| FORFATTER | DATE LAGET | VERSJON | DOKUMENTNUMMER |
|---|---|---|---|
| Dr. Gerard McGranaghan | 14 oktober 2014 | V1.1 | CC11 - 00041 |
Introduksjon
Dette dokumentet er en kort undersøkelse av informasjonen knyttet til infrarød oppvarming av mennesker og dyr, vanligvis kalt komfortoppvarming. Det forklarer den vitenskapelige begrunnelsen bak bruken av medium- og langbølget infrarød stråling når det brukes til komfortoppvarming.
Infrarød stråling brukes som komfortoppvarming for oppvarming av mennesker og dyr. Mennesker og dyr blir utsatt for infrarød nesten hver dag via solen, og har utviklet spesielle mekanismer i huden for å maksimere utbytte av denne kilden. En kunnskap om disse mekanismene og egenskapene bør tas i betraktning når du velger type varmeelement for komfortvarme. Til tross for den høye intensiteten og kraftige varmeeffekten av kortbølgevarmer, forklarer dette dokumentet ulempene og helseproblemene bruken av "kortbølgesovner" kan forårsake.
Bakgrunn
Infrarød er ikke-ioniserende elektromagnetisk stråling innenfor bølgelengdene fra 780nm til 1mm. Innenfor dette brede bølgebåndet deles det ofte videre inn i tre regioner, IR-A, IR-B og IR-C kategorisert som følger
- IR-A: 700nm-1400nm (0.7μm-1.4μm)
- IR-B: 1400nm-3000nm (1.4μm-3μm)
- IR-C: 3000nm-1mm (3μm-1000μm)
Infrarød stråling gir en varmeeffekt når den treffer en overflate, i tilfelle av komfortvarme er dette normalt huden. Imidlertid er ikke all infrarød stråling konvertert til varme. All infrarød stråling kan være
- Absorbert
- overføres
- reflektert
Mengden av hver avhenger av overflaten og materialegenskapene. IR som reflekteres vil ikke bli konvertert til varme, mens IR som blir absorbert blir konvertert til varme direkte. IR som overføres kan delvis konverteres til varme avhengig av målets tykkelse, og hvor mye stråling som kan passere. Kortere bølgelengder er vanligvis mer overførbare og derfor gjennomtrengende, mens medium- og langbølget infrarød energi vanligvis trenger gjennom mindre konvertering av mesteparten av energien deres til varme i overflaten mikroregion.
Absorpsjon
Når det gjelder menneskekroppen, er absorpsjon veldig avhengig av hudens egenskaper. Hud absorberer hovedsakelig på grunn av dets 80% eller vanninnhold, og har derfor et absorpsjonsspekter som vann (Robinson 2014). Sett i figur 1 nedenfor har IR-A og IR-B av de tre biologisk signifikante båndene lavere absorpsjon sammenlignet med IR-C. Dette betyr at IR-C og IR-B som oppstår på lengre bølgelengder blir bedre absorbert av menneskets hud. Dette oversatte til mer effektiv oppvarming av mennesker via disse lange og mellomstore bølgebånd. Selvfølgelig vil bruk av en varmeovn som leverer IR-A fortsatt varme opp huden, men vil være mindre effektiv ettersom huden ikke absorberer så bra.
refleksjon
Huden kan reflektere IR-stråling også, og igjen avhenger dette sterkt av bølgelengden. Sett i figur 2 har hud en høy refleksjon i biologisk signifikante bånd IR-A, og dette avtar og nivåer ut i bånd IR-B og IR-C.
Dette betyr at av all infrarød stråling som treffer huden, vil en stor andel av IR-A (kortbølgebestråling) reflekteres og vil derfor ikke forårsake oppvarming.
Derfor hjelper infrarød i de lengre bølgelengder gunstig med høy absorpsjon og lav reflektans, som er to viktige egenskaper som kreves for effektiv oppvarming av et mål. Motsatt absorberes ikke infrarød i de kortere bølgelengdene godt og reflekteres av hudoverflaten.
Transmission
Endelig kan huden også overføre stråling og er igjen en funksjon av bølgelengden. Faktisk, for nær IR (~ 1.2 μm dvs. nær slutten av IR-A) kan omtrent 65% av IR nå dermis (Schroeder et al. 2008). Utover 2 μm er huden ugjennomsiktig. Til tross for at huden blir oppvarmet av IR-A som overvinner den høye refleksjonsevnen i huden, er den nærmeste IR-en potensielt farligere enn den midtre og fjerne IR-en fordi den kan trenge inn i hudens hudområde og forårsake større skade.
Derfor har biologisk signifikant IR-C høy absorpsjon, lav refleksjonsevne og lav transmissivitet, som alle er til fordel for å varme opp huden, som til slutt overfører varmen til kroppens indre ved diffusjon til det kjøligere indre vevet. Det er også det i sikrere bølgebåndet, og det er grunnen til at komfort IR vanligvis sikter mot de lengre bølgelengdene (komfortabelt i IR-B- og IR-C-regionene)
Helse
Bortsett fra den direkte faren for kontakt med selve den varme senderen, kan høy intensitet kortbølget infrarød stråling forårsake termiske forbrenninger hvis huden får for mye eksponering for lenge eller varmerenheten er plassert for nær målet. Disse aldringseffektene er kjent fra Bakers armer og ansikter til glassblåsere (Cho et al. 2009). Øyeskader kan forekomme over lengre tid, slik at vernebriller eller tidsbegrensninger anbefales (Voke 1999). Nær IR er ansvarlig for fotografering av huden (Schroeder et al. 2008), der IR-A-eksponering induserer lignende biologiske effekter som UV-lys (Schroeder et al. 2009). Derfor, hvis mulig, bør IR-B og IR-C brukes som alternativer som ikke har disse skadelige effektene.
Gitt årsakene ovenfor til menneskekroppens naturlige begrensninger mot IR-A, er det mer fordelaktig og mindre skadelig å konsentrere seg om mellomområdet IR-B og IR-C bølgebånd ved bølgelengder mellom 3-10 mikron. Spektralutgangen til keramiske varmeovner er således posisjonert veldig bra for slike oppgaver (se figur 4 nedenfor)
Oppsummering
Infrarød stråling blir absorbert, overført eller reflektert avhengig av egenskapene til overflaten. Når det gjelder mennesker eller dyr, er denne overflaten huden. Huden som dekker menneskekroppen har utviklet absorpsjon, overføring og reflekterende egenskaper sannsynligvis som et resultat av eksponering for solen. Naturlige forsvarsegenskaper har utviklet seg som gunstig absorpsjon av langbølget IR og høy reflektivitet av kortbølget IR. I tillegg finner nyere studier at kortbølget IR (IR-A) skader huden og resulterer i for tidlig aldring. Infrarødt i bandene IR-B og IR-C har ikke så skadelige effekter og bør favoriseres.
MERK: Infrarød komfortvarmeprodukter kan kjøpes fra Herschel Infrarød.
Referanser
Peter Schroeder, Judith Haendeler, Jean Krutmann, rollen som nær infrarød stråling i fotografering av huden, eksperimentell gerontologi, bind 43, utgave 7, juli 2008, sider 629-632, ISSN 0531- 5565,
Personlig korrespondanse. Professor Anthony Robinson, Institutt for maskin- og produksjonsteknikk, Trinity College, Dublin 2.
Soyun Cho, Mi Hee Shin, Yeon Kyung Kim, Jo-Eun Seo, Young Mee Lee, Chi-Hyun Park og Jin Ho Chung, Effekter av infrarød stråling og varme på aldring av mennesker in vivo, Journal of Investigative Dermatology Symposium Proceedings (2009) 14, 15-19;
Schroeder P, Calles C, Krutmann J. Forebygging av infrarød A-stråling medierte skadelige effekter på menneskets hud. Hudterapibrev. 2009 juni; 14 (5): 4-5.
Dr. Janet Voke, Strålingseffekter på øyet, Del 1 - Infrarød stråling på øyevev, Optometri i dag, mai 1999
