| AUTOR | DATUM STVARAN | VERZIJA | BROJ DOKUMENTA |
|---|---|---|---|
| Dr. Gerard McGranaghan | 14 listopada 2014 | V1.1 | CC11 - 00041 |
Uvod
Ovaj je dokument kratki pregled informacija koje se odnose na infracrveno grijanje ljudi i životinja, koje se obično naziva komforno grijanje. Objašnjava znanstveno utemeljenje korištenja srednje i dugovalnog infracrvenog zračenja kada se koristi za ugodno grijanje.
Infracrveno zračenje koristi se kao ugodno grijanje za grijanje ljudi i životinja. Ljudi i životinje su gotovo svakodnevno izloženi infracrvenom suncu i razvili su posebne mehanizme unutar svoje kože kako bi maksimalno iskoristili korist od ovog izvora. Poznavanje ovih mehanizama i karakteristika treba uzeti u obzir pri odabiru vrste grijača za ugodno grijanje. Unatoč visokom intenzitetu i snažnom učinku grijanja kratkovalnih grijača, ovaj dokument objašnjava nedostatke i zdravstvene probleme koje upotreba grijača kratkog vala može prouzročiti.
pozadina
Infracrvena veza je neionizirajuće elektromagnetsko zračenje unutar valnih duljina od 780nm do 1mm. Unutar ovog širokog valnog pojasa, on se često dijeli na tri regije, IR-A, IR-B i IR-C, razvrstane na sljedeći način
- IR-A: 700nm-1400nm (0.7μm-1.4μm)
- IR-B: 1400nm-3000nm (1.4μm-3μm)
- IR-C: 3000nm-1mm (3μm-1000μm)
Infracrveno zračenje stvara efekt zagrijavanja kada udari u površinu, a u slučaju ugodnog grijanja to je obično koža. Međutim, ne infracrveno zračenje se pretvara u toplinu. Sva infracrvena zračenja mogu biti
- upijen
- prenosi
- ogleda
Količina svakog ovisi o karakteristikama površine i materijala. IR koji se reflektira neće se pretvarati u toplinu, dok se IR koji se apsorbira pretvara izravno u toplinu. IR koji se prenosi može se djelomično pretvoriti u toplinu ovisno o debljini cilja i koliko zračenja može proći. Kraće valne duljine obično su više transmisivne i stoga penetrivne, dok srednja i dugovalna infracrvena energija obično prodiru manje pretvarajući većinu svoje energije u toplinsku mikro površinu.
Apsorpcija
Što se tiče ljudskog tijela, apsorpcija jako ovisi o karakteristikama kože. Koža se upija uglavnom zbog sadržaja 80% ili oko toga, stoga ima spektar apsorpcije poput vode (Robinson 2014). Gledano na slici 1 dolje, od tri biološki značajna područja, IR-A i IR-B imaju manju apsorpciju u usporedbi s IR-C. To znači da IR-C i IR-B koji se javljaju na većim valnim duljinama bolje apsorbiraju ljudska koža. To je prevedeno na učinkovitije zagrijavanje ljudi pomoću ovih pojasa dugog i srednjeg vala. Naravno, upotreba grijača koji isporučuje IR-A još uvijek će zagrijati kožu, ali će biti manje učinkovita jer koža također ne upije.
reflektivnost
Koža može reflektirati i IR zračenje, što opet ovisi o valnoj duljini. Gledano na slici 2, koža ima veliku refleksiju u biološki značajnim pojasevima IR-A, a ona se smanjuje i raste u pojasevima IR-B i IR-C.
To znači da će se od svih infracrvenih zračenja koja udare u kožu odraziti veliki dio IR-A (kratkotalasnog zračenja) i stoga neće uzrokovati zagrijavanje.
Stoga infracrveni zrak na većim valnim duljinama djeluje povoljno s visokom apsorpcijom i malim refleksije, što su dva bitna svojstva potrebna za učinkovito zagrijavanje cilja. Suprotno tome, infracrveni zrak u kraćim valnim duljinama ne apsorbira se dobro i reflektira se površinom kože.
Prijenos
Napokon, i koža može prenijeti zračenje, a opet je funkcija valne duljine. Zapravo, za blizu IR (~ 1.2 μm, tj. Blizu kraja IR-A) oko 65% IR može doći do dermisa (Schroeder i sur. 2008). Iza 2 μm koža je neprozirna. U stvari, unatoč činjenici da će se koža zagrijati IR-A koji prevladava visoku reflektivnost kože, bliski IR potencijalno je opasniji od srednjeg i dalekog IR jer može prodrijeti u dermalni dio kože i uzrokovati veće ozljede.
Dakle, biološki značajan IR-C ima visoku apsorpciju, malu reflektivnost i nisku propusnost, a sve to ima koristi za zagrijavanje kože, koja na kraju prenosi toplinu u unutrašnjost tijela difuzijom u hladnije unutarnje tkivo. To je i svojstveno sigurniji valni pojas zbog čega udobnost IR obično cilja na veće valne duljine (ugodno u IR-B i IR-C regijama)
Zdravlje
Osim izravne opasnosti od kontakta sa samim vrućim emiterom, kratkotrajno infracrveno zračenje visokog intenziteta može prouzrokovati termičke opekline ako koža predugo izlaže ili je grijača jedinica postavljena preblizu cilju. Ovi učinci starenja poznati su iz ruku Bakersove ruke i lica puhača za staklo (Cho et al 2009). Oštećenje očiju može se pojaviti u dužem vremenskom razdoblju, pa se preporučuju naočare ili ograničenja vremena (Voke 1999). Blizu infracrvenog zračenja odgovorno je za fotostarenje kože (Schroeder i sur. 2008), pri čemu izlaganje IR-A izaziva slične biološke učinke UV svjetlu (Schroeder i sur. 2009). Stoga je, ako je moguće, IR-B i IR-C trebali koristiti kao alternative koje nemaju ove štetne učinke.
S obzirom na gore navedene razloge prirodnih ograničenja ljudskog tijela u odnosu na IR-A, korisnije je i manje štetno koncentrirati se na srednji raspon IR-B ad IR-C valnih pojasa na valnim duljinama između 3-10 mikrona. Spektralni učinak keramičkih grijača postavljen je tako dobro za takve zadatke (vidi sliku 4 u nastavku)
rezime
Infracrveno zračenje se apsorbira, prenosi ili reflektira ovisno o karakteristikama površine. Kod ljudi ili životinja ova je površina koža. Koža koja pokriva ljudsko tijelo razvila je apsorpcijske, prijenosne i reflektivne karakteristike vjerojatno uslijed izlaganja suncu. Razvile su se prirodne odbrambene karakteristike, poput povoljne apsorpcije dugovalnog IR-a i visoke refleksije kratkog vala. Pored toga, nedavna istraživanja pokazuju da kratkotalasni IR (IR-A) oštećuje kožu što rezultira preuranjenim starenjem. Infracrveni valovi IR-B i IR-C nemaju takve štetne učinke i trebalo bi im biti naklonjeno.
NAPOMENA: Proizvodi infracrvenog udobnog grijanja mogu se kupiti od Herschel infracrveni.
Reference
Peter Schroeder, Judith Haendeler, Jean Krutmann, Uloga blizu infracrvenog zračenja u fotostarenju kože, Eksperimentalna gerontologija, Volumen 43, Izdanje 7, srpanj 2008, Stranice 629-632, ISSN 0531-5565,
Osobna prepiska. Profesor Anthony Robinson, Zavod za strojarstvo i proizvodni inženjering, Trinity College, Dublin 2.
Soyun Cho, Mi Hee Shin, Yeon Kyung Kim, Jo-Eun Seo, Young Mee Lee, Chi-Hyun Park i Jin Ho Chung, Učinci infracrvenog zračenja i topline na starenje ljudske kože in vivo, Zbornik radova zbornika istraživačke dermatologije (2009) 14, 15-19;
Schroeder P, Calles C, Krutmann J. Prevencija štetnih učinaka na ljudsku kožu posredovanih infracrvenim zračenjem. Pisma terapije kože. 2009 Lip; 14 (5): 4-5.
Dr. Janet Voke, Učinci zračenja na oko, 1. dio - Učinak infracrvenog zračenja na očno tkivo, Optometrija danas, svibanj 1999.
