Помоги проекту - поделись книгой:
Облик чёрных бань может быть самым разным. Это и пещеры, и норы, и землянки, и шалаши, и плетёные хижины, обмазанные глиной, и юрты, и чумы, и постройки из валунов и глины, и избы, и залы из мрамора (лаконики). И хотя общей характерной особенностью всех этих бань непременно является открытый или закрытый огонь с выпуском дыма в помещение, но и дым выпускался самым разнообразным способом из очагов тоже самых разнообразных конструкций: от простейших грунтовых площадок и ям до весьма сложных кирпичных и глинобитных печей без труб. Численно проанализировать каждое из этих решений просто невозможно. Поэтому обсудим лишь два предельных случая: когда имеется лишь лучистое тепло от очага и когда имеются лишь нагретый воздух и нагретые окружающие конструкции.
6.1. Человек у костра
Древний человек, конечно же, не понимал сути явления инфракрасного нагрева, но издавна чётко отличал «тепло» от горячего воздуха, равномерно исходящее на тело отовсюду со всех направлений, и «жар», исходящий с одного направления. Тёплая погода становилась жаркой, когда из-за туч выходило солнце. И всегда вдруг ощущался жар, когда человек повёртывался лицом к костру с раскалёнными углями или пламенем. Кроме того, различали жар от углей (от камней очага), называемый «сухим жаром», и жар от пламени, называемый «пылом» (пылким жаром), и жар от свода печи (после её протопки), называемый «вольным жаром».
Ясно, что лучистый жар от костра способен согреть даже мокрого человека. Так, при температуре воздуха 0 °C в пасмурную погоду раздетый человек с температурой кожи 30 °C теряет (см. раздел 4.6):
— 0,3 кВт/м2 тепла за счёт кондуктивной теплопередачи (в том числе и при неподвижном воздухе);
— 0,2 кВт/м2 тепла за счёт лучистой теплоотдачи (из них 0,5 кВт/м2 излучает при 30 °C, а 0,3 кВт/м2 получает в виде лучистого тепла обратно от окружения с температурой 0 °C);
— 0,2 кВт/м2 тепла за счёт конвективной теплоотдачи при скорости воздуха (ветра) 1 м/сек;
— 0,7 кВт/м2 тепла за счёт испарения воды с мокрой кожи в неподвижном воздухе или 2 кВт/м2 при скорости воздуха 1 м/сек.
Таким образом, если раздетый человек с сухой кожей в полный штиль (1 м/сек) теряет 0,7 кВт/м2 тепла, то раздетый человек с мокрой кожей теряет до 2,7 кВт/м2 тепла. При слабом же ветре 5 м/сек раздетый человек с сухой кожей теряет 1,4 кВт/м2 тепла, а с мокрой — 8,4 кВт/м2. Это значит, что мокрому человеку всегда холодней (и у костра согреться намного труднее), чем сухому. Причём при появлении ветра ощущения холода будут усиливаться многократно. Поэтому, чтобы согреться у костра, необходимо в первую очередь отгородиться от ветра какими-нибудь преградами: стенами, оградами, живыми изгородями (кустами, деревьями), заслонами-навесами (так в армейском полевом быту называют наклонные стенки-крыши полушалашом из жердей, веток, камыша, соломы, брезента и т. п.) Такие преграды загораживают не только от ветра, но частично от неба (космоса), куда удаляется лучистое тепло; при этом преграды всегда «теплее» неба (особенно ясного), поэтому больше тепла излучают на человека. Напомним, что мощность излучения абсолютно чёрного тела (например, туч на небе) при температуре 0 °C составляет 0,3 кВт/м2, а мощность излучения ясного неба (даже днём) не более 0,1 кВт/м2.
При обычном размере костра в плане 0,5x0,5 м и тепловой мощности 40 кВт (при расходе 10 кг сухих дров в час), мощность теплового излучения костра в полуплоскость (в телесный угол 2
Конечно же, мытьё у костра — это нынче для горожан экзотика. Но ведь порой для геологов, охотников, туристов, солдат мытьё мокрым полотенцем у костра — это единственно доступное тёплое мытьё, причём очень оперативное. Но если есть время и силы, то можно для мытья и нагреть воду. Оценим, что это будет стоить туристу. Предположим, что турист копает в сухом глинистом грунте яму площадью в плане 1x1 м и глубиной 1 м (общий объём 1 м3), разводит на дне костёр мощностью 40 кВт (20 кВт по тепловому излучению, расход дров 10 кг/час), прогревает стенки ямы, а затем наливает в яму воду. Принимая, что высушенный грунт имеет плотность 1500 кг/м3, теплопроводность 0,35 Вт/(м град), теплоёмкостью 0,84 кДж(кг. град.), нетрудно подсчитать, что за 4 часа топки стенки ямы, во-первых, высушиваются на глубину 5 см (что требует испарения около 40 кг воды при влажности грунта 10 %) с затратой тепла порядка 100 МДж, а во-вторых, стенки ямы прогреваются до температуры поверхности 500 °C с затратой тепла 80 МДж. Перепад температур 500 °C на толщине сухого грунта 5 см как раз и создаёт поток тепла внутрь грунта 20 кВт на площади 5 м2, после чего скорость прогрева грунта замедляется, так как поверхностный сухой слой уже будет не способен пропускать через себя всё лучистое тепло от костра (как и в случае кирпичной печи). Если раскалённое дно ямы быстро очистить от углей и золы и залить в яму 250 литров воды, то эта вода как раз и нагреется от горячих стенок ямы до 40 °C. Такую «баню», в которой можно с комфортом помыться и на морозе, в народе иногда называют сибирской, хотя такой способ нагрева воды был известен повсюду с незапамятных времён (и не относится, строго говоря, по нашей терминологии к баням).
Мы не затрагиваем здесь вопросов технологии прогрева ямы и воды — сложностей может оказаться на практике много. Это и плохое горение дров в яме (особенно влажных дров), и быстрое увлажнение прогретого слоя влагой из удалённых зон холодного грунта (особенно влажного с содержанием воды более 10 %), и быстрое охлаждение стенок ямы во время доставки воды, которая сама по себе может оказаться проблемой и т. п. Отметим, однако, что главным условием успешного прогрева ямы является высокая мощность прогрева стен. Дело в том, что при вялом костре тепло с поверхности стен ямы успевает уйти глубоко внутрь грунта (точно также, как в случае кожи при её нагреве в режиме привыкания). Градиенты температуры при малых тепловых потоках малы, а это значит, что температуры поверхности стен ямы малы и медленно возрастают во времени, а тепло, прошедшее глубоко внутрь, «размазывается» в больших объёмах грунта, слабо повышая его температуру. А ведь для последующего нагрева воды необходимы именно высокие температуры стен ямы. Зоны с низкими температурами 100 °C и ниже, тем более в глубинных слоях грунта, которые никогда не вернут своё тепло обратно в яму, бесполезны для нагрева воды. Можно, конечно, сначала прогреть при слабом костре грунт для его предварительной просушки (и этот процесс будет аналогичным разморозке грунта при зимних ремонтных земляных работах в строительстве). Но затем совершенно обязателен мощный нагрев, после которого вода должна заливаться в яму немедленно. Всё это указывает, что этот метод нагрева воды требует специальной конструкции ёмкости (ямы): чтобы был высокотеплоёмкий и высокотеплопроводный пристеночный слой, а затем в глубине этот теплоаккумулирующий слой был бы теплоизолирован малотеплопроводным материалом. Но это возможно лишь в современных проектах «сибирских» бань, использующих современные материалы (бетон и стекловату), а в реальных условиях тайги никакие такие усовершенствования и доработки невозможны.
Можно нагревать воду в яме и иным способом — сбрасыванием в яму, наполненную водой, раскалённых камней и валунов, причём крупные валуны более предпочтительны. Как и в случае нагрева ямы, камни необходимо прогреть до температур, много больших 100 °C. Если же камни будут недостаточно прогреты, то при температурах камней ниже 60 °C они вообще не смогут прогреть воду до 40 °C. При температурах камней порядка 100 °C, камней придётся брать очень много, они даже, может быть, не поместятся в яму, придётся их извлекать после охлаждения и добавлять новые порции горячих камней. При сильно раскалённых камнях (до температур порядка 400 °C) воду можно нагреть умеренным количеством камней (порядка 400 кг камней на 250 литров воды). При высоких температурах камней образуется много водяного пара (как и в случае сильно прогретой ямы). Так что для большего комфорта яму лучше было располагать в крытом помещении, например, в шалаше или пещере, причём это помещение можно было использовать как влажную (и даже воздушную паровую) баню (например, германскую «ЬаdestuЬе», см. ниже).
6.2. Очаг в пещерах и шалашах
Чтобы защитить огонь от дождя и ветра, древний человек стал разводить костры в укрытиях, которые служили первыми жилищами, и не только для людей. Так, даже в междуречье Оки и Волги (Московский регион) найдены останки поселений древних людей (стоянок каменного века), датируемые 20 тысячелетием до н. э., с очагами-ямами и кострищами, с остатками жердевых настилов, с многочисленными фрагментами обожжённой лепной керамики с ямочным орнаментом. На основе опыта такого курного «жилищного» строительства начали создаваться и курные бани, существующие и поныне.
Если в жилом помещении был вполне обычен в быту постоянно поддерживаемый огонь (с постоянным выходом дыма, например, через вход или через верхнее вентиляционное отверстие в чуме или юрте), то в мытном помещении (если оно было специальным) огонь должен был разжигаться лишь периодически, от раза к разу, вследствие чего стены не успевали прогреваться и оставались холодными. Костёр в таком помещении с температурой стен 0 °C по тепловому эффекту эквивалентен вышерассмотренному костру на открытом воздухе при отсутствии ветра с температурой окружения (воздуха, облаков, поверхности земли, деревьев), тоже равной 0 °C.
Большой практический интерес представляет случай, когда сначала при открытых проёмах (дверях) прогревают костром камни очага, после чего костёр тушат (или костёр прогорает сам), а проёмы (двери) закрывают (занавешивают). В таком бездымном помещении остаются лишь раскалённые камни очага, которые, во-первых, создают упорядоченные циркуляционные потоки теплого воздуха (см. рис. 34), а во-вторых, создают потоки лучистого тепла во все стороны. Такие раскалённые камни с незапамятных времён использовались повсюду для поддержания тепла в курных строениях. Точно такой же случай с тепловой точки зрения возникает в современных проектах при использовании металлических печей: раскалённые металлические стенки топливника горящей печи имитируют раскалённые камни очага.
Во всех этих случаях возникает непростой и далеко не праздный методический вопрос, как лучше согревать человека: лучистым ли теплом (сухим жаром от камней очага или стенок металлической печи) или конвективным теплом от горячего воздуха, образующегося при экранировании очага или печи, или тёплым паром, образующимся при поливе раскалённых камней водой. Любой турист и любой фронтовик, пожалуй, скажет, что от жара «буржуйки» в палатке отказываться глупо, этот жар и согреет быстро, и одежду высушит. В то же время все финские банные печники уверены, что металлические печи надо обязательно экранировать (отгораживать для предотвращения распространения инфракрасного излучения) и не только в целях пожарной безопасности и дизайна, но и для устранения малокомфортного действия обжигающего лучистого жара.
Сразу оговоримся, что без указания назначения нагрева ответ не может быть однозначным, что и объясняет противоречивость и путаность мнений. Если вы в мокрой одежде и хотите быстро согреться, то лучше поддать на камни. Но если вы хотите быстро согреться так, чтобы и одежда просохла, необходим лучистый нагрев. Если у вас сухая одежда и сухая кожа, то для длительного комфортного пребывания лучше иметь тёплый или горячий воздух (без сухого жара и без пара — «влажного жара»), причём в горячем воздухе с сухой кожей можно перегреть тело так, что можно потом помыться даже на холоде. Всё это говорит о чрезвычайной многоликости бань, в том числе и чёрных, проистекающей из-за того, что человек имеет возможность прогреться самым различным образом. Так что мнения о том, что, мол, чёрные бани должны быть непременно сухими или непременно паровыми, являются наивными. Главное в чёрных банях — выпуск дыма от очага в помещение, а всё остальное — производное.
В этом разделе мы рассматриваем только случай, когда стены пещеры (норы) или палатки (шалаша) при прогреве камней остаются холодными. Это вполне реальная ситуация, имеющая место тогда, когда стены и потолок либо очень высокотеплоёмки (пещеры) и не успевают нагреваться за время горения костра, либо очень теплопроводны (палатки, шалаши) и не могут нагреться никогда. Примем условно, что мощность излучения камней очага (или стенок топливника горящей металлической печи) составляет те же 20 кВт, а температура стен составляет 0 °C. В таком случае, как и в предыдущем разделе, раздетому человеку с сухой кожей становится тепло в 1,5 метрах от очага, с мокрой кожей — в 0,7 метрах от очага.
Если такой очаг (или металлическую печь) экранировать (загородить) и тем самым перевести 20 кВт лучистой энергии в тепло воздуха, то при коэффициенте теплопередачи α=10 Вт/(м2 град) и площади стен 20 м2 воздух нагреется до 100 °C, хотя температура стен останется на уровне 0 °C. Тепловой баланс раздетого человека с сухой кожей будет включать нагрев за счёт кондуктивного теплообмена 0,7 кВт/м2 и за счёт конвективного теплообмена 0,4 кВт/м2, а также охлаждение за счёт лучистой теплоотдачи 0,2 кВт/м2. Таким образом, сухому человеку при экранировании очага (печи) становится тепло всегда (при любом расстоянии от очага, хотя лучистый поток от очага исчезает). Это очень важный результат, показывающий, что в жилых палатках целесообразно использовать экранированные металлические печи. Физический смысл этого результата заключается в том, что лучистое тепло от неэкранированного очага (печи) тотчас попадает на холодные стены и сразу же отводится, и лишь незначительная доля лучистого потока попадает на человека. Экранированный очаг (печь) нагревает воздух, и человек оказывается в тёплом «коконе».
Если же у раздетого человека мокрая кожа, то ситуация в корне меняется, поскольку появляются теплопотери за счёт испарения воды с кожи 2 кВт/м2 (при скорости воздуха 1 м/сек). При экранированном очаге (печи) человеку с мокрой кожей всегда холодно, и только из-за того, что воздух сухой (абсолютная влажность воздуха при 0 °C не может превышать 0,005 кг/м3). Так что в банях с экранированным очагом, расположенных в пещерах и палатках, без пара не обойтись. Если при поддаче абсолютная влажность повышается до 0,025 кг/м3 и выше, то можно ожидать, что станет тепло, а при абсолютной влажности выше 0,05 кг/м3 тепло станет наверняка, даже жарко. К сожалению, удержать высокую влажность воздуха в помещении с холодными стенами невозможно. Бани в пещерах и палатках неминуемо имеют мокрые стены и выделяют «клубы пара». Поэтому стены бань необходимо утеплить с целью повышения температуры внутренних поверхностей стен, например, применением шкур в чумах и ковров в юртах и шатрах. В оседлых банях стали применять бревенчатые стены. Это предотвратило образование росы и одновременно снизило лучистые потери с тела на стены.
6.3. Мытные землянки и избы
Первые типы оседлых рукотворных жилищ (вместо нор и пещер) создавались в Северной Европе на базе концепции землянок. Перекрытия землянок выполнялись из древесных материалов. Поэтому потолки в курных землянках, омываемые дымовыми газами, были при протопке горячими.
Во времена Западной Римской империи (I век до н. э. — V век н. э.) граница цивилизации шла по рекам Рейн и Дунай, а севернее в дремучих лесах жили полудикие германцы, славяне, балты и финно-угорские племена. Германские завоеватели очень много переняли у побеждённых в V веке н. э. римлян, в частности, приняли латинское название купания (Bad). До сих пор в современном немецком языке поясняется, что если ванна как сосуд (wanne слово чисто германского происхождения) предназначена для купания (мытья), то её следует называть «Badenwanne». Во времена Карла Великого в VIII веке германские паровые бани в курных землянках назывались «badestube» (stube — комната, изба, помещение), «badestove» (древнеголланд.), «badstuga» (древнешвед.), «badstue» (древненорв.), «badestue» (древнедатский). В протестантской Скандинавии до сих пор сохранилось сокращённое простонародное название курной бани «bastu» (в том числе и паровой на камнях). В католической Германии мытные паровые бани (badestube) были запрещены церковью из-за упадка нравов при неизбежном совместном купании (мужчин и женщин), мытьё ушло в домашние купели, и паровая баня забылась.
У финнов-суоми как и всех народов тоже существовало различие между помещением для мытья «сауна» (видимо, от фин. «зауипеп» — дымный, то есть «дымлянка») и процессом самого мытья «ку1ру» (купания). Со временем жильё ушло из «дымлянок» в избы с трубными печами (в белые помещения), а «дымлянки» сохранились лишь для мытья (как и в России). В Финляндии до сих пор сохранилось понятие «дымной сауны» как настоящей национальной бани. Белая же баня и в России, и в Финляндии развивалась в основном в городах и крупных усадьбах, а потому была плохо знакома русским крестьянам и финнам-суоми, жившим преимущественно на хуторах.
Первые землянки древних славян («средней степени дикости») также имели вид ямы, перекрытой жердями и засыпанной землёй (Костеневская стоянка, Воронежская область). Даже на склоне горы дверь в землянку приходилось делать в виде лаза, поэтому землянки назывались влазнями. На полу (дне) землянки устраивали очаг в виде ямы, в которой разжигался костёр. Дым от костра расстилался по потолку (перекрытию) и выводился через вход (лаз) в землянку (А.И. Орлов, Русская отопительно-вентиляционная техника, М.: Стройиздат, 1950 г.). Так, столица Древней Руси город Киев до X века представлял собой теснящие друг друга землянки, окружавшие укреплённый центр (город, крепость, кремль, детинец) и огороженные частоколом (столпием, тыном, острогом — стеной, забором из поставленных вертикально вплотную брёвен). Со временем стены землянки стали укрепляться (и утепляться) вертикально (частоколом) или горизонтально (срубом или поленицей) расположенными брёвнами или плахами (расколотыми пополам брёвнами). Это позволило приподнять стены над землёй и делать полуземлянку с более удобным входом для жильцов и выходом дыма (рис. 8).
Не вдаваясь в исторические детали отметим, что наличие в землянке огня определяло очень многое не только в бытовом и техническом, но и в социальном плане. Если киевский славянин (полянин) имел в землянке огонь, то он был «огнищанином» (главой родового «огнища») и был обязан платить дань своему князю-старшине. Точно также впоследствии поляне платили дань хазарам — один меч от одного «дыма». После хазар поляне платили дань варягам «по три голуби от двора», а затем от «дома». Огонь, дым, двор, дом — это единые развивающиеся социальные понятия, в отличие от «здания» (от «зьд» — глина) — просто постройки (технического термина).
Процедура мытья-купания называлась мовью, а место, где «творилась мовь», называлост мовней. Древней мовней являлась «истобка» (протапливаемая огнём землянка). Именно в «истобке» в 945 году Ольга в качестве мести сожгла послов от древлян, убивших Игоря, а не в бане, как часто пишут в литературе («бань» как термина тогда на Руси ещё вообще не было). Потом в качестве мовни стала использоваться мытная изба. Но так или иначе, в Древней Руси, видимо, не существовало единого, самого общего в своём понимании слова, означающего то строение (техническое), в котором жили (или мылись). Так, глобальный индоевропейский термин «дом» (пришедший, видимо, от германцев) означал на Руси «хозяйство», «род», а как сооружение стал пониматься лишь с 1230 года. Термин «здание» воспринимался только как процесс, а не результат (создание, сделать). Жилище и обитель понимались как общее для всех имущество. Наши предки не могли разделить понятия жилого и нежилого фонда, потому что жили общим отчим «кровом», а потребительские сущности отдельных вещей разделить пока не могли. Землянки иногда назывались «хатами» (заимствовано у угров-венгров), «хызами» и «хижинами» (заимствовано у германцев через болгар), влазнями, нырищами и т. п. Всё это создавало большие трудности и путаницу при переводах с греческого и латинского языков (и первую очередь церковных), поскольку понятия «жилище вообще» у греков уже были, а у русских появились много позже (дом, здание, строение, изба, жилище, хоромы, храм, приют, чертог и т. п. стали чётко отличаться от помещений для скота, инвентаря, для хранения пищевых запасов: хлева, амбара, двора и т. п.). Поэтому анализ быта через иностранные источники и летописи затруднён (В.В. Колесов, Древняя Русь: наследие в слове, СПб.: Гос. университет, 2000 г.), тем более, что уровни и характеры жизни Руси и Византии были несопоставимы. Это очень важно для анализа термина «баня», воспринимаемого церковью широко как «очищение вообще», а русские прибавку «вообще» не воспринимали и воспринять не могли, а могли понимать «очищение» как конкретную процедуру в конкретном объекте или сооружении. Так или иначе, «баня» долго была чересчур официальным термином, и только потом в городах превратилась в понятие «сооружение для мытья вообще» (всё равно как) в отличие от понятия мытной избы с паром, веником и мытьём в тазу.
Строительство тёплой полуземлянки начиналось с рытья котлована глубиной примерно в 1 метр, куда помещали вертикальные или наклонные наружу столбы, а за ними с внешней стороны укладывали друг на друга горизонтальные брёвна (плахи), засыпаемые и удерживаемые между столбами и грунтом. Деревянную конструкцию поднимали над землёй на 1,0–1,5 метра так, чтобы общая высота стен помещения составляла не менее 2 метров. Вход с деревянной лесенкой или земляными ступенями устраивали с южной стороны. Крыши делали настилом из брёвен (накатом) или двухскатными (более удобными для вывода дыма), покрывали жердями, соломой, обмазывали глиной, засыпали землёй, и они зарастали бурьяном (высокой сорной травой). Засыпка всего строения землёй (с «зелёной» крышей по современной терминологии) помогала сохранять тепло, предупреждала гниение дерева и уберегала от пожаров. Полы делали из утоптанной глины, а люди побогаче застилали пол деревянными плахами (пополам расколотыми брёвнами, горбылями) или мостили вертикально установленными чурками. Полуземлянка была однообъёмным помещением (однокомнатным), отапливаемым зачастую не просто очагом, а сводчатой каменкой или глиняной печью, выпускающей дым в помещение с постоянно приоткрытой дверью или открытым вентиляционным отверстием: дымником или волоковым (задвижным) окном. Печь обычно стояла в глубине комнаты, в дальнем от входа углу. Печь выполнялась либо прямоугольной в виде тоннеля с арочным сводом или круглой с куполом, суживающейся кверху, и имела сбоку только одно отверстие для закладки дров и вывода дыма. Сверху печь имела варочную поверхность из глины (жаровню), по виду напоминающую сковородку, или отверстие для глиняного, а затем чугунного горшка (котла). Дым от печи образовывал на потолке и стенах слой сажи (копоти) в виде «чёрной сыпухи», спадающей тяжёлыми хлопьями. В высоких полуземлянках, а затем и в курных избах, от падающей сажи спасали широкие полки (воронцы), опоясывающие комнату по периметру, прикреплённые к стенам на высоте около двух метров, не мешая сидящим или лежащим на лавках (лежанках, полатях) людям. Именно из-за дыма потолки стремились делать повыше до 3–4 метров. Все стены тщательно обмазывались глиной, а ниже полок к тому же и белились.
Полуземлянки сделали целую эпоху в городском строительстве (Е.Н. Грицак, Памятники древнего Киева, М.: Вече, 2004 г). Дело в том, что сама полуземлянка наполовину утопленная в грунт, стала как бы фундаментом (подклетом) для более высоких уровней (клетей, этажей) жилых строений с несколькими комнатами — хоромами (от греческого choros — «несколько, большое количество, вместе»). Над подклетом (на втором этаже) располагалась горница (от русского «горнее» — «верхнее»), в которую со временем перенесли печь из подклета. На третьем этаже устраивалась светёлка — самая тёплая комната дома. Вход в полуземлянку (подклет) и в горницу начинался с сеней: в подклет вела вниз лесенка, а наверх в горницу тоже лестница. В составе развитых хором в домонгольский период появились «повалуши», стоящие на том же подклете или на своих подклетах многоэтажные строения (в том числе жилые) напротив горниц, часто в виде башен (столпов), имевших общие сени с горницей. Столпы со временем переродились в «вежи» (от древнерусского «вежды» — «глаза»), сторожевые башни, часто декоративные. Верхние этажи жилых богатых хором стали называться «теремами» (от греч. teremnon — «жилище»). Существовали и отдельные терема, возводимые над городскими или усадебными воротами или на высоком подклете. В результате жилые дома знати разрастались конструктивно в весьма сложные сооружения в виде клетей, соединяемых крыльцом, сенями, переходами и навесами. Такие жилые дома были курными, но в дымных помещениях устраивались кухни, людские, а господские помещения обогревались через стенку или перекрытие от курных комнат, и хотя были холоднее, но зато чистыми. Со временем печи стали делать длинными (глубокими) с арочным сводом, предназначенные для варки в горшках на поде (как в русских печах с трубами). Жерла печей выходили в «людские», а весь массив печи проходил через стену в господские белые помещения. Затем в XIV–XV веках появились кирпичные трубы, прогреваемые печью, расположенной в подклети. После прогорания дров в трубе открывались вьюшки, через которые холодный воздух поступал в трубу снизу, нагревался и поступал тёплым в горницу и светёлку («огневоздушное отопление»). В дальнейшем хоромы стали воздвигаться из камня в виде палат (от греч. palation — «дворец»), причём печи с дымовыми трубами уже существовали в XV веке.
Полуземлянки (как жилища, так и подклеты) имели существенные недостатки, в частности, малую долговечность из-за гниения и морозного пучения. Поэтому с развитием деревообрабатывающего инструмента полуземлянки стали выбираться наружу в виде рубленых изб (клетей) на фундаменте. Но ещё долго сруб (прямоугольное сооружение из отёсанных брёвен, скреплённых по углам) устанавливался на деревянных свайных фундаментах-подклетах, часто сменных, да и русские печи по аналогии монтировались, как правило, на опечье, похожее на сруб-подклет.
Сейчас уже никто не знает, в какой момент постепенно вылезающая наружу полуземлянка стала избой или стала называться избой, то есть тёплым (отапливаемым) домом, причём из брёвен. Но сам процесс совершенно ясен: вечно гниющий и подтапливаемый подклет, в котором всё меньше жили и в котором уже перестали устанавливать печь, постепенно заменялся где бревенчатым фундаментом из стойкой древесины (дуба, лиственницы, ясеня, сосны), где каменным фундаментом из валунов или кирпича. Сначала полы в избах оставались глиняными, так что щель между грунтом и нижним венцом сруба, защищаемым берестой, засыпалась завалинкой или закрывалась забиркой. Затем полы стали застилаться плахами или досками, потом полы стали укладываться на балки и лаги, не касаясь земли. Если во времена Радищева в 1790 году избы вдоль Петербургского тракта были сплошь курными, то уже во времена Пушкина в 1833 году в каждой избе по тракту была труба, а натянутые на окна пузыри сменились на стекло. В 1851 году была пущена Петербургско-
Московская железная дорога, в 1850–1860 гг. в деревнях по тракту у простого люда появились самовары, в 1880–1885 гг. исчезли лучины, заменённые на свечи и на керосиновые лампы-коптилки без стекла. Курные же бани царствовали вплоть до конца XIX века, но в последние годы уже с печами (хоть и дымными), бочками с водой и даже полом.
Описываемый регион был далеко не самым сытным, но и не самым отсталым в России, поскольку располагался вдоль главной дороги страны. В иных регионах на Севере и в Сибири вплоть до середины XX века встречались жилые курные избы (порой в виде курной «половины» от летнего гнуса в белой избе). На Алтае в 1763 году на 698 жилых домов было 108 чёрных и 165 белых бань. Учитывая, что строители, а тем более солдаты на войне, жили в землянках и в XX веке, можно констатировать, что земляные и курные строения сопровождали русский народ всё второе тысячелетие нашей эры, причём неоднородность материального и жилищного благосостояния всегда была высокой даже в пределах одной деревни. Это означает, что бани в нашей стране всегда были представлены очень разообразно: от самых простейших и примитивных форм до суперпрогрессивных образцов одновременно.
Прогресс жилья шёл из опыта строительства церквей и усадеб зажиточных слоёв общества. Вслед за развитием жилищного строительства шло развитие банного дела. Прогресс же печного дела шёл из промышленности, в первую очередь из металлургии. Как известно глиняный кирпич (в том числе и шамотный) обеспечил выплавку меди (бронзы, латуни) при температурах 1000–1100 °C. Первый огнеупорный материал-динас обеспечил выплавку чугуна и стали при температурах 1500–1600 °C. Сталь обеспечила развитие теплового машиностроения.
Так, ещё в 1763 году на Урале И.И. Ползуновым была изобретена паровая («огневая») машина со стальным паровым котлом. Большое влияние на понимание печных процессов (в том числе и с каменками) оказало и развитие кузнечного дела с воздушным дутьём на угли.
Появление бытовых строений с малотеплопроводными бревенчатыми ограждающими конструкциями (землянок, полуземлянок, изб) значительно улучшило условия пребывания, поскольку тёплый потолок стал играть роль инфракрасного обогревателя. Применительно к бревенчатым баням это означает, что горячий чёрный потолок с температурой 100 °C излучает вниз 1,1 кВт/м2 лучистого тепла, в то время как холодный потолок, рассматриваемый в предыдущем разделе, излучает при 0 °C приблизительно лишь 0,3 кВт/м2. С учётом того, что человека в бревенчатом строении окружает не только горячий потолок, но и холодный пол, излучающий всего порядка 0,3 кВт/м2, суммарный лучистый поток на тело человека составит примерно 0,7 кВт/м2.
Продолжая численные выкладки предыдущего раздела, можно установить, что тепловой баланс раздетого человека с мокрой кожей в банном помещении с температурой воздуха и потолка 100 °C складывается из теплопритока 1,8 кВт/м2 (из них 0,7 кВт/м2 за счёт кондуктивного теплообмена; 0,4 кВт/м2 за счёт конвективного теплообмена; 0,7 кВт/м2 за счёт лучистого потока) и теплоотдачи 2,5 кВт/м2 (из них 0,5 кВт/м2 за счёт лучистых потерь и 2 кВт/м2 за счёт испарений воды с кожи человека в сухом воздухе с абсолютной влажностью 0,005 кг/м3). Значит и в этом случае, фактически близком к современным сухим саунам, мокрому человеку холодно. Необходимо либо обеспечивать лучистый нагрев от камней очага, либо увеличение влажности воздуха, в том числе и за счёт поддач.
В мытных избах, в землянках и полуземлянках стены и потолок перед протопкой всегда были гигроскопически влажными, а порой и откровенно сырыми (мокрыми) от земли и дождей. Это спасало древесину от излишнего гниения (при относительной влажности древесины 70 % и выше деятельность дереворазрушающих грибов угнетена), но и создавало при протопке повышенную влажность воздуха. При прогреве горячим дымом и тепловым излучением от костра и камней стены и потолок подсыхали, а помещение проветривалось. Поэтому после протопки при ещё тлеющих в золе углях баню закрывали, и она «томилась», «выстаивалась», «доходила» с полчаса-час с тем, чтобы раскалённые камни прогрели низ бани и сами чуть подостыли, чтобы не было чрезмерного острого сухого жара. При этом воздух неминуемо увлажнялся от мокрых (влажных) нагревающихся нижних частей стен. При абсолютной влажности воздуха 0,02 кг/м3 в чёрной бане с горячим потолком уже становится тепло с мокрой кожей, женщины и дети могли мыться с тепловым комфортом даже отгородившись от жара камней. А реальная влажность воздуха в рядовых банях, особенно земляных, достигала хомотермального уровня 0,05 кг/м3 и даже выше. Всем известно, что в подвальных помещениях и редко протапливаемых строениях всегда более влажно, чем на улице или в постоянно протапливаемых домах.
Со временем в чёрных банях появилось много воды для тёплого мытья. Так что в последние века стало традицией мыть (обливать) стены курных бань от сажи после протопки перед томлением. Эта процедура называлась «опариванием», что свидетельствовало, что обмывание стен проводилось не только для очистки от сажи, но и для увлажнения стен. Мокрые стены затем при томлении бани в свою очередь увлажняли воздух, в результате чего баня становилась «тёплой».
Но, конечно же, бывало и так, что баня «не держала», очень быстро остывала после погасания огня из-за высокой теплопроводности стен
или неплотных дверей. При этом приходилось мыться при резком жаре от камней, поскольку долго «томить» такую баню было нельзя из-за выхолаживания. Это тот случай, когда чёрная баня плавно переходит в разряд помещений с постоянно холодным потолком, рассмотренных в предыдущем разделе и имеющих принципиально низкую абсолютную влажность воздуха. Поэтому, несмотря на то, что тепловые потоки на тело человека в банях с холодным и горячим потолком не столь уж сильно отличаются, тем не менее бани с холодным и горячим потолком отличаются кардинально, поскольку горячий потолок даёт возможность длительно удерживать высокую влажность воздуха, особенно при малых скоростях конвекции.
Стандартная процедура древней чёрной мытной бани при отсутствии котлов с водой и мыла включала первичный разогрев тела при сухой коже (в том числе и от жара камней), после чего мылись хлестаниями веника при поддачах (см. следующий раздел) и обливались (обмывались) холодной водой, в том числе и в водоёмах. Такая процедура чисто внешне похожа на современную финскую сауну, только в последней веником не моются, а лишь обмахиваются (при наличии оного). Главным же климатическим отличием древних чёрных бань с горячим потолком от современных саун (с металлической печью) является то, что излучение от очага чёрной бани обычно не экранировалось (не загораживалось), а вот излучение от стенок металлической печи современной сауны экранируется всегда. Поэтому современная сауна имеет очень малый поток лучистого тепла от печи (вклад открытой каменки наверху печи крайне незначителен). Поскольку в чёрных банях лучистый поток не преобразуется в поток конвективного тепла, то в чёрных банях роль конвекции сравнительно мала, в том числе и в плане циркуляционного осушения воздуха в бане. Оговоримся, однако, что в чёрных банях со временем стала применяться печь (дымная), что снизило лучистые потоки, но одновременно в банях появилась и тёплая вода, а в современных саунах воды для мытья нет. Так что процедуры всё равно чем-то разнятся, и зазорного в этом ничего нет. Ясно, что бани раньше создавались для мытья, а сауны сейчас делают для потения (хоть и перед душем для мытья).
Вместе с тем, основой теплового комфорта как в чёрных банях, так и в современных саунах (с металлической печью) был горячий потолок. И именно его в первую очередь должны греть камни открытого очага чёрной бани (и камни открытой каменки современной сауны). Такой горячий потолок даже чисто термодинамически не в состоянии поглотить значительные количества водяных паров, а потому пар при поддачах и в чёрных банях, и в современных саунах является более жестким и быстрее спадающим после поддач, нежели в белых городских банях. Парение веником в чёрных банях осуществлялось преимущественно методом хлестания (см. раздел 7.4), обеспечивающим не столько тепловые, сколько мытные (расчёсывающие) функции при выпадении росы на кожу после поддач.
Путь от курных землянок к белым баням был долгим и трудным. Этот переход полностью изменил быт людей. Это признал ещё Пушкин в «Сказке о рыбаке и рыбке»:
Не мог этот переход сохранить и исконную русскую чёрную баню, ныне безвозвратно канувшую в вечность.
7. Белые паровые бани
Паровые бани — это, пожалуй, наиболее сложные для технического анализа объекты банного строительства. Мы рассмотрим их особенности на примере белой бани, исторически возникшей для элитного мытья, но превратившейся потом в наиболее распространённый способ парения.
Обычно в популярной литературе заявляют, что белая баня (бездымная сауна), мол, отличается тем, что занимает промежуточное положение между хаммамами и сухими саунами. Так, утверждают, что если в хамма-мах температура воздуха составляет 40–50 °C при относительной влажности 90-100 %, то в паровых банях температура должна достигать 50–70 °C при относительной влажности 30–70 %, а в сухих саунах 70-100 °C при относительной влажности ниже 20 %. Причём эти цифры являются не просто ориентировочными (то есть разными у разных авторов), но и весьма условными, поскольку относятся обычно к уровню груди (или зоне дыхания), а во всём объёме бани могут изменяться очень сильно. Так, в сухих саунах температура от пола до потолка может изменяться от 0 °C до 200 °C.
Конечно же, такая характеристика климатических особенностей бань близка к реальности, поскольку просто-напросто отвечает особенностям хомотермальной кривой (раздел 5.3). Но как основополагающее определение паровой бани (даже простейшее) является методически в корне неверным хотя бы потому, что в быту в любых конкретных банях (в том числе и русских) никто не пытается добиться каких-либо чётко заданных заранее численных значений метеопараметров. Они на практике, как правило, вообще не замеряются и получаются как бы сами собой при попытках обеспечить комфортные условия для мытья в той или иной конкретной конструкции бани. Так, специальные замеры в длительно (годами) работавших городских банях русского типа (с тазами) показали очень большой реальный разброс параметров на высоте 1,5 м (Э.М. Ариевич, В.В. Горбачев, Проектирование и эксплуатация бань, М.: Стройиздат, 1965 г.)
Тем не менее становится ясно, что на уровне дыхания даже в парилках бывают не столь уж жёсткие условия, и для парения важны климатические характеристики припотолочных зон. Действительно, замеры в Тетеринских банях показали повышение температуры стен и потолков, что в общем-то совершенно не удивительно с учётом наличия вентиляции в мыльных и раздевальных помещениях и подачи пара в парилку.
При этом влажность кирпичной непароизолированной кладки достигает 33–36 % в парилках, 19–29 % в мыльных и 14–16 % в раздевалках.
В паровой бане могут реализовываться на уровне груди метеоусловия, характерные для хаммамов, но тем не менее и в этом случае климатические условия паровых бань и хаммамов будут различными или, по крайней мере, различаемыми. Причина кроется в особенностях конструкций: например, в белых паровых банях, во-первых, температура растёт от пола к потолку (в хаммамах, наоборот, от потолка к полу), во-вторых, имеются гигроскопические стены и потолки (деревянные или оштукатуренные), в-третьих, имеются нисходящие воздушные потоки, в том числе принудительные.
Главной особенностью паровых бань всех видов (и не только русских, и не только белых и чёрных, и турецких) является наличие зон с высокой абсолютной влажностью воздуха выше хомотермального уровня 0,05 кг/м3 (см. рис. 33). При этом на кожу человека может выпадать конденсат в виде горячей росы. Это даёт возможность создавать жаркие климатические условия даже при умеренных температурах воздуха в бане. Именно поддачи (плескания воды на раскалённые камни) увлажняют белую паровую баню и превращают её из холодной в жаркую. А чем жарче баня, тем сильнее может прогреться человек, чтобы потом комфортно мыться даже в холоде, не используя в больших количествах остро дефицитную когда-то горячую воду. Вместе с тем отметим, что воздух в паровой бане хоть и имеет высокую абсолютную влажность, тем не менее может быть и влажным, и сухим, то есть может иметь относительную влажность ниже 40–50 %, чему немало способствует гигроскопичность стен.
Главной же особенностью белых бань всех типов является наличие кирпичной печи с выпуском дыма в дымовую трубу. Такая печь в белых банях до XIX века не имела чугунных варочных плит и открытых каменок, а потому плохо обогревала помещение, и пар был просто необходим. Потом, с появлением чугунных теплообменных плит и открытых каменок белая баня постепенно преобразовалась в более тёплую русскую городскую баню с меньшим количеством пара, которая в свою очередь со временем (с переходом к цельнометаллическим печам) превратилась в современную сауну (и сухую, и влажную, и паровую). Второй главной особенностью белых бань явилась сама цель процедуры, а именно мытьё, которое зародилось в чёрных банях, причём мытьё в конденсате в виде хлестаний (расчёсываний) веником. Но если в чёрных банях, в которых могло быть жарко и без пара, мылись не только вениками, но и ветошками, и скребками, то в белой бане веник превратился в культ, поскольку единственное тепло в белой бане сосредотачивалось в виде пара у потолка, и только веником можно было «зачерпнуть» его оттуда. Так что третьей главной особенностью белых бань явилось наличие веника. Отметим для общности, что впоследствии с распространением мыла в городских банях, а тем более в современных саунах мытьё в пару стало уже нехарактерным. В парилках всё чаще стали просто прогреваться перед мытьём, а мылись в специальных дополнительных помещениях (мыльнях) без пара. Естественно, и роль веника в городских банях и современных саунах поэтому снизилась и порой стала чисто ритуальной.
7.1 Особенности конструкций
Белые бани зародились в городских зажиточных усадьбах (дворцах), видимо, в виде каменных мытных помещений с русскими печами (рис. 10). В рукописных источниках отмечалось существование бань с отводом дыма в 1634 году, но, видимо, они появились во времена Ивана Грозного в конце XVI века.
Для численных оценок и для сопоставления белых и чёрных бань рассмотрим типичную для XX века деревянную конструкцию белой мытной избы (паровой белой бани) русско-финского типа, представлявшую собой бревенчатое строение с кирпичной печью, имеющей закрытую каменку (засыпку внавал камней в дымовыводящих коммуникациях печи). Первое упоминание о таких печах-каменках «голландского» типа (рис. 11) встречается в 1802 году в описании жизненного уклада зажиточных крестьян подмосковных деревень. В отличие от чёрных (курных) бань (дымных саун), где огонь горел в открытом каменном ограждении (очаге, печи) прямо в помещении и нагревал потолок непосредственно лучистым теплом от углей и камней очага, а также конвективным потоком дымовых газов, в белых банях огонь горел в закрытом каменном (кирпичном) топливнике, а дым выпускался в дымовую трубу наружу, минуя помещение. Огонь при этом должен был сначала прогреть стенки самой печи (топливника), и только затем по мере прогрева наружных стенок печи начинался нагрев воздуха в бане, а когда нагревался воздух, начинал нагреваться и потолок. Так что чистота воздуха в помещениях в белых банях доставалась потребителю высокой ценой: очень большой длительностью протопки, низкой температурой бани, отсутствием значительных лучистых тепловых потоков, большой затратой дров. Конечно же, «зря потраченное» тепло на нагрев каменки и стенок печи никуда не пропадает: тепло так и остаётся в печи и потом долго сохраняется в бане. Это тепло можно в любой момент вывести из массива печи (или из каменки) потоком воздуха или испарением воды. Это удобно для сельского быта, для стирки, для сушки. В дальнейшем белую баню постоянно совершенствовали, в первую очередь для того, чтобы в ней было теплее и чтобы она быстрее прогревалась. В частности, в печь устанавливали открытые водяные котлы (которые не только нагревали воду, но и нагревали и увлажняли воздух), обосабливали специальные парилки, утоньшали кирпичные теплопередающие стенки печей, заменяли их на чугунные плиты и металлические листы и т. д.
Специально подчеркнём, что в белых банях (как и в иных банях) тепло нужно в первую очередь для того лишь, чтобы не было холодно с мокрой кожей. Поэтому пар из каменки выпускался в первую очередь для подогрева помещения. Однако зачастую в банях случалось так, что пар прогревал преимущественно потолок, и это обусловило необходимость особых (в том числе и экстремальных) приёмов прогрева тела (парения).
Посмотрим, что представляет собой белая паровая баня в цифрах. При том же объёме 10 м3 (см раздел 5.5), площади пола 4 м2, площади ограждающих конструкций (пола, потолка и стен) 30 м2, толщине деревянных стен 0,1 м прогрев бани от 0 °C до средней температуры 40 °C (до температуры потолка 60 °C, полки 40 °C и пола 20 °C) требуется затрата тепла порядка 15 кВт-час. Типичная банная печь с расходом дров 10 кг/час даёт мощность тепловыделения в топке 20 кВт. Для прогрева самой печи с толщиной стенок в полкирпича и общей массой 700 кг до температуры наружных стенок 80 °C и внутренних 300 °C требуется 30 кВт час, а каменки массой 200 кг до температуры 400 °C — около 15 кВт час. Значит для прогрева самой печи и каменки потребуется не менее 2–3 часов, после чего печь станет тёплой. Затем печь с температурой наружных стенок 80 °C, поверхностью теплообмена (площадью наружных стенок) 2–3 м2, с мощностью теплоотдачи с наружных стенок в воздух отнюдь не 20 кВт, а ввиду плохой теплопередачи кирпичных стенок всего лишь около 2 кВт должна топиться 7–8 часов, чтобы нагреть баню до 60 °C у потолка. Иными словами, такую белую баню надо топить с утра, чтобы вечером помыться, а чёрную баню при той же мощности тепловыделения можно протопить за 2–3 часа. Правда не исключена возможность быстро прогреть белую баню за счёт тепла, аккумулированного каменкой. Легче и быстрее это можно сделать с помощью пара. Полив камни водой (поддав), получаем водяной пар, который в виде струи выходит из каменки в объём помещения бани, смешиваясь с воздухом, распространяется до потолка и стен, конденсируется на них и нагревает их за счёт конденсации. Ввиду большой величины скрытой теплоты конденсации пара для вывода всего тепла каменки в помещение требуется не столь уж много воды — 20–25 кг, в то время как при суховоздушном конвективном выводе тепла из каменки в помещение бани потребовалось бы до нескольких сот килограммов воздуха. Весь получившийся конденсат оседает на стенах, частично впитываясь в древесину, а частично стекая на пол, что требует потом длительной просушки стен. Кроме того, столь большие каменки (20 кг камней на 1 м3 бани) слишком сложно разместить в кирпичных печах, хотя в чёрных банях и городских общественных банях порой использовались ещё более крупные каменки (правда открытые) — до 60 кг камней на 1 м3 бани (парилки). Поэтому в банной России, где строились всевозможные бани, в том числе обогреваемые только паром, всё же наиболее типичной конструкцией считалась баня, предварительно нагреваемая печью (до температуры 60 °C у потолка), которая затем уже увлажнялась и дополнительно прогревалась острым паром из каменки, имеющей разумный насыпной объём. Так, каменка объёмом 50 литров и массой 50–70 кг, нагреваясь до температуры 400 °C и выше, аккумулирует до 4–5 кВт час тепла, что вполне достаточно для получения 5–6 кг пара. Для однократного увлажнения бани до средней абсолютной влажности воздуха в бане порядка 0,05 кг/м3 и выше требуется около 0,5 кг пара.
Вместе с тем, процессы нагрева и увлажнения паром в такой бане носят локальный и временный характер, то есть горячая паровая зона может быть с успехом создана лишь в какой-то ограниченной зоне бани, причём на ограниченное непродолжительное время. При этом человек, пытаясь создать в бане оптимальные условия для глубокого и приятного прогрева тела, приспосабливается к конкретным особенностям бань и старается использовать их с максимальным удобством и эффективностью. Зачастую эти особенности бань превращаются в быту из объективных недостатков в субъективные достоинства: техническое несовершенство бань закладывается в основу особых национальных традиций парения, придающих банной процедуре неповторимый эмоциональный оттенок, столь важный для развлекательных бань, в первую очередь любительских.
Чем менее технически совершенна баня, тем большее «банное мастерство» требуется проявить пользователю бани. Не вникая в тонкости народных привычек и навыков, рассмотрим ниже сущность трёх основных приёмов парения в русских паровых банях. Все эти приёмы подразумевают использование веника из веток (побегов) берёзы, дуба, крапивы и многих других растений по вкусу любителя бани. Конечно же, любая классификация способов парения весьма условна и никогда не соблюдается строго в народном быту, но необходима для выявления технической сути процессов.
7.2. Парение веником как опахалом
Ясно, что баня с температурой пола 20 °C и температурой полки 40 °C не может быть жаркой. Поэтому в народе с незапамятных времён широко используется приём повышения тепловых нагрузок на тело — так называемое «парение веником». Суть его заключается в том, что мощными поддачами сильно разогревают и увлажняют потолок и создают около него горячую «паровую зону», состоящую из горячего влажного воздуха. Веник как опахало «зачерпывает» этот горячий воздух, располагаемый у самого потолка, и экономно направляет его именно туда, куда нужно, например, на спину человека. Иными словами, человек, не имея возможности расположиться в самом тёплом месте бани (у потолка), перемещает веником (ветром) близпотолочные тёплые метеоусловия к себе точно так же, как палкой подталкивал бы к себе труднодоступные удалённые предметы. Прогревшись «веником», человек уже может мыться с комфортом даже в прохладном месте (на нижней полке) и прохладной водой, то есть используя необходимый и неизбежный этап охлаждения разгорячённого тела после прогрева с пользой (для мытья, в том числе и ледяной водой из проруби).
В любительских банях, которые во всяком случае протапливаются очень тепло без строгой экономии дров и времени для будущего неспешного удовольствия (в отличие от иных простонародных мытных бань), парение веником приобретает дополнительный смысл. Дело в том, что любители парных бань на то и любители, что любят «погорячее».
Но вбежать на 10–20 сек в жаркую до предела баню и тотчас выскочить, не выдержав неимоверного жара, занятие не столь увлекательное. Поэтому любители бани располагаются на полке (лёжа или сидя) с таким расчётом, чтобы телу было тепло, может быть, даже жарко, но терпимо. При этом желательна низкая влажность воздуха (ниже 0,05 кг/м3), чтобы носоглотка не нагревалась, а ещё лучше, чтобы привычно охлаждалась при вдохе («лёгкий дух»). Затем веником гонят на тело горячий влажный воздух с потолка с таким расчётом, чтобы тепловой поток на тело стал на пределе возможности вытерпеть за время взмаха веником, то есть с переносимостью для кожи порядка 10 сек. Поскольку веником гонят воздух порциями, тепловые импульсы на тело имеют небольшую продолжительность, заведомо меньшую времени переносимости кожей. Таким образом, процесс парения веником имитирует периодическое размещение отдельных частей тела человека на короткое время в экстремальную климатическую зону горячего воздуха у потолка. При этом человеку не надо никуда «вбегать и выбегать», «влезать и вылезать», он комфортно лежит или сидит на полке и самостоятельно регулирует уровень и длительность тепловых импульсов с потолка скоростью движения веника.
Так, если у потолка воздух прогрет до 60 °C и имеет максимальную для этой температуры влажность 0,13 кг/м3 (то есть потолок мокрый), то движением веника от потолка вниз можно получить мощный импульс тепла на тело человека. Например, если скорость нисходящего потока воздуха составит величину порядка 1 м/сек, то тепловой поток на тело человека может мгновенно повыситься до 3–4 кВт/м2, что соответствует временам переносимости на уровне 10 сек (рис. 52). Поэтому температура у мокрого потолка русских паровых бань для любительского парения должна быть не ниже 60 °C. На практике часто потолок прогревается до ещё более высоких температур 70–90 °C, а полки (на уровне колен и груди) — до 50–60 °C. В этих условиях тепловые потоки от веника могут стать запредельными для кожи человека, и для того, чтобы не ошпариться, любитель парной бани должен крайне внимательно следить за тем, чтобы метеоусловия у потолка не стали бы чрезмерно жёсткими. Контроль метеоусловий обычно осуществляется помахиванием рукой у потолка, лёгкими пробными движениями веника и т. п., то есть без применения термометров и гигрометров чисто житейскими приёмами.
7.3. Парение методом поддач
Если в бане тепло (например, если печь имеет чугунный настил или стены уже прогрелись от поддач), то горячий влажный воздух, пригодный для парения, можно приготовить и на уровне полка. Человек при этом сидит (или лежит) на полке, подбрасывает воду в каменку, разгоняет пар веником и, почувствовав, что кожу начинает покалывать от горячей росы, может похлопывать себя веником. Такая процедура характерна и для современных саун при поддачах.
Пар, вырывающийся из дверцы закрытой каменки, имеет форму невидимой глазом струи, которая затем смешивается с воздухом в бане. Начальная абсолютная влажность в струе 0,58 кг/м3 означает, что пар при выходе из каменки вначале способен сконденсироваться в бане на всём, что имеет температуру ниже 100 °C. Несмотря на малую продолжительность воздействия, паровая струя обычно ошпаривает человека, если он попадает непосредственно в зону её распространения. Поэтому любитель бань крайне внимательно выбирает количество воды для поддач и местоположение своего тела относительно ожидаемой траектории движения струи пара.
Так, подав 0,5 кг горячей воды в каменку с массой 50 кг с температурой 400 °C, получаем (в зависимости от конструкции каменки) от 1 м3 пара при температуре 100 °C до 2 м3 пара при температуре 400 °C с влагосодержанием (абсолютной влажностью) от 0,58 кг/м3 до 0,3 кг/м3. При мощности каменки (по получению пара) на уровне 600–800 кВт испарение порции воды 0,5 кг происходит за 2–3 сек (хлопком). Образовавшаяся струя прозрачного пара объёмом 1–2 м3 поднимается преимущественно вверх и, смешиваясь с воздухом, достигает потолка. В бане объёмом 10 м3 человек может уклониться от непосредственного контакта со струёй, но в целях безопасности чаще всего поддают более мелкими порциями. Причём каждый раз струю обмахивают веником (опахалом, полотенцем, простынёй), чтобы она быстрее перемешалась со всем воздухом в бане. Эта операция перемешивания называется «разгоном пара». Можно направить струю с помощью веника вниз к полу («посадить на пол»), при этом почти наверняка весь пар сконденсируется на полу, подогрев его.
Если удачно «разогнать пар» равномерно по всему объёму бани, то при исходной абсолютной влажности воздуха в бане, например, 0,03 кг/м3 получим в объёме бани конечную абсолютную влажность воздуха порядка 0,08 кг/м3, что соответствует точке росы 50 °C. Это значит, что водяные пары из такого воздуха уже не могут конденсироваться на потолке с температурой 60 °C. Но конденсироваться на стенах, полках и полах могут. Будут конденсироваться водяные пары и на теле человека, нагревая кожу и вызывая приятные ощущения пощипывания и покалывания в первую очередь на ушах, особенно при обмахивании веником. Быстро образовавшись, повышенная влажность воздуха довольно быстро и исчезает за счёт диффузии пара на стены и конденсации на них, а также за счёт упорядоченных конвективных потоков воздуха во всей бане в целом, вызванных, в частности, нагревом воздуха печью. Так, если в нашем случае мощность теплопередачи печи в воздух составляет 2 кВт, то время осушения воздуха не превышает 5 минут (см. раздел 5.5), а при обмахивании бани веником ещё меньше. Таким образом, при поддаче и последующем разгоне пара любитель бани, сидя на полке, получает непродолжительный импульс нагрева, после которого метеоусловия в бане возвращаются практически на прежний уровень.
Важно подчеркнуть, что энергетическая мощь струи пара из каменки практически полностью определяется количеством пара, а не его температурой (вопреки мнению многих любителей бань). Действительно, энергосодержание 0,5 кг пара при температуре 100 °C (при объёме пара 1 м3) составляет 0,32 кВт час, а при температуре 400 °C (при объёме пара 2 м3) -0,38 кВт час. Иными словами, разогрев пара, исходящего из каменки, от 100 °C до 400 °C даёт прибавку к энергосодержанию пара в струе не более, чем 15 %. Так что, тепловые ощущения человека в бане не столь уж сильно зависят от степени нагрева пара в каменке. Получение как можно более перегретого пара (как можно более сухого пара) в каменке важно по другой причине: запас тепла за счёт повышения температуры струи, равный 0,06 кВт час, позволяет во многих случаях предотвратить объёмную конденсацию пара с образованием тумана при резком смешивании пара со значительно более холодным воздухом в бане. Действительно, пар при 100 °C достаточно охладить хотя бы на один градус, и тотчас появится туман в виде «клубов пара». А пар при 400 °C можно охлаждать на 300 °C (до 100 °C) без опасения образования тумана. Перегретый до 400 °C пар имеет не только более высокую температуру (позволяющую подогревать подмешивающийся воздух), но и более низкую плотность 0,3 кг/м3 (вместо 0,58 кг/м3), что обеспечивает возможность быстрого подъёма пара к потолку. В результате пар конденсируется не в воздухе в виде тумана, а на потолке в виде росы. Это очень важно для рассматриваемых ниже процессов получения влажного потолка в бане, играющего роль постоянно действующего парогенератора, а также для нагрева веника в зоне у потолка.
Вместе с тем ясно, что появление тумана в воздухе прямо указывает на высокую эффективность передачи тепла от струи пара в воздух. Так, нагрев совсем холодной бани паром из каменки (или из магистрали со сжатым паром от парового котла) всегда неминуемо сопровождается появлением «клубов пара». А вот в прогретой бане «клубов пара» уже нет, и роль пара заключается не столько в нагреве воздуха, сколько в увлажнении его.
7.4. Парение горячим мокрым веником (касаниями или хлестаниями)
Выше мы рассмотрели приёмы парения, в которых веник используется как опахало, причём в своих движениях веник может и не касаться тела человека. Ясно, что для этих целей веник может использоваться даже сухим, а также может быть заменён любым иным движителем воздуха (вентилятором, феном, полотенцем, простынёй, опахалом и т. п.), в том числе циркуляционным конвективным потоком, создаваемым в бане за счёт горячих стенок печи.
Имеются приёмы парения, для которых необходим именно мокрый (лучше распаренный) веник, а также необходимы касания тела веником. Суть приёмов заключается в том, что веник поднимают к горячему потолку, где он прогревается. Затем горячий веник прижимают к тому или иному участку тела человека, используя веник в качестве «утюга». Обычно веник настолько горячий, что долго вынести его прикосновение невозможно: чувствуются те же пощипывания и покалывания, что и при контакте кожи с горячей водой, только теперь тепловая нагрузка исходит от горячей воды, располагаемой на венике. Не в силах вынести длительное воздействие горячего веника, любитель бани поднимает его или перемещает на другой участок тела, испытывая удовольствие от прикосновения горячего веника и от его отведения. В результате получаются шлепки и касания, не только прогревающие кожу, но и расчёсывающие, «отдирающие» загрязнения с кожи. Шлепок чересчур горячего веника может привести к ошпариванию (ожогу). Так что и здесь очень важно выбрать те метеоусловия, которые не могут нагреть веник до чрезмерных температур.
В народе придумана масса различных нехитрых «правил» обработки тела веником. Это особая область споров и соглашений в процедуре любительских бань. Об этих «правилах» даже пишут целые книги. У разных знатоков эти правила разные, причём у каждого знатока свои единственно «правильные», «настоящие» и даже «научно обоснованные». Эти «правила» касаются пространственной и временной последовательности прижимов горячего веника к телу (веник «идёт» по телу сверху вниз, снизу вверх, в разбежку двумя вениками от средины или, наоборот, к средине тела и т. п.), силы прижимов (касания, удары, надавливания, шлепки, стегание, в том числе со сдвигом — «с оттяжкой»), частоты прижимов (накладывание, хлестание, потряхивание, поглаживания, растирание, разминание и т. п.). Чем более горячий веник, тем более разнообразной может быть гамма возможных движений веника, поскольку в основе процедуры лежит непереносимость человеком длительного прикосновения горячего веника и необходимость поэтому периодического переноса веника на новый участок тела. Имеется также масса способов изготовления веников, их сушки, выбора материала (берёза, дуб, крапива и т. д. вплоть до синтетических материалов), методов запаривания, в том числе в различных отварах и т. п.
Все эти вопросы относятся в народе к важнейшим символическим элементам «банного мастерства». Особую роль они играют в представительских банях, вообще не мыслимых без «демонстрации банного мастерства» хозяином (в гостевых банях) или специально приглашаемым (по найму или в качестве гостя) «знатоком» (банщиком, тамадой, баджокеем), «ведущим» банную процедуру.
В обычных развлекательных банях похлопывания веником служат скорее для удовольствия (и телесного, и морального), а вот в любительских банях веник используется «по-настоящему» — для хлестания (расчёсывания) в целях мытья. При этом «моются» веником все по-разному по своему разумению и без «правил», как просит «душа и тело».
Исходным и наиболее технически сложным моментом является нагрев веника. Ясно, что не прогрев как следует веник, нельзя получить парение методом касания. Конечно, веник можно в принципе нагреть даже в горячей воде, и это будет вполне банный приём. Действительно, окунание веника в посуду с горячей водой с встряхиванием и последующим расчёсыванием кожи ударами и скольжениями мокрого веника является не чем иным, как классическим банным приёмом мытья (водной процедурой в малом сосуде при использовании веника в качестве мочалки). Не вызывает сомнения, что такой приём мытья использовался ещё в далёкой древности, причём, вместо веников использовались и ветошки, комки соломы, сена, веток.
Нагреть веник в горячем воздухе сложней, чем в горячей воде. Сразу отметим, что веник можно прогреть воздухом до приличной температуры только методом конденсации паров воды из горячего воздуха. Это значит, что у потолка должны быть созданы экстремальные метеоусловия, отвечающие высокой влажности, много большей хомотермального уровня. Методы достижения таких условий будут обсуждены в разделе 7.5. Здесь мы только отметим, что в сухом воздухе можно нагреть только сухой веник. Мокрый веник в сухом воздухе не может прогреться из-за охлаждения за счёт испарения воды с листьев (точно так же как и влажный термометр). В хомотермальном влажном воздухе веник будет прогреваться очень долго (иной раз часами). Поэтому для нагрева веника до температуры 45–50 °C требуется паровой нагрев (то есть с конденсацией пара) в зоне метеоусловий с температурой по влажному термометру не ниже 50–60 °C (см. рис. 33) и абсолютной влажностью заведомо большей 0,05 кг/м3.
Для нагрева веника массой 0,5 кг от температуры 40 °C до 50–60 °C требуется совсем немного тепла — около 20–40 кДж, что соответствует конденсации на веник 5-10 граммов водяных паров. Но чтобы передать такое количество тепла венику с площадью 0,1 м2 от воздуха с температурой 60 °C, даже до предела увлажнённого до 0,13 кг/м3, потребуется около минуты даже при энергичном встряхивании и помахивании веником у потолка. Столь большое время прогрева веника часто оказывается обескураживающим, поскольку при парении веником как опахалом мощный импульс тепла на тело достигается мгновенно. Но всё становится ясным, если учесть, что мокрый веник является аккумулятором тепла. Он минуту прогревается, но и позволяет минуту прогревать человека со значительной мощностью. Поэтому любители бань стараются погорячее прогреть потолок, но это может привести к непереносимости горячих дуновений с потолка и невозможности париться веником как опахалом из-за ожогов кожи. Лучше всего не очень охлаждать веник и почаще (но на более короткое время) поднимать его к потолку. При этом, кстати, успевает прогреться лишь периферийная часть веника (внешние листочки), глубинная же часть остаётся тёплой (умеренно горячей). Поэтому при шлепке таким веником человек буквально на момент испытывает неимоверно горячее воздействие, поскольку тут же слегка «ошпаренный» участок кожи охлаждается глубинной частью веника.
Парение мокрым веником методом касания методически отличается от обычного хлестания веником, выполняющего роль расчёсывающего агента (мочалки) в чёрных банях, хотя и при хлестании неизбежно (но вторично) происходит пропарка тела. Любители бань могут хлестаться и свежим (молодым несмоченным, зелёным несушённым) веником, расчёсывая распаренную потную кожу как колючей мочалкой точно так, как делалось в древних чёрных банях. Бывает и так, что свежим веником не просто хлещут или расчёсывают: веником бьют комлем, растирают кожу до крови, устраняя зуд и «разминая» тело до костей. Однако сушёный, а потом распаренный веник обладает более высокой прилипчивостью и шершавостью распаренного листа («прилип как банный лист»), что хуже при хлестаниях с целью расчёсывания, но лучше при касаниях с целью парения для нагрева кожи.
Не является догмой и использование самого веника из растительного сырья. Для пропаривания «горячими касаниями» вполне подходят полотняные полотенца (тампоны), шерстяные рукавицы и т. д. Они пропариваются и накладываются на тело. Особенно эффективны они для замены веника при мягком парении, когда терпимое тепло глубоко и приятно проникает вглубь тела. Аналогичным образом воздействуют тёплые воски (озокерит) или грязи в физиотерапии. Совсем близки по идейной сущности к горячим тампонам процедуры внеклиматических бань (см. раздел 10): каменные «прогреватели» — горячие мраморные ложа (чебеки) в хаммамах, куски талькохлорида в технологии стоунотерапии — лечении прогревом тёплыми камнями («stone» — по-английски «камень»).
В заключение отметим, что горячее парение мокрым веником (в отличие от иных методов хлестаний и расчёсываний) — это характерная особенность бань с горячим влажным потолком. Если потолок будет даже очень горячим, но сухим (как в сухих саунах), то прогреть можно будет только сухой веник, поскольку в сухом воздухе мокрый веник не может нагреться (по крайней мере, выше температуры по влажному термометру) из-за испарения воды с листьев веника (которые, кстати, при пересыхании веника могут осыпаться). Если потолок бани недостаточно горяч или недостаточно влажен, мокрый веник иногда нагревают в горячей струе, исходящей из каменки при поддаче, или просто над раскалёнными камнями, или даже в горячей воде в шайке.
7.5. Увлажнение воздуха паром
Вышеописанные способы парения веником, конечно же, являются устаревшими процедурами, представляющие сегодня интерес лишь для любительских бань. Вряд ли они когда-нибудь возродятся в массовом порядке в городах в мытных (гигиенических) и физиотерапевтических (лечебных) целях. Устарела конструктивно и сама русская парная белая баня. Тем не менее, анализ русских способов парения может быть положен в основу разработки современных аппаратов — кондиционеров, вырабатывающих потоки воздуха заданной температуры и влажности, в частности, для парения в банных аттракционах аквапарков.
С другой стороны, в любительских банях (как в русских, так и в финских) с вениками связывается порой вся красивая народная мудрость и глубинная суть паровой процедуры. Причём, если декоративная сторона вопроса (в части «правил» манипуляций с веником) вполне ясна (хотя условна и спорна), то более сложные технические аспекты объяснить порой не могут даже самые уважаемые знатоки бань. В первую очередь это касается способов увлажнения воздуха в бане, поскольку без «пара» (так называется в бане горячий влажный воздух) парение (в том числе и веником) невозможно. Чаще всего на практике пользуются тремя народными принципами: во-первых, «чем больше пара, тем больше жара»; во-вторых, «чем горячей (бойчей) пар, тем легче жар»; в-третьих, «бери (веником) пар там, где жар». Но помимо этой нехитрой мудрости надо знать определённо, как этот «пар» получать, в каком количестве и куда его направлять.
Поделиться книгой: