| AVTOR | DATUM USTVARJENA | VERSION | ŠTEVILKA DOKUMENTA |
|---|---|---|---|
| Dr. Gerard McGranaghan | 14 oktober 2014 | V1.1 | CC11 - 00041 |
Predstavitev
Ta dokument je kratek pregled informacij v zvezi z infrardečim ogrevanjem ljudi in živali, ki se običajno imenuje udobno ogrevanje. Pojasnjuje znanstveno utemeljitev uporabe infrardečega sevanja srednjega in dolgega vala, ki se uporablja za ogrevanje udobja.
Infrardeče sevanje se uporablja kot udobno ogrevanje za ogrevanje ljudi in živali. Ljudje in živali so skoraj vsakodnevno izpostavljeni infrardečemu soncu in so v svoji koži razvili posebne mehanizme, da bi kar najbolj izkoristili koristi od tega vira. Pri izbiri vrste grelca za udobno ogrevanje je treba upoštevati poznavanje teh mehanizmov in lastnosti. Kljub veliki intenzivnosti in močnemu ogrevalnemu učinku kratkoročnih grelnikov ta dokument razlaga pomanjkljivosti in zdravstvene težave, ki jih lahko povzroči uporaba kratkoročnih grelnikov.
Ozadje
Infrardeči je neionizirajoče elektromagnetno sevanje znotraj valovnih dolžin od 780nm do 1 mm. Znotraj tega širokega valovnega pasu je pogosto razdeljen na tri regije, IR-A, IR-B in IR-C, razvrščene na naslednji način
- IR-A: 700 nm – 1400 nm (0.7 μm – 1.4 μm)
- IR-B: 1400 nm – 3000 nm (1.4 μm – 3 μm)
- IR-C: 3000 nm – 1 mm (3 μm – 1000 μm)
Infrardeče sevanje povzroči ogrevalni učinek, ko udari v površino, pri udobnem ogrevanju je to običajno koža. Vendar se vse infrardeče sevanje ne pretvori v toploto. Vsa infrardeča sevanja so lahko
- Absorbirano
- Preneseno
- Odsevan
Količina vsakega je odvisna od značilnosti površine in materiala. IR, ki se odraža, se ne pretvori v toploto, medtem ko se IR, ki se absorbira, pretvori v toploto neposredno. IR, ki se odda, se lahko delno pretvori v toploto, odvisno od debeline cilja in koliko sevanja lahko preide skozi. Krajše valovne dolžine so ponavadi bolj prepustne in zato penetrivne, medtem ko srednja in dolga valovna infrardeča energija običajno prodre manj, ki večino svoje energije pretvori v toploto v površinskem mikro območju.
Absorpcija
Glede človeškega telesa je absorpcija zelo odvisna od lastnosti kože. Koža absorbira predvsem zaradi 80% ali približno toliko vode, zato ima absorpcijski spekter kot voda (Robinson 2014). Spodnja tri biološko pomembna pasova IR-A in IR-B sta vidna na spodnji sliki 1 v primerjavi z IR-C. To pomeni, da IR-C in IR-B, ki se pojavita pri daljših valovnih dolžinah, bolje absorbira človeška koža. To je prevedlo na učinkovitejše segrevanje ljudi prek teh pasov dolgih in srednje valov. Seveda bo uporaba grelca, ki odda IR-A, še vedno ogrevala kožo, vendar bo manj učinkovita, saj se koža tudi ne vpije.
Odsevnost
Koža lahko odseva tudi IR sevanje in spet je to močno odvisno od valovne dolžine. Ko vidimo na sliki 2, ima koža velik odboj v biološko pomembnih pasovih IR-A in ta se zmanjša v pasovih IR-B in IR-C.
To pomeni, da se bo od vseh infrardečih žarkov, ki zadenejo kožo, odražal velik delež IR-A (kratkodlavo sevanje) in zato ne bo povzročil segrevanja.
Zato infrardeča povezava na daljših valovnih dolžinah ugodno pomaga pri visoki absorpciji in nizkem odbojnosti, ki sta dve bistveni lastnosti, ki sta potrebni za učinkovito segrevanje tarče. Nasprotno pa se infrardeči v krajših valovnih dolžinah ne absorbira dobro in se odraža na površini kože.
Menjalnik
Končno lahko koža oddaja tudi sevanje in je spet funkcija valovne dolžine. Dejansko lahko za približno IR (~ 1.2 μm, tj. Blizu konca IR-A) približno 65% IR doseže dermis (Schroeder et al. 2008). Nad 2 μm je koža neprozorna. Dejansko je kljub dejstvu, da se bo koža segrela z IR-A, ki premaga visoko odbojnost kože, bližnji IR potencialno bolj nevaren kot srednji in daljni IR, ker lahko prodre v kožni predel kože in povzroči večje poškodbe.
Zato ima biološko pomemben IR-C visoko absorpcijo, nizko odbojnost in nizko prepustnost, vse to pa je koristno za segrevanje kože, ki toploto na koncu prenaša v notranjost telesa z difuzijo v hladnejše notranje tkivo. Prav tako je varno valovno območje, zato udobje IR običajno cilja na daljše valovne dolžine (udobno v regijah IR-B in IR-C)
Zdravje
Razen neposredne nevarnosti stika s samim vročim oddajnikom lahko visokointenzivno kratko valovno infrardeče sevanje povzroči toplotne opekline, če je koža predolgo izpostavljena ali je grelna enota postavljena preblizu cilja. Ti učinki staranja so znani iz roke in obraza Bakers pihal (Cho et al 2009). Poškodbe oči se lahko pojavijo v daljšem časovnem obdobju, zato priporočamo zaščitna očala ali časovne omejitve (Voke 1999). V bližini IR je odgovoren za staranje kože (Schroeder in sod. 2008), kjer izpostavljenost IR-A povzroči podobne biološke učinke kot UV svetloba (Schroeder in sod. 2009). Zato je treba, če je mogoče, IR-B in IR-C uporabiti kot nadomestne snovi, ki nimajo teh škodljivih učinkov.
Glede na zgornje razloge za naravne omejitve človeškega telesa do IR-A je bolj koristno in manj škodljivo, če se koncentriramo na srednji razpon IR-B ad IR-C valovnih pasov pri valovnih dolžinah med 3-10 mikronov. Spektralni izkoristek keramičnih grelnikov je tako postavljen za takšne naloge (glej sliko 4 spodaj)
Povzetek
Infrardeče sevanje se absorbira, prenaša ali odraža glede na značilnosti površine. Pri ljudeh ali živalih je ta površina koža. Koža, ki prekriva človeško telo, se je spremenila, prenašala in odsevala, verjetno zaradi izpostavljenosti soncu. Naravne obrambne značilnosti so se razvile, na primer ugodna absorpcija dolgo valovnih IR in visoka odbojnost kratkoročnih IR. Poleg tega nedavne študije ugotavljajo, da kratkotrajni IR (IR-A) škoduje koži, kar ima za posledico prezgodnje staranje. Infrardeči v pasovih IR-B in IR-C nimajo takšnih škodljivih učinkov in jim je treba dati prednost.
OPOZORILO: Infrardeči izdelki za ogrevanje Comfort lahko kupite pri Herschel infrardeči
Reference
Peter Schroeder, Judith Haendeler, Jean Krutmann, Vloga bližnjega infrardečega sevanja pri fotostaranju kože, Eksperimentalna gerontologija, letnik 43, številka 7, julij 2008, Strani 629-632, ISSN 0531- 5565,
Osebna korespondenca. Profesor Anthony Robinson, oddelek za strojništvo in proizvodni inženiring, Trinity College, Dublin 2.
Soyun Cho, Mi Hee Shin, Yeon Kyung Kim, Jo-Eun Seo, Young Mee Lee, Chi-Hyun Park in Jin Ho Chung, Učinki infrardečega sevanja in toplote na staranje kože ljudi in vivo, Zbornik preiskovalnega dermatološkega simpozija (2009) 14, 15-19;
Schroeder P, Calles C, Krutmann J. Preprečevanje škodljivih učinkov na človeško kožo, ki jih povzročajo infrardeči žarki A. Pisma o terapiji kože. 2009, junij; 14 (5): 4–5.
Dr. Janet Voke, Učinki sevanja na oko, 1. del - Infrardeči sevalni učinki na očesno tkivo, Optometrija danes, maj 1999
