Инфракрасная кабина (сауна)

Инфракрасная кабина (сауна) предназначена для быстрого, эффективного и глубокого внутреннего прогрева организма человека инфракрасным (тепловым) излучением до интенсивного потоотделения в щадящих и комфортных температурных условиях и найдет широкое применение в оздоровительной, лечебной и спортивной практике, а также удобна для использования в быту. Инфракрасная сауна содержит кабину с размещенными внутри нее источниками инфракрасного излучения и посадочным местом для пользователя. Внутренняя поверхность кабины выполнена из натурального дерева, а инфракрасные излучатели направлены в сторону человека. Такая конструкция позволяет добиться глубокого равномерного прогрева тела человека, минуя промежуточный теплоноситель. Система управления инфракрасной кабиной (сауной) позволяет регулировать поток энергии от инфракрасных излучателей, позволяя подстраивать, таким образом, характеристики излучения кабины под индивидуальные особенности организма человека. Полезная модель позволяет повысить эффективность прогревания человека и снизить энергетические затраты.

Полезная модель предназначена для проведения тепловых лечебных и оздоровительных процедур и может быть использовано в быту, в медицинских, реабилитационных и спортивных учреждениях.

Для разогрева человека, в традиционных русских банях и финских саунах, используется косвенный метод нагрева с применением промежуточного теплоносителя, в качестве которого используется воздух. Источник высокой температуры (печь), сначала разогревает воздух, а затем горячий воздух разогревает тело человека. Воздух обладает низкой теплоемкостью, поэтому для эффективного разогрева необходимо или поднимать температуру воздуха (финские сауны), или увеличивать влажность воздуха (русские бани). Тепло горячего воздуха нагревает верхний слой кожи, а за тем это тепло разносится по всему организму током крови и других жидкостей. К недостаткам этого способа нагрева можно отнести необходимость полного погружения человека в среду с горячим воздухом или повышенной влажностью, а так же высокая энергозатратность.

Наиболее эффективным способом нагрева тела человека является нагрев с помощью инфракрасного излучения, т.е. метод прямого нагрева. При этом способе, инфракрасная энергия непосредственно от источника тепла поступает в тело человека, минуя промежуточные теплоносители. Во-первых, это увеличивает общую эффективность устройства по сравнению с другими способами нагрева, а, во-вторых, инфракрасное излучение, по сравнению с контактными способами нагрева, более глубоко проникает в тело человека, обеспечивая объемный прогрев. В этом случае прогреву подвергаются не только внешние слои кожи, но более глубокие слои мышц.

При использовании этого способа нагрева, важно правильно подобрать уровень инфракрасного излучения, которое воздействует на организм человека. Недостаточная мощность инфракрасного излучения, не позволит глубоко проникать ему в тело человека. При этом будет происходить медленный рост внутренней температуры тела, т.к. система терморегуляции организма будет стараться охлаждать тело и не позволит достичь температуры тела до 38,5 гр. С, при которой начинается подавление роста болезнетворных микробов. Превышение оптимального уровня излучения, может привести к тепловым ожогам на поверхности кожи.

Уровень техники

Известна мобильная инфракрасная кабина (патент 79426, МПК A61N 5/06) с установленными внутри пленочными нагревателями с рабочей температурой 55-65 гр.С. Пленочные нагреватели расположены по периметру сидящего человека. К недостаткам этого устройства относится способ нагрева человека, который используется в кабинах с такими нагревателями, а именно - косвенный метод с использованием промежуточного теплоносителя, т.е. воздуха. Инфракрасное излучение, которое генерируют пленочные нагреватели, невелико и по своему уровню сравнимо с собственным инфракрасным излучением человека, и поэтому, в соответствие со вторым законом термодинамики, не может напрямую прогревать тело человека. В кабинах с пленочными нагревателями прогрев производится за счет теплого воздуха, который препятствует расходованию излишков внутренней энергии тела. Тело медленно разогревается под действием собственной энергии, что и обуславливает низкую эффективность тепловых процедур в кабинах такого типа. В таких кабинах внутренняя температура тела достигает только до 37,2 гр.С, что явно мало для подавления роста болезнетворных микробов. Кабины с такого типа нагревателями подходят только для проведения косметологических процедур ухода за кожей, но не как для оздоровительных.

Известна так же инфракрасная зеркальная сауна, в которой внутренняя поверхность выполнена из отражающего инфракрасное излучение, материала, а инфракрасные излучатели ориентированы в сторону отражающей поверхности (патент 2303433, А61Н 33/06), при этом человек размещается в центре кабины. К недостаткам данной конструкции можно отнести большую энергозатратность, т.к. при таком способе нагрева тела человека потребуются очень мощные источники инфракрасного излучения. Падение уровня инфракрасного излучения обратно пропорционально квадрату расстояния от источника до объекта, поэтому, с учетом расстояния, мощность источников должна быть в 9 раз выше, чем при использовании прямого излучения. Увеличение мощности источников имеет свои отрицательные стороны. Во-первых, увеличиваются затраты электроэнергии на проведение процедуры, во-вторых, увеличенная температура источников инфракрасного излучения, требует применения специальных методов снижению температуры воздуха внутри кабины, в-третьих, необходимо принять специальные меры по предотвращению возможности получения ожогов. Кроме того кабина требует организации специальной вентиляции, т.к. выделяемый пот в процессе нагрева тела человека, будет негативным образом сказываться на металлических конструкциях.

Известна инфракрасная сауна-душевая кабина Niagara N-200135 (Интернет - сайт www.vodamir.ru/infrared-sauna.htm), которая представляет собой кабину из натурального дерева, внутри которой установлены тыловые, угловые (фронтальные) и ножные инфракрасные нагреватели из специальной керамики. Инфракрасная сауна рассчитана, в зависимости от размеров от 1 до 5 человек.

К недостаткам указанной инфракрасной сауны можно отнести отсутствие системы управления, которая позволяет подобрать мощность излучения под индивидуальные особенности организма.

Последнее техническое решение принято за прототип.

Сущность полезной модели

Задачей настоящей полезной модели является создание конструкции инфракрасной кабины (сауны), которая обладает повышенной эффективностью нагрева человека при проведении тепловых сеансов, меньшими противопоказаниями к применению по отношению к другим видам бань и саун, простоте эксплуатации, долговечности и безопасности.

Технический результат заключается в создании однородного рассеянного поля инфракрасной энергии и возможности подбора мощности излучения под индивидуальные особенности организма человека за счет использования специальной системы управления излучателями.

Для достижения этого результата внутри кабины устанавливаются инфракрасные излучатели, которые направлены в сторону сидящего человека. Конструкция инфракрасной кабины (сауны) представляет собой кабину, изготовленную из натурального дерева. Внутри кабины размещена лавка, на которой сидит человек. Вокруг человека устанавливаются инфракрасные излучатели (нагреватели), которые излучают инфракрасную энергию непосредственно на человека. Инфракрасное излучение от этих излучателей непосредственно нагревает организм человека, минуя промежуточный теплоноситель воздух. Использование этого метода прямого нагрева позволяет избавиться от главного недостатка существующих бань и саун, а именно воздуха высокой температуры и влажности, т.к. инфракрасная энергия, проходя через воздух, не нагревает его. Мощность нагревателей рассчитана таким образом, чтобы поток инфракрасной энергии был на уровне естественного солнечного излучения, чем достигается абсолютная безопасность устройства.

Сущность полезной модели раскрывается следующими рисунками:

Фиг.1 - вид кабины сверху;

Фиг.2 - продольный разрез кабины;

Фиг.3-4 - вид кабины с вариантами расположения излучателей;

Фиг.5 - вид многоместной кабины.

Инфракрасная кабина (сауна) состоит из деревянного корпуса 1, деревянной скамьи 5, инфракрасных излучателей 2, 3, 4 и двери 6. Инфракрасные излучатели устанавливаются: за спиной сидящего человека (2) с тем, чтобы спина полностью подвергалась облучению, под ногами (3) для прогрева икроножных мышц и спереди сидящего человека (4) для прогрева голени и стоп ног. Излучатели 4 устанавливаются на уровень пола. Излучатель 2 должен обеспечить полное облучение спины по ширине и высоте до шеи сидящего человека. В случае, если конструкция излучателя не позволяет это сделать, то устанавливается несколько излучателей (фиг.3 и 4). При этом высота их установки и конструкция, должна предотвращать прямой нагрев головы сидящего человека.

Для эффективного нагрева человека достаточно, чтобы инфракрасное излучение воздействовало на спину человека и ноги. В этом случае тепло током крови, будет разноситься по всем органам тела человека.

Количество нагревателей и места установки зависят от конструкции инфракрасных излучателей, их мощности, количества людей и конфигурации кабины (фиг.4 и 5). Нагреватели в частности могут быть выполнены на основе керамических нагревательных элементов. Для обеспечения предохранения человека от ожога во время сеанса, нагреватели могут быть закрыты специальными ажурными решетками, которые с одной стороны не ограничивают поток инфракрасного излучения, а с другой стороны обеспечивают безопасность человека.

Для обеспечения однородного рассеянного поля инфракрасной энергии, особенно за спиной сидящего человека, необходимо устанавливать такое количество нагревателей, чтобы они перекрывали по площади излучения площадь спины человека, а также соблюдать расстояния между нагревателями, которое предотвратит появление неравномерностей в потоке инфракрасной энергии, т.е. зон со слабым или отсутствующим инфракрасным излучением.

Мощность инфракрасных излучателей подобрана таким образом, чтобы обеспечить уровень инфракрасного излучения, т.е. сопоставимую с уровнем инфракрасного излучения Солнца в ясный день. Принятие такого уровня инфракрасного излучения обеспечивает полную безопасность тепловых процедур, проводимых в инфракрасной кабине.

Внутренняя обшивка кабины выполняется из натурального дерева, преимущественно лиственных пород (ольха, липа) без защитного покрытия красками или лаками, что позволяет снижать влажность воздуха внутри кабины во время проведения теплового процедуры без устройства дополнительной вентиляции. Для многоместных кабин может быть устроена естественная вентиляция с помощью системы входных и выходных клапанов. При этом входные клапаны должны устанавливаться на уровне плеч сидящих людей, а выходные - под потолком. Оптимальным расположение будет являться установка вентиляционных клапанов по диагонали кабины на противоположных стенках.

Пол, скамья для сидения и ножная решетка могут быть обработаны защитным покрытием, для предотвращения впитывания пота и облегчения санитарной обработки кабины.

Регулирование потока инфракрасной энергии осуществляется за счет наличия в составе оборудования инфракрасной кабины (сауны) системы управления, которая с помощью пульта управления может задавать время и мощность излучения нагревателей. Это позволяет подобрать мощность инфракрасного излучения под индивидуальные особенности организма каждого человека. При этом достаточно регулировать поток от нагревателей, установленных за спиной сидящего человека.

Инфракрасная кабина (сауна) работает следующим образом:

Перед началом проведения тепловой процедуры необходимо включить нагреватели 2, 3 и 4 с тем, чтобы они разогрелись до рабочей температуры и прогрели воздух внутри кабины до температуры не менее 35 гр.С. Это предотвратит охлаждение организма с помощью собственного излучения.

Затем человек заходит в кабину 1, закрывает дверь 6 и садится на скамейку 5. Под воздействием инфракрасного излучения, которое вырабатывают инфракрасные излучатели 2, 3 и 4, температура тела будет повышаться. При этом система терморегуляции будет стремиться компенсировать это повышение температуры.

Однако, так как охлаждение тела с помощью излучения невозможно, то единственным путем остается охлаждение с помощью выделения пота.

Можно выделить 4 этапа потоотделения во время сеанса в инфракрасной кабине (сауне):

Первый этап - накопление энергии, где происходит накопление внутренней энергии. На этом этапе потоотделение не значительное. Длительность - 7-10 мин. Примерная температура в кабине в пределах 35-41 гр.С.

Второй этап - обильное потоотделение, в котором производится самый большой выброс пота за счет вывода воды из подкожного пространства. Длительность - 10-12 мин. Примерная температура в кабине в пределах 41-44 гр.С.

На третьем этапе потоотделение уменьшается, т.к. практически вся не связанная вода уже выведена из организма и ускоряется рост внутренней температуры тела. Длительность - 7-10 мин. Примерная температура в кабине в пределах 44-47 гр.С.

Четвертый этап начинается после окончания сеанса и характеризуется некоторым увеличением потоотделения за счет энергии накопленной телом. Длительность - 5-8 мин. Примерная температура в кабине в пределах 47-41 гр.С.

Образовавшийся на коже человека пот оказывает большое сопротивление инфракрасному излучению, поэтому его необходимо периодически удалять.

Во время процедуры, для лучшего нагрева, человек может поворачиваться к нагревателями любыми участками тела.

Инфракрасные кабины (сауны), согласно этой полезной модели, могут иметь и другие варианты исполнения, а так же могут быть рассчитаны на произвольное количество человек, при условии, что каждый сидящий человек будет подвергаться инфракрасному облучению со стороны спины, боков и ног.

1. Инфракрасная кабина (сауна), изготовленная в виде кабины с внутренней обшивкой из натурального дерева, с посадочным местом для одного или нескольких человек и с установленными внутри керамическими источниками инфракрасного излучения, установленными на уровне спины и голени сидящего человека и направленными на него, отличающаяся тем, что имеет систему управления, которая позволяет регулировать (изменять) поток инфракрасной энергии, вырабатываемой инфракрасными излучателями.

2. Инфракрасная кабина по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя обшивка кабины выполнена из натурального дерева лиственных пород без дополнительной обработки красками, лаками и пропитками с целью регулирования влажности воздуха во время процедуры без устройства дополнительных вентиляционных клапанов.

3. Инфракрасная кабина по п.1, отличающаяся тем, что скамья для сиденья и пол покрываются защитным покрытием с целью защиты от пота и облегчения санитарной обработки кабины.

4. Инфракрасная кабина по п.1, отличающаяся тем, что инфракрасные нагреватели могут быть закрыты ажурными решетками, которые не ограничивают поток инфракрасного излучения и обеспечивают безопасность человека.

5. Инфракрасная кабина по п.1, отличающаяся тем, что может быть оборудована вентиляционными клапанами.