь бани с «веселием» стала традиционной и прочно укоренилась в умах многовековой практикой. Так, советское гонение на личные бани было во многом обусловлено молчаливым признанием того, что горячительные напитки в бане порой важнее самой бани, даже мытной. Ну а что касается досуговых бань, то они на то и досуговые, что в них не исключаются элементы «веселия», которые также являются потребностями человека. Вместе с тем ясно, что баня и застолье — совершенно разные по технической и физиологической сущности процедуры, но в части назначения (развлечения) дополняют друг друга настолько, что срастаются в умах людей в единое целое.

Сила традиций в русском банном деле всегда была очень велика. Для большинства людей само понятие бань накрепко связано с понятиями тех или иных традиций. Именно в традициях видится порой вся прелесть и живучесть банной идеи. Именно прикосновение к «вечному» считается зачастую основным назначением бань. Разрушать этот священный образ — это, конечно же, кощунство по отношению к искренним чувствам ценителей бань. Но раз уж мы ведём объективный непредвзятый анализ, то надо честно признать, что когда говорят о прелести традиций (древних обычаев), то всегда имеют в виду лишь антураж (обстановку процедуры) и прежде всего обаяние элементов прошлого в современности («вздох старины в модерне»). Все люди предпочитают мыться, отдыхать и общаться в достойных современных (и даже ультрасовременных) условиях и готовы принять элементы старины лишь как романтическое украшение, причём лишь в случае развлекательной (или престижной) процедуры. А вот повседневные мытные процедуры вообще не приемлют старины и достойными выглядят лишь в ультрасовременном оформлении. Во всяком случае, многочисленные книжные советы о том, как переделать повседневную квартирную ванную комнату в деревенскую баню (с обивкой глазурованной плитки деревянными досками), ничего кроме резкого неприятия и отвращения не вызывают.

Единственное, что не вызывает сомнений, это то, что самой главной русской банной традицией было само регулярное мытьё в бане, поскольку мыться больше было негде. При этом практически все люди совершенно искренне полагают, что бани зародились в глубокой древности именно как средство для мытья тела. При всей своей кажущейся разумности и очевидности, такая точка зрения тоже крайне наивна. Человек, а тем более древний, никогда не был настолько благоразумным, чтобы поставить вопросы личной гигиены во главу угла при зарождении бань. В отличие от еды мытьё вообще физиологически не предусмотрено природой в качестве жизненной необходимости для млекопитающих, и многие люди в не столь уж отдаленные времена ни разу специально не мылись за всю свою жизнь.

В то же время тепло любят все животные. Более того, теплые помещения жизненно необходимы человеку в холодных климатических районах. С удовольствием греясь у жарких костров, древние люди неминуемо потели, чесались, соскабливали грязь, а при контактах с теплой водой и жгучим паром получали еще большее наслаждение. И только спустя многие тысячелетия заметив, что это приятное времяпровождение (в виде расчесываний и омовений разгоряченного потного тела) способствует сохранению здоровья, человечество осознало мытьё как средство личной гигиены, необходимое для выживания в борьбе с инфекциями, паразитами и недугами. Тем не менее, как сейчас родители заставляют малолетних малышей мыть руки, так и раньше многие поколения предков передавали своим потомкам любовь и привычку мыться отнюдь не генетическим (врожденным) путем, а методом приучения, насилия и даже насаждения через языческие и религиозные обычаи и обряды, в том числе символические ритуалы омовения, очищения и крещения.

Регулярное мытьё тела давно уже превратилось в первую жизненную потребность современного культурного человека. Именно в мытье заключается выдающаяся мировая заслуга бань, их великая историческая миссия. Но до сих пор элемент низменного удовольствия и животного наслаждения от самого мытья, от жаркого воздуха и горячей воды остается немаловажным фактором даже в условиях высокой цивилизации и благоустроенности быта. В этом заключается живучесть концепции досуговых бань, которые в настоящее время даже зачастую более популярны, чем мытные. Но и в том случае, когда человек собирался в бане только подлечиться или просто отдохнуть, или согреться, баня все равно его мыла, так уж она устроена. И эта великая двуединая роль (средства одновременно и для и мытья, и досуга) сопровождала бани всю историю их развития вплоть до середины двадцатого века, когда в силу технических и социально-психологических причин эти роли стали постепенно разъединяться.

2. История и технический прогресс бань

Вот уже в течение многих тысячелетий подряд миллионы любителей бань честно живут, усердно работают и бедно умирают в безвестности.

Многие люди ищут прелесть бань только в их прошлом, которое подчас представляется им чем-то незыблемым. Они давно уже забыли бубенцы и телеги, лапти и лучины, но сказку про дедушкину баню отчего-то помнят и даже мечтают возродить её такой, какой она была в древности.

Но тех бывших бань давно уже нет и больше не будет. Бани во всем мире никогда не были застывшими по конструкции объектами. Прогресс бань всюду продолжался и будет продолжаться непрерывно тысячелетиями, причем строго вслед за прогрессом жилищного строительства. Человек зажег первый костер в пещере около одного миллиона лет назад, тогда и началась история бань.

2.1. Технический закон исторического развития бань

Первые рукотворные жилища и бани были курными (черными) с выделением дыма в помещение: первый шалаш с очагом, обложенным валунами — 380 тыс. лет назад; первый чум, покрытый шкурами животных, с очагом в земляном углублении — 20 тыс. лет назад; первый в мире дом прямоугольной формы из валунов и глины — 10 тыс. лет назад; первые строения из обработанного камня — 5 тыс. лет назад. С этого момента, называемого началом цивилизации, основным житейским вопросом при постройке жилища стали не столько технические навыки, сколько материальные (экономические, финансовые) аспекты строительства, остающиеся главными и поныне. Как и сейчас, в век электроники, атома и космоса, рядовой садовод порой не имеет денег, чтобы купить строительный материал себе на баню, так и тысячи лет назад ремесленник порой не мог даже мечтать о собственной бане, хотя и знал, как ее построить. С зарождения цивилизации и поныне одни слои населения могут даже не догадываться, как моются другие с иным достатком даже в том же населенном пункте, не говоря уже о разных странах и разных очагах цивилизации. С этих пор банные традиции везде разные, и о традициях одних не знают другие. С этих пор мы знаем историю бань как историю тысяч разных объектов.

Но если отбросить ценовые, архитектурные, декоративные и культовые особенности, то техническая база всех объектов для мытья развивалась абсолютно одинаково вне зависимости от эпох и народов. Даже если бы сейчас любой современный технически грамотный человек попал бы волею случая на необитаемый остров, то ему пришлось бы вновь как Робинзону изобретать и осваивать в той или иной форме те же простейшие древние приемы и орудия труда. Сначала ему пришлось бы вновь учиться получать и сохранять огонь в пещере (норе). Потом вновь научиться лить ладонями воду на раскалённые камни, чтобы получить пар, конденсирующийся на теле человека в виде горячей росы, которой можно помыться (очистить кожу). Затем вновь пришлось бы выкапывать углубление в земле, разжигать в нем костер, а после прогорания углей заливать в углубление холодную воду, чтобы согреть ее (изобретая попутно щелок и мыло). Затем ему пришлось бы нагревать в костре валуны (изобретая при этом методы выплавки металлов) и бросать их в посуду с водой (изобретая при этом деревянные долбленки-корыта и колоды, берестяные туеса, бураки, кубышки, обручную посуду — лохани, бочки, бочары, шайки, ушаты, кадки, а затем и гончарную посуду). И только научившись изготавливать герметичные каменные бассейны (ванны), а затем тонкостенные металлические ёмкости (чаны, котлы, кастрюли) человек получил бы возможность нагревать на огне большие количества воды.

Проводя подобный анализ, мы неизбежно придем к очень важному техническому выводу: на низших уровнях цивилизации людям было проще нагревать костром воздух, стены помещения и свое тело, чем нагревать воду. Поэтому первые рукотворные объекты для мытья использовали малое количество теплой воды, но зато теплые помещения. В дальнейшем такие помещения мы будем называть банями (в русском смысле этого слова, см. далее раздел 3). А потом с разработкой металлической посуды и водогрейных котлов стало намного проще нагревать воду, чем воздух, транспортировать её по трубам на большие расстояния и даже нагревать удаленные помещения горячей водой, протекающей по батареям отопления. Отсюда следует, что бани вне зависимости от типа банного здания по чисто техническим причинам (из-за освоения технологии металла) рано или поздно неизбежно уступают место купелям, ваннам и душам, требующим огромного количества воды. Однако, если в будущем появятся безопасные и дешевые методы нагрева воздуха в ванных комнатах квартир до температур выше 40 °C, то возможен массовый возврат населения к более экономным (в части расхода воды) мытным баням, естественно в виде индивидуальных квартирных средств мытья. Предпосылки к этому прослеживаются вполне отчетливо по усилению роли электроэнергии в жизни человека, по все большему использованию систем воздушного отопления, по возрастанию затруднений городов по подаче огромных количеств воды на санитарно-технические нужды населения, по очистке сточных вод и т. п.

2.2. Античные бани Средиземноморья

Прежде всего отметим (и будем подчёркивать для ясности постоянно), что русский термин «баня» значительно более узкий, чем общеевропейский (греко-латинский) термин «банеум», означающий очищение водой вообще и даже шире. Терминологические вопросы будут обсуждаться далее в разделе 3. Здесь же мы рассматриваем лишь преимущественно технические вопросы банного прогресса, в особенности детали перехода от бань к ваннам (в русском понимании терминов), начавшегося более двух тысяч лет тому назад.

В эпоху городов-полисов (VII–V века до н. э.) в Древней Греции каменные курные (то есть с открытым огнём, с выпуском дыма в помещение, «чёрные») помещения (мегароны) доросли до дворцового уровня. При этом появились и бани, в частности, при спортивно-развлекательных комплексах (гимнасиях, форумах). Наибольшую известность приобрели лаконикумы (лаконики), впервые созданные, видимо, в городе-полисе Спарта (полуостров Пелопоннес) из высококачественного гигиеничного лаконского мрамора, добываемого на полуострове Лаконикос.

Лаконикумы представляли собой курные каменные помещения, чаще всего с круглым залом и открытым очагом посередине с выводом дыма через центральное отверстие куполообразного свода (рис. 2). Кстати, именно эти купола издавна стали называться на Руси «банями». Так, например, «церковь с баней» означало церковь с перекрытием (крышей) в виде купола. Купола предотвращали капанье конденсата с потолка, что совместно с простотой и надежностью перекрытия объясняет использование куполов повсюду: и в паровых банях инков (Древняя Америка), и хаммамах на Востоке. По существу, лаконикумы представляли собой рукотворную пещеру с костром. Основной нагрев тела происходил лучистым теплом («сухим жаром») от углей костра и камней очага, частично горячим воздухом, циркулирующим между очагом и нагретыми излучением стенами.

Рис. 2. Принцип устройства лаконикума. 1 — открытый очаг (может быть с камнями или с жаровней), 2 — жаровня (согнутый лист металла), 3 — мелкая ванна (бассейн) с холодной водой, 4 — вывод продуктов горения, 5 — потоки горячего воздуха, 6 — поток лучистого тепла.

Очагом называется место для разведения огня (костра). Чаще всего это огнестойкая площадка, обложенная камнями, в том числе и в форме свода (со связующим типа глины или без связующего), в частности с применением металлической решётки. Очаг, изготовленный из металла в виде мангала большой площади 1x1 м и даже больше, называется жаровней. Во время пламенного горения дров над огнём можно установить согнутый лист металла (в частности бронзы), который нагревается до высокой температуры и интенсивно испускает лучистое тепло. Такие раскалённые листы металла также называются жаровнями (грилем).

Хотя лаконикум и считался баней сухого жара, но можно было и поддавать (то есть поливать воду) на камни очага. Но необходимости в этом в общем-то не было, поскольку технология мытья была совсем иной, нежели в русской бане. Люди обмазывались оливковым маслом и затем занимались физическими упражнениями на спортивной площадке (греческой палестре или римском сферистерии) и в результате потели. Пот выделялся под слоем масла и не мог испаряться, накапливался на коже в виде капель под маслом и распаривал кожу. Затем при необходимости люди дополнительно прогревались в лаконикуме. Причём считалось, что лаконикумом преимущественно должны пользоваться лишь пожилые и больные люди, не способные к длительным физическим нагрузкам. Затем пот соскребали с кожи вместе с грязью и маслом каменными, деревянными, костяными или металлическими скребками, обливались водой. Сейчас такая технология мытья совсем забыта.

Ныне многие любители бань по наивности полагают, что в Древней Греции и Древнем Риме люди потели в банях для того, чтобы потеть и тем самым «оздоравливаться». А на самом деле потели для того, чтобы просто-напросто помыться своим потом. Поэтому знаменитый римский банный вопрос «Как потеешь?» означал, удаётся ли тебе хорошо мыться (то есть здоров ли ты), и вовсе не содержал интереса узнать, сколько же пота в граммах ты оставил вчера в бане.

Водоводы и водопроводы в те годы были редкостью. Поэтому воду приносили в помещения и уносили в малых сосудах, но водоотводящие полы уже в то время были. Лаконикумы также имели бессточные (вычерпываемые) ванны (и даже большие, но мелкие бассейны) с холодной водой для омовений путем обливаний. Эти ванны, в принципе, позволяли получать теплую воду в ограниченном количестве, например, путем скатывания валунов из очага в ванну. Однако, необходимость доставки холодной воды в глиняных кувшинах и острая нехватка горячей воды всегда ощущались как досадный недостаток. Поэтому разработанный в Древнем Египте в VII–VI веках до н. э. новый способ отопления домов и нагрева воды с помощью подвальной печи вызвал большой интерес и благодаря восторженным отзывам, в частности, Пифагора (530 год до н. э.) и Александра Македонского (330 год до н. э.), широко распространился в Греции, а затем в Римской империи. Бани (купальни) с тёплыми полами и большим количеством тёплой (горячей) воды были названы греками термами (то есть «тепляками»), поскольку слово «терма» (θερμα) означало «тепло». Это название впоследствии сохранилось и у римлян, которые довели термы до высокого уровня совершенства и возвели их в культ, в символ чистоты и здоровья. До сих пор живет римский лозунг SPA (sanitas per aqua), означающий «здоровье через воду». Кстати, в честь этого лозунга римские легионеры дали название Спа местности на территории современной Бельгии, где были построены термы при геотермальных источниках. Город Спа до сих пор процветает и широко известен как международный бальнеологический курорт. Бывал в городе Спа и первый российский император Петр Первый, высоко оценивший достоинства подземных вод и повелевший найти и освоить отечественный аналог (впоследствии названный Кавказскими минеральными водами). В настоящее время термином «SPA» названа общемировая коммерческая (но не всегда признаваемая официальной медициной) программа оздоровления через «домашние курорты» и «курорты-салоны», основанные на натуральных косметических препаратах и специальных водных процедурах, в частности, гидромассажных бассейнах. Так или иначе, термы издавна стали пониматься как тёплые купальни или источники геотермальных вод. Так, город на севере Сицилии был назван Thermae (тёплыми купальнями), поскольку славился тёплыми источниками.

Римские термы строились из известняка, кирпича и мрамора, роскошно декорировались статуями, орнаментом, фонтанами и были очень дорогостоящими сооружениями. Волею исторического случая они стали символами богатства и могущества Римской империи, в которую Греция вошла в виде составной части. Римские термы могли создаваться только как общественные постоянно действующие объекты. Они строились в первых веках нашей эры римлянами повсюду на всех завоеванных территориях, в том числе и в Азии, а в столице Рима термы превратились в гигантские спортивно-оздоровительные центры, вмещавшие тысячи людей.

Техническая суть термов заключалась в том, что под всей площадью каменного пола купальных помещений (то есть в подвале или на нижнем этаже) монтировалась печь таким образом, чтобы пол бани стал нагревающимся перекрытием печи, удерживаемым многочисленными каменными столбами (рис. 3). Кстати, такая же печная система была известна и в древнем северном Китае, но вместо столбов в подполье устанавливались каменные стенки, образующие горизонтальные дымо-обороты. Дымовые газы выводились наружу через многочисленные каналы (дымоходы) в каменных полах, стенах, лежаках, скамьях, нагревая их. При этом в банях предотвращался дым и устранялся основной недостаток каменных помещений — холодный пол. Банный пол по существу превращался в горячую плиту, аналогичную плите современных отопительно-варочных печей, но, естественно, не столь раскаленную, с температурой не более 40–60 °C. Если пол был сухим, то воздух в термах был сухим и теплым, комфортным для длительного приятного пребывания. Если на пол поливали воду или в бассейне была горячая вода, то воздух сильно увлажнялся, получался душный и даже горячий жгучий пар. На горячий пол (как на варочную плиту) могли быть установлены герметично сложенные из камня на гидравлическом растворе ванны со стенками, обогреваемыми каналами с дымовыми газами. В полу можно было сделать отверстия (конфорки) и в них погрузить непосредственно в печь громадные каменные бассейны, металлические или керамические сосуды для нагрева воды. В соответствии с описаниями выдающегося архитектора тех времён Витрувия, римляне нагревали воду в термах последовательно в трех сообщающихся специально проточных водонаполненных сосудах (каменных, гончарных или металлических), которые также стали называться на латинском языке «банями». В качестве «бань» могли служить и самые маленькие кувшины (30-100) л, поставленные на огонь и соединённые трубами или желобами (водоводами), а могли служить и очень крупные бассейны. С тех времён в латинском языке «банями» стали называться любые сосуды, ванны, кувшины, пузыри (пузатые бутыли). В современной химии до сих пор используются понятия «нагреть на водяной бане» (что означает нагреть колбу в сосуде с горячей водой), «нагреть на сухой бане» (нагреть колбу в сосуде с горячим песком), «охладить в ледяной бане» (в сосуде с колотым льдом) и т. п.

Работали термы следующим образом: из большого внешнего бассейна (резервуара для хранения воды) холодная вода самотеком по каменному водоводу (а впоследствии по керамическому и даже свинцовому водопроводу) поступала в первый нагреваемый огнём сосуд (чаще всего бассейн) — фригидарий (холодную баню), затем во второй — тепидарий (теплую баню), потом в самый горячий третий нагреваемый сосуд-чашу — кальдарий (горячую баню). Эти сосуды (а также помещения, в которых они были размещены) могли использоваться по-разному: и для купания, и для забора воды для обливаний или просто для комфортного нахождения людей. Самым главным обязательным требованием была необходимость забора (вычерпывания) горячей воды из кальдария (последнего сосуда) для создания потока воды через сообщающиеся сосуды.

Рис. 3. Принцип устройства римских терм. 1 — гипокауст — подвальная печь с топкой,2 — столбики перекрытий высотой 40-100 см (фрагмент), 3 — потоки дымовых газов, 4 — фригидарий — холодная ванна (изображена в полуутопленном в гипокауст виде), 5 — тепидарий — теплая ванна, 6 — кальдарий — горячая ванна, паровая парилка, 7 — теплые полы (перекрытия гипокауста), 8 — проемы в куполах для освещения, 9 — куполообразные или цилиндрические перекрытия (своды).

Мылись же в термах оливковым маслом со скребками точно так же, как в лаконикумах, а потом обливались или купались в бассейнах. Париться (потеть под слоем масла) можно было не только в специально оборудованном лаконикуме (бане сухого жара), но и в помещении, где располагался кальдарий, которое также называлось кальдарием (баней влажного жара). Напомним, что в латинском языке «caldor» означает жару, «tepor» — тепло, а «frigor» — холод.

Таким образом, термы были смесью (переходным вариантом) между банями с очень малым количеством тёплой воды и ваннами с очень большим количеством тёплой воды.

2.3. Восточные бани

С крушением Западной Римской империи термы-дворцы в Западной Европе в V–VI веках н. э. пришли в упадок по экономическим причинам, массовое мытьё ушло в домашние купели (лохани, корыта, кадки и т. п.), а затем в ванны. Но в Византийской (Восточной Римской) империи (Константинополе) и в Персии (иранских государствах) термы сохранялись в форме восточных бань, а впоследствии были переняты завоевателями (арабами и тюрками) и дожили до наших дней. В Европе они известны под названием турецких бань, но в последнее время их всё чаще называют по-арабски «хаммамами» (рис. 4). Поскольку по мусульманским представлениям мытьё в стоячей воде было эквивалентно мытью в собственной грязи, то в хаммамах роль купаний в ваннах и бассейнах была существенно снижена. Основными элементами хаммамов стали помещения с теплыми полами, получившие название «хараре», с горячими каменными столами — платформами посреди помещения для потения лежа на горячем камне (в том числе и на расстеленной простыни), а также для массажа. Мылись в хаммамах около умывальников с мочалками, сидя на каменных ступенях, расположенных вдоль стен.

Хаммамы в значительно большей степени используют банный принцип (в том числе и внеклиматический), нежели термы, являющиеся скорее ваннами и бассейнами, хотя и последние зачастую использовались в целях экономии лишь для зачерпывания воды. С появлением керамических, а затем металлических труб размеры подвальной печи хаммамов уменьшились, а система дымовых ходов в полах и стенах усложнилась, причем стали применяться и вторичные теплоносители — горячий воздух и горячая вода, нагреваемые в трубчатых теплообменниках от дымовых газов, что повышало чистоту воздуха в помещениях. С разработкой надежных способов герметизации труб, система подачи воды, в том числе и горячей, стала использовать напорный водопровод.

Рис. 4. Принцип устройства хаммама. 1 — гипокауст (подвальная печь), 2 — столбики из камня или кирпича, удерживающие перекрытие гипокауста (фрагмент), 3 — направления движения дымовых газов, 4 — прохладный бассейн, 5 — холодный и горячий водопровод от наружных котлов с водой, в том числе нагреваемых от гипокауста, 6 — умывальники (раковины), используемые для мытья тела, сидя на скамеечке (джурны), 7 — теплые подогреваемые полы, 8 — каменная (мраморная) платформа для прогрева, потения и массажа (лежак, чебек, чебек-таши, супа), 9 сиденье, скамья для потения, 10 — проем освещения, 11 — влажная горячая комната — кальдарий (хараре), 12 — сухая потельня, 13 — котел для нагрева воды (хиляль), 14 — печь для нагрева воды.

Если хаммамы располагались в местах наличия геотермальных вод, то вместо платформы для потения строили бассейн с горячей проточной термальной водой, подводимой прямо из источника. Такая конструкция была уже очень близка к купальням Японии, обладающей более чем 26 тысячами источников горячей природной воды, часто очень сильно минерализированной. Ручей с горячей водой, называемый «онсэн» (источник), углублялся или перегораживался так, чтобы образовался мелкий проточный водоём глубиной (0,2–0,5) м с каменистым дном. Над водоёмом сооружался домик с дощатым полом и с отверстием (1-20) м^2 в настиле строго над водоёмом. Купающиеся обливались водой и тёрлись, стоя в воде или сидя прямо на дощатом полу (А.З. Рубинов, История бани, М.: НЛО, 2006 г.). Такие купальни назывались «сенто» (что дословно переводится как «горячая вода за мелкие деньги», то есть «дешёвый кипяток»), поскольку были общественными и платными. При купаниях на дому использовались рукотворные ёмкости, по-японски называемые «фуро» (ванны, дословно — углубления), наполняемые горячей водой. Сначала моются мочалкой с тазиком (раньше строго без мыла, сейчас с мылом), сидя на стульчике, затем на 10–20 минут погружаются в деревянную бочку (или в каменную, керамическую или металлическую ванну, либо иной резервуар) с горячей водой. Потом делают массаж, растирая тело жесткой рукавицей и заодно удаляя остаточные количества грязи и ороговевшего слоя кожи, насухо вытираются и, закутавшись в халат и одеяло, долго потеют, отдыхая лежа на кушетке (рис. 5).

Рис. 5. Принцип устройства японской бани (фуро): 1 — банное мытьё в тазике, 2 — купанье (прогрев) в фуро (ванна), 3 — отдых с потением под одеялом.

Концепция терм и хаммамов нашла дальнейшее развитие в конце XIX века в Англии и Ирландии. Первая турецкая баня была построена в Ирландии в 1856 году врачом Бартером в чисто лечебных целях. Идея быстро распространилась и была доработана с учётом прогресса технологии водогрейных котлов для паровых машин. Печное отопление было заменено на водяное, причём нагревались водой не только стены (как батареи в современных квартирах), но и приточный воздух в калорифере (рис. 6). С учётом небольших размеров бани это обеспечило пониженную влажность воздуха: при типичной температуре 60 °C дышится в ирландских банях легко. Напомним, что воздушное отопление было издавна весьма распространено для обогрева наиболее богатых европейских средневековых замков и даже в XVI веке царских покоев Московского Кремля: сначала дымовыми газами от печи прогревались приточные вентиляционные каналы в каменных стенах, а затем печь гасили, и в этих каналах подогревался приточный воздух.

Рис. 6. Принцип устройства ирландской бани (вариант с котельным отоплением). 1 — водонагревательный котел, 2 — система труб (батарей, регистров, змеевиков) в стенах и полах для водяного обогрева помещения (наружная теплоизоляция, декоративная обшивка и несущие конструкции не показаны), 3 — сиденье каменное водообогреваемое, 4 — лежак каменный водообогреваемый, 5 — теплообменный воздухонагреватель для приточного воздуха(воздушное отопление, подогрев притока естественной вентиляции), 6 — трапп с сифонным сливом, 7 — расширительный бак верхний, 8 — расширительный бак нижний, 9 — расширительный бак мембранный герметичный(выбирается одна из позиций 7, 8, 9), 10 — вытяжные вентиляционные отверстия.

Девятнадцатый век стал началом торжества централизованного энергоресурса — в общественные бани и в индивидуальные жилища пришли высоконапорный водопровод, канализация, газ, электричество, горячая вода, вентиляция. Квартирные ванны в XX веке стали основным средством личной гигиены, а общественные бани (купальни) в Европе превратились в оздоровительно-развлекательные бассейны, а затем в аквапарки.

Одноместные квартирные ванны с горячей водой по существу являются потомками римских сосудов-тепидариев и западноевропейских купелей. Так, например, в термах Диоклетиана в Риме еще тысячу семьсот лет назад наряду с бассейнами было три тысячи одноместных ванн для мытья. Квартирные ванны (как средство личной гигиены) в силу интимности и оперативности оказались более востребованными, чем общественные купальни, даже самые роскошные, оснащенные самыми современными душами, ваннами и бассейнами. Низконапорные души (водопады) стали потомками черпака (лейки) и в силу высокой гигиеничности постепенно превратились в главное средство для мытья, в том числе и в банях.

История бань — это история единого для всего человечества технического прогресса, веками перемалывавшего все национальные бытовые традиции и религиозные предубеждения в области мытья и купаний.

Упомянем одно из самых последних достижений современной сантехники — пародушевые кабины, промышленный выпуск которых налажен в массовом масштабе во многих странах и которые пользуются огромным успехом во всех высокоразвитых обществах (рис. 7.). Такие кабины выполняются в изысканном дизайне из высококачественного пластика с прозрачными ударопрочными стеклянными дверями, снабжены гидромассажным душем, небольшим простейшим сиденьем, парогенератором, представляющим собой электрический кипятильник-испаритель. Работа кабины контролируется электронным программируемым управляющим пультом, расположенным непосредственно в пародушевой кабине. В рекламных источниках такие кабины часто называют квартирными турецкими банями, что, конечно же, абсолютно не соответствует сути и духу турецких бань.

Рис. 7. Принцип устройства пластиковой пародушевой кабины. 1 — пластиковый несущий корпус, 2 — стеклянная дверь, 3 — стеклянный потолок, 4 — осветитель, 5 — поддон, 6 — слив, 7 — душевая панель с верхним душевым рассекателем и гидромассажными пульсирующими форсунками, 8 — сиденье, 9 — парогенератор (кипятильник), 10 — пульт управления, 11 — исполнительный блок, 12 — зеркало, 13 — направление распространения пара.

2.4. Русские бани

В Северо-Восточной Европе, холодной, лесистой, удаленной от цивилизаций Европы и Азии, издавна жили полудикие финны. С VI–VII веков стали сюда добираться люди в лодках (славяне с Юга и скандинавы с Севера), обладавшие металлическим оружием и инструментом (в первую очередь ножом и топором) и умевшие работать с древесиной и шкурами как материалами для судов. Так что переселенцам (рыбакам, охотникам, а затем скотоводам и крестьянам) были доступны для жилья не только норы под поваленными деревьями, лесные шалаши и обтянутые шкурами чумы (рис. 8). Сначала это была землянка (нора, яма) с бревенчатым накатом, затем полуземлянка с бревенчатым частоколом и с накатом или бревенчатый шалаш, потом бревенчатый сруб, уже требующий фундамента (валунов по углам), потом наиболее известная сейчас оседлая древняя конструкция — курная (черная) изба. Это были те единственные конструкции, которые могли быть созданы из имевшихся в лесу простейших строительных материалов — грунта (песка, глины), бревен, ветвей, сухих листьев, сена, камней (валунов ледникового происхождения), мха. Фактически это были те же самые курные постройки, известные по всему миру тысячелетиями, но изготовленные из имеющихся ресурсов (рис. 9). Ясно, что в отличие от южных регионов, ни о каком массовом строительстве жилья из камня и кирпича в Северной Европе говорить не приходилось.

Рис. 8. Древние курные постройки: а — чум (шатёр, юрта, яранга) кочевых народов, б — древнегерманская полуземлянка («длинный дом» викингов), в — курная яма (влазня), г — землянка (славянская «истобка»), д — хижина кельтов, е — полуземлянка, ж — полуземлянка (подклет) с горницей (светёлкой), з — курная изба, и — курная паровая баня I–IX веков н. э. (Мексика), называющаяся «темаскаль» («тема» — купаться, мыться, «калли» — дом). 1 — деревянные жерди (стропила), скреплённые (связанные, скованные) сверху, 2 — шкуры, кожа, ткань, береста, солома, камыш, тростник, 3 — глинистая засыпка («зелёная крыша»), 4 — ограждающая изгородь, 5 — нары (лежаки, скамейки), в том числе засыпные, 6 — накат горизонтальный (наслонные стропила), 7 — распорные колья, 8 — брёвна (или плахи) стеновые, 9 — дощатый дымник. 10 — центральный столб (шест), 11 — стеновые столбы, увитые плетнём и обмазанные глиной, 12 — крыша из камыша, тростника или соломы, 13 — частокол из брёвен (или сруб), 14 — подклет (полуземлянка с беструбной печью), 15 — лестница (крыльцо), 16 — горница, 17 — фундаментные валуны, 18 — грунтовая подсыпка (завалинка) или деревянная забирка, 19 — груда валунов, защищающая стену от костра (очаг, каменка), 20 — отверстие для вывода дыма — дверь или волоковое (задвижное) окно, 21 — движение дыма, 22 — наклонные (висячие) стропила, 23 — горизонтальные (наслонные) стропила, опирающиеся на бревенчатый фронтон, 24 — сруб из брёвен, 25 — склон горы с террасой, 26 — траншея глубиной 0,2–0,5 м для прохода под низкими перемычками проёмов (незакрывающихся дверей) парилки и раздевалки, идущей снаружи по всем помещениям до очага включительно, 27 — открытый очаг из неотёсанного камня площадью 1 м^2 в плане, 28 — парилка из камня на глине, 29 — раздевалка (внешние помещения вокруг парилки).

Рис. 9. Принцип устройства черной бани (курной мытной избы, дымной сауны). 1 — открытый очаг, 2 — котел для нагрева воды (современное решение, требующее дефицитной металлической посуды), 3 — углубление в земле (яма) с водой, нагреваемой раскаленными валунами (наиболее древнее решение), 4 — деревянный пол по грунту, 5 — полок, 6 — лестница, 7 — скамья (лавка), 8 — шайка, 9 — приточный воздух, 10 — дымовые газы, 11 — открывающееся окно или дверь, 12 — деревянная труба — дымник, 13 — грунт.

Обсуждать, кто занес в Северо-Восточную Европу конструкцию чёрной бани (готы, славяне, германцы — в том числе варяги и викинги, финны, балты или кто-нибудь ещё), бессмысленно, поскольку в первом тысячелетии нашей эры (и ранее) три четверти Европы было занято строевым лесом, и бревенчатые курные строения были известны по всей Европе еще задолго до того, как появились все эти народы. Славянские переселенцы в течение многих веков мирно уживались с коренным (туземным) населением (многочисленными финно-угорскими племенами) вперемежку. В 862 году варяги (викинги), славяне (ильменские словене, кривичи) и финны (чудь, меря и весь) образовали в Новгороде русскую общность, этнос Русь (рось, то есть людей, живущих на реках). Интересно, что финны-суоми, составляющие население современной Финляндии, до сих пор называют русских «venäläinen» («vene» — лодка, laine — волна). Земли суоми в XII веке отошли к Швеции, а в 1809 году вошли в состав России (до 1917 года). Так что вплоть до XX века финские сауны в своей массе могли отличаться от русских бань не более, чем русские бани в соседних деревнях или даже в соседних дворах (см. раздел 6).

Курные бани постоянно совершенствовались: вслед за брёвнами стали применять плахи (расколотые вдоль бревна) и доски (ранее доступные лишь для постройки судов и элитного жилья-палат и теремов), сначала тёсаные топором (тёс), затем пилёные, строганные. Доска потребовала дорогостоящих скоб и гвоздей, сначала кованых, потом штампованных. Очаг (место для огня) из углубления в грунте или кучи камней превращался в надежное ограждение из обожженной песчано-глиняной (глинобитной) смеси, кирпича, металла — в печь, сначала без дымовой трубы с выпуском дыма в виде расстилающегося по потолку слоя в дверь (окно) или дощатый дымник (дымовую трубу в потолке), затем с дымовой трубой из камней и глины.

Чтобы сделать из жилой курной постройки мытную, необходимо получить тёплую воду для распаривания кожи. В совсем небольшом количестве тёплую воду можно получить в виде пота при перегреве тела. Несколько больше воды, причём горячей, можно получить при поддачах, когда воду плещут на раскалённые камни, вода испаряется, а затем в виде горячей росы (конденсата) выделяется на коже (паровая баня). Ещё больше воды можно получить кипячением холодной воды в бересте над костром (берестяные кульки не обгорают). Но заметные количества горячей воды можно получить только погружением раскалённых булыжников в ёмкости с холодной водой или с помощью металлической посуды, весьма труднодоступной до XX века. Так что в курных мытных избах и землянках в условиях жары от раскалённых камней очага и горячего потолка увлажняли кожу паром, расчёсывались веником, а затем обмывались холодной водой вне избы, в том числе и в реке.

В 882 году Русь перебралась в Киев, а в 988 году крестилась в христианскую веру. Поэтому не удивительно, что в Древнем Киеве в X–XII веках стали строиться каменные церкви с печами и куполами по типу Византийских (Константинопольских) соборов. Известно также о постройке каменных купален для лечебных целей («для немогущих»), которые стали называться по-гречески «банио». Именно греческие мастера построили первые белокаменные палаты в Древнем Киеве, используя дотоле неизвестные на Руси способы кладки: «опус микстум» на известковом растворе с добавлением обожжённой глины и так называемую кладку «насухо» с использованием разведённой в воде глины.

В результате татаро-монгольского нашествия 1237–1242 гг. Киев потерял былое влияние на Руси и затем отошёл к Литве, а в 1453 году окончательно пала Византийская империя. Поэтому с ХIII-ХV веков русская церковь, принявшая православие, стала развиваться достаточно самостоятельно, тем более, что с 1240 года Русь стала воевать со своими западными и северными соседями, а затем устремилась на восток. Всё это привело к тому, что и русские банные традиции стали сильно отличаться от обычаев европейцев (в том числе и западных славян), отказавшихся в средние века под давлением католичества от паровых бань в пользу купелей. Так или иначе купальни «банио» не прижились (в том числе и по климатическим причинам), и даже знать мылась в самых обычных курных бревенчатых конструкциях. Реальный прогресс русских бань при этом был связан с распространением печного дела из теремов в избы, причём сразу именно печного, а не сначала каминного, как это было принято в западных регионах Европы.

В городском быту (а в впоследствии и в деревенском) революцию совершили глинобитные (а потом и кирпичные) русские печи, греть воду в которых можно было уже в глиняных горшках, а впоследствии в чугунах (рис. 10). Ясно, что теплая лежанка русской печи является аналогом теплого пола египетских бань, термов и хаммамов, а сама конструкция печи исходит из конструкции камина.

Рис. 10. Принцип устройства белой бани с русской глинобитной печью. 1 — опечье (сруб из бревен), 2 — бревенчатое перекрытие опечья, 3 — глинобитная (битая) печь, 4 — наклонный под (дно топливника), 5 — цилиндрический свод печи, 6 — толстая деревянная доска — шесток, 7 — лежанка печи, 8 — дымоход, 9 — ушат (корыто, ведро, бочка), 10 — устье печи.

Интересно отметить, что баней у русских могла служить и сама русская печь (влазня). После протопки дно (под) застилалось соломой, и человек залезал в жерло печи ногами вперёд (иногда и всем телом с головой под свод). Мокрым веником вода брызгалась на потолок, образовывался пар, конденсирующийся потом на теле. Мокрое распаренное тело скребли мочалками, вениками.

Русские печи из-за высокой массивности и длительности протопки использовались преимущественно в постоянно действующих банях, то есть в городских общественных вплоть до XX века. С заимствованием в ХVII-ХVIII веках идей «голландских» (отопительных) и «шведских» (отопительно-варочных) печей начали разрабатываться кирпичные банные печи-каменки, положенные в основу лучших городских бань, а затем уже в XX веке в миниатюрном исполнении — в основу сельских и дачных бань (рис. 11 и 12).

Рис. 11. Принцип устройства белой паровой бани с кирпичной печью-каменкой (закрытой). 1 — кирпичная печь на отдельном фундаменте, 2 — топливник, 3 — котел с водой, 4 — засыпка из валунов (каменка), 5 — задвижка, 6 — дверка для поддачи, 7 — полки, 8 — протекающий деревянный пол (дощатый, бревенчатый) по водозащищенным балкам.

Белые бани с русскими печами и особенно с печами-каменками имели существенные отличия от черных бань, и не только по причине отсутствия дыма и повышения комфортности за счёт дощатых полов. Во-первых, люди (и потолки) отгородились кирпичными стенками от жгучего лучистого тепла от углей, пламени и камней (от «сухого жара»). Во-вторых, кирпичные ограждения печи исключили возможность нагрева потолка дымовыми газами («столбом пламени» от огня), что привело к снижению мощности лучистого потока тепла с потолка на тела людей и уменьшению температур воздуха в бане в целом. В-третьих, для компенсации снижения лучистых и конвективных потоков тепла на тело человека стали шире использоваться паровые методы нагрева тела (путем поддачи воды на раскаленные камни каменки), причём именно в целях нагрева, а не только увлажнения кожи (то есть, когда в бане становилось прохладно, то тогда и поддавали). В-четвертых, белые бани с печами-каменками впервые смогли разделиться на паровые и мыльные отделения (помещения, комнаты), что позволило четко определиться с климатическими параметрами отделений и обеспечить бесперебойную работу общественной бани с непрерывным потоком посетителей. Паровое (парильное) отделение представляло собой жаркое помещение, в котором можно было погреться перед мытьём. Оно было относительно сухим, имело деревянную обшивку. Мыльное отделение делалось относительно прохладным, было приспособлено для работы с водой, имело либо протекающий деревянный пол в частных посемейных банях или водоустойчивый каменный (бетон, асфальт, керамическая плитка) пол в городских общественных банях. В элитных банях протопка печи велась из специальных подсобных помещений.

Рис. 12. Принцип устройства белой бани с кирпичной печью-каменкой (открытой) и раздельными паровым и мытным помещениями. 1 — парное помещение (парилка, парильня, горячая, жаркая, парная), 2 — помещение для мытья (мыльная, помывочная, мытная комната), 3 — топливник, 4 — дверца топливника, 5 — чугунная плита, 6 — каменная засыпка (каменка), 7 — съемная дверца каменки, 8 — бак для нагрева воды, 9 — протекающий пол.

Печи-каменки в городских банях имели порой гигантские размеры с загрузкой нескольких тонн камней (из расчета 50-100 кг камней на 1 м^3 объема парилки), что обеспечивало длительную работоспособность парилки после протопки печи (10–20 часов). Наиболее крупными по габаритам и по площади поверхности являются печи с закрытыми каменками, так как они не имеют металлических теплопередающих элементов и потому обладают низкой удельной мощностью теплоотдачи. Открытые же каменки сильно нагревают воздух и могут давать пар при горящей печи. Поэтому открытые каменки иногда называют каменками непрерывного (постоянного) действия. Закрытые каменки, расположенные непосредственно в потоке дымовых газов, могут подать пар в баню только после протопки печи, а потому называются каменками периодического (эпизодического) действия. Наиболее прогрессивными являются, безусловно, печи с открытыми каменками, требующие наличия в обязательном порядке металлических теплообменных плит (контейнеров для камней). Шедевром банного печного мастерства явилась знаменитая печь-каменка в Воронинских банях (Санкт-Петербург, 1872 г.) конструкции П.Ю. Сюзора, сочетающая открытую каменку на металлическом поддоне с закрытым монтажом в корпусе кирпичной печи с выпуском «лёгкого» пара на потолок (рис. 13).

Рис. 13. Схема городской банной печи-каменки. 1 — корпус печи из обожженного кирпича мокрого формования, 2 — топливник, 3 — зольник, 4 — дымооборот, 5 — выход дыма в дымовую трубу, 6 — калориферный канал (для нагрева воздуха от металлического кожуха 8), 7 — входное отверстие для воздуха, 8 — металлический кожух с верхней металлической чашей для каменной засыпки, 9 — каменная засыпка (каменка), 10 — душевой рассекатель воды, подаваемой на каменку, 11 — выпускное отверстие для смеси горячего воздуха с паром («лёгкого пара»), 12 — кран для подачи воды на каменку, 13 — дверка топливника.

Кирпичные печи-каменки совершили настоящую революцию в городском банном деле XIX века. В то же время во многих деревнях России ещё долго, вплоть до середины XX века даже в страшном бреду не смогли бы представить себе, как это можно запрятать камни в кирпичную печку и только для того, чтобы на них лить воду. Бани в деревнях ещё долго были курными. Бани же в крупных городах уже в XIX веке сплошь стали каменными (кирпичными) зданиями, безопасными в противопожарном отношении, и в таких каменных постоянно отапливаемых банях кирпичные печи-каменки были достаточно удобными. А в деревнях до сих пор каменная баня является большой редкостью. Этот разрыв между городом и деревней существовал в нашей стране всегда.

Время царствования городских кирпичных печей-каменок на твердом топливе было недолгим. Внедрение стальных водогрейных котлов (в том числе паровых высокого давления) вновь в корне изменило весь облик городских общественных мытных бань. Если металлическая посуда позволила нагревать воду на огне без применения раскаленных камней, погружаемых в воду, то металлические паровые котлы позволили получать пар без поддач воды на раскаленные камни. Камни в бане перестали быть обязательным элементом. На рис. 14 приведена схема типовой городской коммунальной бани второй половины XX века, в которой острый (сжатый) пар из парового котла (расположенного в самом здании бани или в городской теплоцентрали) обогревает помещение с помощью регистров (батарей), нагревает воду для мытья, а также нагревает и увлажняет парилку. Пар из магистрали подается непосредственно в объем парилки (в отсутствии людей), конденсируется на стенах, нагревая их. Конденсат стекает на пол и удаляется в канализацию через трап. Такие паровые отделения (парилки) в многоместном исполнении (общественном) стали называть в СССР «паровыми банями», а в одноместном исполнении (индивидуальном) в Европе — паровыми кабинами. Справедливости ради следует отметить, что в целях безопасности СНиП 2.04.05–91 (а затем и СНиП 41-01-2003) запретил использование в системах отопления бань теплоносителей с температурой выше 95 °C.

Рис. 14. Принцип устройства советской городской бани. 1 — подача пара с температурой 160 °C и давлением 5 атм (от парового котла или городской магистрали), 2 — возврат конденсата в котел (обратка), 3 — мытное отделение, 4 — парное отделение, 5 — регистры (трубы, батареи, радиаторы) парового отопления, 6 — вентили (краны) для регулирования расхода пара, 7 — выпуск пара в объем парилки, 8 — водонагреватель (бойлер), 9 — душ (или ванна), 10 — шайка, 11 — бойлерное помещение (техническое), 12 — трапы для выпуска воды в канализацию.

Схема бань на рис. 14 заставляет задуматься, чем же отличаются (для теплотехников) между собой ванны, души и бани, поскольку все они одинаково легко реализуются в одной и той же пароводогрейной схеме. Действительно, при наличии столь высокотемпературного теплоносителя и металлической арматуры проектировщикам было все равно, что нагревать (помещение или воду) и куда подавать горячую воду для мытья (в шайки ли, в ванны или души). Выбор душей был определен не техническими, а санитарно-эпидемиологическими службами, поскольку души обеспечивают более высокую гигиеничность, чем ванны и шайки, требующие дезинфекции после каждого использования (что редко когда соблюдалось, и даже порой не исключалась путаница между ножными и тельными шайками). Поэтому, несмотря на повышенный расход воды, души уверенно вошли в мытное отделение городских бань вместо шаек, но климатические условия остались прежними. Это еще в большей степени запутало общенародную трактовку технического понятия русских бань. Одни люди стали понимать под баней любое мытьё, другие — то, что осталось от прежних бань (то есть парилку, даже без воды). Конечно же, это не правильно. Бани — это бани, мытьё — это больше, чем бани (поскольку мыться можно не только в банях), а парилки — это меньше, чем бани (поскольку парилки — это часть бани, а может быть, даже часть совсем иной процедуры, например, ванной или душевой).

2.5. Сауны

Особенно отчетливо отказ от воды в «банях» проявился в Финляндии в середине XX века, а потом стал повторяться с запозданием в нашей стране. Сначала души и ванны вытеснили баню (то есть мытьё в тазу) из городских бань, затем индивидуальные квартирные души и ванны (в силу интимности, постоянной готовности и доступности) потеснили позиции общественных душей и городских бань, а потом «бани» вновь «возродились» в виде всевозможных паровых кабин, а также сухих саун с металлической печью. Как мы уже отмечали, такие парилки в подавляющем большинстве случаев стали просто придатками (нередко престижно-декоративными) к обычному гигиеническому душу или ванне, и в этом нет ничего зазорного. Стремление назвать паровые кабины «банями», а сухие термокамеры «саунами», вообще говоря, приветствуется в народе, поскольку «освежает» национальные чувства, и коммерсанты с успехом пользуются этим (но затуманивают терминологию). Сухие сауны представляют собой вовсе не бани, а сухие термокамеры (сушилки, тепляки) с мощной металлической экранированной печью (рис. 15). Само по себе такое техническое решение отопительного узла является прогрессивным и новым. Дело в том, что металл (в первую очередь сталь и чугун) дал возможность изготавливать не только посуду (открытые сосуды) для нагрева воды и не только котлы (закрытые сосуды) для нагрева проточной воды и получения пара, но и сами металлические стенки топливника, нагревающие воздух в бане. В то же время сама по себе конструкция печи никак не определяет цель и сущность процедуры сухой сауны. В официальной физиотерапии принято считать, что общепризнанных процедур финской сауны всего две:

— «сухое потение» с выводом вредных «шлаков» через кожу, с физической и психической разрядкой;

— экстремальный нагрев тела с последующим контрастным охлаждением для закаливания организма в целом.

Какую-либо прямую связь с водой (ни с тёплой, ни с холодной, в том числе душевой, тем более для мытья) эти процедуры не обнаруживают.

Рис. 15. Принцип устройства современной сухой сауны. 1 — металлическая экранированная печь (дровяная или электрическая), 2 — мощный конвективный поток горячего воздуха, 3 — мощный лучистый поток тепла с горячего потолка, 4 — полки.

Для исключения последующих разночтений уточним терминологические вопросы, касающиеся саун. До середины XX века понятия бани и сауны совпадали: черная баня (мытная курная изба) была синонимом дымной сауне, а белая паровая баня соответствовала паровой бездымной сауне, причем и бани, и сауны использовались для мытья. С середины XX века финны широко внедрили в саунах мощные металлические печи (сначала на дровах, а затем и на электричестве), что позволило нагревать воздух и потолок сауны до столь высоких температур, что поддачи пара для комфортного мытья уже фактически не требовались. Такие сауны могли работать при низких абсолютных влажностях воздуха порядка 0,01 кг/м^3, близких к абсолютной влажности воздуха в жилых помещениях. Это позволило монтировать их в жилых домах без опасения увлажнения стен жилых помещений.

Но дело в том, что мытьё в такой сауне можно было и не предусматривать, поскольку в домах уже имелись ванны и души для мытья до и после сауны. Комплект, состоящий из деревянной сухой (в смысле отсутствия воды или при наличии воды только для веника) кабины (термокамеры, парилки) и металлической печи, получил название современной сухой высокотемпературной финской сауны (или просто сухой сауны).

Само собой разумеется, кабины с металлической печью и каменкой могут использоваться (и используются с успехом русскими) не только в режиме сухих саун, но и как обычные паровые бани с веником и мытьём в тазу (шайке). Но поскольку в них имеется металлическая печь, то такие бани (в отличие от русских и финских белых бань с кирпичной печью) стали называться на современном русском простонародном жаргоне саунами. Так что в России, когда говорят о сауне, чаще всего бесхитростно имеют в виду просто баню с (дровяной или электрической) металлической печью. (Ю.М. Хошев, Сауна. Гигиеническая баня для дачника и садовода, М.: Астрель, 2004 г.).

2.6. Этапы развития бань

В заключение схематически подытожим основные вехи развития мытного дела. Сначала, вспотев от бега, древние люди вычёсывали ногтями распаренные загрязнения с кожи, тёрлись о деревья, катались по земле. Это уровень дикого банного мытья. Затем люди, открыв огонь и научившись греться у костра, потели и чесались. Это уровень доисторической бани.

Во времена Древней Греции люди уже ясно представляли себе, что лучше потеет грязная засаленная кожа, и для лучшего накопления пота на коже стали специально обмазываться маслом (чаще всего наиболее доступным оливковым). При этом ещё долго сочетали оба способа получения пота — и физическую нагрузку, и пассивный нагрев в лаконикуме или кальдарии. Причём, у греков, привыкших купаться в холодных речках, считалось, что регулярное использование тёплых (горячих) процедур (и водных, и воздушных) недостойно и недопустимо для воинов. Сибариты, правители острова-колонии Сибарос, славившиеся беззаботной праздной жизнью и по преданию первыми начавшие купаться в тёплых ваннах, вошли в историю как символы изнеженности. Подчеркнём, что смущало не само тёплое купание, признаваемое как средство лечения и снятия физической усталости, а привычка купаться в тёплой воде. Кроме того, даже в период расцвета терм в I–IV веках н. э. у многих сохранялось убеждение, что горячая вода вредит здоровью. Ещё больший вред по мнению врачей того времени приносило быстрое охлаждение. «Ничто, наверно, не способно возбудить такое полчище новых болезней, как самая обыкновенная смена горячей и холодной воды, когда тело сначала размягчается как железо в огне и делается вялым, а потом снова затвердевает от холодной воды» (Плутарх, I век н. э.). Поэтому в термах не допускалась контрастность процедур. В особенности медленно охлаждались после кальдария. Именно это обычно особо удивляет любителей русско-финских бань, проповедующих как раз полезность закаливания. Опасность быстрых охлаждений в термах была обусловлена, видимо, тем, что тело было больше прогрето внутри от физических упражнений, чем в прикожном слое от бани. Ведь вспотевшим от бега людям нельзя бросаться в холодную воду — это чревато серьёзной простудой и даже воспалением лёгких. Так что в истории цивилизации Средиземноморья был период, когда бани (как теплые купания и омовения) считались скорее способом купания именно разгорячённых физическими состязаниями людей, а не способом обыденной помывки обычных людей.

Уровень, когда люди научились обогревать помещения (то есть эпоха лаконикумов и простейших паровых бань, в том числе и кочевого быта), соответствовал началу цивилизованной бани. К этому моменту люди научились носить воду не только в ладонях, во рту и на коже, но и в сосудах, а также транспортировать по водоводам (рукотворным рекам, каналам). Как только человек научился греть эту специально принесённую воду, началась эпоха современных бань, бассейнов и душей.

Таким образом, бани как явление были связаны вначале с нагревом тела физической нагрузкой, а затем с нагревом тела за счёт огня. Потом стали греть не только тело, но и помещение. И наконец, стали греть не только помещение, но и воду. Такой характер прогресса бань был неосознанным, стихийным, в том смысле, что ни человек, ни господь-бог не планировали заранее именно этот, а не какой-нибудь иной путь развития. Этот путь однозначно определился самой природой и был единственно возможным. Так и сейчас, человек, разжигая костёр или печь-буржуйку, намереваясь нагреть побольше воды для мытья, вдруг осознаёт, что если костёр или печка нагревают не только воду, но и воздух до высокой температуры, то для мытья не надо много воды, достаточно одного-двух тазов (вёдер, шаек). Это и есть банный принцип (который объединяет вокруг себя и все ранние виды «бань»). Грея же большое количество воды, получаем ванны (бассейны) или души, искусственные тёплые имитаторы естественных водоёмов (рек, озёр) и дождя, с использованием которых человек тоже испокон веков мылся, вольно или невольно привыкая к воде как источнику очищения.

3. Суть банной идеи

Человек — это единственное в мире существо, твердо знающее, что мыться лучше всего в бане с веником, и единственное, которое всё же сомневается в этом.

Двадцатый век стал периодом глубочайшего потребительского и идейного кризиса банного дела (несмотря на существенный технический прогресс), причём настолько сильного, что была утеряна непрерывная нить представлений, тянувшаяся тысячелетиями.

Лет сто тому назад любой горожанин и любой крестьянин и в России, и в Финляндии, не задумываясь, твердо сказал бы, что баня (сауна) — это мытьё. Это значит, что современная баня (сауна) — это ванны и души.

— Нет-нет, — скажет ныне любая благополучная горожанка, — бани — это бани, а ванны — это ванны. Бани, это там, где парятся, а не только моются.

— Да-да, — авторитетно заявляют современные любители бань, — не стали бы наши предки специально строить бани только затем, чтобы смыть грязь с кожи. Бани и сейчас прежде всего нужны не для мытья, а для того, чтобы потеть и париться.

— Нет-нет, — возражают истинные знатоки бань, — не будет человек просто так потеть и париться. Бани — это когда моются и парятся, и потеют, и лечатся, и отдыхают, и общаются одновременно. Баня существует для того, чтобы помыться как следует, не так, как в ваннах и душах.

— Да-да, — говорят рекламодатели и издатели глянцевых журналов, — бани — это прежде всего святые традиции и в строительстве, и в процедуре мытья. Надо беречь банное мастерство, возрождать истинно народные средства лечения, заговоры, медовухи. Хорошая баня — это богатая баня в красивом месте, только красота и богатство дают человеку удовлетворение, удовольствие, радость.

— Нет-нет, — рассуждает современная финская банная наука, — основное назначение современной бани — вызывать усиленное потовыделение и таким образом снимать физическое и умственное напряжение.

— Да-да, — вторят передовые отечественные физиотерапевты, — бани — это лечебно-гигиенические процедуры в горячем воздухе термальной камеры (парильни), сочетаемые с холодной пресной водой при строгом соблюдении врачебной методики во избежание нежелательных последствий (В.М. Боголюбов, Г.Н. Пономаренко, Общая физиотерапия, М.: Медицина, 1999 г.; B.C. Улащик, И.В. Лукомский, Общая физиотерапия, Минск, Интерпрессервис, 2003 г.). Остается только удивляться, как наши безграмотные предки могли тысячелетиями мыться в банях без всяких научных методик и без вреда для здоровья.

Всё это говорит только об одном: ныне и среди профессионалов, и в простонародной среде нет ни согласия, ни ясности не только по общежитейскому вопросу назначения бань, но и по самым общим теоретическим проблемам сущности бань и их конструкций. Это объясняется тем, что отечественная «большая наука», а вслед за ней современная сантехническая индустрия давно уже незаслуженно поставили крест на перспективах развития русских бань в современном обществе. Бани, уступившие место ваннам и душам, временно оказались вне промышленного прогресса и профессионального анализа. Даже в общенародной среде явно обозначилась сдвижка в умах, размывшая основные понятия и ценности и всё переставившая отнюдь не в пользу бань.

Чтобы разобраться в истинных причинах кризиса, необходимо чётко и определённо ответить на один-единственный по-детски наивный, но вполне естественный вопрос принципиального методического плана — что же такое баня, какова ее основная идея, отличающая ее от ванн и душей? Вопрос не праздный — многочисленные современные банные «энциклопедии», знающие о банях «всё», старательно избегают его. Не могут ответить на этот вопрос и многие любители бань.

Еще более удивительным представляется то, что даже ведущие профессиональные финские специалисты — законодатели банной моды — признаются, что до сих пор не могут четко истолковать понятие сауны, причём и как термина, и как технического объекта, и как содержания процедуры и её назначения (Рольф Пинер, Сауна для удовольствия, красоты и здоровья, М.: Гранд, 2002 г.). Вот что писал магистр Х.Й. Вихерьдури в своей книге «Финская сауна», изданной еще в 1943 г.: «Не так-то просто дать такое определение понятию «финская сауна», чтобы значение этого слова стало вполне понятным. Для самих финнов едва ли есть в этом необходимость, потому что они уже по меньшей мере тысячу лет ходят в сауну, не заботясь об определении и истолковании этого понятия. Только если иностранец спросит их…, из ответа он поймет, что было бы очень важно определить, что собственно собой представляет финская сауна». Эта недостаточная осведомленность самих финнов, не способных ответить на простейший вопрос, что же такое сауна, привела к заимствованию этого финского слова в другие языки, поскольку правильно перевести то, что никто не знает что, невозможно. Все финны соглашаются с тем, что в течение многих веков сауна представляла собой баню для гигиенических целей (мытья), но в которой можно было заодно и полечиться, и отдохнуть, и пообщаться. После олимпийских игр 1936 года, когда финны впервые представили публике сухую сауну (утеплённую кабину с мощной электропечью, которую можно установить на любом приличном стадионе) и с успехом использовали её для реабилитации своих спортсменов, финские «специалисты» назвали весь многовековый финский опыт создания мытных саун «досадным недоразумением», после чего ни один иностранец уже не мог четко ориентироваться в многочисленных идеологиях финских саун. Ясно, что путаница в умах возникла только из-за того, что из саун выбросили воду и тем самым выхолостили банную идею, но зато расширили возможности произвольных трактований сути процедуры.

Ну и, наконец, совсем уже удивительным фактом является то, что вся эта неразбериха мнений и у русских, и у финнов молчаливо признается одним из наиприятнейших элементов бань, их богатством. В жутких, но абсолютно бесплодных спорах, в столкновениях всевозможных житейских взглядов и представлений, в прелести пустого «трепа» о паре и жаре прожита вся история бань с античных времен до наших просвещенных дней. И, конечно же, при постройке современных бань никак нельзя забывать об этом удивительном психологическом феномене.

Ясно, что желание спорить проистекает не только из любви к «трёпу» во время банных застолий. В желании спорить кроется какая-то глубокая недосказанность, какая-то влекущая идея. Ведь все говорят по существу об одном и том же, но с разных точек зрения, с разных сторон, порой не пытаясь даже углубиться в общую объединяющую истину.

3.1. Баня как водная процедура

Баня как идея вовсе не была досадной ошибкой человечества и не являлась продуктом низкого технического уровня развития общества. Финны зря царапают себе грудь, каясь и оправдываясь за своё мытное банное прошлое.

Вопреки бытующему ныне мнению, бани никак не могут быть пережитком прошлого, поскольку являются одним из трех различных, но абсолютно равноправных способов приема водных процедур, в частности, мытья. Поэтому они и живы до сих пор в цивилизованном обществе наряду с ваннами и душами, в отличие от колесниц, исчезнувших в эру автомобилей. Анахронизмом и досадными ошибками могут быть лишь отдельные конкретные конструкции бань, причём в одних условиях баня может называться современной, а в других условиях та же баня будет уже явным анахронизмом.

Рис. 16. Виды водных процедур: а — погружение большей части тела в крупный сосуд (ванна); б — обливание всего тела диспергированной водой (душ); в — обмывание (обливание) отдельных частей тела, в том числе из малого сосуда, если человек одет (умывальник); г — обмывание всего тела с помощью малого сосуда (русская баня).

Испокон веков человечество знает следующие виды водных процедур (рис. 16):

— в крупных сосудах (в водоемах, морях, реках, озерах, купелях, ваннах, бассейнах и т. п.),

— в малых сосудах (в тазах, шайках, умывальниках, рукомойниках, раковинах, ванночках, лужах, углублениях с водой и т. п.),

— в диспергированной воде (под душем, под дождем, под водопадом и т. п.).

В крупных сосудах человек погружает в воду все тело. Если вода теплая (а именно такие комфортные купания мы здесь рассматриваем), то человеку все равно, какая температура воздуха. Последовательное развитие этого вида купания (купельного) привело к римским термам, японским фуро, а затем к современным ваннам и бассейнам.

Под дождем или под душем все тело человека также находится в контакте с водой. При этом теплый душ человек может принимать комфортно даже на морозном воздухе. В технике под душем понимают диспергирование (разбиение) компактной воды в капли или струи. При низком давлении в водопроводе (то есть в случае безнапорного водовода) реализуются водопады и дожди. По сути дела при непрерывной подаче воды из черпака мы также имеем водопады. В медицине под душем понимают исключительно высоконапорные души: энергичные струи воды, пригодные для массажа, в том числе фонтаны, а также водяную пыль — аэрозоль, пригодную для ингаляций. Аэрозоль воды с размером частиц порядка 1 мкм — это промежуточное состояние между дождем (каплями) и туманом, который в воздухе практически не осаждается. Зачастую в технике генераторы аэрозолей терминологически выделяют в отдельную категорию — пульверизаторов, форсунок, распылителей. Кроме того, упомянем еще один вид диспергированной воды — пену статическую и динамическую.

Малые сосуды не могут вместить все тело человека целиком. Поэтому вода зачерпывается (в том числе черпаками, ладонями, мочалками, вениками) и эпизодически подается порциями на отдельные части тела. В быту такие операции называются смачиванием, обмыванием, орошением, плесканием и т. п. Если человек одет, операция мытья в малом сосуде называется умыванием. Развитие этого способа привело к современным умывальникам, биде, ножным ваннам и т. п.

Если человек раздет, то операция комфортного мытья всего тела в малом сосуде (то есть при наличии малого количества воды) называется русской баней, точнее, баней в русском понимании этого слова (для простоты в дальнейшем будем называть ее просто баней). Чтобы не было холодно, обмывать голое тело даже тёплой водой необходимо в теплых или даже жарких условиях. В качестве особой разновидности русской бани следует упомянуть русскую паровую (парную) баню — особо жаркую процедуру мытья, заключающуюся в испарении воды (подаваемой из малого сосуда в каменку) с последующим смачиванием кожи образующейся на коже горячей росой (конденсатом), а также потом. Развитие всевозможных водных процедур с применением малых сосудов привело к возникновению не только русских бань, но и лаконикумов, саун, басту, хаммамов. Как мы установили в предыдущем разделе, в древности нагревать помещение и тело человека (в том числе паром) было много легче, чем нагревать воду. Поэтому наиболее древние рукотворные объекты для приема водных процедур были неизбежно банными.

Таким образом, исходными отличительными признаками бань как водных процедур являются малые количества тёплой (горячей) воды и тёплые (жаркие) условия. Такое определение термина «баня» пока не является общепринятым, но позволяет чётко определить специфику объекта. Официальные определения бань, такие как «особо устроенное помещение, где моются и парятся» (Толковый словарь русского языка, М.: ОГИЗ, 1935 г.; В Даль, Толковый словарь живого великорусского языка, М.: Русский язык, 1989 г.; С.И. Ожегов, Словарь русского языка, М.: Русский язык, 1987 г.); «специально оборудованное помещение для обмывания тела при определённом воздействии горячего воздуха» (Энциклопедический словарь, М.: БСЭ, 1953 г.), не разъясняют, как моются (в ваннах ли, под душем), зачем нужен горячий воздух и зачем парятся.

Понятие тёплых условий в банях требует пояснений. Дело в том, что если человек раздет и кожа у него сухая, то ему тепло на воздухе уже при температуре 20 °C (и выше) при относительной влажности 60 %. Но если кожу смочить даже теплой водой, человеку в этих условиях тотчас станет холодно. Температуру воздуха придется поднимать до 40 °C и выше. В условиях, когда раздевшемуся человеку не холодно с мокрой кожей, тело человека начинает неминуемо и неуклонно прогреваться (пропариваться). Прогревшись всем телом, мокрый человек может выйти даже на мороз и ему некоторое время не будет холодно (пока тело не остынет до нормальных температур). При этом абсолютно не важно, как человек прогрелся: в горячей ли ванне, под горячим ли душем или в бане. Поэтому души и ванны не требуют жарких помещений: до контакта с горячей (38–45 °C) водой тело человека сухое (и ему тепло с сухой кожей при 20 °C). После контакта с горячей водой тело человека разгоряченное, и поэтому ему при температуре 20 °C также не холодно некоторое время с мокрой кожей. Фактически при этом временно создаются банные условия, хотя в соответствии со СанПиН 2.1.2.1002-00 температура воздуха в ванной комнате не превышает 18–26 °C.

Все вышеуказанные виды водных процедур (бани, ванны, души) прекрасно сочетаются с водопроводно-канализационными системами, используются для многих назначений (мытье, лечение, отдых, развлечение и т. п.), плавно переходят друг в друга, часто дополняют друг друга, более того, как правило, туго переплетены. Так, например, если человек погружён в тёплую воду большей частью тела, то это ванна. Но стоит только приподняться над водой, то это будет уже баня: тёплая за счёт нагрева воздуха от воды в ванне или холодная при наличии потоков воздуха. Само по себе любое наукообразное «бюрократическое» разделение водных процедур представляет интерес лишь тогда, когда вы хотите в чём-то разобраться. Рядовой же обыватель купается так, как хочет и как может, не задумываясь об особенностях. Древние культуры эти виды водных процедур вообще терминологически не различали. Как мы уже отмечали, термин «термы» имело значение «теплое купание» (без уточнения приема купания). Действительно, человек в термах мог при желании погрузиться всем телом в тепидарий, а мог лишь зачерпнуть воду из кальдария, чтобы помыться в тазу на воздухе. Мусульманский термин «хам-мам» тоже имеет широкий смысл — купание, прием ванны, разогрев, растапливание печи, распространение тепла. Древнерусские (славянские киевские и новгородские) языческие названия купаний — «мовь», «мовня» и «мыльня» означали омовение и мытьё (причем, видимо, никак не были связаны напрямую с жарой и паром). Древнегреческое слово «μπανιο» (банио), преобразовавшееся впоследствии в народнолатинское слово «Ьаnеum» (а также среднелатинское «balneum», вошедшее в медицину термином «бальнеология»), также означало купание вообще, в том числе очищение (омовение), в частности при крещении новорожденных путем ритуального погружения в купель в православии или путем окропления водой в католицизме. Многие языки, где есть слова «баня» (болгарский, сербско-хорватский, польский, словенский и т. д.), «bain» (франц.), bagno (итал.), bath (англ.), bаnо (испан.), bad (нем.), производные от латинского «baneum», терминологически объединяют одним словом понятия «ванна», «баня», «купание», «мытьё», «омовение» и «окропление», «обмывание», «умывание» и т. п.

Но не в России! В современном русском языке понятия «ванна», «душ», «умывальник» и «баня» различаются четко и определенно, причём как в техническом, так и в бытовом лексиконе. Так, ещё в 1919 году в официальном архитектурном проекте на «первые революционные термы в Петрограде» были перечислены отдельными пунктами(!) плавательные бассейны, души, ванны и бани. Четко различают в русском языке понятия «купание» и «мытьё». Не говорят в современной России — купаться под душем, в умывальнике, в бане. Купаться можно только в ванне, бассейне, водоеме, купели, где можно окунуться всем телом. Так что говоря о бане в истинно русском понимании этого слова следует подразумевать исключительно водную процедуру, но в теплом (жарком) воздухе. Любые другие понимания бань (как явления) не будут конструктивными для России и неизбежно приведут в тупик любого исследователя русских бань.

Дело в том, что слово «баня» распространилось на Руси лишь в XI веке как чужеродный церковный термин, означающий очищение водой. В этот период крестившаяся в христианскую веру Русь осваивала все новые холодные лесистые верховья Днепра и Волги. Русские при этом могли круглогодично мыться лишь в черных мытных курных землянках — мовнях для омовений и каких-либо иных способов мытья не знали и иметь не могли. Конечно, на жаркое лето можно было соорудить сезонную купальню в виде мостков прямо в реке, чтобы искупаться, обмыться (что и соответствует, строго говоря, интернациональному термину «баня»). Но для мытья в любые (в том числе зимние) периоды русские непременно строили у реки отапливаемую черную мытную землянку, причём порой настолько жаркую, что после неё, прогревшись или пропарившись и исхлеставшись, не страшно было обмыться (помыться и облиться) даже ледяной водой. Так ещё лет сто-двести тому назад даже во многих городских простонародных банях по бедности мылись после парилки на открытом банном дворе даже зимой. Даже с массовым распространением металлической посуды в русских городских и деревенских условиях вплоть до XX века проще было нагреть компактное помещение до крайне высокой температуры, чем нагреть до умеренно высокой температуры большое количество воды для ванн и купелей. Поэтому русские в быту воспринимали баню в первую очередь как жаркое помещение (в отличие от европейцев, считавших баней скорей тёплую ванну или купель), в котором можно помыться малым количеством теплой воды. Причем именно помыться (очиститься), а не просто погреться, попотеть или искупаться. И если бы русские сохранили слово «мовня» и не сменили бы его на чужеземное и очень неопределённое слово «баня», то наших недоразумений в терминологиях русского мытного дела не было бы и поныне. Не случайно чопорное полуцерковное название «баня» с трудом приживалось в народе. Чаще всего в официальных документах царской России мовню называли мыльной избой, мытной избой, помойным заведением, помывочным учреждением и т. п.

3.2. Баня как мытная процедура

Русские испокон веков связывали баню не просто с водной процедурой, а с мытьём. Сейчас об этом часто то ли забывают, то ли стесняются говорить. Что, мол, низменное мытьё по сравнению с пользой потения и прелестью общения. И потому упускают самое главное.

Дело в том, что любая водная процедура превращается в мытьё только при расчесывании тела, при соскабливании (оттирании) грязи с кожи. Вне бань эта приятная пикантная процедура считается неприличной и даже дурной привычкой, свидетельствующей о низкой культуре человека. Но расчесывание — это вовсе не привычка, приобретенная при жизни. Желание почесаться — это врожденный рефлекс, генетически заложенный до рождения в мозг всех млекопитающих, и который не может быть подавлен никакой силой воли. Культурный человек подавляет не желание, а силой воли осознанно воздерживается от рефлекторных действий, тем самым формирует привычку не чесаться тогда, когда хочется почесаться.

Чесаться в обществе — это показать всем, что у вас либо грязная кожа, либо завелись нательные насекомые, либо появился недуг в форме зуда (дерматит, аллергия, диабет). А вот чесаться при купании означает мыться. Процедура соскабливания и выдавливания загрязнений с размягчённой в горячей воде кожи не просто полезна, но и очень приятна. Форма ногтей человека очень подходит для расчесывания.

Кожный зуд (также как и чувство голода) является видоизменённым чувством боли, обусловленным раздражением нервных окончаний в коже. Каждый знает, как это ужасно испытывать зуд в таком месте, до которого нельзя достать рукой, например под гипсом. И каждый знает, как приятно расчёсывать, например, укус комара, хотя это и не приносит облегчения. Примерно такие же ощущения возникают, когда потеет грязная засаленная кожа. Появляется неукротимое желание соскоблить распаренную грязь. Именно этот механизм очистки кожи предусмотрен природой как основной рефлекс для многих млекопитающих — неукротимое желание почесать загрязнённую кожу.

Как ни варварски это звучит, истинные любители бань по всему миру (и в России, и в Турции, и в Финляндии) приходят в баню вовсе не потеть, а чтобы, вспотев, как следует почесаться, потереться. Зуд кожи от распаренных загрязнений заставляет человека мыться «дочиста». Низменное удовольствие от неспешного длительного расчесывания делает приятной саму операцию мытья. Поэтому так почитаемы в банях веники, скребки, мочалки. В плане мытья никакой душ, даже с гидромассажем и суперсухой сауной, никогда не сравнится по параметрам наслаждения (животного удовольствия) с процессами расчесывания кожи во влажных хаммамах и паровых банях. Недаром в народе порой хвастаются — вон сколько веников сегодня в бане вдрызг исхлестали! Ясно, что просто для парения (обмахивания) одного-единственного веника хватило бы на сотни людей. Но расчесывание оказывается порой важней, чем пар. Это понял даже Пушкин, поставивший тифлисскую жесткую мочалку из грубой шерсти (щетины) в один ряд с русским веником. Если в бане не хлестаться, не тереться и не чесаться — это уже не русская баня. Вспомним «Василия Тёркина» А. Твардовского: «Ходит веник жарким чёсом по малиновой спине…» Кстати, именно раздражение кожи «чёсом веника» или жёсткой мочалкой резко усиливает прилив крови в микрокапилляры распаренной кожи, вызывая такую гиперемию (покраснение), какой не бывает даже при сколь угодно сильном нагреве кожи. Кроме того, в распаренных мышцах тела исчезают постоянные неощутимые напряжения и дрожь, что создаёт чувство полной расслабленности (кайф), при этом душа требует мощных механических воздействий (надавливаний, разминаний, растяжений мышц), называемых ныне массажем. Известно ведь, что и в русских, и в турецких банях почитаемы были даже удары палками и выворачивания суставов, доставлявшие высшее удовольствие и удовлетворение.

Изобретение мыла, а затем и синтетических моющих средств, особенно алкилсульфатов, сильно изменило процедуру мойки и эмоциональные характеристики банной процедуры. Но каждый знает, что как бы тщательно вы ни мылись с мылом, все равно, потом, попарившись в бане или помокнув в горячей ванне, вы наверняка почувствуете зуд кожи то там, то здесь, свидетельствующий об оставшихся загрязнениях, в том числе в виде отторгаемого рогового слоя эпидермиса, что заставляет вас еще раз потереться и довести свою кожу до «младенческого состояния».

Вместе с тем, прогрев тела (будь то жарким воздухом, лучистым теплом, паром или горячей водой), расчесывание кожи и массаж мышц обеспечивают не только внешнюю очистку кожи, но и повышенный обмен веществ в организме (как за счёт расширения сосудов и механического воздействия на них, так и за счет рефлекторных откликов на раздражители). Это ведёт к очистке всего организма, к ощущению «как заново родился». Но сводить мытьё тела методом расчёсывания просто к лечебному массажу (как делает это реклама и иные авторы книг) нельзя.

Как приматы, так и древние люди в течение миллионов лет обходились не только без рукотворных бань, но и без мытья вообще, успешно удаляя загрязнения кожи методом вычесывания. Волосяной покров наших предков препятствовал быстрому испарению пота с поверхности кожи, создавая внутри шерсти своеобразную баню, размягчающую и растворяющую загрязнения, в том числе образующиеся от выделений потовых и сальных желез. Вспотев от жары или бега, животные чесались лапами, терлись о деревья, катались по земле, удаляя загрязнения шерстью как мочалкой. Этому способствовала своеобразная структура волоса, содержащего во внешнем слое (кутикуле) периодические выступы-шипы типа чешуи у рыб. Эти чешуйки делают волос шероховатым (шершавым), похожим на ствол сосны и хорошо отскабливающим кожу, а также близлежащие соседние волоски. Потому-то в восточных банях особо ценятся волосяные мочалки, сделанные из особо грубых щетинистых видов лошадиной шерсти. А потеют, как известно, только люди и лошади, кошки и собаки не потеют.

Попутно напомним, что волоски на теле человека растут из углублений (пор) в коже, из так называемых фолликулов, причем в этих же углублениях находятся и сальные железы. Кожное сало предназначено в первую очередь для смазывания именно волос, делая их гибкими и блестящими. Расчесывая волосы, мы распространяем сальную смазку от корней по всей длине волоса, что предохраняет волосы от сухости и ломкости. Если же волосы по тем или иным причинам пропадают, кожное сало выделяется непосредственно на кожу, быстро засаливает ее и удерживает внешние загрязнения. Все это говорит о том, что исчезновение (угнетение) волос на теле человека изменяет весь механизм самоочищения кожи. Это подтверждает известное научное определение волосяного покрова — волосы являются роговыми придатками кожи (так же, как и ногти). Последствия исчезновения волос легче всего проследить на носу человека: множество сальных желез свидетельствует о том, что здесь когда-то росло много волос, но сохранились волосы лишь в ноздрях. По состоянию кожи на носу можно быстро оценить достоинства и недостатки рекламируемых косметических препаратов, а также различных способов очистки кожи, в том числе и банных.

Если социологов интересуют последствия начала прямохождения высших приматов и освобождения рук для труда, то нам в первую очередь при анализе бань следует обратить внимание на последствия появления рукотворных отапливаемых жилищ, одежды и расселения людей по прохладным климатическим зонам планеты. Эти факторы способствовали угнетению кожного волосяного покрова, появлению искусственных способов очистки кожи и возникновению бань. Если в жарких краях Африки наши волосатые предки могли при случае без проблем погрузиться в теплые воды открытых естественных водоемов (как и сейчас порой делают самые близкие к человеку обезьяны — шимпанзе, а вот орангутаны — нет), то при расселении людей по холодной Европе единственным круглогодичным способом очистки кожи на долгие времена стало банное расчесывание потного тела (в том числе и грубой одеждой), а также обмывание небольшими количествами воды, в том числе из луж непосредственно в обогреваемых жилищах.

Конечно же, намного правильней было бы назвать баней (и русской, и турецкой, и греческой) именно мытьё путём расчёсывания мокрого или потного тела в жарком воздухе. Однако, ввиду появления в последние десятилетия большого количества досуговых объектов банного типа, не использующих расчёсываний, мы в этой книге намного расширяем историческое понятие русской бани без утери основной технической мысли.

3.3. Баня как воздушная процедура

При банном способе мытья практически всё тело человека находится в воздухе. Иными словами, баня является одновременно и водной, и воздушной процедурой. Это даёт возможность человеку вести в банях (в отличие от ванн) привычный образ жизни: сидеть, лежать, ходить, принимать любые позы и т. п. Если воздух в бане теплый (жаркий), то процедура мытья становится душевно и телесно приятной, климатически комфортной, расслабляющей, пригодной также и для отдыха, неспешных развлечений, общений.

Таким образом, баня как водная процедура очень удобна для экономного мытья тела, а баня как воздушная процедура очень комфортна не только для мытья, но и для многих видов досуговых мероприятий. Собственно, как мы уже отмечали, бани и зародились как воздушные досуговые процедуры у костра в пещере. Так что, когда мы говорили о двуединой роли бань как средств и для мытья, и для досуга, мы фактически во многом исходили из двуединой сути бань, как процедур и водных, и воздушных одновременно. И когда в российских банях появились отдельные специальные парилки, то досуговым местом стали именно они, вне зависимости от того, мылись ли там или нет. В хаммамах досуговым местом чаще всего считается горячая мраморная платформа для прогрева тела, тоже являющаяся явно воздушным объектом.

Именно нахождение человека во время водной процедуры на воздухе наиболее наглядно отличает бани от ванн и душей. Действительно, второй признак бань (малые сосуды с водой) является не столь уж чётким фактором, поскольку самая обычная городская ванна по сути есть самый маленький сосуд, в который можно погрузить большую часть тела, а самый обычный квартирный душ зачастую есть лишь слабая свободно истекающая струя (водопад), такая же как струя из черпака. Но стоит в ванной комнате повысить температуру до 40 °C и выше, тотчас эта ванная комната получает новые бытовые возможности, характерные для бань. В частности, в такой ванной комнате можно будет комфортно (не замерзая) мыться в тазу тёплой водой, нагретой на кухонной плите (например, во время отключений горячей воды на ремонтные работы).

Таким образом, мы видим, что банная идея вовсе не чужда самой обычной квартирной ванной комнате — надо лишь нагреть воздух и можно будет принимать банные (водно-воздушные) процедуры, используя ванну как поддон. Однако, в последние десятилетия под банными условиями в народе стали пониматься исключительно умопомрачительные температуры (условия парилок). Это произошло потому, что основные массы населения перестали использовать бани для повседневного мытья, а любители бань — на то и любители, что любят погорячее. В основном благодаря личному мнению и пристрастиям любителей сохраняется культ экстремального банного жара, пара и веника. Немалый вклад внесли финские коммерческие «специалисты», которым удалось убедить людей, что обильное выделение пота очень полезно, причём, мол, более полезно, чем сам нагрев тела, что пот может выводить, якобы, даже молочную кислоту непосредственно из мышц тела, что потоотделение в сухих саунах якобы ещё более полезно для здоровья, чем любое иное потение.

С этих пор любители бань и саун без устали потеют, контролируют воздух термометрами и гигрометрами, дозируют процедуры песочными часами и электронно-программируемыми пультами управления. О степени действительной полезности потения в банях и саунах можно судить по длительности жизни населения Финляндии, страны, где уже тремя поколениями подряд эксплуатируется более миллиона сверхгорячих сухих саун. Из таблицы видно, что долгосрочный медицинский, в том числе оздоравливающий эффект сухих саун, не является сколько-нибудь заметных, но и явного вреда тоже нет.

Средняя продолжительность жизни населения разных стран (Обзорно-географический атлас мира, М.: УНИИНТЕХ, 2003)

Вместе с тем, человек выделяет пот не только в паровых банях и сухих саунах, но и в горячих ваннах и под горячим душем, то есть не только на воздухе, но и под водой. А это значит, что тезис о пользе бань как пользе потения, не столь опасный с медицинской точки зрения, может оказаться очень вредным методически с технической точки зрения, поскольку способен своею узостью заслонить всю широту банной идеи. Ценность бань как воздушных, так и водных процедур заключается вовсе не в потении, по крайней мере, не только в потении. Ценность бань прежде всего в удобстве и комфорте (и мытья, и пребывания), в малом потреблении воды, в возможности лёгкого изготовления из подручных материалов в автономных условиях, в принципиальной возможности добиться исключительных гигиенических характеристик, в мягкости нагрева, в красоте традиций и во многом другом.

Возвращаясь к бане как воздушной процедуре, необходимо подчеркнуть, что ощущение тепла в тёплом воздухе весьма условны. Один и тот же воздух может восприниматься по-разному в зависимости от того, разгорячён ли человек или нет, мокрая у него кожа или сухая. Так, неразгорячённый человек может войти в баню и ощутить явную жару, но стоит ему сполоснуться тёплой водой, и баня уже может показаться холодной.

С другой стороны, одни и те же субъективные ощущения тепла могут возникать у человека при совершенно различных объективных обстоятельствах. Так, сопоставляя ощущения тепла в горячем воздухе и горячей воде, необходимо учитывать, что теплопроводность неподвижного воздуха в двадцать пять раз ниже теплопроводности воды. Это значит, что неподвижный воздух с температурой 100 °C воспринимается человеком как вода с температурой 39 °C, поскольку кондуктивные тепловые потоки от сухого неподвижного воздуха с температурой 100 °C и от воды с температурой 39 °C к телу человека с температурой 36,6 °C равны между собой. Все это означает, что, вопреки бытующему мнению, баня с даже очень горячим воздухом не является какой-то особой супержаркой процедурой. Наоборот, по сравнению со всеми имеющимися в природе тепловыми (термическими) воздействиями баня с горячим воздухом является наиболее мягкой процедурой. Другое дело паровая баня, которая может ошпарить как кипяток.

Тело человека в бане находится на воздухе, то есть оно фактически является теплоизолированным, поскольку воздух является плохим проводником тепла. Теплоизоляция тела человека неподвижным воздухом бани дает возможность нагревать тело человека, а затем сохранять это тепло. Например, облучая оголенное тело человека потоком лучистого тепла, мы очень эффективно нагреваем его (например, летом на жгучем солнце), поскольку сухое тело плохо остывает из-за низкой теплопроводности окружающего неподвижного воздуха. Но стоит только смочить кожу водой или встать на ветер, то сразу станет холодно, поскольку появляется механизм охлаждения тела за счёт испарения или конвекции. Или, например, сухой человек может не испытывать особых тепловых нагрузок в горячем сухом неподвижном воздухе с температурой 100 °C, но стоит только махнуть веером (создать ветер — обдув сухой кожи человека горячим воздухом), тотчас возникнет дополнительный конвективный поток тепла на сухое тело человека, а потом с прекращением движений воздуха поступление тепла вновь резко сокращается.

Поскольку тело человека в бане находится на воздухе, оно может нагреваться самым различным образом: и самим воздухом, и лучистыми потоками, и водой, и горячим деревянным полком, и горячей каменной платформой, что совершенно немыслимо при нахождении человека в воде. Теплопроводность мрамора в четыре раза больше теплопроводности воды и в сто раз больше теплопроводности воздуха. Поэтому на горячем камне можно греться и потеть даже при обычной комнатной температуре воздуха. Бани, в которых тело человека нагревается не воздухом, не паром и не лучистым теплом, будем условно называть внеклиматическими. К внеклиматическим баням относятся помещения для мытья, в которых тело нагревают на каменной платформе (восточные бани), в горячих ножных ванночках и даже на батареях (регистрах) водяного отопления (см. раздел 9).

3.4. Баня как контрастная процедура

Многие любители бань, а также современные физиотерапевты пытаются найти глубинную суть бань в их контрастности, в сочетании тепла и холода. Действительно, баня как тёплая (жаркая) воздушная процедура может проводиться по-разному. Точно так же, как на пляже одни люди могут целый день с комфортом лежать в тёплой тени под тентом, а другие жарятся на палящем солнце и поминутно бегают остывать в воду, так и в банях одни люди часами наслаждаются мягким умеренным теплом, а другие беспрестанно бегают из парилки в снег или в прорубь.

Причины возникновения обычаев экстремально париться и экстремально охлаждаться можно искать в технических особенностях древних чёрных бань. Действительно, мужчины традиционно протапливавшие чёрную баню и затем первыми входившие в неё для мытья, поневоле подвергались мощным потокам тепла от воздуха, потолка, стен, камней и вынуждены были периодически охлаждаться после вынужденных перегревов тела. Например, можно было выйти из жары на свежий воздух и там помыться либо броситься в воду, чтобы обмыться. Так что в условиях только что протопленной раскалённой чёрной бани перегревы тела были неизбежны, также как были неизбежны попеременные нагревы и охлаждения, в том числе контрасты неимоверной жары и лютого холода. Женщины и дети, входившие в баню во вторую очередь, уже не испытывали изнуряющей жары, поскольку температура бани снижалась и поддерживалась на более низком уровне за счёт теплоёмкости тёплых стен. Так или иначе ясно, что первыми в чёрную баню могли входить лишь люди наиболее здоровые и выносливые. И, наоборот, сам факт входа в баню среди первых указывал, свидетельствовал и даже подчёркивал физические достоинства человека. Всё это не могло не создавать определённую атмосферу состязательности вокруг бани, в первую очередь среди мужиков, а также неминуемо порождало стремление к подражанию среди молодёжи. Конечно же, это была игра (потеха, развлечение), но поскольку была вынужденной технически (необходимой), то неминуемо переросла в традицию. Как и всякая традиция, она оказалась живучей благодаря тому, что приносила не только моральное удовлетворение, но и физическое (телесное) удовольствие, поскольку тепло всегда было и приятно, и жизненно необходимо человеку, хотя бы изредка.

Таким образом, экстремальность и контрастность бани как воздушной процедуры стягивают в один узел совершенно различные вопросы технического, медицинского, социального и даже чувственного плана. Конечно же, экстремальность бань является скорее минусом, чем плюсом при обычном мытье, но любой недостаток можно превратить и в достоинство. Так или иначе, в последние десятилетия всё большую роль стали играть медицинские (физиотерапевтические) и социальные (досуговые и спортивно-состязательные) аспекты экстремальности. И именно на них всё больше основывается рекламная политика коммерческих банных фирм, проповедующая и пользу потения в банях, и полезность закаливания в банях, и увлекательность сауна-спорта, и даже сомнительную привлекательность общений в саунах, в том числе семейных.

Материальной основой современной концепции экстремальных и контрастных бань являются специальные (вовсе не обязательные для бань) особо жаркие комнаты (помещения) в составе бань, которые в России назывались по-разному: «горячая», «жаркая», потельная, потельня, сугревочная. В последние десятилетия жаркую комнату чаще всего называют парилкой (парильной, парной, паровой, пропарочной). Технический термин «пропарка» в промышленном жаргоне (фабрично-заводском, строительном, железнодорожном, флотском и т. п.) означает обработку изделия острым паром, например, шлангом из паровой магистрали. При этом изделие, во-первых, прогревается самим горячим паром как газом, во-вторых, нагревается и увлажняется за счёт конденсации пара, в-третьих, горячий конденсат осуществляет дальнейший прогрев глубинных зон изделия, а также намокание. Пропарка — это чисто водная процедура, осуществляемая на воздухе. В технике используется для оттаивания, замачивания, очистки и т. п. и может быть во многих случаях заменена на принципиально совсем иную (но близкую по достигаемому эффекту) процедуру обработки горячей водой из шланга. Точно так же в кухонном быту можно варить в воде, а можно варить и на пару. Паровые способы нагрева более древние, чем водные, поскольку для получения пара достаточно было плеснуть воду из ладоней на камни очага, а для получения горячей воды (тем более кипятка) уже требовалась ёмкость (хотя бы герметичное углубление с водой, но лучше, конечно, посуда). Пар являлся основой белых бань, в которых собственно и появились впервые специально создаваемые парилки. В последние десятилетия в России «парилками» стали называть и сухие горячие помещения (сухие сауны), и горячие водные ванны (в том числе и кальдарии, и деревянные бочки японской процедуры «фуро», и бассейны), и инфракрасные термокамеры, и горячие каменные платформы турецких бань, то есть любые объекты, в которых можно было экстремально прогреться. А сами такие «парилки» стали называть «банями» («саунами»), что окончательно запутало население и особенно иностранцев.

Вместе с тем, если откинуть усложняющие объективный анализ исторические и психологические аспекты, то можно вполне определённо установить, что экстремальность и контрастность неизбежно проистекают из самой технической сущности бани как водовоздушной процедуры. Приведём несколько соображений самого общего плана.

Во-первых, нагрев в любой бане, также как и любой другой нагрев тела в быту или предметов труда на производстве является динамическим процессом. При включении источника тепла происходит повышение температуры тела (или помещения) до определённого верхнего уровня, после чего источник тепла должен выключиться, тело остывает до определённого нижнего уровня температуры, после чего источник тепла включается вновь. Такая система нагрева называется термостатированием. В простейших банях включение источника тепла производилось входом человека в жаркое помещение, а выключение источника тепла осуществлялось выходом человека из бани на свежий воздух. В более продвинутых паровых банях можно было регулировать скорость нагрева поддачей воды на камни. Подобные подручные способы регулировки скорости нагрева и «охлаждения» широко используются в быту и поныне. Например, если становится холодно, человек одевает тёплую одежду или входит в тёплое помещение. А если становится жарко, то человек выходит из тёплого помещения и/или открывает окно, и/или снимает тёплую одежду, и/или включает вентилятор и т. п.

Качество термостатирования, оцениваемое величиной колебаний (отклонений) температур, определяется не только мощностью источника тепла, но и точностью замера температуры и быстродействием системы включения-выключения источника тепла. Причём, чем более чувствительна система управления, тем меньше может быть мощность источника. Действительно, чем больше величина отклонения, тем с большей скоростью система должна возвращаться назад к равновесию, так что желательно, чтобы мощность источника тоже управлялась в процессе отклонений температуры. Если бы человек мог чётко и безошибочно определить своё физическое состояние, мог бы быстро поминутно входить и выходить из жарко натопленной бани, то человек был бы качественно термостатированным. Но человек не может чётко и объективно определять, когда ему начинает становиться жарко или холодно. Даже в быту зачастую человек расстёгивает теплую одежду только тогда, когда уже явно вспотел, то есть явно перегрелся. При этом чем больше засалена кожа, тем более неточно оценивает человек своё состояние. Это объясняется тем, что рефлекторное выделение пота при перегреве тела должно было бы привести к немедленному охлаждению тела за счёт испарения пота, и организм неосознанно рассчитывает на это. Но сало на коже не даёт поту эффективно испаряться, и тело не охлаждается. И только тогда, когда пот потечёт под одеждой ручьями, человек сможет сообразить, что перегрелся.

Именно эти отклонения температуры (перегревы), неминуемые даже в обычном быту, а в банях, особенно паровых, очень существенные, воспринимаются как экстремальность, а колебания температуры — как контрастность теплового состояния тела.

Во-вторых, человек в бане раздевается, а это для человека означает, что для комфорта ему потребуется более тёплое помещение. Но даже если человек, раздевшись, чувствует отчётливый жар бани всем телом, то это вовсе не значит, что ему не станет холодно после смачивания кожи водой (даже горячей), поскольку при мокрой коже включаются дополнительные механизмы охлаждения за счёт испарения. Человек как живое существо не обладает природными способностями безошибочно предвидеть, будет ли ему при мытье в бане тепло или холодно, тем более с учётом своего реального физического состояния перед баней, в том числе с учётом того, переохлаждён ли он предварительно или перегрет. Поэтому вполне естественно стремление сделать баню на всякий случай пожарче, тем более, если она будет обслуживать потом поток людей. Если же экстремальный нагрев невозможен (например, в турецкой бане или в белой бане), человек предусматривает возможность добавочного нагрева (на каменном лежаке или поддачей пара).

Вообще говоря, человек получает наивысшее удовольствие не столько от высокой температуры, а от процесса нагрева тела тогда, когда оно недостаточно нагрето, а тем более переохлаждено. Причём наиболее приятен быстрый нагрев на грани переносимости (в том числе и в воде, когда ощущаются покалывания кожи, но ещё не наступает ломота в костях конечностей). Точно также, сильно разгорячённому человеку приятно немедленное интенсивное охлаждение, но в пределах комфортной переносимости, что приносит ему облегчение («как с плеч свалилось»). Можно привести и иную аналогию: человеку приятно наброситься на еду, когда очень голоден, причём именно наброситься, а не утолять голод мелкими растянутыми во времени порциями, хотя для здоровья, пожалуй, второй вариант был бы предпочтительным. Абсолютно такая же картина имеет место при утолении жажды. Поэтому для любительских бань, пожалуй, больше подходит быстрый нагрев, причём с перегревом.

Для мытных бань нужен быстрый нагрев с быстрым полным прекращением нагрева в момент достижения теплового комфорта. А вот для чинных представительских бань, где сама банная процедура не является главной, а служит лишь антуражем, больше подходит мягкий ленивый нагрев на тёплом камне хаммама. Ну и во всяком случае баня будущего (в первую очередь, мытная) должна чётко и оперативно управляться в части скорости нагрева и охлаждения человека без выхода из бани, чего не могли обеспечить древние типы бань.

Человек в бане, располагаясь на воздухе, имеет возможность быстро нагреваться, а затем быстро охлаждаться зачастую благодаря наличию одновременно нескольких взаимокомпенсирующих способов нагрева и охлаждения. Например, человек может нагреваться лучистым теплом и в то же время (или после) охлаждаться потоком прохладного воздуха. При выключении лучистого нагрева человек тут же начинает испытывать охлаждение. Уровень переносимости — это максимально выносимый уровень суммарного теплового потока (см. раздел 5.3), определяющий максимально выносимую скорость нагрева. Уровень переносимости как скоростей нагревания (охлаждения), так и величин перегреваний (охлаждений) у всех людей разный. Задачей закаливания организма является расширение переносимости методом тренировок, привыканий. Другое дело, захочет ли человек длительно испытывать удовольствие от постоянных смен тепла и холода: известно же, что удовольствие приедается. Удовольствие приносит наслаждение лишь при кратковременности действия. Так, один раз с удовольствием перегревшись на солнечном пляже, человек с удовольствием охлаждается в холодной (но в меру холодной) морской воде, затем переохладившись, с удовольствием вновь нагревается и перегревается и снова с удовольствием идёт купаться. Такая закалка доставляет удовольствие, но недолго — надоедает. Человек начинает предпочитать отдых под тентом. Так и в бане человеку доставляют удовольствие лишь первые заходы в парилку (на одно посещение бани), а если человек посещает баню регулярно, то чаще всего больше одного-двух заходов в парилку он не совершает.

В быту уже давно установлено, что наибольшей комфортностью для постоянного пребывания обладают именно термостатированные помещения. Помещения с экстремальными (контрастными) климатическими параметрами используются лишь эпизодически, например, как тепляки для согрева рабочих при работе на открытом воздухе, в том числе и на морозе. Очень большое число специальных исследований выполнено в Англии и Германии во время Второй мировой войны по отогреванию моряков, переохлаждённых в морской воде после гибели кораблей. Из всех методов, в том числе экстремальных и весьма экзотичных (отогрев в сухих и паровых банях, в тёплом песке, маслах и восках, телами людей, в том числе телами женщин, инфракрасным излучением, растираниями), наибольшую надёжность имели тёплые водяные ванны, причём термостатированные при нормальной температуре тела человека.

Экстремальность и контрастность бань в прошлом не была чем-то необычным. Наоборот, контрастность была наиболее типичным случаем в жизненной практике. Отопление домов открытыми очагами и печами (даже теплоёмкими) всегда приводило к экстремальности и контрастности и в жилых помещениях. Причём это было свойственно и массивным каменным зданиям. Так, даже в гигантских римских термах после ночной протопки стояла порой невыносимая жара за счёт пара от горячей воды (Марциал Марк Валерий, X, 48, ст. 3–4). Экстремальность и контрастность в современных зданиях официально нормируется в терминах теплоустойчивости ограждающих конструкций (СП23-101-2000). Теплоустойчивость — свойство помещения слабо изменять свою температуру под воздействием колебаний температуры наружного воздуха и под воздействием изменений теплоотдачи нагревательных приборов. Видимо, и в постоянно действующих банях наиболее разумным современным решением является принятая в городских банях практика термостатирования мыльных отделений, а экстремальность можно допускать лишь в специальных прогревочных помещениях (парилках), используемых эпизодически для первичного согревания.

Поскольку ни один знаток горячих русско-финских бань, ни один любитель горячих водных ванн японского типа, ни один физиотерапевт мира не смог до сих пор доказать пользу перегревов в банях, а мировая медицинская наука уже давно признала вредность перегревов в производственных условиях (с выдачей работникам горячих цехов спецпитания и предоставлением досрочных пенсий), то мы в этой книге воздержимся от дискуссий о пользе экстремальных условий, а будем говорить о комфортности и степени переносимости процедур. Будем считать, что при нагреве человека с какого-то момента наступает состояние теплового комфорта, продолжающееся вплоть до перегрева организма, сопровождающегося недомоганием, в том числе и за счёт ухудшения связывания кислорода кровью в лёгких, и за счёт повышения частоты пульса, и за счёт иных, в том числе неизвестных, факторов.

Рис 17. Типичные температуры частей тела человека до входа в баню а) и при выходе из бани б).

В-третьих, любой перегрев тела (факт экстремальности) означает неминуемость последующего охлаждения тела (факт контрастности). Перегревы тела могут быть весьма существенными (рис. 17), а значит, человек в этом случае может остывать на воздухе достаточно долго. Например, прогревшись в парилке, можно долго мыться с тепловым комфортом (с телесным наслажденим от охлаждения) даже в прохладной мыльной комнате. Чем сильнее прогрет человек, тем прохладней может быть мыльная комната. Но для того, чтобы всем людям в мыльной комнате было одинаково комфортно (и тем, кто был в парилке, и тем, кто там не был), более целесообразно устраивать охлаждающие устройства (бассейны, души с прохладной водой, террасы на свежем воздухе, снег, прорубь и т. п.) именно для тех, кто был в парилке. Всё это свидетельствует о том, что общепринятое понятие комфортных климатических условий для некоторых видов бань становится бессмысленным: надо говорить об условиях комфортного нагрева и комфортного охлаждения, поскольку человек то нагревается, то охлаждается, и в этой динамической игре и состоит суть бани. Отметим, что в этом случае наличие столь любимых охлаждающих устройств типа проруби существенно ослабляет причинно-следственную связь парения с мытьём: скорее всего сохраняются лишь физиотерапевтические последствия, в том числе в виде недомоганий.

Единственным строго доказанным научным банным фактом является то, что человеку с мокрой кожей холоднее, чем с сухой кожей (если возможно испарение с кожи). Только исходя из этого факта можно строить численную теорию бань. Применительно к вопросам экстремальности, этот факт означает, что человек в бане в сухом состоянии может экстремально перегреться, а потом во время мытья, смочив кожу водой, в той же бане сможет охлаждаться. Это очень интересное явление. С ним очень легко ознакомиться, направив в лицо поток сухого горячего воздуха от электрического воздухонагревательного вентилятора (фена). Сухому лицу в потоке горячего воздуха будет жарко, а мокрому — холодно. С этой инверсией понятий связано много недоразумений, хотя все знают, как легко простудиться в неимоверную, казалось бы, жару, но когда ветер на пляже или в машине обдувает мокрую или вспотевшую кожу. Точно также и в сухих саунах с высокой температурой воздуха (но с недостаточно высоким лучистым потоком) может стать холодно, если намочить кожу водой. По этой причине разработчики сухих саун рекомендуют после душа, прежде чем войти в сауну, тщательно высушить тело и волосы полотенцем (а вовсе не по причине возможных ожогов, как часто утверждается в популярной банной литературе). Остаётся только восхищаться меркантильным искусством финнов обходить стороной далеко не праздный вопрос воздействия сухой сауны именно на мокрое тело человека.

Наконец, в-четвёртых, необходимо учитывать контрастность (неоднородность) пространственного нагрева тела. В ваннах и под душем всё тело человека находится в контакте с водой одной и той же температуры, поэтому конечности нагреваются в первую очередь. В русских банях и саунах бывает так, что ноги вообще не прогреваются, а голова перегревается. Ясно, что подобная контрастность отнюдь не является достоинством процедуры.

В заключение, ещё раз перефразируя, уточним введённые постулаты:

— под баней как объектом (строительным сооружением) будем понимать такое тёплое помещение, в котором раздетому человеку не холодно с мокрой кожей;

— в помещений бани можно обмываться тёплой водой (мыться) комфортно (не замерзая) без погружения в тёплую воду всем телом;

— под банной процедурой будем понимать тёплую водную (именно водную) процедуру в условиях, когда раздетому человеку не холодно с мокрой кожей;

— в помещении бани могут располагаться какие угодно водоёмы (ванны, бассейны) и души (водопады), но для самой банной процедуры много воды просто не нужно: вполне достаточны минимальные количества воды лишь для смачивания кожи, может быть даже однократного;

— условия, в которых не холодно с мокрой кожей, могут создаваться любыми способами: с климатическим нагревом (воздухом и лучистым теплом), внеклиматическим нагревом (водой, камнем), физической нагрузкой, с предварительным нагревом тела или постоянным, растираниями (массажём), укутываниями и т. п.;

— условия, в которых не холодно с мокрой кожей, не имеют единого интернационального названия и названы нами баней условно (в русском понимании этого слова);

— общеевропейское понятие бани включает в себя абсолютно все виды водных процедур (купаний), но в русском языке понятие бани заужено и чётко отличается от понятий ванн и душа — это создаёт серьёзную методическую и терминологическую путаницу для иностранцев;

— бытующее деревенское понимание бань (как деревянных паровых изб с веником) слишком заужено — ещё в X веке русские и без веника, и без пара «творили мовь» в Константинопольских термах, а во времена царской России с удовольствием мылись в турецких отделениях русских городских бань непременно с бассейнами.

4. Климатические характеристики бани

Китайцы уважают пот от тяжкого труда в жарком поле, а финны — от крепкого пара в жаркой бане, Финны нагревают камни так, чтобы от них шёл пар, а китайцы так, чтобы из них выплавлялась медь.

«Одеждой» раздетого человека в бане является воздух. Как мы уже отмечали, неподвижный воздух имеет наивысшие (из всех «натуральных» материалов) теплоизолирующие свойства. Однако даже малейшие движения воздуха и/или лучистые теплопотоки, и/или процессы испарения и конденсации полностью «уничтожают» теплоизоляцию раздетого человека, как бы ещё раз «раздевают» его. Поэтому, чтобы раздетому человеку в бане было тепло, обстановка в бане должна иметь вполне определённые климатические (метеорологические) параметры.

Под метеорологическими (погодными) параметрами будем понимать текущее состояние атмосферы в бане в данный момент (температура, влажность, скорость перемещения воздуха), а также интенсивность теплового излучения от печи и ограждений. Совокупность возможных метеопараметров и особенности их изменения во времени (динамику) в данной конструкции бани назовём климатическими параметрами.

Но есть такие бани, где нагрев (или охлаждение) человека осуществляется не только воздухом и тепловым излучением, но и прикосновением твёрдых тел (камней, металлов, восков), воды, масел и т. п. Например, человек в турецкой бане прогревается на тёплой плите или прогревается погружением ног в ванночку с горячей водой. Такие бани будем называть внеклиматическими (см. раздел 9), поскольку роль метеорологических параметров может быть существенно снижена.

Для определённости и удобства будем условно считать, что метеорологические параметры и внеклиматические условия в бане должны обеспечить температуру мокрой кожи 40 °C. Это гарантирует неуклонное повышение температуры тела, и человеку в бане не холодно. Конечно, можно было бы принять температуру кожи человека в бане равной 37 °C, что соответствует начальным моментам пребывания в бане, но это никак не изменяет общей картины явлений.

4.1. Понятие влажного термометра

Оценить климатическую обстановку нам поможет простейший прибор — обычный стеклянный капиллярный термометр. Поместим термометр в баню с температурой 40 °C. Показание термометра составит, естественно, 40 °C. Примем, что этот термометр имитирует тело человека.

Теперь смочим резервуар термометра водой с температурой 40 °C. Казалось бы, ничего не должно случиться. Но к нашему удивлению показания термометра начнут снижаться. Значит и мокрое тело человека должно охлаждаться. Действительно, если вы разденетесь в натопленной жилой комнате, то холода вы не почувствуете. Но стоит только смочить кожу водой (даже тёплой), вы наверняка тотчас отчётливо почувствуете охлаждение смоченного участка тела. Этот факт является определяющим для правильного понимания климатических особенностей бань — в банях должно быть тепло не только с сухой, но и с мокрой кожей.

Таким образом, смачивая резервуар капиллярного термометра водой и снимая его показания, мы можем получить сведения о характере ощущений при смачивании кожи человека водой. Показания же сухого термометра характеризуют ощущения сухого человека.

Термометр со смоченным резервуаром уже давно с успехом используется в метеорологии и называется влажным (смоченным) термометром. Он конструктивно представляет собой обычный термометр, резервуар которого обмотан ватным тампоном (хлопчатобумажным фитилём), смоченным водой (рис. 18). Влажный термометр показывает, к какой температуре будет стремиться мокрое (влажное, смоченное, вспотевшее) тело человека в бане. Сухой термометр показывает истинную температуру воздуха в бане.

Рис. 18. Принцип устройства психрометра. 1 — капиллярный термометр (сухой), 2 — капиллярный термометр (влажный), 3 — резервуар термометра, 4 — фитиль из батиста, 5 — сосуд с водой, 6 — экраны для защиты от лучистого нагрева.

На рисунке 19 приведена широко известная в метеорологии так называемая психрометрическая кривая, рассчитанная для температуры воздуха 40 °C по сухому термометру. Видно, что чем ниже относительная влажность воздуха (измеряемая гигрометром), тем ниже показания влажного термометра, тем более прохладно чувствует себя человек при одной и той же температуре воздуха.

Причина этого давно известна. Если на поверхности любого (живого или неживого) тела имеется вода (влага), то она, испаряясь, приводит к охлаждению предмета. Это охлаждение вызвано тем, что испарение воды требует больших затрат тепла 539 кал/г (2250 кДж/кг), называемых скрытой теплотой испарения. Но если испарение воды с поверхности предмета невозможно (например, если воды на предмете вообще нет или эта вода находится под слоем жира (масла, сала) или если относительная влажность изотермического с предметом воздуха равна 100 %, и воздух просто физически не может больше принять в себя воду), то и охлаждение предмета не происходит. То есть человек своими органами чувств (кожными терморецепторами) способен правильно оценить температуру воздуха лишь тогда, когда его кожа сухая и/или засалена и/или когда воздух не способен принять испаряющийся пот (влагу), и в силу этого испарение невозможно. Так и термометр показывает истинную температуру воздуха лишь в двух случаях: либо если он сухой, либо если воздух до предела насыщен водой и имеет поэтому относительную влажность 100 % (рис. 19).

Рис. 19. Зависимость показаний влажного (смоченного) термометра от относительной влажности воздуха (психрометрическая кривая) при температуре Тс — 4 °C

О чём говорит любителю бани психрометрическая кривая? Предположим, вы входите сухим в турецкую баню, нагретую до температуры 40 °C. При этом под турецкой баней будем понимать замкнутый сосуд (каменный, деревянный, металлический, пластиковый), дно, стенки и крышка которого всюду нагреты до одной и той же температуры, в данном случае до 40 °C. Воздух, естественно, тоже нагрет до 40 °C. Поскольку у вас кожа сухая, вы начинаете нагреваться до 40 °C (как и сухой термометр). Становится жарко. Протираете себя мокрой, нагретой до 40 °C тряпкой и неожиданно отчётливо чувствуете, что баня, только что бывшая тёплой, становится неимоверно холодной. Смотрите на гигрометр — он показывает относительную влажность 50 %. Ну что ж, ясно, ведь согласно психрометрической кривой ваше мокрое (смоченное, влажное) тело стремится к температуре 30 °C. Значит надо повышать температуру, чтобы не закоченеть. Но есть и другой путь. Плеснём воду на пол турецкой бани. Вода начинает испаряться, влажность воздуха повышается и при достижении относительной влажности воздуха 94 % ваше влажное тело нагревается до 39 °C, а при достижении относительной влажности воздуха 100 % — до 40 °C. Вновь становится жарко, хотя температура по показаниям сухого термометра как была равна 40 °C, так и осталась.

Так что же, достаточна ли температура 40 °C для бани? Почему то жарко, то холодно? Ответ ясен — говорить о температуре бани без указания влажности воздуха бессмысленно точно так же, как в обычной метеорологии. Если вы приземляетесь в Гаване, и вам говорят, что температура воздуха за бортом 40 °C при влажности 90 %, то значит вам придётся выходить в душное пекло. Но если вы приземляетесь в Ашхабаде, и вам говорят, что за бортом 40 °C при влажности 10 %, то вы можете даже не снимать пиджак, а на ветерке в тени даже почувствовать «прохладу». Важным фактором является состояние кожи — с сухой кожей вам в сухом горячем воздухе может стать жарко, а вот с мокрой кожей может стать даже холодно. Отметим, что в дальнейшем, говоря о мокрой коже, мы будем иметь в виду специально (искусственно) намоченную водой кожу. Так что для правильных заключений о банной метеообстановке человек должен быть обязательно в неразгорячённом состоянии и должен сопоставить свои ощущения как при сухой, так и при специально намоченной водой (а не просто потной) коже. Это объясняется тем, что пот обычно хуже испаряется (чем обычная вода на коже), поскольку при малых содержаниях пот находится в порах кожи, а при больших содержаниях (в виде капель на коже) пот может быть покрыт маслянистой плёнкой, и, кроме того, содержать много солей, повышающих температуру кипения воды. К тому же потный человек неминуемо находится в разгорячённом состоянии, при котором субъективные оценки тепла и холода условны.

Рис. 20. термодинамическая I — d - диаграмма влажного воздуха, рассчитанная для нормального барометрического давления р=1 атм. По вертикальной оси температура воздуха Тс (в градусах Цельсия по сухому термометру). По горизональной оси — абсолютная влажность воздуха d (количество водяных паров в килограммах на один кубический метр воздуха). Кривые — зависимости d от Тс для разных значений относительной влажности воздуха ф в процентах. Прямые — линии постоянства энтальпии (теплосодержания) влажного воздуха I = const для значений 40, 80 и 120кДж/кг. Порядок определения показания влажного термометра Тв: из точки с определёнными Тс и d проводим наклонную стрелу вдоль линии I = const до пересечения с кривой, соответствующей ф = 100 %; считываем показание Тв, соответствующее точке пересечения. Порядок определения точки росы Тр: из точки с определёнными Тс и d проводим вертикальную стрелу вдоль линии d = const до пересечения с кривой, соответствующей ф =100 %; считываем показание Тр, соответствующее точке пересечения.

В метеорологии понятие влажного термометра считается основополагающим. Совокупность показаний сухого и влажного термометров, составляющих психрометр (рис. 18), однозначно определяет относительную влажность. Относительная влажность может быть измерена независимо прибором гигрометром, а затем по показаниям сухого термометра и гигрометра может быть рассчитано значение показания влажного термометра. Для специалистов напомним для справки универсальную диаграмму влажного воздуха (рис. 20), детальный вид которой можно найти в любой книге по климатологии. Из этой диаграммы, зная любые два значения из шести показателей (температура сухого термометра Тс, температура влажного термометра Тв, температура точки росы Тр, относительная влажность ф, абсолютная влажность с1, энтальпия воздуха I), можно определить и остальные.

Совершенно ясно, что не только относительная влажность воздуха влияет на показания влажного термометра. Например, если обдувать сухим воздухом влажный термометр, то скорость испарения увеличится, и показания термометра ещё более снизятся. Поэтому в климатологии (являющейся теоретической базой физиотерапии в медицине и кондиционирования воздуха в строительстве) учитываются факторы движения воздуха. На рис. 21 приведены зависимости кажущейся («эквивалентно-эффективной») температуры воздуха от влажности и скорости движения воздуха (A.B. Яковенко, Вопросы курортологии, № 4, 1969 г., стр. 356–363). Отметим, что эти зависимости объясняют инверсию ощущений человека при низких температурах в зоне А, когда сухой воздух ощущается как более «тёплый». Нас же интересует высокотемпературная зона В, отвечающая банным условиям, и также имеющая инверсию, о которой и пойдёт речь в следующих разделах.

Рис. 21. Диаграммы для определения эквивалентно-эффективной (кажущейся) температуры воздуха Тэ по показаниям сухого Тс и влажного Тв термометров при различных скоростях движения воздуха V: а — для одетого человека, б — для раздетого человека. Для определения Тэ находим на осях значения показаний сухого и влажного термометров, соединяем их прямой, на пересечении прямой с кривой, соответствующей действующему значению скорости ветра, считываем значение Тэ. Зона комфорта Тэ = 17–22 °C. А — внедомовая зона, Б — бытовая зона, В — банная зона.

Также ясно, что если термометр находится в зоне лучистых потоков, то его показания увеличиваются. Всем известно, что показания термометра «на солнце» выше, чем в «тени». В быту поэтому говорят, что температура воздуха «на солнце» больше, чем в «тени». Это, конечно, не правильно. Температура воздуха «на солнце» не может заметно отличаться от температуры воздуха в «тени» вследствие наличия движения воздушных масс (под действием конвекции, ветра). За счёт лучистых потоков нагревается не воздух, а корпус термометра, в том числе и резервуар расширяющейся жидкости. Так что, как и прежде, термометр измеряет не температуру воздуха, а температуру самого себя. При этом, чем «черней» корпус термометра, тем выше его показания, поскольку чёрные предметы сильней поглощают тепловое излучение (то есть меньше отражают), а потому и сильней нагреваются. Тепловое излучение исходит от окружающих нагретых поверхностей, интенсивность этого излучения быстро увеличивается с ростом температуры излучающих поверхностей (см. раздел 4.6). На рис. 22 приведена характерная качественная зависимость показаний сухого термометра (так называемой «радиационно-эффективной» температуры), используемая во многих книгах по климатологии (см., например, В.И. Полушкин и др., Отопление, вентиляция и кондиционирование, СПб.: Профессия, 2001 г.). Таким образом, банные климатические условия в принципе могут быть получены при низких температурах воздуха, но высоких температурах стен. Однако и в этом случае ощущения человека с мокрой кожей характеризуются показаниями влажного термометра, которые формируются сложным образом, то есть и нагревом термометра лучистым потоком, и охлаждением его за счёт испарения воды с поверхности резервуара, в том числе и с учётом движения воздуха.

Рис. 22. Значения радиационно-эффективной температуры ТRЭ при различных температурах неподвижного воздуха Тс и различных средних значениях температуры поверхности стен (потолка, пола).

Отметим, что в популярной литературе встречаются ошибочные мнения, что увлажнение воздуха в банях приводит к существенному повышению теплоёмкости и теплопроводности воздуха, и именно поэтому тепловой поток на тело человека при поддачах в бане возрастает. На самом деле теплоёмкости и теплопроводности воздуха и водяных паров (как газов без учёта явлений конденсации пара) близки:

Ясно, что при удельном массовом содержании водяных паров в воздухе на уровне 5 % (эта цифра отвечает хомотермальной влажности воздуха 0,05 кг/м^3), свойства влажного воздуха будут практически неотличимы от свойств сухого. Так что, главным фактором в тепловом балансе человека в бане являются потери на испарение воды с кожи. В то же время неверны и «медицинские» заключения, что на испарение воды с кожи человек тратит так много тепла, что «теряет калории» и худеет, «сжигая» жировые запасы. В действительности же, мокрый человек, как и мокрый термометр, вовсе не «сжигает» жир и не тратит калорий. Это вода на коже испаряется и вследствие чего охлаждается, а охлаждённая вода охлаждает и кожу. Так что человек может терять вес лишь за счёт выделения пота, причём сам процесс выделения пота практически не требует затрат калорий. Действительно, сколько ни смачивай кожу водой, жировые запасы в организме не снизятся (разве что человеку станет холодно и он ознобом начнёт тратить калории на судорожные сокращения мышц).

4.2. Абсолютная и относительная влажность

В предыдущем разделе мы использовали ряд физических терминов. Ввиду их большой важности вспомним школьный курс физики и поясним, что же такое влажность воздуха, точка росы и как их измерить.

Первичным объективным физическим параметром является абсолютная (фактическая) влажность воздуха — массовая концентрация (содержание) газообразной воды (испарённой воды, водяных паров) в воздухе, например, количество килограммов воды, испарённом в одном кубическом метре воздуха (точнее, в одном кубическом метре пространства). Если водяного пара в воздухе мало, то воздух сухой, если много — влажный. Но что значит много? Например, 0,1 кг водяного пара в одном кубическом метре воздуха — это много? И не много, и не мало, просто именно столько и ничего больше. Но если спросить, много ли — 0,1 кг водяного пара в одном кубическом метре воздуха при температуре 40 °C, то можно определённо сказать, что очень много, так много, что никогда не бывает.

Дело в том, что сколь угодно много испарить воды не удаётся, поскольку в обычных банных условиях вода всё же является жидкостью, и лишь очень незначительная часть её молекул вылетает из жидкой фазы через поверхность раздела в газовую фазу. Поясним это на примере того же условного макета турецкой бани — модельного сосуда («кастрюли»), дно (пол), стенки и крышка (потолок) которого имеют одну и ту же температуру. В технике такой изотермический сосуд называется термостатом (духовкой).

Нальём на дно модельного сосуда (на пол бани) воду и, изменяя температуру, измерим абсолютную влажность воздуха при различных температурах. Окажется, что при подъёме температуры абсолютная влажность воздуха быстро повышается, а при снижении температуры — быстро снижается (рис. 23). Это является результатом того, что с ростом температуры быстро (экспоненциально) растёт число молекул воды с энергией, достаточной для преодоления энергетического барьера фазового перехода. Рост числа газифицирующихся («испаряющихся») молекул приводит к увеличению количества (накоплению) молекул воды в воздухе (к росту количества водяных паров), что приводит в свою очередь к увеличению числа молекул воды, вновь «влетающих» в воду (ожижающихся). Когда скорость газификации воды сравнивается со скоростью ожижения водяных паров, наступает равновесие, которое и описывается кривой на рис. 23. Важно при этом иметь в виду, что в состоянии равновесия, когда кажется, что в бане ничего не происходит, ничего не испаряется и ничего не конденсируется, на самом деле в действительности газифицируются (и тут же ожижаются) тонны воды (и водяного пара соответственно). Однако в дальнейшем мы будем считать испарением именно результирующий эффект — превышение скорости газификации над скоростью ожижения, когда количество воды реально уменьшается, а количество водяных паров реально увеличивается. Если же скорость ожижения превышает скорость газификации, то такой процесс будем называть конденсацией.

Значения равновесной абсолютной влажности воздуха называются плотностью насыщенного пара воды и являются максимально возможными абсолютными влажностями воздуха при заданной температуре. При повышении температуры вода начинает испаряться (превращаться в газ), стремясь к повышенному значению плотности насыщенного пара. При снижении температуры происходит конденсация водяных паров либо на охлаждающихся стенках в виде мелких капель росы (затем сливающихся в крупные капли и стекающих в виде ручейков), либо в объеме охлаждающегося воздуха в виде мелких капель тумана размером менее 1 мкм (в том числе и в форме «клубов пара»).

Рис. 23. Абсолютная влажность воздуха do над водой в равновесных условиях (плотность насыщенного пара) и соответствующее давление насыщенного пара ро при различных температурах. Пунктирные стрелки — определение точки росы Тр для произвольного значения абсолютной влажности d.

Так, при температуре 40 °C равновесная абсолютная влажность воздуха над водой в изотермических условиях (плотность насыщенного пара) составляет 0,05 кг/м^3. И наоборот, для абсолютной влажности 0,05 кг/м^3температура 40 °C называется точкой росы, поскольку при этой абсолютной влажности и при этой температуре начинает появляться роса (при снижении температуры). С росой знакомы все по запотевшим стёклам и зеркалам в ванных комнатах. Абсолютная влажность воздуха однозначно определяет (по графику на рис. 23) точку росы воздуха и наоборот. Отметим, что точке росы 37 °C, равной нормальной температуре тела человека, соответствует абсолютная влажность воздуха 0,04 кг/м^3.

Теперь рассмотрим случай, когда условие термодинамического равновесия нарушено. Например, вначале модельный сосуд вместе с находящейся в нём водой и воздухом был нагрет до 40 °C, а затем предположим чисто гипотетически, что температура стен, воды и воздуха вдруг резко поднялась до 70 °C. Вначале имеем абсолютную влажность воздуха 0,05 кг/м^3, соответствующую плотности насыщенного пара при 40 °C. После подъёма температуры воздуха до 70 °C абсолютная влажность воздуха должна постепенно подняться до нового значения плотности насыщенного пара 0,20 кг/м^3за счёт испарения добавочного количества воды. И на всём протяжении испарения абсолютная влажность воздуха будет ниже 0,20 кг/м^3, но будет повышаться и стремиться к значению 0,20 кг/м^3, которое рано или поздно установится при 70 °C.

Подобные неравновесные режимы перехода воздуха из одного состояния в другое описываются с помощью понятия относительной влажности, значение которой является расчётным и равно отношению текущей абсолютной влажности к плотности насыщенного пара при текущей температуре воздуха. Таким образом, вначале мы имеет относительную влажность 100 % при 40 °C. Затем, при резком подъеме температуры воздуха до 70 °C, относительная влажность воздуха резко скачком снизилась до 25 %, после чего за счёт испарения вновь стала подниматься до 100 %. Поскольку понятие плотности насыщенного пара бессмысленно без указания температуры, то и понятие относительной влажности тоже бессмысленно без указания температуры. Так, абсолютная влажность воздуха 0,05 кг/м^3 соответствует относительной влажности воздуха 100 % при температуре воздуха 40 °C и 25 % при температуре воздуха 70 °C. Абсолютная же влажность воздуха является величиной чисто массовой и не требует привязки к какой-либо температуре.

Если относительная влажность воздуха равна нулю, то водяных паров в воздухе совсем нет (абсолютно сухой воздух). Если относительная влажность воздуха равна 100 %, то воздух максимально влажен, абсолютная влажность воздуха равна плотности насыщенного пара. Если относительная влажность воздуха равна, например, 30 %, то это означает, что в воздухе испарено лишь 30 % того количества воды, которое в принципе можно испарить в воздухе при этой температуре, но пока не испарено (или пока не может быть испарено по причине отсутствия жидкой воды). Иными словами, численное значение относительной влажности воздуха указывает, может ли ещё испаряться вода и сколько её может испариться, то есть относительная влажность воздуха фактически характеризует потенциальную влагоёмкость воздуха. Подчеркнём, что термин «относительная» соотносит массу воды в воздухе не к массе воздуха, а к максимально возможному массовому содержанию водяных паров в воздухе.

Но что будет, если в сосуде не будет единой температуры? Например, дно (пол) будет иметь температуру 70 °C, а крышка (потолок) — всего 40 °C. Тогда единое понятие плотности насыщенного пара и относительной влажности ввести не удаётся. У дна сосуда абсолютная влажность воздуха стремится подняться до 0,20 кг/м^3, а у потолка снизиться до 0,05 кг/м^3. При этом вода на дне будет испаряться, а на потолке будут конденсироваться водяные пары и стекать затем в виде конденсата вниз, в частности на дно сосуда. Такой неравновесный процесс (но, может быть, вполне устойчивый во времени, то есть стационарный) называется в промышленности перегонкой. Этот процесс характерен для реальных турецких бань, в которых постоянно конденсируется роса на холодном потолке. Поэтому в турецких банях в обязательном порядке делают сводчатые потолки с желобами (канавками) для стока конденсата.

Неравновесность может иметь место и во многих иных (а практически во всех реальных) случаях, в частности, при равенстве всех температур, но при нехватке воды. Так, если в процессе испарения вода на дне сосуда исчезает (испаряется), то далее испаряться будет нечему, и абсолютная влажность зафиксируется на одном уровне. Ясно, что достичь относительной влажности воздуха 100 % в этом случае при повышенных температурах не удаётся, что является полезным фактором, в частности для получения сухой сауны или лёгкого пара в русской бане. Но если мы начнём снижать температуру, то при определённой пониженной температуре, называемой точкой росы, на стенках сосуда вновь появится вода в виде конденсата. В точке росы относительная влажность воздуха всегда равна 100 % (по самому определению точки росы).

На принципе появления конденсата при снижении температуры воздуха создан широко известный в промышленности прибор для определения точки росы в газах. В стеклянной камере, через которую пропускают с низкой скоростью исследуемый газ, монтируют полированную металлическую поверхность, которую медленно охлаждают (рис. 24). В момент появления росы (запотевания) измеряют температуру поверхности. Эта температура и принимается за точку росы. Точное определение момента появления росы возможно только при помощи микроскопа, поскольку капли росы в первичный момент очень малы. Охлаждение поверхности производят отбором тепла жидким теплоносителем или любым иным способом. Температуру поверхности, на которую выпадает роса, измеряют любым термометром, предпочтительно термопарным. Принцип действия прибора становится ясным, если «дыхнуть» на холодное зеркало, особенно принесённое с холода в тёплое помещение — по мере нагрева зеркала запотевание неуклонно снижается, а потом прекращается вовсе.

Всё это означает, что при температурах выше точки росы поверхность всегда сухая, а если воду всё же специально налить, то она непременно испарится, поверхность высохнет. А при температуре ниже точки росы поверхность всегда мокрая, а если поверхность всё же искусственно высушить (вытереть), то вода на ней тотчас возникнет «сама собой» в том смысле, что высадится из воздуха в виде росы (конденсата).

Рис. 24. Принцип устройства прибора для точного определения точки росы в газе. 1 — полированная металлическая поверхность для наблюдения факта появления капель росы, 2 — металлический корпус, 3 — стекло, 4 — вход и выход потока газа, 5 — микроскоп, 6 — лампа подсветки, 7 — термометр термопарный со спаем термопары, установленной в непосредственной близости к полированной поверхности, 8 — стакан с охлаждёной жидкостью (например, водоспиртовой сместью с твёрдой углекислотой — сухим льдом), 9 — подъёмник стакана.

Совершенно иная ситуация возникает в том случае, если поверхность является пористой (деревянной, керамической, цементно-песчаной, волокнистой и т. п.). Пористые материалы характерны тем, что имеют пустоты, причём пустоты имеют вид каналов с малым поперечным размером (диаметром) вплоть до 1 мкм и даже меньше. Жидкость в таких каналах (капиллярах, порах) ведёт себя иначе, чем на непористой поверхности или в каналах с большим поперечным размером. В случае, если поверхность каналов смачивается водой, то вода с поверхности впитывается вглубь материала и испарить её потом, как все знают, будет трудно. А если поверхность каналов водой не смачивается, то вода вглубь материала не впитывается, а если её даже специально «впрыснуть» вглубь материала (например, шприцем), то она всё равно вытеснится (выпарится) наружу. Это происходит потому что в смачивающихся капиллярах образуется вогнутый мениск поверхности жидкости, и силы поверхностного натяжения втягивают жидкость в капилляр (рис. 25). Чем тоньше капилляры, тем сильней впитывается жидкость, причём высота подъёма столба жидкости в капилляре за счёт сил поверхностного натяжения может составлять десятки метров. Поэтому впитывающаяся жидкость постепенно распределяется по всему объёму пористого материала, что и используется деревьями для доставки питающих растворов из корней в листья кроны.

Рис. 25. Иллюстрация свойств пористого материала, представленного в виде совокупности каналов (капилляров, пор) разного поперечного размера d (диаметра). 1 — подложка непористая, 2 — вода, разлитая на подложке, 3 — капилляры пористого материала, всасывающие за счёт поверхностного натяжения F воду с подложки на тем большую высоту, чем тоньше капилляр (условный поперечный размер «канала» d0 для воды вне капилляра равен бесконечности). Чем тоньше капилляр, тем меньше в нём равновесное значение давления паров воды (равновесная абсолютная влажность воздуха, плотность насыщенного пара), вследствие чего пары воды, образующиеся у поверхности воды на подложке, конденсируются на поверхности воды в капилляре (движение паров показано штрих-пунктирной стрелкой 4 — это явление увлажнения пористого материала парами воды из воздуха называется гигроскопичностью.

Пористые материалы имеют ещё одну важную особенность, обусловленную тем, что плотность насыщенного пара над вогнутой поверхностью воды меньше, чем над ровной плоской поверхностью воды, то есть меньше значений, указанных на рис. 23. Это вызвано тем, что молекулы воды из паровой фазы чаще влетают в компактную (жидкую) воду при вогнутом мениске (поскольку в большей степени «окружены» поверхностью компактной воды), и воздух обедняется водяным паром. Всё это приводит к тому, что вода с плоской поверхности испаряется и конденсируется внутри пористого материала в капиллярах со смачивающимися стенками. Такое свойство пористого материала увлажняться за счёт влажного воздуха называется гигроскопичностью. Ясно, что рано или поздно вся вода с непористых поверхностей «переконденсируется» в капилляры пористого материала. Это значит, что если непористые материалы сухие, то это вовсе не означает, что и пористые материалы в этих условиях тоже сухие.

Таким образом, даже при низкой влажности воздуха (например, при относительной влажности 20 %) пористые материалы могут быть увлажнены (даже при температуре 100 °C). Так, древесина является пористой, поэтому при хранении на складе никак не может стать абсолютно сухой, сколько бы времени её не сушили, а может быть только «воздушно-сухой». Для получения абсолютно сухой древесины её необходимо нагреть до как можно более высоких температур (120–150 °C и выше) при относительной влажности воздуха как можно более низкой (0,1 % и ниже).

Воздушно-сухая влажность древесины определяется не абсолютной влажностью воздуха, а относительной влажностью воздуха при заданной температуре. Подобная зависимость характерна не только для древесины, но и для кирпича, штукатурки, волокон (асбест, шерсть и т. п.). Способность пористых материалов поглощать воду из воздуха называется способностью «дышать». Способность «дышать» эквивалентна гигроскопичности. Это явление будет рассмотрено более подробно в разделе 7.8.

Некоторые органические пористые материалы (волокона) способны удлиняться в зависимости от собственной влажности. Например, можно подвесить на обычной шерстяной нитке грузик и, увлажняя нить, убедиться, что нитка удлинилась, а потом по мере высушивания вновь будет укорачиваться. Это даёт возможность, измеряя длину нити, определить влажность нити. А так как влажность нити определяется относительной влажностью воздуха, то по длине нити можно определить и относительную влажность воздуха (правда, ориентировочно, с некоторой погрешностью, увеличивающейся с повышением влажности воздуха). На этом принципе работают бытовые гигрометры (приборы для определения относительной влажности воздуха), в том числе и банные (рис. 26).

Рис. 26. Принцип устройства гигрометра. 1 — гигроскопическая нить, растягивающаяся при увлажнении (из натурального или искусственного материала), неподвижно закреплённая с двух концов на корпусе прибора, 2 — проволочная тяга регулируемой длины для калибровки прибора, 3 — ось вращения показывающей стрелки прибора, 4 — рычаг стрелки, 5 — натяжная пружина, 6 — стрелка, 7 — шкала.

При высыхании укорачиваются и волокна древесины. Этим объясняются эффекты изменения формы веток растений и коробление пиломатериалов при сушке. На гигроскопичности древесины основаны многочисленные конструкции самодельных деревенских гигрометров (рис. 27 и 28).

Таким образом, вогнутые поверхности воды в смачивающихся капиллярах определяют специфические свойства пористых материалов (в частности, гигроскопичность и изменение механических свойств). Не меньшую роль играют и выпуклые поверхности воды (на несмачи-вающихся плоских поверхностях подложек и в несмачивающихся капиллярах), над которыми давление насыщенных паров воды больше, чем над плоскими и вогнутыми поверхностями воды. Это означает, что несмачивающиеся материалы являются более «сухими», чем смачивающиеся: вода испаряется с несмачивающихся материалов и затем образовавшиеся пары конденсируются на смачивающихся. На этом основано действие водоотталкивающих пропиток древесины, не допускающих не только проникновения жидкой воды в поры, но и конденсацию паров воды внутри древесины. Выпуклостью капель воды в воздухе объясняется лёгкое испарение тумана, а также затруднительность (по сравнению с росой) его образования при переохлаждении влажных газов (в частности, в банях, в облаках, в тучах и т. п.).

Рис. 27. Простейший самодельный гигрометр из высушенной и ошкуренной деревянной ветки. 1 — основной побег, обрезанный с двух сторон и прикреплённый к стене (расположенной в плоскости листа), 2 — вторичный боковой побег толщиной 3–6 мм и длиной 40–60 см, 3 — шкала, нанесённая на стене и построенная по градуированному аттестованному гигрометру (или по метеосводкам данной местности). При низкой относительной влажности древесина побега высыхает, продольное древесное волокно 4 укорачивается и оттягивает боковой побег от основного.

Рис. 28. Простейший самодельный гигрометр, основанный на увеличении массы увлажняющейся древесины при высоких относительных влажностях воздуха. 1 — коромысло (весы), 2 — нить подвески, 3 — груз из негигроскопичного материала (например, металла), 4 — груз из гигроскопичной древесины (тонкий кругляк из поперёк распиленной рыхлой лёгкой древесины типа липы или сетка с опилками и стружками). При повышении относительной влажности воздуха древесина увлажняется и увеличивается в весе, что приводит к наклону коромысла в сторону гигроскопичного груза.

В заключение отметим особенности бытовых понятий и профессиональных терминов, связанных с влажными газами. Очень многие любители бань до сих пор уверены, что каменки русских бань «выдают» при «взрывных» поддачах отнюдь не какие-то там пары воды, а газовзвесь (пыль) мелких частиц горячей воды, причём самые микроскопические частицы горячей воды и есть тот самый «лёгкий пар». Поэтому сторонникам этой красивой бытовой теории приходится мучительно метаться между явной целесообразностью «турецкой» поддачи на большие, но умеренно горячие поверхности пола (дающей по этой теории, вроде бы самый «лёгкий» пар) и «полезностью» русской поддачи на относительно малые поверхности раскалённых камней. В соответствии с этой теорией и клубы «белого» пара из чайника представляются первичным актом «испарения» воды в чайнике. Затем эти крупные частицы «белого» пара «испаряются» (якобы диссоциируют) вновь уже с образованием микроскопических невидимых глазом частиц воды. Ясно, что все эти соображения являются следствием незнания молекулярной теории веществ, а отсюда и неспособности представить себе конденсированную воду в виде совокупности взаимопритягивающихся молекул, из которой, преодолевая барьер, могут вылетать в воздух отдельные наиболее энергичные молекулы воды (способные разорвать «узы» взаимного притяжения), как раз и образующие пар в виде газа.

В этой книге мы не имеем возможности обсуждать многочисленные бытовые (зачастую очень хитроумные, но дремучие) представления, столь характерные именно для бань. Эта книга предусматривает знакомство с физикой хотя бы на уровне школьной программы. Мы чётко отличаем компактную, жидкую воду, налитую в сосуд, от диспергированной (раздробленной) жидкой воды в виде крупных капель и брызг и/или в виде мелких капель — аэрозолей (медленно опускающихся в воздухе) и/или в виде ультрамелких капель-тумана и дымки (практически не опускающихся в воздухе). Водяной же пар (водяные пары) — это не вода и не жидкость (пусть даже мелко раздробленная), а газ, это отдельные молекулы воды в пространстве, причём эти молекулы воды настолько далеки друг от друга, что практически не притягиваются друг другу (но иногда взаимодействуют в результате соударений и из-за этого способны постоянно объединяться — конденсироваться при низких скоростях столкновений молекул). Молекулы воды (в виде водяного пара в бане) всегда находятся в среде молекул воздуха, образуя особый газ — влажный воздух, то есть смесь воздуха с водяным паром (смесь молекул воды, азота, кислорода, аргона и других компонентов, составляющих воздух). И если этот влажный воздух является горячим, то его в банях называют «паром». Диссоциированными же парами воды называются диссоциированные молекулы воды Н_2О —> ОН + Н, образующиеся при температуре выше 2000 °C. При ещё более высоких температурах свыше 5000 °C образуются различные ионизированные пары воды Н_2О —> ОН-+ Н+ = ОН-+Н_3О+ =ОН + Н+ + е. Ионизация может происходить и при низких температурах паров, но при электронных или ионных облучениях, например, в тлеющем или коронных электрических разрядах в воздухе.

Пары воды, как и любой газ (или любой пар, например, испаряющегося бензина), невидимы, а туман, являясь не газом, а мелкими капельками воды, рассеивает свет и видим в виде белого «дыма». Каждый день мы можем наблюдать, как из чайника или из-под крышки кастрюли выходит пар воды, охлаждающийся в воздухе. При выходе из чайника он, сначала невидимый (в виде газа), постепенно охлаждаясь в носике чайника, начинает конденсироваться и превращаться в струи тумана («клубы пара»). Затем капельки тумана смешиваются с воздухом и, если он достаточно сухой (то есть способен принять влагу), вновь испаряются и «пропадают». В банном быту под паром обычно правильно понимают именно невидимые пары воды в воздухе, в том числе паром называют сам горячий влажный воздух в бане: «в бане горячий пар» или «в бане холодный пар». Туман в бане в виде «клубов пара» является нежелательным явлением. Туман образуется при залповом проникновении холодного воздуха через раскрывающиеся двери во влажную баню, а также при поддачах на недостаточно прогретые камни при низких температурах воздуха в бане (точно так же, как туман образуется при выходе пара из чайника). В любом случае образование тумана можно предотвратить повышением температуры пара, а также повышением температуры и снижением влажности воздуха, в который поступает пар (см. раздел 7.5). Если в бане виден туман, то говорят, что пар в бане «сырой» (см. раздел 7.6). Если при входе в баню лицо чувствует влагу (потеет) и очки запотевают, то говорят, что пар «влажный», а если лицо не ощущает влагу — пар «сухой». Конечно же сам водяной пар (как газ) сухим, сырым или влажным быть не может, правильней было бы говорить сухой, сырой или влажный воздух. В профессиональном жаргоне сантехников зачастую применяют технические термины «мокрый» или «влажный» пар, когда хотят пояснить, что в магистральном паропроводе (например, подающем пар непосредственно в парилку городской бани) имеется конденсированная вода (в том числе в виде тумана). Термины «сухой», «перегретый» или «острый» пар используются тогда, когда труба магистрального паропровода внутри сухая, а пар внутри трубы не содержит тумана. Таким образом, терминология бывает совершенно разной, так что порой требуются дополнительные разъяснения. Научная, профессиональная и бытовая терминологии, как правило, не совпадают.

4.3. Процессы испарения и конденсации

В специальной банной литературе (в том числе и финской) обычно ограничиваются сведениями о плотности насыщенного пара и определением понятия относительной влажности воздуха. При этом делают вывод о том, что чем ниже относительная влажность воздуха, тем больше влаги способен принять воздух и тем более интенсивны процессы испарения пота с тела человека.

При всей очевидности этого тезиса, сам подход методически неточен, поскольку низкая относительная влажность воздуха отнюдь не гарантирует возможность испарения влаги с кожи человека именно в банных условиях, когда температура воздуха превышает температуру кожи человека. Кроме того, если воздух и тело человека имеют разные температуры, то понятие относительной влажности воздуха вообще теряет физический смысл применительно к телу человека.

Поясним это простейшим примером. Предположим, термометр (сухой) в бане показывает 90 °C, а гигрометр относительную влажность 25 %. Казалось бы, баня сухая, и тело человека должно быть сухим. Но если вы смочите кожу водой, сохнуть она не будет. В то же время полок в бане, листья на венике и волосы на голове сохнут. Объясняется это тем, что полок, листья и волосы имеют ту же температуру, что и воздух, а ваше тело нагреться выше 40 °C не может, вы просто выскочите из бани, если перегреетесь. Значит, ваше тело неминуемо представляет собой холодный элемент бани, около которого воздух охлаждается, а относительная влажность воздуха около тела человека повышается.

В цифрах это выглядит следующим образом. Плотность насыщенного пара при 90 °C составляет 0,40 кг/м^3 (по рис. 23). Поскольку относительная влажность воздуха равна 25 %, то абсолютная влажность воздуха 0,10 кг/м^3. Плотность насыщенного пара при 40 °C составляет 0,05 кг/м^3. Это означает, что воздух с реальной абсолютной влажностью 0,10 кг/м^3, соприкасаясь с телом человека, охлаждается до 40 °C и уже не может иметь абсолютную влажность выше 0,05 кг/м^3, то есть водяные пары должны частично (наполовину) сконденсироваться на коже человека в виде росы. Воздух при этом осушается на коже человека точно также, как на теплообменных охлаждающих пластинах кондиционера. Если вы махнёте рукой, направив поток воздуха к телу, количество осаждающейся росы увеличится, а так как осаждение росы сопровождается выделением теплоты конденсации пара, то одновременно с росой вы почувствуете нагрев кожи. Это именно то, что происходит в русской бане при парении веником. То есть, казалось бы, при относительной влажности 25 % ваше тело в бане должно быть сухим, как и ваши волосы. Но на самом деле, мокрая кожа вовсе не сохнет, более того, «пот» течёт «ручьём». Да и не пот это вовсе, а конденсат водяных паров из воздуха, жгучий, пощипывающий кожу. То есть баня с сухим воздухом может быть не сухой, а паровой.

Процесс осаждения росы (конденсата) может приостановиться лишь при осушении воздуха до абсолютной влажности 0,05 кг/м^3, после чего абсолютная влажность изменяться не будет. С другой стороны, если вы входите в баню (с любой температурой, например, 90 °C), воздух которой имеет абсолютную влажность ниже 0,05 кг/м^3, то за счёт испарения пота и выделения влаги дыханием абсолютная влажность воздуха в бане будет увеличиваться до того же значения 0,05 кг/м^3, соответствующего плотности насыщенного пара при 40 °C. Иными словами, при абсолютной влажности воздуха 0,05 кг/м^3 (или, что то же самое, при точке росы воздуха, равной 40 °C) ни процессы испарения воды с кожи человека (в том числе и пота), ни процессы осаждения росы (конденсата) на кожу человека становятся невозможными.

Рис. 29. Теоретическая зависимость относительной влажности воздуха от температуры Тс при фиксированной абсолютной влажности воздуха 0,050 кг/м^3 (при точке росы 40 °C). Представляет собой хомотермальную кривую для 40 °C, разделяющую режимы испарения пота и осаждения конденсата из воздуха.

На рис. 29 представлена зависимость относительной влажности воздуха от температуры при фиксированной абсолютной влажности воздуха 0,05 кг/м^3 (при точке росы 40 °C). Эта зависимость (кривая росы, конденсационная кривая) имеет фундаментальный (объективный) характер и описывает условия перехода от режимов испарения пота к режимам конденсации паров воды на кожу человека. Режимы ниже кривой соответствуют сухим баням, то есть таким, в которых пот может испаряться. Режим на кривой соответствует влажным баням, в которых пот перестаёт испаряться вовсе (режимы «чистого» потения). Режимы выше кривой соответствуют паровым баням, в которых пот не испаряется и, более того, на кожу выделяется горячая роса. Таким образом, воздушносухие бани с сухим воздухом (с относительной влажностью воздуха меньше 50 %) могут быть и сухими, и влажными, и даже паровыми. Аналогично, воздуховлажные бани с влажным воздухом (с относительной влажностью воздуха более 50 %) также могут быть и сухими, и влажными, и паровыми, что полностью снимает все терминологические трудности.

Кривую на рис. 29 назовём хомотермальной[1] (от латинских слов «homo» — человек и «thermae» — тёплое купание). Хомотермалъная кривая отвечает реальным климатическим условиям бань всех типов — турецких, русских, финских… Для всех бань характерна одна и та же абсолютная влажность воздуха порядка 0,05 кг/м^3, что с первого взгляда может показаться крайне удивительным. Но всё становится очевидным, если учесть, что хомотермальная кривая соответствует климатическим условиям, когда человек теряет способность к саморегулированию температуры своего тела, поскольку теряет возможность испарять воду со своей кожи. При этом мокрое тело человека начинает непрерывно перегреваться. Это означает, что человеку даже с мокрой кожей не может быть холодно в режимах на хомотермальной кривой и выше (при отсутствии лучистых теплопотерь).

Многие люди, в том числе и врачи, по наивности полагают, что климатические режимы различных традиционных бань специально разработаны «многовековым опытом многочисленных поколений предков». Это глубочайшее заблуждение. Других режимов просто не существует в природе. Эти режимы реализуются «сами собой» при подборе условий, когда человеку становится тепло.

Неуклонное повышение температуры тела означает, что рано или поздно человек даже с мокрой кожей перегреется и будет вынужден выйти из бани. Иными словами, длительное непрерывное нахождение в условиях, описываемых хомотермальной кривой, несовместимо с жизнью. Поэтому для конструирования бань важно понять не только то, что при определённой температуре воздуха человек способен длительно выдержать лишь некоторую максимальную относительную влажность воздуха, о чём так много пишут в литературе. Ещё более важно понять, что вне зависимости от температуры человек способен непрерывно выдерживать лишь некоторую максимальную абсолютную влажность воздуха (не выше 0,05 кг/м^3). Конечно, люди охладившись, способны кратковременно вынести и значительно более высокие влажности, но только кратковременно (времена переносимости будут установлены в разделе 5.3).

Таким образом, измерив температуру и относительную влажность воздуха, мы, вопреки заявлениям финских методистов, ничего не можем сказать о бане, не сопоставив полученные данные с хомотермальной кривой. Измерение же точки росы воздуха сразу же однозначно укажет на характер климатических условий. Поскольку приборы по определению точки росы весьма сложны для бань, то любителям бани для изучения особенностей своей бани можно порекомендовать крайне упрощённые «приборы» не по измерению, а по контролю точки росы: вёдра, наполненные водой с температурой 40 °C или блестящие пластинки, прикреплённые к телу человека (металлические никелированные браслеты или даже обычные металлизированные липкие плёнки-ленты типа скотча). При достижении точки росы 40 °C (хомотермальный режим) на вёдрах, браслетах или липких плёнках, протираемых сухим полотенцем, появятся капли росы (запотевание).

Банный воздух, соответствующий хомотермальному режиму, можно моделировать воздухом, выдыхаемым из лёгких, поскольку он тоже имеет абсолютную влажность, близкую к 0,05 кг/м^3. Поэтому в быту иногда говорят о душных помещениях — «надышали как в бане». В нормальной бане если дыхнуть на зеркало, роса (в виде запотевания) не должна образовываться никогда. Для ориентировки отметим, что в холодное время года образование тумана в выдыхаемом воздухе («пара» изо рта) происходит при температуре атмосферного воздуха ниже плюс 8-10 °C. При более высоких температурах туман при дыхании уже не виден, но роса при дыхании на зеркало выделяется вплоть до температур зеркала 30–35 °C. Температуры появления росы и тумана в этих условиях существенно ниже точки росы воздуха 40 °C по причине затруднённости зарождения первичных мельчайших капель конденсата с выпуклой поверхностью, а также ввиду подогрева поверхности зеркала и внешнего воздуха тёплым выдыхаемым воздухом. Аналогичное явление наблюдается и при истечении влажного тёплого воздуха из бани наружу.

4.4. Бани сухие, влажные и паровые

Продолжим рассмотрение случая, когда температуры всех элементов бани равны, и только человек имеет иную, более низкую температуру Возможный лучистый нагрев или лучистое охлаждение тела человека как и прежде пока не учитываем.

Мы уже установили, что перенос обычных атмосферных метеорологических представлений в банные условия не корректен и приводит к неправильным заключениям именно потому, что тело человека в бане холодней воздуха, а в обычной жизни наоборот. Такие же недоразумения могут возникнуть и при попытках бездумного использования понятия относительной влажности в неживой природе. Так, например, прогноз погоды (метеосводка) о предстоящем снижении относительной влажности воздуха воспринимается в народе как однозначное свидетельство того, что на улице будет сухо, лужи начнут быстро высыхать. Действительно, всё, что имеет температуру воздуха (то есть всё, что успевает охладиться или нагреться строго вслед за изменяющим свою температуру воздухом), будет безусловно сохнуть: листья на деревьях, бельё на верёвке, скамейки. Но массивные дома и крупные водоёмы изменяют свою температуру крайне медленно. Кроме того, их температура практически всегда ниже температуры воздуха (как и человека в бане). Поэтому они будут быстрей сохнуть лишь при снижении абсолютной влажности воздуха, а не относительной (которая, к тому же попросту теряет физический смысл в этих условиях). На самом деле, если снижение относительной влажности воздуха сопровождалось повышением температуры (установилась жара) так, что абсолютная влажность воздуха реально увеличилась (а на практике это наблюдается, как правило, всегда), то крупные лужи и стены массивных домов станут сохнуть в жару не быстрей, а медленней (и даже, может быть, наоборот, будут не сохнуть, а увлажняться за счёт выпадения конденсата из воздуха). Всем известно, что вода в бассейнах испаряется преимущественно ночью в прохладном воздухе, а вовсе не днём в жарком воздухе. Так что прогноз погоды сам по себе требует дополнительного анализа. Но если бы в метеосводках сообщали не относительную влажность воздуха, а абсолютную, а ещё лучше точку росы воздуха, то никаких недоразумений такого плана не было бы. То же самое можно сказать о бане.

Рис. 30. Теоретические зависимости показаний влажного термометра Тв от показаний сухого термометра Тс при различных абсолютных влажностях воздуха (точках росы): 1 — 0,07 кг/м^3 (46 °C), 2 — 0,06 кг/м^3 (43 °C), 3 — 0,05 кг/м^3 (40 °C), 4 — 0,04 кг/м^3 (37 °C), 5 — 0,03 кг/м^3 (32 °C), 6 — 0,02 кг/м^3 (25 °C), 7 — 0,01 кг/м^3 (15 °C).

Показания влажного термометра указывают, к какой температуре будет стремиться тело со смоченной поверхностью в бане при заданных метеоусловиях. На рисунках 30 и 31 приведены расчётные зависимости показаний влажного термометра от температуры воздуха (по сухому термометру) и от точки росы. Ясно, что климатические режимы с температурой по влажному термометру ниже 40 °C банными, строго говоря, не считаются, поскольку неразгорячённый человек в этих условиях при смачивании кожи водой может испытывать охлаждение тела. Но поскольку точка росы Тр всегда ниже температуры по влажному термометру Тв и температуры по сухому термометру Тс (Тр<=Тв<=Тс), то возможны банные режимы с точкой росы ниже 40 °C, то есть ниже хомотермальной кривой.

Рис. 31. Теоретические зависимости показаний влажного термометра Тв от точки росы воздуха Тр при различных показаниях сухого термометра Тс.

На рис. 32 представлены метеорологические условия, соответствующие показаниям влажного термометра 40 °C и 50 °C. Забегая вперёд, укажем, что кривая 2 соответствует ощущению комфортного тепла у человека с мокрой кожей, причём время прогрева тела до температуры 39 °C (время переносимости банной температуры и влажности по данным раздела 5.3) достигает нескольких часов (без учёта влияния инфракрасного излучения). В этих условиях, отвечающих режимам «привыкания», человек в бане начинает незаметно для себя всё сильней потеть, но часть пота всё же ещё испаряется, не позволяя человеку сильно перегреться. Этот режим, характерный для сухих турецких бань, мало знаком русским и финским любителям бань. В частности, этот режим реализуется и в инфракрасных кабинах, имеющих дополнительный лёгкий нагрев лучистым теплом (см. раздел 4.6). Кривая 3 соответствует временам переносимости порядка 10 минут (без учёта влияния инфракрасного излучения). Область между кривыми 2 и 3 соответствует типичным банным метеорежимам. Хомотермальная кривая 1, естественно, находится в этой области.

Рис. 32. Теоретические зависимости относительной влажности воздуха от температуры воздуха Тс (по сухому термометру): 1 — при фиксированной точке росы Тр = 40 °C (хомотермальная кривая), 2 — при фиксированной температуре по влажному термометру Тв = 40 °C, 3 — при фиксированной температуре по влажному термометру Тв = 50 °C, 4 — при относительной влажности 100 %, 5 — при равенстве скоростей конвективного нагрева и охлаждения за счёт испарения воды с кожи в условиях обдува, 6 — при фиксированной точке росы Тр = 50 °C.

По сути, рис. 32 констатирует очевидный факт: банные режимы находятся не только на хомотермальной кривой, но и в некоторой области около неё. Причём каждый человек выбирает себе банный метеорежим в соответствии со своими предпочтениями и техническими возможностями своей бани. Некоторые любят погорячее — метеорежимы выше кривой 3 с временем непереносимости менее 10 минут относятся к экстремальным. Прогревшись (или перегревшись), можно с комфортом принять мытную процедуру в климатической области ниже кривой 2, которую с неразогретым организмом воспринимают как прохладную для тела и свежую для лёгких. На рис. 32 видно, что в финских саунах при температурах выше 100 °C все режимы (сухие, паровые) находятся в узкой области относительных влажностей 2-10 % по гигрометру (Ю.М. Хошев. БАНБАС, 2/26, 2003 г., стр. 38). На рис. 33 представлены те же климатические кривые, что и на рис. 32, но в координатах «абсолютная влажность — температура». При этом хомотермальная кривая преобразуется в горизонтальную прямую 1, соответствующую фиксированной абсолютной влажности 0,05 кг/м^3 (точке росы 40 °C). Банные метеоусловия располагаются, как и прежде, между кривыми 2 и 3 и разделяются условно на паровую баню (выше хомотермальной кривой), влажную и сухую баню (на хомотермальной кривой и ниже). Выше кривой 3 располагается климатическая зона экстремальных бань (с температурой по влажному термометру выше 50 °C). Ниже кривой 2 располагаются метеорежимы, при которых холодно с мокрой кожей (но тепло с сухой кожей), но если тело человека нагреть при этом лучистым теплом (инфракрасным излучением) от нагретых поверхностей, то метеорежимы ниже кривой 2 могут стать банными. Это реализовывалось в лаконикумах с «сухим жаром» от жаровень и в сухих саунах с потоком лучистого тепла с горячего потолка (см. раздел 8).

На рис. 33 в дополнение к предыдущим соображениям введена дополнительная метеозона, располагаемая вниз от хомотермальной кривой 1 до кривой 5. Дело в том, что хомотермальные метеорежимы отвечают отсутствию процессов испарения влаги с кожи человека и процессов конденсации паров воды из воздуха на кожу человека. При этом в неподвижном воздухе человеку не становится ни теплей, ни холодней при смачивании кожи водой (в том числе и потом). Но появление воздушных потоков приводит к дополнительному нагреву тела тёплым воздухом за счёт конвективной составляющей, а процессы испарения, которые могли бы скомпенсировать этот нагрев, на хомотермальной кривой не возникают. Поэтому на хомотермальной кривой воздух, обдувающий тело человека, воспринимается как тёплый. А вот на кривой 5 этот дополнительный конвективный нагрев полностью компенсируется охлаждением за счёт испарения, и человек, хотя и ощущает факт появления механических воздушных потоков, тем не менее не чувствует ни нагрева кожи, ни её охлаждения. То есть на кривой 5 человеку с мокрой кожей не становится ни теплей, ни холодней при появлении движения воздуха. Столь тонкие нюансы характерны для ощущений мокрого тела человека. Человеку же с сухой кожей тепло (жарко) на всей площади рис. 33 вне зависимости от наличия или отсутствия потоков воздуха. Это очень важно для анализа субъективных ощущений человека в бане (см. раздел 6).

Рис. 33. Теоретические зависимости абсолютной влажности воздуха от температуры воздуха Тс (по сухому термометру): 1 — при фиксированной точке росы Тр = 40 °C (хомотермальная кривая), 2 — при фиксированной температуре по влажному термометру Тв =40 °C, 3 — при фиксированной температуре по влажному термометру Тв = 50 °C, 4 — при фиксированной относительной влажности 100 % (соответствует плотности насыщенных паров воды), 5 — при равенстве скоростей конвективного нагрева и охлаждения за счёт испарения воды с кожи в условиях обдува, 6 — идентификационная точка для рис. 65 (точка 4) и рис. 66.

Схема метеорежимов на рис. 33 наиболее полно описывает климатические особенности бань, но без учёта лучистого нагрева, то есть в том предположении, что стены и потолок бани имеют температуру, равную или близкую температуре кожи человека в бане 40 °C. Это, например, можно реализовать, обдувая в обычной жилой комнате тело человека феном. Или можно обить все стены бани зеркально отражающей полированной алюминиевой фольгой с малым коэффициентом поглощения. В реальных же банях температуры стен и потолков выше 40 °C. Это значит, что надо пользоваться понятием не просто влажного термометра (экранированного), а влажного термометра, нагреваемого также и лучистым теплом. Показания такого термометра, конечно же, будут выше показаний экранированного влажного термометра. Поэтому с учётом лучистого нагрева кривые 2 и 3 на рисунке 33 опустятся вниз (или сдвинутся влево) при высоких температурах, а значит сухая баня станет жарче.

Руководствуясь зависимостями на рис. 33, можно оценить те количества воды, которые необходимо испарить (например, с помощью каменки), для получения влажных или паровых режимов. Легко видеть, что без дополнительного увлажнения воздуха получить паровой режим из сухого невозможно, точно так же, как невозможно перейти от паровой бани к сухой без осушения воздуха. В то же время сам воздух можно сделать сухим из влажного (по гигрометру) простым нагреванием без осушения, поскольку относительная влажность воздуха при постоянной абсолютной влажности может меняться в широких пределах при изменении температуры.

На рисунках 32 и 33 приведена также кривая 4 температурной зависимости плотности насыщенного пара, выделяющая зону туманообразования. Туман в виде «клубов пара» можно наблюдать (либо при охлаждении паровой бани, либо при поддачах при низких температурах воздуха) только лишь в зоне выше кривой 4. Бани, соответствующие кривой 4, имеют относительную влажность 100 % и называются сырыми, поскольку в них не сохнут ни полы, ни полки, ни потолки. Обычно эти бани заполнены туманом («клубами пара») и при температурах выше 50 °C являются обжигающими.

4.5. Аэродинамика бани

Выше мы рассматривали изотермическую баню, все элементы которой имеют одну и ту же температуру, кроме тела человека, которое нагреться выше 40 °C не может по чисто физиологическим причинам. Но в реальности печь, пол, стены и потолок бани имеют разные температуры, отличающиеся от температуры тела человека. При этом в бане всё неминуемо перемешивается и усредняется потоками воздуха. При всей запутанности картины можно выделить основные процессы, позволяющие понять суть происходящего.

Рассмотрим частный, но очень наглядный пример чёрной бани (дымной сауны), схема которой приведена на рис. 34. При протопке чёрной бани холодный воздух от открытой двери 2 по полу поступает в зону очага

1, нагревается и в виде смеси с дымовыми газами поднимается вверх, расстилаясь по потолку, и выходит наружу через верхнюю часть двери. Такая аэродинамическая траектория называется вентиляционной 3 приточновытяжной кривой и является разомкнутой (вернее замыкающейся вне помещения). Если временно прикрыть дверь 2, то потоки воздуха отнюдь не исчезнут, поскольку причиной их возникновения является очаг, нагревающий воздух. Получившаяся при закрытых дверях траектория движения воздушных масс (в том числе и дымовых) называется циркуляционной (рециркуляционной) кривой и является замкнутой. Именно циркуляционные потоки приводят к задымлению помещения, а также к нагреву стен и полов нисходящими потоками горячего воздуха (дымовых газов). Так, при протопке очага с открытыми дверями нельзя ходить по помещению, размахивая руками, поскольку возникающие при этом перемешивания воздуха (циркуляционные потоки) тотчас нарушают ламинарно текущие вдоль потолка потоки дыма, и помещение полностью задымляется.

Рис. 34. Динамика воздушных потоков в чёрной (курной) бане (дымной сауне). 1 — открытый очаг из камней, желательно со сводом, 2 — прикрывающаяся дверь, 3 — вентиляционный поток при открытых дверях, 4 — циркуляционный поток, 5 — застойная зона.

В реальных условиях циркуляционные и вентиляционные потоки воздуха обычно существуют одновременно. Причём для понимания банных процессов главным является циркуляционный поток. Только зная его траекторию в каждом конкретном помещении, можно расположить приточные и вытяжные отверстия таким образом, чтобы полностью «разомкнуть» при необходимости циркуляционную кривую и тем самым организовать эффективную вентиляцию. Кроме того, в помещениях бань обычно имеется одна или несколько застойных зон (в том числе и под полками), движение воздуха в которых может быть создано лишь дополнительными факторами (передвижением людей, взмахами веников, вентиляторами и т. п.).

Рис. 35. Динамика воздушных потоков в модельной бане (сауне). 1 — металлическая печь с каменкой, 2 — циркуляционный поток воздуха, 3 — микроциркуляционный поток воздуха, стеснённый преградами (например, полками) и не способный достичь холодного пола, 4 — поток пара из каменки, подмешивающийся в циркуляционный поток, 5 — вентиляционное отверстие, 6 — вытяжной поток воздуха, 7 — приточный поток воздуха, 8 — металлические листовые экраны от инфракрасного излучения (кожух печи), составляющие калорифер.

Протопив чёрную баню, погасив очаг и закрыв дверь, мы уже не видим циркуляционных клубов дыма, поскольку их попросту нет. Но циркуляционные потоки воздуха не исчезают, поскольку раскалённые камни нагревают воздух так же, как пламя очага. Если плеснуть воду на камни, то горячий увлажнённый воздух будет двигаться по циркуляционной траектории (точно так же, как задымлённый при временном прикрытии дверей топящейся бани). В отличие от задымлённого воздуха горячий увлажнённый воздух, достигая холодного пола, может не только охлаждаться, но и осушаться за счёт выделения конденсата (росы или тумана). Если охлаждение воздуха на полу тотчас компенсируется последующим нагревом над камнями, то осушение воздуха ничем не компенсируется (если только не поддавать на камни постоянно). Поэтому как ни увлажняй однократными поддачами движущийся в чёрной бане воздух, всё равно он неминуемо осушится через два-три циркуляционных оборота. Это свидетельствует о том, что чёрная баня с мощным тепловыделением и холодным полом способна давать мощные волны горячего пара, распространяющиеся на весь объем бани, но в то же время быстро исчезающие. Без поддач такая баня является сухой.

Вышеприведённые соображения лежат в основе теории чёрных бань и курных изб (Ю.М. Хошев. БАНБАС, 6/24, 2002 г., стр. 58), но могут быть распространены на бани современных типов. В качестве исходной модели выберем схему современной сухой высокотемпературной сауны с холодным полом (рис. 35). Сауна содержит вместо очага металлическую печь 1 (на твёрдом, жидком или газообразном топливе или электрическую) с металлическими экранами 8 (кожухом), образующими калориферный нагреватель воздуха, и каменкой для поддач 4. Раскалённые (может быть, и докрасна) стенки печи создают в калориферном зазоре вертикальный поток воздуха 2, распространяющий тепло от печи (и пар от каменки) по всему объёму бани. Предположим условно, что общий объём сауны равен 10 м^3, причём 7,5 м^3 из них заняты циркулирующим воздухом, а 2,5 м^3 — застойными зонами, печью и другими неподвижными предметами. Примем условно, что мощность нагрева воздуха равна 20 кВт, имея в виду при этом, что в металлических печах мощность теплоотдачи в воздух близка (сравнима) с мощностью, выделяющейся в топке печи от горения дров или нагрева тепловыделяющих электрических элементов (ТЭНов). Печь забирает холодный воздух с пола с температурой 20 °C, нагревает до температуры 100 °C и направляет к потолку. Исходя из теплоёмкости воздуха, скорость циркуляционного потока составит 900 кг/час, а в бане находится всего 7,5 кг движущегося воздуха. Это означает, что весь воздух в сауне 120 раз в час проходит около печи, нагревается, увлажняется (при поддачах), затем по потолку и стенам (сверху вниз) достигает пола, охлаждается, осушается (выделяет конденсат в виде росы) и вновь поступает к печи для нагрева. Этот режим и называется сухой высокотемпературной сауной. Он стал возможным лишь в результате внедрения в банную практику металлических печей с мощной теплоотдачей. Характерной чертой этого режима является невозможность постоянного накопления влаги в воздухе, а также невозможность сохранения высокой влажности воздуха. Действительно, для получения в сауне объёмом 10 м^3 воздуха с абсолютной влажностью 0,05 кг/м^3 необходимо истратить 0,5 кг воды. Стандартный парогенератор (кипятильник) мощностью 1,3 кВт выдаёт столько пара за 20 минут.

Рис. 36. Диаграмма изменения состояния воздуха в выделенном объёме, перемещающемся вдоль циркуляционной кривой в бане. 1 — исходная точка состояния (условная метеоточка у потолка бани), 2 — охлаждение без конденсации паров воды из воздуха, 3 — теоретическая зависимость плотности насыщенного пара от температуры, 4 — охлаждение с конденсацией паров воды из воздуха, 5 — нагрев воздуха около печи, 6 — метеоточка конца цикла без увлажнения, 7 — увлажнение воздуха паром, поступающим из каменки при поддаче.

Но за это время увлажняющийся воздух успеет пройти около пола 40 раз, каждый раз осушаясь. Так что высокая влажность воздуха не может быть достигнута. Даже если 0,5 кг воды испарить «мгновенно» (то есть за несколько секунд в большой каменке с мощностью парообразования 300-1000кВт), то всё равно после кратковременного «парового толчка» через минуту вся вода окажется на полу.

На рисунке 36 представлена типичная диаграмма осушки воздуха в сауне. Увлажнённый воздух (например, с температурой 70 °C и абсолютной влажностью 0,08 кг/м^3), соответствующий исходной точке 1, в процессе циркуляционного движения в бане охлаждается на полу сначала до 50 °C без конденсации (участок 2), а затем до температуры 30 °C с выделением росы (участок 4), нагревается около печи до исходной температуры 70 °C (участок 5). Замыкание цикла (переход от точки 6 к точке 1 на участке 7) требует увлажнения воздуха с 0,03 кг/м^3 до 0,08 кг/м^3, и если оно не происходит, воздух остаётся сухим.

Причиной указанного осушения воздуха является его крупномасштабная циркуляция при наличии в бане поверхностей более холодных, чем воздух, например, тела человека, пола, баков с холодной водой. При мелкомасштабной циркуляции (микротурбулентности), когда потоки воздуха не достигают холодных элементов, процесс осушки проявляется не столь отчётливо.

Снизим скорость циркуляции, для чего, прогрев каменку, гасим печь. При этом конструктивно получаем нечто похожее на протопленную «чёрную баню» с открытой каменкой, но размер каменки у металлической печи обычно значительно меньше, чем в чёрной бане — дымной сауне. Положим, что мощность каменки по нагреву воздуха составляет 2 кВт. Это означает, что скорость циркуляции сокращается со 120 раз до 12 раз в час (со 120 до 12 крат). То есть характерное время осушения увеличивается с полминуты до 5 минут. Это уже приличное время, и человек отчётливо чувствует длительное увлажнение воздуха. Такая баня считается влажной, поскольку при длительных увлажнениях воздуха всё более характерным становится потоотделение в форме потения. Поскольку линейные скорости перемещения воздушных масс при погасании печи сокращаются с (0,1–1) м/сек до (0,01-0,1) м/сек, открывается возможность «вручную» воздействовать на потоки воздуха с помощью веника. Имеются в виду известные традиционные банные операции «разгона пара» по стенам и «посадка пара» на пол, обеспечивающие при необходимости быструю осушку воздуха, чтобы сделать «пар лёгким».

Ещё сильней снизим скорость циркуляции воздуха в бане, для чего прикроем каменку теплоизолированной термостойкой крышкой. Предположим, что мощность теплоотдачи каменки снизится до 0,5 кВт. Кратность циркуляции снизится до 3 раз в час, а линейные скорости воздушных потоков — до (0,001-0,01) м/сек. Это уже практически неподвижный воздух. Вся баня будет представлять собой единую застойную зону, движение воздуха в которой полностью определяется движениями веника и перемещениями людей. Если в этих условиях увлажнить воздух, то высокая влажность будет сохраняться до 20 минут, а при полной изоляции каменки ещё дольше. Это значит, что воздух можно увлажнять не только мощной поддачей на камни, но даже и медленным накапливанием пара в воздухе за счёт испарений влаги с тела человека или воды с тёплого пола. Такая баня считается предельно влажной (и даже паровой) и не способной к быстрому изменению метеопараметров. Характерным примером такой бани с практически неподвижным воздухом является хаммам.

Выполненный анализ показывает, что в бане, как и в земной атмосфере, метеорологическая обстановка будет определяться тем, имеются или нет крупномасштабные перемещения воздуха. Если сильных подвижек воздуха нет, то погода будет формироваться исключительно местными явлениями нагрева, испарения и конденсации. Но если потоки воздуха возникают, то они могут принести с собой те метеоусловия, которые возникли, может быть, очень далеко от этой местности. Так, дожди в Финляндии, скорее всего, обуславливаются процессами испарения где-нибудь в Атлантике, а не в самой Финляндии, и приносятся перемещающимися циклонами. Применительно к человеку в бане это означает, что бани с неподвижным воздухом являются малоконтрастным и влажными, поскольку испарение пота (влаги) с кожи приводит к постепенному накапливанию влаги в воздухе вокруг человека точно так же, как в непроветренном помещении. Появление воздушных потоков делает баню контрастной, малопредсказуемой, способной давать и мощные волны жгучего пара, и быстро осушаться. То есть баня с подвижным воздухом может быть и паровой (преимущественно кратковременно), и сухой (долговременно) в зависимости от пространственного распределения метеоусловий вдоль траектории воздушных потоков (Б.А. Семенченко, Физическая метеорология, м.: Аспект-Пресс, 2002 г.).

Неподвижность воздуха в бане означает, что в ней могут находиться неперемешивающиеся между собой индивидуальные застойные зоны с разными метеопараметрами. Например, если в хаммаме обогреваемый пол мокрый и имеет температуру 55 °C, то около него формируется застойная зона воздуха с температурой 55 °C и абсолютной влажностью 0,1 кг/м^3, соответствующей плотности насыщенного пара при 55 °C (то есть отвечающей относительной влажности воздуха 100 % для 55 °C). В то же время в метре от пола, где на каменных лежаках (может быть, и мокрых) с температурой 40 °C лежат люди (может быть, и потные) с температурой кожи 40 °C, процессы испарения и конденсации формируют иную застойную зону с температурой 40 °C и абсолютной влажностью 0,05 кг/м^3 (с относительной влажностью воздуха 100 % для 40 °C). А наверху у свода потолка с температурой, например 30 °C, формируется своя застойная зона с абсолютной влажностью воздуха 0,03 кг/м^3 (с относительной влажностью воздуха 100 % для 30 °C).

Таким образом неподвижность воздуха создаёт условия его 100 %-ой относительной влажности во всём объёме такого модельного хаммама. В отличие от изотермического модельного сосуда (макета турецкой бани) из раздела 4.2, здесь 100 %-ная относительная влажность воздуха может быть достигнута и в неизотермическом сосуде с разными температурами в разных застойных зонах (см. понятие сырого воздуха далее в разделе 7.6). Ясно, что гигрометр в такой неподвижной бане мало что может сказать парильщику. А вот распределение точек росы воздуха в объёме бани сразу однозначно определит всю метеообстановку. Так, даже в отсутствии потоков воздуха возникает диффузионный поток молекул воды в неподвижном воздухе из зон с высокой точкой росы (с высокой абсолютной влажностью воздуха) в зоны с низкой точкой росы (низкой абсолютной влажностью воздуха). Но поскольку воздух во всех зонах до предела насыщен водой (всюду имеет 100 % относительную влажность), то это приводит к появлению процессов конденсации в зонах с низкой точкой росы в виде росы (в том числе и на телах людей) и в виде тумана (дымки). Если же возникают потоки воздуха, то они резко усиливают проникновение высоковлажных объёмов воздуха в холодные зоны с возникновением «клубов пара». Аналогичная картина наблюдается и в земной атмосфере при возникновении облаков, а также ночных туманов в холодном воздухе над тёплыми водоёмами. Обратим внимание, что воздух с относительной влажностью 100 % (который до предела насыщен парами воды) тем не менее способен «испарять» (в смысле принимать) воду, но только нагретую до температур более высоких, чем температура воздуха, и при этом обязательно образуется туман. Это объясняется тем, что около поверхности воды имеется тонкий пограничный слой воздуха, температура и абсолютная влажность которого выше, чем у окружающего воздуха. Пары воды из него диффундируют в окружающий воздух и там конденсируются.

Неподвижность воздуха в бане всегда создаёт у поверхности воды (будь то у мокрой полки или у потной кожи) застойные зоны с 100 % относительной влажностью. Потоки же воздуха разрушат или перемешают застойные зоны. Поэтому появление движения воздуха может снизить относительную влажность, а может и «повысить» её, подразумевая, что превышение относительной влажности воздуха сверх 100 % означает физически образование росы или тумана.

Анализ возможных последствий появления потоков воздуха в бане наиболее нагляден в форме модельных умозрительных перемещений выделенного объёма воздуха вдоль траектории возможных воздушных потоков. Имея в виду, что точка росы воздуха в изолированном выделенном объёме постоянна (также как и абсолютная влажность воздуха) вне зависимости от факта охлаждения или нагрева воздуха в выделенном объёме, легко предугадать, будет ли воздух в выделенном объёме увлажняться или осушаться при нарушении изоляции, то есть при контакте с элементами бани с той или иной температурой. Если точка росы воздуха ниже температуры элемента бани (пола, полка, потолка, тела человека и т. п.), то происходит испарение воды (если она есть) с поверхности элемента и увлажнение воздуха. И наоборот, если точка росы воздуха выше температуры элемента, то происходит конденсация водяных паров из воздуха и осушение воздуха.

Анализ будет сложнее, если оперировать понятием относительной влажности воздуха, которая изменяется с изменением температуры воздуха в выделенном объёме. В этом случае будут полезны конденсационные кривые, соответствующие постоянным точкам росы (постоянным абсолютным влажностям) воздуха (рис. 37). По известным температуре и относительной влажности воздуха необходимо определить местоположение метеоточки А, и если она располагается ниже конденсационной кривой, то будет наблюдаться испарение воды с поверхности элемента, а если выше, конденсация паров на поверхность элемента. Так, метеоточка А, изображённая на рис. 37, соответствует испарению воды с элементов с температурами 50 °C (и выше) и конденсации водяных паров на элементах с температурой 40 °C (и ниже). Охлаждение и нагрев воздуха в выделенном объёме соответствуют перемещению точки А по кривой А1А2, а потому не изменяют результатов выполненного выше анализа. Указанные кривые могут быть использованы при анализе банных процессов по результатам измерения температуры и относительной влажности воздуха гигрометром.

Рис. 37. Конденсационные кривые — теоретические зависимости относительной влажности воздуха (по гигрометру) от температуры воздуха Тс (по сухому термометру) при разных фиксированных точках росы воздуха Тр (указанных числами у кривых). Если условная метеоточка А расположена ниже конденсационной кривой для точки росы, равной температуре элемента, то происходит испарение влаги с поверхности элемента (потолка, стены, пола, полка, человека и т. п.). Если же точка А расположена выше конденсационной кривой для точки росы, равной температуре элемента, то происходит конденсация воды из воздуха на поверхность элемента. Кривая А_1А_2 представляет собой конденсационную кривую для такой температуры условного элемента, при которой не происходили бы ни конденсация, ни испарение с элемента в воздухе, описываемом метеоточкой А. При охлаждении или нагреве воздуха с исходными метеоусловиями, отвечающими точке А, точка А перемещается вдоль кривой А_1А_2 (при условии отсутствия процессов испарения и конденсации на элементы). Конденсационная кривая для температуры 40 °C является хомотермальной кривой, см. рис. 29.

Отметим, что подобный анализ абсолютно аналогичен рассуждениям, проведённым в разделе 5.3 при введении понятия хомотермальной кривой, которая, кстати, эквивалентна конденсационной кривой для температуры 40 °C.

Основным выводом настоящего раздела является необходимость учёта не только охлаждения, но и осушения воздуха на холодных элементах бани. Это в общем-то тривиальное заключение, тем не менее очень часто недооценивается при проектировании и строительстве бань. Во-первых, по той причине, что ошибочно полагают основным параметром бани температуру, а не влажность воздуха. Действительно, чем горячее воздух, тем до более высокой температуры нагревается полок бани или, скажем, медальон на теле. Но если турецкую, например, баню залповым образом проветрить, то вернуть прежние тепловые для человека метеоусловия без повторного увлажнения воздуха не удаётся, хотя температура воздуха тотчас поднимется до прежних значений за счёт массивного тёплого пола и стен. При низких температурах бани (ниже 60–80 °C) без увлажнения воздуха жары в бане не добиться. Во-вторых, привыкнув к факту беспрерывного циркуляционного нагрева воздуха от печи (или от иного горячего элемента) и его охлаждения на потолке, стенах и полах, обеспечивающего прогрев помещения бани, порой забывают, что осушение воздуха на холодных элементах вовсе не компенсируется простым нагревом от печи — необходимо столь же постоянно и увлажнять воздух (например, поддачами или горячим влажным потолком в русской бане).

Если охлаждение воздуха определяется соотношением температур воздуха и холодного элемента, то осушение воздуха — соотношением точки росы воздуха и температуры холодного элемента. Скорость же осушения определяется разностью абсолютной влажности воздуха и плотностью насыщенного пара при температуре холодного элемента. А так как плотность насыщенного пара изменяется с температурой очень сильно (экспоненциально), то скорость осушки воздуха на холодном элементе растёт быстрее со снижением температуры холодного элемента, чем скорость охлаждения воздуха. Поэтому наличие сверххолодных элементов (например, ледяных полов) оказывает более сильное влияние на влажность нежели на температуру воздуха в бане. Это может привести к тому, что иная баня неплохо «держит температуру» (тем более за счёт постоянного подогрева воздуха стенами), но «не держит жар» в том смысле, что «не держит пар».

Бани, которые «не держат пар», называются сухими саунами. В сухих саунах обязательно имеется холодный элемент, осушающий воздух (либо имеется приточная вентиляция, подающая сухой воздух, см. раздел 8). Циркуляция воздуха в сауне повышает эффективность осушки воздуха на холодном элементе, поскольку подает на холодную конденсирующую поверхность большее количество влажного воздуха. В принятой конструкции финских сухих саун циркуляция воздуха достигается за счёт мощного восходящего воздушного потока у горячих стенок мощной металлической печи. Поэтому в России сухими саунами (или просто саунами) условно именуют в быту бани с мощной металлической печью и холодным полом, которые «не держат пар» в том смысле, что увлажнённый любым образом воздух тотчас осушается.

К баням, которые «держат пар», относятся хаммамамы и русские белые бани, поскольку они не имеют холодных элементов или, во всяком случае, постоянных мощных циркуляционных потоков. В русских парных белых банях с закрытой каменкой предусмотрена возможность быстрого осушения воздуха в бане с помощью веника, направляющего горячий влажный воздух на холодный пол («посадка пара»), а также быстрого увлажнения воздуха в бане с помощью поддач.

4.6. Процессы лучистого нагрева

В земной атмосфере воздушную метеообстановку дополняет наличие излучения Солнца, которое может кардинально изменить впечатление человека о погоде. Так и в бане на климатические параметры накладывается влияние теплового излучения от нагретых стенок печи, потолка, стен, излучателей.

Рис. 38. Спектральный состав излучения Солнца в относительных единицах: 1 — до прохождения атмосферы, 2 — после прохождения атмосферы с учётом поглощения компонентами атмосферы. Длина волны 1 мкм (микрометр, микрон) равна одной тысячной миллиметра (мм) и одной миллионной метра (м). Иногда микрон обозначается как 1 мк. Тысячная доля микрона называется миллимикроном 1 ммк (или нанометром 1 нм=1 ммк), который в свою очередь равен десяти ангстремам (1 А=10-10м).

Тепловое излучение (называемое также инфракрасным излучением, лучистым нагревом, лучистой теплопередачей, лучистым теплопереносом, радиационной составляющей теплового потока и т. п.) представляет собой электромагнитное излучение светового диапазона (называемого также светом, световой радиацией, световыми лучами, световым излучением, световыми волнами, квантами и т. п.). Световой диапазон волн 10-8- 10-4 метров (от 0,01 мкм до 100 мкм) располагается между диапазоном радиоволн и диапазоном рентгеновских волн и отличается тем, что поглощается биологическими тканями с выделением тепла. Световой диапазон в свою очередь подразделяется на ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,4 мкм (0,315-0,400 мкм А-диапазон; 0,28-0,315 мкм В-диапазон; 0,200-0,280 мкм С-диапазон, менее 0,2 мкм — вакуумный ультрафиолет), видимые лучи (фиолетовые 0,40-0,42 мкм, синие 0,42-0,49 мкм, зелёные 0,49-0,53 мкм, жёлтые 0,53-0,59 мкм, оранжевые 0,59-0,65 мкм, красные 0,65-0,75 мкм) и инфракрасные лучи с длиной волны более 0,75 мкм (0,75-1,5 мкм А-диапазон; 1,5–3,0 мкм В-диапазон; более 3,0 мкм С-диа-пазон). На рис. 38 представлен спектральный состав излучения Солнца, охватывающий и ультрафиолетовые, и видимые, и инфракрасные лучи. Излучение Солнца по спектральному составу близко к излучению абсолютно чёрного тела при температуре 5600 °C. Столь высоких температур в бане не бывает: высокоинтенсивные источники света типа софитов имеют температуру порядка 3000 °C, обычные лампочки накаливания 2000 °C, раскалённые угли в печи 1500 °C, внутренние стенки топливника кирпичной печи 1000 °C, стенки металлической печи 500 °C, внешние стенки топливника кирпичной печи 100 °C. Спектральный состав излучения поверхностей аналогичен составу излучения абсолютно чёрного тела (рис. 39) с поправкой на степень черноты поверхности. С уменьшением температуры излучающей поверхности очень быстро уменьшается общая мощность излучения (теплоотдача излучением), равная площади под кривой Планка W=εσ(Т+273)4, где σ=5,67 х 10-8 Вт/(м^2град^4) — постоянная Стефана-Больцмана, (Т+273) — абсолютная температура в градусах Кельвина, Т — температура в градусах Цельсия (рис. 40). Кроме того, с уменьшением температуры излучающей поверхности спектральный состав излучения сдвигается в сторону инфракрасного излучения, и потому всё меньшая доля приходится на видимый диапазон. Максимум (пик) спектральной зависимости мощности излучения Вλ (кривой Планка) приходится по закону Вина на длину волны λmax(мкм) = 2898/(Т+273), где Т — температура в градусах Цельсия °С. Если площадь под кривой Планка принять равной 100 %, то площадь под восходящей ветвью λ,<λ,мах составит 25 %, а под нисходящей λ,>λ,мах составит 75 % суммарной площади.

Рис. 39. Спектральный состав излучения абсолютно чёрного тела (кривая Планка) при различных температурах, указанных у кривых. Спектральный интервал V соответствует видимому диапазону. Спектральный интервал А соответствует ближнему диапазону инфракрасного излучения (А-диапазон 0,75-1,5 мкм).

Рис. 40. Полная (интегральная по спектру) теплоотдача абсолютно чёрной поверхности с температурами 0-400 °C во внешнюю среду с температурой 0 °C: 1 — инфракрасным излучением, 2 — теплопроводностью (кондуктивной теплопередачей). Мощность инфракрасного излучения [σ(273+Т)4 — σ 273^4], является суммарной по всему спектру излучения в полное полупространство (во все стороны).

В результате с уменьшением температуры свечение раскалённой поверхности из ослепительно белого становится красным, а потом невидимым:

Таким образом, появление заметного видимого свечения поверхности, соответствующее температуре порядка 500 °C, уже отвечает мощностям теплового излучения порядка 20 кВт/м^2. Такая величина теплового потока является порогом воспламеняемости наиболее легко воспламеняемой группы В3 горючих материалов по ГОСТ 30402-96. То есть появление видимого свечения поверхности, например печей, может свидетельствовать не только о возможности травматических последствий касания, но и об опасности возникновения пожара в помещении, в том числе за счёт воспламенения материалов, даже не касающихся нагретых поверхностей. Все знают, как горячо стоять у раскалённой печки-«буржуйки» или у сильно разгоревшегося костра. Поэтому в целях безопасности для нагрева помещения предпочитают использовать инфракрасные излучатели с как можно более низкой температурой излучающей поверхности. Но меньшая мощность излучения низкотемпературных излучателей приводит к необходимости использования больших площадей излучателей для обеспечения заданного уровня теплоотдачи. С этой точки зрения инфракрасными излучателями в оптимальном случае должны быть сами поверхности стен и потолка помещения. В этом смысле поступающее со всех сторон на тело человека инфракрасное излучение создаёт ощущение обычного тепла (как от тёплого воздуха) и ассоциируется в быту с более тёплыми метеорологическими условиями.

Наиболее знакомый для человека уровень мощности инфракрасного излучения — солнечная постоянная 1,4 кВт/м^2, равная интенсивности солнечного излучения, достигающего орбиты Земли. При прохождении через земную атмосферу солнечное излучение ослабляется на 20 % за счёт поглощения молекулами кислорода, азота, углекислого газа, воды и озона и ещё на 40 % за счёт пыли и дыма (рис. 38). В утренние и вечерние часы путь прохождения лучей в атмосфере очень сильно увеличивается, что приводит к ещё большему ослаблению интенсивности солнечного излучения на уровне моря. Таким образом, в полдень характерный уровень интенсивности солнечного излучения может достигать 1 кВт/м^2 в горах и тропиках и 0,5 кВт/м^2 в средней полосе России. Эта величина относится к плоскости, ориентированной строго на Солнце, и не зависит от времени года. С учётом наклона Солнца над горизонтом на садовый участок площадью 6 соток даже зимой в солнечный день поступает до 100 кВт солнечной энергии в полдень. Эта пиковая полуденная величина летом ещё более возрастает до 150 кВт и является основой жизни.

Тепловое воздействие прямого солнечного излучения отчётливо ощущается человеком и может привести к тепловому (солнечному) удару уже при температурах 25–30 °C. Это свидетельствует о том, что тепловые потоки 0,5–1 кВт/м^2 и в бане могут оказать определяющее влияние на тепловой режим человеческого организма. Человек одинаково воспринимает воздействие теплового излучения при сухой и мокрой коже. Что касается нагрева «неживых» материалов, то солнечное излучение способно раскалить, например, песок на пляже или в пустыне до температур порядка 100 °C. Действительно, подъём температуры доски на солнце продолжается до тех пор, пока теплоотвод от поверхности доски за счёт собственного излучения доски и кондуктивного охлаждения (см. рис. 40) не сравняется с мощностью падающего солнечного излучения порядка 1 кВт/м^2, что и происходит при температурах порядка 100 °C. С другой стороны, температура потолка в бане на уровне 100 °C обеспечивает мощность инфракрасного излучения на уровне обычных в России мощностей солнечного излучения.

Инфракрасное излучение практически не поглощается воздухом в слоях 2-10 м, характерных для бань, и не разогревает его, распространяется прямолинейно и поступает из излучателя непосредственно на стены, пол, потолок, разогревая их. «Управлять» мощностью инфракрасного излучения можно только регулируя температуру излучателя, а также устанавливая на пути излучения различного рода экраны. Такими экранами окружают, например, раскалённые металлические стенки топливников печей (в виде кожухов-калориферов), загораживают особо холодные стены портьерами, ширмами и т. п.

Рис. 41. Спектральная зависимость коэффициента отражения оптического излучения кожей человека. V — спектральный интервал видимого излучения, А — спектральный интервал А-диапазона инфракрасного излучения.

Инфракрасное излучение исходит и от тела человека, охлаждая его. Поскольку инфракрасное излучение при температурах ниже 100 °C является длинноволновым (λ>3 мкм), для которого степень черноты кожи человека (а также древесины) близка к единице ε=1-R~=1 (где R — коэффициент отражения, приведённый на рис. 41), то мощность излучения тела человека (и древесины) близка к мощности излучения абсолютно чёрного тела (рис. 42). Все рассуждения предыдущих разделов относились к случаю отсутствия инфракрасного нагрева или охлаждения тела человека, то есть предполагалось, что стены бани (или иного помещения) имеют температуру человеческого тела порядка 40 °C. Но если стены бани имеют температуру большую или меньшую, чем температура тела человека, то тело человека дополнительно нагревается или охлаждается.

Рис. 42. Мощность инфракрасного излучения (интегральная по всему спектру) с 1 м^2 абсолютно чёрного тела во все стороны (в полупространство) при температурах от 0 до 100 °C: 1 — рассчитанная по формуле σ(273+Т)4, 2 — экстраполяционная прямая 0,54+0,007(Т-40), где Т в °С.

При слабых (до 20 °C) бытовых отклонениях температур стен от температуры человека ΔТ<20 °C тело отдаёт или получает лучистое тепло в количестве qлyч=αлΔТ, где αл =7 Вт/(м^2 град) — коэффициент бытовой лучистой теплопередачи (рис. 42). При температурах 60-120 °C коэффициент лучистой теплопередачи возрастает до 10 Вт/(м^2 град). При температуре стен помещения порядка 0 °C раздетый человек даже с сухой кожей отчётливо ощущает «леденящий холод стен» даже при температурах воздуха 40 °C и максимальной влажности воздуха, поскольку теряет за счёт собственного инфракрасного излучения 0,5 Вт/м^2, а получает за счёт поглощения инфракрасного излучения, исходящего от холодных стен, всего 0,3 Вт/м^2. В результате суммарный баланс отрицателен и очень велик 0,2 Вт/м^2. Для компенсации столь высоких теплопотерь необходимо поднять температуру воздуха в помещении на 20–30 °C, то есть до 60–70 °C. Если же температуры стен и потолка составляют 100 °C, то суммарный тепловой баланс (по лучистому теплу) раздетого человека с сухой кожей будет положительным 0,5 Вт/м^2, и воздух можно охладить до минус 10 °C.

В обыденной жизни человек отчётливо ощущает изменения лучистых потоков при изменениях температуры стен всего в несколько градусов (при постоянстве температуры воздуха). Так, строительные нормы и правила СНиП 41-01-2003 рекомендуют не использовать на постоянных рабочих местах в промышленных производствах потоки лучистого тепла более 35 Вт/м^2, что соответствует наличию излучающих поверхностей с температурой на 5 °C выше температуры человека. А при величинах лучистого потока более 140 Вт/м^2 необходимо применять воздушное душирование (обдув открытых частей тела человека воздухом). Если человека окружают излучающие поверхности с разной температурой, то необходимо соответствующим образом суммировать и усреднить мощности излучений, достигающих тела человека, с разных поверхностей. В связи с этим отметим, что упомянутые выше экраны могут значительно изменить картину лучистых потоков, «забирая» тепловую энергию из воздуха и преобразуя её в лучистое тепло, или, наоборот, поглощая потоки лучистой энергии и преобразовывая её в тепловую энергию воздуха. Например, застеклённый оконный проём в морозную погоду представляет собой холодный элемент помещения, «забирающий» лучистую энергию (а точнее, слабо излучающий тепло элемент и слабо отражающий падающее на него излучение). Но если загородить окно экраном (например, в виде матерчатой шторы), то экран приобретает температуру, близкую к комнатной, и будет излучать обратно в помещение значительно больше лучистой энергии. Этот эффект издавна применялся в жилищном строительстве, например, при обшивке тканью (гобеленами) каменных стен замков в Западной Европе Средневековья, при отгораживании шторами спальных мест и т. п. При этом практически не важна плотность или теплопроводность тканей, значительно большее влияние имеет количество экранов (слоёв экранирования). Также ясно, что в пасмурную ночь теплее, чем в ясную звёздную, поскольку со всех предметов на Земле тепловое излучение в ясную погоду (даже днём) безвозвратно «улетает» в космос (имеющий температуру минус 273 °C), а облака частично компенсируют эти теплопотери собственным излучением с температурой капель воды в облаке, например, 0 °C. Напомним также, что атмосфера имеет «окна» оптической прозрачности 3,4–4,2 мкм и 8-12 мкм. Эти «окна» ограничены с обеих сторон спектральными полосами поглощения молекул воды и углекислого газа. Поэтому при высокой влажности воздуха атмосфера «закрывает» эти «окна» прозрачности, и излучение уже не может «улетать в космос» (парниковый эффект).

В заключение рассмотрим вопрос физического взаимодействия инфракрасного излучения с телом человека. При падении светового потока на кожу часть лучистой энергии отражается, а другая часть проникает внутрь тканей, ослабляясь по мере углубления за счёт поглощения компонентами биологической ткани. Спектральная зависимость коэффициента отражения представлена на рис. 41, откуда видно, что кожа отражает только видимый и ближний инфракрасный (ИК) свет (так называемый А-диапазон ИК-излучения 0,75-1,5 мкм). В этом легко убедиться, посветив в темноте фонариком на ладонь и наблюдая отражённый свет на белом экране (стене). Инфракрасное же излучение с длиной волны более 1,5 мкм практически не отражается и поглощается тканями с эффектом обычного нагрева.

Теперь прислоним рефлектор фонарика к ладони (или загородимся ладонью от света электрической лампочки). Мы увидим, что промежутки между сомкнутыми пальцами красные. Это значит, что биологические ткани пропускают (частично) красный цвет (рис. 43). То есть красный цвет глубоко проникает под кожу. Действительно, если посветить фонариком в закрытые глаза, то отчётливо почувствуем свет, проникающий через ткань век и воспринимаемый как «свет, который мешает уснуть». Экспериментальные измерения показывают, что коэффициент поглощения тканей минимален в видимой красной и ближней (коротковолновой) инфракрасной области (в А-диапазоне ИК-излучения). Таким образом, излучение с длинами волн 0,75-1,5 мкм хорошо отражается от кожи, но в то же время неотразившаяся часть излучения глубоко проникает в ткань. Считается, что глубоко проникающее излучение обеспечивает прогрев тканей, причём мягкий и безболезненный прогрев, поскольку поглощение тепла «размыто» по большому объёму подкожной ткани и по большому количеству терморецепторов. Этому способствует и очень высокое рассеивание красного и инфракрасного излучения в тканях человека. Так, просвечивая мощным источником света ладонь, вы не сможете увидеть костей на фоне общего красного свечения. Поэтому источники света с большой долей ближнего инфракрасного излучения (Солнце, юпитеры, софиты, лампы накаливания, в том числе широко известные синие лампы-рефлекторы Минина и красные с поляризованным светом типа Биотрон) используются в физиотерапии как лечебное средство. В действительности же на значительные глубины 1–4 см проникают лишь доли процента излучения, поэтому даже когерентный красный свет в гелий-неоновой лазеротерапии поглощается преимущественно кожей, которая может воспринимать поглощенное излучение как ожог. В то же время, охлаждая кожу (водой, стеклом) и облучая её мощным ИК-излучением А-диапазона можно добиться очень интересных эффектов. Например, если облучать ванну мощным ИК-излучением А-диапазона, то можно с комфортом находиться даже в ледяной воде не замерзая. Или можно приложить к коже оптически прозрачную пластинку стекла и облучить через неё кожу импульсом очень мощного ИК-излучения А-диапазона (сотни кВт/м^2). Тогда верхний слой кожи, в котором находятся высокочувствительные терморецепторы, не успевает нагреваться из-за контакта со стеклом и не чувствует боли от ожога, но тем не менее глубинные области кожи, где располагаются луковицы волос, на мгновение прогреваются до температур порядка 70 °C. Это оказывается достаточным, чтобы погибли зародыши волос, что приводит к эффективной и безболезненной эпиляции, используемой в косметологии.

Выделить инфракрасное излучение А-диапазона из общего потока инфракрасного излучения легко, достаточно поместить между источником и человеком лист самого обыкновенного оконного стекла. Стекло поглощает излучение В и С-диапазонов, но пропускает излучение А-диапазона. Так, если источником инфракрасного излучения является металлическая печь или камфорка электроплиты, то лист стекла, помещённый между источником излучения и человеком, полностью поглотит поток лучистого тепла и не пропустит его на лицо или ладонь, поскольку нагретые до 400-1000 °C поверхности излучают только инфракрасные лучи С-диапазона. Но если источником инфракрасного излучения является лампа накаливания (например, лампа Минина с рефлектором), а тем более Солнце, то лист стекла практически не ослабит поток лучистого тепла, поскольку нагретые до 2000–6000 °C поверхности излучают преимущественно инфракрасные лучи А-диапазона. Аналогичными оптическими свойствами обладают многие прозрачные пластические массы и жидкости, в частности вода, являющаяся основным компонентом мягких тканей организма человека (рис. 43). Проверить это так же легко: надо между ладонью и печью пролить воду (плоской струёй или душем) и почувствовать разницу. А так как кожа наполовину состоит из воды, то кожа тоже поглотит ИК-излучение С-диапазона. Аналогично, вода (пот) на теле человека поглощает излучение с λ>1,5 мкм от печи, но практически не ослабляет инфракрасное излучение от Солнца или электрической лампочки. Можно использовать и отражательные свойства материалов. Если мощной лампой накаливания (или Солнцем) осветить древесину (лучше колотую или строганую), натуральную поделочную кожу (крупного рогатого скота) или даже кожу человека (см. рис. 41), то отразится преимущественно именно ближний инфракрасный свет А-диапазона. Аналогичного эффекта можно достичь при отражении на стёклах, в том числе с отражающим слоем (зеркалах). Так фильтры ИКС-1 и ИКС-7 пропускают излучение с длинами волн 0,8–3 мкм, кварц — 0,2–6 мкм, флюорит СаF_2 до 10 мкм.

Рис. 43. Коэффициент поглощения к, определяющий ослабление интенсивности луча света Ι=Ι_0·ехр(-кх), где Ι_0 — интенсивность света, падающего на слой вещества толщиной х, I — интенсивность света прошедшего слой вещества толщиной х. 1 — спектральная зависимость коэффициента поглощения света мягкими тканями организма человека, 2 — спектральная зависимость коэффициента поглощения света водой, V — спектральный интервал видимого излучения, А — спектральный интервал А-диапазо-на инфракрасного излучения (см. В.И. Карандашов и др., Фототерапия, М.: Медицина, 2001 г.).

Японские производители инфракрасных саун (ИК-кабин) в целях рекламы беспочвенно утверждают, что длинноволновое ИК-излучение С-диапазона с длиной волны порядка 10 мкм, испускаемое кожей человека, якобы обладает способностью глубоко проникать в ткани организма человека в силу каких-то особых «резонансных свойств», присущих «живому» излучению. Эти особые свойства обуславливают якобы «полезный» эффект чудотворного глубокого прогрева тканей методом «возложения рук» колдунами-целителями при приближении ладоней без касания к телу. Кроме того, такое излучение якобы жизненно необходимо человеку, так как именно им он согревается с момента зачатия в утробе матери. Поэтому такое длинноволновое излучение в рекламе ИК-саун названо «лучами жизни». Безусловно, все эти красивые утверждения являются крайне удачной находкой рекламы, но не имеют ничего общего с фундаментальной истиной. Каждый вправе верить или не верить в колдовские возможности «лучей жизни», чудотворных «возложений рук» и «объятий» ИК-саун. Но отметим, что в ИК-кабинах речь идёт о самом обычном нагреве, таком же, как от обычных печей. Кроме того, согласно физическому закону Кирхгофа, если какая-либо (любая) поверхность сильно излучает в каком-либо спектральном диапазоне, то она и сильно поглощает в этом диапазоне (и плохо отражает). Поэтому если понимать «резонанс» в обычном смысле как пик поглощения, то кожа ребёнка как раз и не даёт «лучам жизни» пройти через себя вглубь тела. Более того температуры трубчатых (в том числе керамических) электронагревателей — инфракрасных излучателей японских ИК-саун — вовсе не равны температуре человеческого тела и достигают 500 °C, что полностью перечёркивает все рекламные «доводы» производителей. Если бы были справедливы утверждения рекламы о «лучах жизни», то более полезными были бы обычные бани с температурой стен и потолка 40-100 °C, особенно турецкие хаммамы. К сожалению, доказательств высокой прозрачности тела человека в длинноволновой области спектра нет (см. рис. 43).

Вслед за японскими фирмами выпуск ИК-саун (как новой престижной продукции) наладили фирмы США, Германии, Финляндии, Нидерландов и России, и, что характерно, с излучателями самых разных температур (и соответственно, совсем разных спектральных составов), причём каждая фирма утверждает, что её спектральный состав наиболее полезен для здоровья. Если отбросить псевдомедицинские доводы, то можно сообразить, что все эти ИК-кабины являются, по-существу, аналогами ИК-камер (сушилок) для полимеризационного отверждения («сушки») лакокрасочных автомобильных покрытий.

Малая мощность ИК-облучения, присущая всем этим кабинам, не превышает энергетический уровень привыкания 0,2 кВт/м^2. При таких мощностях облучения всё равно, нагревается ли только кожа или вся подкожная ткань (см. раздел 5.3). Так что в ИК-саунах речь идёт о самом обычном нагреве, иногда, может быть, и полезном (как и любой иной нагрев, например, обогрев у батареи центрального отопления).

Вместе с тем отметим, что некоторые нагретые керамические материалы на самом деле имеют спектр излучения, отличный от спектра излучения абсолютно чёрного тела. Так, известные штифты Нернста с температурой более 2000 °C дают белое излучение с весьма резкими максимумами в области длин волн 2 и 6 мкм, что определяется спектральной зависимостью черноты керамики. Биологических особенностей воздействия штифтов Нернста на человека не отмечалось.

4.7. Тепловое воздействие метеопараметров

Таким образом, человек в бане находится под воздействием очень большого количества внешних факторов. Если в ванне всё тело человека погружено в однородную теплоёмкую и высокотеплопроводную массу воды и термостатировано «от головы до ног», то в бане тело человека находится в воздухе со сложным пространственным и временным распределением скоростей потоков, температур и влажностей, в окружении различных излучающих поверхностей (стенок печей, полов, окон, стен) с различными температурами и степенями черноты, в контакте с водой различной температуры, полами и полками с различной температурой и различных материалов и т. п. В этом плане баня много сложней и «богаче» ванн и душей по ассортименту воздействий, вследствие чего человеку порой приходится «крепко думать головой» как добиться в реальной бане желаемого комфорта или желательного лечебного последствия. Но тем баня и интересней ванн — живей, разнообразней, многогранней и увлекательней. Вместе с тем, людям, равнодушным к банному творчеству, баня готова предложить пусть более скучные, но зато надёжные и предсказуемые изотермальные условия, имитирующие тёплую ванну, но сохраняющие достоинства бань в части удобства мытья, лёгкости перемещения тела, возможности нанесения на кожу лечебных и косметических препаратов и т. п.

В предыдущем разделе на основе самых общих житейских представлений о воздействии солнечного излучения мы чисто гипотетически предположили, что мощность нагрева тела на уровне 0,5–1,0 кВт/м^2 уже, видимо, заведомо достаточна для создания банных условий. Именно этот интервал мощностей ИК-излучения А-диапазона используется и в физиотерапии: до 0,4 кВт/м^2 для аппарата «Биотрон» и до 1 кВт/м^2 для гелий-неоновой лазерной терапии. Для ориентировки приведём данные по энергозатратам человека по ГОСТ 12.1.005-75 и СНиП 11-90-81:

Поскольку тепловыделение внутри организма составляет не менее 75–90 % от энергозатрат (и только 10–25 % энергозатрат преобразуется в полезную работу), то человеку становится жарко от тяжёлой физической работы при тепловыделении порядка 0,2–0,3 кВт/м^2 (площадь поверхности человека условно принята на уровне 1 м^2). Характерные механизмы теплоотдачи одетого человека, ведущего обычную деятельность, приведены на рис. 44.

Таким образом, можно предположить, что тепловые потоки на тело ниже 0,1–0,2 кВт/м^2 человек ощущает как незначительные, влияющие на ощущения человека лишь при длительных экспозициях, например, на рабочих местах на производствах, в турецких банях или ИК-кабинах. Тепловые потоки выше 1 кВт/м^2 человек ощущает как значительные (тотчас ощущаемые). Напомним, что в официальной медицинской фототерапии потоки тепла подразделяются на мягкие 1-20 Вт/м^2, средние 20-300 Вт/м^2 и жёсткие 300- 5000 Вт/м^2.

Нагрев (или охлаждение) тела человека (или отдельных его частей) происходит за счёт следующих механизмов:

— лучистой теплопередачи,

— кондуктивной теплопередачи (теплопроводности),

— конвективной теплопередачи,

— испарения влаги с поверхности тела или конденсации паров воды на поверхность тела из воздуха.

Лучистая теплопередача и её особенности уже рассмотрены в предыдущем разделе (рис. 42). Выполним аналогичный анализ и для других процессов теплопередачи.

Кондуктивная теплопередача обусловлена движением молекул и может наблюдаться и в подвижном (даже навстречу газовому потоку), и в абсолютно неподвижном воздухе в случае наличия зон воздуха с различной температурой. В горячих зонах молекулы более энергичны (имеют большую скорость), чем в холодных зонах. Поэтому в процессе взаимной диффузии (миграции) молекулы из горячих зон приносят добавочное тепло, а молекулы, прибывшие в горячие зоны из холодных, приносят холод. Величина кондуктивного теплового потока равна qконд=λΔТ/σ, где λ — коэффициент теплопроводности среды, ΔТ — перепад температуры на слое среды толщиной σ. Величина ΔТ /σ называется градиентом температуры в среде. Величина αк=λ/σ называется коэффициентом кондуктивной передачи. Для оценочных расчётов можно принять αк =10 Вт/(м^2 град) для любых поверхностей (для раздетого ли человека, нагретых или охлаждённых стен, батарей отопления и других условно плоских поверхностей в неподвижном воздухе). Так, например, человек, выделяющий внутри себя в состояний покоя 60 Вт тепла постоянно, сбрасывает это тепло излучением αл(Тк-Т), где αл=7 Вт/(м^2 град) — коэффициент бытовой лучистой теплопередачи, и теплопроводностью воздуха αк(Тк-Т), где αк =10 Вт/(м^2 град), вследствии чего раздетый человек с температурой кожи Тк =30 °C не мёрзнет в состоянии покоя при температуре воздуха и стен 26 °C. Действительно, в соответствии с исследованиями Кричагина (1966 г.) термический комфорт раздетого лежачего человека достигается при 25–27 °C. Но если человек находится на ярком солнце, например, в высокогорных Альпах, где уровень солнечного излучения достигает 1,05 кВт/м^2 (причём за счёт отражения от снега излучение исходит со всех сторон), то раздетый человек с сухой кожей в окружении деревьев не мёрзнет в абсолютно полный штиль даже при температуре воздуха снега и деревьев на уровне минус 30 °C. Но малейшие дуновения воздуха изменяют всю картину, поскольку добавляется теплоотвод за счёт конвекции (движения) воздуха. При скорости ветра 3 м/сек человек с сухой кожей на солнце в условиях высокогорья мёрзнет уже при 0 °C. Если вокруг деревьев нет, то заметным становится и вклад потери излучения в ясное небо (космос). Ещё серьёзней будут последствия увлажнения кожи раздетого человека.

Рис. 44. Характерные уровни теплопередачи одетого человека с сухой кожей при различных температурах воздуха. 1 — тепловыделение человека (обычная теплоотдача), 2 — вклад теплоотдачи испарением, 3 — вклад теплоотдачи конвекцией, 4 — вклад теплоотдачи теплопроводностью, 5 — вклад теплоотдачи излучением.

Конвективная теплопередача наблюдается только при движении воздуха. Если в случае кондуктивной теплопередачи каждая энергичная молекула с трудом мигрирует среди других молекул воздуха из горячей зоны в холодную, то в случае конвективной теплопередачи все энергичные молекулы могут разом «сдуться» ветром в составе всей массы воздуха из горячей зоны в холодную. Конвективный теплопоток равен qкoнв(кBт/м^2)= СрρV(Т_1-Т_2)=1,ЗV(Т_1-Т_2), где Ср и ρ — массовая теплоёмкость и плотность воздуха, V — скорость перемещения воздуха (ветра) в м/сек, Т_1 и Т_2 — температуры горячей и холодной зон в °С. Именно эта конвективная теплопередача имелась в виду в разделе 5.5 при рассмотрении аэродинамики бани. Так, металлическая печь нагревает вокруг себя воздух до температуры Т_1, этот горячий воздух постоянно «сдувается» потоком ветра (конвективным потоком) и заменяется на холодный воздух с температурой Т_2, который в свою очередь начинает нагреваться от стенки печи. При этом воздух, контактирующий с горячей поверхностью, вовсе не обязан успеть нагреться до температуры поверхности. Нагревается до температуры поверхности лишь тонкий пристеночный слой, причём скорость его скольжения вдоль поверхности может быть много меньшей, чем скорость всего набегающего газового потока.

Если горячий воздушный поток поступает, например, сверху вниз с потолка на холодный пол (или на тело человека), то лишь небольшая (по экспериментальным оценкам примерно одна двухсотая) доля тепловой энергии горячего воздуха отдаётся самому полу. Это объясняется той банальной причиной, что не весь горячий воздух из набегающего потока может вступить в контакт с холодным полом, а лишь очень небольшая его доля. Если поток воздуха ламинарный (то есть не имеет завихрений — турбулентностей), то теплоотдача от поверхности в набегающий поток воздуха в теории бассейнов численно равна qкoнв(кBт/м^2)=0,006VΔT, где V — скорость движения воздуха в м/сек, ΔТ — разница температур воздуха и поверхности. Для ориентировки приведём характеристики силы ветра по шкале Бофорта (Сборник «Путеводитель по цифрам и фактам», М.: Рипол-Классик, 2002):

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 использовании 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 и равное ρV^2/2, где V — скорость ветра. Напомним, что 1 атм= 100000 Па= 750 мм рт. ст.

На рис. 45 представлены тепловые потоки 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 °C составляют примерно по 0,5 кВт/м^2, а в сумме 1,5 кВт/м^2. 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.

Рис. 45. Тепловой поток на тело человека (безразлично с мокрой или сухой кожей) в изотермической бане с температурой Т и скоростью движения воздуха 1 м/сек в хомотермальном режиме (кривая 1). Зона 2 отвечает вкладу кондуктивной составляющей теплового потока. Зона 3 — вклад конвективной составляющей при скорости движения воздуха 1 м/сек. Зона 4 — вклад лучистой составляющей, равной разнице потоков излучения от стен и от тела человека [σ(Т+273)4-σ(40+273)4].

Вклад конвективной составляющей на рис. 45 рассчитан для условного уровня скоростей перемещения воздуха 1 м/сек, характерных для лёгких движений веника и перемещений человека в бане. При отсутствии воздушных потоков конвективная составляющая равна нулю. При больших скоростях потоков воздуха, например, в носоглотке, конвективная составляющая может стать преобладающей.

Вклад лучистой составляющей на рисунке 45 рассчитан для изотермической бани, в которой все 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 возможными. В реальных условиях пол и стены холодней, чем потолок, поэтому на практике вклад лучистой составляющей является менее значительным.

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:

qисп(кВт/м^2)=qqисп. конд+qисп. конв. 15(d-0,05)+28(d-0,05)V, где d — абсолютная влажность воздуха в кг/м^3, V — скорость движения воздуха в м/сек. Как и в случае конвективной теплопередачи, конвективная составляющая теплового потока, связанного с испарением или конденсацией, значительно меньше (но не в двести, а восемьдесят раз) той величины 2250(d-0,05)V, которая была бы в случае, если бы весь воздух в потоке мог попасть в контакт с телом человека.

Рис. 46. Тепловой поток на тело человека (при произвольной температуре), обусловленный испарением влаги с мокрой кожи человека (поток отрицательный, поскольку тело человека при этом охлаждается) или конденсацией паров воды из воздуха на мокрую или сухую кожу человека (поток положительный). 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 воздухе (конвективная составляющая для скорости движения воздуха 1 м/сек). Кривая 3 — суммарный тепловой поток (сумма кондуктивной и конвективной составляющих при скорости воздуха V=1 м/сек).

Если в неподвижном воздухе теплопередача за счёт испарения или конденсации не превышает (0,5–1) кВт/м^2, то появление воздушных потоков даже с умеренными скоростями до 1 м/сек, характерными для перемещения банного веника, позволяет получать тепловые потоки до 2 кВт/м^2 и выше (рис. 46). 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, вызванных движением веника. В сухом же воздухе движения веника, наоборот, приводят к охлаждению мокрой кожи, причём можно добиться столь высоких мощностей охлаждения (более 1 кВт/м^2), что даже в высокотемпературной бане (с температурой порядка 100 °C и выше) можно достичь ощущения холода. Это может быть положено в основу контрастных банных аттракционов.

Таким образом, процессы испарения-конденсации помогают чётко определить климатический тип бани. Для этого достаточно смочить лицо водой и махнуть на него веником (ладонью). Если вы почувствуете волну жара, то вы находитесь в паровой бане. Если вы почувствуете холод, то это сухая баня. Если ваши ощущения не вполне определены (не чувствуете ни холода, ни жары), то это влажная баня. Впрочем, у человека есть ещё одна возможность мгновенного определения климатического типа бани. Надо глубоко вдохнуть воздух. Если при вдохе носоглотка (всегда находящаяся во влажном состоянии) охлаждается, то это сухая баня. Если в носоглотке чувствуется влажное тепло, то это паровая баня. Если носоглотка чувствует «духоту» (ни тепла, ни холода), то это влажная баня. Кстати, именно из-за того, что в сухих банях влага в носоглотке испаряется, происходит не только охлаждение носоглотки, но и её пересыхание. С таким явлением знакомы все водители автомобилей, пользующиеся зимой автомобильными «печками» (калориферными нагревателями потока забортного воздуха с низкой абсолютной влажностью).

Всё это означает, что при 100 °C может стать холодно, а при 40 °C — жарко. Поэтому необходимо учитывать влияние всех без исключения метеорологических параметров. В то же время ясно, что сами по себе метеорологические параметры ничего не значат для организма, для которого важны лишь значения величин тепловых потоков на кожу. Но и тепловые потоки в банях не измеряются ни приборами, ни «кожей». Человек субъективно чувствует климатическую обстановку в бане не тепловыми потоками, а температурой своей кожи, которая зависит не только от метеопараметров, но и от состояния самой кожи (мокрая или сухая, засаленная или чистая, прикрытая одеждой или нет и т. п.).

Всё это свидетельствует о том, что добиться в бане условий, когда суммарная тепловая нагрузка на организм (как от внешних факторов, так и от внутреннего тепловыделения) была бы строго равна нулю и человек чувствовал бы длительный тепловой комфорт, практически невозможно, тем более, что в первые моменты в бане человек стремится почувствовать явное тепло для подъема температуры конечностей до исчезновения неощущаемой мышечной дрожи. Поэтому в реальной банной практике используют настолько тёплые метеорежимы, чтобы безусловно обеспечивался неуклонный нагрев мокрого тела. При возможных (а порой неизбежных) перегревах человек на время покидает баню для охлаждения (или охлаждает своё тело непосредственно в бане прохладной водой). Указанные процессы попеременного нагрева и охлаждения тела в любительской бане воспринимаются в народе порой как характерная особенность всех русских бань, что вообще говоря, неверно.

В заключение, ещё раз отметим, что вопросы климатологии сверхвысокотемпературных и сверхвлажных помещений («сверхтропического» класса) являются самыми сложными аспектами бань. Учёные до сих пор не могут разобраться с климатологией земной атмосферы и микроклиматологией жилых и рабочих помещений, а микроклиматология бань ещё более сложна, а главное — не столь обычна и привычна для разумения. Для рядового знатока бань, для того, чтобы помыться самому и поучить этому других, нет нужды залезать в дебри науки. Но если человек захочет построить некую особенную баню или разработать новую лечебную методику, ему неминуемо придётся в той или иной степени столкнуться с вопросами численной теории и пойти ещё дальше по этому, прямо скажем, очень нелёгкому пути.

5. Физиологическое восприятие бани

«Бумага не краснеет, бумага всё терпит»

(Марк Тулий Цицерон, 106-43 гг. до н. э.),

а вот депутат в бане, если и терпит, то краснеет

(В. Жириновский).

В течение многих тысячелетий люди в банях, не имея ни термометров, ни гигрометров, ни измерителей тепловых потоков, успешно обходились простейшими житейскими понятиями типа «тепло» или «холодно», «сухо» или «влажно», «душно» или «свежо», «жарко» или «прохладно», «пар лёгкий» или «пар тяжёлый», «жар сухой» или «жар сырой» и т. п. В предыдущем разделе мы попытались перевести эти понятия на сухой язык цифр и терминов теплофизики и метеорологии. Но главный вопрос остался открытым — как субъективно ощущаются объективные показатели воздуха в бане.

Ранее мы уже установили, что люди в банях (точно так же как и термометры, и гигрометры) воспринимают не параметры воздуха, а состояние самих себя в этом горячем воздухе или на горячем камне. Но в отличие от показаний термометра, ощущения человека в бане не могут быть до конца поняты без учёта особенностей организма человека как живого саморегулирующегося существа. Более того, порой необходимо учитывать даже особенности каждого конкретного человека в данный конкретный момент времени.

5.1. Строение кожи человека

Воздействие воздуха на человека осуществляется через кожный покров, площадь которого составляет 1,5–2 м^2 (при площади теплообмена тела с воздухом в среднем 1 м^2). Кожа состоит из трёх слоёв: эпидермиса (наружного эпидермального слоя толщиной от 0,03 мм на веках глаз до 1,5 мм на подошвах), дермы (собственно кожи толщиной 0,5–5 мм) и гиподермы (подкожной жировой клетчатки), которая может вообще отсутствовать или, наоборот, достигать значительных толщин до 10 см при ожирении (рис. 47).

Рис. 47. Строение кожи человека. 1 — эпидермис, 2 — дерма, 3 — гиподерма, 4 — роговой слой, 5 — волос с луковицей, 6 — фолликул, 7 — сальная железа, 8 — мышца волоса, 9 — артериальные кровеносные сосуды, 10 — артериальные микрососуды (артериолы), 11 — венозные кровеносные сосуды, 12 — венозные микрососуды (капилляры), 13 — лимфатические сосуды с клапанами, 14 — лимфатические капилляры, 15 — потовая железа, 16 — нервные волокна с рецепторами, 17 — сальная протока, 18 — загрязнения кожи за счёт кожного сала, 19 — потовая протока, 20 — загрязнения кожи за счёт потовых выделений, 21 — внешние загрязнения (пыль, грязь, макияж и др.).

Эпидермис отличается высокой механической и химической стойкостью, непроницаем для водных растворов и для возбудителей инфекции. Наружный слой эпидермиса — роговой слой — представляет собой состарившиеся и ороговевшие эпителиальные клетки. Эпидермис имеет свойство самоочищаться путём постоянного отшелушивания (слущивания) поверхности рогового слоя. На смену отшелушившемуся слою, уносящему загрязнения, приходят более молодые клетки из более глубоких слоёв эпидермиса. Между рядами клеток эпидермиса циркулирует межклеточная жидкость, питающая растущие клетки белковыми веществами. При недостатке межклеточной жидкости (когда слишком мало жидкости поступает из дермы или жидкость слишком быстро испаряется с рогового слоя) кожа становится сухой, шелушащейся, раздражительной, болезненной, в эпидермисе образуются трещины, появляется зуд, исчезающий при использовании средств, замасливающих поверхность рогового слоя и препятствующих испарению влаги из эпидермиса (так называемых «увлажняющих препаратов»). Натуральным замасливателем поверхности кожи является кожное сало (эмульсия жиров в воде), выделяемое сальными железами в волосяные фолликулы (каналы) так, чтобы сало смазывало волосы и роговой слой одновременно. В то же время, выделения кожного сала (до 10–50 г в сутки) и пота (с сухим остатком до 5-20 г в сутки) способствуют загрязнению волос и кожи.

Дерма состоит из густо переплетающихся соединительных волокон и немногочисленных клеток. Эластичность волокон придаёт коже упругость, а прочность волокон обеспечивает надёжную механическую фиксацию внутренних органов и тканей. В дерме расположены волосяные фолликулы, потовые железы, кровеносные сосуды, нервные волокна. Гиподерма представляет собой пласт соединительной ткани, смягчающий различные механические воздействия на кожу и, кроме того, служащей теплоизолирующей прокладкой.

Жизнедеятельность дермы обеспечивается непрерывными процессами обмена веществ с помощью сердечно-сосудистой системы (кровеносной и лимфатической). Кровь в кожу поступает по артериям, которые разветвляются на тысячи мелких артериол. Последние в свою очередь распадаются на бесчисленное множество кровеносных капилляров, стенки которых обладают высокой проницаемостью. Питательные вещества и кислород переходят через стенки кровеносных капилляров в тканевую жидкость, а затем в клетки. В то же время клетки отдают в тканевую жидкость, а затем в кровеносные капилляры углекислый газ и продукты жизнедеятельности. Загрязнённая кровь, продвигаясь по кровеносным капиллярам, поступает в мельчайшие вены (венулы), затем во всё более крупные вены и, наконец, правое предсердие.

Однако, часть тканевой жидкости поступает в совсем иные капилляры, лимфатические, представляющие собой замкнутые с одного конца (слепые, глухие) трубочки с высокой проницательностью стенок. Соединяясь друг с другом лимфатические капилляры образуют лимфокапиллярную сеть, из которой берут начало лимфатические сосуды, имеющие клапаны, препятствующие обратному току лимфы. В результате сокращения мышц тела, лимфа поступает по лимфатическим сосудам в лимфатические узлы, где образуются лимфоциты, придающие организму свойства сопротивляемости воздействиям чужеродных (в том числе инфекционных) агентов (иммунитет), после чего лимфа попадает в вену. При нарушении работы лимфовыводящих систем в коже развивается отёк, который может быть уменьшен за счёт искусственного (принудительного) массажа, а также за счёт активной работы потовых желёз, опустошающих кровеносные капилляры, которые в свою очередь «всасывают» тканевую жидкость из дермы. Таким образом, баня (также как и горячая ванна, и горячий душ) может быть полезна не только тем, что очищает поверхность кожи, но и тем, что расширяет кровеносные капилляры, ускоряя обмен веществ и тем самым насыщая тканевую жидкость кислородом, а также тем, что помогает удалить излишки тканевой жидкости потением и массажем, причём массаж может повысить иммунитет.

В банной литературе потообразование обычно рассматривается упрощённо: в нормальном состоянии потовые протоки сужены, но по сигналам терморецепторов протоки (поры) открываются, что обеспечивает свободное истечение пота. Ясно, что если устья потовых протоков забиты кожным салом, то истечение пота затруднено. Продвижение воды (или водяных растворов) по капиллярам с испарением на открытом конце капилляра называется в физиологии растений транспирацией (от латинских слов — через trans — через и spiro — дышать, выдыхать). В быту испарение пота с кожи также называется «дыханием кожи», хотя этот процесс не имеет ничего общего с потреблением кислорода. В банной практике возникновение пота связывается исключительно с необходимостью охлаждения тела испарением. В условиях покоя человек выделяет 0,5 литра пота в сутки, а при физических нагрузках до 2 литров в час.

На самом же деле процессы потообразования являются много более сложными. Во-первых, пот вырабатывается вовсе не потовыми протоками, а вполне конкретными, локальными и непередвигающимися потовыми железами в дерме. Так что расхожие в банном быту представления о том, что пот, мол, в бане по мере прогрева тела истекает из всё более глубоких слоёв кожи, и даже из мышц, в корне неверен.

Во-вторых, потовыделение происходит непрерывно, но не самотёком, а благодаря ритмическим сокращениям мускулатуры потовой протоки, так что потовыделение происходит даже тогда, когда человек погружён в горячую воду. Сам пот образуется в клубке потовой железы ультрафильтрацией крови, поступающей из сети артериол, оплетающих клубок (рис. 48). Потообразование управляется (иннервируется) от нервных сплетений, в частности, в подкожном слое и в дерме, причём химически под действием многих веществ. Так, например, адреналин и ацетилхолин возбуждают, а атропин блокирует секрецию пота. Образующийся в миоэпителиальных клетках железы пот выдавливается сокращениями клеток под давлением в потовой проток, а затем за счёт сокращения мускулатуры протока на кожу.

Рис. 48. Строение потовой железы и протоков. 1 — клубок потовой железы, расположенной вблизи границы дермы с гиподермой, 2 — артериальные кровеносные сосуды, питающие потовую железу, 3 — венозные кровеносные сосуды, 4 — внутренние слои эпидермиса (блестящий, зернистый, шиповатый, базальный), 5 — верхний слой эпидермиса (роговой), состоящий из ороговевших клеток, постепенно отшелушивающихся, 6 — протока потовой железы, 7 — пот, просачивающийся через разрыхлённый канал в роговом слое (через пору).

В-третьих, потовые протоки в области устья (поры) выходят часто не на поверхность кожи, а закрыты слоем ороговевших клеток эпидермиса, которые хоть и разрыхлены в зоне поры, но ощутимо ограничивают выход просачивающегося пота, особенно, если эпидермис загрязнён кожным салом. Неспособность пота выйти наружу вызывает чувство зуда, разновидности боли, особо проявляющейся, естественно, при возбуждении потовых желёз (например, при перегреве тела), что и заставляет человека чесаться. Поэтому, чтобы кожа не зудела, необходимо не только отмыть кожное сало, но и соскоблить слой ороговевших клеток у устьев потовых протоков, предварительно распарив их.

В-четвёртых, потовые железы бывают обычными (эккриновыми) и специфическими (апокриновыми). Обычные потовые железы (около 2 млн. шт.) размещены по всему телу (в том числе и подмышками), выделяют слабопахнущий (или вовсе непахнущий) пот, предназначенный только для испарения и увлажнения, содержащий помимо солей только продукты азотистого обмена. Специфические же потовые железы расположены в подмышечных впадинах, паховой и околоанальной областях, связаны с половой функцией и выделяют пот с большим количеством белковых веществ, которые разлагаясь, пахнут и придают человеку известный «запах пота». В европейских странах «запах пота» считается «неприличным». В то же время у многих народов Азии и Африки запах пота очень ценится, считается пикантным, привлекающим, возбуждающим. Так что пот бывает разным. Функции пота не ограничиваются охлаждением.

Пот человека содержит в среднем 0,5 % хлорида натрия, 0,1 % мочевины, а также до 1,5 % других сложных (видимо, липидных) органических веществ, в быту называемых шлаками, которые переходят в пот из крови. Напомним, что жидкая часть крови (плазма), составляющая (55–65)% всей крови, содержит до 0,9 % хлорида натрия, до 0,8 % липидов, до 0,03 % хлорида калия, до 0,01 % солей кальция, до 0,002 % солей магния и до 0,08 % мочевины. Лимфа близка по составу к плазме крови. И хотя пот на (98–99)% состоит из воды, скорость испарения пота может быть намного меньше скорости испарения воды, поскольку на поверхности пота «плавает» плёнка жироподобных (липидных) поверхностно-активных веществ с высокой температурой кипения и, кроме того, на коже постепенно накапливается много соли, а она затрудняет испарение пота. Смывая эти вещества, мы даём коже «легко дышать», поскольку легко испаряется только малосолёный «свежий пот» с чистого тела.

Наибольшее число слабопахнущих эккриновых потовых желёз (до 300 шт./см^2) расположено на коже ладоней и стоп. Эти железы предназначены только для смачивания кожи в целях предотвращения скольжения ладоней, обеспечивают надёжное удержание предметов и не имеют никакого отношения к терморегуляции. При эмоциональных волнениях особо потеют ладони и ступни ног (ещё со времён обезьян привыкшие мгновенно подготавливать лапы к прыжкам по деревьям). При испугах выделяющийся адреналин вызывает мгновенный обильный «холодный» пот по всему телу.

При тепловых же нагрузках потовыделение на ладонях не увеличивается, а формируются совсем иные потовые «поля» — вокруг носа, на лбу, шее, запястьях, на ногах ниже колен и особенно на спине в виде знаменитого ромба (шея, лопатки, поясница). Это означает, что в сухих саунах охлаждение тела за счёт испарения происходит через эти зоны «потовых полей». А вот губы вообще потовых желёз не имеют и нагреваются больше всего.

Потовые железы являются также основным транспортным путём возможного проникновения жидких водорастворимых веществ в организм. Так, раздражающее действие горчичников, скипидара, финалгона, перцового пластыря значительно усиливается на чистой коже с очищенными устьями потовых проток. Потовые протоки, особенно те, которые выходят не непосредственно на поверхность кожи, а в разрыхлённые каналы в роговом слое (поз. 7 на рис. 48), могут удерживать сторонние вещества. Так, после мытья мылом потовые протоки и разрыхлённые каналы в роговом слое удерживают это мыло (а также запахи, в том числе запахи веника). В этом легко убедиться: достаточно после мытья головы с мылом пропариться в парной и сразу же почувствовать, как начинает «есть глаза» от мыла, вымываемого потом из потовых протоков. Так что попотеть в парилке после мытья с мылом и очистить при этом протоки от мыла бывает очень полезно, вопреки расхожим воззрениям, запрещающим использование мыла до парилки якобы во избежание пересушивания кожи, а в действительности только из-за неприятных ощущений, связанных с раздражением глаз вымываемым мылом.

На принципе удержания потовыми протоками химических веществ работают и косметические препараты по предотвращению запаха пота — антиперспиранты. В отличие от деодорантов (отдушек), заглушающих своим запахом запах пота и дезодорантов (антисептиков), замедляющих разложение белковых примесей в поте, антиперспиранты содержат оксихлориды (хлоргидраты) металлов (алюминия, титана, циркония), дающие при реакции с водой гели (студни) гидратов окисей металлов Me(OH)nClm+H_2O→Me(OH)m+n+HCl. Оксихлориды в спиртовом растворе сначала проникают в разрыхлённые каналы рогового слоя, а затем и в потовые протоки и при появлении влаги (пота) превращаются в студни, закупоривающие устья потовых протоков. Этот процесс, видимо, в какой-то степени вреден для здоровья, но незаменим для представительских целей. Во всяком случае, при использовании антиперспирантов требуется особо тщательная очистка пор при мытье кожи.

Пот образуется из крови: у человека все железы вырабатывают секрет из воды крови, даже молочные. Сердце перекачивает в состоянии покоя 5–6 литров крови в минуту, а при значительных физических нагрузках в 5–6 раз больше. Время полного кругооборота крови в организме составляет таким образом 1 минуту в состоянии покоя и 10 секунд при больших физических и тепловых нагрузках. При этом скорость движения крови в капиллярах в состоянии покоя составляет (0,05-2,0) см/сек, в венах 10–20 см/сек, а в артериях 20–50 см/сек. Такие величины потоков жидкости в сотни раз превышают величины лимфатических и потовых потоков. Так в обычных условиях в состоянии покоя человек выделяет 0,5–0,7 литра пота в сутки, что соответствует мощности охлаждения за счёт испарения пота (13–18) Вт. В экстремальных условиях высоких перегревов и высоких физических нагрузок скорость выделения пота достигает 2 литров в час, что соответствует мощности охлаждения при испарении пота 1200 Вт.

Течение крови обеспечивает непрерывный теплоперенос внутри тела, выравнивающий поле температур в тканях. Так, если кровь где-то нагревается на 1 °C (например, в коже), а затем отдаёт полученное тепло где-то внутри тела, то соответствующий тепловой поток внутри тела составит 0,3 кВт в состоянии покоя и до 1,5 кВт при больших физических нагрузках. Величины такого порядка и должны отвечать физическим нагрузкам на производстве и тепловым потокам в банях (см. раздел 4.7). Увеличение потока крови при физической нагрузке (а также при перегреве) осуществляется сначала за счёт расширения артериол, а затем за счёт увеличения частоты сердечных сокращений (пульса). Расширение кровеносных сосудов и потовых протоков осуществляется при повышениях температуры тела по сигналам центральных (внутренних) термометров нервной системы, расположенных в головном и спинном мозге и омывающихся кровью, двигающейся в сосудах. Расширение кровеносных сосудов кожи приводит к перетоку в них крови из внутренних кровеносных сосудов и, как следствие, к временному снижению артериального давления в организме.

Кровеносные микрососуды в дерме терморецепторов не имеют. Но в дерме расположена густая сеть нервных волокон, заканчивающихся самыми разнообразными наружными (периферическими) рецепторами: болевыми, тактильными, Холодовыми, тепловыми. Самый распространённый тип кожных рецепторов — свободные нервные окончания, воспринимающие в основном болевые ощущения, связанные с нарушениями целостности кожи (100–200 рецепторов на один квадратный сантиметр кожи). Тактильные рецепторы воспринимают механические нагрузки-прикосновения (20–30 шт./см^2). Холодовые рецепторы (колбы Краузе) реагируют на охлаждение кожи (12–15 шт./см^2). Тепловые рецепторы (тельца Руффини) реагируют на нагрев кожи и весьма немногочисленны 1–2 шт./см^2, у человека насчитывается всего около 30 тысяч тепловых рецепторов (кожных терморецепторов).

Отметим в заключение, что эккриновые потовые железы имеются только у людей, обезьян и копытных (лошадей). Хищники (кошки, собаки) и грызуны (мыши) пот для охлаждения тела практически не выделяют.

5.2. Реакция организма на тепловые воздействия

Человек с нормальной температурой тела и кожи, попадая в жаркую или холодную среду (воздушную или водяную) не просто испытывает определённые ощущения, но и проявляет столь же определённые рефлекторные (непроизвольные, в том числе врождённые) реакции.

Во-первых, любой холодный или горячий раздражитель воздействует прежде всего на терморецепторы в коже. В результате быстрой ответной реакции наблюдается спазм мелких сосудов кожи и, что ещё более важно, спазм мышц (вздрагивание). Это чисто оборонительный рефлекс, тесно связанный с эмоциональными реакциями боли и страха, всем известный в быту как непроизвольное отдёргивание руки при прикасании к горячему предмету. Чем быстрее изменяется температура кожи, тем более энергично проявляется реакция организма, тем более болезненны, а точнее, тем хуже переносимы соответствующие ощущения. Однако, если нагрев или охлаждение идёт медленно, спазматические реакции ослабевают и даже исчезают. Это явление называется привыканием (акклиматизацией, приспособлением к новым условиям) и характерно для человека не только в плане термических воздействий. В отношении привыкания возможности человека иногда ошеломляют. Если человека поместить в приятную тёплую воду, а затем медленно охлаждать её, то человек (особенно спящий) может умереть от переохлаждения, так и не почувствовав опасного рубежа. Но если человека сразу же поместить в холодную воду (даже вовсе не опасную для жизни по температуре), то последует бурная эмоциональная реакция с физическими вздрагиваниями и даже, возможно, с шоком. Аналогично, если воду очень медленно нагревать, то человек также может не осознать опасного рубежа перегрева. Баня отличается от ванны и душа тем, что человек нагревается за счёт горячего воздуха, имеющего низкую теплопроводность. Поэтому тело человека в бане нагревается относительно медленно: кожа за несколько минут до 40 °C, тело — за несколько десятков минут. Никаких особо бурных реакций (кроме случаев ошпаривания из каменки) обычно не наблюдается. Горячая вода в ванне или душе нагревает кожу мгновенно (за секунды). Поэтому в горячую воду даже с абсолютно безопасной температурой 39–40 °C сразу всем телом не погрузишься: тут же срабатывают защитные системы организма, и человек тотчас из такой воды выскакивает. Но если прогреть тело медленно, как в японских сенто и фуро, то можно выдержать горячую воду в ванне с температурой 45 °C. Известно, что сам факт термического ожога (нагрева кожи до 55 °C и выше) человек ощущает по предшествующему процессу быстрого подъёма температуры кожи в безопасном интервале температур (пока ещё терморецепторы в коже «живы»). Всё это означает, что при всех возможных приёмах мытья (в банях, ваннах, душах) процесс распаривания кожи для размягчения рогового слоя и очистки устья пор от кожного сала и засохших роговых клеток должен осуществляться безболезненно при постепенном повышении температуры тела, то есть в условиях привыкания (см. раздел 5.3). В то же время в экстремальных физиотерапевтических банях тренируют быстрые рефлексы вегетативной нервной системы, управляющей кровеносными сосудами и потовыми железами, методами закаливания в ходе контрастных процедур.

Во-вторых, любое достаточно продолжительное изменение температуры кожи ведёт ко второй рефлекторной реакции — расширению кровеносных сосудов кожи (артериол). Организм пытается тем самым повысить температуру кожи в случае её охлаждения и, наоборот, понизить в случае нагрева. Этот процесс более медленный, чем спазматический, наступает не сразу, так как управляется рецепторами, расположенными под кожей. Если температура кожи поднимается медленно, и спазматическая стадия вследствие этого подавлена, то банная процедура воспринимается комфортно, и сосудорасширяющая реакция становится первым ответом на температурный раздражитель. Человек чувствует явное тепло, глубоко проникающее в тело. Внешним проявлением расширения кожных сосудов является покраснение кожи (гиперемия) как при нагревах, так и при охлаждениях. Гиперемия сопровождается повышением пульса и снижением артериального давления (поскольку кровь дополнительно перераспределяется в расширившиеся кровеносные сосуды. Это здоровая ответная реакция, свидетельствующая о благополучии организма. Сосудорасширяющая реакция безусловно самая полезная для организма, поскольку обеспечивает обмен, особенно в проблемных участках с плохоразвитой кровеносной системой. «Повышенный обмен» — это медицинский термин, означающий, что ускоренный кровоток быстрее подводит к клеткам необходимые (в том числе и лекарственные) вещества и отводит ненужные (вредные) продукты жизнедеятельности клеток. Отметим, что сосудорасширяющая реакция с усилением сердечной деятельности наблюдается не только при тепловых и холодовых воздействиях, но и при действии многих других физических и химических раздражителей кожи. В частности, расчёсывание кожи веником или мочалкой значительно повышает покраснение кожи, особенно распаренной.

В-третьих, может случиться так, что циркулирующая кровь уже перестаёт справляться со своей задачей по поддержанию температуры кожи на приемлемом уровне. Несмотря на большое количество крови (4–6 литров), она начинает нагреваться или охлаждаться и тем самым нагревать или охлаждать внутренние (подкожные) органы в опасных для организма пределах. Тогда по сигналам терморецепторов, расположенных в кровеносных сосудах мозга, в действие вступает третья очередь рефлексов: озноб (ощущаемая дрожь мышц тела) при переохлаждении и потовыделение при перегреве внутренних органов. Это также здоровые формы ответных реакций, хотя к ознобу зачастую относятся с опаской, ошибочно отождествляя его с заболеванием. Известно, что многие дикие животные безостановочно дрожат всю зиму от холода (даже во сне) без видимых вредных последствий для здоровья. Озноб же, вызванный болезненным состоянием организма и призванный повысить температуру тела выше нормальной (а не восстанавливать нормальную температуру при замерзании), называют лихорадкой. Её характерной чертой является подавление потовыделения при высокой температуре тела за счёт спазм кожных кровеносных и потовых сосудов.

В-четвёртых, если организм всё же не может своими рефлекторными действиями предотвратить опасный перегрев тела, то почувствовав характерные симптомы недомогания (головокружение, тошноту, слабость), человек, всё ещё контролирующий своё состояние, выполняет уже осознанные действия: открывает окна и двери, включает вентиляцию, охлаждается водой или покидает горячее помещение. Отметим, что ощущения и рефлексы у перегревшегося человека могут быть совершенно необычными. Так, например, сильно перегревшийся в бане человек ощущает холодную воду как кипяток.

Вышеописанная картина является, конечно, весьма упрощённой, но правильно отражает основной факт: все рефлекторные реакции являются вполне естественными, предусмотрены самой природой при рождении и развитии человека и не могут быть вредными. Можно сказать, что жизнь во вредных (читай новых) условиях (при избытке или недостатке физических нагрузок, при недоеданиях и перееданиях, при перегревах и переохлаждениях, при химических и радиационных воздействиях и т. п.) является нормальным образом жизни человека и не опасна при малой скорости изменений внешней среды (при привыкании — приспособляемости).

5.3. Понятие переносимости

Не затрагивая медицинских вопросов вредности или полезности тех или иных банных условий, рассмотрим физиологические возможности человека как живого существа вынести те или иные метеорологические условия за какое-то заданное время. Переносимость — это субъективный параметр, показывающий, какое время может выдержать человек те или иные условия или те или иные тепловые нагрузки. Понятие переносимости не затрагивает объективных вопросов последствий воздействий внешней среды (вред, недомогание, смерть), а просто указывает на то, что есть определённое время, после которого нахождение человека во внешней среде становится невыносимым, и человек либо рефлекторно, либо осознанно, либо с помощью других людей покидает помещение бани.

Выше мы уже дали понять, что не склонны отождествлять тело человека в бане (и не только в бане) с куском неживой материи. Человек — это живое саморегулирующееся существо, активно взаимодействующее с внешними условиями. Ощущения тепла и холода — это отклик органов чувств в виде информации для мозга для размышлений и принятия решений. Ощущение непереносимости — это тоже информация о том, что воздействие внешних факторов настолько чрезмерно, что органы чувств перестают объективно и правильно оценивать возникшую оперативную обстановку в организме человека. Это призыв к мозгу немедленно принять какие-либо оборонительные меры.

Мы в этой в общем-то далеко не медицинской книге не в состоянии проследить всю цепь причинно-следственных связей в организме, в чём-то даже пока и не известную большой науке. Поэтому, со всеми приличествующими оговорками мы в качестве исходной, конечно же, грубой модели примем, что человек состоит из тела (внутренних органов) с теплопроводностью 0,5 Вт/(м. град.) и теплоёмкостью 3,5 кДж(кг. град.) и из слоя кожи толщиной примерно 1 см (с учётом жировой клетчатки) с примерно той же теплопроводностью и теплоёмкостью. Если бы тело (внутренние органы, ткани) были бы просто «мясом», то тепловые потоки внутри тела не могли бы превышать (5-50) Вт/м^2, но поскольку тело является живым (по крайней мере в том смысле, что в нём по сосудам постоянно течёт кровь), то тепловые потоки внутри тела могут достигать (300-1500) Вт/м^2. А вот в коже кровеносных сосудов мало, поэтому способность переноса тепла у кожи низка, вследствие чего уже при умеренных тепловых нагрузках поверхность кожи может перегреваться. Таким образом тело (внутренние органы, ткани) можно считать изотермическим образованием с примерно одинаковой повсюду температурой.

Тело (внутренние органы) получает тепло от внутренних биохимических процессов, а также через кожу, причём через одни участки кожи тело может нагреваться (например, от тёплого камня в турецкой бане), а через другие — охлаждаться (например, испарением пота), и это бывает физиологически нормальным. При тепловых дисбалансах тело может постепенно нагреваться, а повышенная температура неблагоприятна для организма и приводит к недомоганию (дурноте) ввиду ухудшения связывания кислорода гемоглобином крови в лёгких. Почувствовав перегрев, организм человека предпринимает оборонительные действия (вызывает выделение пота), и если это не помогает, наступает кризис, который мы будем называть непереносимостью телом.

Непереносимость кожей имеет несколько иную природу: хватаясь за горячую ручку сковородки, вы тотчас понимаете, что вам не удержать её более 2–3 секунд, даже если вы будете интенсивно потеть и охлаждать другую руку холодной водой из-под крана. Непереносимость кожей исключительно локальна, причём терморецепторы сравнивают локальные температуры кожи с температурой тела, то есть перепад температуры на коже. Поэтому кожа в обычном состоянии очень чувствительна к температурным воздействиям, а в состоянии с расширенными кровеносными сосудами в коже чувствительность кожи снижается, поскольку циркуляция крови снижает перепады температур в коже.

Переносимость может заметно отличаться у разных людей и даже у одного и того же человека в разные периоды времени. Так, например, в состязаниях по сауна-спорту один и тот же участник может просидеть в сауне то 15 минут, а то лишь 10 минут. И это нормально, так как самочувствие человека не может быть стабильно рекордно хорошим или рекордно плохим. Поэтому все последующие численные оценки следует понимать как иллюстрацию качественных закономерностей.

Обычно непереносимость возникает в двух вышеописанных случаях: при чрезвычайно быстром темпе (большой скорости) нагрева кожи и при чрезмерном перегреве внутренних органов (безотносительно к скорости нагрева).

Тело человека способно, по крайней мере кратковременно, безболезненно выдержать температуру воды 45 °C, губы до 90 °C. Однако сразу опустить ноги в воду можно лишь при температурах не выше 40 °C (тёплая вода). При более высоких температурах воды (даже безопасного условия 45 °C) скорость подъёма температуры кожи становится настолько высокой, что появляются болезненные ощущения, и человек стремится (в том числе и неосознанно, а рефлекторно) выдернуть ноги из воды. После нескольких непродолжительных погружений ноги уже нормально выдерживают температуру 45 °C.

При определении скорости повышения температуры кожи приходится подсчитывать, с какой скоростью поступает тепло на кожу и с какой скоростью это тепло уходит из кожи внутрь тела. Если тепловые потоки на кожу настолько велики, что тепло «не успевает» уходить внутрь тела, то кожа будет непрерывно нагреваться. Это значит, что рано или поздно человек не сможет терпеть всё возрастающую температуру кожи. Предполагая, что резкий подъём температуры кожи до (40–42)°С человек ещё может перенести безболезненно, можно подсчитать тепловой поток через кожу с теплопроводностью 0,5 Вт/(м-град). При характерной глубине расположения крупных кровеносных сосудов порядка 1 см (обеспечивающих постоянство температуры внутри тела), этот тепловой поток внутрь тела в соответствии с простейшим расчётом составит ориентировочно (0,1–0,2) кВт/м^2. Такой тепловой поток из кожи внутрь тела может легко распространяться затем по всему телу за счёт кровеносной системы, способной перенести 0,3 кВт/м^2 и более. Величину 0,2 кВт/м^2 назовём уровнем привыкания неразогретого тела (Ю.М. Хошев. БАНБАС, 1/25, 2003 г., стр. 51). Если тепловой поток на кожу человека (с условной поверхностью тела 1 м^2) составляет менее 0,2 кВт/м^2, то это тепло «успевает» уходить («рассасываться») внутри тела. Это означает, что человек хорошо переносит такой темп нагрева: время переносимости кожей такого теплового потока очень велико (пока не перегреется само тело целиком).

Отметим, что раскрасневшаяся кожа за счёт усиленных потоков крови становится значительно более теплопроводной, и уровень привыкания разогретого тела возрастает до 1 кВт/м^2 и выше. Это означает, что человек с раскрасневшейся кожей не только хуже оценивает жару и холод, но и легче, и безопасней их переносит, поскольку кожа (вместе с терморецепторами, которые в ней расположены) при наличии интенсивного кровотока не может быстро ни охладиться, ни нагреться. Кстати, именно из-за большого количества кровеносных сосудов губы человека и рот легко выдерживают прикосновение горячих жидкостей. В дальнейшем мы будем рассматривать лишь ощущения неразогретого тела.

На рис. 49 представлена кривая переносимости неразогретой кожей тепловых потоков, построенная по результатам измерений в сталелитейных производствах. Видно, что при введённом нами уровне привыкания переносимость кожей на самом деле очень велика. Затем по мере увеличения теплового потока переносимость кожей снижается до минут, а потом и до секунд (рис. 50).

Естественно, особо жаркая баня с временем переносимости кожей (возможным временем пребывания) в несколько секунд не может эксплуатироваться даже как экстремальная баня. Для банного процесса необходима хотя бы минута.

Рис. 49. Время переносимости человеком тепловых нагрузок на организм в области низких тепловых потоков. 1 — переносимость кожей, 2 — переносимость телом.

В то же время перегрев всего тела (внутренних органов) также приводит к непереносимости, но уже не за счёт непереносимости ощущений на коже (даже на одном каком-либо участке кожи в виде жжения и пощипывания), а ввиду ухудшения общего самочувствия человека (повышения частоты пульса, головокружений, слабости и т. п.). Зная массу тела среднестатистического человека и его теплоёмкость, легко подсчитать характерное время нагрева всего тела человека до 39 °C (условно) при тех или иных тепловых нагрузках. Это время назовём переносимостью тепловых нагрузок телом (рис. 49, 50). Видно, что переносимость телом во много раз больше, чем переносимость кожей при больших тепловых нагрузках, то есть при интенсивном нагреве человек покидает баню из-за появления жжения кожи, а не из-за ухудшения общего самочувствия. Но со снижением тепловой нагрузки переносимости кожей и телом сближаются. Это вполне понятно, поскольку при приближении к уровню привыкания переносимость кожей и телом приобретают одинаковый смысл (температура кожи приближается к температуре тела, поскольку тепло «успевает» уйти внутрь тела).

Рис. 50. Время переносимости человеком нагрузок на организм в области высоких тепловых потоков. 1 — переносимость кожей (Л.А. Глушко «Защита от перегрева в горячих печах», М.: Металлургия, 1963), 2 — переносимость телом.

Подобная зависимость переносимости от величины теплового потока не является какой-то специфической особенностью бань и организма человека, а характерна для многих явлений в природе. Так, если вы запекаете мясо на вертеле, то при малых тепловых потоках (при использовании углей и поливании водой, вином, уксусом) мясо успешно (хотя и долго) пропечётся внутри. Но при больших тепловых потоках (при использовании открытого огня) мясо просто обуглится, так и не нагревшись внутри. То есть и в кулинарии продукты могут «не вынести» высокие тепловые нагрузки из-за термического разрушения внешнего (наружного) слоя.

В заключение отметим, что вне зависимости от времени переносимости кожей значение времени переносимости телом показывает, сколько времени надо греться в тех или иных условиях, чтобы прогреться всем телом.

5.4. Зависимость ощущений от метеоусловий

Любители бань привыкли оценивать жару в бане по времени переносимости. Если время переносимости большое, то говорят «тепло», если время переносимости маленькое — говорят «жара». Например говорят: «Такая жара в бане, что и минуты не выдержать».

Зная зависимость тепловых нагрузок от метеоусловий (см., например, рис. 45 и 46) и зависимости переносимости тепловых нагрузок (рис. 49 и 50) можно оценить переносимость конкретных метеоусловий, а затем предсказать и возможные ощущения человека.

Низкие тепловые нагрузки (менее 0,2 кВт/м^2), отвечающие режимам привыкания и временам переносимости более 1 часа, воспринимаются человеком просто как обычное тепло, например, от одеяла или одежды. Нагрев кожи (и тела) при этом не ощущается поскольку при столь низких тепловых потоках температура кожи не может «оторваться» от температуры тела. Человеку рано или поздно в этих условиях может стать даже жарко (в том числе и в инфракрасных «саунах», имеющих как раз такие тепловые потоки), но ощущения тепла весьма неустойчивы: даже слабое дуновение ветерка или смачивание водой способно полностью изменить всю картину ощущений до тех пор, пока тело человека и его кожа не нагреются до температуры выделения пота. Вместе с тем этот уровень тепловых нагрузок часто используется в физиотерапии (например, в УВЧ-прогреве). Широко применяется он и в знахарстве (целительстве) в качестве «жизненного» тепла (тепла «жизни», луча «жизни»), в частности, при «лечении» возложением рук (приближениями ладоней). При этом «полезный» эффект «доказывается» тем, что к такому теплу человек привык ещё в утробе матери. Во всяком случае, при низких тепловых нагрузках в банях необходимы режимы, близкие к хомотермальным, когда процессы охлаждения испарением невозможны (как в термах и хаммамах).

Средние (умеренные) тепловые нагрузки (0,2–1,0 кВт/м^2), уже превышающие тепловыделение от физических нагрузок и отвечающие временам переносимости в десять минут, воспринимаются кожей уже как явное отчётливое тепло, мягко и глубоко проникающее в тело («под кожу»). Входя с холода в помещение с такой метеообстановкой как бы вздрагиваешь «от мороза». Указанные тепловые нагрузки полезны в «тепляках» (теплушках), то есть специальных тёплых помещениях (вагончиках) на производствах для согревания людей, застудившихся на морозе.

Большие тепловые нагрузки (1–3 кВт/м^2), отвечающие времени переносимости 1-10 минут, воспринимаются кожей как жара, как мощное тепло, глубоко «вцепившееся» в тело, как горчичник с пощипываниями и покалываниями, но терпимое. Этот режим наиболее любим знатоками бань именно за приятное пощипывание кожи, особенно ушей. Пощипывания наиболее ярко проявляются в первые минуты пребывания в бане, затем кожа прогревается, наполняется кровью (особенно при хлестании веником) и острота ощущений снижается (из-за повышения времени переносимости раскрасневшейся кожей). Эти приятные пощипывания усиливаются при раздражении кожи жёсткой мочалкой (желательно колючей) и обливаниях горячей водой.

Тепловые потоки свыше 3 кВт/м^2, отвечающие времени переносимости менее минуты, воспринимаются как экстремальные жгучие воздействия на кожу, уже вызывающие неосознанное стремление «отпрянуть». Такие воздействия применяются обычно лишь эпизодически при взмахах веника на короткие промежутки времени (секунды, поскольку аналогичны лёгкому ошпариванию). Отметим, что все эти ощущения пощипываний, покалываний, ошпариваний присущи тепловым потокам любой природы, не только от горячего влажного воздуха, но и от горячей воды. Например, горячий душ даёт те же самые ощущения, что и горячая баня.

Предложенная классификация ощущений весьма условна и ориентировочна. Она изменяется от человека к человеку, но самое главное относится к первым минутам нахождения человека в бане. Прогревшись и раскрасневшись, человек становится менее чувствительным к тепловым нагрузкам, поскольку прикожный слой с расширившимися кровеносными сосудами легче проводит тепло, и уровень привыкания существенно возрастает.

В качестве численного примера рассмотрим на предмет переносимости самые обычные для бытовых бань хомотермальные метеоусловия (рис. 51). Напомним, что в отсутствии вентиляции и холодных (с температурой ниже 40 °C) элементов, осушающих воздух в бане, любое помещение стремится к хомотермальным метеоусловиям ввиду увлажнения воздуха дыханием и испарением воды, которой моются.

Если движений воздуха нет и лучистые потоки отсутствуют (то есть при температуре стен, потолка и пола на уровне 40 °C), то переносимость хомотермального режима (кривая 3) велика (от получаса до нескольких часов). Это следствие того, что неподвижный воздух является очень «тёплой одеждой» (защищающей и от жары, и от холода) ввиду низкой теплопроводности. При равенстве температур воздуха и стен (в изотермической бане) и характерных (весьма умеренных) скоростях воздушных потоков 1 м/сек тепловые нагрузки при температурах больше 80 °C могут стать большими с временами переносимости ниже 10 минут (кривые 1 и 2). При скоростях воздушных потоков более 5 м/сек можно добиться даже экстремальных тепловых нагрузок.

Рис. 51. Время переносимости хомотермального режима с температурой Т при скорости движения воздуха 1 м/сек (см. кривую 1 на рис. 45): 1 — переносимость кожей, 2 — переносимость телом. Кривая 3 — переносимость телом и кожей хомотермального режима при отсутствии лучистого потока тепла и без движений воздуха. Во всех случаях безразлично, мокрая или сухая кожа у человека.

Человек воспринимает баню не только кожей, но и носоглоткой, причём кожа и носоглотка ощущают баню по-разному. Дело в том, что носоглотка защищена от лучистых потоков, зато всегда влажная. Если воздух в бане имеет низкую абсолютную влажность (сухая баня), носоглотка в промежутках между поддачами при вдохе охлаждается («лёгкий дух»). Охлаждение носоглотки (а потому и лёгких, и всего тела в целом) имеет очень большое значение для теплового баланса человека и конечно же сильно влияет на процесс усвоения кислорода лёгкими. В хомотермальном режиме охлаждение носоглотки полностью исключается: она всегда нагревается, причём только за счёт высокой температуры воздуха, а значит с прогревом бронхов, что создаёт ощущение духоты. А вдох воздуха в сверххомотермальном режиме (паровая баня) нагревает за счёт конденсации преимущественно именно носоглотку.

6. Чёрные бани

Метод проб и ошибок очень эффективен при постройке бань, но надо всё время пробовать и всё время ошибаться.

Облик чёрных бань может быть самым разным. Это и пещеры, и норы, и землянки, и шалаши, и плетёные хижины, обмазанные глиной, и юрты, и чумы, и постройки из валунов и глины, и избы, и залы из мрамора (лаконики). И хотя общей характерной особенностью всех этих бань непременно является открытый или закрытый огонь с выпуском дыма в помещение, но и дым выпускался самым разнообразным способом из очагов тоже самых разнообразных конструкций: от простейших грунтовых площадок и ям до весьма сложных кирпичных и глинобитных печей без труб. Численно проанализировать каждое из этих решений просто невозможно. Поэтому обсудим лишь два предельных случая: когда имеется лишь лучистое тепло от очага и когда имеются лишь нагретый воздух и нагретые окружающие конструкции.

6.1. Человек у костра

Древний человек, конечно же, не понимал сути явления инфракрасного нагрева, но издавна чётко отличал «тепло» от горячего воздуха, равномерно исходящее на тело отовсюду со всех направлений, и «жар», исходящий с одного направления. Тёплая погода становилась жаркой, когда из-за туч выходило солнце. И всегда вдруг ощущался жар, когда человек повёртывался лицом к костру с раскалёнными углями или пламенем. Кроме того, различали жар от углей (от камней очага), называемый «сухим жаром», и жар от пламени, называемый «пылом» (пылким жаром), и жар от свода печи (после её протопки), называемый «вольным жаром».

Ясно, что лучистый жар от костра способен согреть даже мокрого человека. Так, при температуре воздуха 0 °C в пасмурную погоду раздетый человек с температурой кожи 30 °C теряет (см. раздел 4.6):

— 0,3 кВт/м^2 тепла за счёт кондуктивной теплопередачи (в том числе и при неподвижном воздухе);

— 0,2 кВт/м^2 тепла за счёт лучистой теплоотдачи (из них 0,5 кВт/м^2 излучает при 30 °C, а 0,3 кВт/м^2 получает в виде лучистого тепла обратно от окружения с температурой 0 °C);

— 0,2 кВт/м^2 тепла за счёт конвективной теплоотдачи при скорости воздуха (ветра) 1 м/сек;

— 0,7 кВт/м^2 тепла за счёт испарения воды с мокрой кожи в неподвижном воздухе или 2 кВт/м^2 при скорости воздуха 1 м/сек.

Таким образом, если раздетый человек с сухой кожей в полный штиль (1 м/сек) теряет 0,7 кВт/м^2 тепла, то раздетый человек с мокрой кожей теряет до 2,7 кВт/м^2 тепла. При слабом же ветре 5 м/сек раздетый человек с сухой кожей теряет 1,4 кВт/м^2 тепла, а с мокрой — 8,4 кВт/м^2. Это значит, что мокрому человеку всегда холодней (и у костра согреться намного труднее), чем сухому. Причём при появлении ветра ощущения холода будут усиливаться многократно. Поэтому, чтобы согреться у костра, необходимо в первую очередь отгородиться от ветра какими-нибудь преградами: стенами, оградами, живыми изгородями (кустами, деревьями), заслонами-навесами (так в армейском полевом быту называют наклонные стенки-крыши полушалашом из жердей, веток, камыша, соломы, брезента и т. п.) Такие преграды загораживают не только от ветра, но частично от неба (космоса), куда удаляется лучистое тепло; при этом преграды всегда «теплее» неба (особенно ясного), поэтому больше тепла излучают на человека. Напомним, что мощность излучения абсолютно чёрного тела (например, туч на небе) при температуре 0 °C составляет 0,3 кВт/м^2, а мощность излучения ясного неба (даже днём) не более 0,1 кВт/м^2.

При обычном размере костра в плане 0,5x0,5 м и тепловой мощности 40 кВт (при расходе 10 кг сухих дров в час), мощность теплового излучения костра в полуплоскость (в телесный угол 2π стерадиан) составит порядка 20 кВт, что соответствует характерной средней температуре углей и пламени костра 800 °C. Поскольку телесный угол тела человека составляет примерно (0,5/1^2) стерадиан (1 — расстояние в метрах от костра до человека), то сухой раздетый человек должен расположиться на расстоянии не более 1,5 м от костра: тогда ему не будет холодно (либо со стороны груди, либо со стороны спины) при полном отсутствии ветра. Но если у человека мокрая кожа (например, он моется у костра), то расстояние до костра необходимо уменьшить до (0,7–0,8) м, причём в этом случае придётся разжечь уже хотя бы 2–3 костра вокруг человека, поскольку при мытье человек не может укрыться одеждой хотя бы с одной стороны тела. Эти расчётные цифры ориентировочны, но они показывают, что устроить комфортную баню на открытом воздухе зимой у костра достаточно проблематично. Но в тёплые летние дни это вполне осуществимо. Действительно, ведь на пляже в знойный день вполне можно мыться тёплой водой, особо не замерзая даже без костра, а уж с костром (греющим к тому же воду) тем более.

Конечно же, мытьё у костра — это нынче для горожан экзотика. Но ведь порой для геологов, охотников, туристов, солдат мытьё мокрым полотенцем у костра — это единственно доступное тёплое мытьё, причём очень оперативное. Но если есть время и силы, то можно для мытья и нагреть воду. Оценим, что это будет стоить туристу. Предположим, что турист копает в сухом глинистом грунте яму площадью в плане 1x1 м и глубиной 1 м (общий объём 1 м^3), разводит на дне костёр мощностью 40 кВт (20 кВт по тепловому излучению, расход дров 10 кг/час), прогревает стенки ямы, а затем наливает в яму воду. Принимая, что высушенный грунт имеет плотность 1500 кг/м^3, теплопроводность 0,35 Вт/(м град), теплоёмкостью 0,84 кДж(кг. град.), нетрудно подсчитать, что за 4 часа топки стенки ямы, во-первых, высушиваются на глубину 5 см (что требует испарения около 40 кг воды при влажности грунта 10 %) с затратой тепла порядка 100 МДж, а во-вторых, стенки ямы прогреваются до температуры поверхности 500 °C с затратой тепла 80 МДж. Перепад температур 500 °C на толщине сухого грунта 5 см как раз и создаёт поток тепла внутрь грунта 20 кВт на площади 5 м^2, после чего скорость прогрева грунта замедляется, так как поверхностный сухой слой уже будет не способен пропускать через себя всё лучистое тепло от костра (как и в случае кирпичной печи). Если раскалённое дно ямы быстро очистить от углей и золы и залить в яму 250 литров воды, то эта вода как раз и нагреется от горячих стенок ямы до 40 °C. Такую «баню», в которой можно с комфортом помыться и на морозе, в народе иногда называют сибирской, хотя такой способ нагрева воды был известен повсюду с незапамятных времён (и не относится, строго говоря, по нашей терминологии к баням).

Мы не затрагиваем здесь вопросов технологии прогрева ямы и воды — сложностей может оказаться на практике много. Это и плохое горение дров в яме (особенно влажных дров), и быстрое увлажнение прогретого слоя влагой из удалённых зон холодного грунта (особенно влажного с содержанием воды более 10 %), и быстрое охлаждение стенок ямы во время доставки воды, которая сама по себе может оказаться проблемой и т. п. Отметим, однако, что главным условием успешного прогрева ямы является высокая мощность прогрева стен. Дело в том, что при вялом костре тепло с поверхности стен ямы успевает уйти глубоко внутрь грунта (точно также, как в случае кожи при её нагреве в режиме привыкания). Градиенты температуры при малых тепловых потоках малы, а это значит, что температуры поверхности стен ямы малы и медленно возрастают во времени, а тепло, прошедшее глубоко внутрь, «размазывается» в больших объёмах грунта, слабо повышая его температуру. А ведь для последующего нагрева воды необходимы именно высокие температуры стен ямы. Зоны с низкими температурами 100 °C и ниже, тем более в глубинных слоях грунта, которые никогда не вернут своё тепло обратно в яму, бесполезны для нагрева воды. Можно, конечно, сначала прогреть при слабом костре грунт для его предварительной просушки (и этот процесс будет аналогичным разморозке грунта при зимних ремонтных земляных работах в строительстве). Но затем совершенно обязателен мощный нагрев, после которого вода должна заливаться в яму немедленно. Всё это указывает, что этот метод нагрева воды требует специальной конструкции ёмкости (ямы): чтобы был высокотеплоёмкий и высокотеплопроводный пристеночный слой, а затем в глубине этот теплоаккумулирующий слой был бы теплоизолирован малотеплопроводным материалом. Но это возможно лишь в современных проектах «сибирских» бань, использующих современные материалы (бетон и стекловату), а в реальных условиях тайги никакие такие усовершенствования и доработки невозможны.

Можно нагревать воду в яме и иным способом — сбрасыванием в яму, наполненную водой, раскалённых камней и валунов, причём крупные валуны более предпочтительны. Как и в случае нагрева ямы, камни необходимо прогреть до температур, много больших 100 °C. Если же камни будут недостаточно прогреты, то при температурах камней ниже 60 °C они вообще не смогут прогреть воду до 40 °C. При температурах камней порядка 100 °C, камней придётся брать очень много, они даже, может быть, не поместятся в яму, придётся их извлекать после охлаждения и добавлять новые порции горячих камней. При сильно раскалённых камнях (до температур порядка 400 °C) воду можно нагреть умеренным количеством камней (порядка 400 кг камней на 250 литров воды). При высоких температурах камней образуется много водяного пара (как и в случае сильно прогретой ямы). Так что для большего комфорта яму лучше было располагать в крытом помещении, например, в шалаше или пещере, причём это помещение можно было использовать как влажную (и даже воздушную паровую) баню (например, германскую «ЬаdestuЬе», см. ниже).

6.2. Очаг в пещерах и шалашах

Чтобы защитить огонь от дождя и ветра, древний человек стал разводить костры в укрытиях, которые служили первыми жилищами, и не только для людей. Так, даже в междуречье Оки и Волги (Московский регион) найдены останки поселений древних людей (стоянок каменного века), датируемые 20 тысячелетием до н. э., с очагами-ямами и кострищами, с остатками жердевых настилов, с многочисленными фрагментами обожжённой лепной керамики с ямочным орнаментом. На основе опыта такого курного «жилищного» строительства начали создаваться и курные бани, существующие и поныне.

Если в жилом помещении был вполне обычен в быту постоянно поддерживаемый огонь (с постоянным выходом дыма, например, через вход или через верхнее вентиляционное отверстие в чуме или юрте), то в мытном помещении (если оно было специальным) огонь должен был разжигаться лишь периодически, от раза к разу, вследствие чего стены не успевали прогреваться и оставались холодными. Костёр в таком помещении с температурой стен 0 °C по тепловому эффекту эквивалентен вышерассмотренному костру на открытом воздухе при отсутствии ветра с температурой окружения (воздуха, облаков, поверхности земли, деревьев), тоже равной 0 °C.

Большой практический интерес представляет случай, когда сначала при открытых проёмах (дверях) прогревают костром камни очага, после чего костёр тушат (или костёр прогорает сам), а проёмы (двери) закрывают (занавешивают). В таком бездымном помещении остаются лишь раскалённые камни очага, которые, во-первых, создают упорядоченные циркуляционные потоки теплого воздуха (см. рис. 34), а во-вторых, создают потоки лучистого тепла во все стороны. Такие раскалённые камни с незапамятных времён использовались повсюду для поддержания тепла в курных строениях. Точно такой же случай с тепловой точки зрения возникает в современных проектах при использовании металлических печей: раскалённые металлические стенки топливника горящей печи имитируют раскалённые камни очага.

Во всех этих случаях возникает непростой и далеко не праздный методический вопрос, как лучше согревать человека: лучистым ли теплом (сухим жаром от камней очага или стенок металлической печи) или конвективным теплом от горячего воздуха, образующегося при экранировании очага или печи, или тёплым паром, образующимся при поливе раскалённых камней водой. Любой турист и любой фронтовик, пожалуй, скажет, что от жара «буржуйки» в палатке отказываться глупо, этот жар и согреет быстро, и одежду высушит. В то же время все финские банные печники уверены, что металлические печи надо обязательно экранировать (отгораживать для предотвращения распространения инфракрасного излучения) и не только в целях пожарной безопасности и дизайна, но и для устранения малокомфортного действия обжигающего лучистого жара.

Сразу оговоримся, что без указания назначения нагрева ответ не может быть однозначным, что и объясняет противоречивость и путаность мнений. Если вы в мокрой одежде и хотите быстро согреться, то лучше поддать на камни. Но если вы хотите быстро согреться так, чтобы и одежда просохла, необходим лучистый нагрев. Если у вас сухая одежда и сухая кожа, то для длительного комфортного пребывания лучше иметь тёплый или горячий воздух (без сухого жара и без пара — «влажного жара»), причём в горячем воздухе с сухой кожей можно перегреть тело так, что можно потом помыться даже на холоде. Всё это говорит о чрезвычайной многоликости бань, в том числе и чёрных, проистекающей из-за того, что человек имеет возможность прогреться самым различным образом. Так что мнения о том, что, мол, чёрные бани должны быть непременно сухими или непременно паровыми, являются наивными. Главное в чёрных банях — выпуск дыма от очага в помещение, а всё остальное — производное.

В этом разделе мы рассматриваем только случай, когда стены пещеры (норы) или палатки (шалаша) при прогреве камней остаются холодными. Это вполне реальная ситуация, имеющая место тогда, когда стены и потолок либо очень высокотеплоёмки (пещеры) и не успевают нагреваться за время горения костра, либо очень теплопроводны (палатки, шалаши) и не могут нагреться никогда. Примем условно, что мощность излучения камней очага (или стенок топливника горящей металлической печи) составляет те же 20 кВт, а температура стен составляет 0 °C. В таком случае, как и в предыдущем разделе, раздетому человеку с сухой кожей становится тепло в 1,5 метрах от очага, с мокрой кожей — в 0,7 метрах от очага.

Если такой очаг (или металлическую печь) экранировать (загородить) и тем самым перевести 20 кВт лучистой энергии в тепло воздуха, то при коэффициенте теплопередачи α=10 Вт/(м^2 град) и площади стен 20 м^2 воздух нагреется до 100 °C, хотя температура стен останется на уровне 0 °C. Тепловой баланс раздетого человека с сухой кожей будет включать нагрев за счёт кондуктивного теплообмена 0,7 кВт/м^2 и за счёт конвективного теплообмена 0,4 кВт/м^2, а также охлаждение за счёт лучистой теплоотдачи 0,2 кВт/м^2. Таким образом, сухому человеку при экранировании очага (печи) становится тепло всегда (при любом расстоянии от очага, хотя лучистый поток от очага исчезает). Это очень важный результат, показывающий, что в жилых палатках целесообразно использовать экранированные металлические печи. Физический смысл этого результата заключается в том, что лучистое тепло от неэкранированного очага (печи) тотчас попадает на холодные стены и сразу же отводится, и лишь незначительная доля лучистого потока попадает на человека. Экранированный очаг (печь) нагревает воздух, и человек оказывается в тёплом «коконе».

Если же у раздетого человека мокрая кожа, то ситуация в корне меняется, поскольку появляются теплопотери за счёт испарения воды с кожи 2 кВт/м^2 (при скорости воздуха 1 м/сек). При экранированном очаге (печи) человеку с мокрой кожей всегда холодно, и только из-за того, что воздух сухой (абсолютная влажность воздуха при 0 °C не может превышать 0,005 кг/м^3). Так что в банях с экранированным очагом, расположенных в пещерах и палатках, без пара не обойтись. Если при поддаче абсолютная влажность повышается до 0,025 кг/м^3 и выше, то можно ожидать, что станет тепло, а при абсолютной влажности выше 0,05 кг/м^3 тепло станет наверняка, даже жарко. К сожалению, удержать высокую влажность воздуха в помещении с холодными стенами невозможно. Бани в пещерах и палатках неминуемо имеют мокрые стены и выделяют «клубы пара». Поэтому стены бань необходимо утеплить с целью повышения температуры внутренних поверхностей стен, например, применением шкур в чумах и ковров в юртах и шатрах. В оседлых банях стали применять бревенчатые стены. Это предотвратило образование росы и одновременно снизило лучистые потери с тела на стены.

6.3. Мытные землянки и избы

Первые типы оседлых рукотворных жилищ (вместо нор и пещер) создавались в Северной Европе на базе концепции землянок. Перекрытия землянок выполнялись из древесных материалов. Поэтому потолки в курных землянках, омываемые дымовыми газами, были при протопке горячими.

Во времена Западной Римской империи (I век до н. э. — V век н. э.) граница цивилизации шла по рекам Рейн и Дунай, а севернее в дремучих лесах жили полудикие германцы, славяне, балты и финно-угорские племена. Германские завоеватели очень много переняли у побеждённых в V веке н. э. римлян, в частности, приняли латинское название купания (Bad). До сих пор в современном немецком языке поясняется, что если ванна как сосуд (wanne слово чисто германского происхождения) предназначена для купания (мытья), то её следует называть «Badenwanne». Во времена Карла Великого в VIII веке германские паровые бани в курных землянках назывались «badestube» (stube — комната, изба, помещение), «badestove» (древнеголланд.), «badstuga» (древнешвед.), «badstue» (древненорв.), «badestue» (древнедатский). В протестантской Скандинавии до сих пор сохранилось сокращённое простонародное название курной бани «bastu» (в том числе и паровой на камнях). В католической Германии мытные паровые бани (badestube) были запрещены церковью из-за упадка нравов при неизбежном совместном купании (мужчин и женщин), мытьё ушло в домашние купели, и паровая баня забылась.

У финнов-суоми как и всех народов тоже существовало различие между помещением для мытья «сауна» (видимо, от фин. «зауипеп» — дымный, то есть «дымлянка») и процессом самого мытья «ку1ру» (купания). Со временем жильё ушло из «дымлянок» в избы с трубными печами (в белые помещения), а «дымлянки» сохранились лишь для мытья (как и в России). В Финляндии до сих пор сохранилось понятие «дымной сауны» как настоящей национальной бани. Белая же баня и в России, и в Финляндии развивалась в основном в городах и крупных усадьбах, а потому была плохо знакома русским крестьянам и финнам-суоми, жившим преимущественно на хуторах.

Первые землянки древних славян («средней степени дикости») также имели вид ямы, перекрытой жердями и засыпанной землёй (Костеневская стоянка, Воронежская область). Даже на склоне горы дверь в землянку приходилось делать в виде лаза, поэтому землянки назывались влазнями. На полу (дне) землянки устраивали очаг в виде ямы, в которой разжигался костёр. Дым от костра расстилался по потолку (перекрытию) и выводился через вход (лаз) в землянку (А.И. Орлов, Русская отопительно-вентиляционная техника, М.: Стройиздат, 1950 г.). Так, столица Древней Руси город Киев до X века представлял собой теснящие друг друга землянки, окружавшие укреплённый центр (город, крепость, кремль, детинец) и огороженные частоколом (столпием, тыном, острогом — стеной, забором из поставленных вертикально вплотную брёвен). Со временем стены землянки стали укрепляться (и утепляться) вертикально (частоколом) или горизонтально (срубом или поленицей) расположенными брёвнами или плахами (расколотыми пополам брёвнами). Это позволило приподнять стены над землёй и делать полуземлянку с более удобным входом для жильцов и выходом дыма (рис. 8).

Не вдаваясь в исторические детали отметим, что наличие в землянке огня определяло очень многое не только в бытовом и техническом, но и в социальном плане. Если киевский славянин (полянин) имел в землянке огонь, то он был «огнищанином» (главой родового «огнища») и был обязан платить дань своему князю-старшине. Точно также впоследствии поляне платили дань хазарам — один меч от одного «дыма». После хазар поляне платили дань варягам «по три голуби от двора», а затем от «дома». Огонь, дым, двор, дом — это единые развивающиеся социальные понятия, в отличие от «здания» (от «зьд» — глина) — просто постройки (технического термина).

Процедура мытья-купания называлась мовью, а место, где «творилась мовь», называлост мовней. Древней мовней являлась «истобка» (протапливаемая огнём землянка). Именно в «истобке» в 945 году Ольга в качестве мести сожгла послов от древлян, убивших Игоря, а не в бане, как часто пишут в литературе («бань» как термина тогда на Руси ещё вообще не было). Потом в качестве мовни стала использоваться мытная изба. Но так или иначе, в Древней Руси, видимо, не существовало единого, самого общего в своём понимании слова, означающего то строение (техническое), в котором жили (или мылись). Так, глобальный индоевропейский термин «дом» (пришедший, видимо, от германцев) означал на Руси «хозяйство», «род», а как сооружение стал пониматься лишь с 1230 года. Термин «здание» воспринимался только как процесс, а не результат (создание, сделать). Жилище и обитель понимались как общее для всех имущество. Наши предки не могли разделить понятия жилого и нежилого фонда, потому что жили общим отчим «кровом», а потребительские сущности отдельных вещей разделить пока не могли. Землянки иногда назывались «хатами» (заимствовано у угров-венгров), «хызами» и «хижинами» (заимствовано у германцев через болгар), влазнями, нырищами и т. п. Всё это создавало большие трудности и путаницу при переводах с греческого и латинского языков (и первую очередь церковных), поскольку понятия «жилище вообще» у греков уже были, а у русских появились много позже (дом, здание, строение, изба, жилище, хоромы, храм, приют, чертог и т. п. стали чётко отличаться от помещений для скота, инвентаря, для хранения пищевых запасов: хлева, амбара, двора и т. п.). Поэтому анализ быта через иностранные источники и летописи затруднён (В.В. Колесов, Древняя Русь: наследие в слове, СПб.: Гос. университет, 2000 г.), тем более, что уровни и характеры жизни Руси и Византии были несопоставимы. Это очень важно для анализа термина «баня», воспринимаемого церковью широко как «очищение вообще», а русские прибавку «вообще» не воспринимали и воспринять не могли, а могли понимать «очищение» как конкретную процедуру в конкретном объекте или сооружении. Так или иначе, «баня» долго была чересчур официальным термином, и только потом в городах превратилась в понятие «сооружение для мытья вообще» (всё равно как) в отличие от понятия мытной избы с паром, веником и мытьём в тазу.

Строительство тёплой полуземлянки начиналось с рытья котлована глубиной примерно в 1 метр, куда помещали вертикальные или наклонные наружу столбы, а за ними с внешней стороны укладывали друг на друга горизонтальные брёвна (плахи), засыпаемые и удерживаемые между столбами и грунтом. Деревянную конструкцию поднимали над землёй на 1,0–1,5 метра так, чтобы общая высота стен помещения составляла не менее 2 метров. Вход с деревянной лесенкой или земляными ступенями устраивали с южной стороны. Крыши делали настилом из брёвен (накатом) или двухскатными (более удобными для вывода дыма), покрывали жердями, соломой, обмазывали глиной, засыпали землёй, и они зарастали бурьяном (высокой сорной травой). Засыпка всего строения землёй (с «зелёной» крышей по современной терминологии) помогала сохранять тепло, предупреждала гниение дерева и уберегала от пожаров. Полы делали из утоптанной глины, а люди побогаче застилали пол деревянными плахами (пополам расколотыми брёвнами, горбылями) или мостили вертикально установленными чурками. Полуземлянка была однообъёмным помещением (однокомнатным), отапливаемым зачастую не просто очагом, а сводчатой каменкой или глиняной печью, выпускающей дым в помещение с постоянно приоткрытой дверью или открытым вентиляционным отверстием: дымником или волоковым (задвижным) окном. Печь обычно стояла в глубине комнаты, в дальнем от входа углу. Печь выполнялась либо прямоугольной в виде тоннеля с арочным сводом или круглой с куполом, суживающейся кверху, и имела сбоку только одно отверстие для закладки дров и вывода дыма. Сверху печь имела варочную поверхность из глины (жаровню), по виду напоминающую сковородку, или отверстие для глиняного, а затем чугунного горшка (котла). Дым от печи образовывал на потолке и стенах слой сажи (копоти) в виде «чёрной сыпухи», спадающей тяжёлыми хлопьями. В высоких полуземлянках, а затем и в курных избах, от падающей сажи спасали широкие полки (воронцы), опоясывающие комнату по периметру, прикреплённые к стенам на высоте около двух метров, не мешая сидящим или лежащим на лавках (лежанках, полатях) людям. Именно из-за дыма потолки стремились делать повыше до 3–4 метров. Все стены тщательно обмазывались глиной, а ниже полок к тому же и белились.

Полуземлянки сделали целую эпоху в городском строительстве (Е.Н. Грицак, Памятники древнего Киева, М.: Вече, 2004 г). Дело в том, что сама полуземлянка наполовину утопленная в грунт, стала как бы фундаментом (подклетом) для более высоких уровней (клетей, этажей) жилых строений с несколькими комнатами — хоромами (от греческого choros — «несколько, большое количество, вместе»). Над подклетом (на втором этаже) располагалась горница (от русского «горнее» — «верхнее»), в которую со временем перенесли печь из подклета. На третьем этаже устраивалась светёлка — самая тёплая комната дома. Вход в полуземлянку (подклет) и в горницу начинался с сеней: в подклет вела вниз лесенка, а наверх в горницу тоже лестница. В составе развитых хором в домонгольский период появились «повалуши», стоящие на том же подклете или на своих подклетах многоэтажные строения (в том числе жилые) напротив горниц, часто в виде башен (столпов), имевших общие сени с горницей. Столпы со временем переродились в «вежи» (от древнерусского «вежды» — «глаза»), сторожевые башни, часто декоративные. Верхние этажи жилых богатых хором стали называться «теремами» (от греч. teremnon — «жилище»). Существовали и отдельные терема, возводимые над городскими или усадебными воротами или на высоком подклете. В результате жилые дома знати разрастались конструктивно в весьма сложные сооружения в виде клетей, соединяемых крыльцом, сенями, переходами и навесами. Такие жилые дома были курными, но в дымных помещениях устраивались кухни, людские, а господские помещения обогревались через стенку или перекрытие от курных комнат, и хотя были холоднее, но зато чистыми. Со временем печи стали делать длинными (глубокими) с арочным сводом, предназначенные для варки в горшках на поде (как в русских печах с трубами). Жерла печей выходили в «людские», а весь массив печи проходил через стену в господские белые помещения. Затем в XIV–XV веках появились кирпичные трубы, прогреваемые печью, расположенной в подклети. После прогорания дров в трубе открывались вьюшки, через которые холодный воздух поступал в трубу снизу, нагревался и поступал тёплым в горницу и светёлку («огневоздушное отопление»). В дальнейшем хоромы стали воздвигаться из камня в виде палат (от греч. palation — «дворец»), причём печи с дымовыми трубами уже существовали в XV веке.

Полуземлянки (как жилища, так и подклеты) имели существенные недостатки, в частности, малую долговечность из-за гниения и морозного пучения. Поэтому с развитием деревообрабатывающего инструмента полуземлянки стали выбираться наружу в виде рубленых изб (клетей) на фундаменте. Но ещё долго сруб (прямоугольное сооружение из отёсанных брёвен, скреплённых по углам) устанавливался на деревянных свайных фундаментах-подклетах, часто сменных, да и русские печи по аналогии монтировались, как правило, на опечье, похожее на сруб-подклет.

Сейчас уже никто не знает, в какой момент постепенно вылезающая наружу полуземлянка стала избой или стала называться избой, то есть тёплым (отапливаемым) домом, причём из брёвен. Но сам процесс совершенно ясен: вечно гниющий и подтапливаемый подклет, в котором всё меньше жили и в котором уже перестали устанавливать печь, постепенно заменялся где бревенчатым фундаментом из стойкой древесины (дуба, лиственницы, ясеня, сосны), где каменным фундаментом из валунов или кирпича. Сначала полы в избах оставались глиняными, так что щель между грунтом и нижним венцом сруба, защищаемым берестой, засыпалась завалинкой или закрывалась забиркой. Затем полы стали застилаться плахами или досками, потом полы стали укладываться на балки и лаги, не касаясь земли. Если во времена Радищева в 1790 году избы вдоль Петербургского тракта были сплошь курными, то уже во времена Пушкина в 1833 году в каждой избе по тракту была труба, а натянутые на окна пузыри сменились на стекло. В 1851 году была пущена Петербургско-

Московская железная дорога, в 1850–1860 гг. в деревнях по тракту у простого люда появились самовары, в 1880–1885 гг. исчезли лучины, заменённые на свечи и на керосиновые лампы-коптилки без стекла. Курные же бани царствовали вплоть до конца XIX века, но в последние годы уже с печами (хоть и дымными), бочками с водой и даже полом.

Описываемый регион был далеко не самым сытным, но и не самым отсталым в России, поскольку располагался вдоль главной дороги страны. В иных регионах на Севере и в Сибири вплоть до середины XX века встречались жилые курные избы (порой в виде курной «половины» от летнего гнуса в белой избе). На Алтае в 1763 году на 698 жилых домов было 108 чёрных и 165 белых бань. Учитывая, что строители, а тем более солдаты на войне, жили в землянках и в XX веке, можно констатировать, что земляные и курные строения сопровождали русский народ всё второе тысячелетие нашей эры, причём неоднородность материального и жилищного благосостояния всегда была высокой даже в пределах одной деревни. Это означает, что бани в нашей стране всегда были представлены очень разообразно: от самых простейших и примитивных форм до суперпрогрессивных образцов одновременно.

Прогресс жилья шёл из опыта строительства церквей и усадеб зажиточных слоёв общества. Вслед за развитием жилищного строительства шло развитие банного дела. Прогресс же печного дела шёл из промышленности, в первую очередь из металлургии. Как известно глиняный кирпич (в том числе и шамотный) обеспечил выплавку меди (бронзы, латуни) при температурах 1000–1100 °C. Первый огнеупорный материал-динас обеспечил выплавку чугуна и стали при температурах 1500–1600 °C. Сталь обеспечила развитие теплового машиностроения.

Так, ещё в 1763 году на Урале И.И. Ползуновым была изобретена паровая («огневая») машина со стальным паровым котлом. Большое влияние на понимание печных процессов (в том числе и с каменками) оказало и развитие кузнечного дела с воздушным дутьём на угли.

Появление бытовых строений с малотеплопроводными бревенчатыми ограждающими конструкциями (землянок, полуземлянок, изб) значительно улучшило условия пребывания, поскольку тёплый потолок стал играть роль инфракрасного обогревателя. Применительно к бревенчатым баням это означает, что горячий чёрный потолок с температурой 100 °C излучает вниз 1,1 кВт/м^2 лучистого тепла, в то время как холодный потолок, рассматриваемый в предыдущем разделе, излучает при 0 °C приблизительно лишь 0,3 кВт/м^2. С учётом того, что человека в бревенчатом строении окружает не только горячий потолок, но и холодный пол, излучающий всего порядка 0,3 кВт/м^2, суммарный лучистый поток на тело человека составит примерно 0,7 кВт/м^2.

Продолжая численные выкладки предыдущего раздела, можно установить, что тепловой баланс раздетого человека с мокрой кожей в банном помещении с температурой воздуха и потолка 100 °C складывается из теплопритока 1,8 кВт/м^2 (из них 0,7 кВт/м^2 за счёт кондуктивного теплообмена; 0,4 кВт/м^2 за счёт конвективного теплообмена; 0,7 кВт/м^2 за счёт лучистого потока) и теплоотдачи 2,5 кВт/м^2 (из них 0,5 кВт/м^2 за счёт лучистых потерь и 2 кВт/м^2 за счёт испарений воды с кожи человека в сухом воздухе с абсолютной влажностью 0,005 кг/м^3). Значит и в этом случае, фактически близком к современным сухим саунам, мокрому человеку холодно. Необходимо либо обеспечивать лучистый нагрев от камней очага, либо увеличение влажности воздуха, в том числе и за счёт поддач.

В мытных избах, в землянках и полуземлянках стены и потолок перед протопкой всегда были гигроскопически влажными, а порой и откровенно сырыми (мокрыми) от земли и дождей. Это спасало древесину от излишнего гниения (при относительной влажности древесины 70 % и выше деятельность дереворазрушающих грибов угнетена), но и создавало при протопке повышенную влажность воздуха. При прогреве горячим дымом и тепловым излучением от костра и камней стены и потолок подсыхали, а помещение проветривалось. Поэтому после протопки при ещё тлеющих в золе углях баню закрывали, и она «томилась», «выстаивалась», «доходила» с полчаса-час с тем, чтобы раскалённые камни прогрели низ бани и сами чуть подостыли, чтобы не было чрезмерного острого сухого жара. При этом воздух неминуемо увлажнялся от мокрых (влажных) нагревающихся нижних частей стен. При абсолютной влажности воздуха 0,02 кг/м^3 в чёрной бане с горячим потолком уже становится тепло с мокрой кожей, женщины и дети могли мыться с тепловым комфортом даже отгородившись от жара камней. А реальная влажность воздуха в рядовых банях, особенно земляных, достигала хомотермального уровня 0,05 кг/м^3 и даже выше. Всем известно, что в подвальных помещениях и редко протапливаемых строениях всегда более влажно, чем на улице или в постоянно протапливаемых домах.

Со временем в чёрных банях появилось много воды для тёплого мытья. Так что в последние века стало традицией мыть (обливать) стены курных бань от сажи после протопки перед томлением. Эта процедура называлась «опариванием», что свидетельствовало, что обмывание стен проводилось не только для очистки от сажи, но и для увлажнения стен. Мокрые стены затем при томлении бани в свою очередь увлажняли воздух, в результате чего баня становилась «тёплой».

Но, конечно же, бывало и так, что баня «не держала», очень быстро остывала после погасания огня из-за высокой теплопроводности стен

или неплотных дверей. При этом приходилось мыться при резком жаре от камней, поскольку долго «томить» такую баню было нельзя из-за выхолаживания. Это тот случай, когда чёрная баня плавно переходит в разряд помещений с постоянно холодным потолком, рассмотренных в предыдущем разделе и имеющих принципиально низкую абсолютную влажность воздуха. Поэтому, несмотря на то, что тепловые потоки на тело человека в банях с холодным и горячим потолком не столь уж сильно отличаются, тем не менее бани с холодным и горячим потолком отличаются кардинально, поскольку горячий потолок даёт возможность длительно удерживать высокую влажность воздуха, особенно при малых скоростях конвекции.

Стандартная процедура древней чёрной мытной бани при отсутствии котлов с водой и мыла включала первичный разогрев тела при сухой коже (в том числе и от жара камней), после чего мылись хлестаниями веника при поддачах (см. следующий раздел) и обливались (обмывались) холодной водой, в том числе и в водоёмах. Такая процедура чисто внешне похожа на современную финскую сауну, только в последней веником не моются, а лишь обмахиваются (при наличии оного). Главным же климатическим отличием древних чёрных бань с горячим потолком от современных саун (с металлической печью) является то, что излучение от очага чёрной бани обычно не экранировалось (не загораживалось), а вот излучение от стенок металлической печи современной сауны экранируется всегда. Поэтому современная сауна имеет очень малый поток лучистого тепла от печи (вклад открытой каменки наверху печи крайне незначителен). Поскольку в чёрных банях лучистый поток не преобразуется в поток конвективного тепла, то в чёрных банях роль конвекции сравнительно мала, в том числе и в плане циркуляционного осушения воздуха в бане. Оговоримся, однако, что в чёрных банях со временем стала применяться печь (дымная), что снизило лучистые потоки, но одновременно в банях появилась и тёплая вода, а в современных саунах воды для мытья нет. Так что процедуры всё равно чем-то разнятся, и зазорного в этом ничего нет. Ясно, что бани раньше создавались для мытья, а сауны сейчас делают для потения (хоть и перед душем для мытья).

Вместе с тем, основой теплового комфорта как в чёрных банях, так и в современных саунах (с металлической печью) был горячий потолок. И именно его в первую очередь должны греть камни открытого очага чёрной бани (и камни открытой каменки современной сауны). Такой горячий потолок даже чисто термодинамически не в состоянии поглотить значительные количества водяных паров, а потому пар при поддачах и в чёрных банях, и в современных саунах является более жестким и быстрее спадающим после поддач, нежели в белых городских банях. Парение веником в чёрных банях осуществлялось преимущественно методом хлестания (см. раздел 7.4), обеспечивающим не столько тепловые, сколько мытные (расчёсывающие) функции при выпадении росы на кожу после поддач.

Путь от курных землянок к белым баням был долгим и трудным. Этот переход полностью изменил быт людей. Это признал ещё Пушкин в «Сказке о рыбаке и рыбке»:

Пришёл он ко своей землянке,

А землянки нет уже следа;

Перед ним изба со светёлкой,

С кирпичной, беленою трубою…

Не мог этот переход сохранить и исконную русскую чёрную баню, ныне безвозвратно канувшую в вечность.

7. Белые паровые бани

В банях всегда находят верное решение, но только после того, как перепробуют все другие.

Паровые бани — это, пожалуй, наиболее сложные для технического анализа объекты банного строительства. Мы рассмотрим их особенности на примере белой бани, исторически возникшей для элитного мытья, но превратившейся потом в наиболее распространённый способ парения.

Обычно в популярной литературе заявляют, что белая баня (бездымная сауна), мол, отличается тем, что занимает промежуточное положение между хаммамами и сухими саунами. Так, утверждают, что если в хамма-мах температура воздуха составляет 40–50 °C при относительной влажности 90-100 %, то в паровых банях температура должна достигать 50–70 °C при относительной влажности 30–70 %, а в сухих саунах 70-100 °C при относительной влажности ниже 20 %. Причём эти цифры являются не просто ориентировочными (то есть разными у разных авторов), но и весьма условными, поскольку относятся обычно к уровню груди (или зоне дыхания), а во всём объёме бани могут изменяться очень сильно. Так, в сухих саунах температура от пола до потолка может изменяться от 0 °C до 200 °C.

Конечно же, такая характеристика климатических особенностей бань близка к реальности, поскольку просто-напросто отвечает особенностям хомотермальной кривой (раздел 5.3). Но как основополагающее определение паровой бани (даже простейшее) является методически в корне неверным хотя бы потому, что в быту в любых конкретных банях (в том числе и русских) никто не пытается добиться каких-либо чётко заданных заранее численных значений метеопараметров. Они на практике, как правило, вообще не замеряются и получаются как бы сами собой при попытках обеспечить комфортные условия для мытья в той или иной конкретной конструкции бани. Так, специальные замеры в длительно (годами) работавших городских банях русского типа (с тазами) показали очень большой реальный разброс параметров на высоте 1,5 м (Э.М. Ариевич, В.В. Горбачев, Проектирование и эксплуатация бань, М.: Стройиздат, 1965 г.)

Тем не менее становится ясно, что на уровне дыхания даже в парилках бывают не столь уж жёсткие условия, и для парения важны климатические характеристики припотолочных зон. Действительно, замеры в Тетеринских банях показали повышение температуры стен и потолков, что в общем-то совершенно не удивительно с учётом наличия вентиляции в мыльных и раздевальных помещениях и подачи пара в парилку.

При этом влажность кирпичной непароизолированной кладки достигает 33–36 % в парилках, 19–29 % в мыльных и 14–16 % в раздевалках.

В паровой бане могут реализовываться на уровне груди метеоусловия, характерные для хаммамов, но тем не менее и в этом случае климатические условия паровых бань и хаммамов будут различными или, по крайней мере, различаемыми. Причина кроется в особенностях конструкций: например, в белых паровых банях, во-первых, температура растёт от пола к потолку (в хаммамах, наоборот, от потолка к полу), во-вторых, имеются гигроскопические стены и потолки (деревянные или оштукатуренные), в-третьих, имеются нисходящие воздушные потоки, в том числе принудительные.

Главной особенностью паровых бань всех видов (и не только русских, и не только белых и чёрных, и турецких) является наличие зон с высокой абсолютной влажностью воздуха выше хомотермального уровня 0,05 кг/м^3 (см. рис. 33). При этом на кожу человека может выпадать конденсат в виде горячей росы. Это даёт возможность создавать жаркие климатические условия даже при умеренных температурах воздуха в бане. Именно поддачи (плескания воды на раскалённые камни) увлажняют белую паровую баню и превращают её из холодной в жаркую. А чем жарче баня, тем сильнее может прогреться человек, чтобы потом комфортно мыться даже в холоде, не используя в больших количествах остро дефицитную когда-то горячую воду. Вместе с тем отметим, что воздух в паровой бане хоть и имеет высокую абсолютную влажность, тем не менее может быть и влажным, и сухим, то есть может иметь относительную влажность ниже 40–50 %, чему немало способствует гигроскопичность стен.

Главной же особенностью белых бань всех типов является наличие кирпичной печи с выпуском дыма в дымовую трубу. Такая печь в белых банях до XIX века не имела чугунных варочных плит и открытых каменок, а потому плохо обогревала помещение, и пар был просто необходим. Потом, с появлением чугунных теплообменных плит и открытых каменок белая баня постепенно преобразовалась в более тёплую русскую городскую баню с меньшим количеством пара, которая в свою очередь со временем (с переходом к цельнометаллическим печам) превратилась в современную сауну (и сухую, и влажную, и паровую). Второй главной особенностью белых бань явилась сама цель процедуры, а именно мытьё, которое зародилось в чёрных банях, причём мытьё в конденсате в виде хлестаний (расчёсываний) веником. Но если в чёрных банях, в которых могло быть жарко и без пара, мылись не только вениками, но и ветошками, и скребками, то в белой бане веник превратился в культ, поскольку единственное тепло в белой бане сосредотачивалось в виде пара у потолка, и только веником можно было «зачерпнуть» его оттуда. Так что третьей главной особенностью белых бань явилось наличие веника. Отметим для общности, что впоследствии с распространением мыла в городских банях, а тем более в современных саунах мытьё в пару стало уже нехарактерным. В парилках всё чаще стали просто прогреваться перед мытьём, а мылись в специальных дополнительных помещениях (мыльнях) без пара. Естественно, и роль веника в городских банях и современных саунах поэтому снизилась и порой стала чисто ритуальной.

7.1 Особенности конструкций

Белые бани зародились в городских зажиточных усадьбах (дворцах), видимо, в виде каменных мытных помещений с русскими печами (рис. 10). В рукописных источниках отмечалось существование бань с отводом дыма в 1634 году, но, видимо, они появились во времена Ивана Грозного в конце XVI века.

Для численных оценок и для сопоставления белых и чёрных бань рассмотрим типичную для XX века деревянную конструкцию белой мытной избы (паровой белой бани) русско-финского типа, представлявшую собой бревенчатое строение с кирпичной печью, имеющей закрытую каменку (засыпку внавал камней в дымовыводящих коммуникациях печи). Первое упоминание о таких печах-каменках «голландского» типа (рис. 11) встречается в 1802 году в описании жизненного уклада зажиточных крестьян подмосковных деревень. В отличие от чёрных (курных) бань (дымных саун), где огонь горел в открытом каменном ограждении (очаге, печи) прямо в помещении и нагревал потолок непосредственно лучистым теплом от углей и камней очага, а также конвективным потоком дымовых газов, в белых банях огонь горел в закрытом каменном (кирпичном) топливнике, а дым выпускался в дымовую трубу наружу, минуя помещение. Огонь при этом должен был сначала прогреть стенки самой печи (топливника), и только затем по мере прогрева наружных стенок печи начинался нагрев воздуха в бане, а когда нагревался воздух, начинал нагреваться и потолок. Так что чистота воздуха в помещениях в белых банях доставалась потребителю высокой ценой: очень большой длительностью протопки, низкой температурой бани, отсутствием значительных лучистых тепловых потоков, большой затратой дров. Конечно же, «зря потраченное» тепло на нагрев каменки и стенок печи никуда не пропадает: тепло так и остаётся в печи и потом долго сохраняется в бане. Это тепло можно в любой момент вывести из массива печи (или из каменки) потоком воздуха или испарением воды. Это удобно для сельского быта, для стирки, для сушки. В дальнейшем белую баню постоянно совершенствовали, в первую очередь для того, чтобы в ней было теплее и чтобы она быстрее прогревалась. В частности, в печь устанавливали открытые водяные котлы (которые не только нагревали воду, но и нагревали и увлажняли воздух), обосабливали специальные парилки, утоньшали кирпичные теплопередающие стенки печей, заменяли их на чугунные плиты и металлические листы и т. д.

Специально подчеркнём, что в белых банях (как и в иных банях) тепло нужно в первую очередь для того лишь, чтобы не было холодно с мокрой кожей. Поэтому пар из каменки выпускался в первую очередь для подогрева помещения. Однако зачастую в банях случалось так, что пар прогревал преимущественно потолок, и это обусловило необходимость особых (в том числе и экстремальных) приёмов прогрева тела (парения).

Посмотрим, что представляет собой белая паровая баня в цифрах. При том же объёме 10 м^3 (см раздел 5.5), площади пола 4 м^2, площади ограждающих конструкций (пола, потолка и стен) 30 м^2, толщине деревянных стен 0,1 м прогрев бани от 0 °C до средней температуры 40 °C (до температуры потолка 60 °C, полки 40 °C и пола 20 °C) требуется затрата тепла порядка 15 кВт-час. Типичная банная печь с расходом дров 10 кг/час даёт мощность тепловыделения в топке 20 кВт. Для прогрева самой печи с толщиной стенок в полкирпича и общей массой 700 кг до температуры наружных стенок 80 °C и внутренних 300 °C требуется 30 кВт час, а каменки массой 200 кг до температуры 400 °C — около 15 кВт час. Значит для прогрева самой печи и каменки потребуется не менее 2–3 часов, после чего печь станет тёплой. Затем печь с температурой наружных стенок 80 °C, поверхностью теплообмена (площадью наружных стенок) 2–3 м^2, с мощностью теплоотдачи с наружных стенок в воздух отнюдь не 20 кВт, а ввиду плохой теплопередачи кирпичных стенок всего лишь около 2 кВт должна топиться 7–8 часов, чтобы нагреть баню до 60 °C у потолка. Иными словами, такую белую баню надо топить с утра, чтобы вечером помыться, а чёрную баню при той же мощности тепловыделения можно протопить за 2–3 часа. Правда не исключена возможность быстро прогреть белую баню за счёт тепла, аккумулированного каменкой. Легче и быстрее это можно сделать с помощью пара. Полив камни водой (поддав), получаем водяной пар, который в виде струи выходит из каменки в объём помещения бани, смешиваясь с воздухом, распространяется до потолка и стен, конденсируется на них и нагревает их за счёт конденсации. Ввиду большой величины скрытой теплоты конденсации пара для вывода всего тепла каменки в помещение требуется не столь уж много воды — 20–25 кг, в то время как при суховоздушном конвективном выводе тепла из каменки в помещение бани потребовалось бы до нескольких сот килограммов воздуха. Весь получившийся конденсат оседает на стенах, частично впитываясь в древесину, а частично стекая на пол, что требует потом длительной просушки стен. Кроме того, столь большие каменки (20 кг камней на 1 м^3 бани) слишком сложно разместить в кирпичных печах, хотя в чёрных банях и городских общественных банях порой использовались ещё более крупные каменки (правда открытые) — до 60 кг камней на 1 м^3 бани (парилки). Поэтому в банной России, где строились всевозможные бани, в том числе обогреваемые только паром, всё же наиболее типичной конструкцией считалась баня, предварительно нагреваемая печью (до температуры 60 °C у потолка), которая затем уже увлажнялась и дополнительно прогревалась острым паром из каменки, имеющей разумный насыпной объём. Так, каменка объёмом 50 литров и массой 50–70 кг, нагреваясь до температуры 400 °C и выше, аккумулирует до 4–5 кВт час тепла, что вполне достаточно для получения 5–6 кг пара. Для однократного увлажнения бани до средней абсолютной влажности воздуха в бане порядка 0,05 кг/м^3 и выше требуется около 0,5 кг пара.

Вместе с тем, процессы нагрева и увлажнения паром в такой бане носят локальный и временный характер, то есть горячая паровая зона может быть с успехом создана лишь в какой-то ограниченной зоне бани, причём на ограниченное непродолжительное время. При этом человек, пытаясь создать в бане оптимальные условия для глубокого и приятного прогрева тела, приспосабливается к конкретным особенностям бань и старается использовать их с максимальным удобством и эффективностью. Зачастую эти особенности бань превращаются в быту из объективных недостатков в субъективные достоинства: техническое несовершенство бань закладывается в основу особых национальных традиций парения, придающих банной процедуре неповторимый эмоциональный оттенок, столь важный для развлекательных бань, в первую очередь любительских.

Чем менее технически совершенна баня, тем большее «банное мастерство» требуется проявить пользователю бани. Не вникая в тонкости народных привычек и навыков, рассмотрим ниже сущность трёх основных приёмов парения в русских паровых банях. Все эти приёмы подразумевают использование веника из веток (побегов) берёзы, дуба, крапивы и многих других растений по вкусу любителя бани. Конечно же, любая классификация способов парения весьма условна и никогда не соблюдается строго в народном быту, но необходима для выявления технической сути процессов.

7.2. Парение веником как опахалом

Ясно, что баня с температурой пола 20 °C и температурой полки 40 °C не может быть жаркой. Поэтому в народе с незапамятных времён широко используется приём повышения тепловых нагрузок на тело — так называемое «парение веником». Суть его заключается в том, что мощными поддачами сильно разогревают и увлажняют потолок и создают около него горячую «паровую зону», состоящую из горячего влажного воздуха. Веник как опахало «зачерпывает» этот горячий воздух, располагаемый у самого потолка, и экономно направляет его именно туда, куда нужно, например, на спину человека. Иными словами, человек, не имея возможности расположиться в самом тёплом месте бани (у потолка), перемещает веником (ветром) близпотолочные тёплые метеоусловия к себе точно так же, как палкой подталкивал бы к себе труднодоступные удалённые предметы. Прогревшись «веником», человек уже может мыться с комфортом даже в прохладном месте (на нижней полке) и прохладной водой, то есть используя необходимый и неизбежный этап охлаждения разгорячённого тела после прогрева с пользой (для мытья, в том числе и ледяной водой из проруби).

В любительских банях, которые во всяком случае протапливаются очень тепло без строгой экономии дров и времени для будущего неспешного удовольствия (в отличие от иных простонародных мытных бань), парение веником приобретает дополнительный смысл. Дело в том, что любители парных бань на то и любители, что любят «погорячее».

Рис. 52. Тепловые потоки на мокрую кожу (кривые 1 и 2) и времена переносимости соответствующих метеорологических условий (кривая 3) при температуре 60 °C (см. рис. 45, 46). Кривая 1 — при отсутствии движений воздуха, кривые 2 и 3 — при скорости движения воздуха V=1 м/сек. Точка 4 соответствует насыщенному пару при 60 °C, то есть максимально возможной при 60 °C абсолютной влажности воздуха 0,13 кг/м^3.

Но вбежать на 10–20 сек в жаркую до предела баню и тотчас выскочить, не выдержав неимоверного жара, занятие не столь увлекательное. Поэтому любители бани располагаются на полке (лёжа или сидя) с таким расчётом, чтобы телу было тепло, может быть, даже жарко, но терпимо. При этом желательна низкая влажность воздуха (ниже 0,05 кг/м^3), чтобы носоглотка не нагревалась, а ещё лучше, чтобы привычно охлаждалась при вдохе («лёгкий дух»). Затем веником гонят на тело горячий влажный воздух с потолка с таким расчётом, чтобы тепловой поток на тело стал на пределе возможности вытерпеть за время взмаха веником, то есть с переносимостью для кожи порядка 10 сек. Поскольку веником гонят воздух порциями, тепловые импульсы на тело имеют небольшую продолжительность, заведомо меньшую времени переносимости кожей. Таким образом, процесс парения веником имитирует периодическое размещение отдельных частей тела человека на короткое время в экстремальную климатическую зону горячего воздуха у потолка. При этом человеку не надо никуда «вбегать и выбегать», «влезать и вылезать», он комфортно лежит или сидит на полке и самостоятельно регулирует уровень и длительность тепловых импульсов с потолка скоростью движения веника.

Так, если у потолка воздух прогрет до 60 °C и имеет максимальную для этой температуры влажность 0,13 кг/м^3 (то есть потолок мокрый), то движением веника от потолка вниз можно получить мощный импульс тепла на тело человека. Например, если скорость нисходящего потока воздуха составит величину порядка 1 м/сек, то тепловой поток на тело человека может мгновенно повыситься до 3–4 кВт/м^2, что соответствует временам переносимости на уровне 10 сек (рис. 52). Поэтому температура у мокрого потолка русских паровых бань для любительского парения должна быть не ниже 60 °C. На практике часто потолок прогревается до ещё более высоких температур 70–90 °C, а полки (на уровне колен и груди) — до 50–60 °C. В этих условиях тепловые потоки от веника могут стать запредельными для кожи человека, и для того, чтобы не ошпариться, любитель парной бани должен крайне внимательно следить за тем, чтобы метеоусловия у потолка не стали бы чрезмерно жёсткими. Контроль метеоусловий обычно осуществляется помахиванием рукой у потолка, лёгкими пробными движениями веника и т. п., то есть без применения термометров и гигрометров чисто житейскими приёмами.

7.3. Парение методом поддач

Если в бане тепло (например, если печь имеет чугунный настил или стены уже прогрелись от поддач), то горячий влажный воздух, пригодный для парения, можно приготовить и на уровне полка. Человек при этом сидит (или лежит) на полке, подбрасывает воду в каменку, разгоняет пар веником и, почувствовав, что кожу начинает покалывать от горячей росы, может похлопывать себя веником. Такая процедура характерна и для современных саун при поддачах.

Пар, вырывающийся из дверцы закрытой каменки, имеет форму невидимой глазом струи, которая затем смешивается с воздухом в бане. Начальная абсолютная влажность в струе 0,58 кг/м^3 означает, что пар при выходе из каменки вначале способен сконденсироваться в бане на всём, что имеет температуру ниже 100 °C. Несмотря на малую продолжительность воздействия, паровая струя обычно ошпаривает человека, если он попадает непосредственно в зону её распространения. Поэтому любитель бань крайне внимательно выбирает количество воды для поддач и местоположение своего тела относительно ожидаемой траектории движения струи пара.

Так, подав 0,5 кг горячей воды в каменку с массой 50 кг с температурой 400 °C, получаем (в зависимости от конструкции каменки) от 1 м^3 пара при температуре 100 °C до 2 м^3 пара при температуре 400 °C с влагосодержанием (абсолютной влажностью) от 0,58 кг/м^3 до 0,3 кг/м^3. При мощности каменки (по получению пара) на уровне 600–800 кВт испарение порции воды 0,5 кг происходит за 2–3 сек (хлопком). Образовавшаяся струя прозрачного пара объёмом 1–2 м^3 поднимается преимущественно вверх и, смешиваясь с воздухом, достигает потолка. В бане объёмом 10 м^3 человек может уклониться от непосредственного контакта со струёй, но в целях безопасности чаще всего поддают более мелкими порциями. Причём каждый раз струю обмахивают веником (опахалом, полотенцем, простынёй), чтобы она быстрее перемешалась со всем воздухом в бане. Эта операция перемешивания называется «разгоном пара». Можно направить струю с помощью веника вниз к полу («посадить на пол»), при этом почти наверняка весь пар сконденсируется на полу, подогрев его.

Если удачно «разогнать пар» равномерно по всему объёму бани, то при исходной абсолютной влажности воздуха в бане, например, 0,03 кг/м^3 получим в объёме бани конечную абсолютную влажность воздуха порядка 0,08 кг/м^3, что соответствует точке росы 50 °C. Это значит, что водяные пары из такого воздуха уже не могут конденсироваться на потолке с температурой 60 °C. Но конденсироваться на стенах, полках и полах могут. Будут конденсироваться водяные пары и на теле человека, нагревая кожу и вызывая приятные ощущения пощипывания и покалывания в первую очередь на ушах, особенно при обмахивании веником. Быстро образовавшись, повышенная влажность воздуха довольно быстро и исчезает за счёт диффузии пара на стены и конденсации на них, а также за счёт упорядоченных конвективных потоков воздуха во всей бане в целом, вызванных, в частности, нагревом воздуха печью. Так, если в нашем случае мощность теплопередачи печи в воздух составляет 2 кВт, то время осушения воздуха не превышает 5 минут (см. раздел 5.5), а при обмахивании бани веником ещё меньше. Таким образом, при поддаче и последующем разгоне пара любитель бани, сидя на полке, получает непродолжительный импульс нагрева, после которого метеоусловия в бане возвращаются практически на прежний уровень.

Важно подчеркнуть, что энергетическая мощь струи пара из каменки практически полностью определяется количеством пара, а не его температурой (вопреки мнению многих любителей бань). Действительно, энергосодержание 0,5 кг пара при температуре 100 °C (при объёме пара 1 м^3) составляет 0,32 кВт час, а при температуре 400 °C (при объёме пара 2 м^3) -0,38 кВт час. Иными словами, разогрев пара, исходящего из каменки, от 100 °C до 400 °C даёт прибавку к энергосодержанию пара в струе не более, чем 15 %. Так что, тепловые ощущения человека в бане не столь уж сильно зависят от степени нагрева пара в каменке. Получение как можно более перегретого пара (как можно более сухого пара) в каменке важно по другой причине: запас тепла за счёт повышения температуры струи, равный 0,06 кВт час, позволяет во многих случаях предотвратить объёмную конденсацию пара с образованием тумана при резком смешивании пара со значительно более холодным воздухом в бане. Действительно, пар при 100 °C достаточно охладить хотя бы на один градус, и тотчас появится туман в виде «клубов пара». А пар при 400 °C можно охлаждать на 300 °C (до 100 °C) без опасения образования тумана. Перегретый до 400 °C пар имеет не только более высокую температуру (позволяющую подогревать подмешивающийся воздух), но и более низкую плотность 0,3 кг/м^3 (вместо 0,58 кг/м^3), что обеспечивает возможность быстрого подъёма пара к потолку. В результате пар конденсируется не в воздухе в виде тумана, а на потолке в виде росы. Это очень важно для рассматриваемых ниже процессов получения влажного потолка в бане, играющего роль постоянно действующего парогенератора, а также для нагрева веника в зоне у потолка.

Вместе с тем ясно, что появление тумана в воздухе прямо указывает на высокую эффективность передачи тепла от струи пара в воздух. Так, нагрев совсем холодной бани паром из каменки (или из магистрали со сжатым паром от парового котла) всегда неминуемо сопровождается появлением «клубов пара». А вот в прогретой бане «клубов пара» уже нет, и роль пара заключается не столько в нагреве воздуха, сколько в увлажнении его.

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/м^3.

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 м^2 от воздуха с температурой 60 °C, даже до предела увлажнённого до 0,13 кг/м^3, 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.

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/м^3. 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/м^3 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.

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.

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/м^3, в виде кривой на рисунке 56. Через метеоточку 3 проходит горизонтальная хомотермальная прямая 2, отвечающая абсолютной влажности воздуха 0,05 кг/м^3, 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/м^3 (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/м^3, для сажи (дыма) 0,15 мг/м^3. Примерно такие же уровни концентрации аэрозолей используются в физиотерапии при ингаляциях, а также достигаются в атмосфере: (0,1-10) мг/м^3 в туманах-дымках и до 10000 мг/м^3 в тучах. Аэрозоли 10 мг/м^3 не видны глазом в объёме бани (из-за малости пути рассеивания), а вот порядка 1000 мг/м^3 уже заметны, а 10000 мг/м^3 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 концентрацию до 50000 мг/м^3. Такая концентрация аэрозоля вызывает моментальную судорожную приостановку вдоха, но больной астмой, как ни странно, привыкает к процедуре и пользуется ею годами.

Не обсуждая медицинскую полезность или вредность ингаляций аэрозолей воды, можно предположить, что аэрозоли воды, раздражая дыхательные пути, подавляют желание делать глубокие вдохи, а это как раз бывает и в запылённых помещениях даже при отсутствии явных желаний чихнуть или покашлять. В народе говорят, что туманный воздух «тяжёлый». Очень многие слабые раздражения при длительном воздействии создают ощущения дискомфорта и даже непереносимости. Не являются исключением и слабые раздражения трахеи туманом.

Ну а какой же воздух может быть «лёгким» в том смысле, что его приятно вдыхать, причём вдыхать глубоко, «ненасытно»? Согласно рассмотренной выше модели это воздух, отвечающий метеоточкам 5 (рис. 56), которые будучи соединёнными прямыми 7 с точкой 3, дадут такую прямую 7, которая не пересекает кривую 1, а касается. Область ниже прямой 7 представляет собой воздух, недонасыщенный водяными парами (осушённый). Такой воздух будем называть «лёгким».

Таким образом, воздух с температурой, например, 90 °C при низких абсолютных влажностях менее 0,05 кг/м^3 ощущается как свежий («лёгкий дух»), поскольку носоглотка при вдохе охлаждается. При абсолютной влажности порядка 0,05 кг/м^3 воздух при вдохе ощущается как «влажный» (ни охлаждающий и не нагревающий заметно носоглотку). Этот «влажный» воздух является «лёгким» в том смысле, что не раздражает трахеи, но поскольку постепенно нагревает лёгкие, то при длительном воздействии ощущается как душный. Духота — это недомогание от недостатка кислорода в крови, в том числе и из-за перегрева лёгких. При абсолютных влажностях (0,05-0,17) кг/м^3 воздух при вдохе ощущается как сухой «лёгкий пар», мягко и глубоко прогревающий носоглотку и трахеи. При абсолютных влажностях более 0,17 кг/м^3 (и относительных влажностях выше 40 %) воздух начинает раздражать трахеи и сильно обжигать носоглотку, ощущается как сырой обжигающий «тяжёлый» пар. Само собой разумеется, все эти соображения о тумане никак не отменяют обычную конденсацию водяных паров на стенках в дыхательных путях, поэтому-то мы и называем горячий воздух влажностью выше 0,05 кг/м^3 «паром». Долгие воздействия «пара» также приводят к перегреву лёгких, и в конце концов «лёгкий пар» становится душным.

В заключение отметим, что, в отличие от русских, у финнов понятие «лёгкого пара» не столь развито и принято. Это объясняется тем, что финны не имеют многовековой истории городских паровых бань. Они быстро перескочили в XX веке с дымных саун на ванны и души. «Бездымные сауны» у финнов были лишь эпизодом, и современные сауны ими воспринимаются скорее как продолжение традиций дымных саун (чёрных курных бань). А понятие «лёгкого пара» относится конечно же в первую очередь к белым баням. Мы здесь не имеем в виду выражение «с лёгким паром», являющееся лишь народным бытовым приветствием-пожеланием типа «как поживаешь» или «будь здоров», не требующее какого-то ни было анализа.

7.8. Потолок как парогенератор (кондиционер)

Пар из каменки, поднимаясь вверх, увлажняет преимущественно горячие припотолочные зоны воздуха. При температуре потолка 60 °C максимально возможная абсолютная влажность воздуха составит 0,13 кг/м^3, при превышении которой начинается конденсация водяных паров либо в виде тумана или, что более вероятно, в виде росы на потолок. Всем любителям бань известно неприятное явление капания горячих капель воды (конденсата) с потолка на тело при сильных поддачах. Это явление наблюдается на зонах потолка, обшитых железом, на каменных (кирпичных, бетонных) оголовках (распушках, разделках) печи, на крашеных досках потолка и даже на головках гвоздей, то есть на всех непористых элементах потолка. Если же потолок бревенчатый (дощатый) или оштукатуренный, то конденсирующаяся влага тотчас впитывается в пористый материал, и капания конденсата с потолка не наблюдается.

В том, что деревянный потолок белой бани при поддачах действительно увлажняется, можно легко убедиться, завинтив в потолок рядом в 2 сантиметра друг от друга два самореза вдоль волокон и замеряя электропроводность древесины мегометром до и после поддачи.

Факт увлажняемости пористого потолка имеет два важных следствия. Во-первых, увлажнённый пористый потолок становится резервуаром для хранения воды, которая впоследствии испаряясь, может затем долго увлажнять воздух вблизи потолка. Во-вторых, абсолютная влажность воздуха вблизи пористого потолка неизбежно ниже, чем вблизи непористого потолка по причине гигроскопичности материала — уменьшения давления насыщенных паров при уменьшении радиуса кривизны компактной жидкости в капиллярах древесины (рис. 25).

Паровые бани с непористыми (невлагоёмкими) потолками и стенами называют сырыми, поскольку воздух в них сырой (имеет 100 %-ую относительную влажность у потолка). Паровые бани с пористыми (влагоёмкими) потолками могут иметь воздух «лёгкий», то есть не сырой, осушенный (влажный или даже сухой). Если же пористый потолок увлажнён до предела, то баня сырая.

Оценить субъективную (органолептическую) разницу «пара» (то есть горячего увлажнённого воздуха) около непористого и пористого потолка может каждый с помощью самого обычного домашнего «ингалятора»: кастрюли с горячим содержимым, над которой склоняются и вдыхают «пар», желательно через трубку или воронку (например, обрезанную пластиковую бутылку). Если в кастрюле горячая вода, то воздух в кастрюле сырой «тяжёлый», обжигающий глотку при вдохе и лицо при выдохе. Если же в кастрюле горячая варёная картошка с той же температурой (а вода слита), то «пар» заметно мягче, что и используют часто в быту с пользой для здоровья. Высокая мягкость «лёгкого пара» над картошкой обусловлена гигроскопичностью варёного картофеля, которая снижает абсолютную влажность воздуха в кастрюле. Отметим попутно, что если горячую варёную картошку охладить в кастрюле с закрытой крышкой, то на дне кастрюли мы обязательно обнаружим воду. Это означает, что влага из картошки может испаряться, а затем конденсируется на более холодных стенках кастрюли. То же самое происходит в бане с древесиной.

Гигроскопичность — это способ материала поглощать водяные пары из воздуха при температурах ниже точки росы, то есть тогда, когда на непористом материале (например, стальном листе) не может выделяться влага из воздуха в виде росы. Как уже отмечалось в разделе 4.2, свойство гигроскопичности обусловлено наличием в материале смачивающихся мелких (ультрамикроскопических) капилляров, измеряемых сотыми или тысячными долями микрометра. В таких смачивающихся капиллярах над вогнутой поверхностью менисков давление водяного пара меньше, чем над плоской поверхностью воды. Так, при 20 °C зависимость относительного понижения давления насыщенного водяного пара р/ро от радиуса г (в нанометрах, 10 9 метра) имеет вид:

При радиусе капилляра r= 100 нм=0,1 мкм давление насыщенного пара снижается всего на 1 %, а при r=1 нм=0,001 мкм уже в два раза. Несмотря на столь малые размеры капилляров, их в древесине много: при заполнении всех таких капилляров водой относительная влажность древесины составит примерно 30 % (предел гигроскопичности). Вода в микрокапиллярах называется связанной. Температура замерзания связанной влаги составляет минус 1 °C при относительной влажности древе-

При радиусе капилляра г= 100 нм=0Д мкм давление насыщенного пара снижается всего на 1 %, а при г=1 нм=0,001 мкм уже в два раза. Несмотря на столь малые размеры капилляров, их в древесине много: при заполнении всех таких капилляров водой относительная влажность древесины составит примерно 30 % (предел гигроскопичности). Вода в микрокапиллярах называется связанной. Температура замерзания связанной влаги составляет минус 1 °C при относительной влажности древесины 25 % и минус 70 °C при относительной влажности древесины менее 1 % (то есть последние остаточные следовые количества воды сохраняются в самых мелких капиллярах). Свойство гигроскопичности древесины иллюстрируется широко известными диаграммами равновесной влажности древесины (рис. 57, 58, 59). Если через слой опилок продувать постоянно воздух с фиксированной температурой и с фиксированной влажностью, то мелкоизмельчённая древесина рано или поздно увлажнится или осушится до вполне определённой равновесной относительной влажности. И, наоборот, если через слой мелкоизмельчённой древесины продувать воздух с любой влажностью, то при определённой температуре (воздуха и древесины) будет достигнута вполне определённая равновесная относительная влажность воздуха, не зависящая от того, высушен ли был воздух до контакта с опилками или увлажнён. Относительная влажность древесины характеризуется отношением массы воды (влаги) в древесине (в частности, массы пара, поглощенного древесиной) к массе древесины в абсолютно сухом состоянии и выражается в процентах. Неизмельчённая (компактная) древесина обладает точно такими же свойствами гигроскопичности, но высушивается и увлажняется более медленно, что необходимо учитывать при анализе быстропротекающих процессов, например, в момент поддачи (П.С. Серговский, А.И. Расев, Гидротермическая обработка и консервирование древесины, М.: Лесная промышленность, 1987 г.; И.В. Кречетов, Сушка древесины, М.: Лесная промышленность, 1980 г.).

Рис. 57. Зависимость равновесной относительной влажности древесины от абсолютной влажности воздуха при различных температурах: 1 — 20 °C, 2 — 30 °C, 3 — 40 °C, 4 — 50 °C, 5 — 60 °C, 6 — 70 °C, 7 -80 °C. Абсолютно сухая древесина может быть получена в абсолютно сухом воздухе только при 100 °C и выше.

Кривые гигроскопичности древесины можно строить в разных координатах, что позволяет наглядно и документально анализировать различные конкретные следствия. Например, из рис. 57 однозначно следует, что при температуре древесины 60 °C (кривая 5) абсолютная влажность воздуха внутри (вблизи) древесины порядка 0,12 кг/м^3 может быть достигнута лишь при относительном увлажнении древесины до относительной влажности не менее 20–30 %, то есть при влажной древесине. Поскольку значение 0,13 кг/м^3 соответствует насыщенному водяному пару при температуре 60 °C (сырому воздуху), то кривые на рисунке 57 означают, что сырой воздух внутри (вблизи) древесины может быть получен лишь при сырой (до предела увлажнённой) древесине.

Рис. 58. Зависимость равновесной относительной влажности древесины от температуры при различных абсолютных влажностях воздуха: 1 — абсолютная влажность воздуха 0,005 кг/м^3, 2 — 0,017 кг/м^3, 3–0,050 кг/м^3, 4–0,13 кг/м^3, 5 — 0,29 кг/м^3.

Например, предположим, что баня протоплена до температуры потолка 60 °C, воздух в бане увлажнён дыханием людей до абсолютной влажности 0,05 кг/м^3. Из рисунка 57 следует, что деревянный потолок в этом хомотермальном режиме имеет относительную влажность 6,6 %. При массе деревянного потолка условно 100 кг (а реальная масса бревенчатых потолков может быть ещё больше) количество влаги в потолке составляет 6,6 кг. Теперь увлажним воздух, вылив в каменку 0,4 кг воды и направив струю пара к потолку. Если бы потолок был непористым (стальным), то воздух у потолка сначала увлажнился бы до абсолютной влажности 0,13 кг/м^3, и лишь потом избыточные количества пара сконденсировались бы на потолке в виде капель, которые затем упали бы вниз на пол. Но деревянный потолок, являясь пористым, гигроскопически сконденсирует (не дожидаясь подъёма абсолютной влажности воздуха до 0,13 кг/м^3) и поглотит весь пар, выпущенный из каменки. При этом количество влаги в потолке достигнет 7 кг, а относительная влажность древесины потолка повысится до 7,0 %. Температура потолка увеличится за счёт теплоты конденсации пара до 65 °C. Из рисунка 57 следует, что абсолютная влажность воздуха у деревянного потолка (с температурой 65 °C и относительной влажностью 7 %) действительно повысится не до 0,13 кг/м^3, а лишь до 0,07 кг/м^3. Конечно, процесс поглощения потолком влаги из воздуха может быть растянут по времени, и на какой-то ограниченный период времени абсолютная влажность воздуха в бане может кратковременно стать значительной (более 0,1 кг/м^3). Но факт остаётся фактом: чтобы увлажнить воздух в деревянной бане, потребуется испарить в каменке воды больше, чем 0,4 кг.

Рис. 59. Зависимость равновесной относительной влажности воздуха над древесиной от температуры воздуха при различных относительных влажностях древесины: 1 — относительная влажность древесины 25 %, 2 — 20 %, 3 -15 %, 4 — 10 %, 5–7%, 6 — 5 %, 7 — 3 %.

Плеснём в каменку ещё 0,4 кг воды и вновь направим струю пара вверх к потолку. Относительная влажность древесины повысится до 7,4 %, температура потолка до 70 °C, а абсолютная влажность воздуха около потолка до 0,10 кг/м^3. И только третья (а может быть, даже четвёртая или пятая) поддача поднимет абсолютную влажность воздуха у потолка до требуемого уровня порядка 0,12 кг/м^3 и выше. При этом температура потолка (и воздуха у потолка) достигает 75 °C (или выше), а значит воздух и после многих поддач не станет сырым.

Становится ясным, что для увлажнения воздуха в деревянной бане требуется увлажнить ещё и потолок (стены) бани. Причём для увлажнения потолка (стен) потребуется намного больше воды (пара), чем для увлажнения самого воздуха в бане. Поэтому иногда для того, чтобы сделать баню более влажной (а значит, более жаркой, жгучей) потолок (стены, полки) в бане предварительно «моют», то есть обливают (увлажняют) горячей водой (кипятком) или пропаривают из шланга, и только затем льют воду в каменку. Такой приём зачастую затруднителен технически при отсутствии специального оборудования (напорного водогрейного или парового котла, горячего водопровода, шлангов и распылителей), а тем более при отсутствии знаний, навыков и понимания процессов. Поэтому традиционно бесхитростно применяют многократные поддачи на каменку. При этом необходимо сделать так, чтобы пар не охлаждаясь, попал на потолок и только там сконденсировался. Фактически в воздухе бани от дверки каменки до потолка образуется невидимый горячий вертикальный газовый канал, имитирующий шланг с острым магистральным паром, так широко применяемым для пропарки оборудования и который, конечно же, был бы вполне пригоден для пропарки (нагрева и увлажнения) потолков в русских банях.

Анализ кривых гигроскопичности (рис. 57) показывает, что получить высокие абсолютные влажности у потолка бани можно как путём нагрева потолка, так и путём его увлажнения. Так, например, абсолютную влажность 0,12 кг/м^3 можно получить вообще без нагрева потолка (то есть сохраняя его температуру на уровне 60 °C), только увлажнив потолок двадцатью-тридцатью литрами горячей воды (при массе сухого потолка 100 кг). С другой стороны, можно вообще не увлажнять потолок, только достаточно быстро поднять его температуру с 60 °C до 80 °C. Поэтому на практике приходится решать вопрос, что легче — нагреть или увлажнить потолок в данной конструкции бани. В рассматриваемой нами белой бане с кирпичной печью вопрос решается однозначно: греть кроме как паром из каменки, нечем. Поэтому применяется метод одновременного увлажнения и нагрева путём поддач.

Вместе с тем, при всей своей кажущейся экстравагантности процесс увлажнения воздуха за счёт нагрева влажного потолка происходит во всех банях, по крайней мере, при их протопке. Действительно, за время длительного простоя бани в холодном нерабочем состоянии при температуре, например, 20 °C и при нормальной относительной влажности воздуха 50 % древесина приобретает относительную влажность 10 %. Если затем баню прогреть до 60 °C, то древесина потолка, нагреваясь, увлажнит вокруг себя воздух до высоких степеней влажности. Иными словами, баня без всяких специальных увлажнений при протопке создаёт внутри себя высоковлажный режим паровой бани. Откуда берётся вода, увлажняющая воздух? При нагреве древесина начинает сохнуть и увлажняет воздух. Точно такой же процесс имеет место в сушильных камерах, в том числе стиральных и посудомоечных машин. В бытовой климатологии этот процесс увлажнения воздуха за счёт сушки древесины иногда трактуют в рамках теории «дышащей древесины». Согласно этой теории древесина поддерживает относительную влажность воздуха в помещении на неизменном уровне. Действительно, при фиксированной влажности древесины равновесная относительная влажность воздуха весьма слабо зависит (но всё же зависит) от температуры (рис. 59), что положено в основу работы гигрометров. Ну а неизменность относительной влажности воздуха при его нагреве означает, что его абсолютная влажность быстро растёт. Фактически на принципе увлажнения воздуха за счёт нагрева воды основаны все финские кипятильники-парогенераторы (в том числе и для саун), а на принципе увлажнения воздуха за счёт нагрева влажной древесины могут быть созданы генераторы «лёгкого пара» для русских бань.

Возвращаясь к процессу увлажнения воздуха методом поддач, выясним, как влияет масса потолка на характеристики бани. Казалось бы, массивный потолок нагреть очень трудно, и при поддачах он будет не столько нагреваться, сколько увлажняться. Но в то же время ясно, что массивный деревянный потолок для своего увлажнения потребует большого количества пара, и потому процессы нагрева могут оказаться существенными. Введём понятие удельной величины поддач, равной процентному отношению массы испарённой (вылитой на каменку) воды m к массе потолка М. Если весь пар подаётся на потолок и там конденсируется, то удельная величина поддачи равна увеличению относительной влажности древесины потолка Δw(%)=100 m/М. Увеличение температуры потолка (всё равно какого: сухого, сырого, пористого или непористого, лишь бы он имел теплоёмкость древесины) при этом за счёт выделения скрытой теплоты конденсации равно ΔТ=(Сисп/Ср)Δw/100, где Сисп=0,63 кВт час/кг — теплота конденсации водяного пара, Ср = 5 10-4 кВт час/(кг. град.) — теплоёмкость древесины. Таким образом из полученного соотношения ΔТ=12,6 Δw следует поразительный результат: увлажнение древесины потолка паром всего на 4 % приводит к нагреву потолка на 50 °C. Это означает, что при исходной температуре потолка (до поддачи) 60 °C удельная величина поддачи Δw=4 % влечёт за собой подъём температуры потолка до 110 °C и фактическую невозможность дальнейшего увлажнения потолка.

Рис. 60. Динамика изменения относительной влажности древесины потолка \у, температуры потолка Т, абсолютной влажности воздуха внутри (вблизи) древесины потолка с1, относительной влажности воздуха внутри (вблизи) древесины потолка ф в ходе увеличения удельной величины поддачи ш/М, где ш — масса испарённой воды в каменке и поглощённой (сконденсированной) потолком, М — масса потолка. 1 — непористый потолок (металлический, пластиковый, крашеный и т. п.), 2 — потолок деревянный гигроскопический с начальной нулевой влажностью, 3 — потолок деревянный с начальной относительной влажностью 16 %. Исходная температура потолка 0 °C, температура пара 100 °C.

Численный анализ динамики нагрева и увлажнения потолка при поддачах проведём для потолка в абсолютно сухом исходном состоянии w_0=0 при начальной температуре 0 °C. Как и прежде, будем считать, что пар подаётся непосредственно на потолок, причём температуру пара примем равной 100 °C. За базу примем непористый потолок (сплошные линии на рисунке 60), который, естественно, не увлажняется, конденсирует пар с образованием капель росы, падающих на пол. Температура непористого потолка монотонно растёт до 100 °C, а затем остаётся постоянной, поскольку непористый потолок не может нагреваться выше температуры пара (а поступающий пар начинает нагревать стены). Этот случай аналогичен нагреву кастрюли с водой. Относительная влажность воздуха у потолка (крышки кастрюли) равна 100 % постоянно, поскольку на потолке висят капли воды с температурой, равной температуре потолка. Абсолютная влажность воздуха растёт, оставаясь равной плотности насыщенного пара при текущей температуре потолка. Это значит, что воздух у непористого потолка сырой всегда на всех точках сплошных кривых на рисунке 60.

Исходный абсолютно сухой пористый потолок вначале нагревается точно также, как непористый потолок, поскольку конденсирует (хотя и внутри себя) весь поступающий пар (пунктирные кривые на рисунке 60). Однако, нагревшись до 100 °C, недостаточно увлажнённый потолок способен и дальше сорбировать водяные пары из воздуха в силу гигроскопичности, вследствие чего способен нагреться до температур, несколько выше температуры пара, за счёт продолжения выделения теплоты конденсации сорбируемых паров воды. Такое явление вполне обычно: активированный уголь противогаза ведь тоже способен разогреться до температур более высоких, чем температуры сорбируемого газа. В дальнейшем, увлажнившись до равновесного уровня при повышенной температуре, потолок постепенно остынет до температуры пара 100 °C за счёт теплопроводности (а за счёт теплового излучения ещё ниже). Теперь, задаваясь текущей температурой и влажностью деревянного потолка и определяя текущую абсолютную и относительную влажность воздуха внутри (вблизи) древесины по кривым равновесия (рис. 61 и 62), можно убедиться, что воздух в результате поддачи оказывается не сырым, как в случае непористого потолка, а осушённым (за счёт сухой древесины). Такой воздух попадает под определение «лёгкого пара», введённого нами ранее. Значит сухая древесина в бане действительно обеспечивает при поддаче иные климатические условия, нежели непористые потолки и стены.

Рис. 61. Зависмость равновесной относительной влажности древесины от относительной влажности воздуха при различных температурах, указанных при кривых в градусах Цельсия.

Но деревянные потолки в бане в исходном состоянии никогда не бывают абсолютно сухими. Более того, увлажняясь во время очередной серии поддач и остывая во время парения, потолок в паровой бане постепенно становится перед последующими сериями поддач всё более и более увлажнённым. Динамика предварительно увлажнённого потолка (до относительной влажности 16 %) представлена на рисунке 60 штрих-пунктирными кривыми. Характерной особенностью влажного потолка является промежуточная влажность воздуха между случаями сухого пористого потолка и непористого, что является вполне естественным результатом. Начальная влажность древесины 16 % является уже очень высокой величиной в том смысле, что гигроскопическое осушение воздуха древесиной такой влажности возможно лишь при малых удельных величинах поддач. Тем не менее, это не будет означать, что древесина не сможет увлажниться выше уровня максимальной равновесной влажности. Если температура потолка ниже температуры пара (точки росы влажного воздуха), то конденсат будет выделяться на поверхность пористого материала в виде капелек росы, а затем впитываться в пористый материал (как в «промокашку»), увлажняя его вплоть до 100–200 %-ной относительной влажности. Поэтому приведённое на рисунке 60 повышение относительной влажности древесины при 100 °C до 24 % не является ошибкой, также как последующее снижение относительной влажности древесины при выдержке при 100 °C.

Выбранный для рисунка 60 начальный уровень температуры потолка 0 °C, конечно, является слишком низким для бань: он был выбран произвольно лишь с целью показать, что пар может прогреть даже холодное помещение. Типичная исходная температура потолка на уровне (40–60)°С требует для обеспечения образования «лёгкого пара» исходной относительной влажности потолка (4–8)%. Это может быть обеспечено специальным высушиванием потолка перед процедурой, например, лучистым теплом от очага как в чёрной бане или длительной выдержкой при температуре 60 °C с вентиляцией внешним воздухом (который, как правило, имеет абсолютную влажность не более 0,01-0,02 кг/м^3). Вместе с тем, начальная сухость деревянного потолка вовсе не гарантирует получение сухого воздуха при реальных поддачах. Дело в том, что не весь пар попадает на потолок. Кроме того, конденсация паров происходит на быстроувлажняемых поверхностных слоях древесины, а затем влага должна каким-то образом равномерно распределиться по всему объёму древесины. Поэтому поверхностные слои увлажняются быстро, что приводит к быстрой потере древесиной свойств гигроскопичности. Аналогичная ситуация возникает и с температурными характеристиками: поверхность потолка перегревается и теряет способность конденсировать пары воды.

Всё это свидетельствует о том, что помимо сухости потолка должны соблюдаться многие другие условия эффективной работы потолка. Во-первых, желательно иметь развитую поверхность контакта древесины потолка с воздухом: древесина должна быть растрескавшейся или иметь щели, углубления, разрезы искусственного происхождения. Во-вторых, желательно, чтобы древесина хорошо смачивалась водой для быстрого распространения и распределения влаги, для чего необходима обработка древесины гидрофильными поверхностно-активными веществами и исключался бы контакт с гидрофобными (водоотталкивающими) составами. В-третьих, потолок должен быть высокотеплопроводным, например, армирован металлическими элементами (в частности, гвоздями). В-чет-вёртых, несмотря на высокую теплопроводность древесины, сами деревянные потолки должны быть теплоизолированными от внешней среды. В-пятых, процесс поддач должен быть нетороплив и растянут во времени настолько, чтобы температурно-влажностные распределения успевали бы выровняться и в воздухе, и в древесине. В-шестых, потолок должен быть массивным настолько, чтобы заметно не увлажнялся и не перегревался при применяемых величинах поддач. Так деревянный потолок массой 100 кг из брёвен или толстых досок во всяком случае не потеряет своих сорбирующих (поглотительных) свойств при поддачах до 2–3 литров воды. Лёгкие потолки из евровагонки массой 20 кг могут потерять свои сорбирующие свойства уже при поддачах порядка полулитра воды. Потолок в виде простыни с типичной массой, к примеру, полкилограмма даже при поддаче всего 40 граммов воды нагреется от 0 °C до 100 °C и превратит баню в паровую сауну, в которой жарко, но париться веником нельзя, поскольку пара хватит лишь на 2–3 взмаха веника.

В заключение напомним, что приведённые зависимости равновесной влажности древесины относятся к пропитке дистиллированной водой (росой). Пропитка же древесины сахаром с последующим нагреванием (карамелизацией) снижает равновесную влажность древесины вдвое. Пропитка поваренной солью, наоборот, повышает равновесную влажность древесины: поэтому деревянные бочки для засолки огурцов всегда мокрые снаружи. Это значит, что пропитка потолка солью сделает его более влажным. Но если потолок специально сушить перед поддачей, то «солёный» потолок позволяет получить в бане при поддачах более «лёгкий пар». Так, над насыщенным раствором хлорида натрия при 100 °C воздух имеет относительную влажность 77 %. Поэтому и солёный пот с кожи испаряется хуже, чем чистая вода, а смесь мёда с солью хорошо распаривает кожу в банях особенно в сухих (типа саун).

7.9. Парогенерация и парение

Оценим, на какое время и на сколько взмахов веника хватит пара в бане при парении. Это время определяется, с одной стороны, влагоёмкостью и теплоёмкостью системы воздух-потолок (в том числе и скоростью генерации пара), а с другой стороны — скоростью потребления пара при конкретном виде парения. Наиболее экономным является парение методом поддач при неподвижном положении тела. При мощности теплоотдачи печи 2 кВт характерное время парения в нашем случае составит около 5 минут, но может быть много большим при полной неподвижности воздуха и много меньшим при использовании веника. Достаточно экономным может быть метод парения мокрым веником, поскольку нагрев его у потолка может вестись без существенных перемещений воздуха. При хлестаниях же, а также при парении веником как опахалом потери пара могут оказаться очень большими, так как громадные массы горячего влажного воздуха проходят мимо тела человека на холодный пол и именно там выделяют скрытую теплоту конденсации водяных паров, а не на теле человека. Один взмах веника перемещает более 0,5 м^3 горячего влажного воздуха от потолка вниз, и лишь одна восьмидесятая доля тепла конденсации выделится на теле человека (см. раздел 5.7). Иными словами, для того, чтобы обеспечить один взмах веника, необходимо истратить и подать к потолку более 50 г водяного пара. Причём один взмах посылает на пол более 100 кДж тепла в то время как на прогрев мокрого веника уходит в среднем (20–40) кДж. Становится совершенно ясным, что париться веником как опахалом в самых обычных маленьких парилках (объёмом порядка 10 м^3) садовых бань абсолютно невозможно: два-три взмаха посадят пар на пол. Парение веником как опахалом возможно лишь в просторных и высоких парилках городских бань, причём желательно не допускать потоки горячего влажного воздуха на холодный пол, а поэтому парятся на широких деревянных площадках (полках, эстакадах), приподнятых над полом.

Всё это означает, что разные приёмы парения требуют различных способов увлажнения воздуха, в частности различных типов банных потолков. И, наоборот, каждая конструкция бани пригодна лишь для определённых приёмов парения. Об этом часто забывают в современной банной литературе и тем самым теряют способность объяснить, зачем вообще использовался веник и когда он мог использоваться. Дело в том, что бытующие ныне крайне упрощённые банные представления базируются на продвинутых (ранее неведомых) понятиях метеорологической обстановки в зоне нахождения человека. Так, если в бане температура 100 °C, а относительная влажность воздуха 5 %, то это считается сухой сауной. Но человек, помещённый в такую метеозону, тотчас охлаждает воздух вокруг себя своим телом и увлажняет воздух своим потом. Чтобы поддерживать метеопараметры в заданных пределах надо как-то подогревать воздух около тела человека и одновременно осушать его. Это означает, что человек должен находиться в потоке воздуха, и этот поток воздуха должен поддерживаться постоянно то ли веником, то ли печью, то ли вентилятором. Но та же задача удержания метеопараметров воздуха около человека может быть решена и в неподвижном воздухе с помощью диффузионных механизмов путём поддержания стен сауны при повышенной температуре, но при пониженной абсолютной влажности воздуха. Это значит, что сухая сауна может мыслиться совершенно по-разному, и париться в сауне можно по-раз-ному, в зависимости от конструктивных особенностей, оговаривать которые совершенно необходимо для правильного понимания физики процесса.

Рис. 62. Схема образования парового слоя у потолка бани, изготовленного из непористого материала. Слева — распределение температуры стен по высоте бани: 1 — исходное, 2 — после первой серии поддач, 3 — после второй серии поддач, 4 — пар, истекающий из каменки и имеющий температуру у потолка, равную условно 100 °C, 5 — полки, Н — высота потолка над верхней полкой.

Точно также режим паровой бани, например, с температурой 70 °C и относительной влажностью воздуха 50 % (с абсолютной влажностью воздуха 0,1 кг/м^3) можно поддерживать по-разному, причём значительно более разнообразней, чем режим сухой сауны. Это и метод циркуляционной паровой сауны (чёрной бани), и метод поддач в условно неподвижный воздух белой бани, и метод диффузионного увлажнения от горячих мокрых стен в неподвижном воздухе, и метод парения в потоке воздуха от веника и т. д. Не все эти методы используются на практике, а только те, которые легче реализовать конструктивно, а ещё точнее те, которые сами по себе реализуются в случайно выбранной (по разумению строителя) конструкции. Все конструктивные особенности рассмотреть невозможно (поскольку их сотни и тысячи), поэтому поясним мысль на простейших примерах, частично встречавшихся ранее, но в другом ракурсе.

Рассмотрим две белые хорошо просушенные и проветренные бани с одинаковыми размерами, с одинаковыми печами каменками. Только у одной бани стены и потолки по-деревенски массивные бревенчатые, а в другой брёвна изнутри по-современному утеплены минватой и облицованы малотеплоёмким покрытием — тонкой сталью, фольгой, поликарбонатным пластиком или тонкой вагонкой (как в сауне). Плеснём, например, по одному литру воды в каменки обеих бань. В случае бревенчатых стен получим лишь кратковременный всплеск температуры и влажности воздуха, после чего всё тепло и влага пара уйдёт в брёвна: баня явно «не держит пар», хотя потоков воздуха, как в саунах, нет. В случае же малотеплоёмких стен и потолков температура потолка и воздуха быстро подскакивает до 100 °C и удерживается на этом уровне («баня держит пар»). Однако, мнение о том, что «баня держит пар» оказывается очень условным: стоит махнуть веником или пройтись по бане, телом «расталкивая воздух», или организовать упорядоченную вентиляцию или циркуляцию (как в сауне), тотчас «пар» исчезает, потому что его мало, а потолок хоть и горячий, но малотеплоёмкий и быстро остывает. Таким образом, в бане с утеплёнными малотеплоёмкими потолками при малых поддачах можно париться лишь «методами поддач», неподвижно сидя на полке. Такой случай реализуется в современных саунах, если в них заменить традиционную металлическую печь с открытой каменкой на теплоизолированную закрытую каменку в термосе, то есть если устранить упорядоченные воздушные потоки.

Рис. 63. Плотность абсолютно сухого воздуха (1) и максимально увлажнённого (сырого) воздуха со 100 %-ной относительной влажностью (2). Рисунок на графике показывает, что образующийся над каплей воды 3 лёгкий влажный воздух 4 всплывает вверх, а вместо него подсасывается тяжёлый сухой воздух 5 (схема образования циклона над морской поверхностью).

Если в каменки обеих бань плеснуть ещё воды, например, ещё по одному литру, то картина изменится. Теперь бревенчатый потолок уже прогрелся, но пара у потолка пока мало, так как пар поглотился гигроскопической древесиной потолка и стал слишком «лёгким». Можно погреться, лёжа на полке и даже слегка обмахиваясь веником, поскольку горячий потолок массивный и быстро остывать не может. Но прогреть мокрый веник у потолка не удаётся, поскольку воздух сухой, и веник охлаждается за счёт испарения воды с листьев. Что касается бани с малотеплоёмким потолком, то пар, выделившийся из каменки при поддаче, уже не может конденсироваться на горячем потолке (поскольку его температура уже выше 100 °C) и образует у потолка всё более возрастающий по толщине слой практически чистого пара (рис. 62). При отсутствии движения воздуха паровой слой вполне устойчив, поскольку плотность влажного воздуха ниже, чем сухого (рис. 63). Поскольку в рядовых дачных банях высота Н от полка до потолка редко когда намного превышает 1 метр (то есть лишь бы сидеть, не стукаясь головой о потолок), то появление ошпаривающего парового слоя, практически непереносимого, означает, что париться уже методом поддач становится невозможно. Чаще всего паровой слой сразу же «разгоняют» веником и «сажают на пол», поскольку чистый пар при 100 °C это фактически кипяток и даже при малых количествах означает ожог тела. При взмахах веника паровой слой разрушается и тотчас исчезает, так как восстанавливаться и подпитываться в случае непористого потолка он может только от каменки.

Если в бане с массивным бревенчатым потолком поддать ещё раз, то потолок прогреется до 70–90 °C и увлажнится, к примеру, так, чтобы влажность воздуха достигла 50–60 %. В этом режиме «лёгкого пара» можно и просто греться, и париться веником как опахалом, и хлестаться, причём потери пара при парении тотчас компенсируются испарением влаги с потолка. В то же время следует отметить, в сухом «лёгком паре» прогреть веник не удаётся из-за сильного испарительного охлаждения. Поэтому парение методом хлестания с нагревом веника у потолка возможно лишь в случае «тяжёлого жгучего пара», то есть при ещё более влажном (а лучше искусственно предельно увлажнённом) потолке. «Лёгкий пар» и нагрев веника — это понятия совместимые лишь при относительно низких температурах до 60–70 °C (рис. 56, 64), когда нагрев веника чрезвычайно длителен.

Рис. 64. Зависимость равновесной относительной влажности древесины от температуры при различных относительных влажностях водуха ф, указанных при кривых в процентах.

7.10. Элементы «банного мастерства»

Обсуждая русскую паровую баню нельзя обойти вниманием вопрос о «банном мастерстве», о котором так любят рассуждать знатоки бань в самой общей форме, но который так старательно избегают обсуждать в деталях (в основном по банальной причине отсутствия технических знаний о сути банного процесса). А поскольку все любители бань считают себя знатоками бань, то вопрос о банном мастерстве всегда был традиционно наполнен мистическими спекуляциями.

Конечно же, для того, чтобы пользоваться баней, никакого особенного банного мастерства не требуется. Необходимы лишь некие методические навыки, приобретаемые житейскими способами. Но в русских банях (в отличие от хаммамов) к банному мастерству относят не столько вопросы мытья, сколько вопросы парения. Ясно, что в случайно построенной бане попариться (в смысле прогреться) можно только действительно обладая некими знаниями, интуицией и опытом.

Под банным мастерством в народе понимают три уровня знаний и навыков:

— владение приёмами работы с веником в комплексе (в том числе в части заготовки и хранения), методами приготовления ароматических отваров и настоев, уменье безопасно париться и охлаждаться (в том числе и экстремально), знание «протокольных» традиций и т. п., то есть обладание традиционными навыками париться и мыться в бане, причём желательно так, чтобы банную процедуру превращать в «праздник души и тела»;

— уменье истопить баню, поддать пару так и столько, чтобы обеспечить требуемый уровень нагрева тела, то есть обладание навыками приготовить баню, причём желательно так, чтобы можно было бы париться, в том числе и с веником;

— уменье построить баню, причём под этим имеются в виду не строительные навыки (ровно пилить, чисто строгать, красиво прибивать и т. п.), а «чутьё» (знание) сделать (сконструировать) сооружение так, чтобы специального банного мастерства не требовалось бы вообще.

Если по первому вопросу в литературе имеется множество рекомендаций самого разнообразного толка (в том числе и догматических), то вопросы эксплуатации и особенно постройки бань требуют технически грамотного, а порой даже научно обоснованного подхода, вследствие чего освещены в литературе очень скудно по сути. Чаще всего процесс постройки бани сводится к строительству обычной жилой «коробки» (бревенчатой избы или утеплённого дощатого сарая), без разъяснения, чем же должна отличаться конструкция, дизайн и архитектура той или иной бани (по полам, потолкам, стенам, окнам, фундаменту и т. п.) от других бань или, скажем, от жилого или хозяйственного строения. При таком подходе авторы зачастую не могут разглядеть разницу между чёрной баней (дымной сауной), белой паровой баней (бездымной сауной) и современной сухой сауной, кроме как в типе печного узла и более современном облике последней, в большей ухоженности, в расположенности вблизи красивого водоёма, то есть в чисто внешних, не затрагивающих глубинную техническую суть особенностях. Это влечёт за собой путаницу в рекомендациях по эксплуатации. Действительно, так часто обсуждаемые для все типов бань вопросы, например, выбора дров (берёзовых, осиновых, липовых, сосновых) особенно важны преимущественно для чёрных бань, чтобы был приятный запах и меньше копоти. А вопросы вентиляции особенно важны лишь для сухих саун.

Банное мастерство протопки чёрной бани связано с навыками поддерживать огонь в задымленном помещении, уменьем избежать полной задымлённости путём организации выхода дымовых газов слоем, располагающимся вдоль потолка, знанием необходимой меры нагрева камней очага (каменки), уменьем сократить закопчённость стен и придать приятный дымный запах за счёт подбора типа дров, уменьем удалять угли или выжигать их при закрытых дверях так, чтобы за это время потолок прогрелся лучистым теплом до требуемой температуры каменки, а пол от потолка, навыками удаления излишней копоти с полок, увлажнения (ошпаривания) стен и томления бани, сноровкой бросать раскалённые камни (лопатой, щипцами, совками, досками) в посуду с холодной водой (бочки, чаны, углубления в земле-ямы) и т. п. Все эти элементы банного мастерства абсолютно не нужны в белой паровой бане, точно также как умение поддавать пар совершенно не нужно в сухой сауне, а уменье сушить потолок не нужно в чёрной бане. Так что «банное мастерство» для различных типов бань различно как по сути, так и по внешним признакам.

Банное мастерство постройки белых паровых бань должно исходить из осознания того, что после выхода пара из каменки (или иного другого парогенератора), климатическая обстановка в бане будет определяться уже вовсе не каменкой, а конструкцией и аэродинамикой самого помещения (включая печь, окна, двери и т. п.). Поскольку в быту мало кто продумывает конструкцию помещения под конкретный вид парения, то чаще случается так, что человек попросту приспосабливается под конкретное помещение и под конкретную печь-каменку, придумывая тот или иной вид (приём) парения. Причём под парением раньше понимали способ нагрева помещения (или тела человека), а сейчас всё чаще понимают некую физиотерапевтическую процедуру. Поэтому чтобы не запутаться в дебрях мелочных доводов, надо в каждом конкретном воплощении бани вычленить основные особенности конструкции. В белых банях это слабый нагрев высокотеплоёмкого помещения кирпичной печью, выступающий как недостаток, исправляемый наличием крупной высокотеплоёмкой каменки. Поэтому всё вышеизложенное относится лишь к высокотеплоёмким помещениям с источником нагрева воздуха с низкой мощностью теплоотдачи. При этом источник нагрева воздуха может быть любым — кирпичной печью, металлическим, электрическим, инфракрасным и т. п. Именно в такое помещение выпускается пар из каменки.

Судя по всему, разговоры о сути «банного мастерства» велись в народе тысячелетиями. Основная причина очевидна: бани несопоставимо сложнее для понимания (и не только с точки зрения климатологии), чем ванны и души, но зато и обеспечивают несравненно более широкие возможности. Кроме того, практически все русские бани были испокон веков мытными (бытовыми), и вопросы парения в них были далеко не главными. То есть вопросы пара обсуждать-то обсуждались, порой горячо и бескомпромиссно, но если достойного пара не получалось, то всё равно мылись и наслаждались баней. Да и уровень технической грамотности населения в период царствования бань в России был крайне низок. Но сейчас, когда баню (как идею и процедуру) закладывают в сердцевину массовых ультрасовременных развлекательных, общеоздоравливающих и лечебных мероприятий, без конкретных знаний сути технического процесса обойтись невозможно.

Впрочем, очень многие наши архитекторы, дизайнеры и строители бань совершенно искренне считают, что строительное банное мастерство в наш век может заключаться лишь в создании достойного декоративного облика русской бани, умении воплотить вековые традиции в неповторимом художественном образе и качественной отделке. Ну что ж, может быть, они и правы, если речь идёт о декоративных банях, украшающих интерьер или экстерьер богатой усадьбы. Но декоративная баня из глянцевого журнала может превратиться в представительскую баню лишь с максимальным использованием технической мудрости лучших образцов любительских бань, поскольку представительская баня должна не только поражать внешним видом, но и ярко запомниться неповторимыми ощущениями исконно русского парения.

8. Современные сауны

Если в парилке мужчины вздыхают, потеют и озадаченно молчат, то это финская сауна, а если шуткуют, парятся и выражаются, то это русская баня.

В предыдущем разделе мы рассмотрели высокотеплоёмкую баню с кирпичной печью, обладающей низкой теплоотдачей. В этом разделе мы рассмотрим противоположный случай — низкотеплоёмкую баню с металлической печью, обладающей высокой теплоотдачей.

Сразу подчеркнём, что оба эти типа бань имеют одинаково большую практическую ценность. Высокотеплоёмкие бани с отопительным узлом малой мощности долго прогреваются, но зато хорошо «держат» температуру на заданном уровне и очень ценны при постоянной эксплуатации. Низкотеплоёмкие бани с отопительным узлом большой мощности быстро прогреваются, но в них трудно удержать температуру на строго заданном уровне, так что они удобны для кратковременной эпизодической эксплуатации (например, на дачах).

В идейном плане современные низкотеплоёмкие бани с отопительным узлом большой мощности являются развитием курных бань в шалашах с костром. Но в техническом плане металлические печи (впервые изготовленные в нашей стране на тульских заводах при Петре I) явились развитием идей кирпичных печей. С появлением в XX веке дешёвого и доступного для населения чугунного литья, а затем стального проката и сварочного оборудования в кирпичные печи-каменки стали вводить металлические элементы (дверки топливников, варочные плиты, водогрейные котлы, контейнеры-поддоны для открытых каменок и т. п.), что существенно увеличивало теплоотдачу печей и повышало температуру бани. Революционный скачок был достигнут при внедрении в банный быт цельнометаллического печного оборудования (колосниковых и подовых металлических топок на различных видах топлива, паровых и водогрейных котлов, напорного водопровода). Кроме того, бани стали в обязательном порядке утепляться высокоэффективными искусственными утеплителями (вспененными полимерами, стеклянной и базальтовой ватой, пеностеклом и т. п.) и обшиваются внутри малотеплоёмкими покрытиями (евровагонкой, сталью).

Утеплённые современными утеплителями малотеплоёмкие бани с экранированными металлическими печами (с каменками и без каменок) получили название «современных высокотемпературных финских саун». В России с 60-х годов XX века прижилось бытовое название просто «сауна» (в отличие от дымных саун-чёрных бань и бездымных саун-белых бань). Такую условную терминологию мы используем и в этой книге, адресованной в первую очередь именно русскому читателю. Подобная практика терминологического обобщения в России не нова. Так, в XVII–XVIII веках все отопительные многооборотные печи в народе стали называть «голландками», а все отопительно-варочные многооборотные печи с металлической плитой — «шведками» (в отличие от русских печей с дымовыми трубами, но без дымооборотов). Фактически это являлось в те годы признанием лидирующих позиций финнов в области бань с металлическими печами и, кроме того, свидетельством того, что русский банный люд сразу чётко понял техническую обособленность бань с металлическими печами (особенно электрическими) и их расширенные технические возможности. Во всяком случае в СССР сауна понималась и в идейном, и в техническом плане значительно шире, нежели в среде финских физиотерапевтов и финских коммерсантов. Русские в саунах и мылись, и парились, и стирались, а финны — преимущественно лишь потели перед душем. Для полноты картины отметим, что ряд отечественных производителей саун ввёл в обиход понятие «русских саун» как изделий, конструктивно идентичных современным финским саунам, но с заменой северной еловой и африканской древесины на липу и осину. Ясно, что такое понятие является чисто столярным уточнением.

Металлическая печь на любом виде топлива (дрова, уголь, соляр, газ, электричество) как огонь: загорелась — сразу тепло, только потухла — сразу холодно. Поэтому неэкранированные металлические печи обеспечивают имитацию открытого очага в части мощного конвективного и лучистого нагрева помещения и, вообще говоря, идеально подходят для современных проектов «бездымных чёрных» бань (деревянных) и лаконикумов (каменных). Однако высокая пожарная опасность мощных лучистых потоков привела к тому, что сначала в Финляндии, а затем и в России, в деревянных банях (саунах) стали использоваться исключительно экранированные металлические печи. При этом экран в виде металлического кожуха, охватывающего наиболее горячие (сильно излучающие) части печи (топливника), загораживает лучистый поток, поглощает его и рассеивает в виде тепла восходящего (конвективного) потока нагретого воздуха. Поэтому экранированная металлическая печь имитирует фактически мощную кирпичную печь. Вследствие этого, сауна с экранированной печью по духу ближе к белой бане, чем к чёрной, и не только потому, что в помещении нет дыма, а главным образом потому, что отсутствуют мощные лучистые потоки тепла от источника нагрева.

Нетрудно представить себе, как изменится белая паровая баня, если заменить кирпичную печь, с теплоотдачей 2 кВт на много более мощную печь с теплоотдачей, скажем, 20 кВт, тем более, если ещё заменить высокотеплоёмкие бревенчатые стены на малотеплоёмкие. Температура сразу подскочит у потолка до 100 °C и выше, станет жарко даже без поддач.

При этом в зависимости от скорости циркуляции воздуха (вентиляции) и температуры полов могут реализоваться самые разнообразные климатические режимы, в том числе и сухие динамические (суховеи), и застойные паровые.

8.1. Высокоциркуляционные сауны

Циркуляционные сауны характерны тем, что ввиду мощной циркуляции воздуха величины абсолютной влажности перемешиваемого воздуха во всех точках сауны практически одинаковы. А это означает, что в районе горячего потолка относительная влажность горячего воздуха низка, а в районе холодного пола, наоборот, велика и близка к 100 %. Так что, например, в сухой сауне (то есть в которой кожа сохнет в любой точке сауны) у потолка находится сухой воздух (то есть суховоздушная баня, в которой сохнут полки и листья веника), а у холодного пола находится влажный воздух (то есть влажновоздушная или даже сырая баня, в которой мокрый пол и нижние полки не сохнут вообще и даже могут увлажняться росой, но кожа тем не менее сохнет).

Понятие «сухой сауны» даже у финнов не является технологически чётким. Одни называют сухой такую сауну, в которой нет воды. Другие считают, что сухая сауна — это сауна с сухим воздухом, в которой сохнет веник и сохнут полки. Третьи полагают, что сухая сауна — это сауна с абсолютной влажностью воздуха ниже 0,05 кг/м^3, в которой испаряется вода (пот) на теле человека. Мы будем придерживаться последней точки зрения.

Как уже было показано ранее в разделе 4.5, сухость циркуляционной бани обуславливается, в частности, наличием холодных полов. Сауны с быстрой циркуляцией воздуха и холодным полом нашли широкое распространение, поскольку могут с успехом эксплуатироваться в обычных бытовых помещениях, в том числе жилых, особо не увлажняя их. Полы в таких встроенных (в другое помещение) саун обычно делают массивными каменными, но и они в процессе циркуляционного осушения воздуха постепенно нагреваются, что приводит к повышению влажности воздуха в сауне по мере её протопки. Поэтому необходимо искусственное охлаждение полов трубами с проточной водой или обливание холодной водой, в том числе из шланга. Можно использовать промышленные осушители воздуха, работающие также на принципе пропускания воздуха над охлаждаемыми пластинами (панелями) и широко применяемые для осушки воздуха в помещениях бассейнов. Однако имеется более простой способ избежать нагрева полов — вентиляционный. Действительно, если спускающийся по стенам к полу воздух всё равно будет охлаждён при контакте с полом, не проще ли весь этот ещё горячий и увлажнённый воздух полностью или частично выпустить наружу и заменить его холодным, сухим и к тому же свежим с улицы? Тогда и пол не будет нагреваться и намокать.

Конечно же, вентиляционный процесс является частным случаем циркуляционного, поскольку охлаждение и осушка циркуляционного воздуха в этом случае происходит вне помещения (в случае вентиляции циркуляционная кривая замыкается на улице). Но как бы то ни было, охлаждённый ли циркуляционный, холодный ли приточный вентиляционный поток воздуха необходимо нагревать, и на это требуется немало тепла. Нагрев воздуха с 20 °C до 100 °C при обеспечении кратности циркуляции (вентиляции) N раз в час в сауне с объёмом циркулирующего воздуха V (м^3) требует мощности 0,022 N V (кВт). Например, при кратности обмена 120 раз в час печь должна иметь мощность как раз 20 кВт для обеспечения должного нагрева вентиляционного приточного воздуха. То есть печь превращается при этом в нагреватель приточного воздуха (типа фена или автомобильной печки), а принцип нагрева сауны становится эквивалентным принципу воздушного отопления зданий, когда отопительные элементы нагревают только вентиляционный (или рециркулирующий) воздух. Ясно, что если вентиляция организована по принципу идеального вытеснения, то любые, сколь угодно значительные разовые увлажнения воздуха практически тотчас (в пределах полминуты) исчезают, поскольку каждые полминуты воздух заменяется на свежий с абсолютной влажностью, например, 0,01 кг/м^3, соответствующей нормальной относительной влажности 60 % приточного воздуха с температурой 20 °C.

В то же время, если постоянно увлажнять приточный воздух, то можно в принципе получить в сауне сколь угодно высокую влажность. Иными словами, высокоциркуляционные сауны могут быть не только сухими, но и влажными и даже паровыми. Например, если непрерывно подавать в сауну 60 кг пара в час, то при кратности циркуляции 120 раз в час абсолютная влажность воздуха в сауне составит 0,06- 0,08 кг/м^3, что соответствует паровому режиму с конденсацией влаги из воздуха на кожу человека. При этом из 60 кг пара на кожу сконденсируется не более 1–3 кг пара, а остальной пар будет выброшен на улицу. Безусловно, в быту столь энергоёмкие режимы никто не использует, но при проведении соревнований по сауна-спорту на мощную каменку как раз и льют 0,5 литра воды каждые полминуты. В целом же с точки зрения энергетики паровые режимы целесообразней реализовать в сауне с неподвижным воздухом, а сухие режимы — в циркуляционных саунах.

Рис. 65. Тепловые потоки на мокрую кожу (с учётом потерь на испарение влаги с тела человека) при температуре воздуха 100 °C (см. рис. 30, 45, 46) в предположении отсутствия лучистых потоков. 1 — при отсутствии потоков воздуха, 2 — при скорости движения воздуха V=1 м/сек, 3 — при скорости движения воздуха V=0,15 м/сек. Точка 4 соответствует точке 6 на рис. 33.

Несмотря на столь значительные кратности циркуляции (вентиляции) на уровне 120 раз в час, соответствующие им линейные скорости упорядоченного движения воздуха в сауне составляют 0,1–1,0 м/сек и практически неощутимы человеком (полный штиль). На рисунке 65 приведены зависимости тепловых нагрузок на мокрое тело человека при при различных скоростях движения воздуха. При абсолютных влажностях воздуха более 0,037 кг/м^3 (при температуре 100 °C) тепловые нагрузки растут с увеличением скорости движения воздуха (влажная баня). При абсолютных же влажностях воздуха ниже 0,037 кг/м^3 тепловые нагрузки уменьшаются с увеличением скорости движения воздуха (сухая баня), причём могут даже стать отрицательными. Это происходит потому, что охлаждение мокрого тела человека за счёт испарения воды (пота) с тела оказывается более существенным, чем нагрев тела за счёт набегающего горячего воздуха (см. раздел 4.7). Так, при скорости движения воздуха 0,15 м/сек, абсолютной влажности воздуха 0,012 кг/м^3 (соответствующей относительной влажности воздуха 2 % при температуре 100 °C) тепловой поток на мокрую кожу человека становится равным нулю (см. метеоточку 4 на рисунке 65 и соответствующую метеоточку 6 на рисунке 33). Это значит, что при указанных метеопараметрах в сухой сауне процессы нагрева и охлаждения тела полностью компенсируют друг друга.

Рис. 66. Результаты измерений хода изменений температур кожи и тела (внутренних органов) человека при входе в сухую сауну с температурой 100 °C, абсолютной влажностью воздуха 0,012 кг/м^3 (относительной влажностью 2 %) и скоростью перемещения воздуха около тела человека 0,15 м/сек (для метеоточки 6 рис. 33).

Это находится в противоречии с экспериментальными фактами. Замеры температуры кожи и тела (внутренних органов, мышц) человека после его захода с сухой кожей в сауну с температурой воздуха 100 °C, со скоростью движения воздуха 0,15 м/сек и с относительной влажностью 2 % (метеоточка 4 на рисунке 65) представлены на рисунке 66. В первые 5 минут происходит быстрый рост температуры кожи до 40 °C, после чего наблюдается расширение кровеносных микрососудов (покраснение кожи — гиперемия), и темп роста температуры кожи приостанавливается. Гиперемия несколько повышает темп роста температуры тела, но начинающееся на 18-й минуте потоотделение замедляет скорость нагрева тела. Из рисунка 66 нетрудно посчитать, что тепловой поток на сухое тело (без потоотделения) составляет 1 кВт/м^2, а на потное тело (с потоотделением) — 0,4 кВт/м^2. Это привело к величине времени переносимости 35 минут, что хорошо согласуется с данными на рис. 49.

Единственным объяснением факта нагрева потеющего тела человека в рассмотренной нами сухой сауне является наличие лучистого потока тепла с потолка (рис. 45). Мощность инфракрасного излучения при температуре 100 °C действительно равна как раз 0,4 кВт/м^2 (при степени черноты потолка 0,8). А это означает, что сухая сауна с метеоусловиями, соответствующими метеоточке 6 на рисунке 33, фактически является баней лучистого нагрева («инфракрасной» сауной). Это надо понимать в том смысле, что в условиях равенства теплопритока за счёт конвекции и теплопотерь за счёт испарения единственным некомпенсированным тепловым потоком оказывается лучистый, который воздействует на тело вне зависимости от того, мокрая ли кожа или нет.

Таким образом, инфракрасное излучение коренным образом влияет на климатические характеристики сухих саун. Каждый знает, что первое ощущение человека, входящего в хорошо протопленную сухую сауну, это тепло, исходящее от потолка. При этом очень важно, чтобы тело при входе в сауну было сухим, в противном случае сухая сауна будет казаться не очень тёплой. Если же потолок в циркуляционной сауне загородить или охладить (искусственными методами), то в такой сауне с мокрой кожей тотчас станет прохладно. Действительно, если сауна выполнена, например, в виде укрупнённого электрического фена (электрической тепловой пушки-электронагревательной воздуходувки), смонтированного в крупном помещении, то человек может находиться в горячем обжигающем воздухе, но тем не менее, воздействия лучистых потоков не испытывать, поскольку потолок, стены и пол помещения не имеют непосредственного контакта с горячим воздухом и до поры до времени остаются холодными. Кроме того, потолок, в принципе, может и принудительно охлаждаться, например, трубами с холодной проточной водой или выполняться из тонкой оболочки (мембраны, тента типа палатки, металлического листа), охлаждаемого воздухом. Аналогичный режим наблюдается и при протопке сауны, когда воздух уже прогрелся до 100–140 °C, а потолок ещё холодный, и человеку пока холодно с мокрой кожей. А если в сухой сауне организовать мощный поток воздуха со скоростью 1–2 м/сек (махнуть веником), то несмотря на температуру воздуха и потолка 100 °C, в такой сауне будет даже холодно с мокрой кожей.

Сухие сауны в основном благодаря энтузиазму финских коммерческих фирм, нашли широкое мировое распространение в большом спорте (для физиологической реабилитации спортсменов после соревнований и тренировок, для сброса веса спортсменов и т. п.), в общеоздоровительной медицине, а затем в повседневном быту. Сухие сауны (и даже сверхсухие) нашли признание (порой нелегальное) и в СССР, в основном в 1960–1980 гг. в составе спорткомплексов и оздоровительных пунктов многочисленных промышленных предприятий (в профилакториях, санпропускниках, домах отдыха, санаториях и даже душевых в цеховых раздевалках). Сухие сауны, безусловно, менее развлекательны, чем русские паровые бани, но в строительной и эксплуатационной частях более технологичны, хорошо вписываются в инженерную инфраструктуру промзданий и удачно сочетаются с душевой техникой. В последние десятилетия сухие сауны уступили свои позиции влажным и паровым саунам (низкоциркуляционным) по причинам энергоёмкости и пожароопасности.

Именно в сухих саунах происходит наиболее комфортное потоотделение (как в сухой пустыне). Если организм конкретного человека устроен так, что не в состоянии выделять много пота, то кожа остаётся сухой, и тело перегревается. Перегрев и пересыхание наиболее характерны для слизистых оболочек носоглотки, находящихся в движущемся воздухе, и это создаёт порой крайний дискомфорт в сухих саунах. Каждый автомобилист знает, как тяжело дышать зимой сухим горячим воздухом от автомобильной печки. Во всяком случае курортными или развлекательными эти условия нагрева не назовёшь. В паровых же банях и в горячих ваннах проблем с пересыханием носоглотки нет, а тепловой поток вообще не зависит от того, выделяет человек пот или нет, мокрая у него кожа или нет.

Широкое распространение сухих саун привело к разработке многочисленных «научных» методик парения, в том числе и чисто ритуальных, а также догматических. Так, значение времени переносимости 35 минут из рисунка 66 внесено без каких-либо обоснований во множество методик как максимально разрешённое время нахождения в саунах (и даже в банях) вне зависимости от их конструкций и метеопараметров. В действительности же, в некоторых сухих саунах можно с комфортом просидеть и 2 часа, а в иных — всего 5-10 минут. Во многих методиках запрещено входить в сухую высокотемпературную сауну без головного убора (шерстяной шапочки, фетровой шляпы, чалмы из полотенца и т. п.) или мокрыми волосами во избежание теплового удара. В действительности же эти рекомендации должны относиться к паровым низкотемпературным саунам, а в сухих саунах мокрое тело и мокрые волосы приводят лишь к охлаждению тела. Поэтому, конструируя сауну, очень важно понимать механизм и особенности перехода саун из сухого во влажный, а потом и в паровой режим.

8.2. Низкоциркуляционные сауны

Сверхсухие сауны с высокой кратностью циркуляции (вентиляции) воздуха можно создавать лишь на основе мощных металлических печей, доступных в быту в основном на твёрдом топливе. Такие печи в обиходе не очень удобны по многим причинам, особенно во встроенном варианте в квартирах и коттеджах, требуют согласования в противопожарном отношении и получения разрешения на выбросы в атмосферу городов и населённых пунктов. Значительно более перспективны электрические печи, но они имеют меньшие возможности по установочной мощности. В этих условиях в Финляндии нашли распространение менее энергоёмкие бытовые электрообогреваемые сауны, в которых предусмотрена возможность циркуляции (вентиляции) воздуха до 10 раз в час (чаще всего номинально 6 раз в час), что соответствует нормам гигиенической вентиляции жилых и бытовых помещений постоянного пребывания. За счёт пониженной скорости вентиляции высокие температуры в сауне (до 140 °C) могут быть получены при умеренных мощностях электропечей до 10 кВт. Такие сауны могут стать влажными (с абсолютной влажностью воздуха 0,037-0,05 кг/м^3) и даже паровыми. А это значит, что сауны с менее мощной печью способны обеспечить большую тепловую нагрузку на тело (до 1,0–1,5 кВт с учётом лучистого нагрева), чем сухие сауны с более мощной печью (рис. 65).

Оценить абсолютную влажность воздуха в сауне можно исходя из скорости выделения паров воды в воздух сауны. Человек при дыхании выделяет 0,5 м^3, то есть 0,025 кг водяных паров в час. В процессе же потоотделения в сауне человек выделяет до 2 кг пота в час, и весь этот пот может испариться с кожи и увлажнить воздух бани. Таким образом, если человек входит в сауну сухим, то в первые, скажем, 5-20 минут (пока не начнётся потение) человек выделит не более 0,01 кг водяных паров. При объёме сауны 10 м^3 и исходной абсолютной влажности воздуха 0,010 кг/м^3 (соответствующей 60 %-ной относительной влажности внешнего воздуха при температуре 20 °C, то есть нормальной для жилых помещений) это соответствует увлажнению воздуха всего лишь до 0,011 кг/м^3 даже при полном отсутствии циркуляции (вентиляции) воздуха в сауне. Кстати говоря, имеются методики парения в саунах, использующие как раз этот сухой непродолжительный режим для лечения лёгочных и кожных заболеваний. Человек заходит (обязательно с сухой кожей) в хорошо протопленную и проветренную сауну (даже не имеющую вентиляции) и находится там до появления первых признаков потоотделения, после чего покидает сауну и проветривает её. Охладив кожу, человек снова заходит в сауну и вновь прогревается пока не начнётся потоотделение. И так несколько раз. Этим достигается прогрев кожи без прогрева внутренних органов, без воздействия на сердечно-сосудистую систему (см. рис. 66).

Но большинство оздоровительных методик предусматривает как раз тренировку сердца и потовых желёз с существенным воздействием на состав крови. Поэтому начало потоотделения чаще считают началом банной процедуры, нежели её концом. Предполагая, что потоотделение сразу же начинает поставлять в воздух 1 кг водяных паров в час, нетрудно посчитать, что при нахождении в невентилируемой сауне объёмом 10 м^3 одного человека абсолютная влажность воздуха повысится с 0,010 кг/м^3 до 0,037 кг/м^3 (влажный режим) за 15 минут, а до 0,050 кг/м^3 (хомотермальный режим) за 23 минуты. Таким образом, в достаточно просторной сауне сухой режим парения сохраняется весьма долго даже без вентиляции.

Если же сауна имеет небольшие размеры и в ней находятся несколько человек, то влажный режим достигается значительно быстрей. В этих условиях, а тем более при постоянной работе сауны на вход и выход людей, например, в аквапарке, сауна должна иметь постоянно действующую приточно-вытяжную вентиляцию. Оценим расчётным путём абсолютную влажность воздуха в сауне объёмом 10 м^3 при постоянном нахождении в ней 3 человек, каждый из которых непрерывно выделяет по 2 кг водяных паров в 1 час:

Сразу оговоримся, что абсолютная влажность воздуха свыше 0,05 кг/м^3 (хомотермальный уровень) при потоотделении достигнута быть не может (пот просто перестанет испаряться). С учётом этой оговорки при кратности обмена свыше 12 раз в час реализуется режим сухой сауны, при 8-12 раз в час — режим влажной сауны, а при кратности обмена менее 8 раз в час имеем духоту — хомотермальный режим чистого потения. Таким образом, номинальная (принятая финнами) кратность воздухообмена в саунах 6 раз в час может оказаться достаточной для обеспечения влажного режима сауны даже за счёт потоотделения людей.

На практике же воздух в личных низкоциркуляционных саунах зачастую увлажняют с помощью каменки или парогенератора (кипятильника). При этом могут быть получены и кратковременные паровые режимы. Полы во влажной сауне лучше поддерживать тёплыми или недоступными для циркуляционного воздушного потока. Так, если в сухой сауне полки и деревянные решётки на полах должны иметь достаточно широкие щели, то во влажной сауне, наоборот, щели нежелательны. Вместе с тем, всем режимам низкоциркуляционной сауны (сухому, влажному и даже паровому при сильных поддачах) соответствует сухой воздух (с относительной влажностью менее 40–50 %). Напомним, что суховоздушная баня гарантирует сухость стен и полок, но не может гарантировать (в отличие от сухой бани) сухость кожи (см. рис. 32 и 33).

Приведём для сведения ряд ориентировочных численных данных для бани (сауны) принятого размера (см. раздел 4.5). Во-первых, в установившемся режиме протопленной встроенной в жилое помещение сауны с кратностью вентиляции 6 раз в час теплопотери через стены из вагонки толщиной 10 мм по слою утеплителя толщиной 5 см составляют 2,0 кВт, на вентиляцию 1 кВт, на нагрев тела человека 0,5 кВт, через стеклянные двери и окна (при наличии) — до 10 кВт. Так что, при кратности вентиляции 6 раз в час потери тепла на прогрев приточного воздуха уже не являются определяющими. Во-вторых, при первичной протопке сауны необходимо затратить 2 кВт час энергии для прогрева стен, 4 кВт час для прогрева каменки в 50 кг до 400 °C и 0,5 кВт час для нагрева 10 литров воды до 40 °C. Анализ приведённых данных показывает, что для эксплуатации сауны во влажном режиме необходима электропечь мощностью не менее 4 кВт. Использовать стеклянную дверь во влажном режиме, а тем более в паровом режиме крайне нежелательно.

8.3. Бесциркуляционные сауны

Бесциркуляционные сауны характерны тем, что в неподвижном воздухе могут одновременно существовать разные застойные зоны с разными абсолютными влажностями воздуха (как и в белой паровой бане).

Бесциркуляционные сауны сначала практически никогда не имели каменок (по крайней мере, предназначенных для полива). При этом бесциркуляционный режим возникал тотчас после погасания дров в печи или после выключения электропитания. Появление каменок в финских электропечах было воспринято сначала скорей как декоративное украшательство стальных банных печей. Тем не менее наличие таких каменок дало возможность не только увлажнять воздух для увеличения тепловой нагрузки, но и получить в сауне самый настоящий паровой режим с пощипываниями и покалываниями кожи, причём в режиме циркуляции воздуха кратковременно, а неподвижном воздухе длительно.

Наличие циркуляции воздуха означает, что в бане работает мощная экранированная печь (или работает принудительная рециркулирующая вентиляция). Если же печь выключена, то естественная циркуляция воздуха исчезает, сауна становится бесциркуляционной. В связи с этим отметим, что среди россиян очень часто встречается неожиданно категорическое мнение, что сауны — это бани, в которых нет движения воздуха. Под этим подразумевалось, что в саунах нагрев тела человека осуществляется в основном за счёт лучистого тепла с горячего потолка, и никакие веники для парения не требуются. Дело в том, что в 1960–1970 гг. в СССР появилось несметно большое количество «саун», большей частью полулегальных, построенных энтузиастами на стадионах и в цеховых бытовках (раздевалках-душевых), в которых мощная электропечь (чаще всего самодельная без каменки) нагревала парилку до 120–160 °C у потолка, после чего выключалась. Получалась застойная баня, во влажном воздухе которой действительно нельзя было ни шевельнуться (сразу обжигает тело), ни глубоко вздохнуть (сразу обжигает горло). Ясно, что в таких «саунах» (которые мы называем бесциркуляционными), во-первых нет источника нагрева (поскольку печь выключена), во-вторых, потолок прогрет до высокой температуры и является мощным инфракрасным обогревателем, в-третьих, пошевелиться нельзя из-за того, что воздух горячий и влажный, поэтому ни о венике, ни о добавочном паре из каменки мысль даже не приходит.

Но при умеренных температурах потолка порядка 100 °C поддать на каменку можно. Высокие температуры потолка препятствуют увлажнению древесины и не дают возможности обеспечить длительность парового режима даже в отсутствии движения воздуха. Внутренняя обшивка саун, в том числе и на потолке, выполняется обычно из тонкой вагонки толщиной 10 мм. Так что масса потолка редко превышает 20 кг, и такой потолок имеет малую теплоёмкость и влагоёмкость. Кроме того, ввиду высокой температуры потолка и невозможности каплеобразования, потолок сауны нередко изготавливается металлическим. Поэтому для увлажнения воздуха в саунах требуются небольшие поддачи воды на каменку.

Несмотря на высокую температуру потолка и низкую его теплоёмкость, отличие паровых климатических режимов в саунах с сухим (и не только с сухим) пористым и непористым потолком может быть весьма существенным. Рассмотрим для примера случай, когда потолок массой 20 кг имеет исходную температуру 100 °C, а воздух в сауне имеет исходную абсолютную влажность 0,01 кг/м^3. Предположим, что при поддаче на каменку 0,2 кг воды полученный пар достигает потолка с температурой 160 °C. В таком случае около непористого потолка образуется зона высоковлажного воздуха («паровой слой») с температурой 101 °C и абсолютной влажностью 0,06 кг/м^3 при толщине слоя условно 1 м. Конденсат (роса) на непористый потолок выпасть не может, поскольку при 100 °C он тотчас бы выкипел. Если же потолок пористый (деревянный гигроскопический), то конденсат на поверхности потолка тоже не появляется, но влага из воздуха поглощается (конденсируется) гигроскопически внутри пор (рис. 58). Вследствие выделения скрытой теплоты конденсации потолок (и воздух около него) нагревается до 106 °C, «паровой слой» той же условной толщины 1 м увлажняется до 0,035 кг/м^3, а относительная влажность древесины возрастает с 1,05 до 1,5 %.

После второй поддачи около непористого потолка образуется «паровой слой» с температурой 102 °C и абсолютной влажностью воздуха 0,11 кг/м^3. Около пористого потолка температура «парового слоя» возрастёт до 112 °C и абсолютная влажность воздуха повышается до 0,06 кг/м^3. Относительная влажность древесины потолка возрастает до 2 %. Таким образом при каждой поддаче половина пара уходит в пористый потолок, тем самым нагревая его за счёт скрытой теплоты конденсации. В результате «пар» в деревянной сауне более горячий и более сухой (мягкий), чем в сауне с потолком из непористого материала (стали, пластика, стекла).

Тем не менее, паровые режимы с температурой у потолка свыше 100 °C, а на уровне груди свыше 60 °C не пригодны ни для длительного, ни для комфортного парения, тем более с веником и с учётом того, что сауны редко имеют высоту потолка более 2,0–2,5 метров. Поэтому в последние годы наметилась отчётливая тенденция расширения коммерческих предложений в области саун, предназначенных именно для парения в паровом режиме, характерном для белых бань. Специализированные паровые сауны представляют собой брусовое строение (даже в варианте встроенной сауны) с массивным потолком и стенами толщиной от 50 мм до 150 мм. В качестве печи-парогенератора используется металлическая дровяная печь с утеплённой закрытой каменкой (например, «Saunatec» или «Ферингер») или трубчатый электронагреватель, обложенный камнями и взятый в закрытый, утеплённый базальтовой ватой металлический корпус (термос) с утеплённой дверцей сверху (например, «Helo»). Фактически такие закрытые каменки отличаются тем, что тщательно теплоизолированы, не дают заметной циркуляции воздуха в сауне и тем самым имитируют каменку белой бани, а сама паровая сауна в этом случае (при достатке камней в каменке) превращается в белую баню.

В некоторых конструкциях отечественных банных печей с открытой каменкой (например, «Вулкан») устанавливается специальная заслонка, открывающая доступ воздуха в каменку. Считается, что без доступа воздуха в каменку реализуется режим паровой бани, а с доступом воздуха — сухой сауны. К сожалению, это красивое по задумке решение (близкое к идее «лёгкого пара») на практике может оказать влияние на климатологию бани лишь при расходах воздуха через каменку более 1 м^3/сек, а не 0,05 м^3/сек, как есть в действительности.

8.4. Мытные сауны

Благодаря усилиям рекламы и физиотерапевтов, понятие «сауна» в умах миллионов людей накрепко связалось с лечебным потением перед душем. Но с инженерной точки зрения сауна (в российском понимании этого слова) как малотеплоёмкое утеплённое строение с малотеплоёмкой мощной печью есть лишь средство для нагрева тела, а дальнейшая процедура может быть абсолютно произвольной. Во всяком случае российские дачники уже десятилетиями используют каркасные утеплённые строения с металлической печью в качестве бань для мытья, и наиболее «грамотные» называют эти бани «саунами», чтобы отличить их от традиционных бревенчатых бань с кирпичными печами (пусть даже имеющих варочную плиту и металлический дымоход).

Действительно, ничто не препятствует использованию саун как бань для мытья. Надо только сделать сток для воды и поудобней мебель. Достоинства же мытных саун налицо: протапливаются быстро и экономно, воздух в них посуше и погорячей, строятся и ремонтируются быстрей и дешевле. Каких-либо концептуальных договорных «правил» постройки мытных саун среди дачников нет: дачная банная сфера лишена заорганизованности и догматизма, присущих современной финской сауне фабричного производства. Встречаются на дачах и рубленые (брусовые) бани с металлической печью, нередки и варианты каркасных бань с кирпичной печью. Каждый строит из того, что ему доступно, и так, как ему удобней. Это создаёт ощущение безликости современной русской дачной бани. Но суть у неё безусловно есть — в подавляющем большинстве случаев дачная баня является всё же мытной в отличие от финских воззрений.

В популярной литературе преобладает мнение, что высокотемпературные сауны совершенно не годятся для мытья, гигиенические процедуры мыслятся исключительно в отдалённо располагаемой душевой кабине. Действительно, если речь идёт об общественной сауне с постоянным потоком людей или об индивидуальной квартирной сауне с элитной суперотделкой, то вода в сауне крайне нежелательна. Но если говорят, что в сухой сауне мыться нельзя из-за того, что тотчас у человека случится тепловой удар, то это заблуждение. Как раз мыться лучше всего при высокой температуре потолка порядка 100 °C, но при очень низкой абсолютной влажности воздуха порядка 0,02 кг/м^3 (и соответственно при очень низкой относительной влажности ниже 4 %). В этих условиях очень легко дышится, но вся беда в том, что удержать при мытье столь низкую влажность воздуха очень трудно. Вместе с тем, ничего не стоит снизить температуру сауны до приемлемого уровня при повышении влажности воздуха так, чтобы сохранялась тепловая комфортность мытья.

Самой обычной баней у дачников и садоводов сейчас становится каркасно-утеплённое строение с металлической печью-каменкой, имеющей и бак для нагрева воды. Такая баня прогревается в течение часа даже зимой. В половине случаев обустраивают отдельную парилку, в другой половине случаев — где парятся, там и моются. Сначала используют сухой высокотемпературный или паровой режим для прогрева тела, затем температуру снижают и во влажном режиме моются в тазу. Причём часто вообще не используют поддачу на каменку, а в банях только для мытья каменку даже и не предусматривают за ненадобностью. Такая конструкция хоть и не содержит душа, но тоже может называться сауной (хотя официально называется баней в «режиме сауны»). Идея такого «режима сауны» очень далека от идеи официальной коммерческой финской сауны.

9. Внеклиматические бани

Ни один любитель бань не любит признаваться, что он не прав, но ещё больше он не любит, когда правы другие.

Человек в бане находится на воздухе, а потому может нагреваться не только теплом горячего воздуха и пара и не только лучистым теплом, но и за счёт тепла от прикосновения к различного рода тёплым жидким и твёрдым предметам. Предметы, обменивающиеся теплом с человеком, будем называть теплоносителями. Простейшим теплоносителем является сам воздух. Однако, ввиду низкой теплопроводности газов, эффективность передачи тепла от сухого неподвижного воздуха к телу человека (и обратно) очень мала. Так что тело человека и все предметы в воздухе можно считать в какой-то степени теплоизолированными, в том числе, и друг от друга.

Наличие дополнительных потоков тепла в местах соприкосновения приводит к тому, что человеку становится теплее, а это значит, что метеорологические параметры могут быть приняты более мягкими. Это отражает тот очевидный факт, что климат не всегда является единственным фактором, определяющим тепловой комфорт человека. Действительно, вопреки суровому климату, человек способен благополучно проживать в очень холодных регионах благодаря тёплым жилищам и одежде.

Как мы определились в разделе 3, банными условиями являются режимы жизнедеятельности, при которых человеку не холодно на воздухе с мокрой кожей. Если в ваннах и душах тепловой комфорт создаётся лишь одним фактором — температурой воды, то в банях таких факторов может быть множество, в том числе вовсе не климатических.

9.1. Водяные бани (термы)

Важнейшим и наиболее естественным теплоносителем является вода. Если в бане холодно, человек обливается горячей водой или, например, опускает ноги в тазик с горячей водой. И даже если не холодно, то человек всё равно, моясь, обливается горячей водой и опускает ноги в тазик с водой. Всё это может серьёзно запутать читателя, пытающегося чётко разграничить водные и воздушные процедуры. Но баня — это не чисто водная процедура (как ванна) и не чисто воздушная (как сухая сауна — термокамера). Баня является одновременно и непременно и водной, и воздушной процедурой. Поэтому она должна где-то граничить (с плавным переходом) и с чисто водными, и с чисто воздушными процедурами.

Подобные качественные переходы с изменением принципиальных свойств существуют везде. Так паровое состояние веществ отделяется от конденсированного жидкого состояния веществ кривой зависимости равновесного давления (насыщенного) пара от температуры (или, что одно и то же, кривой зависимости температуры кипения от давления). На этой кривой (то есть при кипении) вещество одновременно является и жидкостью, и паром. Над поверхностью кипения вещество (в том числе и вода) является газом (паром), а ниже — жидкостью (компактной водой). При температурах и давлениях выше критических понятия газа и жидкости вообще исчезают, газ и жидкость представляют собой одно и то же. У всех веществ есть и тройная точка, объединяющая все три возможные состояния — твёрдое (лёд), жидкое и газообразное (пар). Так для воды в тройной точке невозможно сказать, что это: то ли лёд, то ли жидкая вода, то ли водяной пар, поскольку в тройной точке все эти фазы представляют собой одно и то же.

Где-то так примерно обстоит дело и в банях, являющихся переходным случаем от воздушных процедур к водным. Поэтому в быту бывает так много путаницы относительно бань. Баня — это как бы тройная точка, в которой смыкаются (и разграничиваются) вода (в любых фазовых состояниях), воздух (как газ) и тепло, причём именно вся эта совокупность должна создавать тепловой комфорт человека непременно с мокрой кожей (то есть с водой). Если у человека сухая кожа, то это совсем иной случай комфортного сочетания только воздуха и тепла (сухая сауна). Если человек вообще весь погружён в воду, то это случай комфортного сочетания воды и тепла.

Наименьший расход воды в банях можно достичь при высокой температуре воздуха, а именно при той, при которой не холодно с мокрой кожей. В этом случае можно с комфортом мыться, просто протираясь мокрой тряпкой (мочалкой), простирываемой в мыльной пене. Если же воздух недостаточно прогрет, то льют на себя воду не только для мытья, но и для согрева. Поэтому очень важно сделать так, чтобы вода не стекала на пол (или ванну) горячей, а успевала бы отдать своё тепло телу человека. Этого можно достичь «загущением» воды, повышением её вязкости путём перевода её в пасты, грязи, в гели и т. п., что в общем-то допустимо при мойке тела. Но удобней и проще задерживать воду на теле банной одеждой (простынями, полотенцами, увлажняемыми горячей водой), мочалками, листьями веника и т. п. Вода как теплоноситель улучшает свои нагревательные свойства, если будет плохоиспаряющейся, то есть покрытой поверхностным слоем плохоиспаряющегося вещества, в том числе и мыла.

Под крайне условным названием «водяная баня» будем понимать такую баню, где ощущение тепла тела создаётся и за счёт кратковременного смачивания (обливания) кожи горячей водой. При этом разницу между ванной, баней и водяной баней можно ощутить следующим образом. Представьте себе обычную городскую ванну с горячей водой, в которую можно погрузиться всем телом. На эту ванну можно положить деревянную решётку и лечь на неё всем телом, а сверху укрыться одеялом, свешивающимся за края ванны. Это будет уже не ванна, а баня, причём паровая баня, в которой нагрев тела осуществляется за счёт конденсации водяных паров на теле человека. Но если пара не хватает, и вам холодно, то можно плеснуть на себя рукой воду из ванны, и станет теплее. Это и есть водяная баня.

К классу водяных бань можно отнести римские термы, в которых обливались горячей водой из кальдария. В современных условиях водяная баня используется как вспомогательный приём разогрева тела в случае плохо протопленных бань, не имеющий самостоятельного значения. Вместе с тем, тёплые (закрытые сбоку и сверху) душевые кабины, в которых воздух может прогреваться за счёт горячих капель воды душевой струи, позволяют надолго выключать тёплый душ при мытье без потери человеком теплового комфорта, а поэтому могут также называться условно «водяной баней». Все виды водных и воздушных процедур плавно переходят друг в друга, и на смычках могут категорироваться по-разному без утери основной технической сути.

9.2. Каменные платформы (хаммамы)

В бане надо нагревать тело человека комфортно, не обжигая его, то есть нагревать медленно в пределах переносимости, а в ряде случаев, и в пределах привыкания. Так, сидя на мраморной поверхности тёплой платформы хаммама, человек не должен подвергаться тепловым потокам от камня более 0,2 кВт/м^2.

Мягкий комфортный нагрев может быть достигнут лишь при теплопроводности теплоносителя, более низкой, чем теплопроводность тканей организма. Поэтому наиболее мягкое и глубокое тепло дают в бане горячие воздух, древесина, пластмассы, пористые камни (известняки-ракушечники), различные масла, парафин и озокерит (горный воск, разновидность твёрдого природного битума), вода (см. таблицу 1). Разновидностью нагрева тёплой водой является и прикосновения тёплых рук, применяемые в мануальной терапии и знахарстве (народном целительстве) взамен обычной резиновой водяной грелки.

Страница отдельным файлом (таблица). ОТСУТСТВУЕТ!!!!!!

Камень потельных платформ в хаммамах (чаще всего мрамор) имеет чрезмерную теплопроводность, но ввиду высокой гигиеничности и хороших декоративных свойств традиционно применяется для прогрева тела (в том числе и в методах наложения округлых камней на тело — стоунотерапии), чаще всего вместе с расстеленной простынёй, снижающей тепловой поток с камня. Металлические же поверхности вообще не применимы как теплоносители в банях любого типа. Ввиду чрезвычайно высокой теплопроводности, холодные металлические поверхности при контакте с кожей сильно «холодят», а нагретые — «обжигают». Каждый может с лёгкостью убедиться, что куски металла, камня и древесины, нагретые на полке бани до одной и той же температуры, горячи по-разному. Во всяком случае, станет ясно, что ручки и поручки, за которые приходится браться в бане, лучше делать неметаллическими. Точно также, горячая деревянная ложка воспринимается ротовой полостью и губами более холодной, чем горячий чай, суп или каша, во всяком случае значительно холодней, чем горячая ложка металлическая. Всё это в полной мере относится к металлическим предметам на теле: кольцам на пальцах, кулонам и цепочкам на шее, очкам, часам и т. п., которые в банях с температурой выше 60 °C обжигают тело. Причём наиболее болезненны прикосновения, когда предмет имеет большую площадь контакта с горячим воздухом, нежели с относительно холодной кожей, и способен нагреваться до высоких температур.

При длительном контакте тела человека с нагревающим теплоносителем (чаще всего непрерывно подогреваемым для поддержания заданного уровня температуры) тепловой поток на тело при фиксированной температуре теплоносителя определяется теплопроводностью теплоносителя. Но при мгновенных прикосновениях ощущения ожога создаются не просто высокой теплопроводностью, но и высокой теплоёмкостью теплоносителя, поскольку при низкой теплоёмкости теплоноситель тотчас охлаждается в месте контакта. Ощущения ожога определяются произведением плотности, теплоёмкости и теплопроводности теплоносителя ρСρХλ. В таблице приведены численные значения величины коэффициента тепло-усвоения б, определяющиеся по СП23-101-2000 (при периоде 24 часа) по формуле , где ρ в кг/м^3, Сρ в кДж/(кг. град.) и λ в Вт/(м. град). В частности, из таблицы следует, что несмотря на близость коэффициентов теплопроводности, известняк (ракушечник) меньше обжигает кожу в момент прикосновения, чем вода, поскольку известняк имеет более низкий (в два раза) коэффициент теплоусвоения, чем вода.

Что касается скорости изменений температуры предметов в бане (в частности тела человека) при контакте с тёплым или холодным теплоносителем, то она определяется экспоненциальной формулой Т=Т_0ехр (-аt/Я^2), где а=λ/ρСρ — коэффициент температуропроводности (см. таблицу), R — характерный размер предмета в метрах, t — время в секундах. Из формулы следует, что мелкие предметы нагреваются или охлаждаются быстрее, что вполне естественно. Величина, обратная коэффициенту температуропроводности, является характерным временем нагрева или охлаждения предмета (тела). Так, известняк остывает или охлаждается быстрее, чем вода, имеющая ту же теплопроводность.

9.3. Душная одежда

Лёжа на каменной платформе, человек в хаммаме, разогреваясь, стремится «распластаться» так, чтобы площадь контакта тела с камнем была максимальной. Проводя довольно условную аналогию, можно считать что камень является тёплой одеждой раздетого человека в бане, что даёт возможность (при необходимости) снизить температуру или влажность воздуха с сохранением тепловой комфортности процедуры. Необходимо отметить, что материал платформы (теплоноситель) с понижением теплопроводности, хоть и обеспечивает глубокий прогрев тканей, но всё же меньше греет человека своим теплом. С другой стороны, низкотеплопроводный материал даже при низкой температуре не выпускает тепло из тела. Поэтому, если платформу выполнить из экструдированного пено-полистирола с чрезвычайно низкой теплопроводностью, то такая платформа не будет ни греть, ни выпускать тепло из тела человека. При этом температура кожи в местах контакта будет выравниваться с температурой внутренних органов, то есть будет греться, что воспринимается телом как тепло (нагрев). Так что здесь будет проходить смычка двух, вообще говоря, принципиально разных процедур: согревания кожи внешним теплом (тепляк) и согревание кожи телом человека (одежда). Использую тёплую одежду, человек может полностью теплоизолировать себя от бани, создавая вокруг себя собственную «баню» (под одеждой) исключительно за счёт собственных тепловых ресурсов. Не углубляясь в теорию согревающей одежды, отметим, что комфортной в быту считается такая одежда, которая хорошо пропускает через себя пары воды (но может не пропускать компактную воду). Такая одежда называемая «дышащей», хороша тем, что если человеку становится жарко, то он имеет возможность испарять пот с кожи и тем самым охлаждать себя. Но если материал одежды не пропускает через себя пары воды, то под одеждой воздух насыщается парами воды до 100 %-ной относительной влажности и теряет способность испарять пот с тела человека. При этом человек, во-первых, перегревается, а во-вторых, увлажняется собственным потом. Под одеждой образуется самая настоящая баня с текущим по коже потом. Внутренние органы (тело) человека нагреваются и перегреваются, человек в попытках охладить себя отдаёт всё больше пота, но это не приносит облегчения, поскольку пот не испаряется, и тело не охлаждается. Но банный эффект достигнут, кожа увлажнена и может быть очищена ногтями, скребками, мочалками, полотенцами. Это самая простая «баня» для туристов, геологов, охотников при отсутствии огня и воды («баня бомжей»). Фактически такая же картина наблюдается и в современных инфракрасных кабинах (саунах), выступающих в роли тёплой одежды.

9.4. Масляные бани (древнегреческие)

В Древней Греции посетитель бань обмазывал себя сначала оливковым маслом (самым дешёвым из всех масел в Древнем Средиземноморье), что служило ему «паронепроницаемой одеждой», не позволяющей испаряться капелькам пота на коже. Затем посетитель бань занимался физическими упражнениями на специальной площадке (палестре), разогревался и потел, после чего очищался скребком. Такова была самая обычная древнегреческая баня, и только потом, сначала только в Спарте, начали строить специальные помещения, где можно было дополнительно прогреться у огня (лаконикумы), и эти помещения уже можно было причислить к климатическим баням. Использовались они преимущественно пожилыми людьми и больными вместо упражнений.

Такой же способ мытья был сохранён и в термах Древнего Рима, только если в Древней Греции бани были при гимнасиях (спортивных объектах), то в Древнем Риме спортивные объекты были при банях, что указывает на то, что процессы внутреннего разогрева тела уступили процессам внешнего нагрева. Раздевшись в аподитерии, посетители проходили в унктуарий (помещение для хранения масел), где умащали своё тело простым дешёвым маслом, прежде чем приступить к упражнениям. В унктуарии хранились и лучшие душистые мази, которые употреблялись после выхода из бани. Будучи умащёнными, римляне переходили в сферистерий — очень светлое и обширное помещение, предназначенное для всевозможного рода упражнений. Самыми любимыми из них были упражнения с мячом, так что сферистерий занимал обычно большую площадь (до трети всех бань). Когда расположение позволяло, сферистерий бывал обращён на послеполуденную солнечную сторону, в противном случае он обогревался печью. И Плиний, и Лукиан говорят об этой части бань, как о помещении, особенно тёплом после полудня. Проделав упражнения и разогревшись, римляне тотчас же переходили в смежную горячую баню — помещение кальдария, где садились и скреблись инструментом, называвшимся «стригил» (скребница). Сейчас много таких скребниц можно увидеть в музеях. Иногда скребницы делались из железа. «Кривым скребись ты железом: реже тогда отдавать в стирку ты будешь бельё» (Марциал Марк Валерий, XIV, 51). Но считалось в народе, что скребницы удаляют не только грязь, но и «вредные соки вместе с испариной». Иногда даже пытались «выпарить» серьёзные болезни. После соскребания римляне обмывались водой из кальдария или залезали в тёплую индивидуальную ванну (если термы имели таковые). Из кальдария римляне выходили в помещение тепидария и либо медленно проходили его, либо оставались в нём некоторое время, чтобы не подвергать своё тело слишком быстрому переходу к низкой температуре фригидария. Таким образом, помещения тепидария и фригидария были нужны не столько из-за воды, которая там имелась, сколько ради той пользы, какую они приносили благодаря поддерживанию различных температур воздуха, что позволяло избегать вредных последствий внезапных крайностей — либо жары, либо холода, причём в основном на этапах охлаждения. Именно с такой точки зрения рассматривались эти помещения самими древними римлянами, и именно такой порядок мытья был самым обычным и у греков, и у римлян (Чарлз Камерон, Термы римлян, 1939 г.).

Конечно же, в течение нескольких веков своего существования термы строились по-разному: и в наиболее законченных формах для массового посещения в крупных городах, и в наиболее изящных формах в частных домах для знати, и в упрощённых вариантах в рядовых случаях. Но во всех термах в обычной практике (во всяком случае в холодный период времени) соблюдался единый порядок постепенного охлаждения в трёх помещениях: кальдарии, тепидарии, а под конец в фригидарии. Разница допускалась лишь в способе использования воды (нагрев рядом с ванной, плескание или обливание из ванны, погружение в ванну и т. п.). Приведём к примеру наставление врача страдающим от головной боли: «Когда человек приходит в баню, он должен сначала одетый слегка пропотеть в тепидарии, там же натереться маслом, затем перейти в кальдарий и там пропотеть; погружаться в ванну не следует, а с головы до ног обливать себя сначала большим количеством тёплой воды, потом тепловатой, наконец, холодной, и потом некоторое время протирать голову, досуха её вытереть и умастить» (Цельс Авл Корнелий, кн. I, гл. 4). Постепенность охлаждения очень существенна именно в случае внеклиматических перегревов за счёт внутренних выделений тепла в теле. Так, раздевшемуся и потному человеку после бега нельзя сразу окунаться в холодную воду так как прикожный слой у него холодный за счёт испарения пота, и это может привести к опасному переохлаждению кожи, а затем и внутренних органов, особенно лёгких. А вот раздевшемуся и потному человеку после паровой парилки можно кратковременно окунуться в холодную воду, поскольку прикожный слой у него горячий (перегрет за счёт поступления тепла извне). Видимо, в Древней Греции и Древнем Риме люди были не столь уж закалёнными (особенно больные и пожилые), а бани были не столь уж жаркими (по современным понятиям), во всяком случае при применении предварительных физических упражнений (нагрузок). Поэтому постепенность охлаждения вошла в полезную римскую традицию (догму), жизненно необходимую в условиях практически полного отсутствия лекарств современного уровня. Во всяком случае никаких пощипываний и покалываний кожи, столь приятных русскому человеку в жарких парных банях (особенно при первом входе или тотчас после поддачи), ни греки, ни римляне никогда не упоминали (в связи со своими банями), хотя и знали о них на примере паровых процедур в чумах диких народов (в частности, из описаний Геродота (484–425 гг. до н. э.) о древней Скифии).

Конечно же, современному любителю русских бань очень непривычны и удивительны эти древние и устаревшие способы прогрева и методы мытья при помощи масел. В те годы мыло ещё не применялось, по крайней мере, как массовый продукт, хотя подробные описания методов изготовления и применения мыла относятся ещё к эпохе Месопотамии и датируются 2200 г. до н. э. Но и сейчас банные методы древности могут быть полезны современному любителю бань методически.

10. Политика бань

Почему-то одни люди работают и на всём экономят, а другие зарабатывают и тратят деньги на никому ненужные бани.

В этом разделе мы коснёмся политики — в переводе в древнегреческого, расчётливости. Именно до неприличия трезвая расчётливость природы в форме жесточайшего естественного отбора видов по Дарвину определяет развитие живого мира. Одни виды выживают, приспосабливаясь к внешней среде, другие исчезают.

Внешней средой для бань (как идее) выступает человечество со своими насущными житейскими потребностями. Именно потребности человека двигали и будут двигать вперёд всю историю бань (и не только бань). Так что, красивые фразы, что, мол, бани — это, прежде всего, традиции, являются лишь пустым домыслом (вернее заявлением, приемлемым лишь для декоративных аспектов строительства). Бани — это не традиции, а прежде всего потребности. И если этих потребностей не будет, не будет и бань.

Но если мы попытаемся выстроить некую ясную чёткую схему, строго исходящую из конкретной потребности к конкретному воплощению бани, то мы совершим серьёзную методическую ошибку. Баня — это не кран на водопроводной трубе, конструкция которого напрямую логически связывает потребительское назначение и техническое решение. В банях между назначением (целью) и решением (следствием) располагается конкретный человек со своей личной драматургией, со своим умом и умыслом, со своими личными интересами и корыстями, достоинствами и слабостями, со своим кругом общения, со своим уровнем благосостояния и со своим социальным положением. Так что социальная, техническая и бытовая политика в области бань (точно так же как и в общественной жизни) складывается в столкновениях идей, желаний и возможностей, в недоразумениях и заблуждениях.

Настоящая книга является чисто технической, причём концептуально-методической. Поэтому и здесь мы не будем углубляться ни в социально-психологические, ни в медицинские, ни в архитектурно-строи

тельные, ни в любые иные аспекты, оставляя их читателю для дальнейших расчётливых раздумий. Мы лишь схематически напомним некоторые чисто принципиальные моменты в рамках условных номинаций (от англ. «nomination» — название, именование, выдвижение кандидатуры) и версий (от англ. «version» — вариант). Версии и номинации базируются на конкретных потребностях (назначениях), но построены на базе реальных материальных, технологических и творческих возможностей проектировщиков и строителей.

10.1. Бытовые, любительские и представительские бань

Идея бытовой бани родилась в глубокой древности, но до сих пор остаётся чрезвычайно привлекательной для автономных дачно-деревенских условий. Номинация бытовой бани увязывает в единый комплекс многочисленные хозяйственные операции, связанные с водой и теплом: мытьё, стирку, сушку белья, ягод, грибов, дров, пиломатериалов, распаривание и гнутьё древесины, брожение и др., в том числе и готовку пищи (кухня). Всё это придаёт бытовым баням особенную домовитость. В бытовой бане можно провести весь день, причём скорее с удовольствием, имея возможность свободно входить и выходить, приносить и уносить, даже жить и лечиться при недомоганиях, а раньше, как известно, в банях и рожали.

В этом разделе мы не опираемся на исторический ход событий или на какие-то ни было устоявшиеся (традиционные) решения. Мы исходим из того, что в бытовой бане должна быть горячая вода и чтобы было тепло. Иными словами, в случае дровяного отопления необходима отопительно-варочная печь (шведка) или, что ещё более предпочтительно, кухонная плита с чугунным варочным настилом (Л.А. Семенов, Печное отопление, М.: Стройиздат, 1968 г.). Такая варочная печь нагревает воздух (через боковые стенки топливника), нагревает воду в баках (кастрюлях, вёдрах), поставленных на раскалённый настил, и нагревает (при необходимости) камни, набросанные на настил или загруженные в духовку (или на решётку на пути дымовых газов). При стандартном размере чугунных варочных плит (с камфорками или без) 0,71x0.41 м можно обустроить мощный кирпичный очаг с варочным настилом из 1, 2 и 3 чугунных плит и с кирпичной отдельностоящей (коренной) дымовой трубой.

Рис. 67. Принципы компоновки бытовых, любительских и гостевых бань: а, б — бытовые бани с кирпичной кухонной плитой, в, г, д — любительские паровые бани с кирпичной или металлической печью-каменкой, е, ж, з — гостевые (укрупнённые любительские бани). 1 — баки с водой, 2 — кирпичная плита отопительно-варочная (кухонная), 3 — нары, полки, лавки (неподвижно закреплённые), скамейки, лежаки (подвижные), 4 — двери, проходы, 5 — окна, проёмы, 6 — печи стальные или кирпичные, в том числе вмонтированные в стену 7 — столы, 8 — души с поддоном, 9 — открытая терраса с навесом или под крышей, 10 — бассейн, 11 — табуреты, стулья, 12 — туалет, 13 — умывальник. 14 — печь-камин, 15 — раздевалка с персональными кабинами, 16 — диван, 17 — шезлонги.

Наиболее практичным расположением кирпичной отопительноварочной плиты является центральное по середине помещения с удобным круговым обслуживанием (рис. 67а). В пространстве между плитой и стенами устанавливаются скамейки, лавки, лежанки для мытья и стирки в тазах, полки, шкафчики, вешалки, стеллажи, столы, бочки с водой и т. п. Для большего комфорта в тесном помещении можно придвинуть плиту к стене или даже в угол (соблюдая противопожарные отступки и защищая стену в соответствии со СНиП 41-01-2003, взамен СНиП 2.04.05–91). За счёт освобождения центральной зоны можно установить посередине рабочий стол (для стирки, для ремесленных работ и т. п.) или выделить мытную зону с высокими потолками (рис. 676). Очень удобна для мытья дощатая «лестница» из трёх-шести широких ступеней, на которой легко подобрать высоту, климатически комфортную, в том числе и для парового парения с веником (рис. 68).

Рис. 68. Вариант компоновки крупной дачной бытовой бани: 1 — плита отопительно-варочная с размером в плане 140x75 см, 2 — шкафчик для хранения суточного запаса дров, 3 — скамья для мытья, отдыха, стирки, раздеваний и т. п., 4 — баки с холодной водой, 5 — пол дощатый протекающий, 6 — ограждение от сквозняков, 7 — полки для мытья и прогрева, 8 — «лестница» — серия полков, 9 — экран для защиты потолка от перегрева, 10 — траектория потока горячего воздуха, 11 — тепловое излучение, 12 — пол грунтовый (глинистый) с деревянным покрытием или бетонный (плитный, сплошной).

Бытовые бани обычно однообъёмные (однокомнатные), не разделённые на раздевальные, мыльные, парильные, стиральные и другие комнаты, не имеющие тамбуров и прихожих. Это позволяет легко вентилировать баню (например, при кипячении белья), легко вносить и выносить громоздкие предметы (вёдра с водой, баки и тазы с бельём, стройматериалы и т. п.). Полы в простейших банях глиняные (грунтовые) с покрытием досками так, чтобы они постоянно находились в сильно увлажнённом состоянии (при относительной влажности более 60–70 % древесина не способна к быстрому гниению). В последние годы полы делают бетонными или даже облицованными плиткой, утеплёнными песком, керамзитом, пенополистиролбетоном. Вода отводится по поверхности пола, что обеспечивает работоспособность бани и зимой и летом даже в режиме промёрзшей бани в условиях эпизодической эксплуатации. Бытовые бани (и курные чёрные, и белые) являются самыми «настоящими» русскими банями. Они весьма велики по размеру, обычно от 10 до 30 м^2, бывают очень высокими 3–4 метра, обустраиваются зачастую у водоёмов (рек, озёр). Любительские бани сейчас выступают идейным антиподом квартирным ваннам и дачным душам. В отличие от современных мытных бань с поддоном, любительские бани обязательно имеют деревянные полы (намокаемые, а зачастую и протекающие). Отличительным признаком любительских бань является наличие раздевалки (тамбура, прихожей), а иногда и комнаты отдыха в гостевых вариантах (рис. 67в, г, д). Печь-каменку до 70–80 гг. делали кирпичной, затем кирпичные печи стали заменяться на чугунные или стальные сварные. Кирпичные печи очень дёшевы, и сделать их может, по существу, каждый, причём «по месту» с учётом компоновки помещения (А.М. Шепелев, Как построить сельский дом, М.: Россельхозиздат, 1984 г.). Но в последние десятилетия желающих «возиться» с кладкой печей стало совсем мало, все предпочитают лёгкие и долговечные покупные или самодельные стальные печки. Как мы уже установили, стальные печи с закрытой утеплённой каменкой позволяют реализовать и паровой режим бани (характерный для цельнокирпичных печей), и режим «сухой сауны», что сильно расширяет возможности бани. В то же время особенности помещения однозначно определяют возможные режимы бань, ведь пару, который уже вышел из каменки, уже «нет дела» до каменки, он взаимодействует только с помещением, формируя климатическую картину. С этой точки зрения любительские бани сейчас редко способны дать возможность попариться с веником, они слишком малотеплоёмки и маловлагоёмки, имеют малые размеры и низковаты, поскольку строятся на манер каркасно-утеплённых финских саун. Так что парятся сейчас в основном «методом поддач», неподвижно сидя или лёжа, и лишь помахивая веником при выходе пара из каменки. При выделении специальной парилки печь обычно встраивается в стену так, чтобы топка и баки с водой выходили в мыльную комнату или раздевалку, а каменка — в парилку (рис. 67 г). Такое решение зародилось в постоянно подтапливаемых городских банях в XIX веке, в маленьких банях оно скорее обусловлено не требованиями чистоты, а теснотой парилки. Во всяком случае в просторных парилках (используемых, к тому же, зимой и для мытья) печь-каменка располагается, как правило, целиком в парилке, а вот в представительских банях топку стараются убрать с глаз подальше в специальные подсобные помещения.

При увеличении размера и при повышении комфортности любительские бани плавно переходят в рядовые гостевые бани, располагающиеся между любительскими банями и представительскими. Прежде всего в гостевых банях оборудуется помещение для отдыха (общений) в виде каминной, застольной или спортивной, кегельбанной и т. п. (рис. 67е и ж). Гостевые бани рассчитаны для коллективного времяпровождения опытных любителей бань, поэтому парилки в таких банях должны быть выполнены наиболее грамотно. При переходе к чисто представительским баням внимание к парилке (не говоря уже о мытье вообще) снижается, акцент перемещается в сторону комфорта и достоинства раздевальных помещений, комнат для общений, развлечений и времяпровождений (рис. 67з).

Представительские бани могут мыслиться во многих вариантах. В составе резиденций (загородных домов-усадеб) наиболее актуальны небольшие (камерные или даже откровенно интимные) бани, вписанные в экстерьер (ландшафт) земельного участка (поместья) и использующие бассейны, спортивные зоны и участки отдыха общего назначения. В этом случае гости имеют возможность переодеться к вечерней бане заблаговременно в своих комнатах в жилом доме, но тем не менее, уважаемый гость должен иметь и в бане свои помещения для переодеваний 5 (рис. 69а). Такие бани имеют обычно чёткую ступенчатую протокольную процедуру. Например, гость сначала знакомится с конструкцией и архитектурой объекта, спускается и смотрит, как топится подвальная печь турецкой (ирландской) бани 4, затем изучает состав помещений и уясняет суть процедуры. Затем гость переодевается и проходит в банную зону 1, 2, 3. Сама банная процедура мыслится, конечно, вовсе не мытной, а развлекательнопознавательной. Поэтому очень важно, чтобы мероприятие вёл знающий и коммуникабельный «гид» — «знаток бани» («банный жокей», «тамада пара», короче, банщик) и лучше, чтобы «вёл» процедуру сам хозяин. После банной процедуры, гость с хозяином «отдыхают» за достойно сервированным столом в привлекательно и оригинально оформленном зале 7.

Рис. 69. Крупные водные комплексы: а — представительская баня камерного (интимного) типа, б — коммерческий развлекательный комплекс (банный клуб, банный ресторан), в — досуговый водный комплекс (курортная зона, wellness-центр, банные купальни, термы, спа), г — аквапарк. 1 — фригидарий с бассейном и лежаками-шезлонгами, 2 — тепидарий с горячей мраморной платформой, 3 — кальдарий с чашей-бассейном с горячей водой и умывальниками (джурнами), 4 — подвальная печь с протопкой из углубления, 5 — раздевалка, 6 — туалет, 7 — застольная комната, 8 — русская баня с кирпичной печью-каменкой и высоким верхним полком (верхним полом для парения), 9 — сауна с электропечью, 10 — раздевалка общая со шкафчиками, 11 — бассейн, 12 — мангал, 13 — автостоянка, 14 — подход (проезд) к вспомогательным полуподвальным помещениям (кухне, складам, бытовкам обслуги и т. п.), 15 — гидромассажная ванна, 16 — канал с быстрым течением воды, 17 — бассейн плавательный, 18 — ледяной (холодный с температурой минус 5 °C) грот с тёплыми подогреваемыми сидениями (снежная хижина), 19 — сауна, 20 — турецкая баня, 21 — душ, 22 — вирлпул (водоворотная ванна), 23 — бассейн с раскачивающимся плавающим пластиковым шаром для создания волн («живой», «морской» бассейн), 24 — тобогган (от англ. «toboggan» — канадские сани из куска коры или доски с загнутым передком), водные горки для спуска сидя на слое воды, водные жёлобы.

Другие представительские бани имеют отчётливо выраженный общественный характер и оформляются в форме банных клубов или банных ресторанов (рис. 696), причём со времён Римской империи по наши дни общественные бани для элиты декорировались очень богато. Ещё в начале нашей эры римский философ Луций Анней Сенека, воспитатель Нерона, поражался беспримерному расточительству на украшения в банях. Отмечал он и бесконечные застолья, музыку и пение в элитных термах. При снижении уровня оформления и обслуживания такие банные заведения всюду вырождаются в обычные (рядовые) интимно-развлекательные бани или просто в помывочные заведения.

В составе курортных отелей часто создаются водно-оздоровительные комплексы, включающие разнообразные бани (турецкие, финские, паровые), ледяные камеры («снежные хижины»), бассейны, гидромассажные души, комнаты «релаксации» (отдыха лёжа на специальных лежаках в специальных климатических условиях) и т. п. В этих комплексах бассейны начинают играть заметную роль (рис. 69в), а в аквапарках бассейны становятся определяющими, превращая бани во второстепенные вспомогательные (факультативные) объекты (рис. 69 г). Действительно, при избытке воды банный принцип становится неактуальным.

Отметим, что бассейны (как и бани) бывают самыми разными и по назначению, и по конструкции, и по оформлению. Некоторые бассейны невозможно даже сопоставлять. Бывают бассейны и «мёртвые» (декоративные, спортивные игровые и плавательные) с неподвижной водой, и «живые» с подвижной водой — струйные, водоворотные (вирлпулы), гидромассажные, волновые (имитирующие морское волнение), водопадные, потоковые (противоточные) и т. п. Такие «живые» бассейны являются основой детских и молодёжных развлекательных аквакомплексов.

10.2. Молодёжно-развлекательные бани

В молодёжных аквапарках зачастую предусматриваются хаммамы, паровые бани и сухие сауны. Они обычно прекрасно выполнены (богато) в декоративном отношении, имеют традиционный классический стиль (дизайн, облик). Поэтому такие скучные («мёртвые») парилки, использующие к тому же процедуру бесцельного неподвижного потения, никак не сочетаются с ультрасовременным духом купальных зон и не очень привлекают молодёжь, предпочитающую активные развлечения.

Вместе с тем, аквапарки как раз и представляют собой банные воздушные пространства, в которых не должно быть холодно с мокрой кожей. Это подчас не в полной мере учитывается разработчиками, поскольку проектные климатические требования по СНиП 2.08.02–89 и СНиП 2.1.2.568-96 лишь предотвращают конденсатообразование на окнах и стенах. Поэтому в составе аквакомплексов предусматривается дополнительные зоны (климатические и внеклиматические), в которых можно комфортно погреться, если стало холодно, или охладиться, если стало жарко. Эти зоны могут быть обеспечены по разному: и активными спортивными упражнениями (силовыми тренажёрными или игровыми), и горячими бассейнами, и подогревателями полов и лежанок (сидений), и потолочными инфракрасными облучателями, и паровыми воздействиями и т. п. Желательно лишь, чтобы эти зоны выступали в роли развлекательных банных аттракционов, привлекающих молодёжь либо динамизмом, либо необычностью.

Рис. 70. Пример банных технологий в аквапарках: а — имитация Солнца, б — суховей, в — паровой жёлоб, г — паровой колокол. 1 — мощный инфракрасный обогреватель потолочный, 2 — «знойная пляжная» зона, 3 — бассейн, 4 — человек в потоке горячего воздуха, 5 — тепловентиляторы (фены), 6 — душ с кратковременной подачей воды для смачивания тела (при необходимости), 7 — человек, спускающийся по наклонному жёлобу водяной горки, 8 — жёлоб трубчатый, 9 — выпуск горячего влажного воздуха («пара»), 10 — поверхность воды в бассейне, И — колокол (колпак) из сотового поликарбоната, 12 — банный кондиционер (парогенератор).

Прежде всего в качестве возможного примера отметим имитаторы Солнца в виде тёмных или светлых излучателей (рис. 70а). Ведь именно мощное солнечное излучение заставляет молодёжь на морских пляжах поминутно купаться в прохладной воде. При этом тёмные источники света (с температурой менее 500 °C) обжигают кожу в 1,4 раза сильнее, чем красные (600-1000 °C) и белые (свыше 1000 °C) за счёт особенностей поглощения света тканями человека (СанПиН 2.2.4.548-96). Очень интересны мощные потоки горячего сухого воздуха «суховеи» (фены), охлаждающие мокрые участки тела и нагревающие сухие, выполненные в форме «воздушного душа» (нисходящего потока из трубы-выпуска) или «ураганного тоннеля» — коридора типа аэродинамической трубы (рис. 706). По существу, это аналоги сушилок для рук и волос, дополнительно оснащённые (при необходимости) импульсным душем. В качестве воздушного потока можно использовать набегающий поток воздуха при спуске по тобоггану (рис. 70в), причём подавать из отверстий 9 желательно горячий высоковлажный воздух («лёгкий пар») для имитации действия парового веника. Можно обустроить паровую баню и непосредственно на поверхности бассейна в пластиковом колоколе 11с подачей «лёгкого пара» через банный кондиционер 12 (рис. 70 г). Банный кондиционер подаёт в парильную зону не чистый пар (как парогенератор), и не сырой воздух, а горячий воздух с относительной влажностью менее 100 % («лёгкий пар»). Так, если в русской паровой бане горячий воздух увлажняется влажным потолком (имитируемым множеством припотолочных бачков 1 с горячей или даже с кипящей водой), то банный кондиционер представляет собой бак 2 с горячей (и даже кипящей) водой, продуваемый горячим феном 4 (рис. 71). При этом мощность подогревателя воды 3 (испарителя) во много раз превышает мощность подогревателя воздуха 5. Факт разбавления пара воздухом также обуславливает «лёгкость пара» от просторной закрытой каменки при лёгких (слабых) поддачах.

Рис. 71. Принцип устройства банного кондиционера, выдающего «лёгкий пар»: а — имитация потолка бани (как парогенератора) с помощью бачков с горячей (кипящей), подогреваемой или охлаждающейся водой — если бачки с чистой водой, то они имитируют непористый потолок, а если бачки с водяным раствором солей, то они имитируют пористый гигроскопический потолок, поскольку давление паров воды над растворами ниже равновесного значения, и пар в этом случае «лёгкий», б — макет аппарата типа «русский веник», условно называемого банным кондиционером, поскольку он в отличие от парогенератора выдаёт «лёгкий пар». 1 — множество бачков с водой (в предельном случае капилляры древесины, заполненные водой), 2 — ёмкость с горячей водой (испаритель), 3 — трубчатый электронагреватель (ТЭН) для нагрева воды, 4 — вентилятор фена, 5 — воздухонагреватель фена (спираль электрическая или ТЭН).

В аквапарках Германии в порядке развлечения практикуются сеансы паровых процедур в банях типа саун (поз. 19 рис. 69в). В крупном помещении с крупной электрокаменкой в центре собирается до 50–70 человек, которые располагаются на амфитеатре из многочисленных полок (как на стадионе). В определённое время выходит служитель и торжественно льёт на каменку несколько литров воды. Поскольку температура воздуха в сауне велика (до 80-100 °C), такая поддача приводит к возникновению волны жгучего пара, проносящейся к потолку, а потом вниз к трибунам. Публика охает, вскрикивает от удовольствия и радости приобщения к необычному, неведомому. Такая процедура называется «сделать август». Она является примером того, как из скучной финской процедуры можно сделать торжественное общественное мероприятие, фактически ритуального типа. В связи с этим напомним, что импульсные паровые процедуры «шоу-класса» можно оформлять аэродинамически по разному. Так, известно, что в воздухе можно создать движущиеся вихри, например, с помощью барабана (рис. 72). Если резко ударить 8 по резиновой диафрагме 2 рукой, то из отверстия вылетает кольцевой вихрь 6 (Р. Фейнман, Фейнмановские лекции по физике, том 7 «Физика сплошных сред», М.: Мир, 1966 г.). Вихрь движется с определённой скоростью и гасит пламя свечи 7. Если предварительно напустить в барабан дыма, то можно увидеть вихри в виде изумительно красивых колец «табачного дыма». Если в барабане создать «лёгкий пар», то он, видимо, будет распространяться по бане без образования тумана, но если в барабане пар «сырой» (тяжёлый), то можно наблюдать кольца тумана, набегающие на человека потоком тепла.

Рис. 72. Барабан для наблюдения вихрей в воздухе. 1 — цилиндрическая обечайка (коробка) диаметром и длиной около 60 см, 2 — толстый резиновый лист натянутый (наклееный, прикреплённый) на основание цилиндра коробки, 3 — твёрдое дно, 4 — отверстие диаметром около 8 см, 5 — трактория расширяющегося при движении вихря, 6 — кольцевой вихрь (кольцо), 7 — горящая свеча на расстояний 3–6 м от барабана, 8 — удар рукой по резиновому листу.

10.3. Физиотерапевтические бани

Идея физиотерапевтических бань (то есть бань с претензиями на медицинские функции — лечебные, профилактические, реабилитационные, общеоздоровительные, косметологические и т. п.) живёт сейчас даже в среде специалистов пока лишь как следствие расширенного понимания мытных любительских бань. После качественного мытья в бане человек чувствовал себя отдохнувшим, оздоровлённым, «как заново родившимся». С исторической точки зрения можно говорить о банях как о первых в мире рукотворных курортах (спа).

В отношении терапевтической пользы бань сейчас нет единого мнения. Одни считают, что ценность бань состоит в обильном потовыделении (выводе неких «шлаков») и в закаливании организма за счёт контрастности процедуры. Другие считают, что польза бань заключается в повышении кровотока (с усилением обмена веществ в проблемных зонах) и очистке кожи, особенно в устьях потовых протоков (от солей, от жироподобных веществ типа липидов-холестеринов, от отшелушивающегося рогового слоя), для улучшения процессов терморегуляции организма. По поводу потения следует ещё раз напомнить, что пот является лишь ультрафильтратом крови, а потому может выводить из организма лишь то, что есть в крови. Кстати, и молоко млекопитающих образуется из крови, так что кровь как передаточное звено в состоянии транспортировать в железы большое количество воды. По существу, человек как живое существо функционирует как набор внутренних органов в «мешке с кровью» (причём с кровью постоянно движущейся от органа к органу). И этот «мешок» в форме кожного покрова скорее изолирует человека от внешней среды (в том числе и с помощью испарения пота), нежели инкорпорирует.

Русскому человеку старшего поколения бывает порой очень трудно психологически выделить в банях чисто мытные (гигиенические) и какие-либо чисто оздоровительные функции. В русских банях само парение было и самой сутью мытья. Поэтому под лечебными банями (знахарскими) на Руси, затем и в России всегда понимались не столько жаркие бани, сколько некие особые бани с заговорами, костоправством, стрижками, припарками, примочками, настоями трав, тайными мазями, вениками, запахами, медами и т. п. Большое значение всегда имели спиртные напитки. «Рубаху продай, но после бани выпей!» — учил великий русский полководец A.B. Суворов. Поэтому русское понимание целебности бань резко отличается от современного официального финского догмата именно своим богатством сущностных форм.

Впрочем и в самой Финляндии, несмотря на мощную коммерческую рекламу лечебных свойств саун, на прочном первом месте продолжают оставаться мотивы отдыха, физической и психической разрядки (53 % опрошенных), свойственные именно любительским мытным баням. На втором месте располагается некая оздоровительная функция (21 %), на третьем — косметологическая (14 %), на четвёртом — чисто гигиеническая (7 %). И лишь на пятом месте находится лечебная мотивация (5 %), да и то, видимо, обусловленная воздействием рекламы.

Медицинские назначения продукции являются одними из самых престижных в современном обществе. Но заявки на медицинские назначения требуют должной сертификации (проверки, подтверждения), если и не гарантирующей, то хотя бы констатирующей возможность выздоровления пусть в отдельных случаях. К сожалению, таких общепризнанных сертификаций пока нет. И даже официальная сауна в клинических больницах рассматривается лишь как «поддерживающее мероприятие» (Р. Пипер, Сауна для удовольствия, красоты и здоровья, М.: Гранд, 2002 г.). Поэтому мировая академическая наука старается дистанцироваться от бань и саун как средств лечения ввиду большого числа спекуляций «специалистов» и разочарований пациентов (Michael М. Kochen «Allgemeinmedizin», Hippokrates Verlag Stuttgart, 1992 r.). Вместе с тем, подобное осторожное отношение к баням вовсе не является унизительным. Множество курортных методик, оздоровительных комплексов процедур типа «wellness» («хороший вид»), «fitness» («должный вид»), «spa» («водный курорт»), косметических препаратов и методик, биологически-активных добавок к пище (БАД) не нуждается в доказательстве узкого полезного эффекта и должно официально сертифицироваться лишь на предмет безвредности использования в пределах принятых методик.

Что касается глубоко субъективных понятий типа «разрядки», «отдыха», «повышения работоспособности», то они вообще не нуждаются в официальной сертификации: ни один прибор не сможет оценить эффект лучше, чем сам пациент. Именно этот факт и лежит в основе понятия полезности любительских бань и процедур самолечения.

Но раз уж мы коснулись темы физиотерапевтических (то есть всё же медицинских) бань, то в первую очередь необходимо напомнить, что вне зависимости от методики лечения физиотерапевтическая (и тем более общественная) баня должна выполняться на уровне промышленной медицинской аппаратуры и, кроме того, в высшей степени гигиенично. Деревянная банная физиотерапия с веником и каменкой сегодня является уже полнейшим анахронизмом, допустимым лишь на некоторых экзотических курортах. Во всяком случае баня медицинского уровня должна обладать свойством хорошо очищаться (мыться, дезинфицироваться) после каждого использования, что характерно и для современных мытных бань (см. след, раздел). Тем не менее, отечественные физиотерапевты не в состоянии пока представить лечебную баню ни в каком ином облике, кроме традиционно деревянного (В.М. Боголюбов, Г.Н. Пономаренко, Общая физиотерапия, М.: Медицина, 1999 г.). Это тем более удивительно, что высокогигиенические каменные бани восточного типа известны повсеместно столетиями и широко используются для лечения. В то же время широко известно (но иногда не доводится до сведения при покупке), что деревянные «медицинские» кабины для сухих саун и инфракрасных камер очень сильно загрязняются потом, несмотря на всяческое использование простынь и полотенец, а также химических чистящих препаратов.

Поясним возможности современных банных технологий на нескольких схематических примерах. Как известно в лечебных стационарах люди находятся зачастую в настолько болезненном или престарелом состоянии, что не могут даже залезть в ванну или стоять под душем. В таком случае для санитарной обработки больного бани незаменимы. Больного в каталке доставляют в тёплую комнату (баню) с водонепроницаемым полом и сливом сточной воды, обливают тёплой водой (в том числе из душа), намыливают, моют, обмывают чистой водой. При этом возникают два вопроса: как спроектировать каталку и мытное место (совмещённое, раздельное, сидячее, лежачее, как пересаживать больного или пересаживать не надо, как раздевать и одевать и т. п.) и как обогревать тело больного, чтобы ему не было холодно с мокрой кожей. Если первый вопрос является чисто конструкторским, то второй требует технического анализа: скорее всего подойдут внеклиматические методы и лучистый обогрев, поскольку в этом случае банные условия можно создать в локальной мытной зоне так, чтобы не было жарко санитару, обмывающему больного. Можно пойти ещё дальше и предположить, что больного лучше вообще никуда не увозить, а банные условия создать прямо в палате. В этом случае сама больничная койка превращается в «баню», в которой больной живёт и в которой же его и моют и переодевают, что уже с успехом практикуется в форме пластиковых боксов для новорождённых (с электрическим подогревом ложа снизу, а тела сверху «одеялом» из лучистого тепла). Задача здесь заключается в том, чтобы больной при увлажнениях (водой при мытье и мокрыми естественными выделениями в процессе жизнедеятельности) не испытывал бы ощущений холода, а в сухом состоянии не испытывал бы перегрева. В своих расчётливых раздумьях конструктор может пойти ещё дальше, переводя больничную койку из разряда гигиенического жилого бокса в более технически сложный физиотерапевтический, а затем и лечебный класс. Например, все знают, что в банях испокон веков лечили радикулит, хотя современные финские методики об этом умалчивают. Дело в том, в банях всегда лечились теплом, а финны сейчас «лечатся» потом. Тело человека состоит из набора костей (скелета), удерживаемых в «собранном» состоянии постоянным напряжением мышц. Если стоящий человек вдруг теряет сознание (в том числе и умирает), то тотчас мышцы перестают получать команды из мозга, расслабляются, перестают держать позвоночник в выпрямленном состоянии, тело человека размякает, «складывается» и падает. Подобные расслабления мышц наблюдаются и при нагреве тела. Известно, что престарелый человек в тёплой ванне может так обмякнуть, что не может вылезти из ванны (поэтому и спортсмены не применяют тёплые процедуры непосредственно перед соревнованиями). При длительном равномерном прогреве в бане тело человека также расслабляется: исчезает постоянно присутствующая и неощутимая дрожь мышц (в том числе и гладкой мускулатуры сосудов), пропадает и напряжённое состояние мышц скелета. Человек ощущает это состояние как приятный отдых, негу (по-арабски «кайф»). В этом состоянии человека в турецких банях сильно «мнут» (массажируют) и даже бьют палками (как в русских банях чебуками веников), но расслабленные мышцы боли от ударов не чувствуют, более того, «требуют» именно таких мощных механических воздействий, усиливающих кровотоки и обмен веществ в мышцах. Обмякание мышц позволяет даже в ряде случаев «выворачивать суставы» рук и ног. Раздвигаются (в положении лёжа) и суставы (позвонки) позвоночника, а как известно, именно через промежутки между позвонками (через хрящи, диски) проходят корешки (нити) нервов из спинного мозга во все концы тела человека. Радикулит — это зажатие нити нерва позвонками (при случайном травматическом сдвиге нерва со своего нормального положения или при образовании на позвонке соляного вы-роста-«иголки»). Поэтому, при появлении боли мозг человека даёт «команду» мышцам скелета, и те, напрягаясь, фиксируют позвонки в неподвижном друг к другу положении, чтобы не раздражать зажатый нерв. Человек при этом «скрючивается» в неподвижном (сгорбленном или, наоборот, выпрямленном) положении, и только укол новокаина позволяет «разогнуть» человека. В бане же мышцы расслабляются, и человек лёжа «двигает» позвоночником, чтобы нервная нить внутри диска «легла» на место. Бывает и так, что с нервом-то всё в порядке, но мышца, удерживающая позвоночник, где-то застудилась и, чтобы не испытывать боли, сжалась (одеревенела). При этом баня «лечит» теплом мышцы позвоночника (или мышцы грудной клетки при межрёберной невралгии).

Эти соображения положены в основу физиотерапевтической процедуры «вытяжки позвоночника» в тёплой воде. Человека помещают в тёплую ванну, к бёдрам (ногам) и к грудной клетке прикрепляют матерчатые бандажи с верёвками, за которые и растягивают человека (в горизонтальном или вертикальном положении). При этом межпозвонковые промежутки увеличиваются не только за счёт расслабления мышц, но за счёт принудительной вытяжки. Если при такой вытяжке человек почувствовал резкую боль, то это значит, что нервная нить сдвинулась и, может быть, легла в нормальное положение. Если подобной аппаратурой оборудовать тёплый банный бокс-койку, то койка превращается в физиотерапевтическую аппаратуру. Но можно пойти ещё дальше и использовать эффект усиления кровотока в тёплом банном боксе для лучшей транспортировки лекарственных фармацевтических препаратов в проблемные зоны. Так, в межпозвонковых дисках практически нет кровеносных сосудов, которые могли бы доставить лекарство в повреждённый диск. Поэтому укол лекарства целесообразно сочетать и с растяжкой позвоночника, и с его нагревом, и с лёгким массажем так, чтобы всё же облегчить хоть какое-то поступление лекарства в хрящ. Такой банный бокс-койка уже становится медицинской аппаратурой, может быть, сопоставимой по техническому оснащению со столом хирурга.

Что касается выделения пота, то и оно при квалифицированной методике может оказаться медицински полезным. Всех детей в России учили, что париться после мытья с мылом нельзя, поскольку режет глаза (а вовсе не потому, что это как-то высушивает кожу, как утверждают ныне «банные методисты»). Но режет глаза то мыло, которое осталось в волосах и в потовых порах после мытья и которое вымывается затем потом. Поэтому в лечебных банях надо париться как раз после мытья (и других всяческих мазевых процедур), чтобы избавиться от вредных загрязнений. Кстати, запахи веника и парфюмерных отдушек сохраняются именно в потовых железах, и избавиться от них можно только выделением пота, вследствие чего домашнюю сауну в оздоровительных целях надо использовать именно после мыльного душа, а после сауны применять моющие составы не следует.

Представляют большой методический интерес спортивные процедуры сброса веса в банях, особенно в области культуризма (боди-билдинга). Многие считают, что для похудания надо париться в бане, потеть и не пить воду. В итоге человек просыпается утром и видит в зеркале своё отёчное лицо. Поэтому, как ни парадоксально это звучит, чтобы не отекать, надо больше пить воды. По теории Ф. Седых, вода, содержащаяся непосредственно в сале под кожей, находится в соединении с хлористым натрием (то есть сало фактически «засолено» поваренной солью, как домашние соления). А вода, содержащаяся в мышечных тканях, находится в соединении с хлористым калием. Поэтому, чтобы вес тела снизился, а под кожей явственно проступали мышцы, надо париться, выгонять с потом натрий и пить много воды, обогащённой калием. В таком случае сало просто не может существовать под кожей без натрия. Методика очень эффективна (спортсмен в течение недели теряет 5–7 литров воды), но бессолевая (пресная) диета очень трудна психологически (БАНБАС, 5/29, 2003 г., стр. 22).

10.4. Мытные бани

Главным практическим моментом банной теории является вопрос о том, смогут ли бани вернуть себе роль основного мытного (гигиенического) средства в жизни горожан в будущем. Иными словами, сможет ли баня внедриться в современную квартиру? Ведь квартирная ванная комната зародилась вовсе не как баня и продолжает оставаться как традиционная сумма умывальника, ванны и душа (но без бани). Сохранит ли ванная комната такой облик в будущем?

Во все времена и во всех странах бани веками непрерывно развивались на основе достижений жилищного строительства. Это значит, что современное воплощение мытных бань должно исходить из реального облика современных квартирных ванных комнат.

В техническом плане облик современной мытной квартирной бани невольно зарождается в голове любого горожанина, когда он собирается помыться в ванной комнате, в которой из крана не течет горячая вода. Располагая одной лишь кастрюлей с горячей водой, нагретой на кухонной плите, можно устроиться в ванне, намыливаясь и обливаясь. Можно также разместиться перед умывальником, удобно используя расположенные напротив полочки и зеркала. В этом случае необходимо предусмотреть непротекающий пол со сливом (то есть поддон). Самое главное заключается в том, чтобы в ванной комнате было тепло с мокрой кожей. И если бы городские ванные комнаты можно было подогревать до банной температуры, то мытьё при летних отключениях воды в квартирах не представляло бы абсолютно никаких трудностей.

Рис. 73. Примерно как-то так может выглядеть современная мытная квартирная баня из существующих строительных материалов.

Суммируя подобные житейские размышления, квартирная баня будущего должна иметь следующие характерные черты (рис. 73). Вы сидите в тепле на удобном сиденье (или даже специальном кресле), позволяющем длительно и комфортно мыть тело (в чаше) и ноги (в ножной ванночке), в окружении разноуровневых столиков, полок с принадлежностями, зеркал и чаш с водой. Ничто не мешает (если есть горячая вода) воспользоваться душем или даже ванной. Всё это напоминает туалетный театральный столик или мебель в парикмахерских и косметических салонах. Подобное сходство не удивительно, ведь все удачные гигиенические и косметологические проекты движутся (пока стихийно и неосознанно) в своем развитии к этой концепции. Так, например, в японских банях (сенто) перед прогревом в горячей воде сейчас уже моются не просто на стульчиках с тазиками (как делалось у них веками), а достойно сидя за мытными столиками с зеркалами. В пластиковых душевых, гидромассажных и пародушевых кабинах, буквально заполнивших ныне ванные комнаты Европы, также уже есть сиденья (правда пока маленькие и неудобные) и зеркала (правда, пока сбоку). Так что многое на этом пути уже опробовано и одобрено, в том числе тёплые полы и потолочные радиационные панели для нагрева мокрого тела, имитирующие жаркое солнце, и потоки горячего влажного воздуха (пара).

Рис. 74. Пластиковый вариант квартирной мытной бани, который может быть использован и на дачах, и на язтах, и в автотрейлерах.

Современная банная концепция открывает невиданный простор для полёта фантазии архитекторов и дизайнеров. Но не только внешним обликом привлекательны такие бани. Они замечательны тем, что чрезвычайно удобны для мытья и отдыха.

Дело в том, что в отличие от ванн и душей, бани позволяют при мытье вести самый обычный и привычный образ жизни — ходить, сидеть, лежать, принимать любые позы. Не надо, например, залезать и вылезать из высокой скользкой ванны, сидеть скрючившись на дне ванны, поджав ноги. Не надо поминутно приподниматься над водой, как в ванне. Не надо все время включать и выключать воду, как в душе. Ничто не может сравниться с баней ни по качеству мытья, ни по достоинству и комфортности процедуры.

Прелесть удобного и неспешного «ласкового» ухода за телом — это именно то, чего так не хватает современному горожанину. Нет ничего важнее для достойного мытья, чем достойно сидеть и видеть перед собой ту воду, которой моешься — сразу становится ясно, что ванны для мытья, заполненные грязной мыльной водой, рано или поздно неминуемо станут синонимами бескультурья и антисанитарии. А в банях регулярно можно мыться не только водой из-под крана, как в душе, но и специально очищенной, дезинфицированной, стерилизованной, деионизованной, дистиллированной, медикаментозной, витаминизированной, ароматизированной, минерализованной, в том числе доставленной из любой точки земного шара, или любой иной водой. Причём из-за экономного расхода воды такая процедура может быть доступна людям с любым достатком.

Так отчего же нет бань в наших квартирах, раз уж они так хороши? Отчего их нет даже в больницах, домах для инвалидов и престарелых, где люди не могут ни залезть в ванну, ни сполоснуться под душем?

Ответ банален: цивилизация пока не доросла до массовых дешёвых и надёжных устройств для постоянного поддержания достаточно высокой температуры и высокой влажности в ванных комнатах, хотя она уже на пути к этому.

Возрождение квартирных домовых бань начнётся, видимо, в элитном жилье для суперэлитного мытья. При этом потребуются не просто печи, обогреватели или излучатели, а банные кондиционеры, регулирующие одновременно температуру, влажность и динамику движения воздуха, вентиляцию и лучистые тепловые потоки. Понадобится не просто удобная мебель, но в высшей степени гигиеничная на уровне фарфоровых ванн, раковин, унитазов и биде, пластиковых пародушевых кабин (рис. 74, 75). Для мытья будут востребованы уже отнюдь не тазы, пусть даже пищевой чистоты, а изысканно стерильные чаши на уровне столовой посуды. Ощущения самой высокой чистоты — вот главный залог к успеху. Так, например, шовные отделочные материалы (керамическая плитка, мозаика, пластиковые и металлические панели) уже не будут отвечать понятию гигиеничности.

Рис. 75. Мытные банные сидения с инфракрасным обогревателем.

Пробить себе дорогу в мире сантехники способен сейчас только супермодерн. Если в банях для отдыха и досуга элементы старины (традиций) могут придать особое очарование и престижность, то для повседневного интимного мытья престижными считаются только ультрасовременные условия. Поэтому грядущая «банная революция» немыслима без нового дизайна и электроники.

Заключение

Все латинские слова такие красивые и умные, но тем не менее не в состоянии заменить некоторые русские слова из народного банного лексикона.

В этой книге выявлен целый класс водных процедур, которые проводятся на воздухе в условиях, когда человеку не холодно с мокрой кожей. Этот класс водных процедур условно назван чисто по-русски просто баней (русской баней или баней в узком понимании этого слова), поскольку иного интернационального термина у человечества пока нет.

Исходя из этой основополагающей точки, построена чёткая цепь следствий, охватывающая все технические (проектно-конструкторские) и технологические (регламентно-методические) аспекты бань в их непрерывном развитии от древнейших эпох до настоящего времени с устремлением в будущее. Только оперируя в этой необъятной области идей, знаний, возможных решений и назначений можно осознанно и упорядоченно развивать многие тёплые водные технологии, столь актуальные ныне в сфере отдыха, развлечения и оздоровления.

Нет водных процедур более широких и привлекательных, нежели бани. И это только потому, что к теплу и воде (aqua-therm) добавляется ещё и воздух (aqua-aero-therm). Только альянс тепла, воды и воздуха даёт человеку полное моральное и телесное удовлетворение.

Человек не рыба, он привык жить на воздухе, а не в воде. Человеку требуется свобода и простор для передвижений. Воду он воспринимает комфортно лишь в том случае, если она является только ограниченной частью жизненного пространства. Разместившись в ванне или под душем, человек до предела заужает свои пространственные возможности. И именно это заставляет его воспринимать приём ванны или душа как временный скоротечный процесс. А вот в бане человек свободен: он не просто сидит и ходит, он живёт полнокровной жизнью в полной гармонии с водой.

Ясно, что морские пляжи привлекают людей не просто купаниями в море. Пляж для человека — это комфортабельный простор («твердь и воздух»), дополняемый солнцем (теплом) и контактами с водой. Так и в рукотворных купальнях нельзя замыкаться только на воду или только на тепло. Рядом с бассейном должно располагаться тёплое жизненное пространство, которое и будет называться баней. И наоборот, если человек добровольно замыкает себя пределами сухой парилки, то нет ему удовольствия, если не ждёт его за дверью мытная комната, бассейн, зал отдыха и, может быть, сугроб или прорубь за стенами бани.

В последние десятилетия любители пара сделали очень много, чтобы под банями все стали понимать именно только экстремальные парилки. И именно этим они неосознанно заузили банную идею, ещё раз оттолкнули людей от бань. Ценность бань вовсе не в горячем воздухе, а в прелести контактов с водой на тёплом воздухе, а это в свою очередь открывает широкие возможности для полезных времяпровожений.

Будем надеяться, что эта книга подтолкнёт читателя к мысли о том, что за русскими банями стоит не только наше прошлое, но и наше будущее. И это потому, что за банями стоит объективная идея, выступающая как путеводный вектор развития мировой акватехники.

Примечания

1

Условный термин «хомотермальность» был впервые введён автором совместно с Е.К. Дерлятко в 2002 году (Ю.М. Хошев. БАНБАС, 5/23, 2002 г., стр. 46).

Content

Юрий Михайлович Хошев
Теория бань

О чём эта книга?

1. Назначения бань

1.1. Бани мытные и досуговые

1.2. Назначение и технический уровень

1.3. Назначение и техническое содержание

1.4. Назначение и потребность

2. История и технический прогресс бань

2.1. Технический закон исторического развития бань

2.2. Античные бани Средиземноморья

2.3. Восточные бани

2.4. Русские бани

2.5. Сауны

2.6. Этапы развития бань

3. Суть банной идеи

3.1. Баня как водная процедура

3.2. Баня как мытная процедура

3.3. Баня как воздушная процедура

3.4. Баня как контрастная процедура

4. Климатические характеристики бани

4.1. Понятие влажного термометра

4.2. Абсолютная и относительная влажность

4.3. Процессы испарения и конденсации

4.4. Бани сухие, влажные и паровые

4.5. Аэродинамика бани

4.6. Процессы лучистого нагрева

4.7. Тепловое воздействие метеопараметров

5. Физиологическое восприятие бани

5.1. Строение кожи человека

5.2. Реакция организма на тепловые воздействия

5.3. Понятие переносимости

5.4. Зависимость ощущений от метеоусловий

6. Чёрные бани

6.1. Человек у костра

6.2. Очаг в пещерах и шалашах

6.3. Мытные землянки и избы

7. Белые паровые бани

7.1 Особенности конструкций

7.2. Парение веником как опахалом

7.3. Парение методом поддач

7.4. Парение горячим мокрым веником (касаниями или хлестаниями)

7.5. Увлажнение воздуха паром

7.6. Понятие сырого воздуха

7.7. Понятие «лёгкого пара»

7.8. Потолок как парогенератор (кондиционер)

7.9. Парогенерация и парение

7.10. Элементы «банного мастерства»

8. Современные сауны

8.1. Высокоциркуляционные сауны

8.2. Низкоциркуляционные сауны

8.3. Бесциркуляционные сауны

8.4. Мытные сауны

9. Внеклиматические бани

9.1. Водяные бани (термы)

9.2. Каменные платформы (хаммамы)

9.3. Душная одежда

9.4. Масляные бани (древнегреческие)

10. Политика бань

10.1. Бытовые, любительские и представительские бань

10.2. Молодёжно-развлекательные бани

10.3. Физиотерапевтические бани

10.4. Мытные бани

Заключение

Примечания