Теория бань

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/м².

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 ρС_ρХλ. 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/м³, С_ρ 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=Т₀ехр (-аt/Я²), где а=λ/ρС_ρ — 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.