ОСОБЕННОСТИ ОТОПЛЕНИЯ ГОРЕЛКАМИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВЫТЕКАЮЩИЕ ИЗ НИХ ТРЕБОВАНИЯ

За последнее десятилетие значительное распространение по­лучили системы лучистого отопления с использованием газовых горелок инфракрасного излучения. В Советском Союзе все шире находят применение газовые горелки инфракрасного излучения (ГИИ) для отопления зданий легкого типа и больших объемов, а также открытых площадок (кафе, закусочные и производст­венные цехи).

Суть лучистого отопления состоит в том, что излучение в об­ласти инфракрасного спектра, попадая на тело человека, погло­щается им и, преобразуясь в тепловую энергию, нагревает его.

При этом окружающий воздух почти не нагревается.

Для лучшего понимания действия лучистого отопления на организм человека необходимо ознакомиться с особенностями тепловых ощущений человека и био-физиологических восприя­тий им инфракрасного излучения.

Известно, что в результате жизнедеятельности человек не­прерывно вырабатывает тепловую энергию, часть которой (око­ло 20%) используется на полезную работу организма, а другая часть, около 80%, удаляется в окружающую среду.

Считается, что взрослый человек в спокойном состоянии вы­рабатывает в 1 ч 108—125 ккал тепла. При усиленной физиче­ской работе тепловыделения человека возрастают свыше 450 ккал/ч.

Отдача человеком тепла в окружающую среду при нормаль­ных условиях и конвективном отоплении составляет: 25% (кон­векцией); 50% (излучением); 22% (испарением) и 3% (дыха­нием и движением).

Таким образом, теплопотери лучеиспусканием в этом случае составляют половину всех теплопотерь человека и в 2 раза пре­вышают теплопотери конвекцией.

До недавнего времени считалось, что тепловые ощущения человека зависят только от так называемого теплового баланса его тепла, т. е. от того, сколько тепла человеческое тело отдает в окружающую среду. При этом не принималось во внимание, каким образом отдается это тепло и каково соотношение темпе­ратур воздуха и ограждающих конструкций или предметов, не­посредственно окружающих человека.

Поскольку основным видом отопления до недавнего времени было конвективное, то и проводившиеся исследования по опре­делению комфортных условий для человека подтверждали, что нормальное тепловое ощущение человек испытывает при некото­ром интервале температур окружающего воздуха. Например, для человека, не выполняющего физическую работу, таким ин­тервалом температур окружающего воздуха принято считать 18—52°.

При снижении или повышении этих температурных пределов человек испытывает неприятные тепловые ощущения (в первом случае он зябнет, во втором — ему жарко).

В соответствии с этими условиями и были установлены нор­мы оптимальной температуры воздуха внутри жилых и общест­венных помещений.

С применением лучистого отопления возникло немало труд­ностей в обеспечении комфортных условий для людей, находя­щихся в помещениях, обогреваемых этим отоплением. Наблюда­лись случаи, когда, казалось бы, при одинаковых условиях обо­грева помещений лучистым отоплением одни люди жаловались на холод, другие — на жару. Многочисленные исследования по­казали, что для человека не безразлично, каким способом ему
передается или отводится от него тепло. Тай, например, оказа­лось, что при лучистом обогреве общие теплопотери человека несколько снижаются в сравнении с теплопотерями при конгек — тивном отоплении. Вместе с тем при изменении способа обогре­ва изменяется и доля теплопотерь лучеиспусканием и конвекци­ей (табл. 37).

Таблица 37

ОСОБЕННОСТИ ОТОПЛЕНИЯ ГОРЕЛКАМИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВЫТЕКАЮЩИЕ ИЗ НИХ ТРЕБОВАНИЯ

" о 5 10 15 20 25 30 35 W Температура стен В °С

Рис. 131. Области рационального применения лучистых и конвек­тивных систем отопления

/ — комфортного состояния; II — кон­вективного отопления; III — лучистого отопления

Доля теплопотерь человеком в зависимости ог способа отоплен";»

Излучением …………………………………………………………….

40

54

Конвекцией ……………………………………………………………..

53

40

Испарением …………………………………………………………….

19

: 0

Итого………………………………

112

114

Теплопотери в ккал/ч

При лучистом отоплении

При конвек­тивном отоплении

Из приведенных данных ВИДНО, что при лучистом отоплении наибольшая часть теплопотерь осуществляется конвекцией, а при конвективном, наоборот, излучением. Таким образом, при лучистом отоплении тепловые ощущения человека будут бо­лее благоприятными, чем при конвективном.

Исследованиями было уста­новлено, что для достижения комфорта при лучистом или конвективном отоплении необ­ходимо обеспечить определен­ное соотношение температур внутреннего воздуха и ограж­дающих конструкций помеще­ния (рис. 131).

Из рисунка видно, что при лучистом отоплении допусти­мая разница между температу­рой внутреннего воздуха и ог­раждающих конструкций мо­жет быть значительно большей, чем при конвективном. Это зна­чит, что при лучистом отопле­нии комфортные условия могут быть обеспечены при более низ­ких температурах внутреннего воздуха, чем при конвективном отоплении при тех же температурах ограждающих конструкций.

Исследования многих гигиенистов и сантехников показыва­ют, что работоспособность человека значительно выше при вды­
хании им воздуха с более (относительно) низкой температурой при одинаковых тепловых ощущениях. Так, например, Берфорд, Крепко и Джилквин пришли к выводу, что при нормальных комнатных условиях целесообразно, чтобы человек дышал воз­духом с температурой лишь несколько выше 10° С, ибо это облег­чает экзотермические реак­ции. Исследования совет­ских гигиенистов также по­казали положительное влия­ние на терморегуляцию и са­мочувствие человека при вдыхании им воздуха срав­нительно низкой температу­ры.

Проведенные И. М. Эр — маном опыты показали, что при вдыхании горячего (50—60° С) воздуха в усло­виях нахождения человека в помещении с внутренней температурой 18° С проис­ходит повышение температу­ры кожи лба, груди и спины и понижение ее на конечно­стях. При длительном вдыхании горячего воздуха повышалась в 2—5 раз активность угольной ангидразы.

Исследования, проведенные институтом Мосгазпроект, также показали, что при обогреве помещений горелками инфракрасного излучения наилучшее самочувствие людей бывает при темпера­туре воздуха 13—13,5° С, т. е. ниже общепринятой 18—19° С.

Весьма существенным фактором в теплоощущениях человека является уровень его физической деятельности. Тепловыделения с увеличением физической нагрузки могут повыситься с 100 до 450 ккал/ч и более. Эти избытки тепловыделений должны быть погашены за счет передачи их окружающей среде: путем кон­векции окружающему воздуху и лучеиспусканием на ограждаю­щие конструкции или окружающие предметы. Наилучшим в этом случае является преобладание теплопотерь за счет кон­векции.

При лучистом отоплении как раз доля теплопотерь конвек­цией и увеличивается. Это достигается, по-видимому, как за счёт повышения температуры кожи, так и за счет увеличения ско­рости движения воздуха в непосредственной близости от тела человека.

Лучистое отопление требует от терморегулирующего аппа­рата человека меньших усилий для приспособляемости.

ОСОБЕННОСТИ ОТОПЛЕНИЯ ГОРЕЛКАМИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВЫТЕКАЮЩИЕ ИЗ НИХ ТРЕБОВАНИЯ

Пцчистое отоп — 1 пение. Радиаторное отопление J_____ ІL.

Температура 8 °С

Рис. 132. Потери тепла теплом чело­века в комфортных условиях

І — полные потерн в зависимости от тем­пературы окружения; 2—потерн при лучи­стом отоплении; 3 — потери при конвектив­ном отоплении

На рис. 132 кривой 1 представлены общие теплопотери нор­мально одетым человеком (включая и испарение) в зависимо­
сти от температуры окружающей среды в условиях самоприспо­собляемости; кривой 2—потери тепла человека при лучистом отоплении, а кривой 3—те же потери, но при конвективном ото­плении. Из рисунка видно, что кривая 2 ближе к кривой 1, т. е. условия теплопотерь при лучистом отоплении более легкие (бли­же к автотерморегуляции), чем при конвективном.

ОСОБЕННОСТИ ОТОПЛЕНИЯ ГОРЕЛКАМИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВЫТЕКАЮЩИЕ ИЗ НИХ ТРЕБОВАНИЯ

На рис. 133 показано распределение между излучением и конвекцией тепла, теряемого человеком при его поверхностной

Рис. 133. Распределение полного тепла между излучением и кон­векцией, теряемого телом человека при его поверхностной температу­ре 24,5° С

І — потеря тепла конвекцией; 2 — сум­марная потеря тепла конвекцией и из­лучением при лучистом отоплении; 3 — то же, при конвективном отоплении

Температуре (одежды) 24,5° С в условиях разных температур окружающей среды.

Из рисунка видно, что если человек теряет 80 ккал/ч, то для комфортных условий его существования при лучистом отопле­нии необходимо поддерживать температуру внутреннего возду­ха 19° С, а при конвективном—20,7° С. Из этого следует, что в данном случае будет уменьшена потеря тепла телом человека за счет конвекции, что с точки зрения физиологии считается ненормальным явлением.

При обычной температуре помещений 15—20° С можно счи­тать, что теплопотери влаговыделением не имеют большого зна­чения, так как они составляют незначительную величину (око­ло 20 ккал/ч) и при этой температуре остаются почти постоян­ными. Леконт даже считает, что влаговыделение имеет значение лишь после достижения окружающей средой температуры в 30°, поскольку резкое возрастание влаговыделения наступает толь­ко после этой температуры.

Следующим фактором, влияющим на комфортные условия человека, является постоянство температуры окружающего воз­духа по высоте помещения. По существующим нормам макси­мально допустимая разница в температурах воздуха по высоте помещения (от пола до потолка) не должна превышать 3,5°.

Как показывают исследования, лучистое отопление по срав­нению с конвективным дает более равномерную температуру по высоте помещения. На рис. 134 показаны кривые колебания температур воздуха по высоте одного и того же помещения при лучистом и конвективном отоплении. Из рисунка видно, что при конвективном отоплении, во-первых, температура пола и потол­
ка ниже температуры внутреннего воздуха вблизи них; во-вто­рых, разность температур воздуха у пола и потолка значитель­но больше (—2°), чем при лучистом отопленииГ). Это со­здает более сильные токи воздуха при конвективном отоплении, осо­бенно вблизи радиаторов, чем при лучистом. Поскольку при конвектив­ном отоплении требуется поддержи­вать более высокую температуру внутреннего воздуха, чем при лучи­стом, то создаются неприятные токи воздухом вблизи окон и дверей. На рис. 135 показаны колебания темпе­ратуры воздуха при лучистом и кон­вективном отоплении в зависимости от расстояния точек замера до ок­на. Из рисунка видно, что при кон­вективном отоплении температура воздуха понижается с удалением от окна на расстоянии до 50 см. Раз­ность температуры на этом расстоя­нии достигает 4° С. Замеры произво­дились при одинарном остеклении и наружной температуре 2° С.

Было установлено, что поверхностная температура окон при лучистом отоплении на 3,5° С ниже, чем при конвективном.

Из всех факторов, влияющих на комфорт­ные условия, при лучи­стом отоплении все же наиболее важным сле­дует считать плотность (дозу) облучения чело­века и спектральный состав этого облуче­ния.

16 18 20 П 24 2S

ОСОБЕННОСТИ ОТОПЛЕНИЯ ГОРЕЛКАМИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВЫТЕКАЮЩИЕ ИЗ НИХ ТРЕБОВАНИЯ

Рис. 134. Колебание темпе­ратуры воздуха по высоте помещения при лучистом и конвективном отоплении

/ — лучистое потолочное отопле­ние; 2— конвективное (радиатор­ное) отопление

К сожалению, име­ющиеся в этом вопросе исследования еще не дйют полной и ясной картины воздействия на человека инфра­красного излучения в особенности излучателями, занимающими среднее положение между «темными» (до 700—750° С) и «светлыми» (свыше 2500° С), к которым относятся газовые горелки инфракрасного излучения. В опубликованных же данных различных исследова­ний и авторов нередко имеется ряд противоречий и неясностей. "Иногда закономерности, относящиеся к световому или близкому

К нему коротковолновому инфракрасному излучению, механиче­ски распространяют на длинноволновое излучение, чем вносят путаницу в вопросы использования инфракрасного излучения для тех или иных целей, и в частности, для отопления. Здесь мы не претендуем на всеобъемлющее рассмотрение указанных вопро­сов и дачу исчерпывающих рекомендаций, а лишь по­пытаемся рассмотреть неко­торые из них.

Строительные нормы и правила Госстроя СССР (СНиП ІІ-Г.7-62) устанав­ливают минимальную дозу облучения людей на рабо­чих местах до 150 ккал/м2 • ч (0,25 кал/см2 ■ мин) бёз про­ведения каких-либо допол­нительных мероприятий по обеспечению комфорта.

Проф. Г. X. Шахбазян установил, что при темпера­туре воздуха 10°С тепловое самочувствие человека бу­дет нормальным, если облу­чать одну треть его поверх­ности лучистым теплом в 0,5 кал/см2 • мин. Получение человеком дополнительного тепла извне в виде лучистой энергии около 3 кал/мин да­ет примерно тот же эффект, что и увеличение тепловыделений самим человеком с 1,5 (покой) до 4,3 кал/мин (средняя работа).

М. С. Горомосов и Н. А. Ципер, исследуя гигиенические свойства панельного отопления в жилых зданиях, указывают на максимально допустимую дозу облучения в 1 кал/см2 ■ ч при температуре окружающего воздуха 18—20° С.

Здесь необходимо отметить, что хотя по приводимому этими авторами графику излучения панели в зависимости от расстоя­ния между ней и человеком (рис. 136) при расстоянии меньше 1,5 м от панели на человека падает более 4 кал/см2’Ч лучистой энергии (при температуре поверхности панели 45° С), тем не менее авторы рекомендуют применение панелей с температурой поверхности до 45° С, т. е. допускают дозу облучения, более чем в 4 раза превышающую первоначально ими указанную.

Некоторые авторы и нормативные источники устанавливают дозу облучения на единицу площади пола отапливаемого поме­щения.

Анализ этих данных показывает, что в рекомендуемых вели­чинах доз облучения, даже для одних и тех же помещений, име­ются большие расхождения (в 5—30 раз), причем в подавляю­щем большинстве эти дозы облучения по-существу не обосно­вываются никакими соображениями.

Авторы настоящей книги совместно с лабораторией исполь­зования газа института ВНИИГАЗ и органами санитарного надзора провели исследования и испытания систем лучистого отопления с горелками инфракрасного излучения в зданиях об­щественного питания (кафе, закусочные и т. п.) легкого типа и установили, что при облучении в 40—50 ккал/м2-ч посетители и обслуживающий персонал кафе (закусочных) чувствовали себя наилучшим образом. Исходя из этого мы’ рекомендуем при температуре внутреннего воздуха 13—15° С и ограждающих конструкций (остекление) 5—9° С в подобных помещениях уста­навливать дозу облучения на уровне 1,6—1,7 м от пола (уровень стоящего человека) в пределах 40—50 ккал/м2-ч.

Конечно, эти дозы облучения не могут считаться неизменны­ми и тем более не могут быть механически распространены на другие теплотехнические условия помещений и физиологичес­кие условия существования людей. Нужно помнить, что тело человека, как и любое физическое тело, подчиняется законам физики и, в частности, закону теплопередачи. Если человека окружают конструкции или предметы, имеющие температуру выше температуры одежды человека, человек воспринимает от них излучение и, следовательно, нагревается. В случаях же, ког­да температура окружающих конструкций (предметов) ниже температуры одежды человека, он сам излучает энергию на эти конструкции (предметы), т. е. теряет тепло.

Летавет сообщает, что при расположении вблизи человека экрана с температурой 5° С, несмотря на заполнение промежут­ка между экраном и человеком теплым воздухом, исключающим конвективную теплопотерю человеком, происходило понижение температуры кожи на 4°, а подкожной ткани —на 2,5°.

Ощущение

0,0015 0,0002 0,00005 0,000015

По данным Шахбазяна, доза облучения в 0,5 кал/см2 • мин Для лиц, не выполняющих тяжелую физическую работу, позво­ляет снизить зону комфорта на 5—6° С, а в 1 кал/см2 • мин — на

6—8° С.

Таблица 38

Восприятие инфракрасных лучей кожей человека

Облученность в ккал/см’-ман

Ощущение боли

Горячо, жжет, напряжение лица Ощущение тепла

После некоторого действия легкое ощущение

Тепла

3. Дене приводит следующие данные о восприятии инфра­красных лучей кожей человека (табл. 38).

Таким образом, величина дозы облучения имеет весьма важ­ное значение в обеспечении комфорта человека. В одних случа­ях облучение будет полезным, в других (при превышении до­зы) — вредным и даже опасным, так как может вызвать пере­грев организма (тепловой удар).

Как установлено исследованиями гигиенистов, в вопросе комфорта при инфракрасном облучении немаловажную роль имеют скорость движения и влажность воздуха, который окру­жает человек.

Так, например, если в относительно неподвижном воздухе комфортные условия находятся в интервале температур Ї6— 24° С, то при движении воздуха этот интервал может быть рас­ширен до 16—33° С.

Картман установил следующую зависимость между облучен­ностью (дозой облучения), температурой окружающего воздуха и скоростью его движения (табл. 39).

Таблица 39

Зависимость между дозой облучения, температурой окружающего воздуха и скоростью его движения

Облученность (доза) в кал/см?-мин

Температура движущегося воздуха в °С

Скорость движения воздуха в м/сек

0,5—1

23

0,5

1,0—1,5

22

1,5

1,5—2

20

1,5

2,0—2,5

20

2

2,5—3

18

1,5

3,0—3,5

18

2

3,5—4

16

2

Одновременно с этим было выявлено, что ухудшение тепло — ощущений и повышение влажности воздуха под одеждой на­блюдалось при температуре окружающего воздуха 22° С й от­носительной влажности 75%, а также при температуре 30° С и относительной влажности 65% (скорость движения воздуха 12 м/сек). Наиболее приемлемой в этих случаях оказалась влажность 40—50%.

Помимо количественной характеристики облучения человека при лучистом отоплении существенное значение имеет и качест­венная (спектральная) характеристика этого облучения.

Многими исследователями установлено, что кожа человека в некоторой части инфракрасной области спектра весьма при­ближается по излучению, а следовательно, и по поглощению к черному телу при той же температуре.

!

З I

( На рис. 137 показана отражательная способность человечес-

I кой кожи. Как видно из рисунка, максимальная отражательная

I способность кожи лежит в области коротковолновых (видимых)

J лучей, т. е. в области красных лучей, где находится максимум

J солнечного излучения.

‘ Таким образом, сама природа защищает человека от вредно­

Го влияния солнечного излучения. В области инфракрасного из­лучения, особенно в средней и длинноволновой его час­ти, отражательная способ­ность кожи минимальна и находится в пределах 5— 4%.

Для лучшего уяснения вопроса воздействия инфра­красного излучения на кожу человека и возникающих в связи с этим реакций отме­тим, что в элементарном представлении кожа состоит из эпидермиса (верхний по* Кров), состоящего из отмер­ших и живых клеток, кориу — и подкожной жировой ткани. Эпидермис и кориум составляют общую толщину приблизитель­но 1—1,4 мм, а подкожная ткань — до 3 мм и более в зависи­мости от упитанности и участка тела. К зародышевому слою эпидермиса подходят сосуды, подводящие питательные вещества и некоторые нервные окончания, а также безмякотные волокна, тесно связанные с эпителиальными клетками. Малейшее повреж­дение этих клеток приводит к нервному раздражению, вызываю­щему боль. В общем упрощенном виде можно сказать, что кожа с помощью нервной системы, связанной с ней и вызывающей ощущения тепла, может включить в действие все средства тер­морегулирования организма. При соответствующем сигнале по­ры кожи сужаются или расширяются, потовые железы начинают действовать и прежде всего начинается более интенсивное дви­жение крови в тех тканях, в которых температура становится выше нормы. Циркулирующая кровь отнимает тепло от тканей и тем восстанавливает нормальную температуру, а следователь­но, и необходимую жизнедеятельность организма.

ОСОБЕННОСТИ ОТОПЛЕНИЯ ГОРЕЛКАМИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВЫТЕКАЮЩИЕ ИЗ НИХ ТРЕБОВАНИЯ

Рис. 137. Отражательная способность Человеческой кожи

Ма (соединительная часть кожи

На рис. 138 показана прозрачность кожи и тканей тела чело­века в зависимости от длины волны облучения. Из рисунка яс­но, что, во-первых, прозрачность зависит от толщины кожи (ткани); во-вторых, максимум прозрачности лежит в коротко­волновой (световой) и граничащей с ней области; в-третьих, для лучей с длиной волны более 2 мк кожа практически уже непрозрачна. ,

По данным М. Дернбере, инфракрасные лучи с длиной вол­ны от 0,76 до 1,5 мк проникают в глубь ткани; от 1,5 до 5 мк Поглощаются эпидермисом и соединительно-тканевым слоем ко­жи, а лучи длинной волны более 5 мк поглощаются роговым слоем.

ОСОБЕННОСТИ ОТОПЛЕНИЯ ГОРЕЛКАМИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВЫТЕКАЮЩИЕ ИЗ НИХ ТРЕБОВАНИЯ

Рис. 138. Прозрачность кожи и тканей человека

1 — эпидермис; 2 — кожа; 3 — ткань щеки; 4 — сухой эпидермис; 5 — влажный эпидермис: 6 — эпидермис; 7 — кожа

ОСОБЕННОСТИ ОТОПЛЕНИЯ ГОРЕЛКАМИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВЫТЕКАЮЩИЕ ИЗ НИХ ТРЕБОВАНИЯ

Рис. 139. Поглощение световых и инфракрасных лучей в коже че­ловека

По данным Бахема и Бомана (рис. 139), 56% инфракрасно­го излучения с длиной волны в 1,4 мк очень легко поглощается верхним слоем (эпидермисом) кожи. Как видим, между первы­ми и вторыми данными имеются значительные противоречия.

Как видно из рис. 140 (кривая 1), прозрачность эпидермиса при излучении примерно до 2,2 мк почти лежит на уровне максиму­ма (70—72%).

Нагрев кожи происходит неравномерно и зависит от длины волны облучения (см. рис. 140). Излучение с более короткими волнами проникает на большую глубину, но нагревает ткань меньше, чем излучение той же интенсивности, но с более длин­ной волной. К тому же длинноволновое излучение поглощаясь

ОСОБЕННОСТИ ОТОПЛЕНИЯ ГОРЕЛКАМИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВЫТЕКАЮЩИЕ ИЗ НИХ ТРЕБОВАНИЯ

Рис. 141. Повышение тем­пературы кожи под влия­нием излучения одиой и той же иитеисивиости

ОСОБЕННОСТИ ОТОПЛЕНИЯ ГОРЕЛКАМИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВЫТЕКАЮЩИЕ ИЗ НИХ ТРЕБОВАНИЯ

Из к

41 40 39 38

О 7 4 6 8 10 12 14 Глубина S Мм

Рис. 140. Действие облу­чения продолжитель­ностью 6 мин иа ткаии человека

Чо Ql

А: о

V;

Є

0

1

О

0 15 30 45 60 Продолжительность нагре­ва в сек

I I___ I I

/ — 1,74 кал! мин, *<3 мк; 2— 1,79 Калімин, X >3 мк

/ — дальние инфракрасные волиы; 2 — ближние инфра­красные волиы; 3 — видимые волиы


Поверхностным слоем кожи нагревает ее значительно сильнее, чем коротковолновое излучение.

На рис. 141 показано повышение температуры кожи челове­ка под действием облучения одной и той же интенсивности, но с различной длиной волны. Здесь также хорошо видно более сильное тепловое воздействие на кожу длинноволнового излу­чения по сравнению с коротковолновым. Этим хорошо объясня­ется то, что человек легче переносит одну и туже дозу облучения от солнца, чем от тел, нагретых до температуры ниже 1200° С.

В ясный летний день (в полдень) на 40° северной широты полная энергия солнечного излучения составляет примерно 920 ккал/м2 -ч, из которой около 52,4% приходится на инфра­красные излучения, т. е. 481 ккал/м2-ч. Однако, учитывая, что значительную часть этой энергии (более 2/з) составляет корот­коволновое излучение (Х=1,7-М,1 мк), которое сравнительно еще хорошо отражается кожей человека, а поглощается более глубокими тканями, не нагревая их сильно, то: во-первых, доза облучения значительно сократится; во-вторых, кожа сильно не
перегреется и, следовательно, человек не ощутит чрезмерного нагрева, как это было бы при облучении его той же дозой лу­чистой энергии, но от нагретого предмета с температурой не­сколько ниже 1200° С. Здесь следует учитывать еще и положи­тельное влияние потоков наружного воздуха (ветра), которое имеется на улице в солнечный день.

Конечно, этот пример мы привели лишь для сравнения, ибо для жителя более северных широт такое облучение может быть и невыносимым. Проф. Н. Н. Калитин отмечает, что при одном и том же напряжении падающей лучистой энергии солнечные лучи дают ощущение меньшего тепла, чем лучи, испускаемые угольными лампами или другими низкотемпературными источ­никами излучения при приблизительно равных прочих условиях.

Хилл, кроме того, указывает, что лучи с длиной волны боль­ше 2—3 мк вызывают стеснение дыхания и явления плохого самочувствия. В связи с этим Леконт даже рекомендует для из­лучателей с электроспиралями применять фильтры, поглощаю­щие лучи с этими длинами волн.

Борхерт и Юбиц приводят следующие рекомендации Хеншке по допустимой плотности (дозе) облучения при излучении с раз­личной спектральной характеристикой (табл. 40).

Таблица 40

Допустимая доза облучения при излучении с различной спектральной

Характеристикой

Область спектра1 в мк

Максимально допустимая плотность облучения2 в кал/см? сек

Поглощенное излучение3 в кАл-сиС/сек

0,7—8

1,15

1,08

0,7—3

1,62

1,49

0,3—3,5

1,71

1,54

0,6—1,3

3,17

2,38

1 Указаииые значения представляют спектральные области, в которых плотность излучения понижена примерно иа 5% максимальной.

2 Под максимально допустимой плотностью облучения понимается пре­дельная плотность облучения, которую организм может переносить произ­вольно долго.

3 Рассчитано исходя из плотности облучения и потерь иа отражение при различных длинах воли.

Здесь интересно сравнить все приведенные данные по спек­тральному воздействию на организм человека лучистой энергии с данными по спектральным характеристикам, применяемых газовых горелок инфракрасного излучения (см. рис. 22, 23, 24).

Горелки с керамическими насадками типа Гипрониигаз име­ют максимум излучения в интервале 2—2,15, а с керамико-ме — таллическим—1,5—2 мк, т. е. в интервале практического по­глощения кожей человека тепловых лучей (максимальный на­грев) .

Однако при обогреве помещений такими горелками может возникнуть превышение допустимой дозы облучения, что отри­цательно скажется на самочувствии находящихся в помещении людей.

— Реакция кожи на облучение не одинакова для различных участков тела человека, поэтому и температура этих участков не одинакова.

М. Е. Маршак, например, установил, что даже на двух участ­ках кожи, лежащих рядом, температура их различна. Если (в его опытах) на щеке температура была равна 34,55° С, то на лбу она составляла 34,8° С; если на лопатке температура была 33,3° С, то на спине (несколько ниже лопатки) —34,7° С и т. д. Выявлена общая тенденция к снижению температуры по на­правлению от головы к ногам в пределах от 34,8 (на лбу) до 31,5°С (на ступне)—29°С (на подошве). На уровне головы была наивысшая температура. И хотя Маршак не указывает, при каком виде обогрева (отопления) он проводил свои экспе­рименты (надо полагать, что при конвективном), все же это подтверждает мнение, что голова человека наиболее чувстви­тельна к облучению, особенно при расположении излучающих устройств в верхней части помещения, и совпадает с нашими выводами, основанными на результатах проведенных исследо­ваний.

Одновременно с этим Маршак считает неправильными реко­мендации некоторых авторов измерять температуру кожи на лбу, щеке, между пальцами руки или на груди, так как кожа щеки, лба и кистей рук имеет нестабильную температуру.

Маршак считает, что для выявления степени комфортности следует производить замеры температуры кожи не на открытых, а на покрытых одеждой частях тела. Он рекомендует измерять температуру кожи на туловище (на передней поверхности гру­ди) исходя из того, что грудь и спина сравнительно с другими частями тела имеют наибольшую поверхность и, следовательно, являются главным источником теплопотери с поверхности тела.

На наш взгляд, это наиболее правильная с физиологической точки зрения методика определения комфортных условий для человека. Жизненный опыт показывает, что при обогреве туло­вища, особенно спины и ног, человек хорошо себя чувствует даже при относительно низких температурах воздуха. Поэтому при выполнении отопления помещения важно обеспечить мини­мальную разницу между температурой окружающей среды на уровне головы и температурой на уровне ступни или аналогично "между температурой тела человека в верхней части (голова, туловище) и на нижних конечностях. Миссенар, например, счи­тает разницу между результирующей температурой на уровне головы и ступни для людей, находящихся как в сидячем, так и в стоячем положении, критерием в определении комфорта.

Рассматривая физиологическое действие инфракрасного из­лучения на человека, необходимо отметить действие инфракрас­ного излучения на органы зрения человека.

Для органов зрения инфракрасные лучи, особенно в интер­вале волн длиной 0,7—15 мк, представляют опасность. Продол­жительное и достаточно сильное действие инфракрасного излу­чения может привести к серьезному повреждению глаз, вслед­ствие того что они не имеют природной защиты от этого излучения. Исследования Ленгранда показали, что излучения с длиной волны 1 —1,9 мк особенно сильно нагревают хрусталик и водянистую часть глаза. Это вызывает ряд заболеваний и прежде всего так называемую светобоязнь, т. е. чрезвычайно высокую чувствительность глаз к свету, с болезненным ощуще­нием.

Поэтому люди, профессия которых связана с длительным наблюдением за излучающей поверхностью горелок инфракрас­ного излучения, например при термической обработке материа­лов, деталей, изделий и т. д., должны пользоваться очками с соответствующими фильтрами, а при необходимости длительно­го нахождения вблизи горелок — защитными экранами из по­лированного алюминия.

Ваш отзыв

Рубрика: ГАЗОВЫЕ ГОРЕЛКИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *