Инфракрасное излучение

        Не секрет, что солнце является самым большим и естественным излучателем инфракрасной радиации. Ведь его ультрафиолетовые, инфракрасные, а также видимые световые лучи. Они представляют собой некоторые разновидности электромагнитного излучения. Однако в целом, электромагнитное излучение включает в себя: ренгеновские лучи, гамма-лучи, ультрафиолетовый спектр, инфракрасный спектр, и конечно, радиоволны.

Но особая уникальность систем инфракрасного прогревания, прежде всего, заключается именно в использовании инфракрасного теплового излучения, потому как оно глубоко проникает в ткани человека.

 

        Поэтому любая инфракрасная сауна обязательно использует инфракрасное излучение, по той причине, что оно представляет собой электромагнитные колебания (их диапазон от 0,7 до 400 мкм). Тем не менее, не стоит путать данный вид излучения с тем же ульрафиолетовым или уж тем более, с микроволновым излучением. Потому как инфракрасное излучение относится к тепловому излучению, которое генерируют (в той или другой степени) абсолютно все нагретые тела. Такие, как: песок на пляже, солнце и т. д. Хотя еще до появления инфракрасных саун, человек начал активно использовать инфракрасные волны различной длины, во многих бытовых агрегатах. Так, что не лишним будет напомнить, что самые простейшие искусственные излучатели света инфракрасного диапазона являются всего лишь обыкновенными бытовыми лампами накаливания.

 

 

Первый – ближний от 0,74 до 1,4 мкм (от видимого света).

Второй – средний от 1,4 до 5мкм.

Третий – дальний от 5 до 400 мкм.

 

       Помимо этого, их еще называют (ИК-А) - короткими, и (ИК-В) - средними, а также (ИК-С) – длинными волнами. Однако самые длинные волны длинноволнового диапазона (в среднем от 15 до 40 мкм), зачастую применяют в бытовых инфракрасных обогревателях. Например: УФО. Он одинаково подходит, как для обогрева в доме, так и на улице. Но в следующем, за инфракрасным радиоволновом спектре, (то есть СВЧ) находятся волны, которые используются в микроволновых печах.

 

        Далее, инфракрасное излучение - это фактор окружающей среды, который оказывает беспрерывное действие на человека. Ведь наше тело не только постоянно излучает, но еще и поглощает инфракрасные лучи. А в свою очередь, любой нагретый объект обязательно выделяет инфракрасные волны. К слову, на этом-то и основано действие многих устройств. К примеру, приборы ночного видения, телескопы, инфракрасные микроскопы, ну, и конечно инфракрасные излучатели.

 

 

 1. Это радиоволны, а именно: g* > 0,01 см.

2. Это инфракрасные лучи, а именно: g=0,74-400 мкм** (740-4000нм***).

3. Это свет, видимый человеческим (или любым другим) глазом, а именно: g=0,4-0,74 мкм.

4. Это ульрафиолет. А именно: g=0,01-0,4-мкм.
5. Это рентгеновское излучение, а именно: g=0,01-0,000001 мкм;

6. Это гамма-лучи, а именно: g < 0,001 нм***.

Ссылка: где* - g – это длина волны электромагнитного излучения.
** - Это мкм, то есть микрометр.
И *** это, - нм, то есть – нанометр.

         

          Как правило, тело человека излучает нфракрасные волны. Их длина от 9,4 и до 9,8 мкм. Основываясь на многих исследованиях, становится понятно, что элетромагнитные колебания, именно в диапазоне длин волн от 5 до 15 мкм, хорошо и наиболее глубоко прогревают человеческое тело и считаются абсолютно безопасными для него. Потому-то их и называют"VITAL RAYS" (Что означает - ЛУЧИ ЖИЗНИ), либо дальний инфракрасный диапазон, имеющий название (Far Infrared). И это излучение поглощается человеком до 93%. А ведь инфракрасные сауны как, раз таки, и излучают эти волны.

 

         Основными преемниками излучения являются два органа нашего тела: это глаза и кожа. Так сочетание вышеперечисленных факторов, может оказывать на эти органы, как благоприятное, так и неблагоприятное воздействие, и зависит это:

 

          а) от длины волн выделяемых излучателем. Что касается инфракрасной радиации, то она оказывает положительное действие на весь организм, в том случае, если длина ее волны не будет превышать длину волны, которая выделяется самим человеком. Инфракрасные волны, излучаемые человеком, находятся в диапазоне от 2,5 до 25 мкм, с пиком своего излучения от 9,3 до 9,4 мкм,

 

         б) от интенсивности данного излучения. При оказывании воздействия потоков энергии, интенсивность которых составляет от 70 до 100 Вт/м2, тогда в организме человека повышается уровень активности биохимических процессов. Это приводит к улучшению его общего состояния,

 

         в) от времени воздействия. Потому как в инфракрасной кабине рекомендованная длительность сеанса, составляет от 20 до 30 минут. Однако благодаря 20 - 30 минутному пребыванию в инфракрасной кабине, человек:

 

- нормализует работу своего сердца, улучшает интенсивность кровообращения,

- способствует метаболизму и хорошему обмену веществ,

- очищает и разглаживает кожу,

- приобретает ощущение легкости и раслабленности,  

- снимает мышечное напряжение,

- избавляется от целлюлита, и получает отличное дополнение для своей программы похудения (если таковая есть),

 

         г) от величины площади облучения. Ведь огромное значение для получения, как позитивного терапевтического, так и обще-оздоровительного эффекта, в инфракрасной сауне, напрямую зависит от того, какова будет удаленность человека от источника его излучения, от угла излучения и от самой облучаемой площади,

 

         д) от способности и возможности человека без вреда для себя переносить инфракрасную радиацию. А именно: во время приема некоторых видов лекарственных препаратов, и при некоторых заболеваниях не рекомендуются сеансы в инфракрасной сауне.

 

 

          Еще с древних времен в оздоровительных целях использовали эффект испарения пота с поверхности кожи. Ведь именно он способствует поддержанию постоянной температуры тела. Поэтому прогрев человеческого тела, будь то в бане или сауне активизирует биохимические процессы, выводит из организма минеральные соли, повышает тонус тканей и многих других продуктов обмена веществ. Потому, перед посещением инфракрасной сауны, в отличие от русской бани или финской сауны, необходимо обязательно обтереть тело насухо. Это делается для того, чтобы капли воды не мешали прохождению инфракрасных лучей. Всего процедура (как уже говорилось ранее) должна занимать не более получаса, после этого следует принять душ и отдохнуть около 30 - 40 минут.

 

 

         Прежде всего, это способ передачи тепла. Потому как в обычной, традиционной сауне, тепло исходящее от источника (то есть раскаленных камней), как правило, передается через нагретый воздух, а потому не очень глубоко проникает в тело. Но в отличие от традиционной, инфракрасное излучение гораздо глубже проникает и тем самым намного лучше прогревает человеческое тело. Кроме этого, многие зарубежные специалисты утверждают, что если сравнивать традиционную баню или сауну, то именно инфракрасное излучение, помогает выделению пота, который по своему составу считается более насыщенным. Так, если находиться в обычной сауне или бане, где эпителий нагревается (от 3 до 5 мм от поверхности тела), то из организма человека при потоотделении выходит около 90% воды, в среднем около 10% минеральных веществ, в отличие от инфракрасной сауны. Потому как в инфракрасной сауне, человек теряет 80% воды и всего 20% минеральных веществ. Это происходит, потому что в обычных, (традиционных) банях или саунах тепло передается только через воздух, а также кожные рецепторы, которые практически моментально посылают сообщение о необходимости начать теплоотдачу (иными словами: начать выделять пот), чтобы избежать перегрева тела. Что же касается инфракрасных кабин, то в них тепло проникает внутрь тела и при этом аккуратно минует кожные рецепторы. Далее внутри тела инфракрасное тепло постепенно активизирует биохимические процессы, повышает температуру человеческого тела до 38 градусов, ускоряет кровообращение, а также имитирует естественную реакцию организма на инфекцию, за счет чего и вызывает потоотделение. Поэтому даже тем людям, которые очень уверены в своем здоровье, после посещения инфракрасной сауны, все-таки не стоит выбегать на улицу, или спешить на работу.

 

          Но самое главное, о чем говорят сотрудники института медицины труда:  человеку гораздо легче заметить перегрев своего тела, когда температура будет передаваться через воздух. Хотя каждый из нас когда-то пробовал высидеть в финской сауне или русской парильне, а, следовательно, мы знаем предел своих возможностей. Безусловно, время сеанса в инфракрасной сауне, рассчитывается на слабого человека, тем не менее, никто на сто процентов не знает запаса собственной “прочности”, для посещения таких сеансов. Поэтому не стоит сидеть в инфракрасной сауне больше указанного срока.

 

 

         Используемое в инфракрасных саунах, действие нагревательного элемента, прежде всего, основывается на простом явлении – излучении (то есть эмиссии) инфракрасной энергии от нагретой поверхности. Поэтому согласно законам физики, данный спектр излучения твердого тела абсолютно непрерывен, а максимум этого излучения определяется с помощью закона Вина. Так, согласно этому закону, точка максимума, а именно длина волны напрямую зависит от температуры тела, а сама интенсивность излучения (то есть коэффициент эмиссии) зависим от применяемого материала.

 

          Человеческое тело излучает инфракрасные волны. Их длина 9,8 мкм, так что волны именно этой длины волны больше всего подходят человеку. Одновременно с этим горячие нагревательные элементы, гораздо интенсивней выделяют тепло, чем само человеческое тело, а также с максимумом в сторону более коротких волн. В инфракрасных саунах большая часть теплового излучения от нагревательных элементов, имеет диапазон от 3 до 12 мкм. Это зависит от температуры используемых элементов.

 

          Инфракрасный нагреватель имеет конструкцию, представляющую собой алюминиевый либо металлический корпус (отражатель), в который и помещается нагревательный элемент. Чтобы защитить отражатели от соприкосновений к ним сверху, их закрывают защитной решеткой. Но, возникает вопрос, что такое нагревательный элемент?

Это трубка, внутри нее как раз таки и расположена спираль. В основном, в качестве трубки нагревательного элемента используют либо керамическую, либо металлическую трубку. Далее, под действием электрического тока разогревается спираль до температуры от 450 до 600 градусов – что зависит от материала, из которой сделана эта трубка. Инфракрасная энергия хорошо нагретой спирали разогревает трубку излучателя. После ее поверхность начинает излучать поток инфракрасной энергии, который действует, как своеобразный фильтр.

 

         В инфракрасных саунах первыми используемыми элементами были те, которые изготавливали из стали. Но для них, характерна довольно низкая эффективность (средний коэффициент эмиссии находится в пределах 55 – 60 %) поэтому для достижения нужного потока инфракрасной энергии их разогревают до температуры в 1,5 раза выше, чем инколоевые или керамические (700 – 800 градусов), а это значит, что инфракрасное излучение переходит в область так называемого видимого света. Поэтому для изготовления данных нагревательных элементов, используются те же материалы, что и для производства электропечей, а вот для обычных саун, используют нержавеющую сталь.

 

          Инколоевые излучатели к наиболее оптимальным излучателям. Прежде всего, за счет их физиологических параметров для человеческого тела, а также, их теплотехнических особенностей.

         Что значит сплав инколой?

         Это сплав хрома, никеля и железа. Главное преимущество данного сплава это его высокая устойчивость к коррозии. Поэтому чтобы предотвратить короткое замыкание витков спирали, внутреннюю полость элемента заполняют диэлектриком. Коэффициент эмиссии данных излучателей в среднем составляет около 98%. В результате чего максимальное количество тепла распространяется в виде инфракрасного излучения. Данные элементы имеют высокую инерцию, плюс, они равномерно поддерживают температуру поверхности, и свой спектр теплового излучения. Инколоевый эмиттер (или излучатель) мощность которого 500 Вт излучает в диапазоне от 5 до 10 микрометров. Это позволяет достичь максимально хорошего терапевтического эффекта. Благодаря длинноволновому инфракрасному излучению происходит щадящее, приятное согревание всего человеческого организма.

А вот другим улучшением, которое обеспечивает безопасность инфракрасной кабины, считается то, что U-образные нагреватели, даже при работе в условиях повышенной влажности, абсолютно свободны от электрической утечки. А ведь это один из наиболее самых важных факторов относительно инфракрасных кабин.

    

 

1. Это толщина нихромовой спирали, которая в 7 раз больше, чем у излучателей других типов. Она-то и позволяет избежать межвитковых замыканий. Это дает возможность отказаться от засыпки дополнительного диэлектрика.

 

2. Во время производства герметично запечатывается с обоих концов трубка нагревательного элемента, благодаря чему, спираль находится во время работы в безкислородной среде. Из-за этого исключается возможность появления и прохождения окислительных реакций, которые разрушают саму спираль.

 

3. В отличие, от изготовленных из оцинкованного либо хромированного железа, эти отражатели сделаны из экологически безопасного оксидированного алюминия, имеющего коэффициент отражения в ИК (диапазон – 99%).   

    

4. Благодаря тому, что угол раскрытия отражателей составляет около 120 градусов, это обеспечивает наиболее равномерный прогрев пространства данной кабины.

 

          В этом случае, все конструкторские решения позволили при одной и той же электрической мощности, существенно повысить поток инфракрасной энергии, что и у других типов излучателей. Тем не менее, этот поток энергии может быть избыточен для определенных групп людей. Например, женщины, или дети. Поэтому применяемая система управления, (подразумевается пульт) дает возможность подобрать индивидуальный режим для каждого человека и тем самым скорректировать под себя данную энергию.

 

          По конструкции нагреватели выпускаются трех видов. Первые – фронтальные (то есть под ноги), вторые – спинные и третьи – угловые. К примеру, фронтальные и спинные нагреватели предназначаются для (врезки) установки в стенки кабины. Они имеют угол раскрытия – 120 градусов. А вот угловые нагреватели просто устанавливаются в угол кабины. Они имеют угол раскрытия – 90 градусов, что дает уникальную возможность избежать перегрева стенок самой кабины.

 

    Инколоевый излучатель. Производство Германия. Его технические характеристики:

 

а) инколоевый нагреватель, имеющий эллипсовидное поперечное сечение,

б) рефлектор, который сделан из отполированного до зеркального блеска алюминия. Он выгнут ввиде сот (это уникальнейшая разработка компании производителя, а именно: “эффект тысячи зеркал”), обеспечивающий сто процентное отражение инфракрасных лучей,

в) наружная сетка черного или красного цвета, имеющая защитное напыление,

г) два варианта установки. Первый – угловой (90 градусов), второй – настенный. Глубина настенной установки составляет 120 мм,

д) это подключение. 220 Вт, 50 Гц,

е) плюс мощность или 350 Вт, или 500 Вт,

ж) как правило, устанавливаются на расстоянии до обогреваемого объекта, в среднем: от 30 см, или от 45 см, максимум – 60 см. Однако при расстоянии меньше 45 см, необходимо использовать излучатели, мощность которых не превышает 350 Вт.

 

 

          Нагревательные инфракрасные элементы считаются главной основой инфракрасной сауны. Это во многом определят ее эксплутационные характеристики. Поэтому в зависимости от типа применяемого материала, а также технологии его изготовления, инфракрасный нагреватель будет иметь определенный спектр излучения, и его характеристика очень важна, потому как в конечном итоге именно она и определяет само качество инфракрасного поля, которое создается в кабине.

 

          На сегодняшний день, рынок Украины предлагает 6 основных типов инфракрасных нагревателей: кварцевое стекло, металлические нагреватели, керамические (еще старого образца). А также: керамические нагреватели (нового образца, конструкция 2010 года), пленочные инколоевые, щитовые (нанокарбоновые либо карбоновые) и инфракрасная фольга.  

 

 

 

             

           При излучении человеческого тела (36,6 градусов – 9,34 мкм), щитовые при 80 градусах – 8,2 мкм, инколоевые нагреватели 120 градусов – 6,1 мкм, керамические при 300- градусах – 5 мкм, кварцевые при 500 градусах – 3,7 мкм, металлические нагреватели при 700 градусах – 3 мкм. А вот что касается эффективности инфракрасной пленки (фольги), то она напрямую зависит от проницаемости, а также от изоляционных характеристик материала, под которыми то, и проложена инфракрасная фольга.

 

 

          Использовавшиеся в инфракрасных саунах первые элементы, были изготовлены из металла. Поэтому для них характерна довольно низкая эффективность (а именно: коэффициент эмиссии от 55 до 60%). Поэтому для достижения нужного потока инфракрасной энергии, их разогревают до температуры в 1,5 – 2 раза выше, чем те же керамические или инколоевые  (~ от 700 до 8000 градусов), при этом в область видимого света и переходит инфракрасное излучение. Для того, чтобы изготовить такие нагревательные элементы используют нержавеющую сталь.

Отражатели изготавливают из оцинкованного либо хромированного железа. Данное железо имеет коэффициент отражения в среднем до 80%. Подобные элементы, путем конвекции отдают много тепла. Из-за этого, в сауне, где они используются, воздух нагревается намного больше. Для разогрева им достаточно 15 – 20 минут.

 

 

          К следующему поколению нагревательных элементов относятся керамические нагревательные элементы. Коэффициент их эмиссии, в среднем составляет – 90%. Благодаря этому, в виде инфракрасного излучения распространяется большая часть тепла. Но для предотвращения короткого замыкания витков спирали, данная внутренняя полость элемента, обязательно заполняется диэлектриком. Потому как эти элементы обладают высокой инерцией, они поддерживают равномерную температуру поверхности, а также спектр теплового излучения. Основной пик излучения современного керамического излучателя ~4,75 мкм.

 

          Эти отражатели сделаны из оксидированного алюминия, который в свою очередь имеет коэффициент отражения, именно в инфракрасном диапазоне составляет около 90%. Для разогрева ему достаточно всего 10 – 15 минут. По этой причине, керамические нагреватели, которые относятся к новому поколению (новейшая конструкция 2010 года), дают не только быстрый, но и очень хороший прогрев тела.

 

 

Что такое сплав инколой?

Это, прежде всего сплав, хрома, никеля и железа. Основное преимущество данного сплава, это его высокая устойчивость к коррозии. У этих излучаетелей, коэффициент эмиссиии составляет не более 98%. Благодаря этому в виде инфракрасного излучения, распространяется максимум тепла. Данные элементы имеют высокую инерцию, они поддерживают равномерную температуру поверхности, а также спектр теплового излучения. В наше время, для инфракрасных кабин это наиболее оптимальный вариант излучателя. Потому как инколоевый излучатель, надежно обеспечивает, как достаточный разогрев тела, так и высокие физиотерапевтические показатели.

 

 

а) форму U – образную,

б) он излучает инфракрасную энергию. Диапазон от 4,5 до 7 мкм. Его пик излучения около ~ 6,5 мкм (к примеру, пик излучения керамического излучателя составляет 4,75 мкм),

в) имеет интенсивность излучения от 80 до 100 Вт/м2,

г) поверхность его алюминиевого рефлектора сделана, в виде отполированных плоских сот (имеет отражающую способность до 99%).

 

 

          Инфракрасные излучатели: карбоновые или нано – карбоновые являются главной новинкой на рынке Украины. Они делятся (и соответственно выпускаются) на 2 типа. Первые: китайские – “тонкие” не имеющие нескольких изоляционных слоев, а также износостойкого покрытия поверхности, стойкого к царапинам. Вторые – немецкие, которые многослойные и имеют защитное покрытие лицевой поверхности. Их температура нагрева поверхности, около + 60 + 80 градусов. А это, исходя из закона Вина, на длине волны 8,7 мкм, соответствует пику излучения.

         Далее, спектр излучения этого щитового излучателя находится в сегменте “С”, это дальний инфракрасный диапазон.

Поэтому эти щитовые излучатели рекомендованы в первую очередь тем, кто страдает высоким давлением, или сердечно - сосудистыми заболеваниями. Время разогрева от 10 до 15 минут.

 

 

          Этот вид относится к самому неэффективному виду излучателей, так, температура нагрева его поверхности + 120 градусов, а это, если опираться на все тот же закон Вина, соответствует пику данного излучения на длине волны 7,3 мкм.

Плюс, его хорошие спектральные характеристики практически полностью нивелируются из-за того, что данный тип излучателей (впрочем, как и инфракрасная пленка), полностью зашиваются вагонкой. А ведь дерево относится к одному из самых хороших изоляционных материалов, так, что в результате получается всего лишь тепловая сауна, а не инфракрасная кабина. А сауна вряд ли обладает каким-либо терапевтическим эффектом. Время разогрева составляет от 25 до 30 минут.