Сложность описания банной среды — не в архитектурных особенностях, а в возникающих температурно-влажностных режимах. Прежде всего — в упрощённом, почти потребительском разделении бань на «суховоздушные» и «влажные», будто бы это исчерпывает их суть. В суховоздушной бане климатические условия проще описать, поскольку там отсутствует фактор влажности или он находится в таком соотношении, которое принципиально не влияет на процесс.
Наш фокус — бани, приближенные к стандарту так называемых русских паровых бань, где влажность не побочный эффект, а суть микроклимата.
Мы сознательно оставим в стороне цифры, поскольку основная идея заключается в логическом осмыслении банной среды и возникающего в ней микроклимата. И главное — как этот микроклимат воздействует на человеческий организм.
Влажность в русской бане возникает при испарении воды. Традиционно вода испаряется при подаче на раскалённые камни, но современные технологии позволяют генерировать пар иными способами — причём сам пар при этом особым образом подготавливается. Можно предположить, что изначально испарение воды служило не столько созданию микроклимата, сколько являлось побочным эффектом обеспечения помывки. В рамках нашего размышления гигиеническая функция уходит на второй план. А вот как инструмент и аспект создания характерного микроклимата пар выступает как ключевой элемент формирования характерного микроклимата.
Если рассуждать о газодинамике, водяной пар — в банной среде возникает при фазовом переходе — поглощая энергию раскалённого камня или непосредственно от кипения. Пар — как бы «аккумулирует» тепловую энергию! И «растворяясь» в воздухе эту энергию сохраняет. Как именно эта энергия высвобождается будет сказано позже.
Казалось бы, противоречивое обстоятельство: несмотря на то что влажный воздух содержит пар — его теплоотдача при контакте с телом оказывается ниже, чем у сухого воздуха.
Распространённое мнение — «влажный воздух сильнее греет, потому что вода лучше передаёт тепло» — кажется логичным (ведь вода при 60 °C обжигает, а воздух — нет), но в газовой фазе эта аналогия не работает. Физический анализ показывает: разница в теплопроводности и конвективной теплоотдаче между сухим и влажным воздухом при банной температуре слишком мала, чтобы объяснить резкое изменение ощущений.
Следовательно, причина лежит не в свойствах влажного воздуха как такового, а в ином механизме — о нём речь впереди.
Тогда возникает вопрос: как человек ощущает тепло и почему влажный воздух действительно меняет это восприятие? Мы вернёмся к этому позже, но сначала необходимо обозначить другие важные аспекты, присущие баням всех типов.
Первый фактор — излучение. Любая поверхность, нагретая до определённой температуры, излучает тепло, и в банном пространстве это излучение имеет большое значение — оно непосредственно воспринимается человеческим телом. В суховоздушных банях температура воздуха обычно выше, а значит, выше и температура поверхностей. Соответственно, интенсивнее и тепловое излучение, которое ощущается телом.
Второй фактор — конвекция. В газовой среде у разогретых поверхностей, прежде всего у печи, возникают устойчивые потоки, переносящие тепловую энергию. Важно, однако, понимать: присутствуют ли эти потоки именно там, где находится человек, и какой механизм — излучение или конвекция — доминирует в конкретном банном пространстве. В сауне и других суховоздушных банях анализ упрощается: там отсутствуют сложные взаимодействия, характерные для паровых бань.
Возвращаемся к русской бане, где влажность сочетается с излучением и конвекцией. Как же влажность влияет на эти факторы? На практике — почти не влияет на излучение: в условиях русской бани газовая среда практически прозрачна для теплового излучения.
Помещение хамама, например, во многом отличается: там присутствует дисперсия микрокапель, образующих аэрозоль, который рассеивает и частично поглощает тепловое излучение. В хамаме же температура поверхностей значительно ниже, поэтому вклад излучения в общую тепловую нагрузку минимален.
В русской бане с деревянными конструкциями и массивными печами, нагретыми до высокой температуры, излучение играет значимую роль. При этом газовая среда, как правило, не содержит дисперсии пара: пар остаётся в газообразной фазе, и излучение распространяется свободно — без рассеяния или экранирования, как в хамаме. Фактор излучения остаётся важным дополнением не только как источник тепла, прямо ощущаемый человеком, но и способствующий формированию общего микроклимата.
Газовоздушная среда как средство кондуктивной передачи тепла работает очень плохо. Газовый состав является по законам физики теплоизолятором. Даже если сравнить воздух и увлажнённый воздух, то воздух даже будет выигрывать у водяного пара, поскольку у него оказывается лучшая теплопроводность. И человек, находясь в воздухе либо в паро-воздушной смеси, не должен испытывать изменение своих ощущений, поскольку передача тепла существенно не изменится от увлажнения. Это именно свойство описания с точки зрения физики: газообразные среды передают тепло значительно хуже, чем плотные вещества. И это будет справедливо в том случае, если мы будем говорить об одном из процессов теплопередачи — кондукции.
В банной среде присутствует кондукция — это прямая теплопередача. Однако она становится действительно ощутимой только при контакте человека с горячими деревянными поверхностями. А в русской бане это воздействие становится очень ярким и важным, возможно, определяющим банный код — это веничное парение, где горячий веник передаёт тепло через кондукцию (прямым контактом).
Таким образом, в банной среде на тело человека действуют по меньшей мере четыре канала теплопередачи:
— излучение от нагретых поверхностей,
— конвекция — перенос тепла движущимся воздухом,
— теплопроводность — при прямом контакте с горячими предметами (в первую очередь с веником),
— и, наконец, фазовый переход: конденсация водяного пара на коже с высвобождением ранее аккумулированной скрытой теплоты.
Первые три работают в любой тепловой среде. Четвёртый — специфичен для влажного жара и определяет физиологическую уникальность русской паровой бани.
В климатологии точкой росы называют температуру, при охлаждении до которой воздух достигает насыщения водяным паром и начинается конденсация. В строительстве точка росы указывает на место внутри конструкции или на поверхности, где возможно выпадение конденсата — что критично для долговечности зданий, особенно бань.
Однако прямое перенесение этих определений в динамичную среду парной, где температура значительно выше температуры кожи человека, приводит к заблуждениям. Микроклимат русской бани не предполагает точки росы в воздушной среде, как её понимают в климатологии. Здесь точка росы интересует нас в другом ключе.
Следует различать два случая. Первый — когда в самом газе происходит фазовый переход: пар конденсируется в объёме из-за охлаждения газовой смеси ниже точки росы. Второй — когда газ остаётся горячим, но в нём присутствует поверхность, температура которой ниже точки росы окружающего воздуха; именно на такой поверхности и возникают условия для конденсации.
Либо объект охлаждает прилегающий слой воздуха до температуры точки росы, после чего в этой прослойке начинается конденсация.
В банной среде температура точки росы приобретает значение не как свойство воздушной массы, а как условие, при котором становится возможным фазовый переход водяного пара непосредственно на поверхности тела.
Кожа человека, даже в условиях высокой температуры парной, остаётся значительно прохладнее температуры окружающего воздуха благодаря естественным механизмам терморегуляции.
Если микроклимат парной таков, что его точка росы превышает температуру кожи, водяной пар, соприкасаясь с её поверхностью, конденсируется. При этом выделяется значительное количество скрытой теплоты, которая непосредственно поглощается тканями.
Таким образом, именно соотношение между температурой точки росы воздуха и температурой кожи определяет, будет ли влажность оставаться пассивной характеристикой среды или станет активным фактором теплопередачи.
Важно подчеркнуть: этот процесс локален. Он не требует насыщения всего объёма парной — достаточно того, что на границе «газ–кожа» создаются условия для конденсации. Поэтому в русской бане, где пар остаётся прозрачным и не образует видимого тумана, фазовый переход всё равно происходит, но исключительно на поверхности тела, где и проявляется его физиологическое действие.
Эта мысль была системно развита в банной теории. В своей книге «Теория бань» (2006) Ю. М. Хошев ввёл понятие хомотермального режима — состояния климатического равновесия, при котором абсолютная влажность воздуха составляет 0,05 кг/м³ (точка росы 40 °C). В этих условиях ни испарение воды с кожи, ни конденсация пара на ней невозможны, и температура мокрой кожи стабилизируется на уровне 40 °C. Именно такой режим, по мнению автора, обеспечивает нейтральное тепловое ощущение: человек не охлаждается и не перегревается за счёт фазовых переходов воды.
Всё, что лежит ниже хомотермальной кривой, соответствует охлаждающим (сухим) режимам, где пот испаряется и охлаждает тело. Всё, что выше неё, — нагревающим (паровым) режимам, в которых на кожу конденсируется «горячая роса», и тепло передаётся организму преимущественно за счёт скрытой теплоты конденсации.
Принципиальное различие между суховоздушными и влажными банями проявляется именно здесь. Возникающая конденсация на поверхности тела прямо свидетельствует о невозможности испарения — и оба эти процесса сопровождаются значимым тепловым эффектом. Это переход от состояния, в котором на коже происходило испарение (отвод тепла), к состоянию, в котором происходит конденсация (подвод тепла). Этакая «энергетическая инверсия».
Конденсация не только возвращает энергию, ранее аккумулированную паром при испарении, но и блокирует естественный механизм охлаждения организма — испарение пота.
Это двойное действие — отключение охлаждения и подключение дополнительного нагрева — создаёт особую интенсивность теплового воздействия в паровой бане.
Подводя итог, можно сказать, что в русской бане на тело человека воздействуют несколько видов тепловой энергии: излучение, конвекция (поскольку это газовая среда) и конденсация как фактор переноса. Ещё один характерный признак русской бани, важный, если не самый важный, — это парение с вениками. На веник действуют те же термодинамические факторы, что и на человека.
Веник — посредник между банным пространством и телом. Как и кожа, он может участвовать в фазовых переходах: если среда способствует испарению, веник охлаждается; если же точка росы воздуха превышает температуру веника, на нём конденсируется пар, и он временно нагревается, передавая больше тепла при контакте. Высыхая, веник вновь охлаждается и снижает теплопередачу.
В отличие от газовой среды, веник обладает значительно более высокой способностью к кондуктивной теплопередаче. Воздух, даже влажный, имеет низкую теплопроводность — его вклад определяется в основном скоростью конвекции. Банный же веник, имея собственную температуру и влагосодержание, при соприкосновении с телом резко повышает эффективность теплопередачи.
Построение полноценной модели тепловой нагрузки на теле человека в банной среде без расчётов — лишь первый шаг к пониманию. Но теперь он обретает ядро: фазовый переход на коже — не метафора, не ощущение, а физически измеримый, физиологически значимый процесс, определяющий суть русской паровой бани.
Сами расчёты этого теплового потока — задача сложная, измерить его непросто. Измерить суммарное тепло от банной среды, направляемое на тело человека веником, задача пока что не подъёмная. Перед многими эта задача и не возникает: зачем измерять то, что мы и так чувствуем? Но если мы хотим это понять — и главное, понять, как именно банная среда нагревает человека? Как и сколько нагревается человек в бане с вениками и без? — это следует знать при желании определения дозируемого теплового воздействия. А это шаг к описанию бани как терапевтической процедуры и реабилитационного инструмента.
Если мы научимся точно описывать, измерять и воспроизводить банные условия и основное воздействие — тепловое, — тогда сможем прогнозировать и результат, и безопасность процедур. Пока в инструментарии специалиста, которому вы доверяете своё здоровье, есть только ваше доверие и уверенность специалиста в его понимании банного процесса.
Банное тепло пока не поддаётся точному расчёту — но это не повод отказываться от его благотворного воздействия. Это сфера расширения знаний и способов применения, обеспечение безопасности и расширения популярности, возникающей на доверии, усиленном знаниями.
Ничто истинное не боится изучения и измерения — оно только раскрывается.