| AUTEUR | DATUM GECREEËRD | VERSIE | DOCUMENT NUMMER |
|---|---|---|---|
| Dr. Gerard McGranaghan | 14 oktober 2014 | V1.1 | CC11 - 00041 |
Introductie
Dit document is een kort overzicht van de informatie met betrekking tot infraroodverwarming van mens en dier, normaal comfortverwarming genoemd. Het verklaart de wetenschappelijke grondgedachte achter het gebruik van middellange en lange golf infraroodstraling bij gebruik voor comfortverwarming.
Infraroodstraling wordt gebruikt als comfortverwarming voor het verwarmen van mens en dier. Mensen en dieren worden bijna elke dag blootgesteld aan infrarood via de zon, en hebben speciale mechanismen in hun huid ontwikkeld om het voordeel van deze bron te maximaliseren. Bij het selecteren van het type verwarming voor comfortverwarming moet rekening worden gehouden met deze kennis en mechanismen. Ondanks de hoge intensiteit en het krachtige verwarmingseffect van kortegolfverwarmers, legt dit document de nadelen en gezondheidsproblemen uit die het gebruik van "kortegolfverwarmers" kan veroorzaken.
Achtergrond
Infrarood is niet-ioniserende elektromagnetische straling binnen in de golflengten van 780nm tot 1mm. Binnen deze brede golfband wordt het vaak verder onderverdeeld in drie regio's, IR-A, IR-B en IR-C, als volgt gecategoriseerd
- IR-A: 700nm-1400nm (0.7μm-1.4μm)
- IR-B: 1400nm-3000nm (1.4μm-3μm)
- IR-C: 3000nm-1mm (3μm-1000μm)
Infraroodstraling veroorzaakt een verwarmingseffect wanneer het een oppervlak raakt, in het geval van comfortverwarming is dit normaal gesproken de huid. Niet alle infraroodstraling wordt echter omgezet in warmte. Alle infraroodstraling kan zijn
- opgenomen
- Overgedragen
- Weerspiegeld
De hoeveelheid hangt af van het oppervlak en de materiaaleigenschappen. Gereflecteerde IR wordt niet omgezet in warmte, terwijl geabsorbeerde IR direct wordt omgezet in warmte. IR die wordt uitgezonden, kan gedeeltelijk worden omgezet in warmte, afhankelijk van de dikte van het doel en hoeveel straling erdoor kan passeren. Kortere golflengten zijn meestal meer doorlatend en daarom penetrerend, terwijl middellange en lange golf infraroodenergie meestal minder doordringen en het grootste deel van hun energie omzetten in warmte in het microgebied aan de oppervlakte.
Absorptie
Met betrekking tot het menselijk lichaam is absorptie sterk afhankelijk van de huidkenmerken. De huid absorbeert voornamelijk vanwege het 80% of zo watergehalte heeft daarom een absorptiespectrum zoals water (Robinson 2014). Gezien in onderstaande figuur 1 hebben van de drie biologisch significante banden IR-A en IR-B een lagere absorptie in vergelijking met IR-C. Dit betekent dat IR-C en IR-B die optreden bij langere golflengten beter worden opgenomen door de menselijke huid. Dit vertaalde zich in efficiëntere verwarming van mensen via deze lange en middellange golfbanden. Natuurlijk zal het gebruik van een verwarmer die IR-A levert de huid nog steeds verwarmen, maar zal minder efficiënt zijn omdat de huid niet zo goed absorbeert.
Reflectivity
De huid kan ook IR-straling reflecteren en ook dit hangt sterk af van de golflengte. Gezien in figuur 2 heeft de huid een hoge reflectie in biologisch significante banden IR-A en dit neemt af en neemt af in banden IR-B en IR-C.
Dit betekent dat van alle infraroodstraling die op de huid valt, een groot deel van de IR-A (kortegolfstraling) zal worden gereflecteerd en daarom geen verwarming zal veroorzaken.
Daarom helpt infrarood op de langere golflengtes gunstig bij een hoge absorptie en lage reflectie, twee essentiële eigenschappen die vereist zijn voor een effectieve verwarming van een doelwit. Omgekeerd wordt infrarood in de kortere golflengten niet goed geabsorbeerd en wordt het gereflecteerd door het huidoppervlak.
transmissie
Ten slotte kan de huid ook straling doorgeven en is weer een functie van de golflengte. In feite kan voor bijna IR (~ 1.2 μm dwz dicht bij het einde van IR-A) ongeveer 65% van IR de dermis bereiken (Schroeder et al. 2008). Voorbij 2 μm is de huid ondoorzichtig. Ondanks het feit dat de huid wordt verwarmd door IR-A die de hoge reflectiviteit van de huid overwint, is de nabije IR mogelijk gevaarlijker dan de middelste en verre IR omdat het kan doordringen in het dermale gebied van de huid en kan veroorzaken grotere verwonding.
Daarom heeft biologisch significante IR-C een hoge absorptie, lage reflectiviteit en lage transmissiviteit, die allemaal in het voordeel zijn van het verwarmen van de huid, die uiteindelijk de warmte doorgeeft aan het inwendige van het lichaam door diffusie in het koelere interne weefsel. Het is ook de intrinsiek veiligere golfband, daarom is comfort IR meestal gericht op de langere golflengtes (comfortabel in de IR-B- en IR-C-regio's)
Gezondheid
Afgezien van het directe gevaar van contact met de hete zender zelf, kan hoge intensiteit korte golf infraroodstraling thermische brandwonden veroorzaken als de huid te lang te veel wordt blootgesteld of de verwarmingseenheid te dicht bij het doel wordt geplaatst. Deze verouderingseffecten zijn bekend van Bakers armen en gezichten van glasblazers (Cho et al 2009). Oogbeschadiging kan gedurende een lange periode optreden, dus een veiligheidsbril of tijdslimiet wordt aanbevolen (Voke 1999). Near IR is verantwoordelijk voor het fotograferen van de huid (Schroeder et al. 2008), waarbij blootstelling aan IR-A vergelijkbare biologische effecten induceert als UV-licht (Schroeder et al. 2009). Daarom moeten indien mogelijk IR-B en IR-C worden gebruikt als alternatieven die deze schadelijke effecten niet hebben.
Gezien de bovenstaande redenen over de natuurlijke beperkingen van het menselijk lichaam ten opzichte van IR-A, is het voordeliger en minder schadelijk om zich te concentreren op de middenbereik IR-B en IR-C golfbanden bij golflengten tussen 3-10 microns. De spectrale output van keramische verwarmingselementen is dus zeer goed gepositioneerd voor dergelijke taken (zie figuur 4 hieronder)
Samengevat
Infraroodstraling wordt geabsorbeerd, doorgelaten of gereflecteerd afhankelijk van de eigenschappen van het oppervlak. In het geval van mensen of dieren is dit oppervlak de huid. De huid die het menselijk lichaam bedekt, heeft absorptie, transmissie en reflecterende eigenschappen ontwikkeld, waarschijnlijk als gevolg van blootstelling aan de zon. Natuurlijke defensiekarakteristieken zijn geëvolueerd zoals een gunstige absorptie van lange golf IR en hoge reflectiviteit van korte golf IR. Bovendien blijkt uit recente studies dat kortegolf-IR (IR-A) schadelijk is voor de huid, wat resulteert in voortijdige veroudering. Infrarood in de banden IR-B en IR-C hebben dergelijke schadelijke effecten niet en moeten worden begunstigd.
LET OP: Infrarood Comfort verwarmingsproducten kunnen worden gekocht bij Herschel infrarood.
Referenties
Peter Schroeder, Judith Haendeler, Jean Krutmann, De rol van nabije infraroodstraling bij het fotograferen van de huid, experimentele gerontologie, volume 43, uitgave 7, juli 2008, pagina's 629-632, ISSN 0531- 5565,
Persoonlijke correspondentie. Professor Anthony Robinson, Afdeling Mechanische en productietechniek, Trinity College, Dublin 2.
Soyun Cho, Mi Hee Shin, Yeon Kyung Kim, Jo-Eun Seo, Young Mee Lee, Chi-Hyun Park en Jin Ho Chung, effecten van infraroodstraling en hitte op de veroudering van de menselijke huid in vivo, Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings (2009) 14, 15-19;
Schroeder P, Calles C, Krutmann J. Preventie van infrarood-A-straling bemiddelde schadelijke effecten op de menselijke huid. Huidtherapie Letters. 2009 juni; 14 (5): 4-5.
Dr. Janet Voke, Stralingseffecten op het oog, deel 1 - Infraroodstralingseffecten op oogweefsel, Optometrie vandaag, mei 1999
