| AUTHOR | VYTVORENÉ DÁTUM | VERZIA | ČÍSLO DOKUMENTU |
|---|---|---|---|
| Gerard McGranaghan | 14 2014 októbri | V1.1 | CC11 - 00041 |
úvod
Tento dokument predstavuje krátky prehľad informácií týkajúcich sa infračerveného vykurovania ľudí a zvierat, ktoré sa bežne nazýva komfortné vykurovanie. Vysvetľuje vedecké odôvodnenie použitia infračerveného žiarenia strednej a dlhej vlny, keď sa používa na komfortné vykurovanie.
Infračervené žiarenie sa používa na komfortné vykurovanie ľudí a zvierat. Ľudia a zvieratá sú infračervené žiarenie vystavené takmer každý deň slnkom a vo svojej koži sa vyvinuli špeciálne mechanizmy, aby sa maximalizoval úžitok z tohto zdroja. Pri výbere typu ohrievača pre komfortné vykurovanie by sa mali zohľadniť znalosti týchto mechanizmov a charakteristík. Napriek vysokej intenzite a silnému zahrievaciemu účinku krátkovlnných ohrievačov tento dokument vysvetľuje nevýhody a zdravotné problémy, ktoré môže použitie ohrievačov „krátkych vĺn“ spôsobiť.
pozadia
Infračervené žiarenie je neionizujúce elektromagnetické žiarenie vo vlnových dĺžkach 780nm až 1mm. V rámci tohto širokého vlnového pásma sa často ďalej delí na tri regióny, IR-A, IR-B a IR-C rozdelené nasledovne
- IR-A: 700nm-1400nm (0.7μm-1.4μm)
- IR-B: 1400nm-3000nm (1.4μm-3μm)
- IR-C: 3000nm-1mm (3μm-1000μm)
Infračervené žiarenie spôsobuje ohrev, keď narazí na povrch, v prípade pohodlného zahrievania je to zvyčajne pokožka. Nie všetky infračervené žiarenie sa však premieňa na teplo. Všetko infračervené žiarenie môže byť
- vstrebáva
- prenášané
- odráža
Množstvo každého závisí od povrchových a materiálových charakteristík. Odrazené IR sa nepremení na teplo, zatiaľ čo absorbované IR sa priamo premení na teplo. IR, ktoré sa prenáša, sa môže čiastočne premieňať na teplo v závislosti od hrúbky terča a od toho, koľko žiarenia môže prejsť. Kratšie vlnové dĺžky sú zvyčajne priepustnejšie, a preto prenikavé, zatiaľ čo infračervená energia so strednou a dlhou vlnou obvykle preniká menšou mierou premeny svojej energie na teplo v povrchovej mikroregióne.
Vstrebávanie
Pokiaľ ide o ľudské telo, absorpcia do značnej miery závisí od charakteristík pokožky. Koža absorbuje hlavne vďaka svojmu obsahu 80-u, takže voda má absorpčné spektrum ako voda (Robinson 2014). Na obrázku 1 nižšie z troch biologicky významných pásov majú IR-A a IR-B nižšiu absorpciu v porovnaní s IR-C. To znamená, že IR-C a IR-B, ktoré sa vyskytujú pri dlhších vlnových dĺžkach, sú lepšie absorbované ľudskou pokožkou. To sa premietlo do účinnejšieho zahrievania ľudí cez tieto dlhé a stredné vlnové pásma. Samozrejme, použitie ohrievača, ktorý dodáva IR-A, bude stále zohrievať pokožku, ale bude menej účinná, pretože pokožka tiež neabsorbuje.
odrazivosť
Pokožka môže tiež odrážať infračervené žiarenie a to opäť silne závisí od vlnovej dĺžky. Pri pohľade na obrázok 2 má koža vysokú odrazivosť v biologicky významných pásmach IR-A, čo sa znižuje a hladina sa vyskytuje v pásmach IR-B a IR-C.
To znamená, že zo všetkého infračerveného žiarenia, ktoré zasiahne pokožku, sa veľká časť IR-A (krátkovlnné žiarenie) odrazí, a preto nespôsobí zahrievanie.
Preto infračervené žiarenie na dlhších vlnových dĺžkach priaznivo napomáha vysokej absorpcii a nízkej odrazivosti, čo sú dve základné vlastnosti potrebné na účinné zahriatie terča. Naopak infračervené žiarenie na kratších vlnových dĺžkach sa neabsorbuje dobre a odráža sa povrchom pokožky.
Prevodovka
Nakoniec môže koža prenášať aj žiarenie a je opäť funkciou vlnovej dĺžky. V skutočnosti pre takmer IR (~ 1.2 μm, tj blízko konca IR-A) asi 65% IR môže dosiahnuť dermis (Schroeder et al. 2008). Po 2 μm je pokožka nepriehľadná. V skutočnosti, napriek skutočnosti, že pokožka bude zahrievaná pomocou IR-A, ktorý prekonáva vysokú odrazivosť kože, blízke IR je potenciálne nebezpečnejšie ako stredné a vzdialené IR, pretože môže preniknúť do dermálnej oblasti kože a spôsobiť väčšie zranenie.
Biologicky významný IR-C má preto vysokú absorpciu, nízku odrazivosť a nízku priepustnosť, z ktorých všetky sú prospešné pre zahrievanie pokožky, ktorá nakoniec prenáša teplo do vnútra tela difúziou do vnútorného tkaniva chladiča. Je to tiež vnútorne bezpečnejšie vlnové pásmo, a preto sa komfortné IR obyčajne zameriava na dlhšie vlnové dĺžky (pohodlne v oblastiach IR-B a IR-C)
zdravie
Okrem priameho nebezpečenstva kontaktu so samotným žiaričom, môže vysokofrekvenčné krátkovlnné infračervené žiarenie spôsobiť tepelné popáleniny, ak je pokožka príliš dlho vystavená pôsobeniu alebo ak je ohrievacia jednotka umiestnená príliš blízko cieľa. Tieto účinky starnutia sú známe z pekárskych rúk a tvárí dúchadiel skla (Cho et al 2009). Poškodenie očí sa môže vyskytnúť po dlhú dobu, preto sa odporúčajú ochranné okuliare alebo časové limity (Voke 1999). Blízko IR je zodpovedné za fotografovanie kože (Schroeder et al. 2008), kde expozícia IR-A vyvoláva podobné biologické účinky ako UV svetlo (Schroeder et al 2009). Preto by sa podľa možnosti mali IR-B a IR-C používať ako alternatívy, ktoré nemajú tieto škodlivé účinky.
Vzhľadom na uvedené dôvody týkajúce sa prirodzených obmedzení ľudského tela voči IR-A je prospešnejšie a menej škodlivé sústrediť sa na vlnové rozsahy IR-B a IR-C v strednom rozsahu pri vlnových dĺžkach medzi 3-10 mikrónmi. Spektrálny výkon keramických ohrievačov je preto na tieto úlohy veľmi dobre umiestnený (pozri obrázok 4 nižšie).
zhrnutie
Infračervené žiarenie je absorbované, prenášané alebo odrážané v závislosti od charakteristík povrchu. V prípade ľudí alebo zvierat je týmto povrchom koža. Pokožka pokrývajúca ľudské telo sa vyvinula vstrebávaním, priepustnosťou a reflexnými vlastnosťami pravdepodobne v dôsledku vystavenia slnku. Vyvinuli sa prirodzené obranné charakteristiky, ako je priaznivá absorpcia IR s dlhou vlnou a vysoká odrazivosť IR s krátkou vlnou. Okrem toho nedávne štúdie zistili, že krátkovlnný IR (IR-A) poškodzuje pokožku, čo vedie k predčasnému starnutiu. Infračervené pásma IR-B a IR-C nemajú také škodlivé účinky a mali by sa uprednostňovať.
POZNÁMKA: Produkty infračerveného pohodlného vykurovania si môžete kúpiť od spoločnosti Infračervené rozhranie Herschel.
Referencie
Peter Schroeder, Judith Haendeler, Jean Krutmann, Úloha blízkeho infračerveného žiarenia pri fotografovaní kože, experimentálna gerontologia, zväzok 43, vydanie 7, júl 2008, stránky 629-632, ISSN 0531-5565,
Osobná korešpondencia. Profesor Anthony Robinson, Katedra mechanického a výrobného inžinierstva, Trinity College, Dublin 2.
Soyun Cho, Mi Hee Shin, Yeon Kyung Kim, Jo-Eun Seo, Young Mee Lee, park Chi-Hyun a Jin Ho Chung, účinky infračerveného žiarenia a tepla na starnutie ľudskej pokožky in vivo, Zborník vyšetrovacích dermatologických sympózií (2009) 14, 15-19;
Schroeder P, Calles C, Krutmann J. Prevencia škodlivých účinkov na ľudskú pokožku sprostredkovaných infračerveným žiarením. Listy pre kožnú terapiu. 2009 Jun; 14 (5): 4-5.
Janet Voke, Účinky žiarenia na oko, 1. časť - Účinky infračerveného žiarenia na očné tkanivo, Optometria dnes, máj 1999.
